Pilot plant
પાયલોટ પ્લાન્ટ એ પૂર્વ-વ્યાવસાયિક ઉત્પાદન પ્રણાલી છે જે નવી ઉત્પાદન તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે અને/અથવા મુખ્યત્વે નવી તકનીક વિશે શીખવાના હેતુથી નવી તકનીક આધારિત ઉત્પાદનોના નાના જથ્થાનું ઉત્પાદન કરે છે. પ્રાપ્ત જ્ઞાનનો ઉપયોગ પછી સંપૂર્ણ પાયે ઉત્પાદન પ્રણાલીઓ અને વ્યાપારી ઉત્પાદનોની રચના માટે તેમજ વધુ સંશોધન હેતુઓની ઓળખ અને રોકાણના નિર્ણયોને ટેકો આપવા માટે થાય છે. અન્ય (બિન-તકનીકી) હેતુઓમાં નવી તકનીકો માટે જાહેર સમર્થન મેળવવું અને સરકારી નિયમો પર સવાલ ઉઠાવવાનો સમાવેશ થાય છે. પાયલોટ પ્લાન્ટ એ અર્થમાં સંબંધિત શબ્દ છે કે પાયલોટ પ્લાન્ટ સામાન્ય રીતે પૂર્ણ-પાયે ઉત્પાદન પ્લાન્ટ કરતા નાના હોય છે, પરંતુ તે કદની શ્રેણીમાં બનાવવામાં આવે છે. ઉપરાંત, પાયલોટ પ્લાન્ટ્સ શીખવા માટે બનાવાયેલ હોવાથી, તેઓ સામાન્ય રીતે વધુ લવચીક હોય છે, સંભવતઃ અર્થતંત્રના ભોગે. કેટલાક પાયલોટ પ્લાન્ટ સ્ટોક લેબ સાધનોનો ઉપયોગ કરીને પ્રયોગશાળાઓમાં બનાવવામાં આવે છે, જ્યારે અન્યને નોંધપાત્ર ઇજનેરી પ્રયત્નોની જરૂર પડે છે, લાખો ડોલરનો ખર્ચ થાય છે, અને પ્રક્રિયા સાધનો, ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન અને પાઇપિંગથી કસ્ટમ-એસેમ્બલ અને ફેબ્રિકેટેડ હોય છે. તેનો ઉપયોગ સંપૂર્ણ પાયે પ્લાન્ટ માટે કર્મચારીઓને તાલીમ આપવા માટે પણ થઈ શકે છે. પ્રાયોગિક છોડ પ્રદર્શન છોડની સરખામણીમાં નાના હોય છે. પરિભાષા પાયલોટ પ્લાન્ટ જેવો જ શબ્દ પાયલોટ લાઇન છે. મૂળભૂત રીતે, પાયલોટ પ્લાન્ટ અને પાયલોટ લાઇન સમાન કાર્યો કરે છે, પરંતુ 'પાયલોટ પ્લાન્ટ' નો ઉપયોગ (બાયો) રાસાયણિક અને અદ્યતન સામગ્રી ઉત્પાદન પ્રણાલીઓના સંદર્ભમાં થાય છે, જ્યારે 'પાયલોટ લાઇન' નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નવી તકનીક માટે થાય છે. 'કિલો લેબ' શબ્દનો ઉપયોગ નાના પાયલોટ પ્લાન્ટ માટે પણ થાય છે, જે અપેક્ષિત ઉત્પાદન જથ્થાનો ઉલ્લેખ કરે છે. જોખમ વ્યવસ્થાપન પાયલોટ પ્લાન્ટ્સનો ઉપયોગ મોટા પ્રક્રિયા પ્લાન્ટ્સના નિર્માણ સાથે સંકળાયેલા જોખમને ઘટાડવા માટે થાય છે. તેઓ આમ ઘણી રીતે કરે છેઃ પાયલોટ સ્કેલ સિસ્ટમની મર્યાદાઓ નક્કી કરવા માટે કમ્પ્યુટર સિમ્યુલેશન અને અર્ધ-પ્રયોગમૂલક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ ગાણિતિક નમૂનાઓનું પછી ભૌતિક પાયલોટ-સ્કેલ પ્લાન્ટમાં પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે. સ્કેલ-અપ માટે વિવિધ મોડેલિંગ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ થાય છે. આ પદ્ધતિઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ રાસાયણિક સામ્યતાનો અભ્યાસ ગાણિતિક મોડેલિંગ રાસાયણિક પ્રક્રિયા સિમ્યુલેશન ફાઈનાઇટ એલિમેન્ટલ એનાલિસિસ (એફઇએ) કોમ્પ્યુટેશનલ ફ્લુઇડ ડાયનેમિક્સ (સીએફડી) આ સૈદ્ધાંતિક મોડેલિંગ પદ્ધતિઓ નીચેનાને પરત કરે છેઃ અંતિમ દળ અને ઊર્જા સંતુલન ઓપ્ટિમાઇઝ્ડ સિસ્ટમ ડિઝાઇન અને ક્ષમતા સાધનોની જરૂરિયાતો સિસ્ટમ મર્યાદાઓ પાયલોટ મોડ્યુલ બનાવવાની કિંમત નક્કી કરવા માટેનો આધાર તેઓ સંપૂર્ણ પાયે પ્લાન્ટ્સ કરતાં બાંધવા માટે નોંધપાત્ર રીતે ઓછા ખર્ચાળ છે. વ્યવસાય એવા પ્રોજેક્ટ પર તેટલી મૂડી જોખમમાં મૂકતો નથી જે બિનકાર્યક્ષમ અથવા બિનકાર્યક્ષમ હોઈ શકે. વધુમાં, ડિઝાઇનમાં ફેરફારો પાયલોટ સ્કેલ પર વધુ સસ્તી રીતે કરી શકાય છે અને મોટા પ્લાન્ટનું નિર્માણ થાય તે પહેલાં પ્રક્રિયામાં કિન્ક્સ પર કામ કરી શકાય છે. તેઓ સંપૂર્ણ પાયે પ્લાન્ટની રચના માટે મૂલ્યવાન માહિતી પૂરી પાડે છે. દાખલા તરીકે, પ્રતિક્રિયાઓ, ભૌતિક ગુણધર્મો, ક્ષયકતા વિશે વૈજ્ઞાનિક માહિતી ઉપલબ્ધ હોઈ શકે છે, પરંતુ કોઈપણ જટિલતાની પ્રક્રિયાના વર્તનની આગાહી કરવી મુશ્કેલ છે. અન્ય પ્રક્રિયામાંથી ઇજનેરી માહિતી ઉપલબ્ધ હોઈ શકે છે, પરંતુ આ માહિતી હંમેશા રસની પ્રક્રિયા પર સ્પષ્ટ રીતે લાગુ કરી શકાતી નથી. ડિઝાઇનર્સ પાયલોટ પ્લાન્ટમાંથી ડેટાનો ઉપયોગ ઉત્પાદન સ્કેલ સુવિધાના તેમના ડિઝાઇનને સુધારવા માટે કરે છે. જો સિસ્ટમ સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત હોય અને ઇજનેરી પરિમાણો જાણીતા હોય, તો પાયલોટ પ્લાન્ટ્સનો ઉપયોગ થતો નથી. દાખલા તરીકે, જે વ્યવસાય નવો પ્લાન્ટ બનાવીને ઉત્પાદન ક્ષમતા વધારવા માંગે છે જે હાલના પ્લાન્ટની જેમ જ કામ કરે છે તે પાયલોટ પ્લાન્ટનો ઉપયોગ ન કરવાનું પસંદ કરી શકે છે. વધુમાં, કમ્પ્યુટર્સ પર પ્રક્રિયા સિમ્યુલેશનમાં પ્રગતિએ પ્રક્રિયા ડિઝાઇનર્સનો વિશ્વાસ વધાર્યો છે અને પાયલોટ પ્લાન્ટ્સની જરૂરિયાત ઘટાડી છે. જો કે, તેઓ હજુ પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે કારણ કે અત્યાધુનિક સિમ્યુલેશન પણ જટિલ પ્રણાલીઓના વર્તનની સચોટ આગાહી કરી શકતું નથી. જેમ જેમ પ્રણાલીના કદમાં વધારો થાય છે તેમ તેમ પ્રણાલીના ગુણધર્મો કે જે દ્રવ્યના જથ્થા (વ્યાપક ગુણધર્મો સાથે) પર આધાર રાખે છે તે બદલાઈ શકે છે. રાસાયણિક પ્લાન્ટમાં સપાટીનું ક્ષેત્રફળ અને પ્રવાહી ગુણોત્તર એ આવા ગુણધર્મનું સારું ઉદાહરણ છે. નાના