Hur man designar en komplett kemisk bearbetningslinje för skalning uppåt

Skalning uppåt – processen att ta en framgångsrik laboratorieprocess och omvandla den till en hel tillverkningsprocess är inte bara en nödvändig process, utan också en svår. Höga förväntningar på en provrör behöver inte nödvändigtvis översättas till en livskraftig, effektiv och lönsam produktionslinje. Vid YHCHEM grundar strategin för skalning uppåt sig på YHCHEM ’s rollen inom systemintegration, som har byggts upp genom att utforma och implementera integrerade system för mer än 1 000 företag över hela världen. YHCHEM ismedveten om att skalförstoring är en komplex process som kräver mer än bara utrustning; den kräver nämligen nära samarbete mellan designlaget och teknikleverantören för att kunna genomföra ett projekt smidigt från molekylutveckling till marknadsintroduktion.

I denna artikel har YHCHEM förklarat de huvudsakliga designkoncepten som används för att konstruera kemiska processsystem.

Fas 1: Datainsamling och processavgränsning.

En framgångsrik skalförstoring bygger på laboratoriebänken. Den börjar med att översätta en kemisk receptur till en tydlig produktionsprocess.

YHCHEM arbetar tillsammans med kunderna för att definiera de viktigaste processparametrarna som säkerställer produktkvaliteten, till exempel temperatur, tryck, omrörningsintensitet, tillsättningshastigheter och destillationsfraktioner. Att fastställa godtagbara intervall för dessa parametrar är av hög prioritet.

Fullständig materialkarakterisering: Åtgärden innebär att testa materialkvaliteter på ytterligare sätt, förutom endast genom den kemiska sammansättningen. Alla råmaterial och mellanprodukter från YHCHEM undersöks för att fullständigt ta hänsyn till fysikaliska egenskaper såsom viskositet, kokpunkter, korrosivitet och avsättningsbeteende. YHCHEM grundar sig på korrekta laboratoriedata för att beräkna hela processflödet och den termiska energi som krävs vid produktionen. Möjligheten till flaskhalsar (värmbelastningar eller ovanliga separationsprocesser) kan identifieras redan under denna inledande modelleringsfas, vilket resulterar i att inga betydande ekonomiska resurser behöver allokeras.

 

Fas 2: Pilotanläggning validering: Förbindelsebron.

Att utelämna pilotfasen är en riskfylld strategi. En pilotanläggning är en experimentell anläggning där forskare kan utsätta produktionsprocessen för verkliga förhållanden. Ett pilotsystem används för att kontrollera processens konsekvens när den önskade volymen ska produceras.

Modulära försöksanläggningar från YHCHEM möjliggör för forskare att undersöka beteendet hos utrustning i större skala genom simulering av verkliga förhållanden, till exempel skalupptester av kinetik, värmeöverföring, massöverföring och separation.

Organisationer kan nu på ett väsentligt sätt hantera oväntade svårigheter till en rimlig kostnad, t.ex. skumbildning, bildning av biprodukter och avsättning av fasta ämnen. Den information som erhålls gör det möjligt för gruppen att förbättra de kritiska processparametrarna, vilka kommer att utgöra grunden för det slutgiltiga ingenjörsdesignpaketet.

YHCHEM kan leverera kompletta pilotanläggningssystem, såsom reaktorer, tunnfilmsavdunstare och destillationskolonner, så att kunderna kan testa hela processanläggningar i ett slutet system. Detta säkerställer att alla enhetsfunktioner i systemet samverkar korrekt och att de kommer att kunna fungera vid högre genomströmningsnivåer.

Fas 3: Företagsomfattande Systemdesign.

När pilotdata har verifierats går utformningen av den industriella bearbetningslinjen in i det avancerade ingenjörssteget. YHCHEM är övertygad om att full integration av systemet är nyckeln till driftens framgång.

Utrustningsval och dimensionering: Pilotdata ger de exakta uppgifter som krävs för att korrekt skala upp varje utrustning till varje enhetsaktivitet. Reaktorns utmatning måste också noggrant definieras för att säkerställa att de efterföljande systemen – inklusive koncentrerare och destillationskolonner – kan hantera sina uppgifter på ett lämpligt sätt.

