【原】试验装置安全管理探讨（1）

近期笔者一直和一些科研单位的朋友谈论有关科研项目安全规定和安全管理以及风险管控的相关话题，发现这一块目前存在较大的问题和空白，国家对这一块的相关规定也比较少，有些省市对科研相关项目出台了一些规定，笔者觉得科研试验项目确实需要加强安全管理了，要求是要求，但安全和风险是企业自己的，必须要搞清楚怎么回事，并控制好风险。笔者有兴趣理一理这些东西，但也是边学边理，写点儿东西，全当是学习笔记了，也欢迎同行们一起努力，建立完善的关于试验装置的安全管理和风险管控措施。

     一、先搞清楚几个概念

    1、试验和实验

    这两个词发音类似，很多时候很难搞清楚说的是那个，笔者查阅了一些资料，感觉这个说法相对好点，能够把两者之间的区别说清楚，理解也不太一样，甚至说在不同的行业、不同的环境说法都不一样。

第一种说法：

实验：英文为experiment，不完全依赖特定标准文件来判断是否成功（纯科研甚至往往没有标准），而主要是依据实验目的，设计实验的条件和方法，然后操作，来观测实验品能否达到期望（成功）的或未知的效果。

这里跟学校课堂里做的实验（重复前人的科学实验，人家是真·实验，学生们是重复·实验）不是一个含义。着重在观测结果是什么样的。

     试验：英文test，是依据已有的标准（国际、国家、企业标准）去验证产品或零部件或材料是否达标（比如型式试验）。也就是已知试验品“应该”到达什么结果，而进行的验证操作。       

这里的“试”跟非专业用语“试一试”不是一个含义。着重在是否达标。往往属于质量管理的范畴(质量管理涉及了产品研发，生产，售后，反馈等整个过程)。

      第二种说法：

      实验：前人已经试验过的，基本是成为真理的。我们再做的时候，是重复过程。从实验中更形象的学习到知识 试验：跟实验就不一样了，他是在以前没有得到结论的。

    试验：是对事物或社会对象的一种检测性的操作，用来检测那里正常操作或临界操作的运行过程、运行状况等。它是就事论事的。

     还解释说：实验是为了获取实验值或者验证某个已经被接受的原理。一般人所作的都是实验。试验是为了探索的目的，并不知道结果会怎样，进行的尝试。有时候并不能预料结果。

     笔者理解：从化工科研的实际中我们可能更认可第一种说法，其实争论这些定义意义并不大，我们自己定义就可以了，实验是证明“行不行”的问题，试验是证明如何做到、做好、做优的问题。事情说明白、把安全最好不就行了吗？把精力放在无法验证的争论中毫无意义。所以我们以后就按照第一种说法进行下面的工作了，不再解释和争论了。

    2、小试、中试和扩试

    通常试验又分为：小试、中试、扩大试验（扩试），其实这三种说法也没有太明确的说法，笔者查到《浙江省化工（科研）试验性项目安全管理规定》（试行）对这三个词进行了定义，感觉还是比较准确，或者说能够理解起来不费劲。

（1）小试：在实验室探试基础上，以完成产品的结构设计和概念设计为目的的科研试验活动。

（2）中试：为考察放大效应和设备运行状况，验证放大后原工艺的可行性，获得基础设计数据，在小试的基础上进行放大，以模拟工业化生产或扩试所进行的工艺研究活动。

（3）扩试：针对大规模生产特点或工艺特别复杂的情形，为进一步探索工艺条件的稳定性，在中试的基础上，作进一步放大，以模拟工业化生产所进行的工艺研究活动。

并在前面进行了范围解释：本规定适用于化学品生产企业及其科研部门（以下简称试验单位）进行的化学品新产品、新工艺、新技术的中试和扩试安全管理，不适用于科研机构进行的化学品实验室研究（探试）和小试项目。

     这样再加上上面说的“实验”，我们大概可以把目前科研中的项目形态搞清楚了，要做一个新的化工产品，一般的过程应该是这样的：实验（探试）、小试、中试、扩试，下一步就是规模化的生产了。当然并不是所有的科研都是依次按照这个步骤走的，有的时候可能会省略掉其中的步骤，不能一概而论。

     有时在实际中也很难分的清楚这些装置究竟是“实验装置”还是“小试”装置，有时甚至是在工作过程中就转化了，比如我们要做一种新产品，前期工作一般都是查阅大量的文献，然后先先从理论上选择可行的方案，再根据文献和行业情况确定实验工艺流程，如果没成功，可以叫实验，如果成功了，就可以叫做小试了，因为就可以在现有装置上探索一些条件或者进行优化了。究竟是“实验”还是“小试”？分的清吗？分不清的！所以浙江省才在规定中说不包括实验（探视）和小试项目。

