什么是化工研究和开发?

[拼音]：huagong yanjiu he kaifa

[外文]：research and process developmentin chemical industry

指从最初提出有关的科学设想，经实验室研究、中间试验、模拟放大和设计、建设，直到在工业化生产规模下实现一种化学工艺或制造一种化工产品的全部过程。但通常仅指设计以前的过程，包括基础研究、应用研究（合称研究阶段）和开发研究（或称发展研究，为开发阶段）三个阶段。各阶段的任务和方法不同，且涉及化学工艺、化学工程、化工机械、化工过程控制、腐蚀和防腐，以及化工经济等各个方面，因此化工研究和开发是一门范围很广的综合性工程技术和创造性活动。现代工业竞争激烈，技术更新迅速，研究和开发在发展新产品、改造生产方法和设备、增强竞争能力和提高经济效益等方面，具有重要的作用。

一般来讲，化工研究和开发的工作目的，主要有四个方面。

主要是对生产部门所采用的现有工艺提供各种技术支持。包括消除薄弱环节（辨明限制生产能力的工序并改进其工艺 *** 作和设备），降低运转费用(例如：通过优化反应条件而提高产率，采用较廉价的原料，改变 *** 作方法等)，改进产品质量，改善 *** 作条件，消除环境污染，采用更恰当的材质加工设备，改进检测、计量和控制手段等。它们多半属于局部性的技术革新，通常可由工厂本身的研究开发部门承担。

又称过程开发，既包括创造现有产品的新生产工艺，也包括开发适用于新产品的生产工艺。

为了满足国民经济各部门的要求，提高产品的某些使用功能，促进产品的更新换代。产品开发针对用户的需要，并密切注意国民经济各部门的技术发展动向，及时提供新材料和新的化学品。

为现有产品寻找新的用途，以扩大市场，增加产量，降低成本，并延长某些产品的寿命周期，使能持续赢利。

在不同研究阶段中有不同的主要内容。

主要研究某一化学过程或物理过程的基本规律，以及在应用研究中所提出的基础性、理论性问题。有时也称为背景研究。

把新的科学发现和基础理论研究应用到化工生产中去，或运用科学知识和基础研究所获得的知识，研究化工发展中需要解决的各种实际课题，故又称为实用化研究。通常分为探索研究和正式研究两个阶段。

（1）探索研究，主要是初步确定产品及其生产工艺路线。例如在农药的研究中，通常要从几百种相似的化合物中，筛选出一种具有较好的杀虫、杀菌或杀草性能的化合物，并从几条不同的合成路线中，选出一条较适宜的路线。

（2）正式研究，称为试验室研究。在试验室规模下（图1），对产品及其制造工艺进行深入而全面的研究。研究内容有：确定概略的工艺流程；主要工艺条件；原料、中间产物及产品的规格；分析测试方法，以及防腐蚀、控制、环保、安全等方面的措施；还有产品的应用评价等。

系统地应用基础研究和应用研究的成果，将某种新的或改进的化工工艺或化工产品，投入生产。主要包括下列内容：

（1）概念设计 又称预设计、估量设计、设计研究等。根据试验室研究结果，对预定规模的工业生产装置进行假想设计。目的在于对所要开发的工艺的技术成熟程度和经济合理性作出初步评价，确定开发研究的内容重点，并估计开发过程中的风险。其内容通常包括设计规模和范围、原材料和成品规格、工艺流程图和简要说明、物料衡算和热量衡算、主要设备的关键尺寸和材质、主要技术经济指标、投资估算和产品成本估算、“三废”处理方法以及对试验研究的建议等。

概念设计所需要的数据主要来自试验室研究报告、文献资料、现有类似产品生产的经验，以及根据热力学、动力学等理论或经验式、半经验式的计算结果等。至于数据的取舍和估计，特别是工艺流程的构成和设备的选型，则要取决于概念设计负责人的技术水平、经验和判断力。若在概念设计过程中，发现试验室研究结果中有较严重的缺陷或错误时，则要进行必要的补充试验。

（2）中间试验 通常是从试验室研究过渡到工业化生产的一个重要环节。中间试验在原材料规格、设备型式和材质、物料输送方式、 *** 作方法、测量和控制手段、环境保护、安全措施等方面都要模拟工业生产条件，以解决一些工程问题，并确定该工艺在经济上的可行性，以降低开发过程中的风险。

中间试验(图2)的内容取决于其目的，一般包括：验证工艺路线的可行性，为工业生产装置提供设计数据，确定最适用的设备型式和材质，考验控制方法的可靠性，在某些情况下还要提供一定数量的产品试用，对主要技术经济指标和催化剂性能等进行验证，解决“三废”处理问题等。

中间试验的规模取决于中间试验的内容，又取决于工业生产装置的预期规模，以及放大倍数（根据一项中间试验的结果可以成功地设计的工业生产装置规模与该中间试验规模的比值）（见彩图）

（3）基础设计 这是研究开发工作成果的主要表现形式，也是研究开发单位向用户进行技术转让的主要技术文件，又是设计单位为用户进行工程设计的主要技术依据。

基础设计的内容和深度可由研究－开发单位与设计单位协商确定，通常有：带控制点流程图、物料流程图、物料衡算和热量衡算、设备一览表和设备简图、投资和成本估算等。

对于化工产品和工艺的研究工作可以追溯到18世纪，但有组织的研究直到19世纪末才初具规模。当时美国杜邦公司建立了炸药试验室，埃克森研究和工程公司也宣告成立。从20世纪30年代开始，化工研究和开发工作才日趋繁荣。各大化工公司纷纷建立了庞大的研究开发部门，其研究开发费用约为销售额的2％～5％。一些独立的研究机构也相继成立。目前在美国、日本、英国、联邦德国、法国等国家中，研究和开发费用约占国民生产总值的2％～3％，其中化工研究开发费用的比重约为10％左右。在化工研究开发费用中，基础研究约占10％～15％，应用研究约占20％～30％，开发研究约占55％～70％。

据1980～1982年的统计，从事化工科研的人数在美国有6万人，苏联6.28万人，日本3.28万人，联邦德国5.25万人，分别占化工职工总数的 4.5％、3.0％、5.4％和9.3％，而在这些国家的所有工业部门中，科研人员占职工总数的相应比例分别为2.9％、1.5％、1.8％和2.7％，可见，化工科研人员所占比例，远较整个工业大。在欧美各国，化工研究开发工作的主力为各化工公司，其次是独立的研究机构（其中有些是隶属于政府的），以及大专院校（主要从事基础研究工作）。政府的主要作用是进行政策性指导，并对一些风险较大且带有方向性的研究开发项目，给以财政支持。苏联和东欧国家的研究开发工作体制为中央计划体制，即由中央政府制定科技发展长远规划及年度计划，所需的人员、经费及条件等也由国家提供。承担化工研究开发任务的主力是化工部门所属的研究机构。

中国1949年以前从事研究开发工作的单位，主要有经济部的中央工业试验所和化工实业家范旭东创立的黄海化学工业研究社等。由于人员和经费不足，成果寥寥。中华人民共和国成立后，随着化工的发展，研究开发的机构和队伍也有较大的发展（见表）。 1982年已有独立的化工科研单位169个，科研技术人员约2万人。中国的研究开发体制也是中央计划体制。化工研究开发的主力为中央及地方政府所属的独立化工科研单位，高等院校的化工系和有关化工设计院也起着相当重要的作用，企业内部的研究开发力量比较薄弱。（见彩图）