批量化学还是流动化学？– 当前关于工艺选择的行业观点

几十年来，许多研究论文一直在描述研发规模的连续加工和专业规模生产的优点——即所谓的流动化学。 然而，在工业中，连续处理主要部署在世界范围内，并且通常不被认为达到所报告的收益所预期的水平。 这可以归因于技术经理和投资委员会的“直觉”。 然而，仔细观察工业需求会发现，即使存在化学和工程缺陷，批量操作也是合理的。 该贡献旨在基于工业研发工作流程的整体视图，提供对工艺选择标准的最新概述。 它将突出分批与连续处理替代方案的优势，并考虑该领域的最新趋势。 最后将提出一个简单的概念来指导最合适替代方案的决定。

介绍

化学学术研究的核心动机是发现新的和优越的反应途径，在工程中则是发明优于现有技术的工艺。鉴于大多数传统的化学研究都是在圆底烧瓶中进行的——换句话说，分批——在毛细管和搅拌釜级联中连续处理——所谓的流动化学——承诺了许多机会可以分为两组：第一组与加工的连续性有关。它通过提高反应器中的浓度和温度来实现快速和系统的参数筛选 。它通过每个体积元素的相同加工条件保证一致的产品质量。当应用非均相催化剂时，连续流动是有益的。第二组机会在于流动反应器的特征尺寸与批次相比相对较小，这使得工艺强化成为可能。它通过出色的热量和质量转移提供了对新型加工窗口的访问，这有助于提高选择性和产量。流动为工艺安全提供了优势，与间歇式反应器相比，反应器的滞留体积较小；甚至可以设计本质安全的过程。它可以通过整个反应器体积的相对良好的照明来促进光化学。最后，小型连续反应器对加压反应很有吸引力——尺寸足够小的玻璃反应器可承受多达 100bar。

工业的核心动机是以尽可能低的成本生产化学品。 在决定新化学产品的开发项目时，研发成本、潜在投资成本（资本支出 - 请注意，如果可以使用闲置产能的折旧工厂，则不需要资本支出）和可变产量 成本（影响运营支出）将被估算。 将考虑与市场（所需数量/年）和应用（定义所需产品规格）、过程安全性和可持续性相关的其他标准。 假设这种思维方式，很明显，优越的反应途径和最佳工艺对于流程工艺的工业部署是不够的。

通过考虑整个研发工作流程，这一贡献从工业的角度说明了批量和连续操作的最重要好处。 它为最合适的处理选择建议了一个决策树，并描述了作者对何时选择批次和何时选择流程的意见。

部分片段

流或批处理?-合理工艺选择的技术指南

在选择最合适的处理方案时，在研发的早期阶段对批和流概念进行基准测试是有用的，例如，在进行了第一次概念验证实验以确定可行的合成路线后。不仅考虑了实验室阶段，还考虑了开发的后期阶段，考虑了影响研究和开发整体效率的重要方面。例如，如果安全问题建议连续处理...

比较不同规模的批处理和连续处理

在工业研发中，新的合成生产工艺在许多阶段被开发出来。在理想的情况下，它们是无缝连接的，并且所需的专有技术、设备和基础设施都是可用的。此外，许多利益相关者的参与，化学家，化学工程师，计算模型，工程师之间的跨学科交流是顺利的。研发团队理解并理解不同规模的需求会有很大差异。最后，管理支持...

内在挑战

流动化学工业部署面临的最大挑战包括（i）缺乏适当的基础设施和设备，（ii）专业知识/专业知识和最佳实践，以及（iii）无缝的研发工作流程。 这些挑战阻碍了连续流动的使用，即使在这种情况下，它将是理想的适合和优于批处理。。

此外，连续加工还有一个固有的技术问题：固体形成...

结论/意见

流动化学的工业实践教会了作者两个方面的知识:

1.如果您有一个开发流动过程，您不必担心竞争的批处理过程。

2.流动开发的激活屏障要比批量开发的激活屏障高得多。

由于大多数世界规模的商品生产工艺是连续的，在流动中进行特种化学品生产通常在化学、可持续性和经济性方面具有优势:产量和选择性。

Batch or flow chemistry? – a current industrial opinion on process selection

https://doi.org/10.1016/j.coche.2022.100798