Преуспеть в Catalyst масштабов

Следующие принципы, уменьшить время, необходимое для расширения масштабов и коммерциализации и повышения ресурсной эффективности усилий.

Катализаторы дуги жизненно важное значение для глобальной химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей индиго секторах транспорта. По некоторым оценкам, катализаторов включен во всем мире значение триллионы долларов. В 2004 году. мирового рынка катализаторов, по оценкам, стоит $ 10,5 млрд. е I). Из рисунка видно, основные области применения катализаторов и их относительная доля на мировом рынке катализатора (1-3).

Катализаторы были предметом энергичных исследований и разработок в последние 50 лет. Катализаторы помогли разработать новые и важные химикаты, топливо и материалы. Как наука, катализатором развития переросла из точки, где катализатором является лишь интуитивно обнаружили и ценные "черного ящика". в сегодняшней ситуации, где современные синтеза, характеризации, реакции и кинетических методов моделирования привели исследователей с уверенностью похвастаться их способность разрабатывать катализаторов по каким-либо применения с их желаниями.

Большинство из этих важных достижений были направлены на определение катализаторов, открывая новые катализаторы, или распад реакции схемы и кинетики происходящих на каталитических поверхностях. Литл исследования были направлены на улучшение взаимопонимания и расширения масштабов и commcrciali / Алион в лабораторных открытий катализатора. Шкала деятельности и commcrcialization прежнему основном методом проб и ошибок процесса. Как правило, регулируется эмпирического опыта и понимания, и может занять долгое время.

Даже так. Последнее десятилетие стало свидетелем еще одной волны возбуждающего научных разработок и инноваций в области катализа. Некоторые из факторов, способствующих такому развитию событий относятся: новые методы и подходы к ускорению разработки и тестирования (например комбинаторного катализа), новые задачи, в которых катализаторов играют важную роль (например по производству водорода): увеличение междисциплинарный характер катализа (например катализа через полифункциональных материалов); активизации 1 (КМИС на дальнейшее совершенствование процесса (например следующего поколения hydrolreating катализа), определение соответствующих каталитических систем для конкретных приложений и реакторов (см. таблицу), и создание новых технологических процессов (например каталитической обработки из возобновляемого сырья).

Ясно, что относительная важность расширения масштабов и коммерциализации лабораторных открытий катализатора растет. Тем не менее, необходимо катализатора масштабов, коммерциализации инноваций и производства изготавливаются в промышленности, и они часто ни опубликованы или запатентованы и хранятся, а не в качестве коммерческой тайны. Хотя теоретический интерес растет (например, в 2002 году, Ратджерс-во Моск. Нью-Джерси создали консорциум Catalyst Производство науки и техники, первая в своем роде в США, для решения технических потребностей промышленности катализатора при как фундаментальной и прикладной уровень) слабое представление о масштабах деятельности и коммерциализации / объема процесс гласности.

Эта статья направлена на изменения, которые, представив пять важных принципов, которые могут существенно снизить scaleup / коммерциализации / объема извести, повышению эффективности использования ресурсов этого важного этапа инновационного процесса, и повысить шансы на успех. Эти принципы основаны на авторов коллективного опыта S зорба серы технологии удаления сорбента, в том числе недавнее успешное расширение масштабов и коммерциализации / объема разных поколений sorhent и доставке коммерческих количествах сорбентов. Хотя S зорба сорбента не является обычной "катализатором", он имеет физические свойства, аналогичные многих катализаторов и осуществляется через процессы обычно используется для производства катализаторов. Таким образом, принципы, узнал в расширении и коммерциализации / ИНГ эти сорбенты должны быть применимы к ускорению развития в целом.

Привлекать катализатора поставщиков ранних

Шкала деятельности составляет около понимания и преодоления проблем, связанных с принятием десятков тысяч фунтов катализатора с помощью процедуры, которые до сих пор используются для не более, чем на несколько фунтов. Промышленное производство существенно отличается от laboratoryscale процедуры. Лабораторные исследования обеспечивают (в лучшем случае) направленного руководством, но они не могут точно предсказать масштабы деятельности и commcrciali / проблемы .ation.

