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1、Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,LOGO,第四章 化學制藥反應設備,制藥設備及技術,第四章 化學制藥反應設備,2,3,化學制藥反應設備又稱,化學反應器，,是制藥過程的核心設備，它的作用是：通過對參加反應的介質充分攪拌，使物料混合均勻；強化傳熱效果和相間傳質；使氣體在液相中作均勻分散；使固體顆粒在液相中均勻懸?。皇共幌嗳莸牧硪灰合嗑鶆驊腋』虺浞秩榛?。混合的快慢、均勻程度和傳熱情況的好壞，都會影響

2、反應結果。,第四章 化學制藥反應設備,化學制藥生產過程中，為了保證反應設備安全可靠、經濟合理地運行，需滿足以下要求：,（,1,）結構上要保證物料能均勻分布，有良好接觸、充分混合的空間，無短路與死角現象，且壓降小，以獲得較高的反應速度，提高其生產能力。,（,2,）合理設置換熱裝置，使反應物能維持適宜的反應溫度。,（,3,）反應設備的筒體材料有足夠的機械強度、耐高溫蠕變性能、抗腐蝕性能、良好加工性能和經濟性等，保證設備經久耐用、安全可靠。,（,4,）制造容易，便于安裝檢修，易于操作調節(jié)，使用周期長。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,由于藥品的生產規(guī)模小，品種多，原料與工藝條件多種多樣，而間歇操作的攪拌

3、釜裝置簡單，操作方便靈活，適應性強，因此在制藥工業(yè)中獲得廣泛的應用。這種反應器的特點是物料一次加入，反應完畢后一起放出，全部物料參加反應的時間是相同的；在良好的攪拌下，釜內各點的溫度、濃度可以達到均勻一致；可以生產不同規(guī)格和品種的產品，生產時間可長可短，物料的濃度、溫度、壓力可控范圍廣；反應結束后出料容易，便于清洗。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,一、釜式反應器的基本結構,圖,4-1,釜式反應器結構,1-,攪拌器；,2-,罐體；,3-,夾套；,4-,攪拌軸；,5-,壓出管；,6-,支座；,7-,人孔；,8-,軸封；,9-,傳動裝置,圖,4-1,是一臺通氣式攪拌反應釜典型結構，主要由攪拌容器和攪拌

4、機構兩大部分組成，攪拌容器包括筒體及內構件、傳熱裝置及支座、各種工藝接管等；攪拌機構包括攪拌裝置、軸封裝置、傳動裝置等。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,1,、釜體,攪拌反應釜的釜體一般包括頂蓋、筒體和罐底。容器的封頭大多選用標準橢圓形封頭，頂蓋上裝有傳動裝置以及人孔、視鏡等附屬設施。筒體一般為鋼制圓筒，安裝有多種接管，如物料進出口管、監(jiān)測裝置接管等，為滿足傳熱的要求，需要在筒體的外側安裝夾套或在筒體內部安裝蛇管結構，釜體通過支座安裝在基礎或平臺上。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,2,、攪拌裝置,化學制藥工業(yè)中常用的攪拌裝置是機械攪拌裝置，通常包括攪拌器、攪拌軸、支撐結構以及擋板、導流筒等部件。攪拌

5、器結構形式多種多樣，在第三章第三節(jié)生物反應器中已詳細介紹了渦輪攪拌器和螺旋槳式攪拌器，適用于低粘度液體。下面介紹一類大直徑低轉速的攪拌器，適用于高粘度液體。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,（,1,）錨框式攪拌器,（,a,）錨式攪拌器 （,b,）單級框式攪拌器（,c,）多級框式攪拌器,圖,4-2,錨式和框式攪拌器,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,錨式攪拌器,結構較簡單，由垂直槳葉和形狀與底封頭形狀相同的水平槳葉所組成，適用于粘度在,100Pas,以下的流體攪拌，對于大直徑反應器或流體粘度在,10,100Pas,時，在錨式槳中間設一加固橫梁，即為,框式攪拌器,，以增加容器中部的混合，見圖,4-2(b),

6、和,(c),，其中,(b),為單級式，,(c),為多級式。攪拌葉可用扁鋼或鋼板制造，小直徑的攪拌器整個旋轉體可鑄造或焊接而成，而大直徑攪拌器與軸的連接常做成螺栓連接的可拆式，以便于檢修和安裝。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,錨框式攪拌器混合效果并不理想，只適用于對混合要求不太高的場合。由于錨框式攪拌器在容器壁附近流速比其它攪拌器大，能得到大的表面?zhèn)鳠嵯禂担食Ｓ糜趥鳠?、晶析操作。由于直徑較大，能使釜內整個液層形成湍動，減小沉淀或結塊，減少“掛壁”的產生，故在反應釜中應用較多。也常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。當攪拌粘度大于,100Pas,的流體時，應采用螺帶式或螺桿式攪拌器。,第一節(jié) 間歇操作

