Chemische Prozessentwicklung und Scale-up | METTLER TOLEDO
Chemische Prozessentwicklung und Scale-up

Chemische Prozessentwicklung und Scale-up

Design robuster und nachhaltiger chemischer Prozesse für einen beschleunigten Transfer auf Pilotanlagen und in die Produktion

Applikationen

Entwicklung und Scale-Up chemischer Prozesse Anwendungen

Wärmeübertragung und Prozess-Scale-up
Beeinflussung des Prozess-Scale-up durch den Wärmetransport im Rührkessel

Das Scale-up eines chemischen Prozesses vom Labor zur Produktion liefert nur bei genau bekannten Wärmeübertragungskoeffizienten zufriedenstellende Resultate. Durch die Messung von Mantel- und Reaktortemperatur (während der Freisetzung einer definierten Wärmemenge) können Forscher den Wärmewiderstand genau bestimmen. Anhand des Wärmewiderstands kann die Wärmeübertragung modelliert und wichtige Vorhersagen für größere Reaktoren getroffen werden. Reaktionskalorimetrie trägt entscheidend zur Bestimmung von Parametern, die sich auf die Wärmeübertragung und Wärmeübertragungskoeffizienten auswirken, und zur Entwicklung von Modellen zum Maximieren des Regelbereichs einer Produktionsanlage bei. 

Massentransfer und Reaktionsgeschwindigkeit
Mischen in einem chemischen Reaktor und die Effekte auf Reaktionskinetik und Scale-up

Durch Mischen wird die Inhomogenität von mischbaren oder nicht mischbaren Phasen reduziert oder beseitigt. Prozess-Scale-up und -optimierung erfordern eine Quantifizierung der Effekte von Mischen auf die Reaktion. Zur Herstellung einer Korrelation zwischen den Massentransfers und zur schnellen Justierung des Gas-/Flüssigkeits-Schnittstellenbereichs und des Reaktorvolumens können automatisierte und kontrollierte Versuche parallel in einem Laborreaktorsystem durchgeführt werden. Dadurch werden die für das Scale-up oder Scale-down eines Prozesses erforderlichen Bedingungen geschaffen.

Organische Synthese
Screening und Optimierung von Katalyse, Hydrierung, Polymersynthese und anderen hochreaktiven chemischen Synthesen

Chemiker, die auf dem Gebiet der synthetisch-organischen Chemie tätig sind, entdecken und entwickeln innovative chemische Reaktionen und Prozesse.

Kristallisation und Fällung
Optimieren von Kristallgrösse, Ausbeute und Reinheit

Die Optimierung und das Scale-up von Kristallisation und Fällung zur Herstellung eines Produkts, das Reinheits-, Ertrags-, Form- und Partikelgrössenspezifikationen konsistent einhält, kann eine der grössten Herausforderungen in der Prozessentwicklung darstellen.

Reaktionskinetik - Studien zur Kinetik chemischer Reaktionen
Untersuchung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen und Inline-Messung der Reaktionskinetik

In-situ-Studien zur Kinetik chemischer Reaktionen verbessern das Verständnis von Reaktionsmechanismen und -pfaden durch die Echtzeit-Erfassung der Konzentrationsabhängigkeiten zwischen reagierenden Komponenten. Durch kontinuierliche Datenerfassung während der Reaktion können Geschwindigkeitsgleichungen aufgrund der aussagekräftigen Daten mit weniger Versuchen berechnet werden. Bei der kinetischen Analyse des Reaktionsverlaufs (Reaction Progression Kinetics Analysis, RPKA) werden In-situ-Daten unter synthetisch relevanten Konzentrationen verwendet und Informationen während des gesamten Versuchs erfasst. Dadurch wird eine genaue Beschreibung des gesamten Reaktionsverhaltens gewährleistet.

Sichere chemische Prozesse
Chemische Prozesssicherheit und frühe Erkennung thermischer Gefahren

Frühe Erkennung thermischer Gefahren und Schaffung sicherer chemischer Prozesse

Der Einfluss der Temperatur auf Kristallisationsgröße und -form
Skalierung von Rühr-, Dosier- und Kristallisationsverfahren

Eine veränderte Skalierung oder wechselnde Mischbedingungen in einem Kristallisator können sich direkt auf die Kinetik des Kristallisationsverfahrens und die Endgröße der Kristalle auswirken. Die Auswirkungen der Wärme- und Massenübertragung spielen eine erheblich Rolle für Kühl- und Anti-Solventien-Systeme, bei denen Temperatur- und Konzentrationsgradienten zu einer Inhomogenität im vorwiegenden Übersättigungsniveau führen können.

