流程开发所生产的物质有可能是一种需要以数千吨级进行运输的散装化学品，或者是一种以千克级生产的生物药品，消除了实验室试管与商业化规模工厂之间的隔阂。如果这种产品是市场新品，则其目标是开发一种就产品质量、工厂安全和环境影响，资金成本和运营成本，以及包括上市周期的商业风险方面而言可以接受的流程。如果这种产品是一种地位稳固的产品，则开发者在典型情况下就需要努力开发一种能够在性能上超越已确立生产路径的流程。开发者也有可能希望绕过一些知识产权(IP)限制，这些限制会将某个特定流程与某个竞争者绑定在一起，这里开发者假设了产品本身并没有专利权。

流程强化可以用于应对成本、原材料、能源和环境问题所带来的压力。仿真技术可以减少对试点试验的需要，同时新分析技术和软件框架也能从实验数据当中提取出更多的内容。随着项目团队遍布于全球各地，“软技能”的重要性得到了加强

流程开发的根基牢牢扎在科学和工程学领域，但是其宽广的范围、多学科性质和创造性内容还要求具备大量的管理技能。石油精炼商和散装化学品生产商都在面临着成本和可靠性方面的巨大压力，所以需要在一开始采用时就确保流程设计的正确性。而药品生产商还面临着更多的限制，因为一旦监管机构已经验证了制药流程，那么更改流程就会变得非常艰难。在这些规模极端点之间，精细化学品制造商需要采用灵活性好的工厂，以适应产品和流程的频繁变动。

流程行业的开发周期以年计算，工厂使用寿命以10年为单位计算，所以每当遇到采用新技术时，流程行业是出了名的保守。但是，流程设计确实在演进当中，推动演进的因素包括：

改善装置运行(流程强化)和催化剂;

新设计方法(计算机认真和设备网络);

新监测和控制方法;

对原材料和公用工业的新限制，诸如对能源和冷却水的限制;

安全和环境绩效方面的新压力，包括采用生物基原料的发展趋势;

新商业和立法压力(例如，需要更快进入市场)。

阿赫玛展览的参展商们对于流程开发的影响力覆盖了宽广的范围。其中包括技术许可证授出方、工程设计和施工(E&C)公司，以及咨询专家、仿真和过程控制专家、设备制造商和化学品生产商。

装置运行和改善化学组成

装置的运行过程包括了诸如化学反应、搅拌、液-液萃取、过滤和干燥过程，这些过程构成了每一种传统化学流程的核心。这一根基层次的变化趋向于对流程开发产生最强烈的影响。分批反应器运用灵活并有助于实现产品可追溯性，所以在传统上较有利于精细化学品和药品。另一方面，连续反应器则在本质上具有更好的经济效益比，更容易扩大规格，并且经常更为安全。最近有些新闻报道了一些用于制药业芳族胺生产的连续流程，以及一些用于生产草甘磷的中间体，这些新闻表明了采用分批或连续流程的决策仍然并不一定那么明确清晰。

催化剂是许多工业流程当中至关重要的一个组成部分，并且，归功于计算机仿真和自动化筛选技术的进步，这一领域呈现出快速发展的局面。选择性更好的催化剂能够提升良品率，并且消除了对下游分离阶段的需要，而新催化剂能够创造出新产品。例如，Jowat AG公司(位于德国Detmold)正在使用一种由Novomer公司(位于美国马萨诸塞州Waltham)开发的流程生产聚丙撑碳酸酯(PPC)Polyol，这是一种可以采用回收二氧化碳生产的“环保”聚合物。这套Novomer流程的重点依赖于一种专有的钴基催化剂。

“流程强化”指的是用于减少工厂环境足迹或能源用量的技术，其中组合运用各种运行过程，或者提升了推动力量。这方面的一个例子是反应蒸馏法，这种方法能够在同一个反应塔内执行化学反应和分享，从而降低了工厂的复杂度。而能够将黏性产品的搅拌、热处理和蒸发组合在一起的设备则是德语国家的一项专有技术，这方面的多家制造商在阿赫玛展览上展示了此项技术。通过更换设备上几个独立部件，并且减少或消除对溶液的需要，这些技术还能够通过更简单、更经济的流程生产达到更优秀的产品质量。再进一步，“无试剂合成”技术追求的不仅是消除溶液，而且追求从搅拌当中除去反应性化学品。代之而来，反应将由电、光或超声波来推动实现。

在复杂工厂当中，重新利用废热是实现良好能效的关键之一，而水资源复用对于环境绩效也具有关键意义，特别是在水资源稀缺的地区。但是，如何才能最好地做到这点，其方法经常并不明显可知。这种设计方法称为“挤压”，将对热量和水的要求与可能来源进行匹配，极大地改善了复用率。

