第四节化学制药反应设备
第四章生物反应设备(精)
第四章生物反应设备第一节有关反应器基本知识教学目标：了解常见反应器的结构。
理解流体在搅拌器作用下的流动状态。
理解理想反应器和非理想反应器的概念。
教学重点：流体在搅拌器作用下的流动状态。
理想反应器和非理想反应器的概念。
教学难点：流体在搅拌器作用下的流动状态。
教学内容：一、常见反应器的基本结构如果根据操作的连续性，工业上所使用的反应器可分为间歇式反应器和连续式反应器。
根据几何形状划分，则工业反应器又可分为釜式、管式、塔式、固定床式和流化床式反应器。
如果反应器上安装有搅拌器则称为机械搅拌式反应器。
1.机械搅拌釜式反应器机械搅拌式反应釜由内胆、夹套、搅拌器、传动装置、电动机、封头等部件组成。
为了增强搅拌效果，在内胆的内壁上纵向设计了若干块挡板。
内胆之外是通载热介质的夹套。
搅拌器的形状各异，根据反应要求可更换。
在上封头设计有人孔、进料口、排气口、、取样口、温度测定口、压力表、观察窗等，有时又把温度计测量管和观察窗设计在筒体的壁上。
操作时，首先给夹套通入加热介质，控制内胆保持反应需要的温度，将各种原料液从不同的进料口放入内胆，开动搅拌器，促使液体混合均匀和反应正常进行。
当反应完毕，从反应釜底部放出液体至贮罐贮存。
机械搅拌釜式反应器属于压力容器，在反应时，内胆里的压力可能会升高。
在操作时一定要将内胆里的压力控制在额定压力之下，否则，易发生危险事故。
2.其他反应器机械搅拌釜式反应器应用非常广泛，除此之外还有管式、塔式、固定床和流化床等类型的反应器。
（1）管式反应器结构比较简单，将一根管道弯曲成各种形状，在内部装填各种性能的填料，即构成一个管式反应器。
管式反应器耐高温高压，传热面积可大可小，传热系数高，流体流速快，停留时间可控，是反应工程大型化连续化发展中的一个重要设备。
（2）固定床反应器按传热方式划分，固定床反应器可分为绝热式、换热式和自热式三种类型。
在催化反应时不与外界进行热交换的反应器称为绝热式反应器。
绝热式的热交换是通过绝热升温和绝热降温实现的。
制药设备与工艺设计--反应设备
制药设备与工艺设计–反应设备引言制药设备是指在制药工艺中用于完成各种反应过程的设备。
反应设备作为制药设备的重要组成部分，在药物生产过程中发挥着至关重要的作用。
本文将重点介绍反应设备在制药工艺中的设计原则、常见类型以及设计考虑因素。
设计原则安全性原则反应设备的设计首先需要考虑的是安全性。
在制药生产中，可能涉及到各种化学反应，因此反应设备的设计应考虑到反应物的性质、放热情况、压力变化以及防爆等安全问题。
设计中应充分考虑到操作人员的安全和设备的稳定性，避免意外事故的发生。
效率原则在制药工艺中，反应设备的效率对于产品质量和生产成本具有直接影响。
因此，反应设备的设计应注重提高反应速度、增加传质效果、降低能量损耗等方面的效率。
通过合理的设计，可以提高反应设备的利用率，降低生产成本。
可靠性原则反应设备的设计应考虑到设备的可靠性和可维护性。
设备的可靠性意味着在长时间的运行中能够保持稳定的工作状态，不会出现频繁的故障。
同时，设备的可维护性是指设备在故障发生时能够容易修复和维护。
可靠性和可维护性是保障制药生产顺利进行的重要因素。
常见类型反应釜反应釜是制药工艺中最常见的反应设备之一，主要用于容积较大的反应。
反应釜通常由不锈钢或者玻璃钢制成，具有较高的耐压性和耐腐蚀性。
反应釜可以进行加热、冷却、搅拌等操作，适用于多种反应类型。
反应槽反应槽是较小容积的反应设备，通常用于小规模制药生产或者实验室研究。
反应槽可以根据不同的需要选择材料，如玻璃反应槽、不锈钢反应槽等。
反应槽具有搅拌功能，以提高反应效率。
塔式反应器塔式反应器是用于气相反应的设备，主要用于需要连续生产的反应过程。
塔式反应器的设计应考虑到气体的传质和传热问题，以保证反应的高效进行。
固定床反应器固定床反应器适用于液相或气相反应，采用固定的催化剂床层来实现反应。
固定床反应器的设计需要考虑到催化剂的选择和固定床的布置，以获得较高的反应效率。
设计考虑因素反应条件在反应设备的设计中，需要考虑到反应的条件，如温度、压力、pH值等。
药品厂常用设备简述
药品厂常用设备简述1. 反应釜：用于制备化学药物的设备，包括玻璃反应釜和不锈钢反应釜。
反应釜通常具有高温高压的特点，能够满足不同化学反应的要求。
2. 分散机：用于将药物原料中的固体颗粒或粉末与溶剂进行混合和分散，常见的有高剪切分散机和超声波分散机。
3. 干燥机：用于将湿润的药物原料或制剂进行干燥，常见的有喷雾干燥机和真空干燥机。
