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康寧與巴斯夫攜手，八周快速擴大流動化學(xué)工藝規(guī)模，成功產(chǎn)出數(shù)百公斤產(chǎn)品

更新時間：2024-05-15      點擊次數(shù)：618
康寧與巴斯夫攜手，八周快速擴大流動化學(xué)工藝規(guī)模，成功產(chǎn)出數(shù)百公斤產(chǎn)品


康寧與巴斯夫攜手，八周快速擴大流動化學(xué)工藝規(guī)模，成功產(chǎn)出數(shù)百公斤產(chǎn)品

康寧與巴斯夫攜手，八周快速擴大流動化學(xué)工藝規(guī)模，成功產(chǎn)出數(shù)百公斤產(chǎn)品



讓我們一同了解，巴斯夫如何與康寧®Advanced-FlowTM反應(yīng)器技術(shù)合作，成功地將農(nóng)用化學(xué)品領(lǐng)域的一種創(chuàng)新型化學(xué)品，從實驗室階段順暢地過渡到中試規(guī)模，更在僅僅八周的時間里，就生產(chǎn)出了數(shù)百公斤的這種新穎化合物。

通過Corning新設(shè)立的業(yè)務(wù)部門AFPT，康寧團隊充分利用公司的服務(wù)優(yōu)勢，為巴斯夫提供了專業(yè)的化學(xué)制造、統(tǒng)計分析和連續(xù)流動技術(shù)支持，不僅滿足了客戶的需求，更充分展示了AFR的性能。

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近期，巴斯夫在其實驗室中，借助康寧的AFR低流量反應(yīng)器，成功開發(fā)了一種包含硝化步驟的新型化學(xué)合成工藝。在完成這一創(chuàng)新工藝的開發(fā)后，巴斯夫期望能找到一種快速方案，以便在短短八周內(nèi)快速實現(xiàn)工藝的規(guī)?；⑸a(chǎn)出300公斤的新型化合物，為下游工藝和深入評估做好準(zhǔn)備。

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圖1 巴斯夫和康寧AFR合作， 為農(nóng)化行業(yè)無縫放大生產(chǎn)一種新的化學(xué)品合成工藝



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在短短四周內(nèi)放大具有挑戰(zhàn)性的硝化工段

采用傳統(tǒng)的間歇釜式生產(chǎn)方法生產(chǎn)大量新型化合物可能具有不確定性，并且耗時較長，因為需要投入大量精力來全面優(yōu)化該流程，以確保能夠持續(xù)生產(chǎn)出與初步實驗室規(guī)模反應(yīng)相匹配的高質(zhì)量產(chǎn)品。此外，生產(chǎn)過程中包含的硝化步驟需要極其精細(xì)的控制。硝化反應(yīng)具有強烈的放熱性，需要在整個過程中對混合和溫度進行精確管理——而流動化學(xué)技術(shù)非常適合應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。


在四周內(nèi)生產(chǎn)300公斤新型化合物

相較于傳統(tǒng)的批量生產(chǎn)，流動化學(xué)技術(shù)不僅采用了更為安全的技術(shù)手段，而且能夠在更短的時間內(nèi)實現(xiàn)大量新型化合物的無縫放大生產(chǎn)。


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為了更好地理解化學(xué)開發(fā)過程，康寧AFR團隊在AFR低流量反應(yīng)器上重復(fù)了巴斯夫的初步結(jié)果。然后，該團隊制定了一個實驗設(shè)計(DOE)計劃，以在康寧G1反應(yīng)器中優(yōu)化該新工藝。DOE優(yōu)化計劃旨在尋求停留時間、摩爾比和反應(yīng)溫度優(yōu)化，這些因素都對最終化合物的產(chǎn)能和生產(chǎn)成本產(chǎn)生直接影響?；谶@些知識，康寧團隊開發(fā)了一個數(shù)學(xué)模型并模擬了新的生產(chǎn)工藝。

憑借多年來從數(shù)百個已安裝的工業(yè)化生產(chǎn)系統(tǒng)中獲得的專業(yè)知識，該團隊為這一新工藝創(chuàng)建了一個優(yōu)化配置，該配置需要兩個康寧G1SiC流體模塊進行反應(yīng)，并需要一個額外的G1SiC流體模塊進行快速淬滅。然后，康寧團隊使用巴斯夫認(rèn)可的參數(shù)實時監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量。


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圖2：最終裝置設(shè)置需要兩個康寧G1模塊用于反應(yīng)和一個模塊用于快速淬滅。


                圖3：通過響應(yīng)曲面法驗證了新工藝的全  面優(yōu)化




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康寧與巴斯夫利用康寧的G1生產(chǎn)系統(tǒng)，在四周內(nèi)高效交付了一個優(yōu)化工藝。聯(lián)合團隊利用這一優(yōu)化工藝生產(chǎn)了300公斤新型化合物以供評估，與實驗室規(guī)模的試驗相比，收率提高了約4%。與間歇釜式生產(chǎn)相比，使用AFR系統(tǒng)生產(chǎn)的最終化合物的純度要高出幾個百分點，并且具有更好的穩(wěn)定性。此外，AFR團隊通過數(shù)學(xué)模型驗證了優(yōu)化結(jié)果，還囊括了基于響應(yīng)曲面法的統(tǒng)計分析?？祵巿F隊能夠證明，數(shù)學(xué)模型對起始物料和產(chǎn)品的理論預(yù)測和實際結(jié)果差異小于1%，這直接實現(xiàn)了團隊的目標(biāo)。

與實驗室開發(fā)階段相比，利用本質(zhì)上更安全的連續(xù)流動技術(shù)，康寧按時生產(chǎn)了數(shù)百公斤巴斯夫的新型化合物，并且產(chǎn)量有所提高。盡管還有很多工作要做，但康寧和巴斯夫慶祝了這一成功，并正在共同努力探索更多合作機會。



康寧與巴斯夫攜手，八周快速擴大流動化學(xué)工藝規(guī)模，成功產(chǎn)出數(shù)百公斤產(chǎn)品

康寧連續(xù)制藥和巴斯夫團隊合影