化工生產過程往往是在高溫高壓下進行的，因此如果對化學反應過程管控不當就有可能會導致事故和傷害，甚至引起爆炸、火災、化學品泄漏等。如果能對化工生產過程進行實時監控和掌控，就可以做到對生產過程了如指掌，將風險降低到零。比如，我們以格氏化學反應過程為例來說明在線檢測的作用和價值。

我們先一起來看看什么是格氏試劑？化工生產中有些中間物是至關重要的，而格氏試劑就是其中之一，鹵代物在無水乙醚或四氫呋喃中和金屬鎂作用生成烷基鹵化鎂RMgX，這種有機鎂化合物就被稱作為格氏試劑(Grignard Reagent)。

格氏試劑作為親核試劑可以與醛、酮、羧酸等化合物發生加成反應，這類反應被稱作格氏反應(Grignard Reaction)。格氏試劑是許多有機合成中偶連、加成、取代的反應物，在有機合成中具有較高應用價值。其合成的反應如下圖1所示：

圖1：格氏試劑合成反應

在線拉曼技術或許是眾多化工生產企業的福音：

比如Thermo ScientificTMRaminaTM在線拉曼過程分析儀（見下圖2）就是一款用于連續化化工生產的過程監測儀器，它可以提供非破壞性的、連續的過程分析，不需要樣品制備和處理。在化工生產中可以提供反應物和產物的含量監測、反應過程和反應趨勢的變化監測、反應起始點和終點及突變點的判斷等應用。

圖2：Ramina在線拉曼過程分析儀

Ramina在線拉曼過程分析儀的組成如下圖3所示，它是由主機和光纖探頭組合的一款儀器，整個儀器主機的體積非常小巧便攜，所有的光學器件都固定集成在主機內部，儀器的浸入式探頭具有耐高溫、高壓和腐蝕，可以應對化工生產中各種復雜的應用現場。儀器在出廠前就已經校正好，在客戶現場可以直接安裝運行，無需再次校正，可確保隨時進行連續、精確分析。

格氏試劑的反應體系比較復雜，反應機理也是難以捉摸，其組成看似簡單，但是在其溶液體系中存在多種不同配位的有機鎂物質，在拉曼光譜中不能憑借某一個特征峰就能準確定量。我們利用采集到的反應體系的拉曼光譜結合Solo軟件對全光譜進行定量建模和預測，獲得了非常好的模型和預測結果。

格氏試劑反應體系的拉曼光譜如下圖4所示，隨著體系中產物濃度的增加拉曼光譜也呈現梯度增加。利用拉曼光譜采集到的光譜與實驗室滴定法測試到的相對應的樣品濃度進行PLS模型的建立，模型擬合效果如下圖5所示，模型的實際值和光譜預測值得線性擬合度R2可以達到0.99以上，證明該模型的效果非常好。因此可以得出結論，利用Ramina在線拉曼技術可以準確預測格氏試劑合成的產物含量和反應的引發點。

圖4.格氏試劑反應體系的拉曼光譜

基于Solo軟件建立的模型，對未知的11個樣品含量進行了預測分析，再通過滴定的方法確定相對應的未知樣品的濃度值，其濃度的結果如下圖6所示，拉曼光譜的預測值與實際值非常接近，幾乎所有的樣品濃度的相對誤差在可接受的范圍內。由此可見，在線拉曼光譜法非常適合格氏試劑產量的預測。

相比于實驗室方法，拉曼光譜有著更加突出的特點，其快速、無損、無污染和直接測試等優點是其他實驗室方法所不能相比的。另外，在線分析技術可以直接在生產的反應釜里進行一邊生產一邊測試，提供實時的、全過程的生產數據，不僅降低了人工取樣和測樣的繁瑣流程，更是減少了試劑耗材的消耗成本，并且還能提供更加豐富的數據信息。

由于在線拉曼技術是對整個反應過程進行監測的，所以我們可以基于該技術直接判斷反應的開始情況，而不需要通過溫度或壓力來間接推測反應是否觸發。下圖7所示是利用Ramina在線拉曼過程分析儀對整個反應的連續監測圖，從該圖可以直接判斷反應的開始點。預測圖顯示反應起始是在11:25分左右，而在溫度和壓力表上顯示的是11:27分左右，該結果表明拉曼光譜更能準確直接反應整個體系的反應情況。

綜上，我們可以了解到RaminaTM在線拉曼過程分析儀是一款緊湊型的拉曼光譜儀，采用一體化系統、能快速部署、簡單易用、擴展性強、專為關注結果與節省時間的市場而設計。在化工生產中可以為用戶提供可以實時、非破壞性和直接進行分析，而無需樣品制備，測試結果快速且準確，可直接用于危險化學工藝和反應的過程監測，使精準的測量變得更加簡單。您也可以通過以下視頻感受Ramina在線拉曼過程分析儀的魅力！