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为什么你在做反应,别人却在喝咖啡?!

发布时间: 2019-06-21 09:12 来源:梅特勒托利多

在现代化学合成领域,每年有成千上万的化学反应和合成工艺被开发出来,由于传统的化学合成技术和设备对过程参数的控制精确度差、自动化程度低、数据和过程信息采集效率低等,越来越多不能够满足化学合成实验室的需求。

梅特勒托利多自动化反应器是一款高度集成化学合成新技术的设备,可以改变化学合成实验室的格局和研发人员的工作方式,提高研发效率和化学工艺的质量,推送合成化学的发展。

一起了解化学合成吧!

化学起源

从人类学会用火就开始了最早的化学实践活动,我们的祖先利用火烘烤食物、取暖、照明、驱赶猛兽。随着人类文明的进步,人类学会了用粘土烧制陶器,用矿石炼制金属,用谷物酿造美酒,给丝麻编织品染色。这些都是在实践经验的直接启发下经过长期摸索而来的最早的化学工艺。


现代化学发展

化学发展到上个世纪,人类经过不断的猜想、实验验证、总结形成了系统的化学知识体系,越来越多的技术手段也被用在化学实验中,比如温度测量,压力控制,pH测量,纯度检测,结构鉴定等。技术的进步也使得人们在各个领域开发出了许多化学工艺,包括石油、化工、制药等,生产出了许多生活中的必需品,满足人们的日常所需。

现代化学发展过程中遇到的难题

进入21世纪后,我们的化学分析技术发生了翻天覆地的变化,但是我们的化学合成实验室与上世纪相比并没有发生实质性的改变,我们的研发人员还是用圆底烧瓶,油浴,冰浴等组成实验装置来做实验,这些实验设备虽然便宜易得,但是在我们的研发过程中有很多新的挑战需要新的技术和设备来解决。

01  应用受限

传统的实验装置对反应温度的控制精确度差,尤其是低于室温的低温反应,实验室一般用冰浴、干冰等冷却介质等来冷却反应,反应温度难以控制而且需要有人值守,温度上下浮动特别大,无法满足一些对温度要求高的反应或者结晶过程。

02  易用性差

反应装置需要临时搭建,各组件质量参差不齐,彼此之间匹配度不高,搭建起来耗费时间,油浴、冰浴或者循环装置使用不方便。

03  安全性差

实验室大部分装置为玻璃制品,实验过程中难免会发生意外破碎,不但会导致我们的实验失败达不到实验目的,还有可能对我们的人身安全造成伤害。

实验室的加热反应绝大多数都是采用油浴或者加热套装置,没有主动降温功能,一旦反应冲温失控没有紧急措施,容易发生灾难性的安全事故。

04  数据匮乏

合成实验室的数据主要还是来自取样做离线检测并手动记录实验结果,收集到的实验数据和信息非常有限,为了对反应有全面的了解,需要做大量重复实验才能深入理解反应。

梅特勒托利多自动化反应器为化学合成实验室遇到的挑战提供了新的解决方案。


1.四大控温模式

采用固态控温模块与反应釜壁紧密贴合,传热高效,不需要油浴、冰浴就可以实现-40~180°C的精确控温,多种控温模式可以满足不同的反应需求。


Tr模式

Tr模式是控制反应体系的温度模式,当反应体系由于反应放热或者加料引起体系温度变化时,反应器能够主动降温或者升温来补偿温度变化,是反应温度维持在设定的温度,这种模式是最常用到的控温模式。


Tj模式

Tj模式是控制反应釜夹套温度的控温模式,这也是我们传统的实验仪器的控温模式。


蒸回流模式

蒸回流模式是控制Tj-Tr的控温模式,当反应温度达到溶剂沸点时,控制夹套温度和反应体系温度的差值恒定,从而达到控制反应的回流状态稳定的目的。


结晶模式

结晶模式是控制结晶过程中Tr-Tj的控温模式,在结晶过程中由于结晶放热,体系温度高于夹套温度,通过控制两者的差值来控制结晶,避免由于降温过快导致爆发性析晶的现象。

具有照明系统的透明视窗可以让研发人员时刻观察实验现象,防止错过重要的过程信息。

高灵敏度的紧急制动装置可以让研发人员在反应失控时按下制动按钮,反应器以最大功率对反应进行降温,防止意外发生,保证安全。


2. 全自动化的操作系统

高度集成化的触摸屏可以让研发人员方便快捷的改变反应过程参数,最大程度减少人与反应的直接接触次数,保证人身安全。

预先编制多步操作的程序,包括加料、升降温等,系统自动执行,实现反应的无人值守,解放研发人员的双手去做其他事情,提高研发人员的工作效率。


3. 灵活多样的选择

连体式反应釜、分体式反应釜和高压反应釜适用于不同的反应类型。

不同的反应釜体积:8ml、25ml、50ml、100ml、250ml、400ml、500ml、1000ml用于开展不同规模的反应。

强力的搅拌装置和多样式的搅拌桨:30~1200rpm可以满足大部分反应体系的高效混合。


4. 完整的实验数据和全面的过程信息

在线实时显示过程参数和热流曲线,可以让研发人员实时了解反应过程变化,并对反应操作和过程参数做出及时调整,提高反应质量和反应成功率,减少物料的浪费。

所有的实验数据和操作自动记录,大大提高单个实验所获得的数据量和信息量,降低重复实验的次数。

数据能够导入iControl和Excel中形成完整的报告,快速高效地实现实验数据的共享,降低研发人员的沟通时间成本。


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