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OLED材料龙头企业西安瑞联之中试放大实战派王小明篇


发布时间:2017-06-28 药融圈
做中试,我们是认真的

              -------西安瑞联研发总监王小明

 



 

       西安瑞联新材料股份有限公司是集研发、生产、贸易为一体的高科技企业。经过十余年的发展,公司资产总额现已超过十亿元人民币。公司主营业务为液晶显示材料、有机电致发光材料、医药中间体等精细化学品。公司已开发出新产品1800余种,其中百余种出口国外,是国内最大的高端单体液晶材料、有机电致发光显示材料研发制造商。公司包括西安总部研发基地和渭南四个生产基地,可以提供从小试研发、中试放大至产业化生产的一站式服务。

 

        西安瑞联是液晶显示材料领域的代表性企业。瑞联前身的前身是204所的液晶组。目前液晶国内应该是排第二;OLED目前排第一是没问题的。可以这么讲;瑞联是除了导电玻璃以外所有功能层材料都能做的企业,全国独一份,因为从01年就开始持续研发投入到现在了。

 

 

王小明:“我叫王小明,03年毕业于西北大学化学基地班,由于在校期间表现极差,常年霸占班级后三名故未能本硕连读,毕业了在安康卫生学校当了一年教师,这一年对我来讲比上8年大学学的东西都多,因为我带了七门课,为了不继续祸害祖国的花朵,同时也为了逃离那个逛个街都能碰见几十个熟人的小地方毅然决然的离校出走。

 

从04年8月31号来到了瑞联一直混到现在,做过兼职操作工人,试产技术员,研发技术员,研发主管,试产主管,研发经理,一直到现在的岗位。我一直笑我自己几乎做遍了研发试产的所有岗位。

 

我从一个小人物的角度来审视化工行业,目前中国最缺什么样的人才?我们实验室的东西做的非常好了,每年都有大量的成果出来。但是有多少是卡到了试产阶段,要么放大不成功,要么就是工艺天生就不适合放大。

做过中试项目大概300-500个。我一直认为中国最缺的就是专业的试产人才。我也一直用这个来鼓励、忽悠我的小弟们:跟哥混几年,你出去了就是有身价的人啦。我们当初(06年25人左右的规模)的团队太过年轻,平均年龄不到25,学历太低,以我为首整个团队没有硕士,经验不足,基本都是生瓜蛋子,我也就两年从业经历,这种队伍做试产那是一种怎样的酸爽?除了胆大没啥特点。那个时候每年都有十几二十几个试产新品,几乎每一个都是摸黑前进,公司施加的压力,加上没有章法,前两年过的是相当的悲惨,每天守到线上基本只能睡四五个小时,全年无休。在此期间我们不断的总结,慢慢摸索出了一套适合我们的试产套路,08年的时候我的队伍扩张到了130人,这个时候每年的试产项目也增加到了50个左右,还不包括大量的优化上线的,套路也就是慢慢在这个时候丰满成型的,最终变成了一纸制度。”

 

 

中试放大需要具备哪些先决条件呢?

 

1, 小试收率稳定,产品质量可靠。

2, 造作条件已经确定,产品,中间体和原理的分析检验方法已确定。

3, 某些设备,管道材质的耐腐蚀实验已经进行,并有所需的一般设备。

4, 进行了物料衡算。三废问题已有初步的处理方法。

5, 已提出原材料的规格和单耗数量。

6, 已提出安全生产的要求。

 

 

中试放大有哪些方法呢?

 

经验放大法:主要是凭借研发经验通过逐级放大(小试装置-中间装置-中型装置-大型装置)来摸索反应器的特征和反应条件。它也是目前药物合成中采用的主要方法。

 

相似放大法:主要是应用相似原理进行放大。此法有一定局限性,只适用于物理过程放大。而不适用于化学过程的放大。

 

数学模拟放大法:是应用计算机技术的放大法。它是工业研究中常用地模拟方法,在兵器工业中应用较为广泛。现在引入了制药行业,它是今后发展的方向。

 

此外,微型中间装置的发展也很迅速,即采用微型中间装置替代大型中间装置,为工业化装置提供精确的设计数据。其优点是费用低廉,建设快。现在国外地制药设备厂商已注意到这方面的需求,已经设计制造了这类装置。

 

 

中试放大具体流程是怎样的?