રાસાયણિક સ્કેલ પર, ફ્લાસ્કમાં, કહો કે, પ્રમાણમાં મોટા સપાટી વિસ્તાર અને પ્રવાહી ગુણોત્તર હોય છે. જો કે, જો પ્રશ્નમાં રહેલી પ્રતિક્રિયાને 500-ગેલન ટાંકીમાં ફિટ કરવા માટે માપવામાં આવે, તો સપાટી વિસ્તાર અને પ્રવાહી ગુણોત્તર ઘણો ઓછો થઈ જાય છે. સપાટીના ક્ષેત્રફળ અને પ્રવાહી ગુણોત્તરમાં આ તફાવતના પરિણામે, થર્મોડાયનેમિક્સની ચોક્કસ પ્રકૃતિ અને પ્રક્રિયાની પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્ર બિન-રેખીય રીતે બદલાય છે. આ જ કારણ છે કે બીકરમાં પ્રતિક્રિયા મોટા પાયે ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં સમાન પ્રતિક્રિયાથી ખૂબ જ અલગ રીતે વર્તે છે. અન્ય પરિબળો ઉત્પાદન સ્કેલમાં પરિવર્તન દરમિયાન બદલાઈ શકે તેવા અન્ય પરિબળોમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્ર રાસાયણિક સંતુલન સામગ્રી ગુણધર્મો પ્રવાહી ગતિશીલતા થર્મોડાયનેમિક્સ સાધનોની પસંદગી ઉત્તેજના એકરૂપતા/એકરૂપતા પાયલોટ પ્લાન્ટની કામગીરીમાંથી ડેટા એકત્રિત કર્યા પછી, મોટા ઉત્પાદન-સ્કેલ સુવિધા બનાવી શકાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, એક પ્રદર્શન પ્લાન્ટ, જે સામાન્ય રીતે પાયલોટ પ્લાન્ટ કરતા મોટો હોય છે, પરંતુ સંપૂર્ણ પાયે ઉત્પાદન પ્લાન્ટ કરતા નાનો હોય છે, તે પ્રક્રિયાની વ્યાવસાયિક શક્યતા દર્શાવવા માટે બનાવી શકાય છે. વ્યવસાયો કેટલીકવાર નવા ઉત્પાદનો, નવા ફીડસ્ટોક્સ અથવા વિવિધ ઓપરેટિંગ શરતો માટેના વિચારોનું પરીક્ષણ કરવા માટે પાયલોટ પ્લાન્ટનું સંચાલન કરવાનું ચાલુ રાખે છે. વૈકલ્પિક રીતે, તેઓ મુખ્ય પ્લાન્ટમાંથી ઉત્પાદનમાં વધારો કરીને ઉત્પાદન સુવિધાઓ તરીકે સંચાલિત થઈ શકે છે. બેન્ચ સ્કેલ વિ પાયલોટ વિ પ્રદર્શન બેન્ચ સ્કેલ, પાયલોટ સ્કેલ અને પ્રદર્શન સ્કેલ વચ્ચેના તફાવતો ઉદ્યોગ અને ઉપયોગથી ખૂબ પ્રભાવિત છે. કેટલાક ઉદ્યોગો પાયલોટ પ્લાન્ટ અને પ્રદર્શન પ્લાન્ટનો એકબીજાના બદલે ઉપયોગ કરે છે. કેટલાક પાયલોટ પ્લાન્ટ્સ પોર્ટેબલ મોડ્યુલો તરીકે બનાવવામાં આવે છે જે સરળતાથી સમાવિષ્ટ એકમ તરીકે પરિવહન કરી શકાય છે. બેચ પ્રક્રિયાઓ માટે, ઉદાહરણ તરીકે ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગમાં, બેન્ચ સ્કેલ સામાન્ય રીતે 1-20 કિલોગ્રામ અથવા તેનાથી ઓછા નમૂનાઓ પર હાથ ધરવામાં આવે છે, જ્યારે પાયલોટ સ્કેલ પરીક્ષણ 20-100 કિલોગ્રામના નમૂનાઓ સાથે કરવામાં આવે છે. પ્રદર્શન ધોરણ અનિવાર્યપણે ઓપરેશનલ સ્થિરતા સાબિત કરવા માટે વિસ્તૃત સમયગાળા દરમિયાન