第四节化学制药反应设备PPT课件
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第三章生物制药反应过程设备PPT课件
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22
第二节 发酵用压缩空气预处理及除菌设备
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二、 压缩空气过滤除菌工艺流程 空气除菌流程是根据生物工业生产中对无菌
空气的要求（无菌程度、空气压力、温度和湿度） 和空气的性质，并结合采气环境的空气条件和所 用除菌设备的特性而制定的。空气过滤除菌有多 种流程，下面介绍几个较为典型的设备流程。
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❖ 由于容器直径较大，培养基在容器内的流速较小， 这样在维持罐中物料的返混现象是不可避免的。 因此，在维持罐设计时，取高径比为2.0～2.5较 合适，且外壁要有保温层。设计培养基在维持罐 中实际停留时间一般将理论灭菌保温时间乘上3～ 5倍。
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Vv
第一节 培养基配制及灭菌设备
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维持罐体积的计算
实罐灭菌时间与温度的关系
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第一节 培养基配制及灭菌设备
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图中，Ⅰ～Ⅳ阶段温度与时间的关系如下： Ⅰ—夹套预热阶段，培养基由室温加热至80-90℃，
夹套预热是为了防止进入罐内的水蒸气冷凝成水 后改变培养基浓度。 Ⅱ—直接蒸汽加热阶段，培养基由80-90℃加热至 121℃. Ⅲ—保温阶段，121℃ Ⅳ—冷却阶段，121℃冷却至培养温度。
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第一节 培养基配制及灭菌设备
（2）真空冷却器
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真空冷却器的结构 如图，其工作原理 是高温培养基从维 持罐进入真空冷却 器内，在真空下， 水分立即汽化使培 养基温度下降。
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真空冷却器
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第二节 发酵用压缩空气预处理及除菌设备
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一、空气除菌方法及发酵用无菌空气的质量标准
1.空气除菌方法
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喷射式加热器
制药反应设备
对于零级反应，反应动力学方程式为 rA k
CA0
xAf 0
dxA k
对于等温过程，k为常数，故
CA0
k
xAf 0
dxA
CA0 xAf k
对于一级反应，反应动力学方程式为 rA kCA kCA0 (1 xA )
对于等容过程，故
CA0
xAf 0
dxA rA
生物反应过程(中 游过程)
下游过程
细胞
酶
（游离或固定化）
空气
生物催化
剂
灭菌
空气 能量 除菌
生物反应器
提取精 制
原料
基质或培养基 营养物
检测控制系统
产品 副产品 废物
生物反应过程示意图 39
琼脂斜面
摇瓶
接种
菌种提纯
种子培养
种 子 罐
无菌空气 生物反应
pH调节液
空
气
蒸汽
过
滤
主
器
要
发
酵
锅炉 空气压缩机
罐
（1）电机
（2）减速装置
摆线针尺行星减速机 两级齿轮减速机 三角皮带减速机 谐波减速机
（3）搅拌轴
