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thinkpad008至尊木蟲 (著名寫手)
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[求助]
求化工研發(fā)過程中需要注意的問題?
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| 本人剛從事化工研發(fā)工作不久,不知道在化工研發(fā)過程中需要注意什么問題,請有經(jīng)驗的同行給與指導(dǎo) |
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木蟲 (正式寫手)
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科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力,但要真正發(fā)揮科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的作用,科學(xué)技術(shù)就一定要從實驗室里走出來,轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的生產(chǎn)力,只有這樣才能為社會創(chuàng)造價值,為企業(yè)帶來財富。精細化工產(chǎn)品,從實驗室技術(shù)到工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)的轉(zhuǎn)化,不單純是一個由小變大的過程,而是一個從設(shè)備到工藝,以及人員素質(zhì)、管理水平等一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)化過程。就單純工藝而言,實艙室工藝和大生產(chǎn)工藝也存在著一定差異。因此,在新產(chǎn)品研發(fā)過程中,除對工藝條件如溫度、時間、壓力以及催化劑使用等進行全面系統(tǒng)的探索研究外,對工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備、人員素質(zhì)、管理水平等條件模擬試驗也是必不可少的。 從化工技術(shù)轉(zhuǎn)化過程中看,實驗室技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)技術(shù)的最大難度往往不在于工藝本身,而在于實驗室條件與生產(chǎn)條件的差異,但這些差異部分義往往被忽視。不論是硬件條件還是軟件條件,實驗室與生產(chǎn)企業(yè)有很大的區(qū)別,如果將實驗室中獲得的各項技術(shù)參數(shù)不結(jié)合生產(chǎn)企業(yè)實際情況加以修正,生搬硬套,直接用于大工業(yè)生產(chǎn),必將給技術(shù)轉(zhuǎn)化過程帶來很大麻煩,甚至造成轉(zhuǎn)化失敗。因此,要使技術(shù)轉(zhuǎn)化順利進行,應(yīng)將以下幾個差異部分加以關(guān)注和研究。 1工藝的穩(wěn)定性 工藝的穩(wěn)定性對于生產(chǎn)企業(yè)很重要。大工業(yè)生產(chǎn),設(shè)備比較大,反應(yīng)釜從幾噸到十幾噸甚至上百噸,從經(jīng)濟上考慮,一次投料的價值從十幾萬元到上百萬元,不容有任何閃失,否則將給企業(yè)帶來嚴重的經(jīng)濟損失。從環(huán)境方面考慮,化工行業(yè)不同于其他行業(yè),幾種甚至數(shù)十種化工原料同時投入一個反應(yīng)釜巾,如沒有生成所需要的物質(zhì),將變成廢料,回收相當困難,反應(yīng)液很難處理,會給環(huán)境造成相當大的污染。因此,要特別注意工藝的穩(wěn)定性。但要解決轉(zhuǎn)化過程中工藝穩(wěn)定性問題,就要注意以下幾方面的研究。 1.1加強中間體檢測方法和標準研究 嚴密的中間體檢測方法和判斷合格與否的質(zhì)量標準是確保生產(chǎn)安全平穩(wěn)進行的重要保證。新產(chǎn)品研發(fā)過程是在實驗室中進行,初始階段,為了確定產(chǎn)物是否是所需求的,都會利用核磁、氣液相液一質(zhì)、氣一質(zhì)、紅外、紫外、元素分析等各種手段對結(jié)構(gòu)進行分析研究,一旦確定之后,在工藝研究過程中,由于各種原因?qū)韱栿w的內(nèi)在質(zhì)量研究較少,主要是靠經(jīng)驗及觀察反應(yīng)現(xiàn)象來判斷。