Download - Reactorul chimic
![Page 1: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/1.jpg)
REACTORUL
![Page 2: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/2.jpg)
Industria medicamentului
Disciplina care se ocupă cu studiul:
- proceselor tehnologice de fabricare a medicamentelor;
- aparaturii adiacente.
![Page 3: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/3.jpg)
Procese tehnologice
Ansamblul ordonat de transformări fizice, chimice şi combinate ale acestora suferite de materiile prime în vederea obţineri unui produs finit, cu ajutorul operaţiilor unitare şi a proceselor chimice fundamentale.
![Page 4: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/4.jpg)
Operaţii unitare
Procese fizice de prelucrare a materiilor prime fără schimbarea compoziţiei sau a naturii lor chimice.
măcinarea, sortarea, distilarea, cristalizarea etc.
utilaje şi aparate specifice – indiferent de procesul tehnologic.
![Page 5: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/5.jpg)
Operaţii unitare
Clasificarea operaţiilor unitare
1. operaţii mecanice2. operaţii hidrodinamice3. operaţii termice (cu transfer de căldură)4. operaţii de difuziune (cu transfer de masă)
![Page 6: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/6.jpg)
Procese chimice fundamentale
Procesele de prelucrare a materiilor prime însoţite schimbarea compoziţiei sau a naturii lor chimice.
![Page 7: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/7.jpg)
R e a c t o r u l
![Page 8: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/8.jpg)
• REACTOR - aparat în care se efectuează procese chimice (reacţii chimice) sau biologice în condiţii speciale de temperatură, presiune, mediu de reacţie, pe baza unui / unor procese tehnologice.
• PROCES TEHNOLOGIC - totalitatea operaţiilor care cuprind procedeele mecanice, fizice, chimice sau combinate ale acestora, folosite pentru transformarea materiilor prime şi/sau intermediare în produse finite.
![Page 9: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/9.jpg)
În reactoare au loc şi anumite procese fizice prin care se urmăreşte să se creeze condiţii optime pentru realizarea procesului chimic.
Din acest motiv ele sunt prevăzute cu o serie de aparate simple (elemente de aparate) cu ajutorul cărorase pot efectua procesele fizice (agitare, schimbătoare de căldură ş.a.).
![Page 10: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/10.jpg)
REACTOR – FUNCŢII ELEMENTARE
După modul de lucru, toate reactoarele trebuie să îndeplinească o serie de operaţii simple (funcţii elementare), cele mai importante fiind:
- introducerea materialelor în reactor (alimentare)
- realizarea condiţiilor de reacţie necesare procesului chimic
- realizarea cantitativă a procesului chimic
- circulaţia materialelor în interiorul aparatelor
- evacuarea produselor
Pentru îndeplinirea funcţiilor elementare, reactoarele sunt prevăzute cu dispozitive speciale (elemente funcţionale) ca de exemplu:- dispozitive (amenajări) pentru introducerea materialelor
- dispozitive pentru procese fizice (mecanice) pentru realizarea condiţiilor de reacţie
- spaţiul (zona) de reacţie în care are loc cantitativ procesul chimic
- dispozitive (amenajări) pentru circulaţia materialelor în interiorul reactorului
- dispozitive (amenajări) pentru evacuarea materialelor
![Page 11: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/11.jpg)
CRITERII DE CLASIFICARE A REACTORELOR
1. Parametrii tehnologici care condiţionează regimul de lucru
2. Starea de agregare a reactanţilor
3. Dinamica proceselor chimice
4. Termodinamic
5. Constructiv
6. Practic (Economic)
![Page 12: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/12.jpg)
1. Parametrii tehnologici care condiţionează regimul de lucru
• tipul reacţiilor
• natura termică a procesului
• temperatură
• presiune
• dinamica proceselor chimice
![Page 13: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/13.jpg)
Presiunea, temperatura condiţionează dimensiunea şi regimul de lucru
– 0-6 atm. / sub 350˚C
– 6-50 atm. / sub 350˚C
