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(xué)制藥反應(yīng)設(shè)備,制藥設(shè)備及技術(shù),第四章 化學(xué)制藥反應(yīng)設(shè)備,2,3,化學(xué)制藥反應(yīng)設(shè)備又稱,化學(xué)反應(yīng)器，,是制藥過程的核心設(shè)備，它的作用是：通過對參加反應(yīng)的介質(zhì)充分?jǐn)嚢瑁刮锪匣旌暇鶆?；?qiáng)化傳熱效果和相間傳質(zhì)；使氣體在液相中作均勻分散；使固體顆粒在液相中均勻懸浮；使不相容的另一液相均勻懸浮或充分乳化?；旌系目炻⒕鶆虺潭群蛡鳠崆闆r的好壞，都會(huì)影響反應(yīng)結(jié)果。,第四章 化學(xué)制藥反應(yīng)設(shè)備,化學(xué)制藥生產(chǎn)過程中，為了保證反應(yīng)設(shè)備安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行，需滿足以下要求：,（,1,）結(jié)構(gòu)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(xiàn)象，且壓降小，以獲得較高的反應(yīng)速度，提高其生產(chǎn)能力。,（,2,）合理設(shè)置換熱裝置，使反應(yīng)物能維持適宜的反應(yīng)溫度。,（,3,）反應(yīng)設(shè)備的筒體材料有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、耐高溫蠕變性能、抗腐蝕性能、良好加工性能和經(jīng)濟(jì)性等，保證設(shè)備經(jīng)久耐用、安全可靠。,（,4,）制造容易，便于安裝檢修，易于操作調(diào)節(jié)，使用周期長。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,由于藥品的生產(chǎn)規(guī)模小，品種多，原料與工藝條件多種多樣，而間歇操作的攪拌釜裝置簡單，操作方便靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，因此在制藥工業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。這種反應(yīng)器的特點(diǎn)是物料一次加入，反應(yīng)完畢后一起放出，全部物料參加反應(yīng)的時(shí)間是相同的；在良好的攪拌下，釜內(nèi)各點(diǎn)的溫度、濃度可以達(dá)到均勻一致；可以生產(chǎn)不同規(guī)格和品種的產(chǎn)品，生產(chǎn)時(shí)間可長可短，物料的濃度、溫度、壓力可控范圍廣；反應(yīng)結(jié)束后出料容易，便于清洗。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,一、釜式反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu),圖,4-1,釜式反應(yīng)器結(jié)構(gòu),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(dòng)裝置,圖,4-1,是一臺(tái)通氣式攪拌反應(yīng)釜典型結(jié)構(gòu)，主要由攪拌容器和攪拌機(jī)構(gòu)兩大部分組成，攪拌容器包括筒體及內(nèi)構(gòu)件、傳熱裝置及支座、各種工藝接管等；攪拌機(jī)構(gòu)包括攪拌裝置、軸封裝置、傳動(dòng)裝置等。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,1,、釜體,攪拌反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，頂蓋上裝有傳動(dòng)裝置以及人孔、視鏡等附屬設(shè)施。筒體一般為鋼制圓筒，安裝有多種接管，如物料進(jìn)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(cè)安裝夾套或在筒體內(nèi)部安裝蛇管結(jié)構(gòu)，釜體通過支座安裝在基礎(chǔ)或平臺(tái)上。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,2,、攪拌裝置,化學(xué)制藥工業(yè)中常用的攪拌裝置是機(jī)械攪拌裝置，通常包括攪拌器、攪拌軸、支撐結(jié)構(gòu)以及擋板、導(dǎo)流筒等部件。攪拌器結(jié)構(gòu)形式多種多樣，在第三章第三節(jié)生物反應(yīng)器中已詳細(xì)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(zhuǎn)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(yīng)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(yīng)器,錨式攪拌器,結(jié)構(gòu)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(yīng)器或流體粘度在,10,100Pas,時(shí)，在錨式槳中間設(shè)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),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(gè)旋轉(zhuǎn)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(yīng)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?shù)，故常用于傳熱、晶析操作。由于直徑較大，能使釜內(nèi)整個(gè)液層形成湍動(dòng)，減小沉淀或結(jié)塊，減少“掛壁”的產(chǎn)生，故在反應(yīng)釜中應(yīng)用較多。也常用于攪拌高濃度淤漿和沉降性淤漿。當(dāng)攪拌粘度大于,100Pas,的流體時(shí)，應(yīng)采用螺帶式或螺桿式攪拌器。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,（,2,）螺帶式和螺桿式反應(yīng)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(yīng)器,螺帶式反應(yīng)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(nèi)直徑，槳的高度也較大，外緣圓周速度一般小于,2m/s,。