有的雖有檢測方法,但非常粗糙,只是做簡單的定性檢測,如點板、顏色、晶型來判斷,因此在大生產(chǎn)中存在著一些問題:一是人員差異較大。實驗室一般是由一個人單獨完成某部分工作,而在大生產(chǎn)中一個人不可能單獨完成,要靠多個人共同完成。二是設(shè)備條件差異較大。在實驗室中能觀察到的現(xiàn)象在大生產(chǎn)中是很難直觀觀察到的,各項參數(shù)的控制也不是那么穩(wěn)定。三是環(huán)境的差異較大。實驗室是一個比較封閉的環(huán)境,而大生產(chǎn)是在開放的環(huán)境中進行,空氣的濕度、溫度等變化較大,因此批與批之問差異較大,沒有嚴格的檢測方法和標準控制中間體質(zhì)量,下一步投料變得很盲目,往往導(dǎo)致下一步工作失敗。因此,在新產(chǎn)品開發(fā)過程中,要把研究過程巾的每一種中間體當作商品來做,認真研究其分析檢測方法,制定嚴格的質(zhì)量標準,以保證生產(chǎn)安全平穩(wěn)進行。 1.2反應(yīng)溫度的允許范圍 在化學(xué)合成工藝中,我們都知道溫度是影響化學(xué)反應(yīng)的重要因紊之一,溫度控制是相當重要的操作條件,因為溫度直接影響到反應(yīng)的速度、產(chǎn)率、負反應(yīng)以及能耗等一系列問題。我們在做產(chǎn)品開發(fā)研究過程中,都會將反應(yīng)溫度作為重點研究的參數(shù)進行深入細致的研究,選擇出最佳反應(yīng)溫度作為該反應(yīng)的重要條件提出來的,但是,我們應(yīng)該充分考慮到生產(chǎn)企業(yè)的復(fù)雜因素,例如:一是升溫與降溫的時間。在實驗室里由于反應(yīng)瓶比較小,玻璃的傳熱速度比較快,一般幾分鐘最多十幾分鐘就可以達到要求,但在大生產(chǎn)巾卻需要較長的時間,th甚至幾小時才能達到。二是控溫的精度。在實驗室里溫度是很好控制的,特別是隨著先進設(shè)備和技術(shù)手段的不斷出現(xiàn),控溫精度能夠達到零點幾度,但在大工業(yè)生產(chǎn)中是很困難的,一般到正負5℃就不容易了。因此,我們在研究工藝最佳溫度的同時,要充分研究溫度誤差對反應(yīng)的影響,特別是對安全生產(chǎn)有嚴重影響的反應(yīng)溫度,例如有濃硫酸和乙腈共存的反應(yīng)體系中,濃硫酸和乙腈在一定溫度下會發(fā)生不可控的劇烈反應(yīng),引發(fā)安全事故。我們一定要考慮企業(yè)實際情況,把溫度確定在絕對安全的范圍之內(nèi)。為企業(yè)提供可操作的最佳溫度,有可能和研究報告有少許的出入,收率也有一定的影響,但把影響降低到最小,在企業(yè)安全生產(chǎn)可控的范圍內(nèi),建議使用從幾度到幾度表示反應(yīng)溫度,取消在幾度、小于多少度或高于多少度在工藝報告中的使用。 1.3 pH值的調(diào)節(jié) 在化學(xué)合成工藝中.pH值調(diào)節(jié)經(jīng)常使用,它不僅會影響產(chǎn)品的收率,也會影響產(chǎn)品的質(zhì)量。在企業(yè)中,目前pH值調(diào)節(jié)主要是人工調(diào)節(jié),靠的是經(jīng)驗和每個人的眼力,由于人與人之間存在著個體差異,因此調(diào)節(jié)的結(jié)果差異也較大。其實在工藝研究過程中,也都是人工調(diào)節(jié),很少使用儀器,但不同的是,在工藝研究過程中,經(jīng)過數(shù)十次甚至成百上千次的試驗,積累了豐富的成功與失敗經(jīng)驗教訓(xùn),調(diào)節(jié)穩(wěn)定性很高,不一定準確性高,因此應(yīng)該借助儀器,消除人與人之間的個體差異,減少由于誤差對工藝轉(zhuǎn)化過程的影響。 1.4反應(yīng)時間的確定 在化學(xué)合成工藝中,反應(yīng)時間是重要的操作條件,它直接影響產(chǎn)品的收率及能耗等一系列問題。我們在做產(chǎn)品開發(fā)研究過程中,都會將反應(yīng)時間作為重點研究的參數(shù)進行深入細致的研究,確定最佳反應(yīng)時間。在工業(yè)企業(yè)中,設(shè)備較大,加熱或冷卻方式比較單一,整體時間會延長,對于大多數(shù)合成工藝而言,時間越長收率越高,直到反應(yīng)平衡;但對于少數(shù)合成工藝,時間延長收率降低,負反應(yīng)增加,產(chǎn)品質(zhì)量降低。