关于工程科研和工业实践的脱节

乡间小径

晨枫 发表于 2011-10-26 05:29
哇，挑难的问题问哈！工业上有三个办法：
1、用GC分析efluent的乙烯浓度，反算转化率，但这要看过程，高 ...

$ a9 }6 L# N+ [$ R. d% t
多谢！一直比较好奇。
想过GC，但觉得取样、进样都是比较头疼的事。近红外应该是相对比较准确的方法了。热平衡推算的方法，想过，但没想到你们用在连续工艺上，而且是用得最多的方法。看来你们的工艺控制水平是很高，参数变化范围很小。
我原来猜可能是用压力和出料管不同位置的温度及温差来计算，那样就复杂了。
工业上用的方法就是比较简单实用。
( E% J7 c8 J0 r2 w5 w; N

晨枫

乡间小径 发表于 2011-10-25 22:10
多谢！一直比较好奇。
4 r2 I: U4 j: e1 g4 E想过GC，但觉得取样、进样都是比较头疼的事。近红外应该是相对比较准确的方法了。 ...

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大型装置，工艺参数想变都变不快，热平衡是最常用的办法，麻烦是进料管线很多，不同管线的进料温度还不一样，还要对进料纯度补偿。计算的原理不复杂，细节很罗嗦。另外就是单体和共单体都有放热反应，只有一套进出料温度，所以要两家里面迭代才能解算出来。

' L1 L" J3 H4 I" ^8 m& \: ]: \& p你的办法里，温差好理解，最简单的rule of thumb就是直接把一度温差和多少转化率联系起来，但压力在这里起什么作用呢？莫非是压力对热容系数的补偿？

乡间小径

晨枫 发表于 2011-10-26 12:20
大型装置，工艺参数想变都变不快，热平衡是最常用的办法，麻烦是进料管线很多，不同管线的进料温度还不一 ...

压力温度决定乙烯的量/浓度，转化率应该跟这个有关系吧？当然，变化不大的话，就不用考虑了。

晨枫

乡间小径 发表于 2011-10-26 20:25
压力温度决定乙烯的量/浓度，转化率应该跟这个有关系吧？当然，变化不大的话，就不用考虑了。 ...

你是指气相反应还是液相？气相的浓度应该和分压有关，液相也压力没有太大关系吧？

乡间小径

晨枫 发表于 2011-10-27 10:27
你是指气相反应还是液相？气相的浓度应该和分压有关，液相也压力没有太大关系吧？ ...

- U% r  Z! ]2 L: }9 ?这个是液相反应，气相浓度和液相浓度是对应的吧？气相压力大，乙烯在液相里相应的浓度也大。至于怎么算，那就复杂了，不是俺考虑的问题了。

晨枫

乡间小径 发表于 2011-10-26 20:33
$ F5 Y# f# `% W' K4 _这个是液相反应，气相浓度和液相浓度是对应的吧？气相压力大，乙烯在液相里相应的浓度也大。至于怎么算， ...

液相里，溶剂相同的话，压力高，乙烯溶解度大，但一般都不到饱和浓度，所以压力影响不大。乙烯有ethylene decomp的问题，一般不敢浓度太高。

乡间小径

晨枫 发表于 2011-10-27 10:47
液相里，溶剂相同的话，压力高，乙烯溶解度大，但一般都不到饱和浓度，所以压力影响不大。乙烯有ethylene ...

俺是从一般的情况来猜的。转化率的影响因素有反应物浓度、反应温度和平均滞留时间。转化率跟反应速度、平均滞留时间有关系，反应速度又跟浓度成正比。同样的两套装置，同样的反应温度，一套压力高，出料快，但转化率略低，另一套压力低一些，反应物滞留时间长，转化率高。不同的转化率，放热量是可能一样的，所以理论上需要考虑压力。俺不太清楚乙烯工艺调节的细节，为了保险起见，加上了压力这个因素。
当然，实际连续生产中，反应参数基本稳定，反应物滞留时间基本不变，压力的影响的确可以忽略不计，测量反应温度就可以知道转化率了。

晨枫

乡间小径 发表于 2011-10-26 21:25
. U: X4 |7 L2 G$ S俺是从一般的情况来猜的。转化率的影响因素有反应物浓度、反应温度和平均滞留时间。转化率跟反应速度、平 ...