4. 混合机：用于将不同成分的药物原料进行混合，可以是粉末与粉末的混合，也可以是粉末与液体的混合。
5. 压片机：用于将药物原料制成固体片剂或颗粒，常见的有单台压片机和旋转式压片机。
6. 包装机：用于对药品进行包装，包括胶囊填充机、自动包装机和贴标机等。
以上设备仅为药品厂常用设备中的一部分，不同的药品生产工艺和产品要求将决定使用的设备种类和规格。
药品厂会根据自身的生产需要选择合适的设备，以确保生产出符合质量标准的药品。
对于药品厂而言，选择合适的设备对于生产药品的质量、效率和成本都至关重要。
随着科技的不断进步和市场的竞争，药品厂常用的设备不断更新与改进，以满足日益增长的市场需求和质量标准。
下面我们来继续介绍一些药品厂常用的设备。
7. 溶液制备设备：在制备一些注射剂和口服液等药物时，通常会需要溶液制备设备，如喷雾干燥设备、搅拌存储罐、输送泵等。
这些设备用于将固体原料与溶剂混合、溶解和处理。
合理的溶液制备设备能够帮助药品厂保证药物的质量和稳定性。
8. 过滤设备：在药品生产过程中，常常需要对药物原料进行过滤以去除杂质。
过滤设备包括各种滤器、过滤板和过滤袋等，以及相应的过滤设备，如滤压机和真空过滤机。
9. 冷冻干燥设备：在一些生物制剂和灵敏药物的生产中，常常需要采用冷冻干燥技术。
冷冻干燥设备用于将溶液中的药物原料通过冷冻和真空干燥的方式，将其转变为干燥的固体药物制剂，同时保持其原有的活性。
10. 洁净室设备：在一些特殊的药品生产中，需要保持高洁净度的生产环境，以防止外部污染物对药品产生影响。
药物制剂工程设备复习资料总结
药物制剂工程设备复习资料总结药物制剂工程设备是指用于药物制剂生产过程中的各种设备，包括物料输送设备、反应设备、分离设备、干燥设备、包装设备等。
这些设备的选择和优化对于保证药物制剂的质量和效果非常重要。
以下是药物制剂工程设备的相关知识的总结。
一、物料输送设备1.输送管道：输送管道通常采用不锈钢制作，有一定的耐腐蚀性能。
在选用管道时，需要考虑物料的特性、流动性、输送量、管道长短等因素。
2.输送泵：输送泵一般采用离心泵、压腔泵和齿轮泵等。
在选择泵时，需要考虑物料的流动性、粘度、输送量和工艺要求等因素。
二、反应设备1.反应釜：反应釜是最常用的反应设备，可用于各种化学反应。
在选择反应釜时，需要考虑反应物的特性、温度、压力、反应速度等因素。
2.搅拌设备：搅拌设备用于保持反应物料的均匀悬浮状态，通常采用搅拌机、搅拌罐等。
在选择搅拌设备时，需要考虑搅拌速度、搅拌方式、反应物料的粘度等因素。
三、分离设备1.过滤设备：过滤设备用于将反应液中的固体颗粒或杂质分离出来，常见的有压滤机、离心机、真空过滤器等。
在选择过滤设备时，需要考虑颗粒大小、粘附性等因素。
2.蒸馏设备：蒸馏设备用于将反应液中的溶剂或其他组分分离出来，常见的有蒸馏塔、蒸馏柱等。
在选择蒸馏设备时，需要考虑组分的沸点、温度、压力等因素。
四、干燥设备1.烘干设备：烘干设备用于将湿料或溶液中的水分蒸发掉，常见的有烘箱、热风循环干燥机等。
在选择烘干设备时，需要考虑物料的含水率、烘干温度等因素。
2.冷冻干燥设备：冷冻干燥设备用于将湿料或溶液中的水分直接从固态转化为气态，常见的有冷冻干燥机。
在选择冷冻干燥设备时，需要考虑物料的热敏性、冷却温度等因素。
五、包装设备以上是药物制剂工程设备的相关知识总结，了解这些设备的性能和选择因素有助于更好地进行药物制剂的生产和质量控制。
药品生产技术《模块四单元二其他反应设备》
模块四化学制药反响设备单元二反响设备的应用及类型一、反响设备的应用用于完成化学反响的设备称为反响设备。
许多化工及石油化工产品生产过程中，都是在对原料进行假设干物理过程处理后，再按一定的要求进行化学反响得到最终产品。
例如，氨的合成反响就是经过造气、精致，得到一定比例、合格纯度的氮氢混和气后，在合成塔中以一定的压力、温度及催化剂的存在下起化学反响得到氨气。
其他如染料、油漆、农药等工业也都有氧化，氯化、硫化、硝化等化学反响过程那么更为普遍。
因此，反映设备在化工设备中是非常重要的。
反响设备大多是化工生产中的关键设备，例如和成氨生产中氨合成塔，聚乙烯生产中的聚合釜都是该生产中的关键设备。
二、对反响设备的要求反响器的主要作用是提供反响场所，并维持一定的反响条件，使化学反响过程按预定的方向进行，得到合格的反响产物。
一个设计合理、性能良好的反响器，应能满足如下几方面的要求。
〔1〕满足化学动力学和传递过程的要求，做到反响速度快、选择性好、转化率高、目的产品多、副产物少。
〔2〕能及时有效地输入或输出热量，维持系统的热量平衡，使反响过程在适宜的温度下进行。