સંપૂર્ણ વ્યાપારી ફીડ દરો પર સાધનોનું સંચાલન કરે છે. સતત પ્રક્રિયાઓ માટે, ઉદાહરણ તરીકે પેટ્રોલિયમ ઉદ્યોગમાં, બેન્ચ સ્કેલ પ્રણાલીઓ સામાન્ય રીતે 1000 મિલી. થી ઓછા ઉત્પ્રેરક સાથે માઇક્રો રિએક્ટર અથવા સી. એસ. ટી. આર. પ્રણાલીઓ હોય છે, જે પ્રતિક્રિયાઓ અને/અથવા વિભાજનનો એકવારના ધોરણે અભ્યાસ કરે છે. પાયલોટ પ્લાન્ટ્સમાં સામાન્ય રીતે 1 અને 100 લિટરની વચ્ચે ઉત્પ્રેરક વોલ્યુમ ધરાવતા રિએક્ટર હોય છે, અને ઘણીવાર સામૂહિક સંતુલનને બંધ કરવાના ધ્યેય સાથે ઉત્પાદનને અલગ કરવા અને ગેસ/પ્રવાહી રિસાયકલનો સમાવેશ કરે છે. પ્રદર્શન પ્લાન્ટ, જેને અર્ધ-કાર્ય પ્લાન્ટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે 100-1000 લિટરની શ્રેણીમાં લાક્ષણિક ઉત્પ્રેરક વોલ્યુમ સાથે પૂર્વ-વ્યાવસાયિક ધોરણે પ્રક્રિયાની સદ્ધરતાનો અભ્યાસ કરશે. સતત પ્રક્રિયા માટે પ્રદર્શન સ્કેલ પ્લાન્ટની રચના અપેક્ષિત ભાવિ વ્યાપારી પ્લાન્ટ જેવી જ હશે, જોકે તે ખૂબ જ ઓછી થ્રુપુટ પર હશે, અને તેનો ધ્યેય ઉત્પ્રેરકની કામગીરી અને વિસ્તૃત સમયગાળા દરમિયાન કાર્યકારી જીવનકાળનો અભ્યાસ કરવાનો છે, જ્યારે બજાર પરીક્ષણ માટે નોંધપાત્ર માત્રામાં ઉત્પાદનનું ઉત્પાદન કરે છે. નવી પ્રક્રિયાઓના વિકાસમાં, પાયલોટ અને પ્રદર્શન પ્લાન્ટની ડિઝાઇન અને કામગીરી ઘણીવાર ભવિષ્યના વ્યાપારી પ્લાન્ટની ડિઝાઇન સાથે સમાંતર ચાલશે, અને પાયલોટ પરીક્ષણ કાર્યક્રમોના પરિણામો વ્યાપારી પ્લાન્ટ ફ્લોશીટને શ્રેષ્ઠ બનાવવા માટે ચાવીરૂપ છે. પ્રક્રિયા તકનીકનો સફળતાપૂર્વક અમલ કરવામાં આવ્યો હોય તેવા કિસ્સાઓમાં તે સામાન્ય બાબત છે કે પાયલોટ પરીક્ષણના પરિણામે વ્યાપારી ધોરણે થતી બચત પાયલોટ પ્લાન્ટની કિંમત કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધારે હશે. કસ્ટમ પાયલોટ પ્લાન્ટ બનાવવા માટેના પગલાં કસ્ટમ પાયલોટ પ્લાન્ટ સામાન્ય રીતે સંશોધન અથવા વ્યાપારી હેતુઓ માટે તૈયાર કરવામાં આવે છે. તેઓ કોઈ ઓટોમેશન અને ઓછો પ્રવાહ ધરાવતી નાની સિસ્ટમથી લઈને એક દિવસમાં પ્રમાણમાં મોટી માત્રામાં ઉત્પાદન કરતી ઉચ્ચ સ્વચાલિત સિસ્ટમ સુધીના કદમાં હોઈ શકે છે. કદ ગમે તે હોય, કાર્યરત પાયલોટ પ્લાન્ટની રચના અને બનાવટના પગલાં સમાન છે. તે છેઃ પ્રી-એન્જિનિયરિંગ-પ્રોસેસ ફ્લો ડાયાગ્રામ (પી. એફ. ડી.) પૂર્ણ કરવું, બેઝિક પાઇપિંગ અને ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશન ડાયાગ્રામ (પી એન્ડ આઈ. ડી.) અને પ્રારંભિક ઉપકરણ લેઆઉટ. ઇજનેરી મોડેલિંગ અને ઓપ્ટિમાઇઝેશન-પ્રક્રિયાના