間歇式反應(yīng)器.ppt

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1、第三章間歇式反應(yīng)器第一節(jié)概述一、反應(yīng)器類型反應(yīng)、分離、制劑構(gòu)成了藥品生產(chǎn)的主要工藝過程。原料在反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，通過分離等方法獲得原料藥，原料藥經(jīng)過一定的制劑工藝(如混合、造粒、干燥、壓片、包衣、包裝等)即成為出廠的藥品。其中，反應(yīng)是整個(gè)生產(chǎn)工藝過程的核心，而反應(yīng)器則是反應(yīng)過程的核心設(shè)備。反應(yīng)器的類型很多，特點(diǎn)不一，為便于分析研究各種反應(yīng)器的性能、基本原理和工藝設(shè)計(jì)等問題，需將反應(yīng)器進(jìn)行科學(xué)的分類。常用的分類方法如下：⑴按幾何形狀分立式攪拌反應(yīng)鍋管式反應(yīng)器臥式反應(yīng)器塔式反應(yīng)器固定床反應(yīng)器流化反應(yīng)器

2、噴射反應(yīng)器泵式反應(yīng)器⑵按傳熱方式分類①間壁傳熱特點(diǎn)：反應(yīng)物與傳熱劑通過間壁傳熱圖適用場(chǎng)合：反應(yīng)物不能與傳熱劑直接接觸，溫度控制較嚴(yán)格。控制溫度的方法：傳熱劑的流量、溫度和壓力。如：夾套傳熱、蛇管傳熱、電熱、列管傳熱等。②直接傳熱特點(diǎn)：反應(yīng)物直接與傳熱劑接觸圖適用場(chǎng)合：反應(yīng)物允許接觸傳熱劑，要求快速升溫或降溫。控制溫度的方法：傳熱劑的用量及溫度。如：直接蒸汽加熱、直接加水冷卻等。③蒸發(fā)傳熱特點(diǎn)：靠蒸發(fā)性反應(yīng)物或反應(yīng)介質(zhì)（如溶劑）的蒸發(fā)移除熱量。適用場(chǎng)合：在沸騰下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)?？刂茰囟鹊姆椒ǎ悍悬c(diǎn)溫

3、度、氣相壓力。如：通過回流冷凝器除熱。④絕熱型特點(diǎn)：靠進(jìn)料的顯熱及反應(yīng)熱維持一定的溫度變化。適用場(chǎng)合：反應(yīng)熱不太大的情況下，允許溫度在一定范圍變化的場(chǎng)合。控制溫度的方法：進(jìn)料的溫度、流速。如：乙烯水合制乙醇的絕熱固定床反應(yīng)器。當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)部不能設(shè)置傳熱構(gòu)件時(shí)，或需要強(qiáng)化傳熱速率時(shí)，常常采用外循環(huán)傳熱方式，外部熱交換器常用列管式或螺旋板式的。均相：無相間界面，反應(yīng)速率僅與溫度、濃度有關(guān)。氣相—管式均液相—鍋式、管式、噴射器型非均相：過程的速率與溫度、濃度、相間傳質(zhì)速率均有關(guān)。氣-液相—鍋式、塔式、管式

4、液-液相—鍋式、列管式氣-固相—沸騰床、固定床、鍋式液-固相—鍋式氣-液-固相—鍋式、塔式、流化床固-半固相—球磨機(jī)型、螺桿型、臥式帶鋼球的鍋式⑶按反應(yīng)物相態(tài)分⑷按操作方式分①間歇操作（也稱分批操作）反應(yīng)器②連續(xù)操作反應(yīng)器③半連續(xù)操作（或稱半間歇操作）反應(yīng)器：原料與產(chǎn)物只要其中的一種為連續(xù)輸入或輸出，而其余則為分批加入或卸出的操作。a.常用反應(yīng)器：鍋式、塔式b.操作特征：半連續(xù)反應(yīng)器中的反應(yīng)物系組成必然隨時(shí)間而改變，也隨反應(yīng)器內(nèi)的位置而改變。c.適用場(chǎng)合：改變連續(xù)流動(dòng)物料的加料速度，可調(diào)節(jié)反應(yīng)速率

