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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，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內(nèi)某知名催化劑企業(yè)一臺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，加快實現(xiàn)催化劑制備技術(shù)的自動化和智能化，找到了晶泰科技，希望通過結(jié)合企業(yè)的專業(yè)技術(shù)和晶泰科技的自動化能力，為催化劑行業(yè)的發(fā)展和進步注入更多新的活力和動力。

客戶需求

客戶在進行某催化劑分析前處理時，有以下需求需要解決：

? 希望通過自動化實驗，實現(xiàn)實驗操作的標(biāo)準(zhǔn)化和實驗數(shù)據(jù)的均一化；

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

自動化解決方案

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。機器人精準(zhǔn)控制，操作標(biāo)準(zhǔn)化，避免人為錯誤，提升實驗通量，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)計流程方法，實驗數(shù)據(jù)實時采集，全流程可追溯。

自動開關(guān)蓋：開關(guān)蓋模塊支持試劑瓶、反應(yīng)瓶和進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。

視覺分層判斷：AI 視覺識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并行，實現(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。

檢測分析制樣：氣相色譜分析制樣，電位滴定分析制樣。

開放集成：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，國內(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，國家也在鼓勵和引導(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)型升級和環(huán)保法規(guī)要求調(diào)整。晶泰科技希望通過運用先進的自動化和機器人技術(shù)，以提高催化劑的效率和適應(yīng)性，實現(xiàn) “技術(shù)創(chuàng)新推動”，助力催化劑行業(yè)綠色發(fā)展！

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催化劑被譽為石化工業(yè)的 “芯片”，石化工業(yè)領(lǐng)域 90% 的工藝過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，石油催化劑的設(shè)計和研發(fā)也是一個復(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)需要大量的實驗和試錯，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”、以提高催化劑的效率和適應(yīng)性，推動行業(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” 可以自動化完成固液試劑投料、控溫控攪拌反應(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

客戶在進行該催化劑合成研究時，需要面臨如下挑戰(zhàn)：

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

? 實驗過程工藝原料種類繁多且濃度高，反應(yīng)液漿料粘度高，需要充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍?/p>

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

自動化解決方案

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

產(chǎn)品特點

可視化軟件系統(tǒng)直觀易用

? 輕松訪問資源、方法、任務(wù)及數(shù)據(jù)等功能信息

? 直接創(chuàng)建、調(diào)用模板實驗或 EXCEL 模板批量導(dǎo)入等方式設(shè)計流程方法

? 實驗數(shù)據(jù)實時采集，實驗流程可追溯

自動化控制多通道溶劑庫

? 自動移動到指定工作區(qū)域，完成試劑放入、存儲和加液操作

? 自動升降頂蓋密封溶劑瓶設(shè)計，保障多種溶劑安全存儲

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

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

? 液位檢測，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

? 多種實驗操作，磁力攪拌、機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)系麻生明院士團隊一臺?XmartChem??智能合成工作站（手套箱工站），用于團隊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。

您為什么需要一臺自動化合成工作站？

2023 年 5 月，晶泰科技接到了復(fù)旦大學(xué)麻生明院士團隊購買 “自動化高通量合成工作站” 的需求。課題組在進行 “催化反應(yīng)篩選” 研究時，為了開發(fā)機器學(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題：

??人工實驗時，不可避免會產(chǎn)生一些人為誤差；

??人工實驗結(jié)果一致性難保證，數(shù)據(jù)記錄難追溯；

??項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，想利用自動化方式打通全流程，具有很大的挑戰(zhàn)；

??國外產(chǎn)品價格昂貴且大多不接受指定流程的定制服務(wù)，國內(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

晶泰科技自動化團隊在了解了麻院士團隊使用場景和技術(shù)要求后，迅速給出了自動化解決方案，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）項目正式立項。復(fù)旦大學(xué)作為晶泰科技 XmartChem^??智能合成工作站的首個高校客戶，我們非常重視此次的合作，因此項目立項后，研發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)、功能模塊的設(shè)置、里程碑節(jié)點的順利推進，我們都會及時和對方確認(rèn)，讓客戶放心安心。我們會從客戶需求出發(fā)，設(shè)計滿足其需要的功能模塊和產(chǎn)品，并基于多年深耕化學(xué)自動化領(lǐng)域的經(jīng)驗，提前和客戶溝通潛在的風(fēng)險和實際應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題，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 “貨不對版” 的問題發(fā)生。