〔3〕有足够的机械强度和抗腐蚀能力，满足反响过程对压力的要求，保证设备经久耐用，生产平安可靠。
〔4〕制造容易，安装检修方便，操作调节灵活，生产周期长。
三、反响设备的类型在化工生产中，化学反响的种类很多，操作条件差异很大，物料的聚集状态也各不相同，使用反响器的种类也是多种多样。
一般可按用途、操作方式、结构型式等进行分类，最常见的是按结构型式分类，可分为釜式反响器、管式反响器、塔式反响器、固定床反响器、流化床反响器等。
1釜式反响器釜式反响器也称槽式、锅式反响器，它是各类反响器中结构较为简单且应用较广的一种。
主要应用于液—液均相反响过程，在气—液、液—液非均相反响过程中也有应用。
在化工生产中，既适用于间歇操作过程，又可单釜或多釜串联用于连续操作过程，但在间歇生产过程应用最多。
药品生产技术《模块四单元一釜式反应设备电子教材》
模块四化学制药反响设备单元一釜式搅拌反响器的构造一、总体结构釜式搅拌反响器有立式容器中心搅拌、偏心搅拌、倾斜搅拌，卧式容器搅拌等类型。
其中以立式容器中心搅拌反响器是最典型的一种，其总体结构如图7-3所示。
主要包括搅拌罐、搅拌装置、密封装置三大局部。
搅拌罐—由罐体和传热装置组成。
作用是提供反响空间和反响条件。
搅拌装置—由搅拌器、搅拌轴、传动装置组成。
传动装置又由电动机、减速器、联轴器及机座等组成。
搅拌轴将来自传动装置的动力传递给搅拌器，搅拌器的作用使釜内物料均匀混合、强化釜内的传热和传质过程。
密封装置—防止罐内介质泄漏或外界空气进入罐内。
图7—3 立式容器中心搅拌反响器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—传动装置二、搅拌器搅拌器的形式多种多样，其结构如图7-4、图7-5所示。
〔1〕浆式搅拌器结构简单、制造容易，但主要产生旋转方向的液流、且轴向流动范围较小。
主要用于流体的循环或黏度较高物料的搅拌。
〔2〕推进式搅拌器的结构如同船舶的推进器，通常有三瓣叶片。
搅拌时流体由桨叶上方吸入，下方以圆筒状螺旋形排出，液体至容器底在沿壁面返至桨叶上方，形成轴向流动。
适用于低黏度、大流量的场合。
主要用于液-液混合，使温度均匀，在低浓度固-液系中防止淤泥沉降等。
〔3〕涡轮式搅拌器是一中应用较广的搅拌器，有开式和盘式两类。
能有效地完成几乎所有的搅拌操作，并能处理黏度范围很广的流体。
适用于低黏度到中黏度流体的混合、液-液分散、固-液悬浮，以及促进传热、传质和化学循环。
〔4〕框式和锚式搅拌器那么与以上三种有明显的差异，其直径与反响器罐体的直径很接近。
这类搅拌器转速低，根本上不产生轴向液流，但搅动范围很大、不会形成死区。
搅拌混合效果不太理想，适合于对混合要求不太高的场合。
〔5〕螺旋式搅拌器是由浆式搅拌器演变而来，其主要特点是消耗的功率较小。
据资料介绍，在相同的雷诺数下，单螺旋搅拌器的耗功率是锚式搅拌器的1/2。
第四章 化学制药反应器
第四章化学制药反应器教学目的：⏹了解各种反应器的结构、特点及工业应用。
⏹了解搅拌器型式和加热剂、冷却剂的选择；⏹理解搅拌混合的机理和液体的流动特性；⏹掌握间歇操作釜式反应器的结构和基本计算；⏹能根据化学反应的特点正确选择反应器的型式和操作方式教学重点:⏹掌握各种反应器的结构、特点；⏹理解搅拌混合的机理和液体的流动特性；⏹掌握间歇操作釜式反应器的结构和基本计算；教学方法：采取启发式、开放式教学方法，设问、提问、讨论。
布置思考题，，为培养学生创新思维能力提供空间和条件。
教学手段与工具：采用多媒体形式，配之以必要的板书。
教学指导思想：贯彻以学生为主体、教师为指导者的教学思想，充分调动学生主动、生动学习的积极性。
教学内容：第一节反应器基础一、反应器的类型⏹按反应物系相态分类：气固、气液、液液、液固、气液固反应器⏹反应器结构：釜式、管式、塔式、固定床、移动床、流化床反应器；⏹操作方式：间歇式、半间歇式、连续式反应器；二、反应器计算的基本方程式1.动力学方程2.物料衡算方程0=⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎭⎬⎫⎩⎨⎧反应的反应物量有效体积内参加的反应物量离开有效体积的反应物量进入有效体积进入反应器反应物量--反应器反应物量-反应器内转化掉反应物量＝0)()1(0)()1(0000=----=⋅∆--∆--∆R A Af A A R A Af A A V r x F F V r x F F τττ )(0A A A R r x F V -= 3.热量衡算方程 根据能量守恒与转化定律对反应中的热量进行衡算第二节 工艺路线选择依据生产周期：反应时间＋清洗、拆卸、安装等辅助时间。
