連續(xù)流動化學(xué)合成與批量間歇式反應(yīng)對比優(yōu)勢
間歇批量制造(頂部)和連續(xù)流化學(xué)制造(底部)示意對比圖
與間歇式批量制造相比,由于對反應(yīng)條件(例如溫度、壓力和反應(yīng)時間)的高度控制,連續(xù)流制造提供了更高的產(chǎn)品質(zhì)量和更少的批次間可變性。出于同樣的原因,流動化學(xué)技術(shù)使得化學(xué)家容易地進(jìn)行反應(yīng),這在間歇批處理模式下式非常具有挑戰(zhàn)性的。該技術(shù)的模塊化特性提供了更大靈活性,而且有助于將流動反應(yīng)器的應(yīng)用擴(kuò)展到不同的工業(yè)過程,從而減少生產(chǎn)鏈?zhǔn)鹿?。此外,流動反?yīng)器系統(tǒng)的封閉環(huán)境提供了更安全的工作條件,防止操作員直接接觸危險化學(xué)品。設(shè)備小型需要更少的實(shí)驗(yàn)室空間,由于出色的傳質(zhì)和傳熱,反應(yīng)器小型化本質(zhì)上提高了反應(yīng)質(zhì)量。借助合適的過程分析技術(shù) (PAT) 和模塊的集成,連續(xù)流過程可以伸縮和自動化,從而加快生產(chǎn)保持產(chǎn)品質(zhì)量并提高產(chǎn)品吞吐量 。伸縮過程也改善了制造過程的綠色方面,因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)物在用于下一步之前不需要分離和儲存,而是可以直接流入下一個反應(yīng)器 。
連續(xù)流動化學(xué)優(yōu)勢
1、采用連續(xù)流反應(yīng)器和廉價的試劑來降低生產(chǎn)成本。將中間后處理集成到連續(xù)過程中的可能性進(jìn)一步允許更快的路線。更重要的是,流動反應(yīng)器技術(shù)提供的封閉系統(tǒng)意味著操作員不會接觸潛在有害的化學(xué)試劑,從而提高了程序流程的安全性。
2、間歇批處理不會提供在連續(xù)流路線中輕松改變溫度的靈活性。此外,連續(xù)系統(tǒng)提供對反應(yīng)條件的精細(xì)控制,最大限度地減少副產(chǎn)物的形成,同時最大限度地提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。
3、連續(xù)流方法成功的關(guān)鍵是優(yōu)化單個流速、原料試劑化學(xué)計(jì)量和濃度,以確保高反應(yīng)性,而不會因沉淀和反應(yīng)器結(jié)垢而出現(xiàn)問題。此外,使用背壓調(diào)節(jié)閥可以使加速反應(yīng)動力學(xué)并提高過程的產(chǎn)率。
4、流動反應(yīng)器系統(tǒng)中在任何給定時間只處理少量化學(xué)品,并且操作員不與中間體以及最終藥物接觸,極大的降低了安全事故風(fēng)險。
5、與間歇批次相比,所用催化劑的量也明顯減少從而進(jìn)一步提高了工藝的綠色度。
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