挑战处理扩展

为什么一个有效的实验室规模的工艺技术需要一个经验丰富的工程专家来成功地扩大试点或生产工厂?为什么不把烧杯里的工艺技术丢进500加仑的油箱里呢?为什么实验室规模的系统没有一个线性公式来增加产量?这些只是试点工厂扩大规模的几个挑战。

系统的物理特性无意地影响化学反应，在每个迭代尺寸下产生不同的结果。使用您的长凳规模数据，经验丰富的工厂规模工程师可以使用Aspen / Hysys建模来成功扩大您的技术。史诗可以通过我们专有的工业流程放大设计在更少的时间和成本中实现这一目标。

请继续阅读以下资料:

• 非线性飞行员植物展示
• 具体挑战
• 建模方法
• 建筑设备和材料
• 模块化系统设计，用于飞行厂规模

非线性飞行员规模

随着试验装置规模的增加，许多与系统尺寸相关的特性会发生变化，比如表面积与质量的比例，这会导致层流和湍流流型的改变，特别是对于非牛顿流体。

反过来反应动力学，流体力学和热力学以非线性方式变化，在变化时彼此影响。实验室规模的生产过程可能不会产生较大规模的相同结果。

处理扩展的具体挑战

EPIC在试点厂规模期间有经验导航各种问题。我们地址的具体类型的挑战包括过程技术规模的以下物理和化学元素：

• • 反应动力学在反应动力学良好的体系中，每个元素的分子高效快速地混合在一起，达到溶液的平衡状态。各种物理和化学因素可以阻止混合物中的分子正确混合和碰撞。如果没有适当的系统设计，就会产生不良的反应动力学。
  • 化学平衡- 直至达到化学平衡直至达到化学平衡，反应不生产。随着增多的化学物质的混合量，达到平衡的时间以非线性速率增加。
  • 材料特性- 与过程系统化学品接触的材料的性质是至关重要的。所选择的材料可以影响反应，随着时间的推移侵蚀，或使系统不必要地昂贵。

• • 流体动力学- 对热转印和混合效率的正确雷诺数保持流动对。随着系统尺寸的增加，流体动力学以非线性速率变化，使流水和湍流之间难以预测的变化。
  • 热力学热损失和热增益在化学反应中起着重要的作用。例如，一些反应释放热量，增加系统温度，进一步加速反应，释放更多的热量，导致温度进一步升高。控制反应温度对中试装置的成功扩大规模具有重要意义。
  • 设备选择- 设备的物理限制可以敏锐地影响化学反应。继续热力学例子，随着一些反应产生热量，必须及时逃脱系统，因此反应不会变得不稳定。表面积与混合体积的比率决定了热量可以从系统中排出的速度。如果罐的尺寸不正确，则难以控制化学反应，这将开始快速升级。
  • 搅拌的问题-混合技术是获得良好反应动力学的关键。随着系统体积的增加，混合提出了几个挑战。例如，随着反应体积的增加，搅拌混合物所需的马力也随之增加。随着系统规模的扩大，增加足够的马力来搅拌混合物并不总是经济有效或可行的。解决这个问题的方法是将大型搅拌器的顶部速度与台秤式搅拌器的顶部速度相匹配。在槽内创造正确的湍流量以促进良好的反应动力学是一个问题，通过角度搅拌器和挡板解决。观看右边的视频，了解更多这方面的信息。

在Aspen HYSYS建模中，EPIC通过前端工程和放大设计解决了这些困难。我们确定，该化学技术可以按比例扩大，以获得合理的成本，但仍能生产所需的产量。我们还会根据您的系统是卫生工艺放大还是工业工艺放大来考察具体的系统挑战。

建模方法

使用几种半实证建模方法通过建模，降低成本和消除建立连续测试系统的需要，确定试验工厂规模的限制。Epic的专业工程师通过基于实验室规模数据的计算机模拟模型这种迭代过程。用于执行此操作的具体方法包括：

• • 相似的化学研究- 该方法是应用于化学反应的尺寸模拟，并源自化学反应中的质量，动量和能量规律。如果反应足够快，化学模拟并不是很重要，但在缓慢的反应中，学习非常重要。
  • 数学建模-该方法是利用计算机程序根据化学反应方程的物理性质设置参数，并反复运行该程序，直到达到所需的反应规模。EPIC为此采用的方法包括:
    • • Aspen / Hysys建模-计算机模拟程序，开发千兆规模的过程，从台阶式食谱
      • 有限元分析（FEA）- 找到部分微分方程（PDE）和积分方程解的数值方法
      • 计算流体动力学（CFD）- 用于产生流模拟的计算机建模技术

施工设备和材料的选择

非线性的中试工厂规模效应可以通过适当的设备、系统规模和建筑材料来管理，但代价是什么?

易于使用的建筑材料和长凳上工作的施工可能是昂贵的且难以找到大量的。寻找可行的替代品需要经验丰富的扩展设计专家，具有材料性能和可用设备。

设计工程师必须平衡成本节约和设备选择，而不会影响最终试点植物放大的可行性的最终目标。可能需要生产水平设备来证明生产水平能力，即使实验室或飞行员工厂的大小不需要与生产尺寸工厂相同的设备以工作。在卫生过程中，还设计和符合特殊设备和合规性。

选择适当数量的仪器和测试站将保持成本在控制之下，并证明工艺技术的工作。