Catalyst продавцы могут идентифицировать такие проблемы в силу широты и глубины их профессионального опыта. Таким образом, продавец должен быть приведен в проект на начальном этапе. В таблице 2 перечислены основные производители катализаторов.

Привлечение поставщиков в проект раннего особенно важно в производстве катализаторов, поскольку инновации и развитие тесно охраняемой и редко запатентованных или опубликованы. Продавцы имеют больше возможностей для эффективной оценки применимости новых инноваций, оборудования и методов. Они также могут точно определить сильные стороны и подводные камни процесса, объективной оценки ее коммерческой целесообразности и сосредоточиться будущих исследований.

Ускоренное расширение с использованием статистически поставленные опыты

Когда исследователи определить перспективные свинца, он часто должен быть оптимизирован для свойства продукта и параметров процесса. Потому что время и бюджеты часто ограничены, оптимизация / объема усилия должны проводиться оперативно и экономически эффективно и целенаправленно, которые могут быть выполнены с использованием статистически разработан экспериментов и других методов "Шесть Сигма". В дополнение к сокращению времени и труда, однако такие средства выявления последствий, отношения между ними, и относительное значение нескольких переменных. При разработке оптимальных вариантов, важно, чтобы включить все соответствующие масштабов переменных.

Catalyst открытие программы направлены на улучшение один или два основных свойства, как правило, активности и избирательности. В результате, во время открытия, мало внимания уделяется с характеристиками / .ing другие свойства, такие как частицы силы, распределение частиц по размерам, плотности потока свойства, объем пор, удельная поверхность, металл дисперсии, кристалличности и морфологии. Тем не менее, масштаб деятельности требует особого внимания на все физические и химические свойства конечного продукта, так как каждый из них играет важную роль и не может быть нарушена. Часто, продукции и исследования процесса оптимизации приятно провести время в расширении программы смотреть Tor таких последствий.

Более сложный подход интегрирует "Шесть Сигма" принципов в ходе обоих катализатора развития и масштабов деятельности. Шесть Сигма является широко практикуется бизнес-процессов, что существенно уменьшает производственные дефекты и повышает надежность технологического процесса, качества продукции и удовлетворенности клиентов.

Раджагопалан и др.. сделать убедительные доводы для использования "Шесть Сигма" разработки катализаторов. Они определить выгоды, такие как: сокращение масштабов времени и затрат; раннему выявлению свойств продукта решающее значение для удовлетворения потребностей клиентов, улучшение понимания последствий производства вариации на критические свойства продукта, а также развитие коммерческих производственный процесс с "Шесть Сигма" возможности, т. е. меньше, чем четыре дефектов на миллион возможностей (4).

Охарактеризовать оперативной группы для воздействия на свойства продукта

Эффективные стратегии повышения вероятности масштабов производства и успеха является тщательно с характеристиками / е основные операции производства единицы для воздействия на качество продукции и / или свойств. Каждая операция производства блок имеет по крайней мере один существенное влияние на конечный продукт. Хорошее понимание таких эффектов имеет решающее значение для изоляции отказов оборудования или неоптимальных действий.

Например, понимание влияния время пребывания в пропитки о распределении активных компонентов катализатора может предоставить ценную информацию как в разработке оптимальных условий пропитки, а также устранения неполадок в коммерческое производство. Аналогичным образом, взаимосвязь между классификацией систем и частицы продукта Si / .e распределение позволит позднее операций на оптимальных условиях. Таблица 3 излагаются некоторые важные операции единицу производства и их потенциальное влияние на свойства продукта, а также соответствующих масштабов проблемы.

Использование растений для проверки экспериментальных лабораторных исследований и моделирования производственных условиях

испытания экспериментального завода имеют важное значение для успешного наращивания катализаторов и являются одним из важнейших шаг на пути коммерческого производства. Экспериментальные установки могут быть сложными, требуются опытные сотрудники, всегда overbooked и оба дорогой и трудоемкий. Таким образом, тщательное и детальное планирование должно предшествовать их использование для расширения катализаторов и развивающихся коммерческих производственного процесса. Опытно-промышленные исследования, всегда должны включать эксперименты для проверки направленной руководством, полученные в лабораторных исследований, а также моделировать коммерческие условия производства, с целью столь странные масштаб проблем, связанных, которые не являются очевидными при работе в лаборатории.