+ i; m+ T1 c1 T哈，你这是学院派啊，从反应动力学角度来计算转化率。工业上很少用这样的方法，变量太多，经验参数也太多。连续进料、连续出料、固定流量情况下，温升和转化率是直接对应的。

乡间小径

晨枫 发表于 2011-10-27 12:09
, V! _6 A; `. Q哈，你这是学院派啊，从反应动力学角度来计算转化率。工业上很少用这样的方法，变量太多，经验参数也太多 ...

俺哪敢称学院派啊！俺上一次计算反应动力学，已经快二十年了。
隔行如隔山，不得不打肿脸充胖子，拿理论来糊弄，掩盖一下自己实践经验的不足。 跟晨兄学了几招，说不定以后还用得着。

晨枫

乡间小径 发表于 2011-10-26 22:41
俺哪敢称学院派啊！俺上一次计算反应动力学，已经快二十年了。
隔行如隔山，不得不打肿脸充胖子，拿理 ...

9 e+ j, d) s! B8 f5 t8 T呃，我是彻底的土八路，什么管用就用什么，用热平衡计算聚乙烯的转化率，这也不是我发明的，工业上一直这么用的。做process simulator的时候，倒是用动力学模型计算转化率。simulator只能这么做。产品开发估算转化率也是用动力学模型，然后在生产时用实测数据校正。

热平衡方法最大的误差因素是反应热，N千焦/公斤转化的乙烯。理论上这个数据要根据工况修正，实际上就是一个固定的数据。有时候工业上用物料平衡修正热平衡，也就是用乙烯进料和实际装进车皮的聚乙烯计算转化率。这个只能用长期数据，短期数据受时间延迟的影响太大，不同产量、不同设备状态都会影响这个hold up time，计算就误差太大。还有flare loss，不容易精确地算进去。

  ^  N' c5 |" y4 x/ _! D% W6 a这个话题要是展开了说，可以说一大箩呢，嘻嘻。

文勖

很现实，也很无奈。

海天

你说的这些问题现在我有亲身体会了，虽然不是化工是制药

晨枫

海天 发表于 2011-11-22 12:12
% l, O& Q) w. D& t4 a* ?3 J/ t你说的这些问题现在我有亲身体会了，虽然不是化工是制药

8 s' p1 B! d6 c  W& F4 R同情中。也给我们说说体会吧，你的角度会和我的不同。

海天

晨枫 发表于 2011-11-22 14:01
同情中。也给我们说说体会吧，你的角度会和我的不同。

) k5 q0 l& @+ t) P! X0 d2 T9 S% O制药绝大多数还是batch，产量小啊，一个药片也就几百毫克，小的几十毫克，甚至十几毫克都有。
% X! G* U4 G: K" n- L
现在时间已经不是自己的啦，到春节都很忙，以后有时间可能会开帖说说药片和胶囊是怎么生产出来的

就爱抬杠

写的真好。像俺这样学自控搞IT的脱离这样的实践已经很多年了。毕竟IT上有再多的理论和实践脱节，也比实际工程好得太多。

ArKrXe

就爱抬杠 发表于 2012-4-13 11:32
: K$ u3 z! {# I写的真好。像俺这样学自控搞IT的脱离这样的实践已经很多年了。毕竟IT上有再多的理论和实践脱节，也比实际工 ...

