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。