特性描述、仿真、测量和控制

在开发新流程时，放大是核心性的工程设计问题。这里举一个涉及到硝化这样一种放热反应的简单例子：从100 g级的实验室生产批次量进入相同比例的1 t工厂容器意味着需要排走多达10 000倍的热量，并且可用来排热的表面积只多出不到500倍。因此，热传导过程的效率需要比实验室内高20倍。放大的起始点是对原材料、最终产品、任何中间体以及副产品物理和化学特性的通透理解。在这个领域，最近出现一些进步的特性描述的技术，包括反应量热学和粉末物物理特性测量。但是，在实验室内绝对不可能测量出每一种相关特性，因此企业非常需要经常使用从中试厂和现有生产点采集的数据，而新技术在这方面能提供不少助力。现代化流程控制系统和无线网络能够从那些很难到达的位置采集到流程数据。诸如断层扫描、声学分析和在线光谱仪和质谱仪技术(在制药业称为流程分析技术(PAT))都有助于揭示钢管和容器内部真正的运行状态。

当然，工程师也需要对自己建设使用的全规模流程设备有着详细的理解。数学建模在这方面的帮助正在日益扩大，其形式体现为传统的流程仿真(静态和动态)、计算液体力学(CFD)和更新鲜的“多量级”或“多物理”建模技术。建模技术的进步也转化成更出色的流程控制。在2014年美国化学工程师协会(AlChE)的流程开发研讨会上，一位现今在院(位于美国纽约州Troy的)伦斯勒理工学任职的德国籍人士Juergen Hahn教授，描述了现代化控制方法是如何将反应蒸馏从学术上的好奇心发展成为一种实用技术。Hahn教授说，在精炼厂当中，反应蒸馏是一种很有发展前景的从重整产品当中去除苯的方法，但是反应与质量传递之间的密切耦合形成了复杂的动态特性，而这种动态特性在传统上很难理解和控制。而采用由(位于英国伦敦的)Process Systems Enterprise公司出品的gPROMS建模环境进行的动态仿真让这项任务变得容易多了。

中试厂继续发挥作用

无论在实验室内对物料进行了多么仔细的特性描述，在更大规模的生产当中都会出现一些新的特性或有些时候危险的特性。其原因包括了污染、腐蚀、结垢以及液体搅拌模式的差异以及热传导。因此流程开发在传统上包括了一个处于实验室至全规模工厂之间的“中试”阶段。中试工厂的规模范围从几公斤至几吨，这取决于产品。尽管通过更好的建模，中试阶段的规模有可能下调或甚至完全略过，但中试工厂在可预见的未来内仍然将保有重要地位。

公司使用中试工厂的基本原因可能有3项：体现新流程的可行性、生成用于放大的数据，以及为感兴趣的潜在客户生产足够数量的产品。后者在制药业特别重要，而概念证据和数据生成是精炼厂和石化工厂的主要推动力量。回溯到2005年，AIChE曾发布过一项有关公司如何使用中试厂的先锋性研究成果。这项为期3年的研究从化学、制药和石油天然气行业的30家北美公司收集了信息。有些公司说自己会对所有流程开展中试。其它公司在使用上更具有选择性，会通过独立判断、系统审查或“阶段门槛”技术来评估在放大过程当中的风险度，在这些过程当中，研究理念必须通过一系列正式审查。而诸如液-液萃取和液体搅拌的装置运行过程仍然很难建模，而参与者表示，这方面中试工厂数据对于放大仍具有重要意义。

可持续性驱动力

上面所讨论到的许多设计技术都通过减少废物、削减流程复杂度，或者对于新型催化剂来说，让流程能够在更低温度下运行，从而改善工厂的环境绩效。在这些基础之上，这种创建基于生物技术化学工业的驱动力也已经在驱动着许多新流程的开发。例如，Bayer MaterialScience AG公司(位于德国Leverkusen)最近宣布，将生产环戊烷二异氰酸盐这种用于涂层和胶粘剂的新型交联剂，而其中70%的碳含量来自于生物质。2016年已计划达到高达20 000 t/年的产量。从纤维质废物而非粮食作物生产乙醇的需要严重依赖新型酶以及其它用于分解木质原料的分享技术的开发。

在受到气候变化前景的恶劣影响的同时，由于希望降低影响和在干旱地区运行的需要，“零排液(ZLD)”工厂的设计也被鼓励着。空冷型热交换器和膜式废水净化流程都是零排液工厂所需要的设计技术示例。在结构化软件工具使用不断增加的同时，那些开发新流程的化学家、生物医学研究者、化学工程师，和其它各自独立文化所贡献的力量集合在一起，他们所需要的一些软技术用量也在不断增加。在这些方面，环境也有着重要的意义。杜邦公司的Shaibal Roy在美国向美国化学工程师协会流程开发研讨会指出，可持续发展性如今已经将技术上和经济上的可行性加入成为新流程的关键要求。在阿赫玛2015展览上，所有这3个方面都得到讨论，任何成功的流程行业都不可错失其中任何一个方面。