1 C8 S+ h" N& m/ t5 M刚看到这个，嘴痒，对在线化工检测扯两句。

) p' W* @, f( z* Y* {; a! x' m对于大多数的化工在线检验，好多时候，准确性，灵敏度啥的倒不是最关紧的，能凑乎着差不离就行了，要命的是Low-maintaince Robustness，换句话说就是要“省事耐操”，粗俗点说要能够----持续做爱不换套。

这往往意味着一些实验室里的好东东在生产线上就是个笑话，比如没见过用NMR（核磁共振）做工业在线监测的，尽管这玩意可以看到多成分，多浓度，甚至结构变化。枫哥提到的GC其实就是个这么个情况，可以做非常精准的分析，但太慢，要取样，要耗载气，要矫正，与生产管线的接口那是相当地难搞。

9 @4 m1 n% h1 |3 }所以像温度，压力，流速，电导等易测物理量是大家的最爱，可总会有时候，这些量是无能为力的，比如当最关心的信息是化学成分时，这时候必须要有某种“化学探测器”。而这里头，光谱是有着无以伦比的优势的，这就是枫哥提到的第二种方法（Near-IR)。这玩意儿做好了，其皮实耐用性是很猛的。还有，做这玩意儿的很多，从机理上早就是很成熟的了，关键就是怎么和具体的生产线挂上，每个用户的需求那是都不一样啊,那是必须随机应变呀，随机应变呀。
6 x) |5 ~( ^3 Y# Q/ X
& g+ G  k, B& ]2 `+ k另外，枫哥，要是你们对于离线样品的GC测量的速度不甚满意，咱们可以私下聊聊，俺这里可能有方案。
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5 ^9 Y' B# a3 k; f在你们加拿大飘荡了两礼拜，公私兼顾，很累但很充实。刚好和你擦肩而过，Faint，你个旅游狂。

ArKrXe

乡间小径 发表于 2011-10-26 12:10
多谢！一直比较好奇。
想过GC，但觉得取样、进样都是比较头疼的事。近红外应该是相对比较准确的方法了。 ...

0 e# @& q( t4 n3 m"近红外应该是相对比较准确的方法了",

$ N' G7 Z; t9 J8 YNot Really，不像Middle-IR，Near-IR Spectroscopy并不是一种很严格的化学光谱分析手段，因为它只能显示出某些官能团的存在和浓度（主要是含氢原子的），所以其实际效果很难事先确定，一定要有平行分析手段校正，达到稳定后才可放心使用，这其实就是个建模的过程，该校正建模的好坏，是关键。
  j; p  A1 N) k/ |4 N) [
0 A8 M, I0 r" {2 V3 [: o% d其实，NIR的优势，不在准确性上（准确性，GC绝杀NIR），而在其他方面，请看俺下面的回贴。

dasa

唉！
4 T6 E' E- W. ~1 p看了萨苏的帖子发觉自己的文笔差而闷；
8 j: g1 t1 k8 `& U) d% K$ e读了晨枫的帖子体会自己的知识窄而浅。

晨枫

ArKrXe 发表于 2013-8-14 10:21
' @2 v; P% ]3 `' H刚看到这个，嘴痒，对在线化工检测扯两句。
8 ^# V4 }0 v; n- n  @7 X( q
对于大多数的化工在线检验，好多时候，准确性，灵敏度啥的倒 ...

& W) ?3 g; W  O
嘿嘿，NMR（我们叫IMR，因为nuclear听着使人紧张）、NIR、rheometer、mass spec、GC，我都用。工业上不光对robustness有要求，要犯愁drift。GC的门老是飘来飘去，峰和峰分离也不干净，分析出来也就“蒙擦擦”了。NIR你说的一点没错，需要平行建模，我们叫calibration。这东西的好处是采样快，但分析起来也是“一坨”“一坨”的，isomer分离不出来。

晨枫

dasa 发表于 2013-8-14 21:24
唉！
5 o2 B6 N- H: n" K$ u看了萨苏的帖子发觉自己的文笔差而闷；
! l, x  u3 {: F" ]( h3 D8 i读了晨枫的帖子体会自己的知识窄而浅。 ...

咳，你过奖了。