將化工廠的龐大設備微型化是否可行？

01-03

龐大的塔器·反應器實際上不安全吧？而且維護起來也會很麻煩，更不用說啟動/關閉裝置了。為什麼不適用體積小但數量多的設備呢？比如許多許多的像小筒一樣的小型反應釜。是否能夠實現？

這是我最想答的問題，我們在努力。

最後的結果是我們花了三年時間把一個車間縮小到原來的十分之一，產量提高了十倍。補充下，是原年產300噸的產品擴大到3000噸，是連續三步反應。

期間的辛苦遠遠超出預料，國內硬體的不匹配和過於粗糙，逼得我們搞合成的去設計計量泵，去電焊，去選材料，設備上一套廢一套。

說出來只是為了告訴大家這種方式的可行性，讓大家更加堅定的走下去。

現在國內化工企業的情況：

1.簡單粗暴的工廠迫於環保壓力都開始轉型或倒閉。

2.廢水廢氣排放控制越來越嚴格。

3.廢水排放量降低，以往清水稀釋cod走不通。

4.老生常談的安全問題

5.其它

針對這些問題我們決定對公司的幾家工廠進行改造。

我們需要的是一種基於安全的小型封閉式連續化自控反應體系，並且儘可能的回收廢水。

聽上去很簡單，一套合適的工藝包，幾個小反應釜，幾台自動進料泵，幾根管道，一套自控系統。

繼續更

首先老工藝包必須重新開發，所有原料需要滿足幾個條件：液態，不易結晶，低粘度，同時要控制成本。工藝不便透露，但是我們要做的是挑戰經典反應（有固體進料），沒有資料參考，沒有參考資料，沒有資料參考。我們的時間：經典反應，三步反應，一年半，我一個人，經常性加班。結果是：所有固體原料替換，反應比較穩定可靠，廢水降低一半，單耗降低20%（大部分廢水處理的錢），缺點是：容錯性低，沒有大設備間歇反應的調整空間大。

工藝出來了就要設計設備，因為不是標準設備，所以大部分都是公司自己設計，最後交給設計院修改，這段時間需要天天和設備部在一起，提供各種參數。結果：一個多月完成。物性書不停翻，拿計算器不停算。

藍圖出來了，最痛苦的設備選型定做開始。結果：大半年設備大體安裝完畢。設備調試半年後結果：基本全部換掉，和各個設備廠家留下一屁股糾紛。一年後結果：進料系統和我們想的差距非常大，非常不穩定，需要一直盯著。自動控溫系統由於體系太小過於敏感，溫差居然上下浮動有30℃。整套系統最滿意的就是到處是防爆片。0.25mpa的。

試車：對於實驗室來說，工藝就和自己的孩子一樣，看在防爆片的份上，我去開車了。不是這段溫度超了就是那個進料泵不轉了。失敗

試車二：設備再次大改，依舊無法穩定可靠運行。

試車三：已經試車一年了，整套設備改的面目全非，自控系統全部撤出，靠活人一直盯著，進料閥門不停調整，到處是我們自己做的小東西。

連續穩定合格出料三天三夜，停車，倒頭就睡。

出於對公司的保護，無法詳細寫出我們如何改進，如何自己製作設備，和眾多至關重要的小東西。

雖然很辛苦，國內在這塊硬體的製造水平讓我們吃盡苦頭，工人對新設備的抵觸只能自己上，但至少我們做了，這是起點。

有空聊聊我個人對未來化工的想法吧。

在這套設備之前我們還試過一套，去掉反應釜，全是管道，自己改造離心泵，消除它的量程，放在管道直接，用作攪拌和主要反應點，失敗了，原因很複雜，國內機械密封太爛，流速過快，換熱不夠（當然我們已經儘力達到最大換熱面積了），但是在某些方便是非常成功的，因為流速快，接觸時間短，特別適合會過頭的反應，我們的思維模式也在試車中完全顛覆（這類反應實驗室都是通過嚴格控制物料比例和溫度來防止過頭，然而到最後我們因為換熱面積太小，沒有控制溫度，因為計量泵太差使用略微過量的輔料，單純通過控制流速得到了比實驗室好很多的結果）。思維方式一變，很多不適合工業化的工藝好像有了希望，然後我們就開始自己折騰機封，試過填料密封等等，最後還沒辦法才有了前文提到的系統。