– peste 50 atm. / peste 550˚C
– presiuni neglijabile / peste 350˚C
sinteza de medicamente
– 0-6 atm. / sub 350˚C
![Page 14: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/14.jpg)
2. Starea de agregare a reactanţilor• – Statice • – Cilindrice• – Fund concav• – Capac bombat• – Cu dispozitive de amestecare (agitatoare)• – Sistemele de reacţii după starea de agregare a reactanţilor• – Pentru reacţii în fază omogenă gazoasă• – Pentru reacţii în fază omogenă lichidă• – Reacţii în sistem eterogen G-L• – Reacţii în sistem eterogen G-S• – Catalitice / Necataliltice• – Reacţii în sistem eterogen L-L (faze nemiscibile)• – Reacţii în sistem eterogen L-S• – Reacţii în sistem eterogen S-S
![Page 15: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/15.jpg)
Natura termică a procesului
• Pentru procese exoterme
• Pentru procese endoterme
![Page 16: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/16.jpg)
Dinamica proceselor chimice
Reactoare continui (dinamice)
Reactoare discontinui (statice, în şarje)
Semicontinuui
![Page 17: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/17.jpg)
Condiţii termodinamice
– Izoterme
– Adiabatice
– Neadiabatice
(pseudoizoterme, neizoterme)
![Page 18: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/18.jpg)
Tipul de construcţie – Tip autoclav
– Utilizat în procesele de sinteză organică
– Reacţii în
– fază lichidă
– sistem eterogen S-L
– cel mai utilizat în industria de medicamente
– uşor de construit
– uşor de exploatat
– Tip turn
– Tip cuptor
– Tip schimbător de căldură
![Page 19: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/19.jpg)
Tipul de construcţie/reacţie
Tip autoclav – denumite – clorurator – clorurare – sulfonator – sulfonare – nitrator – nitrare
Din motive economice se folosesc aceleaşi reactoare ca - Reactoare principale – pentru operaţii fundamentale - Reactoare secundare – operaţii auxiliare
![Page 20: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/20.jpg)
CONSTRUCŢIA REACTOARELOR
Materialul de construcţie în funcţie de
– Materiile prime
– Temperatura
– Presiunea
Forma - cilindrică
![Page 21: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/21.jpg)
![Page 22: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/22.jpg)
![Page 23: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/23.jpg)
![Page 24: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/24.jpg)
CONSTRUCŢIA REACTOARELOR
Capacitatea reactoarelor
– mici din laborator (staţiile pilot)
– 5, 10, 25, 50, 250
– industrie
– 3000, 5000
– biosinteză
– 50.000 L
![Page 25: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/25.jpg)
Stratul protector din interior
– rezistent faţă de – acţiunea corosivă a reactanţilor– temperatură– presiune– concentraţii ridicate– emailate– fontă emailată - coeficienţi de dilataţie mai apropiaţi– oţel emailat – transfer caloric mai bun– rezistenţă mecanică mică – control– pătură de aer– placate cu Aluminiu– gresie antiacidă– foiţe subţiri de Plumb
![Page 26: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/27.jpg)
CONSTRUCŢIA REACTOARELOR
Elemente de susţinere
![Page 28: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/29.jpg)
ELEMENTE FUNCŢIONALE• CAPACUL
• AGITATORUL
• GURA DE ÎNCĂRCARE / DESCĂRCARE
• TIJA (TEACA) TERMOMETRULUI
• MANOMETRE
• DISPOZITIVE PENTRU PROTECŢIE LA SUPRAPRESIUNE
• ROBINETUL DE EVACUARE AL PRESIUNII INTERIOARE
• VIZOARE
• PLONJORUL
![Page 30: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/30.jpg)
CONSTRUCŢIA REACTOARELOR
Capacul – plat (calotă semisferică) – detaşabil – fixat cu buloane – oţel moale cu rezistenţă mai mare la alungire – etanşeizare – garnituri de – azbest grafitat – azbest cu cupru – cupru moale – clingher – inele de plumb – cauciuc – orificii pentru racorduri la diverse – accesorii – pentru dispozitivul de agitare
![Page 31: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/31.jpg)
ELEMENTE FUNCŢIONALE• AGITATORULomogenizarea – masei de reacţie – temperaturii rar – reactorul în jurul agitatorului forme – ancoră – palete – combinat ancoră-palete – greblă oţel inox emailat acţionat mecanic de un motor electric cu reductor de viteză 500-5000 / 20-100 rot./min. presgarnitură (presetupă) – leagă corpul agitatorului – reactor – manşon metalic căptuşit cu un material de duritate mică: azbest
grafitat, cauciuc, piele
![Page 32: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/33.jpg)
ELEMENTE FUNCŢIONALE Accesoriile reactorului
GURA DE ÎNCĂRCARE (de vizitare)
– mannloch (deschidere pentru om) – 40-60 cm
– handloch (deschidere pentru mână) – 20-30 cm
– pentru
– controlul
– la intervale planificate
– în caz de defecţiuni
– introducerea materiilor prime solide
GURA DE DESCĂRCARE (ştuţ de golire)
– robinet de scurgere
![Page 34: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/34.jpg)
![Page 35: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/35.jpg)
ELEMENTE FUNCŢIONALE Accesoriile reactorului
Tija termometrului
cât mai lungă pentru a pătrunde cât mai adânc în masa de reacţie
în tijă se pune
- apă
- ulei
- glicerină
Manometre
– pentru controlul presiunii interioare
– pentru controlul presiunii din manta
– situat lateral în exteriorul reactorului, presiunea fiind reglată de la un distribuitor central
![Page 36: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/37.jpg)
dispozitive pentru protecţia reactoarelor la suprapresiune• – supapa de siguranţă
– – se deschide automat – – la depăşirea unei presiunii interioare stabilite– – robinet cu ventil– – pârghie cu contragreutate– – se montează în diferite locuri– – conducta de evacuare merge în afara instalaţiei
robinetul de evacuare a presiunii din interiorul reactorului
ELEMENTE FUNCŢIONALE Accesoriile reactorului
![Page 38: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/39.jpg)
2 vizoare pentru urmărirea mersului reacţiei• – unul pentru iluminarea interiorului reactorului• – altul pentru privirea in interior• – sticlă groasă• – mică (plexi)
ventil cu ţeavă (plonjor)• – coboară până în fundul reactorului• – pentru prelevarea de probe din masa de reacţie în timpul procesului
tehnologic• – pentru uşurarea descărcării
ELEMENTE FUNCŢIONALE Accesoriile reactorului
![Page 40: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/41.jpg)
ÎNCĂLZIREA REACTOARELOR
• DIRECT - foc sau băi electrice
- dezavantaje
• INDIRECT (fără diafragmă / prin diafragmă)- agenţi de încălzire
- avantaje
![Page 42: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/42.jpg)
Modalităţi de încălzire a reactorului
încălzirea directă
– mai rar
– pentru o temperatură ridicată – peste 250˚C
– deficienţe
– utilizarea incompletă a căldurii - 30%
– dificilă reglarea
– temperaturii
– intensităţii încălzirii
![Page 43: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/43.jpg)
Modalităţi de încălzire a reactorului
– manta exterioară prin care circulă - apă
- apă caldă
- vapori de apă
- vapori de apă supraîncălziţi
- vapori de apă sub presiune
– 10-15˚C – temperatura băii de încălzire/masa de reacţie
– apă caldă
- temperaturi moderate 80-90˚C
![Page 44: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/44.jpg)
Modalităţi de încălzire a reactorului
• Modalităţi de încălzire a reactorului
– vapori de apă - foarte uşoară - numai până la 180˚C - pot fi - încălziţi - sub presiune - supraîncălziţi– prin încălzirea suplimentară fără
modificarea presiunii lor– avantaj– temperatura lor este mai
mare – coborâtă fără a provoca
condensarea lor– folosiţi în mod curent– au o mare putere calorică– temperatura depinde de temperatură– modificând presiunea se
poate modifica temperatura
![Page 45: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/45.jpg)
Încălzirea cu vapori de apă se poate face
fără diafragmă
- prin contactul direct al vaporilor circulanţi cu masa de reacţie (de obicei lichidă)
- tub de barbotare
- vaporii
– încălzesc lichidul
– se condensează
- se foloseşte
– la antrenarea cu vapori apă
– când se admite diluarea lichidului încălzit cu condensatul
Modalităţi de încălzire a reactorului