7、釜式反應器,（,2,）螺帶式和螺桿式反應器,（,a,）螺桿式 （,b,）螺帶式,圖,4-3,螺桿、螺帶式攪拌器,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,螺帶式反應器,主要由螺帶、軸套和支承桿組成。攪拌槳葉是一定寬度和一定螺矩的螺旋帶，常用的有單頭和雙頭兩種，單頭即一根螺帶，雙頭為兩根螺帶，通過橫向拉桿與攪拌抽連接。螺旋帶外直徑較大，接近筒體內直徑，槳的高度也較大，外緣圓周速度一般小于,2m/s,。攪動時液體呈復雜螺旋運動，混合和傳質效果較好，常用于高粘度液體的攪拌。,螺桿式攪拌器,結構與此類似，但其直徑較小。其參數可查標準,HG/T3796.10-2005,螺桿式攪拌器,和,HG/T3796.11-200

8、5,螺帶式攪拌器,。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,攪拌器選型,一般需考慮攪拌目的、物料粘度、攪拌容器容積的大小三個方面，還應考慮反應過程的特性、攪拌效果和攪拌功率的要求，在達到同樣的攪拌效果時，要求盡可能少地消耗動力，以及操作費用、制造、維護和檢修等因素。實際選用時，可根據流動狀態(tài)、攪拌目的、攪拌容量、轉速范圍及液體最高粘度等，查表,4-1,綜合確定。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,3,、傳動裝置,圖,4-4,傳動裝置,1-,電動機；,2-,減速器；,3-,聯(lián)軸器；,4-,支架；,5-,攪拌軸；,6-,軸封裝置；,7-,凸緣；,8-,頂蓋（上封頭）,反應釜傳動裝置包括電動機、減速器、支架、聯(lián)軸器

9、等。,傳動裝置通常設置在反應釜頂蓋上，,般采用立式布置，作用是將電動機的轉速通過減速器，調整至工藝要求所需的攪拌轉速，再通過聯(lián)軸器帶動攪拌軸旋轉，從而帶動攪拌器工作。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,（,1,）電動機的選用,電動機的功率是選用的主要參數，其值主要根據攪拌所需的功率及傳動裝置的傳動效率來確定。攪拌所需的功率一般由工藝要求給出，傳動效率與所選減速裝置的結構有關。此外還應考慮攪拌軸通過軸封裝置時因摩擦而損耗的功率。,反應釜的電動機大多與減速器配套使用，在許多場合下，電動機與減速器一并配套供應，設計時可根據選定的減速器選用配套的電動機。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,（,2,）減速器的選用,

10、減速器的作用是傳遞運動和改變轉動速度，以滿足工藝條件的要求。目前，我國已制訂了相應的標準系列，并由相關廠家定點生產，可根據傳動比、轉速、載荷大小及性質，再結合效率、外廓尺寸、重量、價格和運轉費用等各項參數與指標，進行綜合分析比較，以選定合適的減速器類型與型號。,攪拌反應釜用減速器常用的有擺線針輪行星減速器、兩級齒輪減速器、,V,帶減速器以及圓柱蝸桿減速器等多種標準釜用立式減速器。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,（,3,）機架,釜用機架的常用結構有單支點機架和雙支點機架兩種。,圖,4-5,單支點機架 圖,4-6,雙支點機架,1-,機架；,2-,軸承,1-,機架；,2-,上軸承；,3-,下軸承,第一

11、節(jié) 間歇操作釜式反應器,單支點支架：,用以支承減速器和攪拌軸，適合電動機或減速器，可作為一個支點，或容器內可設置中間軸承和可設置底軸承的情況。,雙支點機架：,當減速器中的軸承不能承受液體攪拌所產生的軸向力時，應選用雙支點機架，由機架上的兩個支點承受全部的軸向載荷。對于大型設備，或對攪拌密封要求較高的場合，一般都采用雙支點機架。,單支點機架和雙支點機架都已有標準系列產品。標準對機架的用途和適應范圍、結構形式、基本參數和尺寸、主要技術要求等做出了相應規(guī)定。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,（,4,）凸緣法蘭,凸緣法蘭用于連接攪拌器傳動裝置的安裝底蓋。凸緣法蘭下部與釜體頂蓋焊接連接，上部與安裝底蓋法蘭相

