采用经验放大法的前提条件是放大的反应装 置必须与提供经验数据的装置保持完全相同 的操作条件。经验放大法适用于反应器的搅 拌形式、结构等反应条件相似的情况，而且 放大倍数不宜过大。
相似放大
应用相似理论进行放大。 已成功应用于各种物理过程，但化学反应过程和
生化反应有一定困难。
数学模拟放大
数学模拟放大是用数学方程式表述实际过程和实 验结果，然后计算机模拟研究、设计，放大。
中试的目的： 1. 在中试装置上打通工艺路线； 2.优化工艺条件； 3.提供试验用药品； 4. 进一步评价工艺路线； 5. 为工业装置工艺设计和设备选型提供数据。
中试放大的研究内容
工艺过程-在生产过程中，化学合成反应的顺 序、条件(摩尔比、反应温度、反应时间、反 应压力、搅拌方式、后处理方法和精制条件等) 统称为工艺过程，其它过程，比如动力供应、 产品包装等则称为辅助过程。
对全塔进行总物料衡算得
(a) 200DW
对苯进行物料衡算得
由塔顶馏(出b)液2中苯0 0 的.0 4 回 收D 率得D x0.0W 1
(c) DxD 0.985 2000.4
联解式(a)、(b)和(c)得
D = 80kmolh-1，W = 120 kmolh-1，x D = 0.985
表2 苯和甲苯精馏过程的物料平衡表
1. 生产工艺路线的确认和复审 例：抗癌药物氮芥（chlormethine，5-6）曾用乙醇做溶剂
精制，所得产品熔程长，杂物较多，质量难以保证。 中试放大时，改变氯化反应条件和提纯方法，先用无 水乙醇溶解，再加入非极性溶剂二氯乙烷，使其结晶
析出，从而解决了产品质量问题。
例：硝基苯电解还原生成对氨基酚，进一步反 应制备对乙酰氨基酚（paracetamol ，扑热息痛， 5-7）
数学模型方法
合理简化
分析过程机理
物理模型
模型参数
数学方 法求解
实验
数法 学描 方述
数学模型
过程的设计计算
数学模型方 法的用途
设备的设计计算
属于半理论半经验的研究方法， 已逐步成为主要的研究方法。
中试放大的研究
中试放大是对已确定的工艺路线进行实践 性审查。
不仅要考察产品质量和经济效益，而且要 考察工人的劳动强度和环境保护。
解：苯的单程转化率为
xA1100 60 0 110 % 03.0 9%
设苯的总转化率为xT，则
xT1 10 0 6 6 0 00 110% 0 9.7 5%
可见，对于某些反应，主要反应物的单程转
化率可以很低，但总转化率却可以提高。
间歇操作过程的物料衡算
一、物料衡算的理论基础
物料衡算—是研究某一个体系内进、出物料 及组成的变化，即物料平衡。所谓体系就是物 料衡算的范围，可以是一个设备或多个设备， 可以是一个单元操作或整个化工过程。
物料衡算的理论基础为质量守恒定律：
进入反应器的物料量－流出反应器的物料量－反 应器中的转化量＝反应器中的积累量
物料衡算有两种情况： ① 针对已有的生产设备和装置，利用实际
解：混酸配制过程可在搅拌釜中进行。以搅拌 釜为衡算范围，绘出混酸配制过程的物料衡算示 意图。图中 G H2SO4 为92.5%的硫酸用量， G HNO 3 为
98%的硝酸用量，G 废 为含69%硫酸的废酸用量。
G H2SO4 G HNO3 G废
混酸配制 搅拌釜
硝化混酸 1000kg
图1 混酸配制过程物料衡算示意图
例如，磺胺对甲氧嘧啶（sulfametoxydiazine，磺胺5-甲氧嘧啶，5-10）的合成
甲氧基乙醛缩二甲醇（5-11），氯乙醛缩二甲醇 （5-12）
CH3CHO Cl2/CH3OH Cl
BaSiO3-H2SiO3 CH3O
OCH3 CH3ONa/CH3OH CH3O
OCH3
OCH3
OCH3
(5-12)
五、物料计算的步骤 1)收集和计算所必需的基本数据。 2)列出化学反应方程式，包括主反应和副反应；根据给定
条件画出流程简图。 3)选择物料计算的基准。 4)进行物料衡算 5)列出物料平衡表
（1）输入与输出的物料平衡表 （2）三废排量表 （3）计算原辅材料消耗定额（kg）
物理过程的物料衡算
例1 硝化混酸配制过程的物料衡算。已知混酸 组 成 为 H2SO4 46%( 质 量 百 分 比 ， 下 同 ) 、 HNO3 46%、H2O 8%，配制混酸用的原料为 92.5%的工业硫酸 、98%的硝酸及含 H2SO4 69%的硝化废酸。试通过物料衡算确定配制 1000kg 混 酸 时 各 原 料 的 用 量 。 为 简 化 计 算 ， 设原料中除水外的其它杂质可忽略不计。
3.收率（产率） 某重要产物实际收的量与投入原料计算
的理论产量之比值，也以百分率表示。
