幾十年來(lái)，許多研究論文一直在描述研發(fā)規(guī)模的連續(xù)加工和專業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)——即所謂的流動(dòng)化學(xué)。 然而，在工業(yè)中，連續(xù)處理主要部署在世界范圍內(nèi)，并且通常不被認(rèn)為達(dá)到所報(bào)告的收益所預(yù)期的水平。 這可以歸因于技術(shù)經(jīng)理和投資委員會(huì)的“直覺(jué)”。 然而，仔細(xì)觀察工業(yè)需求會(huì)發(fā)現(xiàn)，即使存在化學(xué)和工程缺陷，批量操作也是合理的。 該貢獻(xiàn)旨在基于工業(yè)研發(fā)工作流程的整體視圖，提供對(duì)工藝選擇標(biāo)準(zhǔn)的最新概述。 它將突出分批與連續(xù)處理替代方案的優(yōu)勢(shì)，并考慮該領(lǐng)域的最新趨勢(shì)。 最后將提出一個(gè)簡(jiǎn)單的概念來(lái)指導(dǎo)最合適替代方案的決定。

介紹

化學(xué)學(xué)術(shù)研究的核心動(dòng)機(jī)是發(fā)現(xiàn)新的和優(yōu)越的反應(yīng)途徑，在工程中則是發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的工藝。鑒于大多數(shù)傳統(tǒng)的化學(xué)研究都是在圓底燒瓶中進(jìn)行的——換句話說(shuō)，分批——在毛細(xì)管和攪拌釜級(jí)聯(lián)中連續(xù)處理——所謂的流動(dòng)化學(xué)——承諾了許多機(jī)會(huì)可以分為兩組：第一組與加工的連續(xù)性有關(guān)。它通過(guò)提高反應(yīng)器中的濃度和溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)快速和系統(tǒng)的參數(shù)篩選 。它通過(guò)每個(gè)體積元素的相同加工條件保證一致的產(chǎn)品質(zhì)量。當(dāng)應(yīng)用非均相催化劑時(shí)，連續(xù)流動(dòng)是有益的。第二組機(jī)會(huì)在于流動(dòng)反應(yīng)器的特征尺寸與批次相比相對(duì)較小，這使得工藝強(qiáng)化成為可能。它通過(guò)出色的熱量和質(zhì)量轉(zhuǎn)移提供了對(duì)新型加工窗口的訪問(wèn)，這有助于提高選擇性和產(chǎn)量。流動(dòng)為工藝安全提供了優(yōu)勢(shì)，與間歇式反應(yīng)器相比，反應(yīng)器的滯留體積較??；甚至可以設(shè)計(jì)本質(zhì)安全的過(guò)程。它可以通過(guò)整個(gè)反應(yīng)器體積的相對(duì)良好的照明來(lái)促進(jìn)光化學(xué)。最后，小型連續(xù)反應(yīng)器對(duì)加壓反應(yīng)很有吸引力——尺寸足夠小的玻璃反應(yīng)器可承受多達(dá) 100bar。

工業(yè)的核心動(dòng)機(jī)是以盡可能低的成本生產(chǎn)化學(xué)品。 在決定新化學(xué)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目時(shí)，研發(fā)成本、潛在投資成本（資本支出 - 請(qǐng)注意，如果可以使用閑置產(chǎn)能的折舊工廠，則不需要資本支出）和可變產(chǎn)量 成本（影響運(yùn)營(yíng)支出）將被估算。 將考慮與市場(chǎng)（所需數(shù)量/年）和應(yīng)用（定義所需產(chǎn)品規(guī)格）、過(guò)程安全性和可持續(xù)性相關(guān)的其他標(biāo)準(zhǔn)。 假設(shè)這種思維方式，很明顯，優(yōu)越的反應(yīng)途徑和最佳工藝對(duì)于流程工藝的工業(yè)部署是不夠的。

通過(guò)考慮整個(gè)研發(fā)工作流程，這一貢獻(xiàn)從工業(yè)的角度說(shuō)明了批量和連續(xù)操作的最重要好處。 它為最合適的處理選擇建議了一個(gè)決策樹(shù)，并描述了作者對(duì)何時(shí)選擇批次和何時(shí)選擇流程的意見(jiàn)。

部分片段

流或批處理?-合理工藝選擇的技術(shù)指南

在選擇最合適的處理方案時(shí)，在研發(fā)的早期階段對(duì)批和流概念進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試是有用的，例如，在進(jìn)行了第一次概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)以確定可行的合成路線后。不僅考慮了實(shí)驗(yàn)室階段，還考慮了開(kāi)發(fā)的后期階段，考慮了影響研究和開(kāi)發(fā)整體效率的重要方面。例如，如果安全問(wèn)題建議連續(xù)處理...

比較不同規(guī)模的批處理和連續(xù)處理

在工業(yè)研發(fā)中，新的合成生產(chǎn)工藝在許多階段被開(kāi)發(fā)出來(lái)。在理想的情況下，它們是無(wú)縫連接的，并且所需的專有技術(shù)、設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施都是可用的。此外，許多利益相關(guān)者的參與，化學(xué)家，化學(xué)工程師，計(jì)算模型，工程師之間的跨學(xué)科交流是順利的。研發(fā)團(tuán)隊(duì)理解并理解不同規(guī)模的需求會(huì)有很大差異。最后，管理支持...

內(nèi)在挑戰(zhàn)

流動(dòng)化學(xué)工業(yè)部署面臨的最大挑戰(zhàn)包括（i）缺乏適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)設(shè)施和設(shè)備，（ii）專業(yè)知識(shí)/專業(yè)知識(shí)和最佳實(shí)踐，以及（iii）無(wú)縫的研發(fā)工作流程。 這些挑戰(zhàn)阻礙了連續(xù)流動(dòng)的使用，即使在這種情況下，它將是理想的適合和優(yōu)于批處理。。

此外，連續(xù)加工還有一個(gè)固有的技術(shù)問(wèn)題：固體形成...

結(jié)論/意見(jiàn)

流動(dòng)化學(xué)的工業(yè)實(shí)踐教會(huì)了作者兩個(gè)方面的知識(shí):

1.如果您有一個(gè)開(kāi)發(fā)流動(dòng)過(guò)程，您不必?fù)?dān)心競(jìng)爭(zhēng)的批處理過(guò)程。

2.流動(dòng)開(kāi)發(fā)的激活屏障要比批量開(kāi)發(fā)的激活屏障高得多。

由于大多數(shù)世界規(guī)模的商品生產(chǎn)工藝是連續(xù)的，在流動(dòng)中進(jìn)行特種化學(xué)品生產(chǎn)通常在化學(xué)、可持續(xù)性和經(jīng)濟(jì)性方面具有優(yōu)勢(shì):產(chǎn)量和選擇性。

Batch or flow chemistry? – a current industrial opinion on process selection

https://doi.org/10.1016/j.coche.2022.100798