     二、小试、中试、扩试三者之间的关系

     1、三者之间的共同点

    当然小试，中试和扩试三者可以说是一件事，就像人的少年、青年、老年一样，是一个科研项目的三个阶段，一般来说，三者的共同点是：最终产品一样、

反应机理一样、试验工艺一样，这个很好理解，就像一个人一样，随着年龄的增长，他的相貌会改变、身高会改变，但基因、血型、指纹等基本特征是不会改变的，试验也是一样，如果产品、反应机理和工艺发生了改变，一般来说要重新开始的，要不前一阶段的数据就无法使用了。所以，作为一个完整程序，有些东西需要一脉相承的。

    2、三者之间的不同点

    规模不一样：很明显，这个是三者之间明显的不同，通常我们也用这个来衡量试验究竟处于哪一个阶段，所以这个参数很重要；

    试验装置不一样：由于规模发生了变化，装置肯定是要变的；再则，一般来说小试装置相对简单，这个时候只考虑能不能打通路线、能不能研制出合格的产品，考虑后续的问题要少些，但到了中试之后，就要考虑放大和生产装置的问题了，因此试验装置开始逐步的靠近生产装置了。

    任务和作用不一样：这个是三者之间最大的不同，小试主要从事探索、开发性的工作，化学小试解决了所定课题的反应、分离过程和所涉及物料的分析认定，拿出合格试样，且收率等经济技术指标达到预期要求，就可告一段落，转入中试阶段。

中试过程要解决的问题是：如何釆用工业手段、装备，完成小试的全流程，并基本达到小试的各项经济技术指标，当然规模也扩大了。该过程也不乏创新、发明的东西。如：小试中将一种物料从一个容器定量的移入另一器皿，往往小试与中试的区分是举手之劳，但在中试中就要解决选用何种类型、何种规格、何种材质的泵，采用何种计量方式，以及所涉及的安全、环保、防腐等一系列问题，这就不是简单的放大了，有时要解决此类问题也颇令人伤脑筋，甚至很难达到满意的结果，中试就是要解决诸如此类的釆用工业装置与手段过程中所碰到的问题；

   而扩试几乎就是模拟型的试验装置了，除了继续中试那些指标之外，还要模拟生产装置得出更多的数据，比如催化剂的运行周期、产品成本等很实际的数据，因为这是变成生产装置后的最后一次试验了，将决定将来的生产装置是否能出产品、能否安全、能否环保、能否挣钱等关系到装置能否正常运行的关键参数，因此，很多扩试装置都是按照生产装置的路数来管理了。

风险不一样：虽然物质大部分都一样，但对着设备、规模的放大，风险也变得越来越大，并且这种风险的叠加和装置规模的扩大并不是正比关系，有时会是几何倍数或者指数倍数关系。笔者年轻时做过一个试验，小试的时候虽然机理上放热反应，但热量不足以维持反应继续，需要用电加热保持反应温度在220度左右，中试也是如此，后来没有经过扩试直接放大了200倍左右做成了生产装置，工艺和中试一样，装置建成了我去开车，结果刚加热到200度左右，反应开始，但温度快速升温，加热自动关了，但反应已经不受控制了，即使不再进物料，反应器也在十分钟到至少了500度以上（温度计测温限值），有个老师傅看了橙红色的设备说应该在800度以上。当时吓得我关掉电源就跑了。

所以转段环节安全方面的数据和风险分析非常重要，这也是我们后面重点要探讨的问题。

     3、三者之间的边界

     很多朋友特别是政府监管部门的朋友总想用用一个量的概念来定义装置究竟属于什么，但其实是不可能的，因为这个和行业的不同差别太大了，比如一套炼油的试验装置是年产5万吨，一套用于高精尖的小众产品国内最大的生产装置是年产2吨，怎么定义呢？因此用产量定义属于那个阶段不现实。

     那用什么来定义呢？其实在上面已经说了一些，主要是根据试验的任务和有没有前后阶段的东西来定义，但对于监管存在难度。

    关于各阶段如何转段、扩大倍数的问题以后再聊。

     小结：本篇文章仅仅对一些基本概念和概念之间的异同进行了探讨，很多概念的理解也不一定准确，但只要开始，就会有收获，千里之行始于足下！