2、釜式反应器特点
结构简单、加工方便；釜内设有搅拌装置，釜外 常设传热夹套，传质和传热效率均较高；在搅拌良好 的情况下，釜式反应器可近似看成理想混合反应器， 釜内浓度、温度均一，化学反应速度处处相等；釜式 反应器操作灵活，适应性强，便于控制和改变反应条 件，尤其适用于小批量、多品种生产。
（1）挡板
既能提高液体的湍动程度，又能使 切向流动变为轴向和径向流动，制止打 旋现象的发生。从而使搅拌效果显著提 高。
《制药工艺学》课件
THANKS
感谢观看
制药工艺学具有很强的应用性，需要结合理论和实践，涉及 多种学科领域，如化学、生物学、药剂学等，同时也需要遵 守严格的药品生产质量管理规范（GMP）。
制药工艺学的应用领域
药品研发
制药工艺学在药品研发阶段发挥 着重要作用，涉及新药的发现、 筛选、合成、制剂等方面的研究
。
药品生产
制药工艺学是药品生产的核心技术 ，涉及原料药的生产、药物制剂的 制备、质量控制等方面的技术要求 。
04
制药工艺学中的安全与环保
制药工业的安全管理
制药工业安全管理的重要性
确保生产过程中的安全，防止事故发生，保 护员工健康和环境。
制药工业安全培训
对员工进行安全培训，提高员工的安全意识 和技能，确保员工能够遵守安全规定。
制药工业安全管理体系
建立和完善安全管理体系，包括安全规章制 度、操作规程、应急预案等。
这些设备包括反应器、混合器、分离器、干燥器等，每种设备都有其特定的功能和 操作要求。
了解和掌握这些设备的原理、操作和维护对于保证制药工艺的稳定性和产品质量至 关重要。
制剂生产设备
制剂生产设备是用于将原料药 转化为药物制剂的设备，如片 剂、胶囊剂、注射剂等。
这些设备包括压片机、混合机 、包衣机、灌装机等，每种设 备都有其特定的功能和操作要 求。
《制药工艺学》ppt课件
• 制药工艺学概述 • 制药工艺流程 • 制药设备与技术 • 制药工艺学中的安全与环保 • 药品研发与注册 • 案例分析
01
制药工艺学概述
定义与特点
定义
制药工艺学是一门研究药物制造过程的综合性学科，涉及药 物成分的提取、分离、纯化、制剂、质量控制等方面的理论 和实践。
《化工设备》课件
传热设备的应用
传热设备广泛应用于化工、石 油、制药等领域，是实现工艺 流程中热量传递和平衡的关键
设备。
反应设备
反应设备概述
反应设备是化工生产中用于实现化学 反应的重要设备，主要包括反应釜、 固定床反应器等。
反应设备的分类
根据反应类型和工艺要求的不同，反 应设备可分为釜式反应器、管式反应 器、塔式反应器等类型。
02 化工设备的材料
CHAPTER
化工设备的材料分类
01
02
03
金属材料
如钢铁、铜、铝等，具有 高强度、耐腐蚀性等特点 ，广泛应用于化工设备制 造。
非金属材料
如玻璃、陶瓷、塑料等， 具有耐高温、化学稳定性 好等优点，适用于特定化 工设备。
复合材料
由两种或多种材料组成， 具有各组成材料的优点， 如高强度、耐腐蚀等，广 泛应用于化工设备制造。
备和管道。
陶瓷
具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀 性，适用于高温和腐蚀性环境。
塑料
质轻、耐腐蚀、绝缘性好，常用 于制造管道、阀门等化工设备。
化工设备材料的安全性要求
材料应无毒无害，不含有对健康有害 的物质。
材料应具有足够的强度和刚度，能够 承受工作载荷和压力，保证设备的安 全运行。
材料应具有良好的稳定性和耐久性， 能够承受各种环境条件下的使用。
04 化工设备的结构与特点
CHAPTER
化工设备的结构类型与特点
反应器 分离器 换热器 储罐
用于化学反应的设备，具有耐高温、高压、耐腐蚀等特点，分 为釜式、管式、塔式等多种类型。
用于将反应产物与其他物质分离的设备，如蒸馏塔、萃取塔等 ，要求具有高效、稳定、耐磨损等特点。
用于加热或冷却反应物质的设备，要求材料导热性能好、耐高 温、高压。
传热设备广泛应用于化工、石 油、制药等领域，是实现工艺 流程中热量传递和平衡的关键
设备。
反应设备
反应设备概述
反应设备是化工生产中用于实现化学 反应的重要设备，主要包括反应釜、 固定床反应器等。
反应设备的分类
