Hvordan man designer en komplet kemisk proceslinje til skaleringsformål

Skaleringsformål – Processen med at overføre en vellykket laboratorieproces til en fuldstændig fremstillingsproces er ikke kun en nødvendig, men også en svær proces. Høje forventninger til et reagensglas betyder ikke nødvendigvis, at der opnås en levedygtig, effektiv og rentabel produktionslinje. Hos YHCHEM bygger strategien for skaleringsformål på YHCHEM ’s rolle i systemintegration, som er grundlagt gennem design og implementering af integrerede systemer hos mere end 1.000 virksomheder verden over. YHCHEM isbevidst om, at skaleringsopgaven er en kompleks proces, der kræver tæt samarbejde mellem designholdet og teknologileverandøren – mere end blot udstyr som sådan – for at gennemføre et projekt smidigt fra molekyludvikling til markedsintroduktion.

I denne artikel har YHCHEM forklaret de vigtigste designkoncepter, der anvendes til konstruktion af kemiske procesanlæg.

Fase 1: Indsamling af data og procesafgrænsning.

En vellykket skaleringsopgave bygger på laboratoriebordet. Den starter med at omsætte en kemisk fremstillingsopskrift til en klar produktionsproces.

YHCHEM samarbejder med kunderne om at definere de væsentlige procesparametre, der sikrer produktkvaliteten, f.eks. temperatur, tryk, omrøringsintensitet, tilsætningshastigheder og destillationsfraktioneringspunkter. Bestemmelsen af acceptable intervaller for disse parametre har høj prioritet.

Komplet materialekarakterisering: Handlingen omfatter testning af materialeegenskaber på yderligere måder ud over blot den kemiske sammensætning. Alle råmaterialer og mellemprodukter fra YHCHEM undersøges for at tage de fysiske egenskaber fuldt ud i betragtning, såsom viskositet, kogepunkter, korrosivitet og tilstoppningsegenskaber. YHCHEM baserer sig på korrekte laboratoriedata for at beregne hele processtrømmen og den termiske energi, der kræves ved produktionen. Muligheden for flaskehalse (varmebelastninger eller usædvanlig separation) kan identificeres i denne indledende modelberegning, hvilket resulterer i, at ingen væsentlige finansielle ressourcer endnu er blevet afsat.

 

Fase 2: Pilotstørrelse validering: Forbindelsesbroen.

At udelade pilotfasen er en risikofyldt fremgangsmåde. En pilotanlæg er en eksperimentel facilitet, hvor forskere kan udsætte produktionsprocessen for den virkelige verden. Et pilotanlæg anvendes til at kontrollere processens konsekvens i forbindelse med fremstilling af den ønskede mængde.

Modulære pilotanlæg fra YHCHEM giver forskere mulighed for at undersøge opførslen af større udstyr ved at simulere den virkelige verden, f.eks. skalerede tests af kinetik, varmeoverførsel, masseoverførsel og separation.

Organisationer kan nu betydeligt reagere på uventede udfordringer til en overkommelig pris, f.eks. skumdannelse, dannelse af biprodukter og fast afsætning. De opnåede oplysninger gør det muligt for gruppen at optimere de kritiske procesparametre, som vil udgøre grundlaget for det endelige ingeniørdesign-pakke.

YHCHEM kan levere komplette pilotanlægsmonteringer, såsom reaktorer, tyndfilmsfordamperes og destillationskolonner, så kunderne kan teste hele procesanlæg i et lukket system. Dette sikrer, at alle enhedsfunktioner i systemet korrelerer korrekt med hinanden, og at de vil kunne fungere ved højere kapacitetsniveauer.

Fase 3: Virksomhedsstørrelse Systemdesign.

Når pilotdataene er blevet verificeret, går layoutet af den industrielle proceslinje videre til det avancerede ingeniørtrin. YHCHEM er sikker på, at fuld integration af systemet er nøglen til driftsmæssig succes.

Udstyrsvalg og dimensionering: Pilotdata giver de præcise data, der er nødvendige for korrekt at skala hvert udstyr til hver enkelt procesaktivitet. Reaktorudbyttet skal også defineres omhyggeligt for at sikre, at de efterfølgende systemer – herunder koncentratorer og destillationskolonner – kan imødekomme deres krav på passende vis.

