康宁与巴斯夫携手，八周快速扩大流动化学工艺规模，成功产出数百公斤产品
时间：2024-05-15 阅读：846
让我们一同了解，巴斯夫如何与康宁®Advanced-FlowTM反应器技术合作，成功地将农用化学品领域的一种创新型化学品，从实验室阶段顺畅地过渡到中试规模，更在仅仅八周的时间里，就生产出了数百公斤的这种新颖化合物。
通过Corning新设立的业务部门AFPT，康宁团队充分利用公司的服务优势，为巴斯夫提供了专业的化学制造、统计分析和连续流动技术支持，不仅满足了客户的需求，更充分展示了AFR的性能。
近期，巴斯夫在其实验室中，借助康宁的AFR低流量反应器，成功开发了一种包含硝化步骤的新型化学合成工艺。在完成这一创新工艺的开发后，巴斯夫期望能找到一种快速方案，以便在短短八周内快速实现工艺的规模化，并生产出300公斤的新型化合物，为下游工艺和深入评估做好准备。
图1 巴斯夫和康宁AFR合作， 为农化行业无缝放大生产一种新的化学品合成工艺
在短短四周内放大具有挑战性的硝化工段
采用传统的间歇釜式生产方法生产大量新型化合物可能具有不确定性，并且耗时较长，因为需要投入大量精力来全面优化该流程，以确保能够持续生产出与初步实验室规模反应相匹配的高质量产品。此外，生产过程中包含的硝化步骤需要极其精细的控制。硝化反应具有强烈的放热性，需要在整个过程中对混合和温度进行精确管理——而流动化学技术非常适合应对这些挑战。
在四周内生产300公斤新型化合物
相较于传统的批量生产，流动化学技术不仅采用了更为安全的技术手段，而且能够在更短的时间内实现大量新型化合物的无缝放大生产。
为了更好地理解化学开发过程，康宁AFR团队在AFR低流量反应器上重复了巴斯夫的初步结果。然后，该团队制定了一个实验设计(DOE)计划，以在康宁G1反应器中优化该新工艺。DOE优化计划旨在寻求停留时间、摩尔比和反应温度优化，这些因素都对最终化合物的产能和生产成本产生直接影响。基于这些知识，康宁团队开发了一个数学模型并模拟了新的生产工艺。
凭借多年来从数百个已安装的工业化生产系统中获得的专业知识，该团队为这一新工艺创建了一个优化配置，该配置需要两个康宁G1SiC流体模块进行反应，并需要一个额外的G1SiC流体模块进行快速淬灭。然后，康宁团队使用巴斯夫认可的参数实时监控产品质量。
图2：最终装置设置需要两个康宁G1模块用于反应和一个模块用于快速淬灭。
图3：通过响应曲面法验证了新工艺的全 面优化
康宁与巴斯夫利用康宁的G1生产系统，在四周内高效交付了一个优化工艺。联合团队利用这一优化工艺生产了300公斤新型化合物以供评估，与实验室规模的试验相比，收率提高了约4%。与间歇釜式生产相比，使用AFR系统生产的最终化合物的纯度要高出几个百分点，并且具有更好的稳定性。此外，AFR团队通过数学模型验证了优化结果，还囊括了基于响应曲面法的统计分析。康宁团队能够证明，数学模型对起始物料和产品的理论预测和实际结果差异小于1%，这直接实现了团队的目标。
与实验室开发阶段相比，利用本质上更安全的连续流动技术，康宁按时生产了数百公斤巴斯夫的新型化合物，并且产量有所提高。尽管还有很多工作要做，但康宁和巴斯夫庆祝了这一成功，并正在共同努力探索更多合作机会。
康宁连续制药和巴斯夫团队合影