制药设备与工艺设计.ppt
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1、制药设备与工艺设计3.1 机械搅拌反应器机械搅拌反应器l反应设备的定义、应用反应设备的定义、应用l搅拌反应器的结构搅拌反应器的结构l搅拌器搅拌器l搅拌器附件搅拌器附件2反应设备的定义反应设备的定义l用来进行化学反应的装置,通常称为反应器。用来进行化学反应的装置,通常称为反应器。3反应设备的应用反应设备的应用l通过对参加反应的介质的充分搅拌,使物料通过对参加反应的介质的充分搅拌,使物料混混合合均匀;均匀;l强化强化传热传热效果和相间传质;效果和相间传质;l使气体在液相中作均匀使气体在液相中作均匀分散分散;l使固体颗粒在液相中均匀使固体颗粒在液相中均匀悬浮悬浮;l使不相容的另一液相均匀悬浮或充分使
2、不相容的另一液相均匀悬浮或充分乳化乳化。4l按结构型式分类,可分为:按结构型式分类,可分为:l釜式反应器釜式反应器l管式反应器管式反应器l塔式反应器塔式反应器l固定床反应器固定床反应器l流化床反应器流化床反应器 反应设备的类型反应设备的类型5l 釜式反应器釜式反应器 釜釜 式反应器也称槽式、锅式反应器。式反应器也称槽式、锅式反应器。l参与反应的物料一次投入,反应完成后,产物参与反应的物料一次投入,反应完成后,产物一次卸出的反应器。一次卸出的反应器。l特点:装置简单、互换性大,投资低等。特点:装置简单、互换性大,投资低等。管式反应器管式反应器 管式反应器主要用于气相、液相、气管式反应器主要用于气
3、相、液相、气液相连续反应过程。液相连续反应过程。反应设备的类型反应设备的类型6管式反应器结构示意图管式反应器结构示意图7 鼓泡塔反应器结构示意图鼓泡塔反应器结构示意图11分布格板;分布格板;22夹套;夹套;33气体分布器;气体分布器;44塔体;塔体;55挡板;挡板;66塔外换热器;塔外换热器;77液体捕集器;液体捕集器;88扩大段扩大段塔式反应器塔式反应器8 固定床反应器固定床反应器 固定床反应器是指流体通过固定床反应器是指流体通过静止不动静止不动的固体物料的固体物料所形成的床层而进行化学反应所形成的床层而进行化学反应的设备。以气的设备。以气-固反应的固定床反应器最固反应的固定床反应器最常见。
4、常见。流化床反应器流化床反应器 把反应器和在其中呈把反应器和在其中呈流态化的固体催流态化的固体催化剂化剂颗粒合在一起,成为流化床反应器。颗粒合在一起,成为流化床反应器。流化床反应器多用于气流化床反应器多用于气-固反应过程。固反应过程。9机械搅拌反应器机械搅拌反应器l用于用于溶解、稀释溶解、稀释等多种传递过程;等多种传递过程;l化学反应化学反应过程。过程。10搅拌反应器的结构搅拌反应器的结构三大部分组成:三大部分组成:l搅拌装置搅拌装置l轴封轴封l搅拌罐搅拌罐传动装置传动装置搅拌轴搅拌轴搅拌器搅拌器轴封轴封罐体罐体夹套夹套人孔人孔压出管压出管11罐体尺寸确定罐体尺寸确定 高径比高径比 确定罐体高
5、径比的考虑因素确定罐体高径比的考虑因素 从减少从减少搅拌功率搅拌功率的角度考虑,高径比可取得的角度考虑,高径比可取得大一些大一些。从从传热角度传热角度看,希望高径比可取得看,希望高径比可取得大一些大一些;当容积一定时,高径比大、罐体就高,盛料部当容积一定时,高径比大、罐体就高,盛料部分表面积大、传热面积也就大。分表面积大、传热面积也就大。要考虑物料的状态,对要考虑物料的状态,对发酵类物料发酵类物料,为了使,为了使通入罐内的空气与发酵物料充分接触,高径比通入罐内的空气与发酵物料充分接触,高径比应取得应取得大一些大一些。13 直径及高度确定直径及高度确定 装料系数装料系数 若物料在反应过程中产生泡
6、们沫或呈沸腾状态,取装若物料在反应过程中产生泡们沫或呈沸腾状态,取装料系数料系数0.60.60.70.7;若物料反应较平稳,则取装料系数若物料反应较平稳,则取装料系数0.80.80.850.85。直径及高度确定直径及高度确定 1 1、在初步确定、在初步确定H/DiH/Di后,可先忽略封头的容积,近似后,可先忽略封头的容积,近似计算出罐体的容积计算出罐体的容积。14 得2、将上式计算的结果圆整为标准直径,再代入下式中克计算出罐体的高度 V V0 0:物料体积物料体积V Vk k:封头体积封头体积15l反应釜的高径比反应釜的高径比 l 液液-固相、液液相固相、液液相 11.3 l一般搅拌罐一般搅拌
