之前两篇介绍中试的文章发出后,很多技术经理人表示这些研发方面的基本知识对他们的实际工作有很大帮助。进而有人提出,能不能也聊一聊“小试”的基本知识。这个可以有。
以前,小试完成前的科技成果受到技术经理人的关注较少。因为,一般来说,完成小试后,其工业应用潜质才开始展现出来。企业家或者技术经理人等成果转化人员一般需要在完成小试后才开始关注并对接这些成果。
但是,近几年,随着各地大量建设概念验证中心,国家也鼓励社会资本在成果早期介入,以增加科技成果最终转化为工业化生产的比例,小试受到了技术经理人越来越多的关注。“小试”正是验证技术可行性和优化工艺参数的关键步骤,是概念验证过程中一个必不可少的环节。
本文将以化工过程开发中的小试为例,聊聊与小试有关的那些事。
01 小试的定义
小试,是小型工业模拟试验的简称,是在按照工程观点收集和整理与化工过程有关的技术情报资料的基础上,进行目的明确、尽量结合工业生产实际情况的试验工作。
简单来说,就是一切“尽量”向工业化生产看齐,但规模很小的试验。小试一般是在实验室中完成。
02 小试的特征
小试的特征主要体现在以下几个方面:
模拟针对性强。小试一般采用工业原料,试验装置一般使用金属设备和管道,整个工艺尽可能采用连续操作方式。这些特征都是在尽可能地模拟工业化生产的相关特征。
规模小。小试通常在实验室规模下进行。物料量较少,液体物料一般在几十毫升到几升之间;固体物料一般在几克到几百克之间。设备的规模也比较小,一般直径在几十毫米到几百毫米之间。这个特征使得小试便于快速迭代和优化。
成本低。由于规模小,小试的成本相对较低,能够在有限的预算内完成初步验证。
灵活性强。小试可以根据实验结果灵活调整工艺参数,优化反应条件,降低技术风险。
03 小试的作用
小试的作用主要体现在以下几个方面:
(1)验证开发方案的可行性和完整性,确定影响因素。明确过程原料路线,认识所涉及化学反应的特征和影响因素,确定工艺过程、单元操作和工艺条件,完成催化剂的筛选和表征。确定产物分离和精制方案,以及在此基础上完成物料衡算和热量衡算。
(2)测定和收集过程中的各种物理化学数据。
(3)建立产品分析方法和过程监测方法。
(4)在反复研究的基础上,将试验结果整理成一个最佳方案,完成概念设计。
04 小试的局限性
虽然小试在化工过程开发中解决了很多与工业化生产密切相关的问题,但毕竟与工业生产的规模相差太大,我们也要意识到小试的不完美之处。
由于小试的物料量和设备规模较小,因而难以完全模拟工业化生产中的流体动力学、传热、传质等过程,所得结果可能与工业化过程差异较大。
小试的物料量较少,也可能导致分析误差较大,尤其是微量杂质或副产物的检测。这可能影响工艺条件的优化和风险评估。类似这样的问题还有很多。
因此,小试成功后,不要以为该工艺就是可以直接实现工业化生产了。通常需要经过中试放大,进一步验证和优化后,才能实现工业化生产。
05 小试与实验室研究的区分
在很多人心目中,往往认为小试与实验室研究是一回事。因为小试确实是在实验室中开展的研究。其实,在化工过程开发范畴,对实验室研究有一个更为明确的定义。
实验室研究是指在化工过程开发项目立项之前,为了收集资料,印证文献和设想,所做的实验室工作。
实验室研究的目的是对可能的若干方案进行初步筛选,以便能够明确地提出一个设想流程。这些实验多是间歇性的,不是很系统的。实验室研究常采用玻璃仪器、按实验室常规方法进行。
由此可知,狭义的实验室研究是小试之前的工作,两者的区别有如下几点:
实验物料不同。小试一般采用工业品原料,而实验室研究采用纯度较高的实验品原料。
装置不同。小试一般采用金属装置,而实验室研究常用的是玻璃器皿。
试验目的不同。小试只针对一个工艺进行优化,而实验室研究则可能针对多个工艺进行筛选,筛出最优工艺再通过小试验证和优化。
操作方式不同。小试常采用连续性操作,而实验室研究常采用间歇性操作。
结 语
科技成果完成小试任务所对应的技术成熟度为6级,这也是以转化为导向筛选科技成果时最常用的筛选门槛。了解小试,技术经理人就会更懂科技成果转化。
相关文章: