第四节化学制药反应设备

第四章生物反应设备第一节有关反应器基本知识教学目标：了解常见反应器的结构。

理解流体在搅拌器作用下的流动状态。

理解理想反应器和非理想反应器的概念。

教学重点：流体在搅拌器作用下的流动状态。

理想反应器和非理想反应器的概念。

教学难点：流体在搅拌器作用下的流动状态。

教学内容：一、常见反应器的基本结构如果根据操作的连续性，工业上所使用的反应器可分为间歇式反应器和连续式反应器。

根据几何形状划分，则工业反应器又可分为釜式、管式、塔式、固定床式和流化床式反应器。

如果反应器上安装有搅拌器则称为机械搅拌式反应器。

1.机械搅拌釜式反应器机械搅拌式反应釜由内胆、夹套、搅拌器、传动装置、电动机、封头等部件组成。

为了增强搅拌效果，在内胆的内壁上纵向设计了若干块挡板。

内胆之外是通载热介质的夹套。

搅拌器的形状各异，根据反应要求可更换。

在上封头设计有人孔、进料口、排气口、、取样口、温度测定口、压力表、观察窗等，有时又把温度计测量管和观察窗设计在筒体的壁上。

操作时，首先给夹套通入加热介质，控制内胆保持反应需要的温度，将各种原料液从不同的进料口放入内胆，开动搅拌器，促使液体混合均匀和反应正常进行。

当反应完毕，从反应釜底部放出液体至贮罐贮存。

机械搅拌釜式反应器属于压力容器，在反应时，内胆里的压力可能会升高。

在操作时一定要将内胆里的压力控制在额定压力之下，否则，易发生危险事故。

2.其他反应器机械搅拌釜式反应器应用非常广泛，除此之外还有管式、塔式、固定床和流化床等类型的反应器。

（1）管式反应器结构比较简单，将一根管道弯曲成各种形状，在内部装填各种性能的填料，即构成一个管式反应器。

管式反应器耐高温高压，传热面积可大可小，传热系数高，流体流速快，停留时间可控，是反应工程大型化连续化发展中的一个重要设备。

（2）固定床反应器按传热方式划分，固定床反应器可分为绝热式、换热式和自热式三种类型。

在催化反应时不与外界进行热交换的反应器称为绝热式反应器。

绝热式的热交换是通过绝热升温和绝热降温实现的。

制药设备与工艺设计–反应设备引言制药设备是指在制药工艺中用于完成各种反应过程的设备。

反应设备作为制药设备的重要组成部分，在药物生产过程中发挥着至关重要的作用。

本文将重点介绍反应设备在制药工艺中的设计原则、常见类型以及设计考虑因素。

设计原则安全性原则反应设备的设计首先需要考虑的是安全性。

在制药生产中，可能涉及到各种化学反应，因此反应设备的设计应考虑到反应物的性质、放热情况、压力变化以及防爆等安全问题。

设计中应充分考虑到操作人员的安全和设备的稳定性，避免意外事故的发生。

效率原则在制药工艺中，反应设备的效率对于产品质量和生产成本具有直接影响。

因此，反应设备的设计应注重提高反应速度、增加传质效果、降低能量损耗等方面的效率。

通过合理的设计，可以提高反应设备的利用率，降低生产成本。

可靠性原则反应设备的设计应考虑到设备的可靠性和可维护性。

设备的可靠性意味着在长时间的运行中能够保持稳定的工作状态，不会出现频繁的故障。

同时，设备的可维护性是指设备在故障发生时能够容易修复和维护。

可靠性和可维护性是保障制药生产顺利进行的重要因素。

常见类型反应釜反应釜是制药工艺中最常见的反应设备之一，主要用于容积较大的反应。

反应釜通常由不锈钢或者玻璃钢制成，具有较高的耐压性和耐腐蚀性。

反应釜可以进行加热、冷却、搅拌等操作，适用于多种反应类型。