7、罐 气液相气液相 12 l发酵罐类发酵罐类 发酵液发酵液 1.72.5 l在确定反应釜直径及高度时还应根据反应釜操在确定反应釜直径及高度时还应根据反应釜操作时所允许的装料程度一装料作时所允许的装料程度一装料16传热装置 夹套 可拆卸的夹套可拆卸的夹套不可拆卸的夹套不可拆卸的夹套17 蛇管蛇管结构蛇管结构18工艺接管 进料管 进料管结构进料管结构19 出料管下部出料管下部出料管上部出料管上部出料管20搅拌器搅拌器l搅搅拌拌器器又又称称搅搅拌拌桨桨或或搅搅拌拌叶叶轮轮,是是搅搅拌拌反反应应器器的的关关键键部部件件l功功能能是是提提供供过过程程所所需需要要的的能能量和适宜的流动状态。量和适宜的流动状
8、态。21流型流型l搅搅拌拌器器旋旋转转时时把把机机械械能能传传递递给给流流体体,在在搅搅拌拌器器附附近近形形成成高高湍湍动动的的充充分分混混合合区区,并并产产生生一一股股高高速速射射流流推推动动液液体在搅拌容器内循环流动体在搅拌容器内循环流动l这种这种循环流动的途径循环流动的途径称为流型。称为流型。l流型的影响因素流型的影响因素l搅拌器的形式搅拌器的形式l搅拌容器搅拌容器和和内构件几何特征内构件几何特征l流体性质流体性质l搅拌器转速搅拌器转速22三种基本流型三种基本流型l搅拌机顶插式中心安装的立式圆筒的搅拌机顶插式中心安装的立式圆筒的三种基本流型三种基本流型l径向流径向流l轴向流轴向流l切向流
9、切向流23径向流径向流l流流体体的的流流动动方方向向垂垂直直于于搅搅拌拌轴轴,沿沿径径向向流流动动,碰碰到到容容器器壁壁面面分分成成两两股股流流体体分分别别向向上上、向向下下流流动动,再再回回到到叶叶端端,不不穿穿过过叶叶片片,形形成成上上、下下两两个个循环循环24轴向流轴向流l流流体体的的流流动动方方向向平平行行于于搅搅拌拌轴轴,流流体体由由叶叶桨桨推推动动,使使流流体体向向下下流流动动,遇遇到到容容器器底底面面再翻上,形成再翻上,形成上下循环流上下循环流。25切向流切向流l无无挡挡板板的的容容器器内内,流流体体绕绕轴轴作作旋旋转转运运动动,流流速速高高时时的的液液体体表表面面会会形形成成漩
10、漩涡涡,这这种种流流型称为切向流型称为切向流l混合效果很差混合效果很差 26l三种流型同时存在三种流型同时存在l轴向流轴向流与与径向流径向流对混合起主要作用对混合起主要作用l切向流切向流应加以抑制应加以抑制l挡板挡板可削弱切向流可削弱切向流,增强轴向流和径向流增强轴向流和径向流 271.按流体流动形态按流体流动形态n轴向流搅拌器轴向流搅拌器n径向流搅拌器径向流搅拌器n混合流搅拌器混合流搅拌器2.按搅拌器结构按搅拌器结构3.按搅拌的用途按搅拌的用途搅拌器分类搅拌器分类29按流体流动形态分类按流体流动形态分类30按搅拌器结构分类按搅拌器结构分类l采用平叶和折叶的搅拌器采用平叶和折叶的搅拌器l桨式桨
11、式l涡轮式涡轮式l框式框式l锚式锚式l采用螺旋面叶的搅拌器采用螺旋面叶的搅拌器l推进式推进式l螺杆式螺杆式l螺带式螺带式32TY120三窄螺旋叶搅拌器TY130推进式搅拌器TY140四宽螺旋叶搅拌器TY210型平直叶桨式搅拌器TY220斜叶桨式搅拌器TY240双折叶桨式搅拌器型式搅拌器型式33TY250复合折叶桨式TY260椭圆叶桨式TY340三菱锥叶开启涡轮TY410框式搅拌器特殊框式搅拌器TY520斜叶开启涡轮TY530平直叶开启涡轮34TY610平直叶圆盘涡轮搅拌器TY640弧叶圆盘涡轮TY650箭叶式圆盘涡轮TY660抛物线圆盘涡轮TY715螺带螺杆搅拌器衬的搅拌器35n用于低黏流体的
12、搅拌器用于低黏流体的搅拌器l推进式推进式l长薄叶螺旋桨式长薄叶螺旋桨式l圆盘涡轮式圆盘涡轮式l用于高黏流体的搅拌器用于高黏流体的搅拌器l锚式锚式l框式框式l螺旋桨式螺旋桨式l螺带式螺带式按搅拌用途分类按搅拌用途分类36l根据搅拌过程的特点和主要控制因素进行选型根据搅拌过程的特点和主要控制因素进行选型搅拌器选型搅拌器选型37l挡板挡板l导流筒导流筒l搅拌附件的作用搅拌附件的作用l改善反应器内流体的流动状态改善反应器内流体的流动状态l改变径向流改变径向流,提高混合效果提高混合效果l保护搅拌器保护搅拌器l减少剧烈旋转的液体结合漩涡作用对搅拌轴产生冲击作减少剧烈旋转的液体结合漩涡作用对搅拌轴产生冲击作
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- 制药 设备 工艺 设计
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