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催化劑作為化工界芯片般的存在，在能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的今天，地位凸顯得更為重要，正成為化工企業(yè)布局的重要領(lǐng)域。隨著能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整、產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，不止在石化工業(yè)，在一些新興領(lǐng)域，如新能源，環(huán)保等產(chǎn)業(yè)，催化劑的應(yīng)用需求亦在不斷攀升。

近日，晶泰科技順利交付給國(guó)內(nèi)某知名催化劑企業(yè)一臺(tái)催化劑分析前處理工作站，適用于催化劑產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化分析前處理操作流程，目前該設(shè)備已落地客戶現(xiàn)場(chǎng)并投入使用。

催化劑分析前處理工作站

客戶基于內(nèi)部“某催化劑生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新”的需求，加快實(shí)現(xiàn)催化劑制備技術(shù)的自動(dòng)化和智能化，找到了晶泰科技，希望通過(guò)結(jié)合企業(yè)的專業(yè)技術(shù)和晶泰科技的自動(dòng)化能力，為催化劑行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步注入更多新的活力和動(dòng)力。

客戶需求

客戶在進(jìn)行某催化劑分析前處理時(shí)，有以下需求需要解決：

? 希望通過(guò)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作的標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的均一化；

? 打通催化劑的分析前處理及分析檢測(cè)的全流程自動(dòng)化，形成行業(yè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

自動(dòng)化解決方案

晶泰科技研發(fā)的催化劑分析前處理工作站，可自動(dòng)完成低濃度酸性液體試劑投料、加熱振蕩混合、分層液體取樣等操作。適用于催化劑產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化分析前處理操作流程。機(jī)器人精準(zhǔn)控制，操作標(biāo)準(zhǔn)化，避免人為錯(cuò)誤，提升實(shí)驗(yàn)通量，提高產(chǎn)品分析效率。

軟件系統(tǒng)直觀易用：支持直接創(chuàng)建、調(diào)用模板等方式設(shè)計(jì)流程方法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，全流程可追溯。

自動(dòng)開(kāi)關(guān)蓋：開(kāi)關(guān)蓋模塊支持試劑瓶、反應(yīng)瓶和進(jìn)樣瓶等不同尺寸口徑。

靈活模塊：固/液投料、控溫磁力攪拌、分析檢測(cè)等。

高精度固液投料

-適配不同稱量范圍固體加粉，稱量分辨率 0.1 mg；

-多種溶劑選擇，精準(zhǔn)控制移液器移液。

視覺(jué)分層判斷：AI 視覺(jué)識(shí)別判斷液體分層界面，保證精準(zhǔn)分離分層液體。

控溫振蕩

-雙溫控振蕩模塊支持同時(shí)并行，實(shí)現(xiàn)高通量反應(yīng)；

-溫度范圍：RT~140°C。

精密加液

-穿刺加液：精準(zhǔn)控制移液器穿刺加液，避免液體揮發(fā)；

-支持低濃度酸性液體、混標(biāo)溶劑等多種溶劑。

檢測(cè)分析制樣：氣相色譜分析制樣，電位滴定分析制樣。

開(kāi)放集成：支持多種第三方設(shè)備如氣相色譜儀、電位滴定設(shè)備等集成到工作站。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)很多企業(yè)正在加大在高端化、低碳化催化劑領(lǐng)域的布局。政策方面，國(guó)家也在鼓勵(lì)和引導(dǎo)催化劑行業(yè)的發(fā)展，催化劑的研發(fā)與生產(chǎn)正向著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和環(huán)保法規(guī)要求調(diào)整。晶泰科技希望通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)，以提高催化劑的效率和適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn) “技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)”，助力催化劑行業(yè)綠色發(fā)展！

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催化劑被譽(yù)為石化工業(yè)的 “芯片”，石化工業(yè)領(lǐng)域 90% 的工藝過(guò)程都需要使用催化劑，石化工業(yè)的發(fā)展很大程度上依賴于催化劑的發(fā)展。催化劑可以提高石油產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量，減少環(huán)境污染物的排放。同時(shí)，石油催化劑的設(shè)計(jì)和研發(fā)也是一個(gè)復(fù)雜而關(guān)鍵的工程領(lǐng)域，需要考慮催化劑的穩(wěn)定性、選擇性、反應(yīng)速率等因素，以充分發(fā)揮其催化效果。催化劑的研發(fā)需要大量的實(shí)驗(yàn)和試錯(cuò)，基于 “雙碳” 目標(biāo)要求，需要關(guān)注 “綠色生產(chǎn)” 和 “技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)”、以提高催化劑的效率和適應(yīng)性，推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。

