EN
FLYNT TENGIL
Hjarta málsins við að ná í ferli fyrir efnaveljar er markmiðið að ná mest úr starfsemi án þess að eyða auðlindum eða skaða umhverfið. Þegar veljar eru að bæta árangur, auka framleiðslu og lækka kostnað, þá eru þeir í raun að gera verksmiðjur að betri gangi en þær eru jafnframt að vera vinsælari fyrir okkar plöntu. Þrjár helstu svið eru í fyrsta sæti sem mjög mikilvæg tækni í þessari starfsemi: efnafræði, varðfræði og efnumagnsflutningur. Efnafræði segir okkur hversu hratt efnaendur fara fram og hver endurverður. Varðfræði gefur veljum glugga til að sjá hvert öll sú orka fer á meðan ferli eru í gangi. Og svo kemur efnumagnsflutningurinn sem snýst um að færa efni um í búnaðinum svo allt blandaðist rétt og efnaendur gætu átt sér stað í bestu aðstæðum. Þessar grunnhugmyndir mynda grundvallarinn fyrir ræðari og hreinari framleiðsluvenjur í ýmsum iðnaðargreinum.
Þegar skoðað eru raunverulegar notkunarsvið eru ljósir árangursferlar þessara aðferða í ýmsum iðnaðarágum. Takið til dæmis eina olíu- og eitureyðsluverksmiðju þar sem þróuð var hérðfræði módelun var innleidd. Árangurinn var í rauninni afar áverkandi - þeir náðu að auka framleiðsluna verulega meðan á sama tíma var minnkað magn ónýtra frábúðar. Slíkt framfaraskeið gerir fyrir betri endanlegar fjárhagslegar niðurstöður fyrir fyrirtæki og stuðlar að grærri framleiðslu auk þess. Það sem gerir þessi árangursdæmi áhugaverð er að þau bendla beint á það sem framleiðendur ættu að huga við þegar um er að ræða umhögun á framleiðslukerfum. Þegar fyrirtæki byrja að innleiða slíkar aðferðir sjá þau oft tvenns konar kosti, fjárhagslega og umhverfislega, á langan tíma.
Etylénglykol og pólýpropýlen leika mikilvæga hlutverk í efnafræðiþættinum vegna fjölbreytni sína. Etylénglykol er oftast notaður til að framleiða frostvé, en hann er einnig mikilvægur byggingarefni fyrir pólýester ásamt símum. Þessi efni endast í öllu frá klæðnaði til ýmissa tegunda plastvara. Á meðan þessu er pólýpropýlen eitt af þeim mörgu lögunarhæfum efnum. Framleiðendur nota það til að búa til ýmis konar plasthluti frá matvælafuraði til hluta inni í bílum. Það sem gerir pólýpropýlen sérstakt er hversu léttur hann er en samt hefur góða styrkleika. Þessi samsetning útskýrir af hverju við sjáum þetta efni alls staðar í daglegu lífi okkar og í iðnaði.
Etylénglykol framleiðslan fer fram þegar etýlen verður katalýtískt oxidaður, en polypropylen kemur fram úr sameiningu á propylen undir ákveðnum aðstæðum. Bæði framleiðsluferli þurfa nákvæma stjórn á hitastigi, þrýstingi og öðrum umhverfisþáttum til að fá samfellda niðurstöður án þess að eyða auðlindum. Þegar litið er á núverandi markaðsáttir, virðist eftirspurnin vera aukandi á þessum efnum líka. Etylénglykol sýnir til hægri notkunar þar sem bílar verða flóknari, en polypropylen hefur ávallt meiri áherslu á endurnýtingu plastefna. Bransjárspáir gefa til kynna að notkun á polypropylen mun haldast áfram að vaxa á öruggum hraða vegna þess að svo margir mismunandi iðnaðargreinar beita því frá umbúðum yfir í lækningatækjum. Það sem þetta í raun merkir er að skilningur á notkun etýlénglykols og polypropylen er áfram mikilvægur fyrir fyrirtæki sem vilja halda sér í samkeppni innan nútíma framleiðslu.