反应槽反应槽是较小容积的反应设备，通常用于小规模制药生产或者实验室研究。

反应槽可以根据不同的需要选择材料，如玻璃反应槽、不锈钢反应槽等。

反应槽具有搅拌功能，以提高反应效率。

塔式反应器塔式反应器是用于气相反应的设备，主要用于需要连续生产的反应过程。

塔式反应器的设计应考虑到气体的传质和传热问题，以保证反应的高效进行。

固定床反应器固定床反应器适用于液相或气相反应，采用固定的催化剂床层来实现反应。

固定床反应器的设计需要考虑到催化剂的选择和固定床的布置，以获得较高的反应效率。

设计考虑因素反应条件在反应设备的设计中，需要考虑到反应的条件，如温度、压力、pH值等。

药品厂常用设备简述1. 反应釜：用于制备化学药物的设备，包括玻璃反应釜和不锈钢反应釜。

反应釜通常具有高温高压的特点，能够满足不同化学反应的要求。

2. 分散机：用于将药物原料中的固体颗粒或粉末与溶剂进行混合和分散，常见的有高剪切分散机和超声波分散机。

3. 干燥机：用于将湿润的药物原料或制剂进行干燥，常见的有喷雾干燥机和真空干燥机。

4. 混合机：用于将不同成分的药物原料进行混合，可以是粉末与粉末的混合，也可以是粉末与液体的混合。

5. 压片机：用于将药物原料制成固体片剂或颗粒，常见的有单台压片机和旋转式压片机。

6. 包装机：用于对药品进行包装，包括胶囊填充机、自动包装机和贴标机等。

以上设备仅为药品厂常用设备中的一部分，不同的药品生产工艺和产品要求将决定使用的设备种类和规格。

药品厂会根据自身的生产需要选择合适的设备，以确保生产出符合质量标准的药品。

对于药品厂而言，选择合适的设备对于生产药品的质量、效率和成本都至关重要。

随着科技的不断进步和市场的竞争，药品厂常用的设备不断更新与改进，以满足日益增长的市场需求和质量标准。

下面我们来继续介绍一些药品厂常用的设备。

7. 溶液制备设备：在制备一些注射剂和口服液等药物时，通常会需要溶液制备设备，如喷雾干燥设备、搅拌存储罐、输送泵等。

这些设备用于将固体原料与溶剂混合、溶解和处理。

合理的溶液制备设备能够帮助药品厂保证药物的质量和稳定性。

8. 过滤设备：在药品生产过程中，常常需要对药物原料进行过滤以去除杂质。

过滤设备包括各种滤器、过滤板和过滤袋等，以及相应的过滤设备，如滤压机和真空过滤机。

9. 冷冻干燥设备：在一些生物制剂和灵敏药物的生产中，常常需要采用冷冻干燥技术。

冷冻干燥设备用于将溶液中的药物原料通过冷冻和真空干燥的方式，将其转变为干燥的固体药物制剂，同时保持其原有的活性。

10. 洁净室设备：在一些特殊的药品生产中，需要保持高洁净度的生产环境，以防止外部污染物对药品产生影响。

药物制剂工程设备复习资料总结药物制剂工程设备是指用于药物制剂生产过程中的各种设备，包括物料输送设备、反应设备、分离设备、干燥设备、包装设备等。

这些设备的选择和优化对于保证药物制剂的质量和效果非常重要。

以下是药物制剂工程设备的相关知识的总结。

一、物料输送设备1.输送管道：输送管道通常采用不锈钢制作，有一定的耐腐蚀性能。

在选用管道时，需要考虑物料的特性、流动性、输送量、管道长短等因素。

2.输送泵：输送泵一般采用离心泵、压腔泵和齿轮泵等。

在选择泵时，需要考虑物料的流动性、粘度、输送量和工艺要求等因素。

二、反应设备1.反应釜：反应釜是最常用的反应设备，可用于各种化学反应。