近日，晶泰科技順利交付給中石化上海石油化工研究院一臺(tái)催化劑合成工作站，用于一種催化劑的高通量合成，目前該設(shè)備已落地客戶現(xiàn)場(chǎng)并投入使用。

催化劑合成工作站

晶泰科技接到了中石化上海石油化工研究院想要高通量自動(dòng)化地合成某種催化劑的需求。該客戶此前一直在尋找滿意的自動(dòng)化解決方案，經(jīng)晶泰的其他客戶引薦了解到晶泰科技的 “XmartChem^??智能合成工作站” 可以自動(dòng)化完成固液試劑投料、控溫控?cái)嚢璺磻?yīng)的靈活組合，這和其研發(fā)催化劑的合成反應(yīng)流程基本一致，但是對(duì)軟件靈活性和設(shè)備的耐腐蝕性有極高的要求。

客戶需求

客戶在進(jìn)行該催化劑合成研究時(shí)，需要面臨如下挑戰(zhàn)：

? 該催化劑合成工藝流程復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)過(guò)程加粉加液頻繁，需要在不同的來(lái)源容器和目標(biāo)容器間切換，量程和精度都有不同要求，對(duì)硬件穩(wěn)定性和軟件靈活性要求高；

? 實(shí)驗(yàn)過(guò)程工藝原料種類(lèi)繁多且濃度高，反應(yīng)液漿料粘度高，需要充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?/p>

? 反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量酸性物質(zhì)易腐蝕設(shè)備，要打通自動(dòng)化全流程，具有極大的挑戰(zhàn)性。

自動(dòng)化解決方案

晶泰科技研發(fā)的催化劑合成工作站，運(yùn)用先進(jìn)的自動(dòng)化和機(jī)器人技術(shù)，突破催化劑高通量合成瓶頸，可自動(dòng)化完成固液投料、高溫控制不同攪拌方式下的反應(yīng)等步驟。解決了客戶實(shí)驗(yàn)過(guò)程遇到的催化劑合成工藝原料種類(lèi)繁多且濃度高；反應(yīng)液漿料粘度高，難以攪拌混合均勻；反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生大量的酸性物質(zhì)易腐蝕設(shè)備等問(wèn)題，助力催化劑研發(fā)合成效率提升。

產(chǎn)品特點(diǎn)

可視化軟件系統(tǒng)直觀易用

? 輕松訪問(wèn)資源、方法、任務(wù)及數(shù)據(jù)等功能信息

? 直接創(chuàng)建、調(diào)用模板實(shí)驗(yàn)或 EXCEL 模板批量導(dǎo)入等方式設(shè)計(jì)流程方法

? 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，實(shí)驗(yàn)流程可追溯

自動(dòng)化控制多通道溶劑庫(kù)

? 自動(dòng)移動(dòng)到指定工作區(qū)域，完成試劑放入、存儲(chǔ)和加液操作

? 自動(dòng)升降頂蓋密封溶劑瓶設(shè)計(jì)，保障多種溶劑安全存儲(chǔ)

支持不同量程和精度固液投料

? 30 mL/100 mL 粉桶，適配不同稱量范圍，稱量分辨率 0.1 mg

? 中間進(jìn)樣器設(shè)計(jì)，自動(dòng)完成反應(yīng)釜加熱、磁力攪拌狀態(tài)下固體投料操作

? 液位檢測(cè)，支持 5 mL/50 mL 移液端高精度移液

多組反應(yīng)釜并行，提高合成效率

? 多種實(shí)驗(yàn)操作，磁力攪拌、機(jī)械攪拌和加熱濃縮等

? 金屬浴加熱，支持設(shè)置不同反應(yīng)溫度值，溫度范圍 RT-220 °C

產(chǎn)品交付

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近日，晶泰科技順利交付給復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系麻生明院士團(tuán)隊(duì)一臺(tái)?XmartChem??智能合成工作站（手套箱工站），用于團(tuán)隊(duì)某催化劑的合成篩選研究，目前該設(shè)備已落地復(fù)旦大學(xué)邯鄲校區(qū)投入使用。

您為什么需要一臺(tái)自動(dòng)化合成工作站？

2023 年 5 月，晶泰科技接到了復(fù)旦大學(xué)麻生明院士團(tuán)隊(duì)購(gòu)買(mǎi) “自動(dòng)化高通量合成工作站” 的需求。課題組在進(jìn)行 “催化反應(yīng)篩選” 研究時(shí)，為了開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)算法，有大量標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的要求，但面臨著以下這些問(wèn)題：