攪動(dòng)時(shí)液體呈復(fù)雜螺旋運(yùn)動(dòng)，混合和傳質(zhì)效果較好，常用于高粘度液體的攪拌。,螺桿式攪拌器,結(jié)構(gòu)與此類似，但其直徑較小。其參數(shù)可查標(biāo)準(zhǔn),HG/T3796.10-2005,螺桿式攪拌器,和,HG/T3796.11-2005,螺帶式攪拌器,。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)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(gè)方面，還應(yīng)考慮反應(yīng)過程的特性、攪拌效果和攪拌功率的要求，在達(dá)到同樣的攪拌效果時(shí)，要求盡可能少地消耗動(dòng)力，以及操作費(fèi)用、制造、維護(hù)和檢修等因素。實(shí)際選用時(shí)，可根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)、攪拌目的、攪拌容量、轉(zhuǎn)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(yīng)器,3,、傳動(dòng)裝置,圖,4-4,傳動(dòng)裝置,1-,電動(dòng)機(jī)；,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(yīng)釜傳動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、減速器、支架、聯(lián)軸器等。,傳動(dòng)裝置通常設(shè)置在反應(yīng)釜頂蓋上，,般采用立式布置，作用是將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速通過減速器，調(diào)整至工藝要求所需的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過聯(lián)軸器帶動(dòng)攪拌軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)攪拌器工作。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,（,1,）電動(dòng)機(jī)的選用,電動(dòng)機(jī)的功率是選用的主要參數(shù)，其值主要根據(jù)攪拌所需的功率及傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率來確定。攪拌所需的功率一般由工藝要求給出，傳動(dòng)效率與所選減速裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)。此外還應(yīng)考慮攪拌軸通過軸封裝置時(shí)因摩擦而損耗的功率。,反應(yīng)釜的電動(dòng)機(jī)大多與減速器配套使用，在許多場合下，電動(dòng)機(jī)與減速器一并配套供應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)選定的減速器選用配套的電動(dòng)機(jī)。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,（,2,）減速器的選用,減速器的作用是傳遞運(yùn)動(dòng)和改變轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以滿足工藝條件的要求。目前，我國已制訂了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)系列，并由相關(guān)廠家定點(diǎn)生產(chǎn)，可根據(jù)傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)速、載荷大小及性質(zhì)，再結(jié)合效率、外廓尺寸、重量、價(jià)格和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用等各項(xiàng)參數(shù)與指標(biāo)，進(jìn)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)釜用立式減速器。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,（,3,）機(jī)架,釜用機(jī)架的常用結(jié)構(gòu)有單支點(diǎn)機(jī)架和雙支點(diǎn)機(jī)架兩種。,圖,4-5,單支點(diǎn)機(jī)架 圖,4-6,雙支點(diǎn)機(jī)架,1-,機(jī)架；,2-,軸承,1-,機(jī)架；,2-,上軸承；,3-,下軸承,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,單支點(diǎn)支架：,用以支承減速器和攪拌軸，適合電動(dòng)機(jī)或減速器，可作為一個(gè)支點(diǎn)，或容器內(nèi)可設(shè)置中間軸承和可設(shè)置底軸承的情況。,雙支點(diǎn)機(jī)架：,當(dāng)減速器中的軸承不能承受液體攪拌所產(chǎn)生的軸向力時(shí)，應(yīng)選用雙支點(diǎn)機(jī)架，由機(jī)架上的兩個(gè)支點(diǎn)承受全部的軸向載荷。對于大型設(shè)備，或?qū)嚢杳芊庖筝^高的場合，一般都采用雙支點(diǎn)機(jī)架。,單支點(diǎn)機(jī)架和雙支點(diǎn)機(jī)架都已有標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)架的用途和適應(yīng)范圍、結(jié)構(gòu)形式、基本參數(shù)和尺寸、主要技術(shù)要求等做出了相應(yīng)規(guī)定。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,（,4,）凸緣法蘭,凸緣法蘭用于連接攪拌器傳動(dòng)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連。凸緣法蘭可以自行設(shè)計(jì)，也可以選用標(biāo)準(zhǔn)件。