根据反应类型和工艺要求的不同，反 应设备可分为釜式反应器、管式反应 器、塔式反应器等类型。
02 化工设备的材料
CHAPTER
化工设备的材料分类
01
02
03
金属材料
如钢铁、铜、铝等，具有 高强度、耐腐蚀性等特点 ，广泛应用于化工设备制 造。
非金属材料
如玻璃、陶瓷、塑料等， 具有耐高温、化学稳定性 好等优点，适用于特定化 工设备。
复合材料
由两种或多种材料组成， 具有各组成材料的优点， 如高强度、耐腐蚀等，广 泛应用于化工设备制造。
备和管道。
陶瓷
具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀 性，适用于高温和腐蚀性环境。
塑料
质轻、耐腐蚀、绝缘性好，常用 于制造管道、阀门等化工设备。
化工设备材料的安全性要求
材料应无毒无害，不含有对健康有害 的物质。
材料应具有足够的强度和刚度，能够 承受工作载荷和压力，保证设备的安 全运行。
材料应具有良好的稳定性和耐久性， 能够承受各种环境条件下的使用。
04 化工设备的结构与特点
CHAPTER
化工设备的结构类型与特点
反应器 分离器 换热器 储罐
用于化学反应的设备，具有耐高温、高压、耐腐蚀等特点，分 为釜式、管式、塔式等多种类型。
用于将反应产物与其他物质分离的设备，如蒸馏塔、萃取塔等 ，要求具有高效、稳定、耐磨损等特点。
用于加热或冷却反应物质的设备，要求材料导热性能好、耐高 温、高压。
第2章-化学制药原理与设备ppt课件(全)
2.3.4 反应溶剂和重结晶溶剂
2.3.4.1 常用溶剂的性质和分类 （１）溶剂的毒性 ①第一类溶剂是指已知可以致癌并被强烈怀疑对人和环 境有害的溶剂。 ②第二类溶剂是指无基因毒性但有动物致癌性的溶剂。 ③第三类溶剂是指对人体低毒的溶剂。 （２）溶剂的极性 ①介电常数也是衡量溶剂极性的重要数值。 ②溶剂的分类。
2.4.2 化学制药设备
2.4.2.1 反应器类型 （１）按反应物系相态分类 （２）按反应器结构分类 （３）按操作方式分类 （４）按反应器与外界有无热量交换分类（见表2-1）
2.4.2 化学制药设备
2.4.2 化学制药设备
2.4.2.2 反应器计算的基本方程式 （１）动力学方程式 （２）物料衡算式
（３）热量衡算式
2.4.3 间歇操作釜式反应器
间歇操作釜式反应器的特点、 结构和应用 （１）釜体 （２）换热装置 （３）轴封装置（如图2-4） （４）传动装置（如图2-5） （５）工艺接管
2.4.3 间歇操作釜式反应器
2.4.3 间歇操作釜式反应器
（６）搅拌装置
2.4.3 间歇操作釜式反应器
2.4.3 间歇操作釜式反应器
2.4.3 间歇操作釜式反应器
（７）搅拌器附件
2.5 化学制药技术的新进展与展望
1 我国化学药物研究的现状
2 世界合成新药研究的现状与 发展趋势
3 当前我国合成新药研究的出 路与任务
2.5.1 我国化学药物研究的现状
面对药品专利保护的压力，国内一些人士认为中国 新药创新的出路在于挖掘中药潜力，发展中药现代化技 术。似乎合成新药已不再符合中国国情了。诚然，现代 生物技术、基因工程技术和中药现代化技术的迅速发展 必定会为新药的发现打开一片新天地，但目前仍然作为 临床应用的主体药物———化学合成药物的新药研究开 发也不容忽视。
《制药化工过程与设备》生物反应器
保证产品质量
生物反应器的设计和操作可以保证产品的质量和安全性，例如在制药和食品工业中，通过 生物反应器生产抗生素、疫苗、食品添加剂等产品时，可以控制产品质量和安全性。
生物反ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器的分类与发展
分类
生物反应器可以根据不同的标准进行分类，例如根据操作方式可以分为间歇式和 连续式反应器；根据微生物类型可以分为好氧型和厌氧型反应器；根据应用领域 可以分为制药、食品、环保等领域使用的反应器等。
温度
温度对微生物发酵的影响 是多方面的，包括代谢过 程、酶活性、发酵反应速 度、微生物形态、培养基 成分的物理性质和化学成 分等。
温度对酶促反 应速度的影响
温度升高，反应速度加快 ；温度降低，反应速度下 降；最适温度：酶促反应 速度最大时的温度。
pH值