我還是很心水管道反應器的。

評論區里好多有一樣想法的人，甚至還有參加過同一個會議的人，每一條我都認真看了，我很幸運有一個技術狂的老闆，給我們足夠的自由和資金去嘗試，也很感謝設備廠家陪我們折騰，雖然你們並不願意（看了評論才了解到設備廠家的難處和中國的化工基礎設備為什麼發現緩慢）

引用幾段評論

「我們就是做設備的，最主要還是因為資金的問題，廠商沒有多餘的資金運用在技術革新上，而人力資源上的節約導致技術人員一個人至少頂著4個活，沒有精力在去技術上搞研發，導致各家都是模仿抄襲作假，最終原因還是因為國家的稅收太繁多重，利潤非常薄」

「原來從事了4年的石化設備，化工泵成套商，下游乙方。。。這個行業的門檻高，各種名單准入機制；這個行業吸金，工程周期長，從產品鑄造水平到機加工能力，再到產品質檢裝配一條線，每一個地方都重要，當然，大部分重工業都這樣。正因為如此，這個行業很討厭的一點就是不肯變動，不論是上游工藝，還是下游設備，都不願意改動；現在市場上主流工藝和設備，好多還是上個世紀的。。。」

集中回答下幾個有意思的問題

1.有沒有用到多變數自動控制系統？

答：有，最後都撤了，體系太小，控制點過多，體系小是關鍵，體系小意味著一切都變得敏感包括液位，溫度，壓力等變數。而且根據我使用的經驗，國內自控閥門多多少少都是會漏液的（等待自控人員解答）體系大的話漏點就漏點，體系小不行。

2.過於小型化，熱能這一塊有處理方案么？高溫高壓的作業人員安全以及規範要求在施工圖階段都是需要考慮的問題。

答：熱能我們用了兩套方案，一是使用大量低沸溶劑，優點是溫控穩定，不用依賴自控來控溫，缺點是能耗提高，溶劑汽化有壓力。二是傳統換熱器改進，評論區就有人提供這類技術，一定比我們自己專業。

3.感覺主要還是改變設備要變更生產工藝吧，原來的原料指標和加入的比例都會變化。

答：是的，一般人認為原工藝可以直接搬上去用，其實不是的，連續化小型化後物料接觸時間和碰撞程度變化，配比是需要變化的。

4.縮小體積，不可避免的帶來容錯性下降，更別說直接縮到之前的10%。但是自控應該也是可以做到的，能說下問題出在哪裡嗎？

答：和問題1一樣

答：我就是實驗室的，三步反應一年半我覺得時間已經足夠，控制溫度50℃的反應我從冰水溫度0℃做到體系沸騰溫度110℃，溫度破壞性實驗全了，體系停留時間也全了，我們甚至定做了一套玻璃連續化小設備運行了三天，物料過量，溫度超標，突然停車，體系進水全部現象以及處理方案整理，中式方案其它部分不提，就是工藝方面的應急處理就有十多頁，當然我做的並不好，因為這是必不可少的。工人的問題並不是懷疑你的技術，在他們眼裡並沒有對技術成功的渴望，而是因為改變，讓他們上班更加辛苦，他們需要背中控條件，需要摸排新設備新閥門管道，需要接受新的東西，但是工資並沒有變化，後來給加了工資還是因為中試太辛苦。你舉的例子太贊同了，所以出現了我們自己設計設備的情況，因為非標，一定要化學專業和設備不停的溝通才能設計出能用但是依然很難用的設備。自控閥門更換一定是國內閥門廠的意見，我們並沒有這種能力去摸透這些東西，我們只能提供我們的參數，調節閥漏的問題建議你諮詢下自控設備從業人選，因為我接觸的廠家都是認為有點泄露是正常的，所以我們避開了調節閥。我不知道你是怎麼理解走和跑的概念的，有的人沉下心，每天不停的爬，他一定比人早點學會走，每天不停的走，一定比人早點跑，我提到的不多，三年每天我們都在積累。還有，這不是吐槽，如果你是化工企業的，甚至你是我吐槽對象（基礎設備行業）的話，大家都有無力感，明明有可以減少污染的工藝，但是成本太高，明明可以更加安全，但是過於複雜。評論區也有設備人員說明明知道是上個世紀設備卻無力改變。我寫的太少，但是又沒辦法寫出我們是如何修改計量泵，如何讓連續化中間的油水分層系統穩定連續，如何讓油水在管道中不分層，均勻的按比例流進下一步，如何調節改造連續精餾。你的最後一句我很不贊同，浮躁的有機實驗員三年已經走了不下二十個，留下來去做這些事情，捫心自問，都是做好了可能一事無成的準備。最後，逢山開路對於實驗室和中試是一定的，我們的技能是盡量在前期減少山和做好遇到山該怎麼開路的準備，中試說白了就是熬，不斷遇到困難，不斷走彎路。

