在某些化工生產(chǎn)中存在一定的危險(xiǎn)性，因?yàn)槭褂玫幕瘜W(xué)品和化學(xué)反應(yīng)如果管控不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致事故和傷害。這些危險(xiǎn)源包括爆炸、火災(zāi)、化學(xué)品泄漏等。這些事故可能會(huì)對(duì)操作工人和周?chē)h(huán)境造成影響。因此，在化工生產(chǎn)中，需要注意安全防護(hù)措施，以確保工作環(huán)境的安全。

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化工生產(chǎn)中有些中間物是至關(guān)重要的，而格氏試劑就是其中之一。鹵代物在無(wú)水乙醚或四氫呋喃中和金屬鎂作用生成烷基鹵化鎂RMgX，這種有機(jī)鎂化合物被稱(chēng)作格氏試劑（Grignard Reagent）。格氏試劑作為親核試劑可以與醛、酮、羧酸等化合物發(fā)生加成反應(yīng)，這類(lèi)反應(yīng)被稱(chēng)作格氏反應(yīng)（Grignard Reaction）。格氏試劑是許多有機(jī)合成中偶連、加成、取代的反應(yīng)物，在有機(jī)合成中具有較高應(yīng)用價(jià)值。其合成的反應(yīng)如下所示：

格氏試劑的生產(chǎn)就是危險(xiǎn)的反應(yīng)過(guò)程，該反應(yīng)自開(kāi)始期間就是自發(fā)的放熱反應(yīng)，反應(yīng)起始的引發(fā)過(guò)程包含相當(dāng)大的潛在危險(xiǎn)。由于生產(chǎn)過(guò)程中反應(yīng)物都是連續(xù)大量的注入反應(yīng)釜中的，所以一旦在該反應(yīng)的引發(fā)點(diǎn)如果反應(yīng)物過(guò)多的話，就會(huì)引起反應(yīng)體系溫度和壓力的急劇上升，造成極大的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。另外，格氏試劑是一種危險(xiǎn)化學(xué)品，它具有高度的毒性和易燃性，一旦泄露也會(huì)危險(xiǎn)工作人員的人身安全和生產(chǎn)環(huán)境的安全。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制溫度、壓力和反應(yīng)條件，以避免發(fā)生意外事故。

Thermo Scientific MarqMetrix All-In-One在線拉曼光譜儀（簡(jiǎn)稱(chēng)AIO）是用于連續(xù)化化工生產(chǎn)的過(guò)程監(jiān)測(cè)儀器。

Thermo Scientific MarqMetrix All-In-One測(cè)試與模型建立

本文介紹了利用AIO在線拉曼技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了格氏試劑合成的產(chǎn)物含量和反應(yīng)的引發(fā)點(diǎn)。格氏試劑的反應(yīng)體系比較復(fù)雜，反應(yīng)機(jī)理也是難以捉摸，其組成看似簡(jiǎn)單，但是在其溶液體系中存在多種不同配位的有機(jī)鎂物質(zhì)，在拉曼光譜中不能憑借某一個(gè)特征峰就能準(zhǔn)確定量。本文利用采集到的反應(yīng)體系的拉曼光譜結(jié)合solo軟件對(duì)全光譜進(jìn)行定量建和預(yù)測(cè)，獲得了非常好的模型和預(yù)測(cè)結(jié)果。格氏試劑反應(yīng)體系的拉曼光譜如圖2所示，隨著體系中產(chǎn)物濃度的增加拉曼光譜也呈現(xiàn)梯度增加。

圖2.格氏試劑反應(yīng)體系的拉曼光譜（點(diǎn)擊查看大圖）

利用拉曼光譜采集到的光譜與實(shí)驗(yàn)室滴定法測(cè)試到的相對(duì)應(yīng)的樣品濃度進(jìn)行PLS模型的建立，模型擬合效果如圖3所示，模型的實(shí)際值和光譜預(yù)測(cè)值得線性擬合度R²可以達(dá)到0.99以上，證明該模型的效果非常好。

圖3.格氏試劑反應(yīng)體系PLS模型圖（點(diǎn)擊查看大圖）

模型預(yù)測(cè)

基于solo建立的模型，對(duì)未知的11個(gè)樣品含量進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，再通過(guò)滴定的方法確定相對(duì)應(yīng)的未知樣品的濃度值，其濃度的結(jié)果如圖4所示，拉曼光譜的預(yù)測(cè)值與實(shí)際值非常接近，幾乎所有的樣品濃度的相對(duì)誤差在5%以下。由此可見(jiàn)在線拉曼光譜法非常適合格氏試劑產(chǎn)量的預(yù)測(cè)。相比于實(shí)驗(yàn)室方法，拉曼光譜有著更加突出的特點(diǎn)，其快速、無(wú)損、無(wú)污染和直接測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)是其他實(shí)驗(yàn)室方法所不能相比的。并且在線分析技術(shù)可以直接在生產(chǎn)的反應(yīng)釜里進(jìn)行一邊生產(chǎn)一邊測(cè)試，提供實(shí)時(shí)的、全過(guò)程的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，不僅降低了人工取樣和測(cè)樣的繁瑣流程，更是減少了試劑耗材的消耗成本，并且還能提供更加豐富的數(shù)據(jù)信息。

圖5.Ramina對(duì)格氏試劑整體反應(yīng)監(jiān)測(cè)圖（點(diǎn)擊查看大圖）

總結(jié)

我們利用Thermo Scientific MarqMetrix All-In-One在線拉曼光譜技術(shù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)了格氏試劑的合成反應(yīng)，儀器可以直接、精確地判斷反應(yīng)中的反應(yīng)起點(diǎn)，替代了依靠人工判斷的傳統(tǒng)判別方式，可以真正實(shí)現(xiàn)在電腦屏幕前就能控制反應(yīng)。另外，采集的光譜建立PLS定量預(yù)測(cè)模型后，儀器可以準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地預(yù)測(cè)整個(gè)反應(yīng)體系里格式試劑的生濃度，替代了人工取樣離線分析的操作。實(shí)時(shí)的濃度預(yù)測(cè)，不僅可以降低人工操作的危險(xiǎn)性，還可以大大減少樣品的測(cè)試時(shí)間和結(jié)果反饋的延遲。AIO可以幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，增加企業(yè)的生產(chǎn)速率和產(chǎn)量。

Thermo Scientific MarqMetrix All-In-One在線分析儀是一款緊湊型的拉曼光譜儀。采用一體化系統(tǒng)能快速部署且簡(jiǎn)單易用及擴(kuò)展性強(qiáng)，專(zhuān)為關(guān)注結(jié)果與節(jié)省時(shí)間的市場(chǎng)而設(shè)計(jì)。在化工生產(chǎn)中可以為用戶提供可以實(shí)時(shí)、非破壞性和直接進(jìn)行分析，而無(wú)需樣品制備，測(cè)試結(jié)果快速且準(zhǔn)確，可直接用于危險(xiǎn)化學(xué)工藝和反應(yīng)的過(guò)程監(jiān)測(cè)，使精準(zhǔn)的測(cè)量變得更加簡(jiǎn)單。