Опытно-промышленные исследования должны также он используется для подтверждения изменений, внесенных в процессе, например, использование менее дорогих прекурсоров, утилизации отходов продукта, технологические добавки и т.д. Тщательный контроль процессов и продуктов с характеристиками / .ation, если он проводится в экспериментальном масштабных исследований для получения данных, которые будут в конечном итоге помочь в мониторинге коммерческих судебного разбирательства. Опытно-промышленные исследования также возможности для развития альтернативных процессов, в том, что он может использоваться в случае непреодолимых проблем возникающих в процессе коммерческого суда.

Тщательно планировать, контролировать и анализировать первые коммерческие суда

Первая попытка коммерческой производства катализаторов, вероятно, будет наиболее налоговых шаг в масштабах деятельности и коммерциализации / .ation процесса. В то время как значительное число лабораторных и опытно-промышленные испытания будут завершены, работа с торгового оборудования и больших объемов сырья, промежуточной шламов и продуктов включает в себя уникальный набор проблем и вопросов. Они могут включать в себя проблемы, связанные с процессом, оборудования, персонала или продуктов с характеристиками / объема. Таким образом, имеет жизненно важное значение, что первый коммерческий суд должно предшествовать достаточное планирования.

Технологической схемы с указанием конкретных деталей торгового оборудования, которые будут использоваться при производстве кампании, а также подробное, поэтапное описание процесса разработки катализатора, должны быть тщательно задокументированы и рассмотрены. Такие обзоры должны быть использованы для стресса поставщика необходимо utili / .e стандарт, широко используются, и wellcharacteri / .ed производственного оборудования на минимизацию / е связанных с оборудованием расстраивает. Это новое оборудование или блок операций должны быть включены в более поздние сроки, усилия по characleri / е их для воздействия на свойства продукта должно быть сделано.

Ранняя коммерческих кампаний, как правило, завершен в течение короткого периода времени и производят большое количество продукции. Таким образом, способность предсказать или оценить конечные свойства продукта на основе свойств промежуточных продуктов, имеет неоценимое значение для оптимизация / ИНГ оперативного подразделения в себе продукты, которые соответствуют спецификациям.

Лаборатория и опытно-промышленные данные должны быть заминированы, чтобы получить процесса и качества продукции контроль показателей и корреляций для процесса интермедиатов. Круговая система исследования часто проводятся для подтверждения аналитических и контрольно-измерительные приборы, используемые производителями и потребителем. Круговая система исследования связаны многочисленные анализы и с характеристиками / объема единого набора образцов осуществляется в различных местах, или с использованием различного оборудования. Всеобъемлющее выборки программы должны разрабатываться и осуществляться в сотрудничестве с поставщиком.

Выборки программы вместе с соответствующими измерениями параметров процесса должны уступать образцы способны обеспечить диагностических пальцев коммерческой кампании таким образом, что проблемы могут быть выделены и идентифицированы должны продукта не соответствует спецификации.

Закрытие мысли

Катализаторы будет и впредь играть важную роль в повышении качества современной жизни путем производства химических веществ, топлива и материалов, в дополнение к важным экологическим приложений. Шкала деятельности является критической тайский ссылка принесет лабораторных инноваций в коммерческой рынке. Хотя новые инструменты и методы будут совершенствовать и ускорять процесс расширения масштабов процесса (7), 5, принципы, изложенные здесь обеспечивают общие рамки для повышения успешности этого жизненно важным звеном в цепочке инноваций.

ЛИТЕРАТУРА

1. Silvy, RP ", будущие тенденции на рынке Catalyst переработки". Прикладная Calaksis: Общие положения. 261, с. 247-252 (2004).