对酶促反应速度的影响； 对微生物生长的影响；对 培养基性质的影响。
生物反应器的制造成本较高，需要降低设备 制造成本，提高设备利用率和降低生产成本 。
未来生物反应器的展望
创新材料与技术
开发新型生物反应器材料和加工技术， 提高设备的性能和可靠性，优化细胞培 养环境。
智能化与自动化
应用物联网、人工智能等技术，实现生 物反应器的智能化与自动化控制，提高 生产效率和产品质量。
生物反应器的性能优化
01
通过实验研究优化反应条件，提高产品收率和质量。
02
采用新型生物反应器技术，提高设备的生产效率和使用寿命。
针对不同生产工艺和物料特性，开发适用的生物反应器操作规
03
程，提高生产效率及产品质量。
06
生物反应器的发展趋势与挑战
生物反应器的发展趋势
适应环保要求
开发高效、节能、环保的生物反应器， 减少工业废弃物排放，降低环境污染。
生物反应器的设计和操作可以保证产品的质量和安全性，例如在制药和食品工业中，通过 生物反应器生产抗生素、疫苗、食品添加剂等产品时，可以控制产品质量和安全性。
生物反ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器的分类与发展
分类
生物反应器可以根据不同的标准进行分类，例如根据操作方式可以分为间歇式和 连续式反应器；根据微生物类型可以分为好氧型和厌氧型反应器；根据应用领域 可以分为制药、食品、环保等领域使用的反应器等。
温度
温度对微生物发酵的影响 是多方面的，包括代谢过 程、酶活性、发酵反应速 度、微生物形态、培养基 成分的物理性质和化学成 分等。
温度对酶促反 应速度的影响
温度升高，反应速度加快 ；温度降低，反应速度下 降；最适温度：酶促反应 速度最大时的温度。
pH值
对酶促反应速度的影响； 对微生物生长的影响；对 培养基性质的影响。
生物反应器的制造成本较高，需要降低设备 制造成本，提高设备利用率和降低生产成本 。
未来生物反应器的展望
创新材料与技术
开发新型生物反应器材料和加工技术， 提高设备的性能和可靠性，优化细胞培 养环境。
智能化与自动化
应用物联网、人工智能等技术，实现生 物反应器的智能化与自动化控制，提高 生产效率和产品质量。
生物反应器的性能优化
01
通过实验研究优化反应条件，提高产品收率和质量。
02
采用新型生物反应器技术，提高设备的生产效率和使用寿命。
针对不同生产工艺和物料特性，开发适用的生物反应器操作规
03
程，提高生产效率及产品质量。
06
生物反应器的发展趋势与挑战
生物反应器的发展趋势
适应环保要求
开发高效、节能、环保的生物反应器， 减少工业废弃物排放，降低环境污染。
制药化工过程及设备培训课程PPT课件( 63页)
图12-11 流化床包衣机的工作原理
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12.2 片剂生产设备
三、包衣设备——流化
废气
包热衣空气机
1
2 1-排气管
2-进气管
3
3-喷嘴
4 4-网孔包衣锅 5 5-外壳 6 6-药片
图12-12 网孔式包衣机的结构和工作原理
19
12.3 胶囊剂生产设备
将药物或药物与辅料充填于空心胶囊或密封于 软质囊材中的固体制剂称为胶囊剂。常见的胶囊剂 有硬胶囊、软胶囊(胶丸)、缓释胶囊、控释胶囊和 肠溶胶囊等，主要供内服之用。本节以硬胶囊剂生 产设备为例，介绍胶囊剂生产设备。
粒机
湿物料
图12-5 摇摆式颗粒机
1-接收盘；2-刮刀；3-管夹；4-筛网；5-加料斗；
6-滚筒；7-胶带轮；8-电动机；9-棘爪；10-手柄
12
12.2 片剂生产设备
一、造粒设备——高效混合造粒 机
1-盛料筒 2-搅拌器 3-桶盖 4-造粒刀 5-控制器 6-造粒电机 7-搅拌电机 8-传动皮带 9-机座 10-出料口
(a) 接通真空前
(b) 接通真空后
图12-16 拔囊装置结构与工作原理
1-上囊板；2-下囊板；3-真空气体分配板；4-顶杆
图12-14 排序装置结构与工作原理
25
12.3 胶囊剂生产设备 填充药物
当空胶囊体、帽分离后，上、下囊板孔的 轴线随即错开，药物定量填充装置即将定量药 物填充于下方的胶囊体中，完成药物填充过程。
6
