编者按：
“学通四海、术育英才。” 2018年5月4日，华东理工大学“通海讲堂”在奉贤校区图文信息中心通海厅正式启动。作为学校倾心打造的高端学术讲座平台，“通海讲堂”将邀请两院院士、*、国家“杰青”获得者及知名教授等学术大咖，面向本科生讲述前沿性学术问题，进一步提升华理校园学术文化的“高度”和“宽度”，助力一流人才培养。为了让更多的读者感受大咖的魅力、汲取知识的力量，即日起，本网将推出“通海讲堂”系列文章，第一时间传递讲堂信息，分享讲座内容。
【华东理工大学“通海讲堂”第二十四讲】
1月6日下午，华东理工大学第二十四期“通海讲堂”在奉贤校区通海厅举行。中国科学院过程工程研究所朱庆山研究员应邀为华理师生作了题为“化工过程开发浅析”的精彩报告。
绿色变革性技术体系下的化工过程开发
朱庆山，中国科学院过程工程研究所研究员，博士生导师。2001年入选中国科学院“百人计划”，2014年入选科技部“中青年科技创新领军人才”，现任中国科学院过程工程研究所副所长。主要从事矿产资源高效利用，过程强化，流化床反应器放大理论及工程应用等方面的研究。发表SCI论文150多篇，申请中国发明专利110多项，其中60多项已授权，申请国际专利70多项，已有10多项专利技术实现转化和实际应用。
构建绿色技术体系需要变革性技术
2017年10月18日，习近平总书记在党的十九大报告中指出，加快生态文明体制改革，建设美丽中国。其核心是构建绿色技术创新体系，关键在于开发大量绿色变革性技术。
变革性技术是指通过科学或技术的创新和突破，对已有传统或主流的技术、工艺流程等进行一种另辟蹊径的革新，并对经济社会发展产生革命性、突变式进步的技术。对化学工业而言，变革性技术的核心是化工过程开发，加强化工过程的研究与开发是化学工业赖以生存的唯一选择。
化工过程开发的步骤
由实验室研究过渡到建立生产装置的全过程，就是化工新产品、新工艺或新技术的开发过程，统称为“化工过程开发”。化工过程开发是一种综合性的工程技术，主要包括四个步骤，即：初步调研、小型试验、中间试验及工程示范与产业化。
初步调研是根据客户的需求收集过程放大和设计装置所需的数据和判据，通过查阅相关文献资料，对被开发过程的工业化方案提出概念上的初步设想及流程上的初步设计，并对整个开发过程进行可行性分析。
小型试验是指设想流程已经通过初步的技术经济评价，在实验室建立小型实验装置进行工艺模拟试验，通过测定有关物性数据及反应的热力学、动力学参数，通过对原料进行预处理并对产物进行分离操作，筛选出合适的技术路线和工艺方案，完成各工艺条件的优化任务。
中间试验主要包括大型冷模试验和热态试验，所用设备一般比实验室规模大且具有工业设备的仿真性质。其中冷模试验是指采用物理性质与实际工业生产物料相近的惰性物质进行试验，不考虑化学反应，单纯考察传质、传热等传递过程的规律。热态试验是用实际生产物料并按实际操作条件进行的试验，在试验设备内同时考虑化学反应和传质、传热等物理过程。在进行中间试验时仍需要进一步分析技术的经济性，以便对项目的投资建设做出正确决策。
工程示范与产业化是指设计单位按照工艺设计，结合企业的具体情况进行工程设计，企业依照工程设计进行基建施工，建设和投产工业装置，并根据调试运行结果进行消缺整改，以实现生产装置的长期稳定运行。
化工过程开发中突破热力学障碍的方法
在化工过程开发中，首先需要考虑反应的热力学特性以判断某一化学反应是否能够自发进行及反应进行的程度。当化学反应的吉布斯自由能判据△G<0时，反应可以自发进行；当△G>0时反应不可能自发进行。对化工过程开发而言，仅知道这个结论是远远不够的，还需要知道△G处于什么范围时反应较容易进行及反应有希望进行。此外，对某些△G>0的化学反应，还可以通过多种方法以克服热力学上的障碍。这些方法主要包括部分反应物过量、改变反应的温度和反应物的分压、改变反应的还原介质、及时移走反应产物以及将一步反应分解成多步反应或将不同的多步反应耦合在一起等等。
化工过程开发中工程理念的重要性
化学反应工程理论指出，影响化学反应结果的直接原因有催化剂特性、温度和浓度（分压）。对特定的催化体系而言，影响反应结果的只有温度与浓度两种因素。而反应场所的温度与浓度分布取决于多种工程因素，例如流速、流速分布、返混、预混合、进料浓度、滴际混合、加热、和冷却等。因此，工业化学反应过程的开发，需要在化学工程理论和工程经验的指导下通过理论思维的加工完成。
在诸多工程理念中基础突破是关键。虽然有些情况下可以不计成本地做出想要的产品，但是许多“先进”的技术却因为成本高昂而失败，因此任何技术的先进性都比不上经济上的先进性。工程中没有“关键问题”，所有问题都是关键问题。任何一步走不通，整个工艺流程都不可能实现。在工艺开发与工程设计中工程经验很重要，设计时需要更多地考虑“事故工况”并论证方案的不可行性。
金寒草整理报道
原文来源: 上海教育新闻网 | 发表时间:2019-01-14 | 作者：金寒草
原文链接: http://www.shedunews.com/tonghaijiangtang_24.html