對于這類合成工藝,在產(chǎn)品研發(fā)過程中要充分考慮到企業(yè)的實際情況,通過模擬工業(yè)化生產(chǎn)實際條件,加以調(diào)整修改。 1.5水分對合成工藝的影響 在化學(xué)合成工藝中,水分對化學(xué)合成的影響很大,這一點很重要。在新產(chǎn)品研發(fā)過程巾,我們對有金屬鈉、氨基鋰、鈉氫等參與的絕對無水反應(yīng)都非常重視,要求在氮氣保護下進行,但對于一般非水溶劑反應(yīng)重視不足。在實驗室中,一般反應(yīng)瓶及要使用的器皿都是經(jīng)過洗滌或自然干燥或加熱干燥過的,空氣的濕度和大氣相同,只要溶劑與原料水分達到要求,一般感覺不到水分對反應(yīng)的影響程度。而在工業(yè)企業(yè)中,釜體及其連接管道包括一些用具十燥程度就相差較大,包括車間內(nèi)空氣的濕度都遠遠大于實驗室,因此要充分考慮到這些因素,加以模擬試驗,根據(jù)不同的反應(yīng)提出合理的條件要求,確保技術(shù)轉(zhuǎn)化的順利進行。但也不能對所有的反應(yīng)都要求像絕對無水反應(yīng)那樣,否則將會加大企業(yè)的生產(chǎn)成本。 2溶劑的回收利用 化學(xué)合成反應(yīng)離不開有機溶劑。一種新產(chǎn)品的生產(chǎn),要用到少則幾種多則幾十種甚至上百種化工原料參與其中,除少數(shù)生成新物質(zhì)之外,大部分以原態(tài)或副產(chǎn)物被遺留,這些產(chǎn)物如何處理是企業(yè)的一大難題。在新產(chǎn)品、新工藝研發(fā)過程中,由于用量較少往往不被關(guān)注。但在企業(yè),一年將會有成百甚至上千噸的這些產(chǎn)物,一方面不處理造成浪費,加大產(chǎn)品成本;另一方面會給環(huán)境造成嚴重污染。如何處理,就需要在嚴品開發(fā)過程中,特別是在產(chǎn)品開發(fā)后期,形成成熟化學(xué)合成工藝后,加強對各步化學(xué)反應(yīng)廢棄物成分進行分析研究,根據(jù)特點分別加以網(wǎng)收利用,對于不可回收利用的部分,不論是燃燒或深埋,都要對人員或環(huán)境安全進行安全評價,指導(dǎo)企業(yè)安全生產(chǎn),從源頭解決好由于新產(chǎn)品、新工藝的生產(chǎn)和使用,給環(huán)境造成污染。 3廢水處理 每種新產(chǎn)品在生產(chǎn)過程巾,或多或少都無法同避廢水的問題。廢水處理是目前企業(yè)面臨最大的技術(shù)難題,不論是通過化學(xué)方法、酶法還是吸附方法,在投人大量人力、物力、財力的情況下,仍然很難非常有效地解決廢水的問題。主要原因是化學(xué)物質(zhì)種類繁多,不可能用一種或者幾種方法將其徹底解決,這就要求我們對產(chǎn)生廢水的原因及水中污染物的成分進行分析,分類收集、分類處理。我們在化學(xué)合成工藝研究過程中,對產(chǎn)生的廢水及污染物成分進行研究,一方面,把水當作最貴的有機溶劑來看待,盡可能減少水的用量;另一方面,根據(jù)污染物成分的不同,進行分類收集、有效處理,為企業(yè)提供切實可行的污水處理方案,解決企業(yè)的后顧之憂。 總之,化學(xué)合成工藝研究開發(fā)難度較大,需要投入大量人力、物力、財力,開發(fā)的成果都是為了企業(yè)獲得較高的經(jīng)濟增長,保證企業(yè)持續(xù)發(fā)展。實現(xiàn)自身價值的唯一途徑,就是迅速將其成果通過轉(zhuǎn)化形成生產(chǎn)力,服務(wù)企業(yè),造福社會。由于種種原因,一方面是企業(yè)在苦苦尋求新產(chǎn)品,另一方面是科研單位積壓的成果轉(zhuǎn)讓不出去,究其根源,并不是價格的問題,主要是由于上述一些原因?qū)е录夹g(shù)在轉(zhuǎn)化過程中幽現(xiàn)各種各樣的問題,相當部分的科研成果半途而廢,給企業(yè)造成重大損失,使企業(yè)對新成果產(chǎn)生恐懼心里。其實解決上述問題并不難,只要在工藝研究過程中,把實驗室與企業(yè)緊密聯(lián)系起來,對差異部分稍加注意,一切問題都可以順利解決 |
至尊木蟲 (著名寫手)
木蟲 (正式寫手)
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