12.1 丸剂生产设备 一、丸剂的塑制设备—— 制丸机
图12-3 三滚筒式制丸机结构示意图 1，2，3-有槽滚筒；4-导向槽；5-机架；6-电动机
7
12.1 丸剂生产设备
制药工程-03制药反应工程基础与设备幻灯片
rAkA accB bcS scR r
（2-8）
式（2-8）中的产物级数是负值。同时，非基元反应可分解为若干个基元反应，由 反应机理导出该反应的速率方程。
1. 化学以及生物反应动力学 生物反应速率方程
细胞反应过程本质是复杂的酶催化反应体系。细胞如 同一微小的反应容器，原料中的反应物透过细胞周围的 细胞壁和细胞膜，进入细胞内，在酶的作用下进行催化 反应，把反应物转化为产物，接着这些产物又被释放出 来。细胞的生长过程包括下列阶段：延迟期、指数生长 期、减速期、静止期和衰亡期。每阶段都有自己的动力 学特点，尤以指数生长期和减速期最为重要。
在生物发酵过程中，细胞在利用各种底物（原料）进行自身繁殖的同时生产
各类产品。对于耗氧发酵，通常可用带有化学计量系数νi的反应方程表示： S S i v O O 2 X 0 X X P P j C C 2 O H （2-9）
同样可用式（2-2）描述耗氧发酵过程的反应速度：
riV
d ni Vdt
反应速率以单位反应体积中（或单位反应面积及单位质量固体或催 化剂上）某一反应组分的摩尔流量的变化来表示：
riV
dFi d VR
riS
dFi dS
riW
dFi dW
(2-4.1) (2-4.2) (2-4.3)
式中，Fi -组分i的摩尔流量， mol/s或mol/h；VR -反应体积，m3
与间歇过程的反应时间不同，在连续过程引入空间时间（停留时间、接
对间歇流固相反应体系，反应区可用单位质量固体 （催化剂）表示，有
riS
dni Sdt
riW
dni Wd
t
（2-3.2） （2-3.3）
1. 化学以及生物反应动力学
《制药设备的分类》课件
API是药品的重要成分，制药 设备生产过程中，通过API生 产技术来保证API的纯度和质 量。
乳化机
用于乳化、分散、混合等工艺，可制备高稳定性的乳液制品。
干燥设备
1
真空干燥器
制备高质量的药物干粉制剂，其优点在于能保持产品的活性。
2
喷雾干燥器
适用于生产固体颗粒，是一种将液体喷雾成雾滴然后在热空气中干燥而成的干燥 设备。
3
流化床干燥器
将物料直接喷入流化床干燥机，物料的热量和质量都得到了充分利用。
分离设备
离心机
用于液固或液液的分离，常见 于药物制剂、生物工程及化学 工业等领域。
过滤机
用于悬浮液、胶体等物料的分 离，是常见的制药设备之一。
蒸馏设备
用于液体混合物中溶质的分离， 是分离设备的重要组成部分。
混合设备
搅拌机
用于溶解、混合以及晶体的生长，可以生产胶体、分散剂和粉体等产品。
重力混合机
广泛用于医药、食品等工业领域，向物料中加入固体、液体或气体以实现混合。
贴标机
包括自动贴标机、手动贴标 机等，适用于各类药品、食 品、化妆品等领域。
桶装灌装机适用于大容量液体源自粉体的 包装，常用于制造工业领域 中。
制药设备的使用范围
制药设备主要应用于固体、液体或气体的混合、粉碎、干燥、包装等工艺环 节，广泛应用于医药、食品、化工、冶金、农业领域等多个行业。
制药设备的发展趋势
制药设备的分类
药物制备离不开各种制药设备，本课件将对制药设备的分类、使用范围、发 展趋势及关键技术进行介绍。
分散设备
1 高速均质机
用于悬浮液和粉体物料的分散乳化及均质处理。
2 超声波分散机
通过超声波能量实现固体、液体或气体的分散，广泛应用于医药、食品、化学等工业领 域。
乳化机
用于乳化、分散、混合等工艺，可制备高稳定性的乳液制品。
干燥设备
1
真空干燥器
制备高质量的药物干粉制剂，其优点在于能保持产品的活性。
2
喷雾干燥器
适用于生产固体颗粒，是一种将液体喷雾成雾滴然后在热空气中干燥而成的干燥 设备。
3
流化床干燥器
将物料直接喷入流化床干燥机，物料的热量和质量都得到了充分利用。
分离设备
离心机
用于液固或液液的分离，常见 于药物制剂、生物工程及化学 工业等领域。
过滤机
用于悬浮液、胶体等物料的分 离，是常见的制药设备之一。
蒸馏设备
用于液体混合物中溶质的分离， 是分离设备的重要组成部分。