Nýverur er að breyta því hvernig efnaframleiðendur hámarka á ferli sínu, aðallega vegna þess að það bætir fyrspáðri viðgerðastjórnun og gerir mögulegt að greina gögn í rauntíma. Þegar nývera er notuð í stýrikerfum ferla, hjálpar hún verksmimunum að spara á auðlindum meðan úrgangur minnkar. Taktu um dæmi hitastýringu. Rýmistýringar hækkar hitastig þannig að verksmiðjur eyða ekki aukna orku, sem þýðir aukna heildarlega hagkvæmi og færri tæknibresti líka. Samkvæmt sumum rannsóknum frá heimsþingi efnahagsmála, gætu um 44 prósent vinnuaðila þurft að endurmenntast í efnaðindum þar sem nývera heldur áfram að breyta hlutum. Stórir leikendur eins og BASF hafa þegar séð árangur af því að innleiða lausnir með nýveru. Framleiðslulínur þeirra eru hlaupið betur en áður, nota minna afl og kosta minna peninga í daglegt umgangi. Allar þessar kostir sýna hversu mikinn áhrif nývera hefur á efnaframleiðslu, gerir ferlunum rýmistjórnun og sýnir á auðlindastjórnun á nýjum og betri vegum en áður var hugsanlegt.
Efnaversn framleiðslur eru að innleiða hlutanna internetið (IoT) í starfsemi sinni, sérstaklega þegar kemur að framleiðslu á rafmagnsfullum rafmagnsveitum á framleiðslulínunum. Hvað þýðir þetta? Vel, fyrst og fremst geta vélar núna gert hluti sjálfkrafa, fylgst með því sem er að gerast í rauntíma og deila upplýsingum um mismunandi hluta verksmiðjunnar í einu. Þetta hjálpar verksmiðjum að ganga ágætis vel dag hvert. Þeir sem framleiða þessi efni sjá að ferli þeirra fá betri stjórn, svo endanleg vörur eru alltaf af samfelldri og góðri gæði. Taktu fyrirtæki eins og Evonik og AMSilk til dæmis, þau hafa verið að sinna IoT tækni til að rjúfa hvernig þau framleiða hluti. Og sjáið niðurstöðurnar! AMSilk náði að lækka framleiðslukostnað um allt 40% bara með því að innleiða nokkrar snjallar IoT lausnir í kerfið sitt. Með þessum kösum á borð við þessa er ljóst að margar hefðbundnar framleiðslustarfsemi eru að verða fyrir skiptum í nýjar aðferðir sem byggja á tengdum tækjum. Verksmiðjur í dag þurfa að geta sérstillingar fljótt, vinna á skilvirkan hátt og spara peninga hvar sem er hægt og IoT virðist uppfylla öll þessi skilyrði.
Þegar yfir borð er farið í notkun á viðurnæmri lífrænni polyvinyl acetate er það mikil tilraun til að koma í veg fyrir notkun á eldri tegundum lím sem byggja á jarðolíu. Hverjar eru áhorfasperspektin hér? Í raun minnkar slík notkun umhverfisáhrif vegna þess að verið er að nota vextiefni í stað þess að ná í olíu úr jarðinni. Þetta þýðir minni háðni eldgosandi jarðefnum og minni útblástur gróðurhúsalofttegunda í andrúmsloftið. Venjulega er framleitni slíkra viðurnæma líma úr plöntum eða öðrum lífrænum heimildum sem eru miklar í kolefnishyndum sem fundust af náttúrunni. Fyrir fyrirtæki sem eru alvarleg að lokum um sjálfbærni, þá hjálpar þessi skipting yfir í lífrænari valkosti til að ná hlutverkstækjum um losunarskertir kolefnisútblásturs á alþjóðavísu án þess að breyta mjög mikið í þeim hætti sem verslunin er stjórn og starfandi. Auk þess, betri umhverfiskerfi eru frábærur kostur sem fáir talar um.