??人工實(shí)驗(yàn)時(shí)，不可避免會(huì)產(chǎn)生一些人為誤差；

??人工實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性難保證，數(shù)據(jù)記錄難追溯；

??項(xiàng)目研究需要在惰性氣氛反應(yīng)條件下，工作流程步驟多反應(yīng)復(fù)雜，想利用自動(dòng)化方式打通全流程，具有很大的挑戰(zhàn)；

??國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格昂貴且大多不接受指定流程的定制服務(wù)，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品供應(yīng)商很少聚焦化學(xué)領(lǐng)域。

足夠?qū)I(yè)，辦法總比困難多

晶泰科技自動(dòng)化團(tuán)隊(duì)在了解了麻院士團(tuán)隊(duì)使用場(chǎng)景和技術(shù)要求后，迅速給出了自動(dòng)化解決方案，雙方多輪溝通后最終確認(rèn)了執(zhí)行方案，復(fù)旦大學(xué)智能合成工作站（手套箱工站）項(xiàng)目正式立項(xiàng)。復(fù)旦大學(xué)作為晶泰科技 XmartChem^??智能合成工作站的首個(gè)高校客戶，我們非常重視此次的合作，因此項(xiàng)目立項(xiàng)后，研發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)、功能模塊的設(shè)置、里程碑節(jié)點(diǎn)的順利推進(jìn)，我們都會(huì)及時(shí)和對(duì)方確認(rèn)，讓客戶放心安心。我們會(huì)從客戶需求出發(fā)，設(shè)計(jì)滿足其需要的功能模塊和產(chǎn)品，并基于多年深耕化學(xué)自動(dòng)化領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，提前和客戶溝通潛在的風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，綜合考慮后提供最優(yōu)解決方案，讓客戶深度了解 “產(chǎn)品是什么” “產(chǎn)品能做什么”，避免最后 “貨不對(duì)版” 的問(wèn)題發(fā)生。

設(shè)計(jì)優(yōu)化案例 1：一吸多排避免滴液

產(chǎn)品測(cè)試階段，客戶提出在稀釋過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)一吸多排的功能，減少轉(zhuǎn)移次數(shù)，從而提高時(shí)效的優(yōu)化建議。

針對(duì)客戶的特定需求，晶泰開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)迅速開(kāi)展了市場(chǎng)調(diào)研，剖析了市面上移液器一吸多排技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)和用戶實(shí)際體驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)普遍存在 “首尾排液誤差大，連續(xù)排液時(shí)易出現(xiàn)滴液” 的問(wèn)題。?為了攻克這一技術(shù)難題，晶泰開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和各類(lèi)溶劑的沸點(diǎn)、粘度等特性進(jìn)行分析與討論，終于成功設(shè)計(jì)出一版解決方案，該方案不僅實(shí)現(xiàn)了一吸多排的功能，而且在每次排液時(shí)都能保證精度滿足客戶需求，解決了滴液現(xiàn)象的發(fā)生。該方案實(shí)現(xiàn) 48pcs 實(shí)驗(yàn)通量的稀釋時(shí)間從 50min 縮減到 15min 左右，有效提升了實(shí)驗(yàn)效率，獲得了客戶的高度認(rèn)可。

設(shè)計(jì)優(yōu)化案例 2：兼容多規(guī)格試劑瓶存放

產(chǎn)品交付過(guò)程中，客戶提出當(dāng)前配置的 125ml 溶劑瓶較大，不適合存儲(chǔ)高價(jià)值/量少的溶劑，希望能夠有一些更小的溶劑瓶用于承載該類(lèi)溶劑。晶泰研發(fā)團(tuán)隊(duì)在接收到客戶需求后，迅速行動(dòng)，首先仔細(xì)檢查現(xiàn)有整機(jī)的硬件配置，評(píng)估是否有擴(kuò)展的空間，并探討了軟件層面新增溶劑瓶的開(kāi)發(fā)任務(wù)。

24 小時(shí)內(nèi)給出解決方案：新增 12pcs 的 8ml 溶劑瓶和 6pcs 的 40ml 溶劑瓶，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行硬件改造和軟件優(yōu)化，全面滿足客戶對(duì)不同梯度體積溶劑的使用需求；

方案提出后兩周內(nèi)：完成硬件設(shè)計(jì)和物料采購(gòu)，以及軟件功能的開(kāi)發(fā)，并到達(dá)客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行升級(jí)改造調(diào)試；

