یک راکتور دسته ای چیست؟ اصول، عملیات و کاربردهای صنعتی

جواب دادن به سوال اصلي:یک راکتور دسته ای چیست و چرا هنوز هم در صنعت داروسازی و مواد شیمیایی کار می کند؟یک راکتور دسته ای یک ظرف با فشار درجه بندی شده است که در ابتدای چرخه با واکنش دهنده ها شارژ می شود، واکنش را برای یک زمان مشخص تحت دمای کنترل شده و تحریک پردازش می کند.و سپس محصول را قبل از تمیز کردن و شارژ مجدد برای چرخه بعدی تخلیه می کند.برخلاف راکتورهای مستمر که در حالت ثابت کار می کنند، راکتورهای دسته ای به صورت گذرا کار می کنند.تولید گرما با گذشت زمان تغییر می کند، که آنها را برای تاسیسات چند محصول که دستور العمل ها اغلب تغییر می کنند، بسیار انعطاف پذیر می کند.، زمان واکنش از ۳۰ دقیقه تا ۲۴ ساعت می باشد و حجم تولید از واحدهای 50 لیتر تا کشتی های تجاری ۲۰۰۰۰ لیتر می باشد.

1اصول اصلی عملکرد راکتورهای دسته

·**عملیات موقت:**در پردازش دسته ای، غلظت واکنش دهنده با گذشت زمان به صورت یکنواخت با قانون سرعت یکپارچه کاهش می یابد؛ برای یک واکنش درجه یک، ln ((C_A0/C_A) = kt،به این معنی که زمان واکنش مورد نیاز برای تبدیل هدف توسط ثابت سرعت k و نسبت غلظت اولیه به نهایی تعیین می شود.، با زمان دسته بندی 2 تا 12 ساعت برای داروهای واسطه.

·** تعادل داینامیک گرما:**از آنجا که سرعت واکنش و بنابراین نرخ تولید گرما Q ((t) ◄ با غلظت تغییر می کند، سیستم خنک کننده باید برای اوج exotherm اندازه گیری شود، نه میانگین؛حداکثر فشار حرارت می تواند 2-5 برابر ارزش متوسط باشد.، نیاز به مناطق انتقال گرما ژاکت که ضریب کلی 300-1,200 W / ((m ^ 2 * K) را برای حفظ دمای عملیاتی امن فراهم می کند.

·** کنترل دسته بندی بر اساس دستور:**در رآکتورهای دسته ای مدرن استانداردهای کنترل دسته ای ISA-S88 اجرا می شود که در آن هر مرحله از دستور العمل (شارژ، گرم کردن، واکنش، خنک کردن، تخلیه، تمیز کردن در محل) به طور خودکار دنبال می شود.تضمین کیفیت تولید قابل تکرار در هر دسته و امکان ثبت الکترونیکی دسته برای انطباق با GMP.

2انواع اصلی راکتورهای دسته

·** رآکتور دسته بندی شده:**متداول ترین پیکربندی که شامل یک ظرف پوشه شده با مخلوط کننده ورودی بالا است؛ در صنایع داروسازی، مواد شیمیایی خوب و پلیمر با حجم 50-20،000 لیتر استفاده می شود،فشارهای عملیاتی از خلاء تا 6 MPa، و دما از -40 تا 300 درجه سانتیگراد از طریق ژاکت مایعات حرارتی.

·** راکتور دسته ای شیشه ای پوشیده شده:**ترکیبی از پوشش شیشه ای مقاوم به خوردگی (زبر شیشه ای که در 820 تا 930 درجه سانتیگراد ذوب می شود) با پوسته استیل کربن قوی؛ برای کاربردهای خوردگی شامل اسیدهای معدنی ترجیح داده می شود.ترکیبات هالوجنی، و سنتز داروسازی که خالصیت محصول باید بیش از 99.9٪ باشد.

·**آوتوکلاو با فشار بالا:**طراحی شده برای واکنش ها در 10-200 MPa مانند هیدروژنی، پلیمریزاسیون و استخراج فوق انتقادی؛ دارای حرکات محرک مغناطیسی برای از بین بردن مهر و موم های پویا،ساخت دیوار ضخیم (ضخامت دیوار تا 150 میلی متر)، و حفاظت از دیسک شکستگی با فشار 1.3x طراحی بر اساس بخش VIII ASME.

ماتریس مقایسه پیکربندی راکتور دسته

سوالات متداول (FAQ)

س: مزیت اصلی یک راکتور دسته ای نسبت به یک راکتور مداوم چیست؟

ج: رآکتورهای دسته ای حداکثر انعطاف پذیری عملیاتی را ارائه می دهندو زمان واکنش آنها را برای تاسیسات چند محصول ایده آل می کند، مواد شیمیایی تخصصی کم حجم و تولید دارویی که در آن تغییرات محصولات مکرر است.

سوال: زمان واکنش دسته چگونه تعیین می شود؟

A: زمان مورد نیاز دسته از قانون سرعت یکپارچه برای ترتیب واکنش خاص محاسبه می شود؛ برای یک واکنش درجه یک، t = (1/k) * ln ((C_A0/C_A) ،که در آن k ثابت سرعت در دمای عملیاتی است و C_A0/C_A نسبت تبدیل مورد نظر را نشان می دهد..

س: خطرات مرتبط با اکزوترم های رآکتور دسته ای چیست؟

A: در عملیات دسته، همه واکنش دهنده ها در ابتدا حضور دارند، به این معنی که حداکثر سرعت تولید گرما می تواند در اوایل چرخه رخ دهد؛ اگر ظرفیت خنک کننده کافی نباشد، فرار حرارتی ممکن است رخ دهد،که به طور بالقوه از فشار طراحی ظرف فراتر می رود که با کار نیمه دسته (فد-بچ) که یک واکنش دهنده به تدریج تغذیه می شود کاهش می یابد..

س: بازتولید شده از دسته به دسته چگونه تضمین می شود؟

ج: تولید مجدد از طریق کنترل دسته بندی بر اساس نسخه ISA-S88 به دست می آید که هر مرحله (ارزش، گرما، واکنش، خنک شدن، تخلیه، CIP) را به طور خودکار دنبال می کند.همراه با سنسورهای PAT (تکنولوژی تجزیه و تحلیل فرآیند) که ویژگی های کیفیت کلیدی را در زمان واقعی قبل از ادامه به مرحله بعدی تأیید می کنند.