Þegar unnið er í vökvi á grænum efnahagsgrundvelli byrjar það á að fá umfram náttúruleg efni, venjulega hluti eins og plöntuþráð eða aðrar náttúrulegar sameindir. Þegar þessi hráefni eru safnuð eru þau sett í sérstakar efnaaðgerðir sem kallast sameindun. Markmiðið hér er að varðveita þessi verðmæta eiginleika án þess að nota of mikla orku í ferlinu. Rannsakendur hafa verið að vinna á móti þessu á undanförnum árum og skoða mismunandi sameindaruppbyggingu sem getur annað hvort verið sú sama og eða jafnvel betri en sú sem fengin er úr hefðbundnum olíubundnum vörum. Sumar nýjustu uppgötvanir sýna í raun betur en von um að geta búið til aðstæður sem virka eins og og jafnvel betur en hefðbundnar en með minni umhverfisáhrif.
Þegar skoðað eru raunverulegar notkunarsvið í mismunandi iðnaðar greinum kemur í ljós hvernig örveru byggð á polyvinyl acetate er að breyta umhverfis áhrifum. Byggingafyrirtæki og umbúðafyrirtæki hafa byrjað að nota þessi ný efni vegna þess að þau hafa jafn góða límgerð og hefðbundin efni en hins vegar minni gróðurheitaskil. Prófanir sem bera saman þessi efni og hefðbundin sýna yfirleitt enga raunverulega mun í styrkleika tenginga eða í hversu lengi þær stendur. Þetta þýðir að fyrirtæki geta yfirgefið hefðbundin efni án þess að hætta við að gæði verður sígilda, sem segir til um hvers vegna svo mörg framleiðslufyrirtæki eru að taka þátt í grænum hreyfingum í dag.
Formaldehýður er áfram mikilvægasta áhyggjuefnið í efnaframleiðslu vegna alvarlegra heilbrigðis- og umhverfisáhrifa. Vinir sem eru útsettir fyrir þessa efni glíma oft við andstæðisvandamál og húðferla, en býlur nálægt framleiðslustöðvum berast við mengaða loftgæði. Með því að stjórnvöld skerpi reglum sínum á hverju ári eru margar fyrirtæki nú að leita að leiðum til að draga úr formaldehýðarnotkun. Sumir framleiðslustöðvar hafa byrjað að sinna annað hvort við skiptingu um leið og betri umbindingarkerfi til að draga úr útblástri. Þessar breytingar hjálpa ekki aðeins til við að vernda vin og nágranna heldur einnig að koma fyrirtækjum í betri stöðu til að uppfylla framtíðarreglur um umhverfisvernd.
Fjölmargar nýjungaaðferðir hafa komið fram sem hluti af stefnum til að minnka formaldehýð. Þar á meðal er notkun á öðrum efnum og bættri framleiðsluferli til að draga úr formaldehýðsútpúslun. Tæknilegar lausnir sem stuðla að hreinni framleiðslu eru lykilatriði; til dæmis hafa nýjungakatalysatorar verið þróuð til að brjóta niður formaldehýðsútblástur á framleiðslustigum á skilvirkari hátt.
Hópar sem eru áhugðir um umhverfisvernd og ýmsar vísindalegar rannsóknir hafa stöðugt bent á mikilvægi þess að draga úr magni af formaldehýð. Tölur sem þeir safna saman sýna reglulega á áhrifin sem verða þegar fyrirtæki setja þessar breytingar í verk, með verulega lægri stig af skaðlegum loftdráttum og færri heilsuþáttum meðal vinnuneta. Sérfræðingar á sviðinu styðja þetta venjulega undan, með tillögu um að framleiðendur skipti yfir á grænari efni og með því að bæta við öryggisuppsetningu um loftaflæði. Þessar breytingar hjálpa til við að uppfylla öryggisstaðla án efa, en hafa einnig annað gott mark: verksmiðjur byrja að sjá sjálfan sig sem hluta af lausninni fremur en aðeins fylgja reglum. Æðsta verður að sjálfsögðu taka tíma og fjármuni til að setja allt í verk, sem kannski skýrir fyrir rökum fjölda fyrirtækja sem enn eru að bera sig við þennan ferli.