Elementet af Integration: Udvikling af en sammenhængende processtrøm.

Termisk integration: En af de kritiske designovervejelser er energieffektivitet. Varmegenvinding kan f.eks. ske via dampstrømmen fra en kondenseringskolonne, hvor den opsamlede varme anvendes til at forvarme reaktorindførslen.

Materialetransport: Væsker, pastaer og dampe skal alle transporteres sikkert og kontrolleret mellem enhederne.

Automatisering og kontrolfilosofi: Krav om stærk proceskontrol. Et af de vigtigste aspekter, der styres af YHCHEMs centraliserede kontrollsystem, er driftssekvensen og vedligeholdelsen af alle de vigtige parametre på eller under acceptable niveauer for at sikre ensartethed i kvaliteten af partierne.

Design af operativ fremragende ydeevne: Designet og layoutet af systemet skal udformes med fokus på sikkerhed, vedligeholdelsesvenlighed og operativ fleksibilitet. YHCHEM tager højde for:

Modulært/tilgængeligt layout: Udstyret vil blive arrangeret således, at det sikrer operatørens sikkerhed, let prøvetagning og vedligeholdelse samt giver mulighed for ændringer i fremtiden.

Bygningsmaterialer: Korrosionsbeskyttelsesniveauet og produktets renhed bestemmer materialevalget – enten glas, rustfrit stål eller speciallegeringer – således at pilotanlægget svarer til det fuldskala anlæg.

Indbygget sikkerhed: En række trykaflastnings-, nødkølings- og indeslutningssystemer er integreret i et samlet sikkerhedssystem.

Fase 4: Fremstilling, Idrifttagning og videnoverførsel.

Den sidste designfase er implementeringen af projektet.

YHCHEM fremstiller al deres udstyr i henhold til fabrikskvalitetsstandarder, såsom højrenhedsglas-systemer for at sikre gennemsigtighed eller korrosionsbestandigt, poleret rustfrit stål for at sikre holdbarhed.

Idrifttagning er en trefaset procedure, der omfatter installation, fuldstændig systemtest samt den endelige fase med det faktiske procesmateriale.

YHCHEM ’s levering går ud over hardware. YHCHEM giver s dybdegående registreringer og overfører YHCHEM ’s procesviden til din team, så de kan styre produktionslinjen på en bæredygtig og effektiv måde.

YHCHEMs fordele: Din En-stop-guide til skaleringsprocessen.

Systemet skal kunne skaleres op til fuld produktionsniveau, hvilket kræver tværfaglige kompetencer. YHCHEM har en differentieret strategisk fordel:

Erfaring med hele værdikæden: YHCHEM  leverer alle de påkrævede funktioner for enheden, dvs. laboratoriereaktorer til destillationskolonner, og sikrer, at de er fuldt integreret i en fungerende serie.

Bevist skalerbarhed: YHCHEM har s en etableret historik med succesfuld gennemførelse af skaleringsprojekter og har evnen til at designe og producere udstyr på laboratorie-, pilot- og industrielt niveau.

Internationale operationer: YHCHEM har s fordelen ved at anvende livserfaring ved at udforme løsninger sammen med kunder inden for biopharmaceutisk industri, ny energi og petrokemisk industri i 100 lande.

Konklusion

Den strategisk udformede linje til kemisk forarbejdning er en stærk forretningsressource. Bliv en del af YHCHEM ’s skalering-platform (og pilottestning, efterfølgende udformning af hele systemet, hvilket reducerer risici) til at gøre det muligt for din virksomhed at minimere trusler, fremskynde introduktionen af et produkt og opretholde produktionens effektivitet på lang sigt. YHCHEM har s stillet sig klar til at gøre din succes i laboratoriet til en operativ realitet.

Er du klar til at udvide din virksomhed? Kontakt YHCHEM i dag. YHCHEM ’s ingeniørafdeling er villig til at samarbejde med dig ved din næste udfordring – fra idé til fuldskala kemisk proceslinje.