12、連。凸緣法蘭可以自行設計，也可以選用標準件。標準凸緣法蘭,(HG 2156495),有四種結構形式，適應的設計壓力為,0.1,1.6MPa,，設計溫度為,-20,300,的反應釜。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,（,5,）安裝底座,安裝底座用于支承支架和軸封，軸封和機架定位于底座，有一定的同心度，從而保證攪拌軸既與減速器連接又穿過軸封還能順利運轉。視釜內物料的腐蝕情況，底座有不襯里和襯里兩種。安裝方式分為上裝式,(,傳動裝置設立在釜體上部,),和下裝式,(,傳動裝置設立在釜體下部,),兩種形式，安裝底座、機架、凸緣法蘭、軸封的裝配如圖,4-7,和圖,4-8,所示。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,圖

13、,4-7,上裝式 圖,4-8,下裝式,1-,軸封；,2-,機架；,3-,安裝底蓋；,4-,凸緣法蘭,第一節(jié) 間歇操作釜式反應器,二、釜式反應器的操作與維護,1,應嚴格按產品銘牌上標定的工作壓力和工作溫度操作使用，以免造成危險。,2,嚴格遵守產品使用說明書中關于冷卻、注油等方面的規(guī)定，做好設備的維護和保養(yǎng)。,3.,所有閥門使用時，應緩慢轉動閥桿（針），壓緊密封面，達到密封效果。關閉時不,易用力過猛，以免損壞密封面。,4.,電氣控制儀表應由專人操作，并按規(guī)定設置過載保護設施。,5.,要經常注意整臺設備和減速器的工作情況，減速器潤滑油不足應立即補充。對夾套和蓋子上等部位的安全閥、壓力表、溫度表、蒸餾

14、孔、電器儀表等要應定期檢查，如果有故障要即時調換或修理。,6.,設備不用時，用溫水在容器內外壁全面清洗，經常擦洗鍋體，保持外表清潔和內膽光亮，達到耐用的目的。,第二節(jié) 其他形式的化學反應設備,一、管式反應器,1,、管式反應器的類型,管式反應器是工業(yè)生產中常用的反應器類型之一。它大多采用長徑比很大的圓形空管構成，因而得名“管式反應器”。將管式反應器分為多管串聯(lián)管式反應器和多管并聯(lián)管式反應器，由單根,(,直管或盤管,),串聯(lián)或多根平行并聯(lián)的管子組成，主要用于氣相、液相、氣,-,液相連續(xù)反應過程，一般設有套管或殼管式換熱裝置。,第二節(jié) 其他形式的化學反應設備,圖,4-9,各種管式反應器,第二節(jié) 其他

15、形式的化學反應設備,2,、管式反應器特點,通常管式反應器的長度和直徑之比大于,50,100,，在實際應用中，一般采用連續(xù)操作，少數采用半連續(xù)操作，具有如下特點：,（,1,）單位反應器體積具有較大換熱面積，尤其適用于熱效應較大的反應。,（,2,）通過反應器的物料質點，沿同一方向以同一流速流動，在流動方向上沒有返混。,（,3,）所有物料質點在反應器中的停留時間都相同；同一截面上的物料濃度相同、溫度相同。,（,4,）物料的溫度、濃度沿管長連續(xù)變化，適用于大型化和連續(xù)化生產，便于計算機集散控制，產品質量有保證。,第二節(jié) 其他形式的化學反應設備,圖,4-10,側燒式轉化反應器,1-,進氣管；,2-,上法

16、蘭；,3-,下法蘭；,4-,溫度計；,5-,管子；,6-,觸媒支承架；,7-,下豬尾巴管,圖,4-10,為石腦油分解轉化管式反應器,，其內徑,102mm,，外徑,143mm,長,1109mm,，管的下部觸媒支承架內裝有觸媒，氣體由進氣總管進入管式轉化器，在觸媒存在條件下，石腦油轉化為氫氣和一氧化碳，供合成氨用。,第二節(jié) 其他形式的化學反應設備,二、固定床反應器,圖,4-11,固定床反應器,1-,固體固定床；,2-,反應器外壁；,3-,底部網板；,4-,出口（或出口）；,5-,進口（或進口）,固定床反應器又稱填充床反應器，是制藥工業(yè)中另一種常用的化學反應設備，裝填有固體催化劑或固體反應物，典型結構見圖,4-11,。固體物通常呈顆粒狀，粒徑,2,15mm,左右，堆積成一定高度（或厚度）的床層。床層靜止不動，反應物從上（下）進入反應器，通過床層進行反應，從下（上）部出來。主要用于實現氣固相催化反應。,第二節(jié) 其他形式的化學反應設備,固定床反應器中參加反應的物料以預定的方向運動，流體間沒有沿流動方向的混合。其結構因傳熱要求和方式而不同，常見的,三種基本形式：軸向絕熱式、徑向絕熱式和列管式,。,