在选择反应釜时，需要考虑反应物的特性、温度、压力、反应速度等因素。

2.搅拌设备：搅拌设备用于保持反应物料的均匀悬浮状态，通常采用搅拌机、搅拌罐等。

在选择搅拌设备时，需要考虑搅拌速度、搅拌方式、反应物料的粘度等因素。

三、分离设备1.过滤设备：过滤设备用于将反应液中的固体颗粒或杂质分离出来，常见的有压滤机、离心机、真空过滤器等。

在选择过滤设备时，需要考虑颗粒大小、粘附性等因素。

2.蒸馏设备：蒸馏设备用于将反应液中的溶剂或其他组分分离出来，常见的有蒸馏塔、蒸馏柱等。

在选择蒸馏设备时，需要考虑组分的沸点、温度、压力等因素。

四、干燥设备1.烘干设备：烘干设备用于将湿料或溶液中的水分蒸发掉，常见的有烘箱、热风循环干燥机等。

在选择烘干设备时，需要考虑物料的含水率、烘干温度等因素。

2.冷冻干燥设备：冷冻干燥设备用于将湿料或溶液中的水分直接从固态转化为气态，常见的有冷冻干燥机。

在选择冷冻干燥设备时，需要考虑物料的热敏性、冷却温度等因素。

五、包装设备以上是药物制剂工程设备的相关知识总结，了解这些设备的性能和选择因素有助于更好地进行药物制剂的生产和质量控制。

模块四化学制药反响设备单元二反响设备的应用及类型一、反响设备的应用用于完成化学反响的设备称为反响设备。

许多化工及石油化工产品生产过程中，都是在对原料进行假设干物理过程处理后，再按一定的要求进行化学反响得到最终产品。

例如，氨的合成反响就是经过造气、精致，得到一定比例、合格纯度的氮氢混和气后，在合成塔中以一定的压力、温度及催化剂的存在下起化学反响得到氨气。

其他如染料、油漆、农药等工业也都有氧化，氯化、硫化、硝化等化学反响过程那么更为普遍。

因此，反映设备在化工设备中是非常重要的。

反响设备大多是化工生产中的关键设备，例如和成氨生产中氨合成塔，聚乙烯生产中的聚合釜都是该生产中的关键设备。

二、对反响设备的要求反响器的主要作用是提供反响场所，并维持一定的反响条件，使化学反响过程按预定的方向进行，得到合格的反响产物。

一个设计合理、性能良好的反响器，应能满足如下几方面的要求。

〔1〕满足化学动力学和传递过程的要求，做到反响速度快、选择性好、转化率高、目的产品多、副产物少。

〔2〕能及时有效地输入或输出热量，维持系统的热量平衡，使反响过程在适宜的温度下进行。

〔3〕有足够的机械强度和抗腐蚀能力，满足反响过程对压力的要求，保证设备经久耐用，生产平安可靠。

〔4〕制造容易，安装检修方便，操作调节灵活，生产周期长。

三、反响设备的类型在化工生产中，化学反响的种类很多，操作条件差异很大，物料的聚集状态也各不相同，使用反响器的种类也是多种多样。

一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类，最常见的是按结构型式分类，可分为釜式反响器、管式反响器、塔式反响器、固定床反响器、流化床反响器等。

1釜式反响器釜式反响器也称槽式、锅式反响器，它是各类反响器中结构较为简单且应用较广的一种。

主要应用于液—液均相反响过程，在气—液、液—液非均相反响过程中也有应用。

在化工生产中，既适用于间歇操作过程，又可单釜或多釜串联用于连续操作过程，但在间歇生产过程应用最多。

模块四化学制药反响设备单元一釜式搅拌反响器的构造一、总体结构釜式搅拌反响器有立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌，卧式容器搅拌等类型。