答：溫度控制不住主要是換熱介質流量不穩定，我們在使用開關的電磁閥時前後都加了閥門，通過縮小閥門來起到縮徑的作用（不知道這是否有弊端），運行的還不錯，比固定的縮徑更加靈活。但是幾個小時後電磁閥都燒的差不多了，裡面的類似石膏的東西都掉了出來，黑色的油也滲透出來，閥體很燙。可能因為體系調整過於頻繁。我們換過好多次，廠家也來換過不同型號，就是一直燒，每燒一次我們都手忙腳亂的，要恢復穩定又要一大段時間，連續化一次不穩定，就是要調整一大段時間，最後就都撤了。

繼續留著，有空慢慢說。

再說一下，這真是個好問題啊！是未來化工的一條很不錯的路。

我們也考察了很多企業，康寧的微通道反應器，某公司的迴路反應器等，最後還是選擇自己做。

各位同行並且有同樣想法的甚至是在和我們做同樣事情的人，非常抱歉，我們還沒有對外交流的打算，希望我們能一起平行向前，前面一定會有個交點。

「化工廠的設備體積都很龐大」←該描述有誤

1、實際情況

化工廠的（主體）設備體積基本是跟產能相匹配的。以冶煉化工行業的結晶器為例：百萬噸以上氧化鋁廠用的結晶器可達數十米高、而幾千噸規模的稀有金屬（如鉬）冶煉廠用的結晶器不過四五米高。

2、大型設備換成多個小型設備是否可行？

答案是可行，具體要看兩種方案的優缺點而取捨。

單件大型設備：優點（並非絕對）是性價比高（固定資產投資低）、生產效率高、佔地面積小、零配件更換方便、檢修成本低、操作工序少（人力成本低）、便於實時檢測分析等，缺點是單級能源利用、設備內部的化學反應未必均勻、溫控難度高（傳熱慢）、需要大型配套檢修設備、可能存在重大安全隱患。

多個小型設備：優點（並非絕對）是便於能源多級利用、發生重大安全事故的可能性降低（而不是安全隱患降低）、便於品控和溫控、設備更換方便等，缺點是操作工序多（人力成本高）、投資大、佔地面積大、物料轉運複雜、檢測點增多、維護成本高等。

兩種方案各具優缺點，如何取捨因事而異。

3、案例

以氧化鋁為例，氧化鋁冶金過程的主體蒸發設備陸續從單效蒸發過渡到了五效、六效蒸發，甚至已經開發出了七效蒸發（七級蒸發器串聯），其主要原因是：氧化鋁的生產體量太過龐大，消耗大量的能源，每一個百分點的熱效率提升都能產生很大的經濟效益，而多效蒸發的最大優勢就是提高熱效。在效益增量面前，因增加設備而導致的問題（投資高、操作檢修複雜等）都不值一提。

反例也有，在鈷、稀土（鑭柿等）、鉬、鎢行業，其冶金過程至今（絕大部分企業）還在用單效蒸發，因為在這些小金屬企業的成本核算中，多效蒸發器帶來的降耗受益未必能抵消其增加的人工成本。

4、極端案例

題主提到的「（將大型反應釜替換為）許多許多的像小筒一樣的小型反應釜」思路，其極限方案是「（將大型反應釜替換為）無數個像小筒一樣的小型反應釜」，看起來像天方夜譚，但。。。真的能實現。