 

第一步:对工艺进行评估,包括所有使用原材料以及中间体的MSDS,所有反应步骤过程的反应热,气体生成,特殊操作等,还有就是各个原料以及中间体的稳定性,反应参数是否足够的宽容等做一个粗略的评估,这个时候仅仅是纸上谈兵,并不涉及具体的细节。这一步是考量一个人经验和水平的步骤;尽可能多的;敏锐的挖掘出来可能的问题点。

 

第二步:重复工艺阶段,原模原样重复工艺操作,针对第一步所担忧的参数进行采集记录,同时思考如何进行产业化转换操作,这个时候会输出一个优化的大概策略,或基于成本,或基于安全,或基于质量控制,或基于操作便利,往往是众多因素综合考虑的结果。这一步是考量对实验室以及设备的熟悉程度的,必须是两边都懂的才能玩转。

 

第三步:优化工艺,根据第二步的策略对每一步反应揉碎了做条件筛选,这里我强调必须做单因素实验,坚决杜绝所谓的正交筛选,原因做过试产的都有感受的。每一个因素都要做到拐点,详细记录每一个反应的耐受极限。后处理数据的采集,产品分布情况。举个简单例子:有机相水洗完毕后,水相我会要求他们萃取三次,每次分开浓缩考量每次萃取的效果,当产品浓缩出来以后数量差2个点以上,会要求对水相进行浓缩干去寻找这两个点到底损失到了哪里,如果不能说清楚,这里算工作失败,重新再做。 这些数据全部采集出来以后我们会做一个评估判断,哪一块是要重点关注的,哪一块可以放过去,包括水洗的水量,温度等等影响都会考虑进去,这些基础数据采集完成了以后,这个时候基本可以清楚反应的最佳条件,萃取最佳溶剂,萃取最佳比例,水洗最佳水量,浓缩最佳温度耐受时间,烘干最佳温度耐受时间,结晶最佳条件,结晶母液回收。根据以上的数据采集会输出一份最佳条件的优化工艺,以及一份研发总结报告,里面包括了所有的成功以及失败的实验。

 

第四步:稳定批次验证,从500毫升到10000毫升体系放大了20倍,从10升到500升体系放大了50倍,所以我们认为从500毫升放大到10升基本可以观察到后续放大的放大效应。我做过28天9步试产成功的重点在策划,条件实验一天可以做很多很多根据优化工艺来做3个以上的平行批放大实验,整个操作过程全部模拟产线实际来进行,如果中间出现反应异常,稳定性不好等情况,继续调整直至10升反应可以,最终输出10升平行批工艺报告,这一份报告是试产最重要的参考依据。我一直认为做实验是70%的脑力劳动加30%的体力劳动,拼体力肯定做不好,每一个数据如果不是策划出来的就肯定最后变成干扰因素,最害怕的是每一个结论都有实验反例,那就只能全部推到重来了。

 

第五步:铁设备放大,做放大之前第一件事就是原材料评价,因为跟小的用的原料大概不是同一批次,甚至不是同一供应商,那么检测COA仅仅只是个参考,必须通过反应评价后才可以使用。第二件事就是预案,针对每一个关键点提前做好失败的预案,例如反应不完全怎么补加调整,杂质变大怎么调整反应参数等等,提前做好了才开始投料,产品分布以及耐受性实验在试产物料上面还会重新再做一次,这也是试产配备实验室的原因。






 

        中试就是小型生产模拟试验,是小试到工业化生产必不可少的环节。中试是根据小试实验研究工业化可行的方案,它进一步研究在一定规模的装置中各步化学反应条件的变化规律,并解决实验室中所不能解决或发现的问题,为工业化生产提供设计依据。虽然化学反应的本质不会因实验生产的不同而改变,但各步化学反应的最佳反应工艺条件,则可能随实验规模和设备等外部条件的不同而改变。关于中试放大,你有更好的想法可以留言药药~
 

 

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