Масштабы химического процесса относится к шероховатым диапазонам в массе или объеме химической реакции или процесса , которые определяют соответствующую категорию химической аппаратуры и оборудования , необходимую для ее выполнения, а также концепциям, приоритетам и экономикам , которые работают в каждом. Хотя конкретные используемые термины - и применимые к ним пределы массы или объема - могут варьироваться в зависимости от отрасли, эти концепции широко используются в отрасли и в фундаментальных научных областях, которые их поддерживают. Использование термина «весы» не связано с концепцией взвешивания; скорее, это связано с родственными терминами в математике (например, геометрическое масштабирование , линейное преобразование, которое увеличивает или уменьшает объекты, и параметры масштабирования втеория вероятностей ), и в прикладных областях (например, при масштабировании изображений в архитектуре, машиностроении , картографии и т. д.).
С практической точки зрения, масштабы химических операций также связаны с обучением, необходимым для их выполнения, и могут быть разбиты примерно следующим образом:
- процедуры, выполняемые в лабораторном масштабе , которые включают в себя процедуры, используемые в академических учебных и исследовательских лабораториях при обучении химиков и на объектах химии открытий в промышленности, [1]
- операции в масштабе экспериментальной установки , например, выполняемые химиками-технологами , которые, хотя и находятся в самом низком уровне производственных операций, в 200-1000 раз больше, чем лабораторные масштабы, и используются для получения информации о поведении каждого химического шага в процессе, который может быть полезен для проектирования фактического химического производства;
- наборы процедур промежуточного лабораторного масштаба , в 10–200 раз больше, чем лабораторные исследования, иногда вставляемые между двумя предыдущими;
- операции в демонстрационном масштабе и полномасштабное производство , размеры которых определяются природой химического продукта, доступными химическими технологиями, рынком продукта и производственными требованиями, где целью первого из них является буквально демонстрация операционной стабильности разработанных производственных процедур в течение длительных периодов времени (путем эксплуатации комплекта производственного оборудования с ожидаемыми для коммерческого производства скоростями подачи). [ необходима цитата ]
Например, производство антибиотиков класса стрептомицина , которое сочетало в себе биотехнологические и химические операции, включало использование ферментера объемом 130 000 литров , что примерно в миллион раз больше, чем микробные встряхиваемые колбы, используемые в ранних лабораторных исследованиях. [2] [3]
Как уже отмечалось, номенклатура может варьироваться в зависимости от производственного сектора; в некоторых отраслях промышленности термины « пилотная установка» и « демонстрационная установка» взаимозаменяемы.
Помимо определения категории химического оборудования и оборудования, необходимого для каждого масштаба, получаемых концепций, приоритетов и экономии, а также набора навыков, необходимых практикующим ученым в каждом масштабе, определение масштаба позволяет проводить теоретическую работу до фактических операций предприятия (например, , определение соответствующих параметров процесса, используемых при численном моделировании крупномасштабных производственных процессов), и позволяет проводить экономический анализ, который в конечном итоге определяет, как будет развиваться производство.
Помимо химии и биологии, участвующих в масштабировании проектов и решений, задействованы различные аспекты технологического процесса и математического моделирования, моделирования и исследования операций .
Смотрите также
дальнейшее чтение
- R. Dach, JJ Song, F. Roschangar, W. Samstag & CH Senanayake, 2012, «Восемь критериев, определяющих хороший процесс химического производства», Org. Процесс Res. Dev. 16 : 1697 и далее , DOI 10.1021 / op300144g.
- MD Johnson, SA May, JR Calvin, J. Remacle, JR Stout, WD Dieroad, N. Zaborenko, BD Haeberle, W.-M. Сан, М. Т. Миллер и Дж. Браннан, «Разработка и масштабирование непрерывной асимметричной реакции гидрирования при высоком давлении, переработка и изоляция». Орг. Процесс Res. Rev. 16 : 1017 и далее , DOI 10.1021 / op200362h.
- М. Левин, ред., 2011 г., Расширение масштабов фармацевтического процесса: лекарства и фармацевтика , 3-е изд., Лондон, Великобритания: Informa Healthcare, ISBN 9781616310011 .
- А.А. Десаи, 2011, «Производство ситаглиптина: захватывающий рассказ о зеленой химии, интенсификации процессов и промышленном асимметричном катализе», Angew. Chem. Int. Эд. 50 : 1974 и далее , DOI 10.1002 / anie.201007051.
- М. Злокарник, 2006, Масштабирование в химической инженерии, 2-е изд., Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH, ISBN 9783527314218 .
- MCM Hensing, RJ Rouwenhorst, JJ Heijnen, JR van Dijken & JT Pronk, 1995, «Физиологические и технологические аспекты крупномасштабного производства гетерологичного белка с помощью дрожжей», Антони ван Левенгук 67 : 261-279.
- Карл А. Тиль, 2004, «Биопроизводство: от спада до бума ... до пузыря?», Nature Biotechnology 22 : 1365-1372, особенно. Таблица 1, DOI 10.1038 / nbt1104-1365, см. [2] , по состоянию на 15 февраля 2015 г.
- Максимилиан Лакнер, ред., 2009 г., Расширение масштабов сжигания, Вена, Австрия: Process Engineering GmbH, ISBN 9783902655042 .
Рекомендации
- ^ SD Roughley & AM Jordan, 2011, "Набор инструментов медицинского химика: анализ реакций, используемых при поиске кандидатов в лекарства", J. Med. Chem. 54 : 3451 ff , doi = 10,1021 / jm200187y;
- ↑ Дэвид А. Хопвуд, 2007, «Streptomyces в природе и медицине: создатели антибиотиков», Оксфорд, Великобритания: Издательство Орфордского университета, стр. 45, ISBN 0199722285 , см. [1] , по состоянию на 15 февраля 2015 г.
- ^ MCM Hensing, RJ Rouwenhorst, JJ Heijnen, JR van Dijken & JT Pronk, 1995, «Физиологические и технологические аспекты крупномасштабного производства гетерологичного белка с помощью дрожжей», Антони ван Левенгук 67 : 261-279, особенно. п. 263.