产物实际得量 Y按某一主要原料 理计 论算 产的 1量0% 0
产物收得量折算成量原料
Y
原料投入量 100%
4.选择性 各种主、副产物中，主产物所占分率。
主产物生成量折算成原 料量
反应掉原料量
100 %
例 甲氧苄氨嘧啶生产中由没食子酸经甲基化反应制备三甲氧苯 甲酸工序，测得投料没食子酸（1)25.0kg，未反应的没食子酸 2.0kg，生成三甲氧苯甲酸（2）24.0kg，求选择性和收率
NO2
NHOH
电解还原
or H2/Pt-COΒιβλιοθήκη NH2 HOAcHN
CH3
OH
OH
(5-7)
2. 设备材质与形式的选择
3. 搅拌器形式与搅拌速度的考查
例: 由儿茶酚与二氯甲烷和固体烧碱在含有少 量水分的DMSO存在下，反应合成小檗碱 （berberine，黄连素，5-8）中间体胡椒环（5-9）
4. 反应条件的进一步研究
测定的数据，计算出一些不能直接测定的物料 量。利用计算结果，对生产情况进行分析和判 断，提出改进措施；也可用于检查原料利用率 和“三废”处理情况。
② 为了设计一种新的设备或装置，根据设 计任务，先作物料衡算，再经能量平衡求出设 备或过程的热负荷，从而确定设备尺寸及整个 设备流程。
二、确定物料衡算的计算基准及每年设备操作时间
中试放大的内容是研究在一定规模设备中的操 作参数和条件的变化规律，验证实验室工艺路 线的可行性，解决在实验室阶段未能解决或尚 未发现的问题。
中试放大研究的基本方法
经验放大 经验放大是根据已有的操作经验，所建立的一些
规律，通过摸索反应器的特征，从实验室装置到 中试装置、再到车间大型装置，实现逐级放大。 这些规律大多是半定性的，是简单和粗放的定量。 经验放大是基于空时得率相等的原则，即虽然反 应规模不同，但单位时间、单位体积反应器所生 产的产品量(或处理的原料量)是相同的，通过物 料平衡，求出为完成规定的生产任务所需处理的 原料量后，得到空时得串的经验数据，即可求得 放大反应所需反应器的容积。
解：以连续精馏塔为衡 算范围,绘出物料衡算示意 图。图中F为混合液的进 料流量,D为塔顶馏出液的 流 量 ,W 为 塔 底 釜 液 的 流 量,x为苯的摩尔分率。
图中共有3股物料，3个 未知数，需列出3个独立 方程。
D, xD
F=200kmol.h-1
精 馏
xF=0.4
塔
W, xW=0.01
图2 苯和甲苯混合液精馏 过程物料衡算
HO
OH
OH
+ NaOH
3(CH3)2SO4
MeO 2
OMe OMe
+ 3CH3OSO2OH
COOH
COOH
188
212
X2.0 52.010 % 08.2 9% 2.0 5
Y25.204.021210% 083.1% 188
24.0188
21210% 093.1%
25.02.0
四、车间总收率 车间总收率为各个工序收率的乘积。
物料 流量 摩尔组 名称 /kmolh-1 成/%
物料 流量 摩尔组 名称 /kmolh-1 成/%
输 苯和
甲苯
入
混合 液
输 馏出液
80
200 苯：0.4
甲苯：0.6 出 釜液
120
苯： 0.985 甲苯： 0.015
苯：0.01 甲苯： 0.99
总计 200
总计 200
化学过程的物料衡算
例3 甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸。 已 知 甲 苯 的 投 料 量 为 1000kg ， 反 应 产 物 中 含对甲苯磺酸1460kg，未反应的甲苯20kg。 试分别计算甲苯的转化率、对甲苯磺酸的 收率和选择性。
物料 名称 硝酸 输
硫酸 入
废酸
总计
工业品 质量组 量/kg 成/%
469.4 HNO3：98 H2O：2 输
399.5
H2SO4：92.5
H2O：7.5 出
131.1 H2SO4：69
H2O：31
1000
物料 名称
硝化 混酸
总计
工业品 质量组 量/kg 成/%
1000
H2SO4：46 HNO3：46
1.物料衡算的基准
通常采用的基准有：
1)以每批操作为基准，适用于间歇操作设备、标准或 定型设备的物料衡算，化学制药产品的生产间歇操作 居多。
2)以单位时间为基准，适用于连续操作设备的物料衡 算。
3)以每公斤产品为基准，以确定原辅材料的消耗定额。
2.每年设备操作时间
车间每年设备正常开工生产的天数一般以330天计 算，其中余下的36天作为车间检修时间。
药物合成研究的三个阶段
药物合成按研究阶段大致可分为3个阶段， 其一为实验室小试阶段，即在实验室规模研究克级(到公
斤级)的产品的合成方法； 其二为中试放大阶段，对实验室的工艺进行50~100倍的