「無數個像小筒一樣的小型反應釜」全部串聯起來是什麼樣子？答案是：一根管道。

所以實現方案就是連續流態化。以氧化鋁為例，他們將該方案稱為「管道化」。

「管道化」實現之前，用的是高壓反應釜，是這個樣子的：

圖片來源：http://www.ntthjt.com/products_show.asp?areaid=261id=776

這是?3000*H18000的大傢伙，幾十台這樣的反應釜擺成一排。。。你們想像一下。

而「管道化」是這樣子的：

圖片來源：http://paper.cnmn.com.cn/content.aspx?id=11138q=2636v=1

為什麼有些氧化鋁廠用管道化？答案在這裡：管道化溶出技術

以上。

不請自來，答主的研究方向就是微化工技術。關於化工廠微型化可行性問題，也就是迷你工廠的可行性，答案肯定是可以的（要不然我們的研究意義何在）。但化工廠微型化還有很長的路要走！

首先我來回答一下題主體的問題，為什麼化工廠的設備體積這麼龐大？記得13年做中石油—三井化工設計競賽的時候，我們在考慮產量問題時，有看到過國家關於化工企業上馬項目產量的相關標準，也就是說你必須要有一定的量，這樣子才有市場競爭力，說白了就是能賺錢呀！假如你要生產一定量某純度的產品，你就要去計算你所需要的反應釜的體積，所以產量上去了，體積自然而然的就會上去呀，而且有的時候還要採取串並聯操作；還要在連續操作下對設備進行維修，就有可能在旁邊複製同樣的裝置；然後再考慮到公用工程、控制系統、後處理什麼的，整個系統簡直龐大的不要不要的。

上面也有答主提到過微化工技術，不過大家好像更多的只看到它的好處，相應的忽視了它還有很多問題需要解決。在這，答主就班門弄斧一下了，不當之處還請諸位指點。記得剛開始選擇這個方向的時候，也是被它的諸多優點所吸引，像什麼快速混合、高效傳熱、停留時間分布窄、重複性好、系統響應迅速、便於自動化控制、幾乎無放大效應、安全性能高等。就我自己在實驗室里的體會來說，用微反應器作反應相對於釜式反應器給我最直觀的感覺就是我在幾秒的停留時間內就可以獲得釜式反應器內幾十分鐘甚至幾小時的轉化率和收率，而且往往效果還更好。但題主說的是化工廠微型化，那也就是微反應器的工業化問題了。講真，雖然它優點很多，但真要是工業化的話，需要考慮的問題還很多。首先是應用面，微反應主要用於精細化學品、製藥、燃料電池、航海航天等領域。在傳統的大宗化學品方面，鑒於流量問題，工業化的難度還很大。其次，微反應器放大採取的是數目放大，優點在於幾乎沒有放大效應，但也存在著缺點，比如物料分配、操作控制等，畢竟你很難做到每股物料完全照著你之前在實驗室做的單片反應器的進料來，而且儀錶控制也複雜了許多。再者，現在微化工的設備加工成本較高，而且也暫未模塊化，很多時候都是一個反應設計一個微反應器，不具備普遍性。還有，現行微反應器主要進行氣液、液液反應居多，如果液體黏度過大也易造成通道堵塞，更別說牽涉到固體物料的反應，工業化的難度較大。最後，微化工技術起步的這二十多年裡，發展雖然很迅速，但仍有眾多機理有待研究。暫且也就想到這些，歡迎補充～

另外，題主要是對這一方向感興趣的話，可以多多關注一下這些研究人員課題組的發展動向。像國內做的比較好的有清華的駱廣生教授、大連化物所的陳光文研究員、川大的褚良銀教授；國外的話，有MIT的Jensen教授（近期還發了一篇Science，膜拜中）、荷蘭TU/e的Hessel 教授等，好吧記性太差了，想不起名字來了，只記得杜邦、BASF、KIT、東大、IMM那邊都有在做這個方向，而且做的很不錯。

