Phát triển và Tăng quy mô Quy trình - METTLER TOLEDO

Phát triển và Tăng quy mô Quy trình

Thiết kế Quy trình Hóa học Mạnh mẽ và Bền vững Để chuyển Nhanh hơn Đến Thí điểm Nhà máy và Sản xuất

Các nhà nghiên cứu ngày nay đang chịu áp lực ngày càng tăng trong việc đưa sản phẩm mới ra thị trường nhanh hơn, chi phí thấp hơn và với chất lượng cao hơn. Thiết kế, cung cấp quá trình an toàn, bền vững và mạnh mẽ có thể được sử dụng để sản xuất là một bước quan trọng trong việc đưa một sản phẩm mới ra thị trường.

Thiết kế một quy trình hóa học bao gồm việc xây dựng kiến thức, hiểu biết toàn diện về các phản ứng hóa học và các thông số quy trình quan trọng liên quan.

Trong giai đoạn phát triển ban đầu, các nhà nghiên cứu phải cung cấp nhanh chóng nhưng an toàn vài kg vật liệu, trong khi vẫn làm việc để thiết lập lộ trình tổng hợp tiết kiệm chi phí. Điều này có thể đạt được với việc sử dụng máy trạm tổng hợp với phân tích tích hợp trong phát triển giai đoạn đầu. Các nhà nghiên cứu đó cũng phải nhanh chóng đánh giá giá trị của một mẻ, nửa mẻ hoặc phương pháp liên tục để sản xuất các sản phẩm ở quy mô lớn.

Khi quy trình được liên tục phát triển, kiến thức về quy trình chất lượng đạt được thông qua việc sử dụng kết hợp máy trạm tổng hợp với các phân tích thời gian thực tích hợp cung cấp thông tin liên quan đến hóa chất, hạt, nhiệt động lực học và động lực học. Hiểu biết về nhiệt động lực học của một quy trình hóa học là chìa khóa để đánh giá tiềm năng độc hại của một quy trình, liên kết trực tiếp với năng lượng của phản ứng và sự tích tụ của chất phản ứng. Vì vậy, nghiên cứu quy trình an toàn rất quan trọng và là một phần tích hợp của sự phát triển các quá trình thân thiện với môi trường.

Khi quy trình được chuyển từ phòng thí nghiệm đến nhà máy, Công nghệ Phân tích Quy trình (PAT) được sử dụng để đảm bảo quy trình nằm trong phạm vi cần thiết trong khi quy mô tăng lên.

Trong khi các công ty tìm cách nhận ra những lợi ích từ phương pháp Chất lượng theo Thiết kế (QbD), Công nghệ Phân tích Quy trình (PAT) đang được thực hiện trong toàn bộ các ngành hóa chất và sinh dược với tốc độ ngày càng tăng. Các công cụ tại chỗnhư FTIR, FBRM®, hoặc RTCal™, hỗ trợ việc thiết kế quy trình an toàn và mạnh mẽ, đưa chất lượng vào thương mại. Điều này cho phép việc cung cấp các quy trình đảm bảo năng suất với chất lượng cao hơn, chi phí thấp hơn, cải thiện chất lượng và giảm hư hỏng mẻ.

METTLER TOLEDO cung cấp công nghệ và phần mềm giúp các nhà hóa học và kỹ sư biến những nghiên cứu hóa học dành cho cân để bàn thành một quy trình thương mại khả thi. Trong hơn 20 năm, công nghệ và dịch vụ của chúng tôi cung cấp nguồn tài nguyên chiến lược sử dụng bởi hàng ngàn nhà khoa học trên thế giới để phát triển và cung cấp các quy trình hóa học mới, hoặc cải thiện quy trình hiện có.

 

Các Ứng dụng

Truyền nhiệt và Mở rộng quá trình
Truyền nhiệt trong các ống khuấy ảnh hưởng đến mở rộng quy mô quá trình như thế nào

Mở rộng quy mô một quá trình hóa học từ phòng thí nghiệm sang sản xuất chỉ mang lại kết quả hữu ích khi hệ số truyền nhiệt chính xác. Nếu nhiệt trở và tỷ lệ phản ứng chỉ mang tính tương đối, thì phải sử dụng biên độ an toàn lớn, dẫn đến đầu tư lớn hơn hoặc thời gian mẻ dài hơn, làm giảm năng suất của quy trình. Trong các thiết bị bình phản ứng khuấy trộn, cơ chế truyền nhiệt là đối lưu cưỡng bức và là một phần cần đặc biệt quan tâm khi điều chỉnh quy mô quy trình từ phòng thí nghiệm sang nhà máy.

Truyền khối trong một thiết bị phản ứng hóa học
Trộn trong lò phản ứng hóa học và ảnh hưởng đến động học phản ứng và tăng quy mô

Hiểu biết cơ bản về quá trình pha trộn là cần thiết cho việc mở rộng quy mô trong phát triển hóa học. Pha trộn là việc giảm hoặc loại bỏ sự không đồng nhất của các pha có thể trộn lẫn hoặc bất khả xâm phạm. Mục đích là để giảm hoặc loại bỏ građien nhiệt độ hoặc nồng độ, hoặc để đảm bảo phân tán tốt nhiều pha.

Tổng hợp hóa học
Rà soát và Tối ưu hóa xúc tác, hydro hóa, tổng hợp polyme và tổng hợp hóa học phản ứng khác

Các nhà nghiên cứu làm việc trong quá trình tổng hợp hóa học đang phải chịu áp lực ngày càng tăng để khám phá và phát triển những con đường sáng tạo và quy trình hóa học mạnh mẽ càng nhanh càng tốt.

