聚碳酸酯(Polycarbonate,简称PC)因拥有多种优异性能,已成为现代工业中最常用的六大通用工程塑料之一,光气法因其经济性和可靠性是当前主要的工业生产方法,然而其光气法半间歇工艺还存在产品批次间质量不稳定、光气、溶剂消耗量较大等问题。TRIZ理论(Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch,TRIZ,译为发明问题解决理论)是一种被实践证明了的、用于解决发明问题的高效创新方法,它根据一定的科学规律运用特定的创新工具,引导人们的创新性思考方式,提升创新的效率。本文尝试将TRIZ理论应用到PC工艺中,借助TRIZ理论中的相关工具对光气界面缩聚法合成PC的工艺进行研究与分析,以期对现有工艺寻求优化思路和方案。本文的主要研究内容有以下几点:(1)研究了TRIZ理论中的技术成熟度预测模型,结合化工生产工艺的特点提出了四个新的预测指标,建立了一种应用于化工工艺系统的技术成熟度预测模型。用新建立的化工工艺系统的技术成熟度预测模型预测了PC技术的成熟度,预测结果表明我国的PC技术当前已在成熟期的初期,并给出了PC技术的未来发展方向。(2)介绍了光气化法合成聚碳酸酯的基本原理,运用TRIZ分析工具的功能分析确定了光气化反应工艺存在的功能缺点,用因果链分析法找出了问题存在的根本原因。针对存在矛盾的技术类问题,提出了一种基于TRIZ矛盾矩阵分析的PAMSZ应用方法,该方法将工艺矛盾分析划分为5个过程,分别为:问题定义(P过程)、矛盾分析(A过程)、矩阵建立(M过程)、方案寻找(S过程)和综合评价(Z过程),通过引入创新原理有效性,提出了创新原理优先选用原则,有助于在分析以物料衡算和能量衡算为基本规律的流程工业领域中进行定量分析。(3)运用PAMSZ方法对聚碳酸酯工艺中增强混合能力的问题进行了分析,总结了搅拌过程中存在的几类问题,通过对其进行了PAMSZ分析后,得到了四种通用的解决方案。依据解决方案设计了一种简单的连续螺旋式混合反应器,并用CFD技术模拟了该反应器的混合能力,结果表明该螺旋搅拌结构的混合反应器适合光气界面缩聚法合成聚碳酸酯的特点,可有效增强传质、传热效果。(4)运用TRIZ理论的最终理想解分析了聚碳酸酯合成工艺中光气及溶剂损耗量高的问题,利用Aspen Plus软件模拟了聚碳酸酯的生产工艺流程,考察了压力、温度及惰性气体对光气和溶剂损耗量的影响,获得了在保证现有反应温度的条件下,压力由现在的常压提高为2.5bar时,将减少光气损耗量约51.01%,减少溶剂二氯甲烷损耗量约50.81%,显著提高了系统的理想化水平。通过计算发现随着惰性气体含量的减少,光气及溶剂的损耗量也在不断减少,当反应过程中惰性气体含量为零时,光气和溶剂的损耗量为零,即当间歇过程实现连续化时为理想化反应过程。以上研究结果表明,作为一种拥有完整系统的创新理论和创新工具的TRIZ创新方法,在结合化工特性和化工参数修正后,可成为化工工艺技术的优化和改进的有力工具。