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第四章 化学制药反应设备 《制药设备及技术》 第四章 化学制药反应设备 第四章 化学制药反应设备 化学制药生产过程中，为了保证反应设备安全可靠、经济合理地运行，需满足以下要求： （1）结构上要保证物料能均匀分布，有良好接触、充分混合的空间，无短路与死角现象，且压降小，以获得较高的反应速度，提高其生产能力。 （2）合理设置换热装置，使反应物能维持适宜的反应温度。 （3）反应设备的筒体材料有足够的机械强度、耐高温蠕变性能、抗腐蚀性能、良好加工性能和经济性等，保证设备经久耐用、安全可靠。 （4）制造容易，便于安装检修，易于操作调节，使用周期长。 第一节 间歇操作釜式反应器 由于药品的生产规模小，品种多，原料与工艺条件多种多样，而间歇操作的搅拌釜装置简单，操作方便灵活，适应性强，因此在制药工业中获得广泛的应用。这种反应器的特点是物料一次加入，反应完毕后一起放出，全部物料参加反应的时间是相同的；在良好的搅拌下，釜内各点的温度、浓度可以达到均匀一致；可以生产不同规格和品种的产品，生产时间可长可短，物料的浓度、温度、压力可控范围广；反应结束后出料容易，便于清洗。 第一节 间歇操作釜式反应器 一、釜式反应器的基本结构 第一节 间歇操作釜式反应器 1、釜体 搅拌反应釜的釜体一般包括顶盖、筒体和罐底。容器的封头大多选用标准椭圆形封头，顶盖上装有传动装置以及人孔、视镜等附属设施。筒体一般为钢制圆筒，安装有多种接管，如物料进出口管、监测装置接管等，为满足传热的要求，需要在筒体的外侧安装夹套或在筒体内部安装蛇管结构，釜体通过支座安装在基础或平台上。 第一节 间歇操作釜式反应器 2、搅拌装置 化学制药工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，通常包括搅拌器、搅拌轴、支撑结构以及挡板、导流筒等部件。搅拌器结构形式多种多样，在第三章第三节生物反应器中已详细介绍了涡轮搅拌器和螺旋桨式搅拌器，适用于低粘度液体。下面介绍一类大直径低转速的搅拌器，适用于高粘度液体。 第一节 间歇操作釜式反应器 （1）锚框式搅拌器 第一节 间歇操作釜式反应器 锚式搅拌器结构较简单，由垂直桨叶和形状与底封头形状相同的水平桨叶所组成，适用于粘度在100Pa·s以下的流体搅拌，对于大直径反应器或流体粘度在10～100Pa·s时，在锚式桨中间设一加固横梁，即为框式搅拌器，以增加容器中部的混合，见图4-2(b)和(c)，其中(b)为单级式，(c)为多级式。搅拌叶可用扁钢或钢板制造，小直径的搅拌器整个旋转体可铸造或焊接而成，而大直径搅拌器与轴的连接常做成螺栓连接的可拆式，以便于检修和安装。 第一节 间歇操作釜式反应器 锚框式搅拌器混合效果并不理想，只适用于对混合要求不太高的场合。由于锚框式搅拌器在容器壁附近流速比其它搅拌器大，能得到大的表面传热系数，故常用于传热、晶析操作。由于直径较大，能使釜内整个液层形成湍动，减小沉淀或结块，减少“挂壁”的产生，故在反应釜中应用较多。也常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。当搅拌粘度大于100Pa·s 的流体时，应采用螺带式或螺杆式搅拌器。 第一节 间歇操作釜式反应器 （2）螺带式和螺杆式反应器 第一节 间歇操作釜式反应器 螺带式反应器主要由螺带、轴套和支承杆组成。搅拌桨叶是一定宽度和一定螺矩的螺旋带，常用的有单头和双头两种，单头即一根螺带，双头为两根螺带，通过横向拉杆与搅拌抽连接。螺旋带外直径较大，接近筒体内直径，桨的高度也较大，外缘圆周速度一般小于2m/s。搅动时液体呈复杂螺旋运动，混合和传质效果较好，常用于高粘度液体的搅拌。 螺杆式搅拌器结构与此类似，但其直径较小。其参数可查标准HG/T3796.10-2005《螺杆式搅拌器》和HG/T3796.11-2005《螺带式搅拌器》。 第一节 间歇操作釜式反应器 搅拌器选型 一般需考虑搅拌目的、物料粘度、搅拌容器容积的大小三个方面，还应考虑反应过程的特性、搅拌效果和搅拌功率的要求，在达到同样的搅拌效果时，要求尽可能少地消耗动力，以及操作费用、制造、维护和检修等因素。实际选用时，可根据流动状态、搅拌目的、搅拌容量、转速范围及液体最高粘度等，查表4-1综合确定。 第一节 间歇操作釜式反应器 3、传动装置 第一节 间歇操作釜式反应器 （1）电动机的选用 电动机的功率是选用的主要参数，其值主要根据搅拌所需的功率及传动装置的传动效率来确定。搅拌所需的功率一般由工艺要求给出，传动效率与所选减速装置的结构有关。此外还应考虑搅拌轴通过轴封装置时因摩擦而损耗的功率。 反应釜的电动机大多与减速器配套使用，在许多场合下，电动机与减速器一并配套供应，设计时可根据选定的减速器选用配套的电动机。 第一节 间歇操作釜式反应器 （2）减速器的选用