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小试与放大实验和中试生产三者的区别和联系


小试,放大实验和中试生产三者的区别和联系

小试, 放大实验和中试生产三者是相互联系非常密切的三个部分。 三者的反应都是同一 个反应,也就是说它们的反应原理是一致的。但是在细微操作上,三者总是有着或多或少的 区别。 很多反应稍微一经放大就容易出现这样那样的问题。 其实并非它们反应的过程出现了 什么问题, 而是在反应的处理上两者应该有着细微的差别。 很多老师或者

工程师在放大的时 候从 200ml 的反应瓶放大到 500ml 的反应瓶中的时候,总是出现反应收率下降或者反应的 温度区间跟原来的区间稍微有些差别。 其实这些差别也算不得是什么差别, 只是在不同的空 间内,该反应的传质传热空间不同而已。由于空间有了细微的差别,导致在细致的操作中, 相同的操作实际上也就有了细微的差别, 而这个差别就导致了我们常见的收率下降和温度区 间的变化问题。只要我们能够将这个问题仔细的分析清楚,这个问题也就不是问题了。

放大实验和中试生产稍微有些不同, 因为两者的基础是都是小试的放大, 不过由于放大 的倍数和区间不同, 导致两者表现出来的东西也就不同。 这也就是相同的积分元在不同的积 分区间积分出来的不同结果而已。 我们只要明了这个积分元在不同积分区间的不同特性就能 够得出积分的变化趋势,从而调整各个因素使积分向我们需要的方向转化。

总之,三者的联系就是同一个积分元在不同积分区间积分的结果。

贯穿三者的同一主线就是主反应过程。

当反应被放大时,由于空间的增大,导致物料的传输空间增大,也就是反应物分子的活 动空间变大了,导致在反应一旦开始进行后,参加反应的分子碰撞的几率就开始变小,这是 个概率学问题, 因而放大反应在与实验室相同的时间内是反应不到相同的转化率的, 因此我 们需要延长反应时间来使反应进行的更加彻底, 但是当反应受动力学控制时, 我们很容易遇 到即使反应很长时间也不能使得反应更进一步的进行, 因此我们需要采取一些手段来使得我 们的物料浓度变得更大一些, 以使反应更进一步进行, 如回流或蒸出部分溶剂等操作。 同时, 由于空间的增大,导致热量的传输开始变慢,因为在实验室时,物料量比较少,而与外界的 加热设施接触比较紧凑,因而热量的传输比较快,只要控制得当,基本不会出现物料温度暴 涨或者暴跌的情况, 从而出现影响产品质量甚至于产品收率都要受很大影响的状况。 在这种 情况下,生产,中试和实验室各自的处理技巧都是不一样的,因此当我们在生产上采用和实 验室相同的操作时, 很容易出现这样或者那样的状况, 这是由于各自的热量传输不一样造成 的。如放热比较剧烈的反应,在实验室我们可以采取冰水浴等手段来保持温度平衡,但到了 中试生产时,我们一般采取的方式加入惰性溶剂作为热的载体,来延缓温度的急剧上升。或 者采取滴加的方式来控制单位时间内热量的放出,保持温度的稳定。

中试是实验室小试的初步放大, 是小型生产的初步尝试。 是从研发到生产过程中最为重 要的环节, 许多非常有价值的项目都是倒在这一步上。 中试的目的为进一步生产提供可靠的 实验数据,并在过程中对工艺进行进一步的修正,将其不适合工业的部分进行淘汰,进而开 发出适合生产的工艺。 因此很大一部分人就根据经验自以为是地觉得中试就是根据新的 (生 产)条件,研究和开发新的工艺参数。这种看法稍微有些偏颇,我们中试的目的,其实是在 新的条件下, 研究通过何种手段才能达到或者接近实验室同一条件, 而不是直接寻求新的条 件。实验室,中试和生产三者追求的反应条件应该是一样的,或者几乎是一样的,因为大部 分反应的条件还是比较宽的,只要在反应区间内,反应就基本上得到差不多的结果。所以说

三者追求的条件其实是一致的, 但是由于三者的环境略有不同, 因而实施达到结果的手段略 微有些不同而已。


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