就這樣吧，手機打字好累呀，午睡去～路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索！

先贊孟神的回答，再補充一下孟神回答沒有提到的點。。按照我們設備工程師已有的經驗，就是往大做不難，難的反倒是往小了做。往小了做有優勢，就是擴產容易，複製生產線就可以；但是往小做難就難在很難找到這麼小的設備，舉個例子，離心機，想找到可以自動卸料的高速離心機，大了的卧螺式很多都有這個功能，但是小型的管式離心機哪來這種特性？所以專有設備難找，而且控制也難做，也就很少會採用小型化設備的方案了。

首先先糾錯，誰說大的反應器就不安全，維護起來麻煩～～

加個前提，在適當條件內。

首先，大設備容錯率高，舉個誇張的例子，一次可以處理10斤的容器和一次可以處理10000斤的容器，都多加了5斤，你說誰會炸？

其次，一套大型設備要是等比縮小十倍，那就得用十套小型設備來生產相同量，同時開關閥門也等比增加了10倍。就是說原本一套有幾百個監測點需要監測，幾十個閥門需要控制，一下子變成了幾千個監測點幾百個閥門，嘛要是工人、系統的出錯率不變，更多的需要操作的地方意味這更容易出現錯誤。

其他還有很多，諸如空間利用率，人工，管道內產品結晶堵塞，未反應完產品的循環，設備設計要求，設備經費……等等很多的問題。所以更本不存在題主所說的小型設備所具有的優勢。

或者題主是覺得大型設備一炸威力巨大容易死人，但是使用小型設備後，要是易燃易爆產品原料，只要當量差不多，威力基本不會有太大變化，要是很多小型設備，炸一個其他設備也很容易一起炸，從炸一個巨大的到炸一片小一點，也不好判斷哪個能讓人好跑出去一點。

當然，以上回答的是題主「為什麼不用很多小型設備替換不安全的大型設備」的問題。答案里有人提到的小型化，指的是不改變產量或者增加產量而小型化設備，生產的。

其實在我看來，無論是規模化還是小型化，追尋的都是生產上的效益，安全需要的是標準的制定，法律的完善，操作的規範。真的只要不出事故，你沒法比較大小，規模分散，不同工藝流程之間那個更安全，我們只能默認有更多安全措施或者久經時間考驗很少出問題的或者理論上更好的東西更安全，其他別無他法。

不請自來……

一，能否微型化？？只要有利要圖why not？如果微型化了，產品率高，質量好，安全可控……總之各種好，為什麼不做，而且也有好多學者在做了。

二，產品市場來說，有的產品需求量很大，比如油品什麼，作為基礎化工原料的；而有的確實並不多，比如接觸過的像砷烷之類，有特殊用途。

三，供給側，無論生產什麼，化學工業規模經濟明顯，公用工程、控制系統等固定資產投資巨大，大家都在想著怎麼擴能，競價佔領市場。所以個人覺得趨勢是單套產能越來越大，產品越單一，反應越簡單。即使是現在看到有小的，可能是因為技術不成熟，放不大，先小的用著，錢賺起來。

畢業好久總會想起來上學時候的事情（以下是回憶段）：

化工實驗課，老師講起：看到某場擴能改造，想產量翻番。然後就按原來的生產線又上了一條……老師開玩笑說，不知搞反應工程的學者看到做何感想。

現在有微型化工產業，我來說說缺點：

微型化工僅限於反應裝置，等到分離等後處理又變成了大型化工的機器了。我記得當年有個工業制氫氧化鎂的反應，那個老師也算是全國做微型化工的領軍人物了。他說他們那個反應器怎麼怎麼好，產量怎麼怎麼高，副產物怎麼怎麼少。

之後就有個同學問了一句，老師你們這個後處理是怎麼處理的。老師說，跟那些工廠的處理方式一致，也就是說還是大型設備。

這就跟我垃圾分類分好了，然後收垃圾的來了一股腦裝進一個車裡去了，我分他幹什麼啊？

這裡可能有人有疑問，用大型設備就用大型設備唄。其實不然，大型設備和微反應器的連接沒那麼簡單，這個過程想實現自動化很困難。而且還有諸多不利因素，我都忘了，化工專業會有解釋的。