混合设备
搅拌机
用于溶解、混合以及晶体的生长，可以生产胶体、分散剂和粉体等产品。
重力混合机
广泛用于医药、食品等工业领域，向物料中加入固体、液体或气体以实现混合。
贴标机
包括自动贴标机、手动贴标 机等，适用于各类药品、食 品、化妆品等领域。
桶装灌装机适用于大容量液体源自粉体的 包装，常用于制造工业领域 中。
制药设备的使用范围
制药设备主要应用于固体、液体或气体的混合、粉碎、干燥、包装等工艺环 节，广泛应用于医药、食品、化工、冶金、农业领域等多个行业。
制药设备的发展趋势
制药设备的分类
药物制备离不开各种制药设备，本课件将对制药设备的分类、使用范围、发 展趋势及关键技术进行介绍。
分散设备
1 高速均质机
用于悬浮液和粉体物料的分散乳化及均质处理。
2 超声波分散机
通过超声波能量实现固体、液体或气体的分散，广泛应用于医药、食品、化学等工业领 域。
反应设备微反应器PPT
携带和操作
控制精确：微反应器可以实现精 确控制，提高反应效率
A
B
C
D
高效传热：微反应器传热效率高， 反应速度快
安全性高：微反应器降低了反应 风险，提高了安全性
微反应器的应用范围
化学合成：药物、精 细化学品、聚合物等
生物技术：生物制药、 生物燃料、生物催化 剂等
03
土壤修复：微 反应器可用于 处理受污染的 土壤，提高修 复效率。
04
固废处理：微 反应器可用于 处理固体废物， 如污泥、废渣 等，提高处理 效率。
制药行业的实际应用案例
01
药物合成：提高反应效率，降低成本
03
药物筛选：高通量筛选药物，提高筛选效率
05
药物研发：加速药物研发进程，提高研发成 功率
性
政策支持：政 府加大对微反 应器产业的扶 持力度，推动
产业化发展
国际竞争：微 反应器在国际 市场上具有竞 争力，有利于 提升我国化工 产业的国际地
位
微反应器的实际应用 案例
化工行业的实际应用案例
微反应器在精细化工中的应用： 提高反应效率，减少副产物， 降低能耗
微反应器在石油化工中的应用： 提高原油加工效率，降低能耗， 减少环境污染
反应设备微反应器PPT
目录
微反应器简介
微反应器的市场前 景
微反应器的技术原 理
微反应器的实际应 用案例
微反应器的优势 总结与展望
微反应器简介
什么是微反应器
01
02
03
04
微反应器是一 种用于化学反 应的微型设备
特点：体积小、 效率高、能耗 低
应用领域：化 学、生物、医 药、材料等
优点：易于控 制、减少污染、 提高安全性
控制精确：微反应器可以实现精 确控制，提高反应效率
A
B
C
D
高效传热：微反应器传热效率高， 反应速度快
安全性高：微反应器降低了反应 风险，提高了安全性
微反应器的应用范围
化学合成：药物、精 细化学品、聚合物等
生物技术：生物制药、 生物燃料、生物催化 剂等
03
土壤修复：微 反应器可用于 处理受污染的 土壤，提高修 复效率。
04
固废处理：微 反应器可用于 处理固体废物， 如污泥、废渣 等，提高处理 效率。
制药行业的实际应用案例
01
药物合成：提高反应效率，降低成本
03
药物筛选：高通量筛选药物，提高筛选效率
05
药物研发：加速药物研发进程，提高研发成 功率
性
政策支持：政 府加大对微反 应器产业的扶 持力度，推动
产业化发展
国际竞争：微 反应器在国际 市场上具有竞 争力，有利于 提升我国化工 产业的国际地
位
微反应器的实际应用 案例
化工行业的实际应用案例
微反应器在精细化工中的应用： 提高反应效率，减少副产物， 降低能耗
微反应器在石油化工中的应用： 提高原油加工效率，降低能耗， 减少环境污染
反应设备微反应器PPT
目录
微反应器简介
微反应器的市场前 景
微反应器的技术原 理
微反应器的实际应 用案例
微反应器的优势 总结与展望
微反应器简介
什么是微反应器
01
02
03
04
微反应器是一 种用于化学反 应的微型设备
特点：体积小、 效率高、能耗 低
应用领域：化 学、生物、医 药、材料等
优点：易于控 制、减少污染、 提高安全性
2019年7-制药反应设备 课件.ppt
常用于低粘度液体的传 热、反应以及固液比较 小的悬浮、溶解过程。
涡轮式搅拌器
