先导工场

中试工厂是一种预商业化生产系统，它采用新的生产技术和/或生产少量基于新技术的产品，主要目的是了解新技术。 然后将获得的知识用于设计全面的生产系统和商业产品，以及用于确定进一步的研究目标和支持投资决策。 其他（非技术）目的包括获得公众对新技术的支持和质疑政府法规。 先导工场是一个相对术语，在这个意义上，试验工厂通常比全面生产工厂小，但建造的规模各不相同。 此外，由于试点工厂旨在用于学习，因此它们通常更灵活，但可能会以经济为代价。它们也可用于培训全规模工厂的人员。 与示范工厂相比，先导工厂往往更小。

与试验工厂类似的词是试验线。 从本质上讲，中试工厂和中试生产线执行相同的功能，但“中试工厂”用于（生物）化学和先进材料生产系统，而“中试生产线”用于一般新技术。 术语“公斤实验室”也用于指代预期产量的小型试验工厂。

先导工场用于降低与大型加工厂建设相关的风险。 他们以多种方式这样做：

• 计算机模拟和半经验方法用于确定中试规模系统的局限性。 这些数学模型然后在物理中试规模的工厂中进行测试。 各种建模方法用于放大。 这些方法包括：
  • 化学相似性研究
  • 数学建模
    • 化学过程模拟
    • 有限元分析 (FEA)
    • 计算流体动力学 (CFD)

这些理论建模方法返回以下内容：

• 最终的质量和能量平衡
• 优化的系统设计和容量
• 设备要求
• 系统限制
• 确定构建试点模块成本的依据

• 它们的建造成本远低于全规模工厂。 企业不会将尽可能多的资金投入到可能效率低下或不可行的项目中。 此外，可以在中试规模上以更低的成本进行设计更改，并且可以在建造大型工厂之前解决流程中的问题。
• 它们为全尺寸工厂的设计提供了宝贵的数据。 例如，关于反应、材料特性、腐蚀性的科学数据可能是可用的，但很难预测任何复杂过程的行为。 来自其他过程的工程数据可能是可用的，但这些数据不能总是清楚地应用于感兴趣的过程。 设计人员使用中试工厂的数据来改进生产规模设施的设计。

如果系统定义明确且工程参数已知，则不会使用中试工厂。 例如，一家企业想要通过建造一个与现有工厂做同样事情的新工厂来扩大生产能力，可能会选择不使用试点工厂。

此外，计算机过程模拟的进步增加了过程设计者的信心并减少了对试验工厂的需求。 然而，它们仍然被使用，因为即使是最先进的模拟也无法准确预测复杂系统的行为。

随着系统规模的增加，依赖于物质数量（具有广泛属性）的系统属性可能会发生变化。 化工厂中的表面积与液体的比率是此类属性的一个很好的例子。 在一个小的化学尺度上，比如在烧瓶中，表面积与液体的比率相对较大。 然而，如果将所讨论的反应放大到适合 500 加仑的罐中，则表面积与液体的比率会变得更小。 由于表面积与液体比率的差异，过程的热力学和反应动力学的确切性质以非线性方式变化。 这就是为什么烧杯中的反应与大规模生产过程中的相同反应的表现可能大不相同。

在向生产规模转型期间可能发生变化的其他因素包括：

• 反应动力学
• 化学平衡
• 材料特性
• 流体动力学
• 热力学
• 设备选择
• 阿吉特