Assurez une montée en échelle plus rapide dans la chimie fine sans compromettre la compréhension du process
Des informations en continu et en temps réel, de l'expérience en laboratoire à la production en série, préservent les connaissances relatives au process et rendent les décisions possibles plus tôt, la montée en échelle plus prévisible et la validation du produit plus rapide dans la chimie fine et les spécialités chimiques.
Les points auxquels la compréhension du process est compromise lors de la montée en échelle dans la chimie fine
Dans le développement des produits chimiques fins, les retards et inefficacités les plus importants sont rarement dus à la chimie en elle-même. Ils surviennent durant le passage du process d'une échelle à l'autre. Tout au moins en l'absence de transfert fiable des informations obtenues en laboratoire vers les installations pilotes et l'environnement de production. Au lieu de s'appuyer continuellement sur ce qui est déjà connu, les équipes sont contraintes de reconstruire leur compréhension du process à chaque phase et de rationaliser la production.
Les analyses hors ligne, l'échantillonnage manuel et les nouvelles validations de modèle spécifiques à chaque phase forcent les équipes à :
- Répéter les expériences durant la montée en échelle
- Retrouver les créneaux d'exploitation à l’échelle de production concernée
- Retarder la validation du produit pendant l'examen des écarts
- Compenser les rebuts, le travail de retouche et les coûts de développement supplémentaires
Lorsque les informations d'analyse deviennent incohérentes au passage du laboratoire à l'installation pilote puis à l'environnement de production, la montée en échelle est synonyme de répétitions au lieu de maîtrise technique.
Ce qui reste visible lors du passage du laboratoire à l'installation pilote puis à l'environnement de production
Les technologies d'analyse des process (PAT) en ligne telles que la spectroscopie Raman intègrent les données chimiques là où ont vraiment lieu les réactions et les transformations : dans les réacteurs de laboratoire, les contenants pilotes et les installations de production. Les mêmes sondes Raman et modèles d'analyse sont utilisés directement dans le flux de process et assurent des mesures in situ continues à chaque échelle. Cela rend le comportement du process visible à l'intérieur de l'équipement lui-même, et évite de devoir le reconstituer à partir d'analyses de laboratoire externes.
La spectroscopie Raman assure la visibilité des informations critiques sur le process à toutes les échelles. Par exemple :
- Progression de la réaction et transformations chimiques essentielles
- Variabilité du process en conditions d'exploitation réelles
- Écarts au fur et à mesure qu'ils surviennent, et non pas après une accumulation de pertes
- Validité des modèles de développement lors du transfert en production
Étant donné que les spectres Raman permettent souvent d'affecter des pics isolés à des substances individuelles, il est possible de mesurer simultanément de nombreux composants avec un seul spectre. Les spectres riches en informations fournissent des données détaillées sur le process et réduisent le travail de réétalonnage de modèle spécifique à chaque échelle. Les résultats quantitatifs sont obtenus plus rapidement. Un avantage déterminant lors du développement et de la montée en échelle.
Comment des informations fournies en continu accélèrent la prise de décisions lors du développement et de la montée en échelle
Lorsque les mêmes mesures et modèles analytiques sont utilisés avec cohérence en laboratoire, dans l'installation pilote et en production, la prise de décisions change fondamentalement. Les équipes ne valident plus les résultats a posteriori ; elles agissent pendant que les expériences et les essais sont encore en cours.
L'évolutivité de l'analyse de laboratoire au process permet :
- Des décisions plus rapides et fondées sur des preuves pendant le développement
- Une confirmation plus précoce de la possibilité de montée en échelle
- Une intervention immédiate lorsque en cas de dérive des conditions
- La réutilisation des modèles d'analyse au lieu de les recommencer
- Le remplacement de l'échantillonnage manuel, lent et sujet à erreurs
La valeur ajoutée ne réside pas dans le volume de données accru, mais dans la mise à disposition d'informations de portée décisionnelle qui restent homogènes à toutes les échelles.
Technologie gage de continuité du laboratoire au process
Dans les process de fabrication de la chimie fine, la performance et le délai de commercialisation sont les plus menacés lorsque les informations sur les process deviennent incohérentes au passage du laboratoire à l'installation pilote puis à l'environnement de production. Grâce à des analyses continues en temps réel à toutes les phases, la spectroscopie Raman en ligne assure pour les paramètres de process critiques une continuité de nature technologique du développement jusqu'à la fabrication, ainsi qu'une qualité constante des produits.
