H.E.L 精細化學品的過程開發—Simular 自動反應量熱儀

精細化學品的過程開發是一個復雜且多學科交叉的領域，旨在將實驗室規模的化學合成轉化為工業生產規模的過程。在保持產品質量和純度的同時，實現化學合成的規模化生產，降低成本，提高生產效率和可持續性。精細化學品通常具有復雜的化學結構和特定的物理化學性質，其合成過程可能涉及多種反應類型、催化劑、溶劑和操作條件，且對反應條件的控制要求嚴格，放大過程中容易出現各種問題，如反應選擇性降低、副產物增多、催化劑失活、溶劑回收困難等。
過程開發中的關鍵因素：
反應動力學和熱力學：深入理解反應的動力學和熱力學特性，掌握反應速率、反應機理、平衡常數等關鍵參數，為過程設計和優化提供理論依據。
設備和工程設計：合理設計反應設備、分離設備、精制設備等，考慮設備的材質、結構、性能和操作要求，確保設備能夠滿足生產過程的需要，實現高效的物料處理和能量利用。
過程控制和自動化：采用先進的過程控制和自動化技術，實現對生產過程的實時監控和精確控制，提高生產的穩定性和可靠性，降低人為因素的影響.
安全和環保：高度重視生產過程的安全和環保問題，采取有效的安全防護措施和環保處理技術實現安全、綠色可持續生產。

案例：邁向信息豐富的過程開發  第一部分：將實驗與定性/半定量建模相結合
Obenndip, D. A., & Sharratt, P. N. (2006). Towards an Information-Rich Process Development. Part I: Interfacing Experimentation with Qualitative/Semiquantitative Modelling. Organic Process Research & Development, 10(3), 430-440.  
背景: 在當今競爭激烈的環境中，低噸位化學品行業（精細化學品和特效化學品）面臨著將更多產品更快、更經濟地推向市場的壓力.過程開發是將精細化學品產品從發現推向市場的一個關鍵階段，需要提供一個高效的框架來捕獲過程知識和理解。傳統的方法要么通過在個人中構建理解，要么通過構建過程的數學或物理模型來實現，但這些方法存在兩個缺陷：一是沒有以易于所有技術人員共享的形式收集理解，二是沒有在設計早期收集理解。

研究方法：實驗與建模結合：本文展示了目標實驗與定性/半定量反應評估的相互作用，以允許在設計早期捕獲、測試和共享理解.定性預測與實驗觀察進行對比，以識別定性模型需要改進的方面，并建議使用更嚴格的過程分析工具來解釋這些所謂的異常觀察。
反應系統選擇：研究了一個工業相關的雙相反應體系，該體系表現出精細化學品過程開發中常見的問題，如非均相催化、競爭反應、混合、質量傳遞和溶解度限制、離子平衡、溶劑揮發、氣體產生、催化劑耗竭和熱量釋放等。

定性評估：通過應用一定數量的基本公理來推導定性方法，使用BRITEST工具包中的過程結構分析（PSA）工具來表示化學和過程進行的相，開發化學和物理轉化圖，記錄已知或預期的化學路徑數據，并進行驅動力分析（DFA）以識別改進過程結果的策略。

結論：定性/半定量建模：簡單的模型無法解釋所有觀察到的動力學效應，表明存在更復雜的反應方案.通過考慮這些“異常”行為并基于表1，開發了一個詳細的定性/半定量模型，以更全面地理解過程化學，并識別反應系統的可行操作策略。

產品選擇性：通過控制催化劑濃度和有機相中胺的濃度，可以抑制平行競爭的Boc2O水解方案，從而提高對所需N-Boc碳酸酯產品的選擇性。接觸模式：選擇適當的接觸策略可以操縱反應結果，例如在單相反應中，將堿半批式添加到預混合的反應物中，以最小化催化劑的濃度過剩，從而減少反應3和4的程度。
過程開發方法：本文提出了一種基于BRITEST方法論的方法，將實驗室實驗與新穎的定性建模工具相結合，強調過程開發不僅應專注于開發過程，還應利用可用的過程知識，以便在關鍵的早期階段提供對過程化學的全面理解，從而減少放大過程中過程失敗的可能性。
量熱動力學研究：實驗室H.E.L Simular 自動反應量熱儀，采用功率補償量熱法，研究了攪拌速度、催化劑濃度、進料摩爾比、水相體積和溫度等五個變量對反應動力學的影響。

Hazard Evaluation Laboratories 

成立于1987年，總部設在倫敦，在中國、美國、德國、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿（北京）有限公司于 2020年在北京設立。H.E.L最初是一家過程工藝優化及反應危害評估的專業咨詢機構，對研究機構和生產企業承接工藝過程研發項目；同時提供安全咨詢，包括事故調查、HAZOP研究、安全設施的設計及制度管理等。目前，H.E.L是全球首屈一指的過程工藝及安全專業咨詢機構，同時已經發展成為一家致力于為客戶提供專業的過程工藝優化及反應危害評估設備的國際集團企業。

關于綠綿科技

　　2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現客戶服務價值為宗旨，以專業精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數據精確分析和管理的全面解決方案，致力于協助客戶提高分析檢測的效率和水平。

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