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醫(yī)藥農(nóng)藥類攪拌設(shè)備

  • 更新時間:  2024-10-21
  • 產(chǎn)品型號:  
  • 簡單描述
  • 在精細化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)中,涉及的單元操作種類繁多、且各有特點。常規(guī)的物理過程如蒸餾、冷卻、溶解、濃縮以及一些受動力學(xué)控制的均相反應(yīng),攪拌不是控制因素,一般的攪拌設(shè)備(如標(biāo)準(zhǔn)搪玻璃釜)都能滿足工藝要求,設(shè)計的重點更關(guān)注能耗的大小及購置成本的高低。
詳細介紹

在精細化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)中,涉及的單元操作種類繁多、且各有特點。常規(guī)的物理過程如蒸餾、冷卻、溶解、濃縮以及一些受動力學(xué)控制的均相反應(yīng),攪拌不是控制因素,一般的攪拌設(shè)備(如標(biāo)準(zhǔn)搪玻璃釜)都能滿足工藝要求,設(shè)計的重點更關(guān)注能耗的大小及購置成本的高低。

  然而,大多數(shù)的單元操作過程的攪拌設(shè)備仍需專業(yè)設(shè)計,這些過程包括連續(xù)硝化、氯化、加成、縮合、取代、氟化、?;⒒腔?、氨解、氧化、萃取、結(jié)晶、水解、水洗等,如何抓住各工藝過程的核心問題進行針對性的攪拌器設(shè)計,是需要依賴長期的工程經(jīng)驗與豐富的專業(yè)知識。原正看待這些攪拌器,不僅是一個設(shè)備問題,更多的是一個工藝問題,只有熟知工藝過程,把握本質(zhì)問題,使反應(yīng)的化學(xué)特性與反應(yīng)器的傳遞特性相互匹配,才能使工藝效果*化。

 

  ◇ 連續(xù)硝化反應(yīng)

  以苯、氯苯、甲苯的多釜串聯(lián)連續(xù)混酸硝化工藝為例,反應(yīng)器的串聯(lián)數(shù)量、單釜體積、長徑比、內(nèi)置換熱管、攪拌器的型式、循環(huán)量、剪切量、流型等參數(shù)均以反應(yīng)動力學(xué)為基礎(chǔ)進行設(shè)計,才能使得到理想的停留時間分布與轉(zhuǎn)化率。此外,攪拌器的設(shè)計還需考慮:1、與轉(zhuǎn)化率對應(yīng)的傳熱能力,在相同的傳熱面積與反應(yīng)溫度下,這取決于傳熱系數(shù),而傳熱系數(shù)的高低與攪拌器的設(shè)計密切相關(guān);2、剪切量的大小,剪切量過大,能耗高且使后續(xù)油水分離過程帶來困難,剪切量過小,直接影響水油相分散程度,導(dǎo)致反應(yīng)速率降低。

 

  ◇ 氯化反應(yīng)

  有機物(如芳烴、雜環(huán)化合物)的氯化大多數(shù)是采用單釜間歇操作的方法,由于存在多級氯化反應(yīng)且各反應(yīng)活化能差異小,原料的轉(zhuǎn)化率、目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性、氯qi的利用率與反應(yīng)時間等四者之間的協(xié)調(diào)顯得比較困難。

  優(yōu)化攪拌器、增加反應(yīng)器的長徑比是一個有效的方法,可以提高氯qi分散程度、使反應(yīng)加快,氯qi停留時間的延長也可以在一定程度上提高氯qi利用率,然而,仍可能有10%以上氯qi被浪費。

  原正公司設(shè)計的雙釜串聯(lián)間歇操作的攪拌反應(yīng)器可以很好地解決這些問題:

  1. 首釜與末釜可以在不同反應(yīng)條件下進行,為提高選擇性提供可能;

  2. 首釜不追求氯qi利用率,可提高通氯速度、縮短反應(yīng)時間、并提高轉(zhuǎn)化率;

  3. 首釜反應(yīng)結(jié)束后,末釜的原料濃度仍很高,氯qi不易溢出,使氯qi的利用率提高到99%以上。

  當(dāng)然,此工藝還可以采用三釜連續(xù)工藝,使產(chǎn)能更大、操作更簡單。

  總之,無論是單釜間歇、雙釜間歇還是三釜連續(xù)工藝,攪拌器的合理設(shè)計至關(guān)重要。

 

  ◇ 氧化反應(yīng)

  采用純氧氧化的反應(yīng)宜采用自吸式攪拌反應(yīng)器,相關(guān)內(nèi)容詳見“液相催化加氫和其它氣-液反應(yīng)技術(shù)與裝備”,與催化加氫不同的是,氧氣純度一般沒有氫氣那么高,自吸式氧化反應(yīng)器仍需小流量持續(xù)放空,以避免惰性氣體富集。當(dāng)然,也有部分原料濃度低、氧氣消耗少、反應(yīng)壓力低的大型反應(yīng)器采用渦輪槳與多層寬葉軸流槳組合的型式,例如80m3的雙甘膦氧氣氧化生成草甘膦的反應(yīng)器。