Crystallization and Precipitation
Optimize Crystal Size, Yield and Purity

Optimization and scale-up of crystallization and precipitation to produce a product that consistently meets purity, yield, form and particle size specifications can be one of the biggest challenges of process development.

Nghiên cứu Động học Phản ứng Hóa học
Nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học và đo động học trực tiếp

Các nghiên cứu động học phản ứng hóa học tại chỗ cung cấp một sự hiểu biết được cải thiện về cơ chế phản ứng và con đường bằng cách cung cấp sự phụ thuộc nồng độ của các thành phần phản ứng trong thời gian thực. Dữ liệu liên tục trong quá trình phản ứng cho phép tính toán các tỷ lệ với ít thí nghiệm hơn do tính chất toàn diện của dữ liệu. Phân tích động học tiến trình phản ứng (RPKA) sử dụng dữ liệu tại chỗ dưới nồng độ tổng hợp có liên quan và nắm bắt thông tin trong toàn bộ thí nghiệm đảm bảo rằng hành vi phản ứng hoàn toàn có thể được mô tả chính xác.

An toàn quy trình
Phát hiện Nguy cơ Nhiệt Sớm và Thiết kế An toàn cho Quy trình Hóa học

Phát hiện Nguy cơ Nhiệt Sớm và Thiết kế An toàn cho Quy trình Hóa học

Temperature Effects Crystallization Size and Shape
Mở rộng quy mô khuấy trộn, định lượng, và kết tinh

Thay đổi quy mô hoặc điều kiện pha trộn trong một mát kết tinh có thể trực tiếp ảnh hưởng đến động học của quá trình kết tinh và kích thước tinh thể cuối cùng. Hiệu quả truyền nhiệt và dẫn chất rất quan trọng cần xem xét cho các hệ thống làm lạnh và chống hòa tan tương ứng, trong đó gradien nhiệt độ hoặc nồng độ có thể tạo ra tính không đồng nhất ở mức siêu bão hoà phổ biến

Truyền nhiệt và Mở rộng quá trình

Mở rộng quy mô một quá trình hóa học từ phòng thí nghiệm sang sản xuất chỉ mang lại kết quả hữu ích khi hệ số truyền nhiệt chính xác. Nếu nhiệt trở và tỷ lệ phản ứng chỉ mang tính tương đối, thì phải sử dụng biên độ an toàn lớn, dẫn đến đầu tư lớn hơn hoặc thời gian mẻ dài hơn, làm giảm năng suất của quy trình. Trong các thiết bị bình phản ứng khuấy trộn, cơ chế truyền nhiệt là đối lưu cưỡng bức và là một phần cần đặc biệt quan tâm khi điều chỉnh quy mô quy trình từ phòng thí nghiệm sang nhà máy.

Truyền khối trong một thiết bị phản ứng hóa học

Hiểu biết cơ bản về quá trình pha trộn là cần thiết cho việc mở rộng quy mô trong phát triển hóa học. Pha trộn là việc giảm hoặc loại bỏ sự không đồng nhất của các pha có thể trộn lẫn hoặc bất khả xâm phạm. Mục đích là để giảm hoặc loại bỏ građien nhiệt độ hoặc nồng độ, hoặc để đảm bảo phân tán tốt nhiều pha.

Tổng hợp hóa học

Các nhà nghiên cứu làm việc trong quá trình tổng hợp hóa học đang phải chịu áp lực ngày càng tăng để khám phá và phát triển những con đường sáng tạo và quy trình hóa học mạnh mẽ càng nhanh càng tốt.

Crystallization and Precipitation

Optimization and scale-up of crystallization and precipitation to produce a product that consistently meets purity, yield, form and particle size specifications can be one of the biggest challenges of process development.

Nghiên cứu Động học Phản ứng Hóa học

Các nghiên cứu động học phản ứng hóa học tại chỗ cung cấp một sự hiểu biết được cải thiện về cơ chế phản ứng và con đường bằng cách cung cấp sự phụ thuộc nồng độ của các thành phần phản ứng trong thời gian thực. Dữ liệu liên tục trong quá trình phản ứng cho phép tính toán các tỷ lệ với ít thí nghiệm hơn do tính chất toàn diện của dữ liệu. Phân tích động học tiến trình phản ứng (RPKA) sử dụng dữ liệu tại chỗ dưới nồng độ tổng hợp có liên quan và nắm bắt thông tin trong toàn bộ thí nghiệm đảm bảo rằng hành vi phản ứng hoàn toàn có thể được mô tả chính xác.

An toàn quy trình

Phát hiện Nguy cơ Nhiệt Sớm và Thiết kế An toàn cho Quy trình Hóa học

Temperature Effects Crystallization Size and Shape

Thay đổi quy mô hoặc điều kiện pha trộn trong một mát kết tinh có thể trực tiếp ảnh hưởng đến động học của quá trình kết tinh và kích thước tinh thể cuối cùng. Hiệu quả truyền nhiệt và dẫn chất rất quan trọng cần xem xét cho các hệ thống làm lạnh và chống hòa tan tương ứng, trong đó gradien nhiệt độ hoặc nồng độ có thể tạo ra tính không đồng nhất ở mức siêu bão hoà phổ biến

Ấn phẩm

Các Sản phẩm liên quan

 
 
 
 
 
 
 
Thank you for visiting www.mt.com. We have tried to optimize your experience while on the site, but we noticed that you are using an older version of a web browser. We would like to let you know that some features on the site may not be available or may not work as nicely as they would on a newer browser version. If you would like to take full advantage of the site, please update your web browser to help improve your experience while browsing www.mt.com.