Les modèles de technologie d'analyse sont validés dans le réacteur de laboratoire, confirmés dans l'installation pilote et appliqués à l’échelle de production en utilisant le même principe de mesure au niveau de l'interface de process. Cela met fin à l'incertitude aux points de transition les plus critiques et permet une montée en échelle prévisible, une validation plus rapide des produits ainsi que des performances de production stables par le biais de la conception, et non au prix de répétitions.
Comment les informations obtenues en laboratoire deviennent réalité dans l'installation
La surveillance continue et en temps réel du laboratoire au process est mise en œuvre de la manière suivante :
- Spectroscopie Raman en ligne, déployée comme technologie d'analyse des process
- Technologies d'analyse des process réutilisées avec cohérence de la phase de R&D à la production
- Surveillance simultanée de nombreux points de mesure pour les paramètres de process critiques
- Analyses chimiométriques réalisées directement au niveau de l'appareil, en temps réel
- Fonctionnement dans des environnements certifiés ATEX et exigeants
Au lieu de reconstruire à chaque échelle les connaissances permettant de comprendre le process, les informations sont conservées et réutilisées, formant une base d'analyse unique et fiable tout au long du cycle de vie de la production.
Quand les informations issues du développement ont un impact mesurable sur la production
Dans les processus de la chimie fine, les informations fragmentées se traduisent directement par des cycles de développement plus longs, des taux de rebut plus élevés et une commercialisation plus lente. Les technologies d'analyse en continu du laboratoire au process transforment les essais de la phase de développement en réalité opérationnelle.
Ce à quoi les producteurs peuvent parvenir :
- Compréhension plus rapide du process et réduction du délai de commercialisation
- Moins de surprises lors de la montée en échelle et moins de travail de retouche
- Plus faible consommation de matières premières et d'énergie grâce à une optimisation ciblée
- Hausse du débit avec l'équipement existant
- Exploitation plus sûre et plus conforme grâce à des interventions manuelles réduites
Autant de résultats obtenus avant l'apparition de pertes de production, et non grâce à des corrections a posteriori.
Performances éprouvées à l'échelle de production : Evonik
Evonik montre comment l'analyse continue transforme le développement et la fabrication des produits chimiques fins. En remplaçant l'échantillonnage manuel par la spectroscopie Raman en ligne et en déployant les mêmes modèles analytiques de la phase de R&D à la production, la compréhension du process est préservée pendant la montée en échelle et se traduit directement par un fonctionnement plus sûr et plus efficace.
Les améliorations avérées obtenues par Evonik sur le terrain :
- Transfert fluide des modèles analytiques du développement à la production
- Surveillance en temps réel remplaçant l'échantillonnage manuel, lent et sujet aux erreurs
- Travail d'étalonnage réduit et résultats quantitatifs plus rapides
- Gain de sécurité et d'efficacité de fonctionnement, y compris en zone ATEX
- Compréhension plus rapide du process et réduction du délai de commercialisation
Avec plus de 50 points de mesure et 16 analyseurs Raman mis en place dans le monde entier, cette approche montre comment l'analyse continue permet une production fiable et évolutive.
Pourquoi Endress+Hauser ?
Dans le secteur de la chimie fine et des spécialités chimiques, Endress+Hauser aide les fabricants à concevoir des process prévisibles et évolutifs en intégrant la technologie d'analyse des process directement dans les flux de travail de développement et de production.
- Expérience approfondie des process de la chimie et des spécialités chimiques
- Systèmes Raman robustes pour les environnements difficiles
- Vaste expérience dans les domaines de l'ingénierie d'application et des projets internationaux
- Partenariats SAV de long terme gage de continuité et de fiabilité
Du début du développement jusqu'à la production en série, nous veillons à ce que les enseignements tirés en laboratoire deviennent une partie répétable et fiable de l’exploitation quotidienne.
Quelles sont les bonnes questions à se poser lorsque l'on envisage d'adopter la spectroscopie Raman ?
Examinez les questions et les critères de décision que les ingénieurs de process utilisent pour vérifier, avant d'investir du temps et des ressources, si l'entreprise est prête à adopter la technologie Raman.