  空氣氧化反應(yīng)器不宜采用自吸式攪拌反應(yīng)器,原因是空氣中高濃度的氮氣很快在氣相空間富集,在氣相與液相之間循環(huán)的基本是氮氣而已,氧化反應(yīng)很快就終止。所以,空氣氧化反應(yīng)器宜采用長徑比較大的多層攪拌反應(yīng)器。至于攪拌器的設(shè)計,與體系粘度、通氣量、反應(yīng)壓力、尾氣中溶劑回收難易、尾氣中氧氣濃度要求等因素密切相關(guān)。

 

  ◇ 快反應(yīng)

  對于部分反應(yīng)速率很快的反應(yīng),為了控制反應(yīng)速率、反應(yīng)溫度與雜質(zhì)含量,其中一個反應(yīng)原料采用滴加(或流加)的方法使反應(yīng)相對緩和進行。這個方法非常有效,但仍存在缺點:

  1. 滴加組分占據(jù)較高的體積百分比時,反應(yīng)器料位變化很大,液面滴加位置的流動情況也發(fā)生很大的變化,原料濃度的擴散速度隨著液面的升高而減?。?/span>

  2. 攪拌器循環(huán)能力不足時,滴加位置的原料濃度過高,局部反應(yīng)速率過快,反應(yīng)易形成熱點,局部過熱使副反應(yīng)難以控制。

  3. 有些快反應(yīng),滴加后期由于生成物的析出導(dǎo)致體系粘度增加,此時滴加組分更難擴散,尤其是在假塑性流體中。

  原正設(shè)計這些快反應(yīng)的攪拌器有獨到之處,主導(dǎo)思想就是如何通過合理的設(shè)計使滴加組分快速彌散,消除反應(yīng)的熱點。同時,還需優(yōu)化滴加位置、滴加方式,部分快反應(yīng)還需事先稀釋滴加組分的初始濃度。

 

  ◇ 結(jié)晶

  結(jié)晶是溶質(zhì)從溶液中析出的過程,有蒸發(fā)濃縮結(jié)晶與冷卻結(jié)晶兩種方法。

  在精細化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域,結(jié)晶不僅僅是溶質(zhì)與溶液分離的手段,而且還是提純的重要方法,這使結(jié)晶釜的設(shè)計難度大大提高。

  所以,攪拌結(jié)晶釜的設(shè)計要考慮多方面因素:

  1. 足夠的循環(huán)能力,以保持顆粒的懸浮、溶質(zhì)濃度的均一、溫度的均一;

  2. 低剪切能力,減少對晶形的破壞;

  3. 提高釜內(nèi)壁及內(nèi)構(gòu)件的光潔度,減少粘釜物;

  4. 無法避免粘釜物時,可考慮采用刮壁攪拌;

  5. 減小傳熱溫差,使溶液保持在較低的過飽和度,晶體生長速率與晶核生成速率之比值較大,所得晶體較大,晶形也較完整,產(chǎn)品純度高。

 

  ◇ 液液分散

  液液分散存在于許多工藝工程中,例如水解、萃取、水洗等,攪拌的目的是將分散相盡量以細小的液滴形式均勻地分散在連續(xù)相中,使傳質(zhì)面積增加,操作時間縮短。

  液液分散攪拌器常用高剪切渦輪槳,已有成熟的方法對兩相界面消失的臨界轉(zhuǎn)速、兩相界面面積、分散液滴大小進行計算,兩相之間的密度差、粘度差和界面張力是ZUI重要的三個參數(shù)。

  按上述方法設(shè)計的液液分散攪拌器,運行轉(zhuǎn)速遠高于臨界轉(zhuǎn)速,能耗往往都比較高,特別是長徑比大、容積大的設(shè)備,多層剪切槳的設(shè)置使能耗再度增加。

  原正設(shè)計液液分散攪拌器在保證工藝效果的同時也十分關(guān)注能耗。采用一層較小直徑的高速渦輪槳并將其設(shè)置在界面附近是一種即節(jié)能、又可保證工藝效果的方法,當(dāng)設(shè)備長徑比較大時,可在連續(xù)相內(nèi)設(shè)置一層軸流槳,以彌補渦輪槳作用范圍無法波及整個液相的缺陷,而軸流槳的能耗僅僅是渦輪槳的10%~20%。

 

  ◇ 固液懸浮

  固液懸浮中有兩種情況需要特殊設(shè)計:一種是高固含量的淤漿懸浮,一般的軸流槳會失效,原正的SP306弧葉槳是專門為這種工藝開發(fā)的,適合于固含量高達35%~65%的體系,尤其是由于固體顆粒小而使懸浮液產(chǎn)生一定粘度的情況,在有少量氣體的情況下也可適用。另一種金屬粉末的懸浮,例如鐵粉還原工藝、以骨架鎳為催化劑的還原工藝、以銅為催化劑的脫氫工藝、有機錫的生產(chǎn)工藝等,金屬與液相巨大的密度差異導(dǎo)致懸浮困難,攪拌器也容易受到磨損或腐蝕,原正的SP系列中攪拌器多數(shù)型式只要合理設(shè)計就能適應(yīng)這種場合,必要時葉片還可以采取表面硬化、襯膠等措施以防磨損與腐蝕。


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