特点： ①剧烈的搅拌，混合完全均匀，无浓度梯度存在；②反应器有足够的传热条件，反应器内无温度梯度；③物料同时加入，并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。
一、间歇操作釜式反应器的特点、结构和应用❖ 基本结构：① 釜体：由壳体和上、下封头组成，其高与直径之比一般在1~3之间。
制药工程反应设备
GMP对制药设备有如下要求： ①有与生产相适应的设备能力和最经济、合理、安全的生产运行； ②有满足制药工艺的完善功能及多种适用性 ； ③保证药品加工中品质的一致性； ④易于操作和维修； ⑤易于设备内外的清洗； ⑥各种接口符合协调配套要求； ⑦易安装、易移动，有利于组合的可能 ； ⑧进行设备验证(yànzhèng)（包括型式、结构、性能等）
按操作方式可以把反应器分为间歇式、半间歇式和连续式。
第十四页，共54页。
第一节 搅拌罐式反应器（STRS)
1—搅拌( jiǎobàn)器 2—罐体； 3—夹套； 4—搅拌( jiǎobàn)轴； 5—压出管； 6—支座； 7—人孔； 8—轴封； 9—传动装置
第十五页，共54页。
总体结构 主要(zhǔyào)包括搅拌罐、医药工业现状(xiànzhuàng)
1. 我国药厂多，仿制品多、普药多，高新技术(ɡāo xīn jì shù)药品少，生物制品 少。 2. 我国目前药厂生产工艺多为传统工艺，费时、费汽、污染严重，企业面临高 尖人才、资金短缺的状况。
我国药机厂现状 (xiànzhuàng)
制造厂商多，传统制剂设备多，设备缺点是费时、费能源、粉尘飞扬严重， 有严重污染产生。制作精良的制剂设备少，符合GMP规范的设备少，具有 多功能的制剂设备少。
洗瓶、洗橡胶塞等应考虑工艺用水的洁净度；
粉碎、制粒、包衣压片等粉体机械，应考虑其散尘的控制；
灌装设备的防尘需采取特殊的净化方法和装置，并应尽可能考 虑在密闭的设备中生产。
例如:一步制粒器：将原来多台设备、敞口生产的多道工序合并在一个密 闭的内循环的容器内完成，就是制药过程与净化需求相结合的例子。
第十二页，共54页。
第七页，共54页。
GMP历史(lìshǐ)
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
《反应设备》课件
数字化技术将在新型反应设备中得到广泛应用，实现设备的远程监控 、故障诊断和预测性维护，提高设备的可靠性和安全性。
智能化控制
新型反应设备将采用智能化控制技术，实现设备的自动化和智能化运 行，提高设备的生产效率和产品质量。
绿色环保标准
随着环保意识的不断提高，新型反应设备将更加注重绿色环保标准， 降低能耗和排放，减少对环境的影响。
感谢观看
THANKS
。
反应设备的维护保养
01
02
03
04
日常保养
定期对反应设备进行清洁、润 滑、检查等日常保养工作，保
持设备良好状态。
定期保养
按照规定的保养周期，对反应 设备进行全面检查和保养，确
保设备性能稳定。
保养记录
对每次保养工作进行记录，以 便追踪设备的保养情况。
保养计划
制定合理的保养计划，确保设 备得到及时、有效的保养。
反应设备的制造工艺
01
02
03
铸造工艺
通过铸造工艺将金属材料 制成设备的基本结构，再 经过加工和装配完成设备 的制造。
焊接工艺
利用焊接工艺将设备各部 分连接起来，形成完整的 设备结构，具有结构简单 、成本低等优点。
锻造工艺
通过锻造工艺将金属材料 加工成设备所需的形状和 尺寸，具有机械性能好、 耐腐蚀等优点。
04
反应设备的使用与维护
反应设备的操作规程
启动前检查
在启动反应设备前，应 检查设备各部件是否正 常，确保无异常情况。
安全操作
操作反应设备时，应严 格遵守安全操作规程， 确保人员和设备安全。
操作步骤
按照规定的操作步骤进 行操作，不得随意更改 操作顺序或跳过某些步
制药工程反应设备课件
按照规范初步把设备GMP定义为：具有满足药物（药品）生产所 需的工艺功能和卫生、安全等配套功能，设备结构及其所用材料，不 窝藏、滞留物料，不对加工的物质形成污染、也不对生产以外的环境 产生污染或影响、且易于操作、维修、清洗的设备。
•制药工程反应设备
•9
GMP对制药设备有如下要求： ①有与生产相适应的设备能力和最经济、合理、安全的生产运行； ②有满足制药工艺的完善功能及多种适用性 ； ③保证药品加工中品质的一致性； ④易于操作和维修； ⑤易于设备内外的清洗； ⑥各种接口符合协调配套要求； ⑦易安装、易移动，有利于组合的可能 ； ⑧进行设备验证（包括型式、结构、性能等）