其中以立式容器中心搅拌反响器是最典型的一种，其总体结构如图7-3所示。

主要包括搅拌罐、搅拌装置、密封装置三大局部。

搅拌罐—由罐体和传热装置组成。

作用是提供反响空间和反响条件。

搅拌装置—由搅拌器、搅拌轴、传动装置组成。

传动装置又由电动机、减速器、联轴器及机座等组成。

搅拌轴将来自传动装置的动力传递给搅拌器，搅拌器的作用使釜内物料均匀混合、强化釜内的传热和传质过程。

密封装置—防止罐内介质泄漏或外界空气进入罐内。

图7—3 立式容器中心搅拌反响器1—搅拌器；2—罐体；3—夹套；4—搅拌轴；5—压出管；6—支座；7—人孔；8—轴封；9—传动装置二、搅拌器搅拌器的形式多种多样，其结构如图7-4、图7-5所示。

〔1〕浆式搅拌器结构简单、制造容易，但主要产生旋转方向的液流、且轴向流动范围较小。

主要用于流体的循环或黏度较高物料的搅拌。

〔2〕推进式搅拌器的结构如同船舶的推进器，通常有三瓣叶片。

搅拌时流体由桨叶上方吸入，下方以圆筒状螺旋形排出，液体至容器底在沿壁面返至桨叶上方，形成轴向流动。

适用于低黏度、大流量的场合。

主要用于液-液混合，使温度均匀，在低浓度固-液系中防止淤泥沉降等。

〔3〕涡轮式搅拌器是一中应用较广的搅拌器，有开式和盘式两类。

能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理黏度范围很广的流体。

适用于低黏度到中黏度流体的混合、液-液分散、固-液悬浮，以及促进传热、传质和化学循环。

〔4〕框式和锚式搅拌器那么与以上三种有明显的差异，其直径与反响器罐体的直径很接近。

这类搅拌器转速低，根本上不产生轴向液流，但搅动范围很大、不会形成死区。

搅拌混合效果不太理想，适合于对混合要求不太高的场合。

〔5〕螺旋式搅拌器是由浆式搅拌器演变而来，其主要特点是消耗的功率较小。

据资料介绍，在相同的雷诺数下，单螺旋搅拌器的耗功率是锚式搅拌器的1/2。

第四章化学制药反应器教学目的：⏹了解各种反应器的结构、特点及工业应用。

⏹了解搅拌器型式和加热剂、冷却剂的选择；⏹理解搅拌混合的机理和液体的流动特性；⏹掌握间歇操作釜式反应器的结构和基本计算；⏹能根据化学反应的特点正确选择反应器的型式和操作方式教学重点:⏹掌握各种反应器的结构、特点；⏹理解搅拌混合的机理和液体的流动特性；⏹掌握间歇操作釜式反应器的结构和基本计算；教学方法：采取启发式、开放式教学方法，设问、提问、讨论。

布置思考题，，为培养学生创新思维能力提供空间和条件。

教学手段与工具：采用多媒体形式，配之以必要的板书。

教学指导思想：贯彻以学生为主体、教师为指导者的教学思想，充分调动学生主动、生动学习的积极性。

教学内容：第一节反应器基础一、反应器的类型⏹按反应物系相态分类：气固、气液、液液、液固、气液固反应器⏹反应器结构：釜式、管式、塔式、固定床、移动床、流化床反应器；⏹操作方式：间歇式、半间歇式、连续式反应器；二、反应器计算的基本方程式1.动力学方程2.物料衡算方程0=⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎭⎬⎫⎩⎨⎧反应的反应物量有效体积内参加的反应物量离开有效体积的反应物量进入有效体积进入反应器反应物量--反应器反应物量-反应器内转化掉反应物量＝0)()1(0)()1(0000=----=⋅∆--∆--∆R A Af A A R A Af A A V r x F F V r x F F τττ )(0A A A R r x F V -= 3.热量衡算方程 根据能量守恒与转化定律对反应中的热量进行衡算第二节 工艺路线选择依据生产周期：反应时间＋清洗、拆卸、安装等辅助时间。

特点： ①剧烈的搅拌，混合完全均匀，无浓度梯度存在；②反应器有足够的传热条件，反应器内无温度梯度；③物料同时加入，并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。

一、间歇操作釜式反应器的特点、结构和应用❖ 基本结构：① 釜体：由壳体和上、下封头组成，其高与直径之比一般在1~3之间。