此类搅拌器实质上是一个无泵壳的离心泵，叶轮直径一般为 釜径的0.2～0.5倍，常用转速为10～500r.min－1。高速旋转的搅 拌器使釜内液体产生径向和切向运动，并以很高的绝对速度沿叶 轮半径方向流出。液体的径向分速度可以使液体形成如图的总体 循环流动，起到混合液体的作用；切向分速度使釜内液体产生圆 周运动，应采取措施予以抑制。
与推进式比涡轮式不仅产生较大的循环量，而且对桨 叶外缘附件的液体产生较强的剪切作用。常用于粘度小的 液体传热、反应以及固液悬浮、溶解和气体分散等过程。
（2）大直径低转速搅拌器（用于中高粘度的液体） 桨式搅拌器 桨式搅拌器的旋转直径一般为釜径的0.35～0.8倍，常用转 速为1～100r.min－1。平桨式搅拌器可使液体产生径向和切向运 动。可用于简单的固液悬浮、溶解和气体分散等过程。即使斜 桨式搅拌器，所造成的轴向流动范围也不大，故当釜内液位较 高时，应采用多斜式搅拌器或与螺旋桨配合使用。
rA rB rM rN a b m n
2、物料衡算式
aA bB mM nN
在微元时间 d 内，在微元体积 dVR 中，对反应物A进行物 料衡算得 A的输入量－A的输出量－A的消耗量＝A的积累量 反应物的消耗量取决于化学反应速度，应为 rAd dVR 物料衡算式给出了反应器内反应物浓度或转化率随位置或时 间的变化关系。
理想混合的釜式反应器可采用连续、 半连续或间歇操作方式。 理想置换的特征是在与流动方向垂直 的截面上，各点的流速和流向完全相 同，就像活塞平推一样，固又称“活 塞流”或 “平推流”。
理想反应器内反应物和产物的浓度变化情况：
釜式反应器及工艺计算
涡轮式搅拌器
此类搅拌器实质上是一个无泵壳的离心泵，叶轮直径一般为 釜径的0.2～0.5倍，常用转速为10～500r.min－1。高速旋转的搅 拌器使釜内液体产生径向和切向运动，并以很高的绝对速度沿叶 轮半径方向流出。液体的径向分速度可以使液体形成如图的总体 循环流动，起到混合液体的作用；切向分速度使釜内液体产生圆 周运动，应采取措施予以抑制。
与推进式比涡轮式不仅产生较大的循环量，而且对桨 叶外缘附件的液体产生较强的剪切作用。常用于粘度小的 液体传热、反应以及固液悬浮、溶解和气体分散等过程。
（2）大直径低转速搅拌器（用于中高粘度的液体） 桨式搅拌器 桨式搅拌器的旋转直径一般为釜径的0.35～0.8倍，常用转 速为1～100r.min－1。平桨式搅拌器可使液体产生径向和切向运 动。可用于简单的固液悬浮、溶解和气体分散等过程。即使斜 桨式搅拌器，所造成的轴向流动范围也不大，故当釜内液位较 高时，应采用多斜式搅拌器或与螺旋桨配合使用。
rA rB rM rN a b m n
2、物料衡算式
aA bB mM nN
在微元时间 d 内，在微元体积 dVR 中，对反应物A进行物 料衡算得 A的输入量－A的输出量－A的消耗量＝A的积累量 反应物的消耗量取决于化学反应速度，应为 rAd dVR 物料衡算式给出了反应器内反应物浓度或转化率随位置或时 间的变化关系。
理想混合的釜式反应器可采用连续、 半连续或间歇操作方式。 理想置换的特征是在与流动方向垂直 的截面上，各点的流速和流向完全相 同，就像活塞平推一样，固又称“活 塞流”或 “平推流”。
理想反应器内反应物和产物的浓度变化情况：
釜式反应器及工艺计算
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第四章 化学制药反应设备
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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。
《制药设备及技术》
第四章 化学制药反应设备
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第四章 化学制药反应设备
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化学制药反应设备又称化学反应器，是制药过 程的核心设备，它的作用是：通过对参加反应的 介质充分搅2 拌，使物料混合均匀；强化传热效果 和相间传质；使气体在液相中作均匀分散；使固 体颗粒在液3 相中均匀悬浮；使不相容的另一液相 均匀悬浮或充分乳化。混合的快慢、均匀程度和 传热情况的好坏，都会影响反应结果。