Mínireykurker kerfi eru að breyta leiknum í sviði samsveifni efnafræði, sérstaklega þegar kemur að framleiðslu af etyglikól. Þessi smá en öflug tæki bjóða margar kosti innan í þéttum hönnun sinni. Þau hækka skilvirkni viðgerða, gera starfsemi örugglegri í heild og leyfa skalan áfram á framleiðslu án þess að þurfa miklar vandræði. Það sem gerir þau sérstæð er hversu nákvæmlega þau geta viðhaldið réttum aðstæðum fyrir viðgerðirnar til að fara fram á réttan hátt. Þetta veldur miklu hærri úttaki og betri útsetningu á meðan etyglikól er samsett, ásamt minni mengun sem myndast á leiðinni. Öryggisbætingar eru einnig mikil kostur þar sem þessir reykurkar stjórna öllu svo nákvæmlega. Eldri lotubreiðferðir geta oft leitt til alvarlegra hætta við sprengjur vegna þess að hiti myndast of fljótt, en mínireykurkarum er hægt að stjórna þessum hitaleiðandi viðgerðum miklu betur og koma í veg fyrir að slíkar aðstæður komi upp í fyrsta lagi.
Kerfi smáræktara eru með betri rekstrarspáir sem auka framleiðslugetu þeirra. Þau gefa rekstrum betri stjórn yfir hluti eins og hitastig, þrýsting og hraða sem efni fer í gegnum kerfið. Vegna þessarar nákvæmu stjórnunar eru efnaendur venjulega samleitni milli pökkum. Afleiðingin? Hærri rekstrarnafnæði og meiri framleiðsla án þess að þurfa að stækka þessi eldri pökkunarferli sem yfirleitt krefjast stærri vélbúnaðar og mikilla orkunota. Auk þess er einnig vert að minnast á að þessi smærri kerfi skila því að bæði tími sem fer í framleiðsluþróun og daglegt rekstrarkostnaður minnka.
Rannsóknir sýna í raun ágóða árangur við notkun á örhrattavélakerfi til að framleiða etýleneglykol. Mikilvægasta hlutinn er hvernig þau takast við hita og flutning efna, vegna þeirra smáu rása sem gefur þeim mikla yfirborðsflatarmál miðað við stærð þeirra. Fólk í bransanum segir okkur að verksmiðjur sem yfirgefa eldri aðferðir og nota þessa tæknitæklingu ná betri niðurstöðum í öllum hlutum en einnig öruggari rekstri. Taktu til dæmis BASF – eitt stærstu nöfnin í efnafræðitækjum – þeir hafa verið að setja upp örhrattavélakerfi í etýleneglykolverksmiðjum sínum í nokkra ára skeið. Verkfræðingar þeirra tilkynna ekki aðeins betri skilvirkni heldur einnig færri áhrifamál í framleiðslunni, sem er ekki undrandi þar sem slíkar gerðir af aðgerðum eru svo nákvæmlega stjórnaðar á svo miklu minni skala.
Samfelldar framleiðsluferlur sem hægt er að rækta upp eru að breyta því hvernig efni eru framleidd í verkstæðum landanlega. Þessar kerfi heldur áfram að framleiða efni án þess að stöðva og hefja á nýtt eins og hefur verið gert með hefðbundnum pöntunaraðferðum. Þegar ekki þarf að endurhefja búnaðinn eftir hverja pöntun spara framleiðendur bæði tíma og peninga. Allur ferlið heldur áfram án átak vegna þess að efniin eru einfaldlega flutt áfram án bil. Betra stjórnun á ferlinu gerir kleift að breyta hlutum í flugi þegar þörf er á. Mikilvægast af öllu leiðir þessi aðferð til þess að framleiðsla verði samleitin og áreiðanlegri en fyrr, í stað þess að verða vegna gæðamun á milli pöntuna.
