01/08/2018

Как вывести химическую разработку на рынок: масштабирование технологий

01/08/2018
Как вывести химическую разработку на рынок: масштабирование технологий
Львиная доля гениальных химических разработок теряется на пути от лаборатории до потребителя. Довести лабораторную разработку до полноценного производства фактически невозможно без грамотного масштабирования и проверки на пилотной установке. Это один из самых сложных и затратных этапов. Если кто-то скажет вам, что масштабировать лабораторную технологию для производства легко, отправьте ему почитать эту статью.

Как оценить коммерческий потенциал технологии

Недостатка в гениальных изобретателях нет. Каждый день появляются новость о том, как группа ученых придумала технологию, которая произведет революцию в той или иной области хозяйства. На каждую из них следом приходит сообщение об эпическом провале очередного стартапа.

Есть острый дефицит людей и организаций, способных довести лабораторную технологию до ума, сделать из продукта «в колбе» серийный продукт, востребованный рынком.

Согласно мировой статистике, почти 90% технологических компаний прекращают свое существование на самых ранних этапах (48% еще до получения внешнего финансирования). Популярный акселератор Y Combinator дает шанс на успех лишь 0,4% стартапов.

На «нулевом» этапе существует лабораторный продукт. Большинство ученых и инженеров уже видят возможности его промышленного применения и счет на свое имя в банке с суммой в 6−7 нулей. Проблема в том, что какой бы гениальной не была технология, оценить ее коммерческий потенциал на этой стадии практически невозможно.

Путь к потребителю легко перекрывают риски технологии, командные и рыночные риски. NASA, например, придумало методологию расчета уровней готовности технологии к выходу на рынок. Она позволяет хотя бы минимально прикинуть, сколько времени и средств понадобится затратить, сколько «кругов ада» пройти до начала серийного выпуска продукта.
Подцарство высших грибов. Дрожжи
Важно понимать, что прохождение одной из ступеней не двигает автоматически технологию на следующую стадию. Каждый этап требует собственной организации процессов и вложения средств

От лаборатории до завода

Коммерциализация разработки и ее промышленное внедрение — это сложный процесс, подразумевающий масштабирование технологии и обкатку ее на пилотной установке. Масштабирование — это не автоматическое увеличение мощности до требуемого производством уровня. Качество продукта и параметры процесса могут кардинально поменяться. В университетах и институтах этой особой «магии» обычно не учат, да и на реальном производстве понимание приходит со временем.

В области химии и химических технологий принято не превышать коэффициент увеличения производительности 1:1000, а лучше 1:100. То есть из литровой колбы можно относительно безболезненно перейти на 100-литровый реактор, а из него перейти уже на 10-кубовый. Но, если вы сразу махнете из 1 литра в 10 кубов, вас почти гарантировано ждет провал.
Нет повести печальнее на свете, когда люди хорошо разбираются в уламывании инвесторов, а в коэффициентах масштабирования наоборот. Фторидная технология производства поликремния для солнечных батарей от компании ООО «Зи Поли Томск» должна была стать мировой сенсацией и хэдлайнерским проектом томской ОЭЗ.

В лабораторных условиях технология демонстрировала отличные результаты. Общий объем инвестиций в проект оценивался в 250 млн. долларов. «Зи Поли» взяла у тайваньской Lite-On Group 20 млн. долларов (всего инвестор должен был вложить 35 млн.) на строительство завода.

При масштабировании технологии что-то пошло не так — при реализации проекта решили сразу из лабораторной пробирки сделать полноценное производство поликристаллического кремния. Была оборудована и упакована площадка. При запуске установка сломалась, было признано, что «фторидный способ не подтвердил заявленную чистоту кремния». Авторы изобретения скрылись, а имущественный комплекс компании был в 2013 году продан.
В СССР инженеры фактически были кастой брахманов, а многие химические предприятия держали у себя модельные установки. Химические технологии передавались в производство через цепочку КБ, опытно-химических цехов и т. д. Понятно, что до эры капитализма экспериментальное оборудование заводов по большей части не дожило.

Прохождение стадии опытных или опытно-промышленных испытаний и построение новой специализированной установки «с нуля» может быть чересчур затратным. Остаются риски, что технология или продукт не зайдут на рынок. Цена ошибки может быть слишком высока. Разумнее и выгодней масштабировать технологию, выпустить опытную партию химического продукта на аутсорсе.