設(shè)計優(yōu)化案例 1：一吸多排避免滴液

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

針對客戶的特定需求，晶泰開發(fā)團隊迅速開展了市場調(diào)研，剖析了市面上移液器一吸多排技術(shù)的技術(shù)特點和用戶實際體驗。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)排液時易出現(xiàn)滴液” 的問題。?為了攻克這一技術(shù)難題，晶泰開發(fā)團隊結(jié)合實測數(shù)據(jù)和各類溶劑的沸點、粘度等特性進行分析與討論，終于成功設(shè)計出一版解決方案，該方案不僅實現(xiàn)了一吸多排的功能，而且在每次排液時都能保證精度滿足客戶需求，解決了滴液現(xiàn)象的發(fā)生。該方案實現(xiàn) 48pcs 實驗通量的稀釋時間從 50min 縮減到 15min 左右，有效提升了實驗效率，獲得了客戶的高度認(rèn)可。

設(shè)計優(yōu)化案例 2：兼容多規(guī)格試劑瓶存放

產(chǎn)品交付過程中，客戶提出當(dāng)前配置的 125ml 溶劑瓶較大，不適合存儲高價值/量少的溶劑，希望能夠有一些更小的溶劑瓶用于承載該類溶劑。晶泰研發(fā)團隊在接收到客戶需求后，迅速行動，首先仔細(xì)檢查現(xiàn)有整機的硬件配置，評估是否有擴展的空間，并探討了軟件層面新增溶劑瓶的開發(fā)任務(wù)。

24 小時內(nèi)給出解決方案：新增 12pcs 的 8ml 溶劑瓶和 6pcs 的 40ml 溶劑瓶，并對設(shè)備進行硬件改造和軟件優(yōu)化，全面滿足客戶對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)計和物料采購，以及軟件功能的開發(fā)，并到達(dá)客戶現(xiàn)場進行升級改造調(diào)試；

方案提出后三周內(nèi)：升級調(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，還實現(xiàn)了對各種梯度體積溶劑的兼容，有效提升了溶劑的使用效率。客戶對新方案表示高度滿意，對團隊的專業(yè)能力和高效響應(yīng)給予了高度評價。

設(shè)計優(yōu)化案例 3：不同實驗磁子選型

客戶的測試實驗為 Suzuki 偶聯(lián)反應(yīng)，該反應(yīng)涉及了金屬催化劑、有機化合物、無機堿、有機溶劑和水。然而，第一輪測試結(jié)果卻并不理想，各個孔位的產(chǎn)率相差較大，晶泰研發(fā)團隊分析原因可能如下：

??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)致沒有完全反應(yīng)；

??反應(yīng)是非均相的，磁子較小無法使反應(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。但在加樣過程中，可以明顯觀察到當(dāng)將碳酸鉀溶液注射進反應(yīng)體系時，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)格的磁子來開展反應(yīng)，最終把各個孔位的產(chǎn)率差值能夠控制在 5% 以內(nèi)。

對于非均相反應(yīng)，特別是當(dāng)反應(yīng)為包含兩相溶液、有機物、無機堿、金屬催化劑這類復(fù)雜的體系時，攪拌是否充分是影響產(chǎn)率的關(guān)鍵因素。新的實驗磁子方案，可以讓客戶實驗反應(yīng)體系混合均勻，催化劑能夠充分參與到催化循環(huán)中，各個孔位的產(chǎn)率差值從原來的 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)過幾個月的努力，我們的XmartChem??智能合成工作站（手套箱工站）經(jīng)過層層考驗順利交付到了客戶現(xiàn)場，并在 10 天內(nèi)完成安裝調(diào)試培訓(xùn)，得到客戶的驗收批準(zhǔn)！

我們非常高興復(fù)旦大學(xué)麻院士團隊能夠信任晶泰科技，并將這個需求交給晶泰研發(fā)團隊完成。我們很榮幸能夠不辜負(fù)這份信任，并成功交付這臺 XmartChem^??智能合成工作站（手套箱工站）。期待 XmartChem^??在復(fù)旦大學(xué)開啟新的篇章，助力學(xué)校師生進行課題研究，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)合成場景出發(fā)，晶泰科技建立了高柔性、高容錯的陣列式自動化實驗室，對化學(xué)自動化有深刻理解，設(shè)備經(jīng)過內(nèi)部大量化學(xué)反應(yīng)驗證，可通過專業(yè)技術(shù)和行業(yè)經(jīng)驗解答客戶的技術(shù)需求并提供支持。

晶泰科技將自動化技術(shù)與手套箱有機結(jié)合，研發(fā)的機器人工作站系列——XmartChem^??智能合成工作站（手套箱工站），自動完成合成實驗中投料、反應(yīng)、產(chǎn)物稀釋、過濾全過程，實現(xiàn)無水無氧操作體系下化學(xué)合成實驗操作流程自動化，專門為化學(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，降低操作門檻，提高實驗的效率和安全性，增加科學(xué)研究產(chǎn)出。

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