還有就是微反應器如果出問題，設備構件難更換。都是很細很細的管，我記得聽那個報告，那個老師說反應的管路，好像就跟實驗室的毛細管差不多粗，壞了怎麼修啊。

24小時運轉不假，但是出點小問題就要停產……

最後回答你的問題，現在是有你說的那種化工廠的，就算是投產的，大多也處於試驗階段。

看過一篇文章，將工業4.0分三個層次：

1、底層是基於FA層(工廠自動化，由感測器、數據採集器、控制器組成)的智能工廠層，該層主要是由生產設備組成，屬於執行層，關注點在於生產產品的質量與成本。

2、中間層是MES、ERP、APS及PLM中的工藝制訂等部分管理功能組成，中MES里重點標示出了數據採集、詳細計劃、調度等，該層被稱為側重於生產管理流程的智能生產層，關注點是管理效率、生產效率，強調的是高效。

3、最上面一層，是隨需而至、隨需而制的個性化的產品定製與相關服務，包括了C2B2B2S等互聯網+，以及PLM的需求管理、研發等環節，強調的創新能力、定製及服務的速度。

要產能，要生產效率，大多數化工產品的形態，還是要求硬體生產設施大型化。

我覺得大家答得都沒到點上。

1. 為什麼要做大？因為大設備單位投資的產能高。

這裡有一個很簡單的理解方式，反應器直徑變為2倍，則處理量變為原來的2^3=8倍，塔器直徑變為1倍，則如果按照空塔氣速不變算的話，塔器處理量變為4倍。但是直徑變為2倍的固定投資遠小於4~8倍的變化，導致器件越大單位投資的產能越高。因此，從某種意義上說化工就是「以大為美」的行業。如果化工廠沒有那麼大，那麼大家都享受不到現在便宜的汽油，便宜的化纖材料的衣服，便宜的塑料製品。

2. 大並不容易。因為從實驗室到工業，要走的路很長。

有些答案說往小了做設備跟不上，其實往大了也很困難。因為放大的過程中存在顯著的「放大效應」，簡而言之，在更大一級的尺度上，原來的傳質、流動、效率可能有顯著變化。一項化工技術的產業化，往往需要經過實驗室、小試、中試和產業化四個階段。這就像練級，而且每一級都意味著更大的投資注入。因此化工產業是資本密集型產業，現如今我國的化工產業已經發展出了千萬噸煉油、百萬噸烯烴式巨無霸型工廠，實在是老一輩們辛苦耕耘的結果。

3. 大並不意味著風險。

這個也很好理解，本來一個就能解決，你硬要分三個，加入出錯的概率是X，那麼現在出錯的概率就是1-（1-X）（1-X）（1-X）。這樣風險反而增加了。這和微反應器是不一樣的，微反應器的所謂安全叫做「本質安全」，意思是就算炸了也不會有問題。但是題主說的「像小筒一樣的小型反應釜」並不是微反應器，它如果炸了還是很危險的。國家每年的實驗室都會出傷亡事故，這些研究生做的可是真正意義上的「小反應裝置」啊。但是你如果Argue工廠死的人更多，我就想跟你比比每年工廠所創造的產能和實驗室能創造的產能。總而言之，大裝置單位產能的風險反而是小的。

4. 有關小的研究

目前做微反應器的特點就是強調：A本質安全；B強化傳遞。這主要還是用在產能需求不是很大的新產業，對於效率和傳遞有很高的要求，例如納米碳酸鈣、高純磷酸。國外也有團隊用微通道做GTL過程，主要還是運用於分散式、小型化的場合，比如海上平台。總體而言，這部分是一種研究前沿，然而產能、產值仍無法和大化工比。

首先對題主這個問題點個贊，因為本人現在從事安監工作，主要面對的就是化工企業監管，每年的化工事故不計其數，如果小型化首先肯定就是安全。

本人是化學專業，畢業當了化學老師，但是後來卻逃離了化學進入了政府部門，沒想到一年後被派駐到上海招商主要的內容又是面相長三角的化工企業轉移，招引到我們縣的化工園區。在此期間我接觸到了康寧中國的微通道反應器項目以及拜耳的模塊化微型反應器項目。而且與其有很深層次的交流合作，他們的這兩個反應器恰恰就是解決題主的這個問題。

對於傳統的化工反應釜和題主提出的小型化反應我可以用燒水舉個例子，傳統反應釜就是用一個大鍋燒水而小型反應器就是卡片式速熱水器，單從燒水上大家也知道，卡片熱水器又快又好控制，還可以做到連續出水。