Wärmeübertragung und Prozess-Scale-up

Das Scale-up eines chemischen Prozesses vom Labor zur Produktion liefert nur bei genau bekannten Wärmeübertragungskoeffizienten zufriedenstellende Resultate. Durch die Messung von Mantel- und Reaktortemperatur (während der Freisetzung einer definierten Wärmemenge) können Forscher den Wärmewiderstand genau bestimmen. Anhand des Wärmewiderstands kann die Wärmeübertragung modelliert und wichtige Vorhersagen für größere Reaktoren getroffen werden. Reaktionskalorimetrie trägt entscheidend zur Bestimmung von Parametern, die sich auf die Wärmeübertragung und Wärmeübertragungskoeffizienten auswirken, und zur Entwicklung von Modellen zum Maximieren des Regelbereichs einer Produktionsanlage bei. 

Massentransfer und Reaktionsgeschwindigkeit

Durch Mischen wird die Inhomogenität von mischbaren oder nicht mischbaren Phasen reduziert oder beseitigt. Prozess-Scale-up und -optimierung erfordern eine Quantifizierung der Effekte von Mischen auf die Reaktion. Zur Herstellung einer Korrelation zwischen den Massentransfers und zur schnellen Justierung des Gas-/Flüssigkeits-Schnittstellenbereichs und des Reaktorvolumens können automatisierte und kontrollierte Versuche parallel in einem Laborreaktorsystem durchgeführt werden. Dadurch werden die für das Scale-up oder Scale-down eines Prozesses erforderlichen Bedingungen geschaffen.

Organische Synthese

Chemiker, die auf dem Gebiet der synthetisch-organischen Chemie tätig sind, entdecken und entwickeln innovative chemische Reaktionen und Prozesse.

Kristallisation und Fällung

Die Optimierung und das Scale-up von Kristallisation und Fällung zur Herstellung eines Produkts, das Reinheits-, Ertrags-, Form- und Partikelgrössenspezifikationen konsistent einhält, kann eine der grössten Herausforderungen in der Prozessentwicklung darstellen.

Reaktionskinetik - Studien zur Kinetik chemischer Reaktionen

In-situ-Studien zur Kinetik chemischer Reaktionen verbessern das Verständnis von Reaktionsmechanismen und -pfaden durch die Echtzeit-Erfassung der Konzentrationsabhängigkeiten zwischen reagierenden Komponenten. Durch kontinuierliche Datenerfassung während der Reaktion können Geschwindigkeitsgleichungen aufgrund der aussagekräftigen Daten mit weniger Versuchen berechnet werden. Bei der kinetischen Analyse des Reaktionsverlaufs (Reaction Progression Kinetics Analysis, RPKA) werden In-situ-Daten unter synthetisch relevanten Konzentrationen verwendet und Informationen während des gesamten Versuchs erfasst. Dadurch wird eine genaue Beschreibung des gesamten Reaktionsverhaltens gewährleistet.

Sichere chemische Prozesse

Frühe Erkennung thermischer Gefahren und Schaffung sicherer chemischer Prozesse

Der Einfluss der Temperatur auf Kristallisationsgröße und -form

Eine veränderte Skalierung oder wechselnde Mischbedingungen in einem Kristallisator können sich direkt auf die Kinetik des Kristallisationsverfahrens und die Endgröße der Kristalle auswirken. Die Auswirkungen der Wärme- und Massenübertragung spielen eine erheblich Rolle für Kühl- und Anti-Solventien-Systeme, bei denen Temperatur- und Konzentrationsgradienten zu einer Inhomogenität im vorwiegenden Übersättigungsniveau führen können.

Publikationen

Publikationen im Zusammenhang mit der Entwicklung und dem Scale-Up chemischer Prozesse

White Paper und Anleitungen

Risiken steigender Temperaturen
Beim Scale-up chemischer Prozesse ist eine gründliche Kenntnis der Wärmeakkumulation im Verlauf einer Reaktion und der damit einhergehenden Temperatur...
Effektive Studien zur Versuchsplanung
Erfahren Sie in diesem White Paper mehr über die statistische Versuchsplanung (DoE). Es wird beschrieben, wie die DoE-Methode eingesetzt werden kann,...
Sicheres, bedienerloses Dosieren in der chemischen Entwicklung und beim Scale-up
Der Forschungs- und Entwicklungsabteilung für Prozesse von Grünenthal gelingt es, das automatische Dosieren und das bedienerlose Ausführen von stark e...
Synthesetechniken für bahnbrechende neue Moleküle
Fortschritte in der organischen Chemie ermöglichen es Forschern, die F&E von Molekülen auszuweiten und Prozessbedingungen zu optimieren. In diesem Whi...
Leitfaden für die Reaktionskalorimetrie
Die Reaktionskalorimetrie sorgt für das Verständnis chemischer Prozesse und ist eine Quelle von Sicherheits- und Scale-up-Informationen. Reaktionskalo...

Zitate

Liste mit ReactIR-Zitierungen
Kontinuierliche IR-Spektroskopie-Messungen sind weitverbreitet und ermöglichen die Gewinnung von Reaktionsprofilen, aus denen Reaktionsgeschwindigkeit...

Verwandte Produkte

Produkte für Prozessentwicklung und Scale-up

 
 
 
 
 
 
 
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