![Page 46: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/46.jpg)
Încălzirea cu vapori de apă se poate face
prin diafragmă
– peretele care separă mediul de încălzit de cel supus încălzirii
– pot fi
- mantale cu aburi
- serpentine cu aburi în interiorul reactoarelor
- supraîncălzitoare cu mai multe tuburi, în exteriorul reactorului
Modalităţi de încălzire a reactorului
![Page 47: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/47.jpg)
temperaturi până la 350˚C – instalaţii speciale de încălzit– folosesc - vapori de apă - apa fierbinte sub presiune foarte mare– sistemul Frederking - tuburi -- de oţel inox -- rezistente la presiuni de 200 atm. -- situate în fundul dublu al reactorului - circulă -- vapori de apă -- apă fierbinte sub presiune foarte mare– sitemul Samka - serpentine de încălzire sudate de peretele aparatului temperaturi ridicate fără folosirea instalaţiilor de
presiune
Modalităţi de încălzire a reactorului
![Page 48: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/48.jpg)
– ulei mineral - până la 250-300˚C
– difil (difenil + difeniloxid)
– băi metalice (aliaje topite)
– săruri topite (azotat de sodiu şi de potasiu)
– încălzire electrică
– mai rar în industria farmaceutică
– mai scumpă
Modalităţi de încălzire a reactorului
![Page 49: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/49.jpg)
EXPLOATAREA REACTORULUI
• ÎNCERCAREA
• ÎNCĂRCAREA
• GOLIREA
• VERIFICAREA
![Page 50: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/50.jpg)
încercarea reactorului
- reactorul trebuie să reziste la temperaturi şi presiuni mult mai mari decât regimul normal de lucru
– presiune x 5-8
– presă hidraulică cu petrol
– presă pneumatică cu 5% amoniac
– miros – detectarea fisurilor
![Page 51: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/51.jpg)
încărcarea reactorului
– 0,7-0,8 din capacitate - uzual
– 0,5-0,6 din capacitate – reacţiile cu spumare – distilare – evaporări sub vacuum – complet plin – aminare prin amonoliză– gura de încărcare – materialele solide– materialele lichide aduse – prin sistemul de conducte – prin cădere liberă – sub presiune – de la vasele de măsură – de la depozit
![Page 52: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/52.jpg)
golirea reactorului
– prin cădere liberă
– prin crearea unei uşoare suprapresiuni cu
- aer comprimat
- gaz inert (solvenţi ca mediu de lucru)
- autopresiune
![Page 53: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/53.jpg)
verificarea reactorului
– scos din uz şi verificat
– demontarea capacului prin desfacerea buloanelor
-în diagonală (alternativ, în cruce) – 12, 6, 3, 9;
- cu atenţie să nu se strice materialele de etanşare
– se ridică capacul – macara
– se spală interiorul
– se controlează cu lupa
– se aplică garniturile
– se fixează capacul cu buloanele
– se controlează accesoriile (manometrele)
![Page 54: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/54.jpg)
![Page 55: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/55.jpg)
![Page 56: Reactorul chimic](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022081716/54529818b1af9f477e8b47c4/html5/thumbnails/56.jpg)
MODUL DE LUCRU
Proces Discontinuu După descărcarea reactorului
- se spală prin gura de încărcare cu o soluţie adecvată- se usucă
Se închide gura de descărcare- prin mannloch se introduc materiile prime solide- se închide gura de încărcare- se controlează termometrul, manometrele- se fixează pârghia de siguranţă la presiunea dată- se închide robinetul de evacuare a presiunii- se controlează din nou toate accesoriile- se pune în mişcare agitatorul- se încălzeşte treptat- se creşte presiunea- se controlează permanent (periodic) [aspectul masei, presiunea, temperatura, alţi parametrii]
La final- nu se mai creşte presiunea- se opreşte încălzirea- se opreşte agitatorul- se lasă să se răcească- se deschide încet robinetul de evacuare a presiunii interioare- numai când manometrul indică valoarea 0 - se deschide gura de descărcare- se evacuează materialul
Proces continuu [descărcarea, spălarea, încărcarea - se fac automat]