炒、锻等方法制取中药饮片的机械。 ⑸制药用水设备：采用各种方法制取制药用水的设备。 ⑹药品包装机械：完成药品包装过程以及与包装过程相关的机械与设备。 ⑺药用检测设备：检测各种药物制品或半制品质量的仪器与设备。 ⑻其他制药机械及设备：执行非主要制药工序的有关机械与设备。
•制药工程反应设备
•3
其中制剂机械按剂型分14类：
桨式搅拌器适用于流动性大、粘度小的液体物料，也 适用于纤维状和结晶状的溶解液，物料层很深时可在轴 上装置数排桨
叶。
•制药工程反应设备
•20
➢涡轮式搅拌器
涡轮式搅拌器分为圆盘涡轮搅拌器和开启涡轮搅拌器；按照叶轮 又可分为平直叶和弯曲叶。涡轮搅拌器速度较大，300～600r／ min。
涡轮搅拌器的主要优点是当能量消耗不大时，搅拌效率较高，搅拌 产生很强的径向流。因此它适用于乳浊液、悬浮液等。
•制药工程反应设备
•2
制药设备的分类
国家、行业标准按制药设备产品基本属性分8大类： ⑴原料药机械及设备： 实现生物、化学物质转化，利用动物、植物、
[医药卫生]药厂反应设备--补充了解内容
![[医药卫生]药厂反应设备--补充了解内容](https://img.taocdn.com/s3/m/e03f4a47192e45361066f57b.png)
合成工艺
反应设备
h
5
反应设备及车间工艺设计
h
6
化学制药反应设备
化学制药反应设备概述 化学反应器的分类 化学反应器基本理论
间歇操作釜式反应器
h
7
化学制药反应设备概述
h
8
不同规模的化学反应装置
h
9
实验室的化学反应——基本不考虑传递的影响 工业规模的化学反应——传递过程成为主要矛盾
工业化学反应过程——具有一定反应特性的物料在具 有一定传递特性的设备中进行化学变化的过程，反应
h
14
按物料的聚集状态分
气相：如石油烃管式裂解炉
均相
液相：如乙酸丁酯的生产
非均相
g-l相：如苯的烷基化 g-s相：如合成氨 l-l相：如已内酰胺缩合 l-s相：如离子交换 g-l-s相h ：如焦油加氢精制 15
按物料的聚集状态分
实质是按宏观动力学特性分类，相同聚集状态 反应有相同的动力学规律。
均相反应，反应速率主要考虑温度、浓度
一次性加入反应物料，在一定条件下，经 过一定的反应时间，达到所要求的转化率时， 取出全部物料的生产过程。
属非定态过程，反应器内参数随时间而变。
h
20
1.分批(或称间歇)式操作
通常采用釜式反应器，且反应过程中既无 物料加入，又无物料输出，因此可视为恒 容过程。
由于药品的生产规模一般较小，且品种多， 生产工艺复杂，而间歇反应器具有装置简 单、操作方便、适应性强等优点，因此在 制药工业有着广泛的应用。
药厂反应设备 及车间工艺设计
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1
药物生产工艺路线是化学制药工艺学研 究的核心内容。
药物的生产工艺实际上是各种化学单元
2019年7-制药反应设备 课件.ppt
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
制药工程反应设备
三通混合元件
搅拌附件
◆ 挡板
挡板的作用是避免旋 涡现象，增大被搅拌液体 的湍流程度，将切向流动 变为轴向和径向流动，强 化反应器内液体的对流和 扩散，改善搅拌效果。
搅拌反应器的挡板结构
对于低粘度液体挡板装在壁上。
可有效 地防止 粘滞液 体在挡 板处形 成死角， 以防止 固体颗 粒的堆 积。
在高粘度 物料中使 用桨式搅 拌器时， 可安装横 挡板以增 加掺合作 用，挡板 宽度可与 搅拌叶同旋形绕成，直径较大，常做 成几条紧贴釜内壁，与釜壁的间隙很小，所以搅拌时能不断 地将粘于釜壁的沉积物刮下来。螺带的高度通常取罐底至液 面的高度。
螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器的转速都较低，通常不超过 50r/min，产生以上下循环流为主的流动，主要用于高粘度 液体的搅拌。
制药设备的分类
国家、行业标准按制药设备产品基本属性分8大类： ⑴原料药机械及设备： 实现生物、化学物质转化，利用动物、植物、 矿物制取医药原料的工艺设备及机械。 ⑵制剂机械： 将药物制成各种剂型的机械与设备。 ⑶药用粉碎机械：用于药物粉碎（含研磨）并符合药品生产要求的机械。
⑷饮片机械：对天然药用动物、植物、矿物进行选、洗、润、切、烘、 炒、锻等方法制取中药饮片的机械。
2. GMP的控制范围，包括人事、厂房、设备、设施、生产工艺、 传递、分析、验证和库管等诸多方面，GMP是系统性很强的规范，严 格和严密是GMP的突出特点。
3. 制药设备是重要的生产手段，又是不可忽略的污染因素之一。制 药设备的规格、结构、材料、性能对药品生产有着很大的影响，证实 了设备与GMP密切联系。因此就产生了把制药设备GMP内容具体化 的议题。
在化学工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置，典型的机械搅拌 装置包括 1、搅拌器：包括旋转的轴和装在轴上的叶轮； 2、辅助部件和附件：包括密封装置、减速箱、搅拌电机、支架、 挡板和导流筒等。 搅拌器是实现搅拌操作的主要部件，其主要的组成部分是叶轮， 它随旋转轴运动将机械能施加给液体，并促使液体运动。
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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；
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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。
5-搅拌轴；6-轴封装置；7-凸缘； 8-顶盖（上封头）
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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。
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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。
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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。
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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
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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。
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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。
第四节化学制药反应设备
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。
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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
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第一节 间歇操作釜式反应器桨叶和形状与底 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。
❖ 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》。
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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。
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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
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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。