2. Silvy, RP, "Глобальная промышленная переработка Calalyst добьется быстрого восстановления экономики в 2005 году." нефть

3. "Catalyst промышленности: Динамические технологии в быстро меняющихся отраслях". Химическая недели. НПЗ сегодня Дополнение, с. S3-S5 (сентябрь 1999).

4. Раджагопалан, Р. и др. /. ", Разработка новых катализаторов с Six Sigma." Researchi-Technology Management, с. 13-16 (январь-Фен-2004).

5. Талли, A.. "Быстрый" Дискавери "," Химическая

6. Cumpanati, М., и др.. "Основы в подготовке OT гетерогенных катализаторов." Catalvsix Сегодня, 77, с. 299-314 (2003).

7. Стайлс, AB, "Catalyst Производство: Лабораторные и коммерческих препаратов". Marcel Dekker. Нью-Йорк. Нью-Йорк (1983).

Благодарности

Авторы признают, некоторые полезные обсуждения текущих и прошлых коллег, в том числе Джим Scinta. Деннис Кидд, Эд Sughrue, Джейсон Джисласон. Райан Zarnitz, Гэри Хатфилд и Дебби похоти. Кроме того, Ричард Alien, Jeff Браден, Тодд Осборн, Бен Вагнер, Эрик Ловенталь, Raj Раджагопалан, Мариус Vaarkamp, давальческое сырье Macoay и Джон Хендерсон, технических сотрудников из различных поставщиков катализатора, с которыми авторы сотрудничал, тоже признали. Авторы выражают благодарность ConocoPhillips за разрешение на публикацию этой статьи.

Удай Т. турага

Дональд Р. Энгельберт

Уильям H. Бивер

CONOCOPHILLIPS Ко

J. Todd Осборн

BEN ВАГНЕР

Ричард Аллен

JEFF Браден

SUD-CHEMIE вкл.

Удай Т. турага является ассоциированным ученый в Advanced Technology Отдел по переработке и сбыту технологий, в ConocoPhillips Ко с Bartlesville-технический центр (Bartlesville, OK 74006, телефон: (918) 661-0113, E-почта: <A HREF = " mailto: Uday.T.Turaga ConocoPhillips.com @ "> @ Uday.T.Turaga ConocoPhillips.com </ A>). , где он принимал участие в разработке, масштаб деятельности и коммерциализации сорбентов для собственной S зорба технологии удаления серы на бензин сероочистки с мая 2002 года. Он имеет степени бакалавра и магистра по химии в Univ. Дели в Индии и доктора наук топлива штата Пенсильвания, Univ.

Дональд Р. Энгельберт является старшим технологом в ConocoPhillips с опытом 16 лет в катализатор и сорбент синтеза, характеризации, масштаб деятельности и производства. Он был связан с набором собственных катализаторов и сорбентов, в том числе сорбенты, применяемые для S зорба серы технологии удаления.

Уильям H. Бивер приводит сорбента группы развития для S зорба технологии удаления серы на ConocoPhillips. Во время 2; лет с компанией, он занимался руководящих должностях ведущих несколько инновационных проектов, в пластмасс, композиционных материалов, полиолефинов и катализаторов. Он получил степени бакалавра, магистра и доктора наук в области химии из штата Миссури Западной State College, Univ. Айова и Колорадо-во Моск. соответственно.

Джозеф Тодд Осборн является руководителем Южной опытной в SdChemie Инк (Луисвилль, штат Кентукки), где он работал на комбинате цеолит катализатора R

BEN Вагнер работал инженером в одном из пилотных установках на SUdChemie Инк с мая 2003 года. Он имеет степень бакалавра в области химической lrom инженерных Univ. Цинциннати.

Ричард Аллен был использован Sud-Chemie Инк за 25 лет в различных отраслях руководящие должности, которые в настоящее время включает в себя расширение изделий из опытно-промышленной установки для промышленного производства, в том числе сорбентов для S зорба серы технологии удаления. Он получил степень бакалавра в области химического машиностроения Восточной Кентукки Univ. и степень магистра Беллармин колледжа.

JEFF Браден настоящее время является директором по продажам и маркетингу для катализаторов Sud-Chemie Инк 'с завода, проработав фирмы за 22 лет в качестве R