热传递与过程放大生产

只有使用准确的热传递系数，将化学工艺从实验室阶段应用至制造阶段才会提供有用的结果。 如果热阻与反应速率仅是大约值，则必须使用大安全边际，从而导致投资额增多、批次时间延长以及工艺生产效率降低。 在搅拌罐式反应釜内，热传递的机理为强制对流，这在将工艺从实验室应用至生产阶段极为有利。 反应釜内的整个热传递系数由三种局部阻力组成（分别是反应釜膜、反应釜壁、油膜），它们由反应量热仪测定。 研究人员通过测量夹套与反应釜温度（在释放明确确定的热量时），可准确计算热阻，从而对热传递建模和对较大规模的反应釜进行关键预测。

当对复杂或敏感过程放大生产时，对热传递和传质、试剂累积以及放热速率进行细致分析至关重要。 由于反应釜的放热量通常受到反应釜的冷却系统能力与热传递限制，因此反应物较高进料速率与产量同样受到限制。 反应量热对于确定影响热传递系数的参数，从而建立实现生产厂产量较大化的模型至关重要。

在将搅拌罐式反应釜从实验室应用于生产厂时，热传递至关重要。 由于热传递受到反应质量、放热系统与反应釜设计的影响，因此整个热传递系数 [U] 由三种阻力组成：反应釜膜 [hr]、反应釜壁 [dw/λ] 与工艺侧膜 [hj]。 通过使用 Wilson 方法， 可表征反应质量对热传递系数的影响，并将其同其他阻力分离。 将此信息同工厂反应釜的反应质量等特点相结合，可为生产反应釜建立一种放大生产模型，以及模拟某种工艺的放热行为。

对于任何反应质量与温度，测量不同搅拌速度条件下的热传递系数为建模和估算放大生产时的放热行为提供了一种标准方式。 

将一种现有的制造工艺应用于更大系统，需要测量反应动力学，以及优化温度、浓度、加料速率与传质对产量和副产物形成的影响。 Air Products 的研究人员对一个多步骤烷氧基化过程进行了研究，对其改造以应用于更大规模生产厂。 由于此过程对温度敏感，因此对过程参数进行了研究，以测量放热量和识别与放热相关的潜在问题。 较大工厂反应釜内的放热由装有温度不低于 30°C 冷却水的一个外部夹套进行。  由于夹套进行有限的热传递，因此链烯氧化物的进料速率受到限制。 利用标准关联性为强制对流系统内的热传递开发了一种热传递模型。  

工艺开发与放大生产工作站（例如：反应量热仪与 OptiMax HFCal） 为科研人员实时提供了热力学数据，并可使其对变化的条件对于热传递或其他不可或缺参数的影响进行分析。 小型反应量热仪（例如：EasyMax HFCal） 可快速识别不可扩展的条件，以及支持关于浓度、温度或动力学的研究。

通过使用热流量热仪，用户可测量在与工厂条件相同的条件下所发生化学或物理反应产生的热量。 只需将反应釜壁上的驱动力同对反应釜热传递造成的阻力相乘，即可轻松准确地量化放热量。

如果额外的加热条件（例如：热量积聚、加料热量或者在回流条件下释放的热量）扩大了热流平衡，那么用户可获得关于化学反应进程、加料速率的影响、较大热流、未反应原料危险性积聚等方面的详细信息。