第一节 间歇操作釜式反应器
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❖ 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
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3、传动装置
反应釜传动装置包括电动机、 减速器、支架、联轴器等。
传动装置通常设置在反 应釜顶盖上，—般采用立式 布置，作用是将电动机的转 速通过减速器，调整至工艺 要求所需的搅拌转速，再通 过联轴器带动搅拌轴旋转，
图4-4 传动装置
从而带动搅拌器工作。 1-电动机；2-减速器；3-联轴器；4-支架；
第一节 间歇操作釜式反应器
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一、釜式反应器的基本结构
图4-1是一台通气式 搅拌反应釜典型结构， 主要由搅拌容器和搅拌 机构两大部分组成，搅 拌容器包括筒体及内构 件、传热装置及支座、 各种工艺接管等；搅拌 机构包括搅拌装置、轴 封装置、传动装置等。
图4-1 釜式反应器结构 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
第一节 间歇操作釜式反应器
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❖ 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
（1）锚框式搅拌器
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（a）锚式搅拌器 （b）单级框式搅拌器 （c）多级框式搅拌器 图4-2 锚式和框式搅拌器
第一节 间歇操作釜式反应器
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❖ 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
（2）螺带式和螺杆式反应器
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（a）螺杆式
（b）螺带式
图4-3 螺杆、螺带式搅拌器
第一节 间歇操作釜式反应器
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❖ 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。
第一节 间歇操作釜式反应器
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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。
5-搅拌轴；6-轴封装置；7-凸缘； 8-顶盖（上封头）
第一节 间歇操作釜式反应器
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（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
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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。
❖ 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
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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。