第六章制药反应设备VIP免费

第1页共36页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共36页第六章制药反应设备6.1.反应器基础6.2.釜式反应器的工艺计算6.3.管式反应器的工艺计算6.4.反应器形式和操作方式选择6.5.搅拌器6.6.气－固相催化反应器6.7.反应器中的混合及对反应的影响6.1反应器基础反应是整个生产工艺过程的核心，反应器是反应过程的核心设备。制药工程设计从反应器开始，Smith等人提出设计的洋葱模型。反应器使原料转化为产品；分离循环分离原料产品和副产品组成的混合物；上两步设计决定设计过程的冷、热负荷。故进而作换热网络设计过程热量回收不能满足的冷、热负荷决定公用工程用量，因而第四步是公用工程设计。上循环对制药过程设计也适用，但产品精制、烘干和包装过程必须满足GMP,故换热网络设计同时，必须设计形成环境净化的空调系统。设计遵循洋葱模型，但极少有一次全过程设计即得成功的全过程设计的。多数情况下设计顺序是双向的，因为做出内层设计决策的依据是不完整的，当把较多的细节考虑至设计中时，外层会出现一个比较完整的设计轮廓，此时设计决策可能需要改变，因此必须返回内层，如此反复进行。6.1.1反应器类型第2页共36页第1页共36页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共36页反应器的类型很多，特点不一，可按不同的方式进行分类。1、按结构分类2、反应器按相态分类3.按操作方式分类：间歇式半间歇式连续式反应器4.按操作温度分类等温和非等温反应器5.按流动状况分类理想流动反应器和非理想流动反应器6.1.2反应器操作方式1、间歇操作间歇操作的特点是将原料一次加入反应器，达到规定的反应程度后卸出全部物料。然后进入下一个操作循环。间歇釜式反应器及其浓度变化间歇反应过程是非稳态过程，反应器内物料的组成随时间而变化。器内反应物和产物的浓度随时间的变化关系如图所示。对不可逆反应，随着τ的增加，反应物A的浓度将由开始时的CA0逐渐降至零;对可逆反应随τ的增加而降至其平衡浓度；对单一反应AR(产物)，R的浓度随反应时间的增加而增大；连串反应AR(产物)S，产物R的浓度先随τ的增加而增大，达一极大值后又随τ的增加而减小。釜式反应器2、连续操作反应原料连续地输入反应器，反应产物也从反应器连续流出。连续操作多属于稳态操作，器内任一位置上的反应物浓度、温度、压力、反应速度等参数均不随时间而变化。第3页共36页第2页共36页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共36页（1）管式反应器多个化学反应，产物R的浓度变化同间歇反应器。（2）全混流釜式反应器(CSTR)器内各处浓度相同且等于出口浓度，且不随时间而变，连续操作具有生产能力大、产品质量稳定、易实现机械化和自动化等优点，大规模工业生产的反应器多采用连续操作3、半连续操作原料或产物中有一种或一种以上的为连续输入或输出，而其余的(至少一种)为分批加入或卸出的操作。器内的物料组成既随时间而变化,又随位置而变化。釜式、管式、塔式以及固定床反应器等都有采用半连续方式操作的。6.1.3反应器计算基本方程式反应器计算所应用的基本方程式:反应动力学方程式物料衡算式热量衡算式。过程△P较大，并影响到rA时，还要用动量衡算式。1、反应动力学方程式对于均相反应反应速度可用单位时间、单位体积的反应物料中某一组分摩尔数的变化量来表示，等容过程A为反应物，取负号。等容过程反应AR为n级不可逆反应，则反应动力学方程式为式中k——反应速度常数，kmol1-nm3(n-1)h-1；n——反应级数。气相反应如果反应气体可视为理想气体，则kp和k的关系为用不同组分表示化学反应速度，其值与相应化学计量系数有关组分A、B、M、N表示的反应速度与组分的化学计量系数，有下列关系：2、物料衡算式对单一化学反应，列出一反应物的物料衡算式，其余反应物和产物的量都可通过化学计量关系来确定。第4页共36页第3页共36页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第4页共36页由于反应器内参数随τ或...