Calorimetri di reazione

Per garantire processi decisionali corretti, lo sviluppo e l'ottimizzazione dei processi chimici richiedono la determinazione di diverse informazioni. È pratica comune raccogliere dati analitici, quali IR, Raman, distribuzione granulometrica e concentrazione delle particelle, online e in tempo reale. La raccolta online e in tempo reale dei dati relativi all'emissione del calore è senza dubbio un grande vantaggio nello studio dei processi chimici.

I sistemi con reattore che consentono la scansione dell'emissione di calore in tempo reale forniscono un riscontro istantaneo sull'avanzamento della reazione e, in caso di necessità, permettono agli utenti di intraprendere immediatamente azioni correttive. I dati termici acquisiti online e in tempo reale sono spesso usati per controllare il processo mediante la regolazione di parametri critici, quali la velocità di aggiunta dei reattanti, la regolazione della pressione, la velocità di agitazione e molto altro ancora.

Con il reattore RTCal, il ricercatore usa uno strumento basato su tecnologie analitiche di processo (PAT) che consente di monitorare le reazioni online e in tempo reale. Il sistema offre informazioni termiche preziose circa l'avanzamento della reazione senza necessità di particolari conoscenze tecniche. La tecnologia RTCal utilizza appositi sensori incorporati nel reattore, che rilevano il flusso di calore sulla parete del reattore stesso.

La misura dei dati termici con RTCal è indipendente dalle proprietà e dal comportamento della massa di reazione. Di conseguenza, non è necessario eseguire alcuna procedura di taratura prima, durante o dopo la reazione, riducendo così in modo considerevole i tempi necessari a portare a termine l'esperimento.

Ogni volta che si trasferisce dal laboratorio alla produzione un processo nuovo o modificato, è necessario indagare i vari aspetti che potrebbero essere critici o influire sulle prestazioni o l'esito del processo. In alcuni casi, la via prescelta deve essere modificata perché si dimostra non scalabile a causa del costo o della scarsità dei materiali di partenza, di condizioni difficili da controllare in contenitori di grandi dimensioni o di rischi potenziali per la sicurezza. Tutto ciò richiede lo studio di variabili dipendenti dalla scala, quali le velocità di dosaggio, la miscelazione o il trasferimento della massa. Comunque sia, tra le informazioni fondamentali per trasferire in sicurezza un processo alla fase di produzione figurano la comprensione del calore emesso totale, la velocità di emissione del calore, l'accumulo di reattanti o energia, nonché la stabilità della massa di reazione e dei singoli componenti.

Gli studi basati sulla calorimetria di reazione consentono di documentare i parametri critici di processo e il loro impatto sul processo stesso, la producibilità, la resa e la qualità dei prodotti finali o intermedi.

Le reazioni chimiche sono influenzate da diversi parametri, quali concentrazione, velocità di aggiunta dei componenti, temperatura, solvente, catalizzatore e valore di pH. Perciò, il valore dello studio aumenta enormemente se è possibile integrare nel calorimetro di reazione, senza difficoltà, strumenti online automatici per il campionamento e l'analisi.

La raccolta di grandi quantità di dati, comprendenti informazioni sia calorimetriche che analitiche, supporta in modo efficace le esigenze attuali per un rapido sviluppo di processi sicuri e affidabili e il loro successivo trasferimento dal laboratorio alla produzione.