Reaktionskalorimeter

Reaktionskalorimeter

Effiziente Entwicklung sicherer Skalierungsprozesse

Untersuchungen mit Reaktionskalorimetern, wie z. B. mit dem Wärmeflusskalorimeter OptiMax HFCal und dem Reaktionskalorimeter RC1mx, stellen ausführliche Informationen bereit, die für ein gründliches Scale-up und die Prozesssicherheit benötigt werden.  Das RC1 ist der Goldstandard unter den Reaktionskalorimetern.

Die Sicherheitsbetrachtung ist eine Aufgabe, die bereits früh in der Entwicklung beginnt. Die Herausforderungen bei der Entwicklung eines sicheren Prozesses können bereits während der chemischen Entwicklung beobachtet und angegangen werden. Einfache Tools wie ein chemischer Synthesereaktor EasyMax oder ein Wärmeflusskalorimeter EasyMax HFCal stellen Informationen bereit, mit denen das Risiko nicht-skalierbarer Bedingungen frühzeitig in der Entwicklung identifiziert und minimiert werden kann.

Ein Screening im Kleinmassstab steigert die Produktivität in der Entwicklung, kann mit geringen Mengen wertvoller Rohstoffe durchgeführt werden, reduziert erheblich die Abfallmenge und liefert die kritischen Informationen für Go-No-Go-Entscheidungen.

Was ist der Nutzen der Reaktionskalorimetrie?

Da eine Reaktion vom Labormassstab auf die Produktion skaliert wird, können plötzlich Skalierungsprobleme aus verschiedenen Gründen auftreten. Die Ursachen werden häufig auf folgende Faktoren zurückgeführt:

• Mangelndes Verständnis der Thermochemie des Prozesses
• Hitze kann nicht abgeführt werden
• Schlechtes oder mangelhaftes Verständnis des Mischverhaltens
• Menschliche Faktoren

Unfälle können verhindert werden, indem relevante Daten im Labormassstab bestimmt werden. Laborarbeit wird unter prozessartigen Bedingungen mit Reaktionskalorimetern durchgeführt, sodass die Resultate direkt auf Verfahren im grösseren Massstab angewandt werden können.

Die Reaktionskalorimetrie bietet ein hohes Mass an Prozessverständnis, sodass die notwendigen Verfahren routinemässig, zuverlässig und mit dem erforderlichen Qualitätsstandard durchgeführt werden können.

Verstehen Sie die Risiken – Sichere chemische Prozesse bei jedem Massstab

Bei der Entwicklung von Herstellungsprozessen sind Informationen über die Prozesse, die Toxizität sowie die Stabilität von Rohmaterialien, Zwischen- und Endprodukt von hoher Bedeutung. Anhand dieser Daten gestalten Wissenschaftler das ideale Reaktionsverfahren und erlangen einen tiefgehenden Einblick in den Prozess selbst. Im Leitfaden für Prozesssicherheit werden die wichtigsten Herausforderungen bei der Entwicklung eines sicheren Prozesses erläutert.

Screening nach Skalierbarkeitsproblemen

Wenn neue chemische oder pharmazeutische Produkte erfolgreich auf den Markt gebracht werden sollen, sind innovative Ideen, kreative Forscher und moderne Synthesetools gefragt, die für einen effektiven Entwicklungs-Workflow sorgen.

Aufgrund von Materialmangel müssen Versuche im kleinen Massstab durchgeführt werden, während die erhaltenen Daten präzise sein müssen. Daten, die für statistische Ansätze angewandt werden, z. B. für die Versuchsplanung und für Versuche, die auf herkömmlichen Verfahren basieren, müssen unbedingt zuverlässig sein, damit die Skalierbarkeit und potentielle Sicherheitsprobleme frühzeitig in der Entwicklung erkannt werden können. Aus diesem Grund kann die Produktivität der chemischen Entwicklung erhöht und es kann sichergestellt werden, dass der Prozess sicher und wirtschaftlich im grossen Massstab durchgeführt werden kann.

Umfassende Prozesssicherheitsstudien

In der Chemie- und Pharmaindustrie kommen häufig komplexe Prozesse zum Einsatz, bei denen grosse Energiemengen freigesetzt werden können. Es ist wichtig, die potentiellen Risiken zu kennen und zu verstehen. Dies ist eine Voraussetzung für die sichere Herstellung chemischer und pharmazeutischer Produkte.  Dazu zählt auch das Verständnis der Thermodynamik der gewünschten Reaktion sowie die einer möglichen unerwünschten Reaktion.

Das Reaktionskalorimeter RC1mx liefert höchst zuverlässige Daten zur Berechnung relevanter Sicherheitsparameter der Hauptreaktion. iC Safety wandelt Versuchsdaten in Sicherheitsinformationen um, kombiniert diese mit Daten der unerwünschten Reaktion und stellt das thermale Risiko (z. B. thermische Akkumulation, ΔTadiabatic, MTSR etc.) in einem knappen und leicht verständlichen Format zusammen (z. B. Tabelle oder Kritikalitätsdiagramm). 

Umwandeln von Prozessen in sichere und wirtschaftliche Herstellungsverfahren

Tools für Screening-, Prozessentwicklungs- und Prozesssicherheitsstudien

EasyMax HFCal und OptiMax HFCal (Wärmeflusskalorimeter) vereinen die Vorteile einer Synthese-Arbeitsstation und eines Reaktionskalorimeters. Als Reaktionskalorimeter im Kleinmassstab sind sie für die Untersuchung der Prozesssicherheit ausgelegt und stellen Informationen über die Reaktion frühzeitig im Entwicklungsprozess bereit. 

Die Wärmefluss-Kalorimetriedaten können verwendet werden, um Prozessparameter in einer kontrollierten, genauen und reproduzierbaren Umgebung zu charakterisieren, zu optimieren und zu verstehen.

Das Reaktionskalorimeter RC1 ist branchenweit der „Industriestandard“ für die Messung von Wärmeprofilen, chemischen Umsätzen und Wärmetransfers unter realistischen Prozessbedingungen. Das Reaktionskalorimeter RC1mx stellt eine moderne Lösung mit dem Hochleistungsthermostat als Herzstück dar.  Das RC1mx erlaubt Chemie- und Sicherheitsingenieuren die Entwicklung optimierter Prozesse unter sicheren Bedingungen und die Bestimmung aller kritischen Prozessparameter bei gleichzeitig deutlich gesenktem Fehlerrisiko.