Повышение масштаба производства хим. продуктов тонкого орган. синтеза без ухудшения понимания технологического процесса
Непрерывный анализ в реальном времени от проведения лабораторных опытов до полномасштабного производства позволяет сохранять знания о процессе, принимать более ранние решения, предсказуемо расширять масштабы и ускорять выпуск специальной хим. продукции и продуктов тонкого органического синтеза.
Где теряется понимание процесса при масштабировании химических продуктов тонкого органического синтеза
При разработке химических продуктов тонкого органического синтеза редко возникают большие задержки и неэффективность в самом химическом процессе. Они возникают при переносе процесса с одного масштаба на другой — когда анализы, полученные в лаборатории, не могут быть достоверно перенесены в пилотные и производственные условия. Вместо того, чтобы постоянно опираться на уже известные знания, команды вынуждены на каждом этапе заново выстраивать понимание и оптимизировать производство.
Аналитика в автономном режиме, ручная выборка и повторная проверка моделей по отдельным этапам заставляют команды:
- повторно проводить эксперименты при расширении масштаба;
- заново создавайте диапазоны рабочих режимов в производственных масштабах;
- задерживать выпуск продукции на время исследования выявленных отклонений;
- не допускать появление отходов и доработок; а также минимизировать дополнительные затраты на разработку.
Когда аналитический анализ проходит через лаборатории, пилотные проекты и установки, масштабирование становится итеративным, а не инженерным.
Что остается видимым в лабораторных, опытных и производственных условиях
Технологии внутреннего анализа технологических процессов (PAT), такие как рамановская спектроскопия, позволяют анализировать химические процессы непосредственно в тех местах, где фактически протекают реакции и преобразования — в лабораторных реакторах, пилотных емкостях и производственном оборудовании. Те же самые рамановские зонды и аналитические модели применяются непосредственно в технологическом потоке, обеспечивая непрерывные измерения на месте установки на всех уровнях. Благодаря этому поведение технологического процесса становится видимым непосредственно внутри самого оборудования, а не восстанавливается на основе результатов внешних лабораторных анализов.
Независимо от масштаба, рамановская спектроскопия позволяет отслеживать важнейшие параметры процесса, такие как:
- ход реакции и основные химические преобразования;
- изменчивость технологического процесса в реальных условиях эксплуатации;
- отклонения, когда они возникают, а не после того, как возникли убытки;
- применимость моделей разработки при их внедрении в производство.
Поскольку спектры КР позволяют отнести отдельные пики к отдельным веществам, с помощью одного спектра можно одновременно измерить несколько компонентов. Богатые на информацию спектры обеспечивают более глубокое понимание технологических процессов и снижают затраты на повторную калибровку моделей в зависимости от масштаба. Количественные результаты можно получить быстрее — критическое преимущество при разработке и расширении масштаба.
Как постоянный анализ ускоряет процесс принятия решений по разработке и масштабированию
Когда одни и те же аналитические измерения и модели используются последовательно на всех этапах — от лабораторных испытаний до пилотных и производственных проектов — процесс принятия решений кардинально меняется. Команды больше не анализируют результаты после завершения проекта; они принимают решения во время проведения экспериментов и испытаний.
Масштабируемость анализа «от лаборатории до производства» позволяет:
- более оперативное принятие решений на основе фактических данных на этапе разработки;
- более раннее подтверждение готовности к расширению производства;
- немедленное устранение нарушений при отклонении от нормы;
- повторное использование аналитических моделей вместо их повторного создания;
- замена медленного и подверженного ошибкам метода отбора проб вручную.
Ценность заключается не в объёме данных, а в получении единых по всем масштабам аналитических выводов, необходимых для принятия решений.
Обеспечение непрерывности процессов от лаборатории до производства
В процессах производства химической продукции тонкого органического синтеза продуктивность и время вывода продукции на рынок подвергаются наибольшему риску, когда между лабораторными, пилотными и производственными этапами теряется связь в понимании самого технологического процесса. Применяя непрерывную аналитику в режиме реального времени на всех этапах, встроенная рамановская спектроскопия обеспечивает технологическую непрерывность от разработки до производства в отношении ключевых технологических параметров, а также стабильное качество продукции.