5、。第三章間歇式反應(yīng)器二、間歇式反應(yīng)器1.間歇操作：參與反應(yīng)的物料一次性投入反應(yīng)器，反應(yīng)完畢后產(chǎn)物又一次性卸出的操作過程（或稱分批操作）。間歇反應(yīng)器：用于間歇操作的反應(yīng)器。2.操作特點(diǎn)：反應(yīng)器內(nèi)的工藝參數(shù)（溫度、壓力、反應(yīng)物的濃度等）隨時(shí)間而變；操作過程的靈活性大，便于改變工藝條件和更換產(chǎn)品。3.使用場(chǎng)合：反應(yīng)速率較慢，熱效應(yīng)較小，生產(chǎn)規(guī)模不大的場(chǎng)合，以及多品種的生產(chǎn)和工藝條件變化復(fù)雜的場(chǎng)合。在制藥工業(yè)中應(yīng)用較廣。4.間歇式反應(yīng)器的類型從幾何形式上看：常用鍋式（釜式）反應(yīng)器，也有用管式和塔式反應(yīng)器的

6、。從所處理物料的相態(tài)上來看，有：*對(duì)于氣—液相反應(yīng)器要采用能形成液膜或鼓泡的裝置；液—液及液—固相反應(yīng)器（甚至固相）要有攪拌裝置；液—固相反應(yīng)常用塔式反應(yīng)器，將固體物料做成固定床，使液體物料通過床層，因此要裝液體噴淋裝置。如：混酸的硝化過程即是液—液非均相反應(yīng)，硝化反應(yīng)同時(shí)在兩相內(nèi)進(jìn)行，但在酸相內(nèi)反應(yīng)速度比在有機(jī)相中的速度大好幾倍，當(dāng)相接觸面小時(shí)，總反應(yīng)速度會(huì)顯著下降。為了擴(kuò)大流體兩相間的接觸面積，通常在反應(yīng)器內(nèi)裝有高效攪拌器，在急劇攪拌下，使液滴分散的很細(xì)，大大增加兩相間的接觸面積，同時(shí)由于各相

7、內(nèi)所形成的湍流而強(qiáng)化傳質(zhì)過程。制藥工業(yè)屬于精細(xì)有機(jī)合成工業(yè)，其產(chǎn)量小、規(guī)模一般較小，因此大多采用間歇操作，所用反應(yīng)器常為帶攪拌裝置的鍋式反應(yīng)器（間歇式反應(yīng)器）。5.典型攪拌反應(yīng)鍋的結(jié)構(gòu)這類設(shè)備的化工零部件國(guó)內(nèi)已標(biāo)準(zhǔn)化，可參見《化工設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一分冊(cè)（材料與零部件）。主要由以下部分組成：⑴鍋的主體⑷軸密封裝置⑵換熱裝置⑸傳動(dòng)裝置⑶攪拌裝置⑹工藝接管鍋式反應(yīng)器的特點(diǎn)及應(yīng)用1、特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、傳質(zhì)效率好、溫度分布均勻、便于控制和改變反應(yīng)條件、操作上靈活性較大，適合于多品種、小批量生產(chǎn)。2、

8、應(yīng)用：從反應(yīng)物料看：它能夠適應(yīng)于各種不同相態(tài)組合的反應(yīng)物料。如：均液相、非均液相、液—固相、氣—液相等從反應(yīng)類型看：它幾乎適用于所有有機(jī)合成的單元操作。如：氧化、還原、硝化、磺化、鹵化、縮合、聚合、烷化、?；?、重氮化、偶合等。3、缺點(diǎn)：設(shè)備生產(chǎn)效率低，間歇操作的輔助時(shí)間有時(shí)占的比例較大，特別是壓熱釜的操作，升溫和降溫所占的時(shí)間長(zhǎng)。若采用連續(xù)操作，由于返混效應(yīng)，要求達(dá)到與間歇操作相同轉(zhuǎn)化率時(shí)，需要更大的反應(yīng)體積。由于間歇操作勞動(dòng)生產(chǎn)率低，大噸位產(chǎn)品常常需要多個(gè)反應(yīng)鍋同時(shí)操作。4、結(jié)構(gòu)