但是傳統的化工工藝由於產量的原因，幾乎都是經過實驗室，中試，工業生產這樣一步步擴大過來的，而要將設備小型化，工藝包就要重新研發，還要考慮每年的產量是否能夠達到要求，再加上有些工藝也不能用小型化代替，例如石化行業，很多無機反應，還有用到高溫高壓，燃燒類的，固體類的反應。

當然小型化肯定是未來的趨勢，高票那位不就是在從事這個研究嗎，希望他能早點出成果。

之前在化工設計院做煉油工藝設計師，專門做化工煉油廠設計。

你說的對，很多廠設計的大小都是不合適的，因為對於我們來說設計合適不是最主要要考慮的因素，最主要考慮的因素的業主需求。

而很多業主上項目第一需求是什麼？貸款。因為動輒幾億幾十億的項目基本都是靠銀行，這就導致實際生產規模大約50萬噸的項目，但會按80萬噸上項目，所以我們設計工廠也會按照80萬噸設計。除了這個原因之外，業主有時候並不能確定自己能購買到多少原料、開工後油價會不會下跌、如果形勢不利能不能減小產量等因素，就導致整個裝置的設計富餘量很大，一般設計要求操作彈性在60~110%，但基本設計裝置開到150%應該沒有問題，其實挺浪費的，但沒有辦法，要考慮的因素太多。

再說設備大小，同等體積設備小數量多的成本更大（尤其反應器，技術核心所在），而且現場安裝極不方便，因為大部分反應釜現場都要做各種保溫隔熱措施，保溫層很厚，如果很多個小罐會很佔地方（搞設計都明白平面布置也是寸土寸金），而且清洗檢修極不方便（大設備都設計人孔方便檢修）。

反應釜多對控制系統要求高，反應過程離不開控制系統，如果相同的反應分成幾個反應器進行，溫度壓力等各種反應條件控制要求大大提高，儀錶還存在不同程度誤差，這樣其實擴大了誤差。

雖然存在問題，但小筒一樣的小型反應釜也並不是不可以做，而且實際生產中應用很多。下面舉些例子：

1 制氫所用的轉化爐

外觀非常非常大，但內部是一根根盤旋的小管，管內裝著催化劑，這樣可以大大提高催化劑活性，增加原料和催化劑接觸面積，但局限性是原料要非常清潔，不然很容易堵塞，上圖中原料是水蒸氣，不僅氣體還非常清潔。

2 分層填充催化劑

現在反應器大多做的非常大，因為用途不再單一，比如一個反應器既能脫硫也能脫氮，上層裝脫硫劑下層裝置脫氮劑，即使產品不需要脫氮那裝脫氮劑的那節可以直接當管道使用，方便高效。

3 考慮到你說的維護問題，所以很多催化劑使用周期短的反應器會有一個備用反應器，以便更換催化劑時不停工。

4 分多個小罐用法在過濾器、吸附裝置中應用較常見，因為設備技術含量低，但反應器幾乎是整個裝置的技術核心，很多內件都是國外專利，需要國外進口，需要很多很多錢，真不是隨隨便便就能多裝幾個的。

5 現在反應器內件非常先進了，流化床、懸浮床如果控制做好了可以滿足所有的需求，所以花錢花精力在分小罐上還不如花時間在更高級的反應器內件設計以及反應控制上。

6 最後的最後，真希望我們能在化工反應系統上有自己的東西，不是一到核心問題就花很高價錢買國外的東西，資本都流到國外啦。

第一，設備多了維護起來更麻煩。搞不好天天都要檢修。

第二，設備大，一批能生產出更多的產品。這樣質量穩定性有保障。化工生產（尤其是有機化工原料），就算你把配比、溫度、壓力等這些參數弄得完全一樣，產品指標還是有波動的。你能想像一下100個小反應釜生產出100種指標的產品出來嗎？賣到市場上去，客戶投訴都會搞死人。