方案提出后三周內(nèi)：升級(jí)調(diào)試完成，并交付客戶使用；

新的方案不僅維持了初始溶劑瓶的數(shù)量，還實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種梯度體積溶劑的兼容，有效提升了溶劑的使用效率。客戶對(duì)新方案表示高度滿意，對(duì)團(tuán)隊(duì)的專業(yè)能力和高效響應(yīng)給予了高度評(píng)價(jià)。

設(shè)計(jì)優(yōu)化案例 3：不同實(shí)驗(yàn)磁子選型

客戶的測(cè)試實(shí)驗(yàn)為 Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)，該反應(yīng)涉及了金屬催化劑、有機(jī)化合物、無(wú)機(jī)堿、有機(jī)溶劑和水。然而，第一輪測(cè)試結(jié)果卻并不理想，各個(gè)孔位的產(chǎn)率相差較大，晶泰研發(fā)團(tuán)隊(duì)分析原因可能如下：

??碳酸鉀遇水結(jié)塊，影響反應(yīng)效果；

??碳酸鉀固體包雜了部分底物，導(dǎo)致沒(méi)有完全反應(yīng)；

??反應(yīng)是非均相的，磁子較小無(wú)法使反應(yīng)體系混合均勻，使得產(chǎn)率均一性較差。

基于上述假設(shè)，首先，我們將碳酸鉀配置成水溶液。但在加樣過(guò)程中，可以明顯觀察到當(dāng)將碳酸鉀溶液注射進(jìn)反應(yīng)體系時(shí)，有大量白色沉淀析出，因此排除該原因；接著，我們使用了不同規(guī)格的磁子來(lái)開(kāi)展反應(yīng)，最終把各個(gè)孔位的產(chǎn)率差值能夠控制在 5% 以內(nèi)。

對(duì)于非均相反應(yīng)，特別是當(dāng)反應(yīng)為包含兩相溶液、有機(jī)物、無(wú)機(jī)堿、金屬催化劑這類(lèi)復(fù)雜的體系時(shí)，攪拌是否充分是影響產(chǎn)率的關(guān)鍵因素。新的實(shí)驗(yàn)磁子方案，可以讓客戶實(shí)驗(yàn)反應(yīng)體系混合均勻，催化劑能夠充分參與到催化循環(huán)中，各個(gè)孔位的產(chǎn)率差值從原來(lái)的 14% 控制到了 5% 以內(nèi)，客戶欣然接受了新方案。

產(chǎn)品順利交付

經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，我們的XmartChem??智能合成工作站（手套箱工站）經(jīng)過(guò)層層考驗(yàn)順利交付到了客戶現(xiàn)場(chǎng)，并在 10 天內(nèi)完成安裝調(diào)試培訓(xùn)，得到客戶的驗(yàn)收批準(zhǔn)！

我們非常高興復(fù)旦大學(xué)麻院士團(tuán)隊(duì)能夠信任晶泰科技，并將這個(gè)需求交給晶泰研發(fā)團(tuán)隊(duì)完成。我們很榮幸能夠不辜負(fù)這份信任，并成功交付這臺(tái) XmartChem^??智能合成工作站（手套箱工站）。期待 XmartChem^??在復(fù)旦大學(xué)開(kāi)啟新的篇章，助力學(xué)校師生進(jìn)行課題研究，為化學(xué)研究領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)！

XmartChem? 智能合成工作站

（手套箱工站）

從內(nèi)部的化學(xué)合成場(chǎng)景出發(fā)，晶泰科技建立了高柔性、高容錯(cuò)的陣列式自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室，對(duì)化學(xué)自動(dòng)化有深刻理解，設(shè)備經(jīng)過(guò)內(nèi)部大量化學(xué)反應(yīng)驗(yàn)證，可通過(guò)專業(yè)技術(shù)和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)解答客戶的技術(shù)需求并提供支持。

晶泰科技將自動(dòng)化技術(shù)與手套箱有機(jī)結(jié)合，研發(fā)的機(jī)器人工作站系列——XmartChem^??智能合成工作站（手套箱工站），自動(dòng)完成合成實(shí)驗(yàn)中投料、反應(yīng)、產(chǎn)物稀釋、過(guò)濾全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)無(wú)水無(wú)氧操作體系下化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)操作流程自動(dòng)化，專門(mén)為化學(xué)人員研發(fā)的軟件系統(tǒng) ，直觀易用。突破高通量合成篩選的瓶頸，降低操作門(mén)檻，提高實(shí)驗(yàn)的效率和安全性，增加科學(xué)研究產(chǎn)出。

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