Pilot plant
پائلٹ پلانٹ ایک قبل از تجارتی پیداواری نظام ہے جو نئی پیداواری ٹیکنالوجی کو استعمال کرتا ہے اور/یا نئی ٹیکنالوجی پر مبنی مصنوعات کی چھوٹی مقدار تیار کرتا ہے، بنیادی طور پر نئی ٹیکنالوجی کے بارے میں سیکھنے کے مقصد سے۔ اس کے بعد حاصل کردہ علم کو مکمل پیمانے کے پیداواری نظام اور تجارتی مصنوعات کے ڈیزائن کے ساتھ ساتھ مزید تحقیقی مقاصد کی شناخت اور سرمایہ کاری کے فیصلوں کی حمایت کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ دیگر (غیر تکنیکی) مقاصد میں نئی ٹیکنالوجیز کے لیے عوامی حمایت حاصل کرنا اور حکومتی ضوابط پر سوال اٹھانا شامل ہیں۔ پائلٹ پلانٹ اس لحاظ سے ایک نسبتا اصطلاح ہے کہ پائلٹ پلانٹ عام طور پر مکمل پیمانے کے پیداواری پلانٹس سے چھوٹے ہوتے ہیں، لیکن مختلف سائز میں بنائے جاتے ہیں۔ نیز، چونکہ پائلٹ پلانٹس سیکھنے کے لیے ہوتے ہیں، وہ عام طور پر زیادہ لچکدار ہوتے ہیں، ممکنہ طور پر معیشت کی قیمت پر۔ کچھ پائلٹ پلانٹس لیبارٹریوں میں اسٹاک لیب کے سازوسامان کا استعمال کرتے ہوئے بنائے جاتے ہیں، جبکہ دیگر کو کافی انجینئرنگ کی کوششوں کی ضرورت ہوتی ہے، جس کی لاگت لاکھوں ڈالر ہوتی ہے، اور یہ اپنی مرضی کے مطابق جمع کیے جاتے ہیں اور عمل کے سازوسامان، آلات اور پائپنگ سے بنائے جاتے ہیں۔ انہیں مکمل پیمانے کے پلانٹ کے لیے اہلکاروں کو تربیت دینے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ پائلٹ پودے مظاہرے کے پودوں کے مقابلے میں چھوٹے ہوتے ہیں۔ اصطلاحات پائلٹ پلانٹ سے ملتا جلتا لفظ پائلٹ لائن ہے۔ بنیادی طور پر، پائلٹ پلانٹ اور پائلٹ لائنیں ایک جیسے کام انجام دیتی ہیں، لیکن 'پائلٹ پلانٹ' (بائیو) کیمیائی اور جدید مواد کی پیداوار کے نظام کے تناظر میں استعمال ہوتا ہے، جبکہ 'پائلٹ لائن' عام طور پر نئی ٹیکنالوجی کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ 'کلو لیب' کی اصطلاح چھوٹے پائلٹ پلانٹس کے لیے بھی استعمال ہوتی ہے جو متوقع پیداوار کی مقدار کا حوالہ دیتے ہیں۔ رسک مینجمنٹ پائلٹ پلانٹس کا استعمال بڑے پروسیس پلانٹس کی تعمیر سے وابستہ خطرے کو کم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ وہ کئی طریقوں سے ایسا کرتے ہیں: پائلٹ پیمانے کے نظام کی حدود کا تعین کرنے کے لیے کمپیوٹر کے تخروپن اور نیم تجرباتی طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ ان ریاضیاتی نمونوں کی پھر فزیکل پائلٹ اسکیل پلانٹ میں جانچ کی جاتی ہے۔ پیمانے کے لیے ماڈلنگ کے مختلف طریقے استعمال کیے جاتے ہیں۔ ان طریقوں میں شامل ہیں: کیمیائی مماثلت کا مطالعہ ریاضیاتی ماڈلنگ کیمیائی عمل کا تخروپن محدود عنصر تجزیہ (ایف ای اے) کمپیوٹیشنل فلوڈ ڈائنامکس (سی ایف ڈی) یہ نظریاتی ماڈلنگ کے طریقے درج ذیل کو واپس کرتے ہیں: حتمی کمیت اور توانائی کے توازن نظام کے ڈیزائن اور صلاحیت کے آلات کی ضروریات نظام کی حدود پائلٹ ماڈیول کی تعمیر کی لاگت کا تعین کرنے کی بنیاد مکمل پیمانے کے پلانٹس کے مقابلے میں ان کی تعمیر کافی کم مہنگی ہے۔ کاروبار کسی ایسے منصوبے پر اتنا سرمایہ خطرے میں نہیں ڈالتا جو ناکارہ یا ناقابل عمل ہو۔ مزید برآں، ڈیزائن میں تبدیلیاں پائلٹ پیمانے پر زیادہ سستے طریقے سے کی جا سکتی ہیں اور بڑے پلانٹ کی تعمیر سے پہلے اس عمل میں کنکس پر کام کیا جا سکتا ہے۔ وہ مکمل پیمانے کے پلانٹ کے ڈیزائن کے لیے قیمتی ڈیٹا فراہم کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر رد عمل، مادی خصوصیات، کٹاؤ کے بارے میں سائنسی اعداد و شمار دستیاب ہو سکتے ہیں، لیکن کسی بھی پیچیدگی کے عمل کے رویے کی پیش گوئی کرنا مشکل ہے۔ دوسرے عمل سے انجینئرنگ کا ڈیٹا دستیاب ہو سکتا ہے، لیکن اس ڈیٹا کو ہمیشہ دلچسپی کے عمل پر واضح طور پر لاگو نہیں کیا جا سکتا۔ ڈیزائنرز پروڈکشن اسکیل کی سہولت کے اپنے ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لیے پائلٹ پلانٹ کے ڈیٹا کا استعمال کرتے ہیں۔ اگر کسی نظام کی اچھی طرح سے وضاحت کی گئی ہے اور انجینئرنگ کے پیرامیٹرز معلوم ہیں، تو پائلٹ پلانٹس استعمال نہیں کیے جاتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ایک کاروبار جو ایک نیا پلانٹ بنا کر پیداواری صلاحیت کو بڑھانا چاہتا ہے جو موجودہ پلانٹ کی طرح ہی کام کرتا ہے وہ پائلٹ پلانٹ کا استعمال نہ کرنے کا انتخاب کر سکتا ہے۔ مزید برآں، کمپیوٹرز پر پروسیس سیمولیشن میں پیشرفت نے پروسیس ڈیزائنرز کے اعتماد میں اضافہ کیا ہے اور پائلٹ پلانٹس کی ضرورت کو کم کیا ہے۔ تاہم، وہ اب بھی استعمال ہوتے ہیں کیونکہ جدید ترین تخروپن بھی پیچیدہ نظاموں کے رویے کی درست پیش گوئی نہیں کر سکتا۔ جیسے جیسے نظام کے سائز میں اضافہ ہوتا ہے، نظام کی خصوصیات جو مادے کی مقدار پر منحصر ہوتی ہیں (وسیع خصوصیات کے ساتھ) تبدیل ہو سکتی ہیں۔ کیمیائی پلانٹ میں سطح کے رقبے اور مائع کا تناسب اس طرح کی خاصیت کی ایک اچھی مثال ہے۔ چھوٹے کیمیائی پیمانے پر، جیسے کہ ایک فلاسک میں، سطح کے رقبے اور مائع کا تناسب نسبتا بڑا ہوتا ہے۔ تاہم، اگر زیر بحث تعامل کو 500 گیلن کے ٹینک میں فٹ ہونے کے لیے بڑھایا جائے تو سطح کے رقبے اور مائع کا تناسب بہت کم ہو جاتا ہے۔ سطح کے رقبے اور مائع کے تناسب میں اس فرق کے نتیجے میں، تھرموڈینامکس کی صحیح نوعیت اور عمل کے رد عمل کی حرکیات غیر لکیری انداز میں بدل جاتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ بیکر میں ایک رد عمل بڑے پیمانے پر پیداوار کے عمل میں اسی رد عمل سے بہت مختلف انداز میں برتاؤ کر سکتا ہے۔ دیگر عوامل دیگر عوامل جو پیداوار کے پیمانے میں تبدیلی کے دوران تبدیل ہو سکتے ہیں ان میں شامل ہیں: رد عمل حرکیات کیمیائی توازن مواد کی خصوصیات سیال حرکیات تھرموڈینامکس آلات کا انتخاب تحریک یکسانیت/یکسانیت پائلٹ پلانٹ کے آپریشن سے ڈیٹا اکٹھا کرنے کے بعد، پیداوار کے پیمانے پر ایک بڑی سہولت بنائی جا سکتی ہے۔ متبادل طور پر، ایک مظاہرے کا پلانٹ، جو عام طور پر پائلٹ پلانٹ سے بڑا ہوتا ہے، لیکن مکمل پیمانے کے پیداواری پلانٹ سے چھوٹا ہوتا ہے، اس عمل کی تجارتی فزیبلٹی کو ظاہر کرنے کے لیے بنایا جا سکتا ہے۔ کاروبار بعض اوقات نئی مصنوعات، نئے فیڈ اسٹاک، یا مختلف آپریٹنگ حالات کے لیے خیالات کی جانچ کرنے کے لیے پائلٹ پلانٹ کو چلانا جاری رکھتے ہیں۔ متبادل طور پر، انہیں پیداواری سہولیات کے طور پر چلایا جا سکتا ہے، جس سے مرکزی پلانٹ سے پیداوار میں اضافہ ہوتا ہے۔ بینچ اسکیل بمقابلہ پائلٹ بمقابلہ مظاہرے بینچ اسکیل، پائلٹ اسکیل اور مظاہرے کے پیمانے کے درمیان فرق صنعت اور اطلاق سے بہت زیادہ متاثر ہوتے ہیں۔ کچھ صنعتیں پائلٹ پلانٹ اور ڈیموسٹریشن پلانٹ کو ایک دوسرے کے متبادل کے طور پر استعمال کرتی ہیں۔ کچھ پائلٹ پلانٹس پورٹیبل ماڈیولز کے طور پر بنائے جاتے ہیں جنہیں آسانی سے ایک موجود یونٹ کے طور پر منتقل کیا جا سکتا ہے۔ بیچ کے عمل کے لیے، مثال کے طور پر دواسازی کی صنعت میں، بینچ اسکیل عام طور پر 1-20 کلوگرام یا اس سے کم کے نمونوں پر کیا جاتا ہے، جبکہ پائلٹ اسکیل ٹیسٹنگ 20-100 کلوگرام کے نمونوں کے ساتھ کی جاتی ہے۔ مظاہرے کا پیمانہ بنیادی طور پر آپریشنل استحکام کو ثابت کرنے کے لیے توسیعی مدت میں مکمل تجارتی فیڈ کی شرحوں پر آلات کو چلانا ہے۔ مسلسل عمل کے لیے، مثال کے طور پر پٹرولیم کی صنعت میں، بینچ اسکیل سسٹم عام طور پر مائیکرو ری ایکٹر یا سی ایس ٹی آر سسٹم ہوتے ہیں جن میں 1000 ملی لیٹر سے کم اتپریرک ہوتا ہے، جو رد عمل اور/یا علیحدگی کا ایک بار کی بنیاد پر مطالعہ کرتے ہیں۔ پائلٹ پلانٹس میں عام طور پر 1 اور 100 لیٹر کے درمیان اتپریرک حجم والے ری ایکٹر ہوتے ہیں، اور اکثر بڑے پیمانے پر توازن کو بند کرنے کے مقصد کے ساتھ مصنوعات کی علیحدگی اور گیس/مائع ری سائیکل کو شامل کرتے ہیں۔ مظاہرے کے پلانٹ، جنہیں نیم کام کرنے والے پلانٹ بھی کہا جاتا ہے، 100-1000 لیٹر کی حد میں عام اتپریرک حجم کے ساتھ، قبل از تجارتی پیمانے پر عمل کی عملداری کا مطالعہ کریں گے۔ ایک مسلسل عمل کے لیے ڈیموسٹریشن اسکیل پلانٹ کا ڈیزائن متوقع مستقبل کے تجارتی پلانٹ سے ملتا جلتا ہوگا، حالانکہ یہ بہت کم تھرو پٹ پر ہوگا، اور اس کا مقصد ایک طویل مدت میں اتپریرک کی کارکردگی اور آپریٹنگ لائف ٹائم کا مطالعہ کرنا ہے، جبکہ مارکیٹ ٹیسٹنگ کے لیے مصنوعات کی نمایاں مقدار پیدا کرنا ہے۔ نئے عمل کی ترقی میں، پائلٹ اور ڈیموسٹریشن پلانٹ کا ڈیزائن اور آپریشن اکثر مستقبل کے تجارتی پلانٹ کے ڈیزائن کے متوازی چلتا ہے، اور پائلٹ ٹیسٹنگ پروگراموں کے نتائج تجارتی پلانٹ فلوشیٹ کو بہتر بنانے کے لیے کلیدی حیثیت رکھتے ہیں۔ یہ ان صورتوں میں عام ہے جہاں پروسیس ٹیکنالوجی کو کامیابی کے ساتھ نافذ کیا گیا ہے کہ پائلٹ ٹیسٹنگ کے نتیجے میں تجارتی پیمانے پر ہونے والی بچت پائلٹ پلانٹ کی لاگت سے نمایاں طور پر زیادہ ہوگی۔ کسٹم پائلٹ پلانٹ بنانے کے اقدامات عام طور پر تحقیق یا تجارتی مقاصد کے لیے بنائے جاتے ہیں۔ وہ سائز میں بغیر کسی آٹومیشن اور کم بہاؤ والے چھوٹے سے نظام سے لے کر ایک دن میں نسبتا بڑی مقدار میں مصنوعات تیار کرنے والے انتہائی خودکار نظام تک ہو سکتے ہیں۔ سائز کچھ بھی ہو، کام کرنے والے پائلٹ پلانٹ کو ڈیزائن کرنے اور بنانے کے اقدامات ایک جیسے ہیں۔ وہ ہیں: پری انجینئرنگ-ایک پروسیس فلو ڈائیگرام (پی ایف ڈی) کو مکمل کرنا، بنیادی پائپنگ اور انسٹرومینٹیشن ڈائیگرام (پی اینڈ آئی ڈی) اور ابتدائی آلات کی ترتیب۔ انجینئرنگ ماڈلنگ اور اصلاح-2D اور 3D ماڈل بنائے جاتے ہیں، عمل کے پیرامیٹرز کو ماڈل کرنے اور کیمیائی عمل کو پیمانے دینے کے لیے تخروپن سافٹ ویئر کا استعمال کرتے ہوئے۔ یہ ماڈلنگ سافٹ ویئر نظام کی حدود، غیر لکیری کیمیائی اور جسمانی تبدیلیوں، اور ممکنہ آلات کے سائز کا تعین کرنے میں مدد کرتے ہیں۔ بڑے پیمانے پر اور توانائی کے توازن، حتمی پی اینڈ آئی ڈی اور عمومی ترتیب کے ڈرائنگ تیار کیے جاتے ہیں۔ نظام کے لیے آٹومیشن کی حکمت عملی تیار کی جاتی ہیں (اگر ضرورت ہو)۔ کنٹرول سسٹم پروگرامنگ شروع ہوتی ہے اور من گھڑت اور اسمبلی کی بناوٹ اور اسمبلی کے ذریعے جاری رہے گی-ایک بہتر ڈیزائن کا تعین ہونے کے بعد، کسٹم پائلٹ من گھڑت اور اسمبل کیا جاتا ہے۔ پائلٹ پلانٹس کو یا تو آن سائٹ یا آف سائٹ ماڈیولر سکڈز کے طور پر جمع کیا جا سکتا ہے جن کی تعمیر اور جانچ ایک کنٹرول شدہ ماحول میں کی جائے گی۔ جانچ-نظام کے مناسب کام کو یقینی بنانے کے لیے نظام کے کنٹرول سمیت مکمل شدہ نظاموں کی جانچ کی جاتی ہے۔ انسٹالیشن اور اسٹارٹ اپ-اگر آف سائٹ بنایا گیا ہے، تو پائلٹ سکڈ آن سائٹ نصب کیے جاتے ہیں۔ تمام آلات موجود ہونے کے بعد، موجودہ پلانٹ کی افادیت اور کنٹرول کے ساتھ سسٹم کو مربوط کرکے مکمل سسٹم اسٹارٹ اپ مکمل کیا جاتا ہے۔ مکمل آپریشن کی جانچ اور تصدیق کی جاتی ہے۔ تربیت-آپریٹر کی تربیت مکمل ہو جاتی ہے اور سسٹم کی مکمل دستاویزات حوالے کی جاتی ہیں۔ کیمیائی انجینئرنگ آپریشنز ریسرچ پروسیس انجینئرنگ حوالہ جات ایم لیون (ایڈیٹر)، فارماسیوٹیکل پروسیس اسکیل اپ (ڈرگس اینڈ دی فارماسیوٹیکل)، انفارما ہیلتھ کیئر، تیسرا ایڈیشن، (2011) ایم لیکنر (ایڈیٹر)، اسکیل اپ ان دہن، پروسیس انجن انجینئرنگ جی ایم بی ایچ، وین، (2009) بھی دیکھیں۔ ایم زلوکارنیک، اسکیل اپ ان کیمیکل انجینئرنگ، ولی-وی سی ایچ ورلاگ جی ایم بی ایچ اینڈ کمپنی کے جی اے اے، دوسرا ایڈیشن، (2006)۔ رچرڈ پلوزی، پائلٹ پلانٹس: ڈیزائن، کنسٹرکشن اینڈ آپریشن، میک گرا ہل، فروری 1992۔ رچرڈ پلوزی، پائلٹ پلانٹس، کیمیائی انجینئرنگ، مارچ 1990۔ صنعتی انجینئرنگ صنعتی عمل