Модели аналитических технологий проходят валидацию в лабораторном реакторе, подтверждаются с помощью пилотного оборудования и внедряются в промышленных масштабах с использованием того же принципа измерения на интерфейсе с технологической установкой. Таким образом устраняется неопределенность на наиболее критических стадиях перехода и обеспечивается прогнозируемое масштабирование, более быстрый выпуск продукции и стабильная производительность, достигаемая за счет продуманной конструкции, а не многократных итераций.
Как результаты лабораторных исследований воплощаются в жизнь на производстве
Непрерывный мониторинг в режиме реального времени от лаборатории до производственного процесса обеспечивается за счет:
- встроенной рамановской спектроскопии, применяемой в качестве технологий технологического анализа;
- технологии технологического анализа, которые последовательно используются на всех этапах — от научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ до серийного производства;
- одновременного мониторинга нескольких точек измерения критических технологических параметров;
- хемометрические оценки, выполняемые непосредственно на приборе в режиме реального времени;
- эксплуатация в сложных условиях и средах, подпадающих под требования ATEX.
Вместо переосмысления каждого этапа, полученные знания можно сохранить и повторно использовать, тем самым создав единую и надежную аналитическую базу на протяжении всего жизненного цикла производства.
От понимания процесса разработки до ощутимого влияния на производство
В сфере производства химической продукции тонкого органического синтеза отсутствие целостной картины напрямую приводит к увеличению сроков разработки, росту объема отходов и замедлению выхода продукции на рынок. Технологии непрерывного анализа «от лаборатории к производству» позволяют воплотить идеи разработчиков на практике.
Изготовители могут продемонстрировать:
- более быстрое понимание технологического процесса и сокращение сроков вывода продукта на рынок;
- снижение числа непредвиденных ситуаций при масштабировании и сокращение объема доработок;
- снижение потребления сырья и энергии за счет целенаправленной оптимизации;
- повышение продуктивности с использованием имеющихся ресурсов;
- более безопасная и соответствующая нормативным требованиям эксплуатация за счет сокращения ручного вмешательства.
Эти меры принимаются до того, как возникнут производственные потери, а не для их устранения после того, как они уже произошли.
Проверенная в промышленных условиях технология: Evonik
Компания Evonik демонстрирует, как непрерывная аналитика преобразует процессы разработки и производства химических веществ тонкого органического синтеза. Благодаря переходу от отбора проб вручную к встроенной рамановской спектроскопии и применению одних и тех же аналитических моделей как на этапе НИОКР, так и в производстве, понимание технологического процесса обеспечивается на всех этапах масштабирования и напрямую способствует повышению безопасности и эффективности работы.
Что компания Evonik может продемонстрировать на практике:
- плавный переход от разработки аналитических моделей к их внедрению в производство;
- мониторинг в режиме реального времени, а не длительный отбор проб вручную, сопряженный ошибками;
- упрощение процедуры калибровки и более быстрое получение количественных результатов;
- повышение безопасности и эксплуатационной эффективности, в том числе в зонах ATEX;
- более быстрое понимание технологического процесса и сокращение сроков вывода продукта на рынок.
Благодаря более чем 50 точкам измерения и 16 рамановским анализаторам, установленным по всему миру, этот подход демонстрирует, как непрерывный анализ обеспечивает масштабируемое и надежное производство.
Почему именно Endress+Hauser?
Компания Endress+Hauser помогает производителям специальных химических веществ и химикатов тонкого органического синтеза создавать прогнозируемые и масштабируемые технологические процессы за счет интеграции технологий анализа процессов непосредственно в рабочие процессы разработки и производства.
- Обширный опыт в области химических и специальных технологических процессов
- Надежные рамановские системы для сложных условий эксплуатации
- Обширный опыт в области прикладной инженерии и реализации международных проектов
- Долгосрочные партнерские отношения в сфере обслуживания, обеспечивающие стабильность и надежность
От ранних этапов разработки до полномасштабного производства мы гарантируем, что результаты лабораторных исследований становятся повторяемой и надежной частью повседневной работы.