Все крупные мировые химические, нефтегазовые, технологические компании, запускающие новое промышленное производство, обязательно строят установку (или несколько), которая позволяет моделировать промышленные условия в минимальном масштабе при экономии материальных ресурсов. Если есть компетенции — делают сами, но, как правило, заказывают у инжиниринговых компаний.

В России стоимость автоматизированной пилотной установки составляет 50−80 млн. рублей. Это в десятки раз меньше, чем в развитых в технологическом и финансовом отношении западных странах. Если кому-то кажется, что это дорого, выше мы привели пример ООО «Зи Поли Томск», выбросившей на ветер сотни миллионов долларов инвесторов. Гораздо дороже ошибиться в расчетах при проектировании нового производства, а еще дороже — экспериментировать на промышленных установках.

Для чего нужна пилотная установка:
Убедиться, что процесс масштабируется в принципе.
Наработать опытно-промышленную партию продукта и представить потенциальным потребителям реальный продукт для анализа и испытаний.
Уточнить реальную себестоимость продукта.
Разработать исходные данные на проектирование полномасштабной установки.
Повысить точность расчетом технико-экономического обоснования инвестиций.
Представить потенциальным инвесторам действующее опытное производство.
Проще говоря, пилотная установка помогает уточнить режимы лабораторной методики (или нового катализатора), проверить новое сырье, скорректировать технико-экономические параметры.

Конструктор оборудования для масштабирования технологий

Мы уже рассказывали, как работает конструктор оборудования в ИХТЦ под задачи масштабирования технологий, что такое «химическое LEGO». Повторим и закрепим. Тем более что за это время в нашем портфолио появился еще с десяток проектов по этому направлению.

Для того чтобы сделать пилотную установку, необходимо:
1
Ее спроектировать.
2
Построить математическую модель.
3
Рассчитать основные узлы.
Инжиниринговый химико-технологический центр выполняет все необходимые расчеты за 2−4 недели.

Важно уделить внимание автоматизации, уровень которой зависит от опасности производства и условий эксплуатации установки. Если нам предстоит работать 2−3 тысячи часов, испытывая, например, срок службы катализатора, то мы делаем максимальную автоматизацию. Если установка нужна для наработки опытных партий продукции и выдачи исходных данных на проектирование без длительной эксплуатации, то можно задвижки покрутить и вручную.

Далее идет самый трудоемкий и ответственный этап создания пилотной установки «в металле». Для решения этой задачи мы задействуем штатных технологов, конструкторов и инженеров. При необходимости привлекаем высококлассных специалистов по «узким» областям: создание системы АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом), разработка проектной документации, слаботочки и т. п.

Мы всегда контролируем весь процесс создания установки — от токарно-сварочных работ при изготовлении оборудования (особенно — нестандартного) до монтажных работ на площадке.

Опыт и компетенции ИХТЦ

В России сегодня мало организаций, способных профессионально, грамотно и в оптимальные сроки провести масштабирование химической технологии и пилотирование новых разработок. В центрах развития компетенций не хватает опытно-промышленных площадок, специалистов. ИХТЦ входит в эту высшую лигу, мы обладаем уникальным опытом реализации десятков успешных проектов.

Какие процессы пилотирует ИХТЦ:
Каталитические процессы гидрирования, глубокого и парциального окисления и др.
Процессы органического синтеза с применением реакторов, колонн, сепараторов, центрифуг и т. д.
Химические процессы, протекающие под вакуумом и давлением, в температурных диапазонах от -80 до +400 °С.
Инжиниринговый центр использует парк опытных установок в Томске, Новосибирске, Казани и Кемерово. Здесь можно получать опытные партии, делать мелкосерийный выпуск продукции. Но самое главное — отрабатывать режимы производства и оптимизировать лабораторную технологию.

Почему у нас дешевле, быстрее и комфортнее. В нашем распоряжении:

Большой парк экспериментального оборудования в различном масштабе.
Более 20 специалистов, «съевших собаку» (и не одну!) на масштабировании и пилотировании.
Уже действующие установки, на которых сегодня можно начать пилотировать ваш процесс.
Вам осталось лишь поставить задачу, сделаем все в лучшем виде, даже не сомневайтесь.
Вы можете задать любой интересующий вас вопрос, заполнив форму обратной связи, или по телефонам в разделе «Контакты».

Будем рады сотрудничеству!
Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!
Другие материалы:
Мы публикуем интересные новости о реальном секторе экономике и отвечаем на вопросы, возникающие у производственников. Подпишитесь и первым узнавайте об обновлениях:
Еще новости
Made on
Tilda