પરિમાણોને મોડેલ કરવા અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓને સ્કેલ કરવા માટે સિમ્યુલેશન સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરીને 2D અને 3D મોડેલ્સ બનાવવામાં આવે છે. આ મોડેલિંગ સોફ્ટવેર સિસ્ટમની મર્યાદાઓ, બિન-રેખીય રાસાયણિક અને ભૌતિક ફેરફારો અને સંભવિત સાધનોનું કદ નક્કી કરવામાં મદદ કરે છે. દળ અને ઊર્જા સંતુલન, અંતિમ પી એન્ડ આઈ. ડી. અને સામાન્ય વ્યવસ્થા રેખાંકનો તૈયાર કરવામાં આવે છે. સિસ્ટમ માટે ઓટોમેશન વ્યૂહરચનાઓ વિકસાવવામાં આવે છે (જો જરૂરી હોય તો). કંટ્રોલ્સ સિસ્ટમ પ્રોગ્રામિંગ શરૂ થાય છે અને ફેબ્રિકેશન અને એસેમ્બલી ફેબ્રિકેશન અને એસેમ્બલી દ્વારા ચાલુ રહેશે-ઓપ્ટિમાઇઝ્ડ ડિઝાઇન નક્કી થયા પછી, કસ્ટમ પાયલોટ બનાવટી અને એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે. પાયલોટ પ્લાન્ટ્સને ક્યાં તો સ્થળ પર અથવા સ્થળની બહાર મોડ્યુલર સ્કિડ્સ તરીકે એસેમ્બલ કરી શકાય છે જેનું નિયંત્રિત વાતાવરણમાં નિર્માણ અને પરીક્ષણ કરવામાં આવશે. પરીક્ષણ-સિસ્ટમના યોગ્ય કાર્યને સુનિશ્ચિત કરવા માટે સિસ્ટમ નિયંત્રણો સહિત પૂર્ણ થયેલ સિસ્ટમોનું પરીક્ષણ હાથ ધરવામાં આવે છે. સ્થાપન અને પ્રારંભ-જો ઓફસાઇટ બાંધવામાં આવે, તો પાયલોટ સ્કિડ્સ ઓનસાઇટ સ્થાપિત કરવામાં આવે છે. તમામ સાધનો તૈયાર થઈ ગયા પછી, હાલની પ્લાન્ટ ઉપયોગિતાઓ અને નિયંત્રણો સાથે સિસ્ટમને એકીકૃત કરીને સંપૂર્ણ સિસ્ટમ સ્ટાર્ટઅપ પૂર્ણ થાય છે. સંપૂર્ણ કામગીરીનું પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે અને તેની પુષ્ટિ કરવામાં આવે છે. તાલીમ-સંચાલક તાલીમ પૂર્ણ થાય છે અને સંપૂર્ણ પ્રણાલી દસ્તાવેજીકરણ સોંપવામાં આવે છે. આ પણ જુઓ કેમિકલ એન્જિનિયરિંગ ઓપરેશન્સ રિસર્ચ પ્રોસેસ એન્જિનિયરિંગ સંદર્ભો ગ્રંથસૂચિ એમ. લેવિન (સંપાદક), ફાર્માસ્યુટિકલ પ્રોસેસ સ્કેલ-અપ (ડ્રગ્સ અને ફાર્માસ્યુટિકલ), ઇન્ફોર્મે હેલ્થકેર, ત્રીજી આવૃત્તિ, (2011) એમ. લેક્નર (સંપાદક), સ્કેલ-અપ ઇન કમ્બશન, પ્રોસેસઈંગ એન્જિનિયરિંગ જીએમબીએચ, વિએન, (2009). એમ. ઝ્લોકાર્નિક, સ્કેલ-અપ ઇન કેમિકલ એન્જિનિયરિંગ, વિલી-વીસીએચ વર્લેગ જીએમબીએચ એન્ડ કંપની કેજીએએ, બીજી આવૃત્તિ, (2006). રિચાર્ડ પલ્લુઝી, પાયલોટ પ્લાન્ટ્સઃ ડિઝાઇન, કન્સ્ટ્રક્શન એન્ડ ઓપરેશન, મેકગ્રો-હિલ, ફેબ્રુઆરી, 1992. રિચાર્ડ પલ્લુઝી, પાયલોટ પ્લાન્ટ્સ, કેમિકલ એન્જિનિયરિંગ, માર્ચ, 1990. ઔદ્યોગિક ઇજનેરી ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