標(biāo)準(zhǔn)凸緣法蘭,(HG 2156495),有四種結(jié)構(gòu)形式，適應(yīng)的設(shè)計(jì)壓力為,0.1,1.6MPa,，設(shè)計(jì)溫度為,-20,300,的反應(yīng)釜。,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,（,5,）安裝底座,安裝底座用于支承支架和軸封，軸封和機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)。視釜內(nèi)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(dòng)裝置設(shè)立在釜體上部,),和下裝式,(,傳動(dòng)裝置設(shè)立在釜體下部,),兩種形式，安裝底座、機(jī)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(yīng)器,圖,4-7,上裝式 圖,4-8,下裝式,1-,軸封；,2-,機(jī)架；,3-,安裝底蓋；,4-,凸緣法蘭,第一節(jié) 間歇操作釜式反應(yīng)器,二、釜式反應(yīng)器的操作與維護(hù),1,應(yīng)嚴(yán)格按產(chǎn)品銘牌上標(biāo)定的工作壓力和工作溫度操作使用，以免造成危險(xiǎn)。,2,嚴(yán)格遵守產(chǎn)品使用說明書中關(guān)于冷卻、注油等方面的規(guī)定，做好設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。,3.,所有閥門使用時(shí)，應(yīng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿（針），壓緊密封面，達(dá)到密封效果。關(guān)閉時(shí)不,易用力過猛，以免損壞密封面。,4.,電氣控制儀表應(yīng)由專人操作，并按規(guī)定設(shè)置過載保護(hù)設(shè)施。,5.,要經(jīng)常注意整臺(tái)設(shè)備和減速器的工作情況，減速器潤滑油不足應(yīng)立即補(bǔ)充。對夾套和蓋子上等部位的安全閥、壓力表、溫度表、蒸餾孔、電器儀表等要應(yīng)定期檢查，如果有故障要即時(shí)調(diào)換或修理。,6.,設(shè)備不用時(shí)，用溫水在容器內(nèi)外壁全面清洗，經(jīng)常擦洗鍋體，保持外表清潔和內(nèi)膽光亮，達(dá)到耐用的目的。,第二節(jié) 其他形式的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備,一、管式反應(yīng)器,1,、管式反應(yīng)器的類型,管式反應(yīng)器是工業(yè)生產(chǎn)中常用的反應(yīng)器類型之一。它大多采用長徑比很大的圓形空管構(gòu)成，因而得名“管式反應(yīng)器”。將管式反應(yīng)器分為多管串聯(lián)管式反應(yīng)器和多管并聯(lián)管式反應(yīng)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(yīng)過程，一般設(shè)有套管或殼管式換熱裝置。,第二節(jié) 其他形式的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備,圖,4-9,各種管式反應(yīng)器,第二節(jié) 其他形式的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備,2,、管式反應(yīng)器特點(diǎn),通常管式反應(yīng)器的長度和直徑之比大于,50,100,，在實(shí)際應(yīng)用中，一般采用連續(xù)操作，少數(shù)采用半連續(xù)操作，具有如下特點(diǎn)：,（,1,）單位反應(yīng)器體積具有較大換熱面積，尤其適用于熱效應(yīng)較大的反應(yīng)。,（,2,）通過反應(yīng)器的物料質(zhì)點(diǎn)，沿同一方向以同一流速流動(dòng)，在流動(dòng)方向上沒有返混。,（,3,）所有物料質(zhì)點(diǎn)在反應(yīng)器中的停留時(shí)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(chǎn)，便于計(jì)算機(jī)集散控制，產(chǎn)品質(zhì)量有保證。,第二節(jié) 其他形式的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備,圖,4-10,側(cè)燒式轉(zhuǎn)化反應(yīng)器,1-,進(jìn)氣管；,2-,上法蘭；,3-,下法蘭；,4-,溫度計(jì)；,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(zhuǎn)化管式反應(yīng)器,，其內(nèi)徑,102mm,，外徑,143mm,長,1109mm,，管的下部觸媒支承架內(nèi)裝有觸媒，氣體由進(jìn)氣總管進(jìn)入管式轉(zhuǎn)化器，在觸媒存在條件下，石腦油轉(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)設(shè)備,二、固定床反應(yīng)器,圖,4-11,固定床反應(yīng)器,1-,固體固定床；,2-,反應(yīng)器外壁；,3-,底部網(wǎng)板；,4-,出口（或出口）；,5-,進(jìn)口（或進(jìn)口）,固定床反應(yīng)器又稱填充床反應(yīng)器，是制藥工業(yè)中另一種常用的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備，裝填有固體催化劑或固體反應(yīng)物，典型結(jié)構(gòu)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(dòng)，反應(yīng)物從上（下）進(jìn)入反應(yīng)器，通過床層進(jìn)行反應(yīng)，從下（上）部出來。主要用于實(shí)現(xiàn)氣固相催化反應(yīng)。,第二節(jié) 其他形式的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備,固定床反應(yīng)器中參加反應(yīng)的物料以預(yù)定的方向運(yùn)動(dòng)，流體間沒有沿流動(dòng)方向的混合。其結(jié)構(gòu)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,。,