第三，大的更安全。跑冒滴漏這種事，就是設別多了才更容易出現。

為了滿足裝置設計產能，是選用大型設備1套或者2套並聯，還是N套小型設備並聯，完全取決於投資和效率。

這個結論完全取決於當下使用的設計和製造技術，未來有技術革新那是另說，化工廠或者大型石化裝置是一樣的，設計和使用設備是基於安全可靠能夠穩定運行的目標。

詳細說下為什麼一個裝置設計單套或者N套生產線完全取決於投資和效率：

不管是大型設備還是小型設備並聯，都有固定的投資和能耗，工廠設計時選用什麼樣的類型，都要綜合考慮投資和能耗的對比。同時，投資和能耗和機械加工行業的製造能力密切相關。

舉個例子，上面有答主提到的換熱器，普通的U型管或者列管式換熱器，加工難度低，價格便宜，適應性廣，但是佔地面積大，換熱效率低。各種高效換熱器，技術含量高，換熱效率高，佔地面積小，但是加工難度高，適應性低，價格貴，具體選用哪種，就要綜合對比投資和效率以及能耗方面，選用最合適的換熱器類型，這個並不是拍腦袋的。有時候因為產能規模的要求，普通換熱器設計出來太大，沒法子滿足當地運輸要求，也只能選擇更貴投資更大的高效換熱器。

這裡說到的投資和能耗，本身就是化工裝置設計的矛盾兩面體，往往投資越高，財務費用和產品附加的成本就越高，而在同樣的技術條件下，想降低能耗降低產品的成本往往又要增加投資，這個平衡度是工廠設計時需要考慮的關鍵問題。

我家就是做小型化高效率化工換熱設備的。

簡單來說就是把換熱器內部材料搞得很複雜以增加換熱面積，換熱效率成倍提高後設備體積就縮小了。

不過技術成本其實挺高的，好處是省體積省原材料。

從實驗室到工業化最大的問題就是如何能大規模化= =

龐大是因為轉化率低下，催化劑面積要大大大大大，塔板層數要多多多多多...要獲得量產級的產品就要建大型反應裝置數量上取勝。所以這麼多年化工界美好的願景之一就是研發出媲美生命體酶的催化劑，高轉化效率溫和反應條件，真能實現如此高活性，穩定性的催化劑的那天，不用說小型化，整個化工廠的架構都可以重新設計了。

除了答一，也許可以從另外幾個方面解答看到的龐大的設備，其實只是一個結構，它組成很龐大而已。

第一，體諒龐大是由無數細小而且精確的設備來組成。當需要產量變大之後，所增加的設備變多變複雜了。所以和規模有關。

第二，在化工廠裡邊最簡答而且結構單一的設備一般都是儲存罐。還有煙囪。例如原油儲備罐，倉庫物料儲備罐，產品儲備罐，各種水處理緩衝罐。當然還有更大的。煙囪高是為了把廢氣排放到大氣流動高點，起稀釋作用。

第三，可以從社會學解釋，化工廠在建設時候設計規範規定周邊至少三公里（這裡不精確，看化工設計規範）不得有密集居住人群。建造體積大而且高度較高的化工設備，對周邊起一個警示作用，告訴民眾這裡有大化工廠，周邊不適宜居住。像高樓紅燈警示作用。

答得不完備，希望多多見諒。

產能大的設備就大。除非是高端化合物的合成，一般沒法用小的。

就像現在很多國內的化工廠，用的是老技術，生產一噸只掙一點錢，也不想研發新工藝，就靠走量，多生產，多污染，多賺錢。

首先我這是強答，而且沒人邀我哈，就是覺得有趣。

樓上有專家回答了，量越大，成本越低，產出越高，經濟效益越好。

還有一個原因不知道有沒有影響。化學反應有的很激烈，有的很溫和。我們能夠運用大工業化生產中的，大部分還是比較溫和有的甚至是很緩慢的化學反應。這就需要提供反應過程所需的容器，還有配套的控制設施，比如有的反應需要加熱，有的需要降溫。這都使得設備很大很複雜。

試想一下，如果有種反應迅速，又溫和還可以精密控制，只要把兩個管道里的原料在料池中混合，並泵到出料管道，這個效率。。。。簡直就是黑作坊純凈水生產線啊！！

這樣的話相當於實驗室生產，成本怎麼下得來？產量怎麼上的去？大家怎麼用得到便宜的原料？