Hvað gerir samfelld vinnslu svo upphrifandi? Nú, það snýst að miklu leyti um þá nýju tæki sem við höfum séð nýlega – hugsaðu um rauntíma greiningu, sjálfvirkar eftirlitskerfi og þá ræðu stýrikerfi sem stilla sig á floti. Þegar þessi tæknilausn eru sameinuð í framleiðslu, gefa þau styrjendum rauntíma uppfærslur umfram framleiðsluferlið. Þetta þýðir betri stjórn á því sem er að gerast í hægri en frekar en að bíða eftir skýrslum síðar. Taktu til dæmis Sanli Tech International. Þetta eru ekki bara hvaða eldri efnafræðitækjafyrirtæki sem er heldur ein af stóru nöfnum á þessu sviði. Verkfræðingar þeirra hafa verið að koma á samfelldum vinnsluaðferðum yfir mörg aðgerðasvæði nýlega. Hver var niðurstaðan? Verulegur árangur í hagnýtingu á aðgerðum án þess að felldu neidar af vöruháttum.
Þegar skoðað er hvernig hlutir virka í raun sýnist hversu árangursrífar þessar stækkanlegu samsíða framleiðsluferlar eru þegar þeir eru beittir í ýmsum geirum. Takið lyfjaiðnaðinn sem dæmi þar sem margir framleiðendur segja að þeir hafi getað skorið niður á framleiðslutíma og heildarkostnaði án þess að hætta við gæði. Sumir minnast jafnvel betri niðurstöðna í hlutverki hreinleika. Nýleg rannsókn frá Heimsþjófarspjalli bætir þessu við þar sem komið er fram að fyrirtæki sem hafa tekið upp slíka aðferð geta oft náð því að halda um helming minna framleiðslutíma en áður en þau haldi samt áfram að sinna strangri gæðastjórnun. Vissulega munu ekki öll fyrirtæki ná 50 prósentspörun en sú þróun bendir samt í átt að verulegum bætingum sem vert er að huga að.
Aðferð hringjarannsóknar í framleiðslu á efnum táknar mikla breytingu á því hvernig við hugsum um framleiðsluaðferðir, aðallega vegna þess að það hjálpar til við að minnka ruslmagn meðan betra er nýtt úr tækjum sem eru í boði. Heildarhugmyndin snýst um að breyta því hvernig efni ferðast í gegnum lífshlaup sín svo þau skemdi umhverfinu ekki jafnmikið og áður, sem hefur orðið mjög mikilvægt fyrir fyrirtæki sem eru að reyna að vera sjálfbæð. Við sjáum ýmis áhugaverðar þróunartæknur á síðustu árum, sérstaklega í nýjum endurnýjunaraðferðum sem leyfa framleiðurum að taka gömul polypropylene-efni og breyta þeim aftur í eitthvað gagnlegt. Það hefur líka verið árangur í þróun á biðgreinilegum möguleikum sem leysast sjálfkrafa eftir notkun í stað þess að sitja á ruslaleysum á aldrum. Allar þessar nýjungar hjálpa til við að minnka magn plastabfalla og vista hráefni með því að halda efnum lengur í umferð. Þá telja sérfræðingar í iðnaðinum að innan nokkurra ára verði aðallega þarf fyrir þessar aðferðir hjá flestum framleiðendum á efnum ef þau vilja halda sér í samkeppni, þar sem viðskiptavinir taka allt meira tillit til þess hvað gerist við vörur eftir að þær er eytt.
Nanófræði er að breyta því hvernig efnafræðifyrirtæki virka þegar um er að ræða katalýtískar aðferðir. Sérstöðu eiginleikar nanefna er hægt að nýta til að gera hraðari og betri aðgerðir. Taktu til dæmis platinunönnparti, sem virka mun betur sem katalysatorar en hefðbundnar aðferðir. Sum efni eins og grafen eru í raun gott fyrir varmeferli ásamt því að gera aðgerðir mögulegar við lægra hitastig, sem minnkar orkunotkun. Rannsóknir sýna að notkun nanófræði í framleiðsluaðferðum leiðir til stórra bætinga í ýmsum iðgreinum. Fyrirtæki tilkynna að sjá sjónleg árangur af þessum breytingum, þar á meðal hraðari framleiðslu og lægri rekstrarkostnaði þegar verið er með aðgerðir sem styðjast við katalysatora.