Elementet av Integration: Utveckling av en sammanhängande flödesprocess.

Termisk integration: En av de kritiska designaspekterna är energieffektiviteten. Värmeåtervinning kan exempelvis ske genom kondensering av ångströmmen från en destillationskolonn, där värmen samlas in och används för att förvärmma reaktorns insatsmaterial.

Materialtransport: Vätskor, pastor och ångor ska alla transporteras säkert och kontrollerat mellan enheterna.

Automatisering och styrfilosofi: Krav på kraftig processstyrning. Ett av de viktigaste områdena som hanteras av YHCHEMs centrala styrsystem är driftordningen och underhållandet av alla viktiga parametrar på eller under acceptabla nivåer för att säkerställa enhetlig kvalitet i batcharna.

Utformning av operativ excellens: Systemets utformning och layout ska utformas med hänsyn till säkerhet, underhållsåtkomlighet och driftflexibilitet. YHCHEM tar hänsyn till:

Modulär/åtkomlig layout: Utrustningen kommer att ordnas så att den säkerställer operatörens säkerhet, enkel provtagning och underhåll samt ger möjlighet till framtida ändringar.

Byggnadsmaterial: Korrosionsskyddsnivån och produktrenheten avgör vilken materialtyp som ska användas – oavsett om det gäller glas, rostfritt stål eller speciallegeringar – så att pilotanläggningen är identisk med anläggningen i full skala.

Inherent säkerhet: En serie tryckavlastningssystem, nödkylsystem och inneslutningssystem är integrerade i ett helhetligt säkerhetssystem.

Fas 4: Tillverkning, Driftsättning och kunskapsöverföring.

Det sista designsteget är projektets implementering.

YHCHEM tillverkar all sin utrustning enligt fabrikskvalitetsstandarder, såsom högpuritetsglasystem för att göra dem synliga eller korrosionsbeständigt, polerat rostfritt stål för att göra dem hållbara.

Driftsättning är en trefasprocess som omfattar installation, fullständig systemtestning samt den slutliga fasen med det faktiska processmaterialet.

YHCHEM ’s leveransen går utöver hårdvara. YHCHEM ger s djupgående dokumentation och överför YHCHEM:s ’s kunskap om processen till er team, vilket möjliggör för er att driva produktionslinjen på ett hållbart och effektivt sätt.

YHCHEM:s fördel: Din En komplett guide till skalningsprocessen.

Systemet för att skala upp till full produktionsnivå kräver tvärvetenskapliga kompetenser. YHCHEM har en differentierad strategisk fördel:

Erfarenhet av hela processkedjan: YHCHEM  levererar alla nödvändiga funktioner för enheten, dvs. laboratoriereaktorer till destillationskolonner, och säkerställer att de är fullständigt integrerade i en fungerande serie.

Bevisad skalbarhet: YHCHEM har s en etablerad historia av framgångsrika skalningsprojekt och har förmågan att designa och tillverka utrustning på laboratorienivå, pilotnivå och industriell nivå.

Internationella verksamheter: YHCHEM har s fördelen med att tillämpa livserfarenhet genom att samarbeta med kunder inom bioläkemedels-, nyenergi- och petrokemisk industri i 100 länder.

Slutsats

Den strategiskt utformade kemiprocesslinjen är en stark affärsresurs. Gå med i YHCHEM ’s skalningsplattform (och pilottester, efterföljande utformning av hela systemet, minskar riskerna) för att låta er företag minimera hot, snabba upp introduktionen av en produkt och bibehålla produktionens effektivitet på lång sikt. YHCHEM har s blivit till för att göra er framgång i laboratoriet till en operativ verklighet.

Klar att expandera er verksamhet? Kontakta YHCHEM idag. YHCHEM ’s tekniska avdelningen står redo att samarbeta med er i er nästa utmaning – från idé till fullskalig kemisk processlinje.