Einführung
Der Batch-Reaktor ist der Oberbegriff für einen in der chemischen Industrie weit verbreiteten Behältertyp. Der Name ist nicht ganz zutreffend, da diese Art von Behältern für eine Vielzahl von Prozessen verwendet wird, z. B. für die Auflösung von Feststoffen, das Mischen von Produkten, chemische Reaktionen, Batch-Destillation, Kristallisation, Flüssig/Flüssig-Extraktion und Polymerisation. In diesem Thema werden wir nur den Chargenreaktor betrachten, da dieser Reaktortyp für die Herstellung psychoaktiver Substanzen verwendet wird.
Ein typischer Chargenreaktor besteht aus einem Vorratsbehälter mit einem Rührwerk und einem integrierten Heiz-/Kühlsystem. Die Größe dieser Behälter kann von weniger als 1 Liter bis zu mehr als 15 000 Litern reichen. Sie sind in der Regel aus Stahl, Edelstahl, emailliertem Stahl, Glas oder einer exotischen Legierung gefertigt. Flüssigkeiten und Feststoffe werden in der Regel über Anschlüsse im oberen Deckel des Reaktors eingefüllt. Dämpfe und Gase werden ebenfalls über Anschlüsse im Deckel oder über einen Kondensator abgeleitet. Flüssigkeiten werden in der Regel aus dem Boden entnommen. Die Vorteile des Chargenreaktors liegen in seiner Vielseitigkeit. Ein einziges Gefäß kann eine Reihe verschiedener Vorgänge durchführen, ohne dass der Sicherheitsbehälter aufgebrochen werden muss. Dies ist besonders nützlich bei der Verarbeitung von giftigen oder hochwirksamen Verbindungen.
Chargenreaktoren werden für die meisten in einem Labor durchgeführten Reaktionen verwendet. Die Reaktanten werden in ein Reagenzglas, einen Kolben oder ein Becherglas gegeben. Sie werden miteinander vermischt, oft erhitzt, damit die Reaktion abläuft, und dann abgekühlt. Die Produkte werden abgegossen und, falls erforderlich, gereinigt. Dieses Verfahren wird auch in der Industrie angewandt, wobei der Hauptunterschied in der Größe des Reaktors und der Menge der Reaktionspartner besteht.
Ein typischer Chargenreaktor besteht aus einem Vorratsbehälter mit einem Rührwerk und einem integrierten Heiz-/Kühlsystem. Die Größe dieser Behälter kann von weniger als 1 Liter bis zu mehr als 15 000 Litern reichen. Sie sind in der Regel aus Stahl, Edelstahl, emailliertem Stahl, Glas oder einer exotischen Legierung gefertigt. Flüssigkeiten und Feststoffe werden in der Regel über Anschlüsse im oberen Deckel des Reaktors eingefüllt. Dämpfe und Gase werden ebenfalls über Anschlüsse im Deckel oder über einen Kondensator abgeleitet. Flüssigkeiten werden in der Regel aus dem Boden entnommen. Die Vorteile des Chargenreaktors liegen in seiner Vielseitigkeit. Ein einziges Gefäß kann eine Reihe verschiedener Vorgänge durchführen, ohne dass der Sicherheitsbehälter aufgebrochen werden muss. Dies ist besonders nützlich bei der Verarbeitung von giftigen oder hochwirksamen Verbindungen.
Chargenreaktoren werden für die meisten in einem Labor durchgeführten Reaktionen verwendet. Die Reaktanten werden in ein Reagenzglas, einen Kolben oder ein Becherglas gegeben. Sie werden miteinander vermischt, oft erhitzt, damit die Reaktion abläuft, und dann abgekühlt. Die Produkte werden abgegossen und, falls erforderlich, gereinigt. Dieses Verfahren wird auch in der Industrie angewandt, wobei der Hauptunterschied in der Größe des Reaktors und der Menge der Reaktionspartner besteht.
Schema eines Batch-Reaktors
Anwendung in der Arzneimittelherstellung
Die Herstellung von narkotischen und potenten Substanzen erfordert eine Synthese. Für kleine Mengen ist es ausreichend, kleine Reaktionsgefäße (birnenförmige oder kleine Zwei-/Dreihalskolben) zu verwenden. Bei der Vergrößerung der Produktion steht der Chemiker vor einer Reihe von Problemen, wie z. B. der Vergrößerung des Volumens der Reaktionsmasse, der Verbesserung des Wärmeübergangs und der Durchmischung, der bequemen Be- und Entladung von Reagenzien, der Kontrolle der Durchmischung und so weiter. All diese Probleme werden durch die Auswahl und den Kauf eines geeigneten Batch-Reaktors gelöst. In diesem Thema habe ich versucht, so einfach wie möglich zu erklären, um welche Geräte es sich handelt, wie sie zu verwenden und zu warten sind und wie sie zu kaufen sind.
Bestandteile eines typischen Chargenreaktors
Chargenreaktoren bestehen aus verschiedenen Teilen, die unterschiedliche Funktionen erfüllen:Tank
Der Tank ist der Hauptteil des chemischen Reaktors, in dem alle chemischen Reaktionen ablaufen. Er ist der Ort, an dem alle Reaktanten zusammentreffen und sich mit anderen Reaktanten vermischen, um das Endprodukt herzustellen.
Rührer
Dies ist der Teil des kontinuierlichen Rührkesselreaktors, der für die Lagerung und das homogene Mischen aller Reaktanten verantwortlich ist.
Dies ist der Teil des kontinuierlichen Rührkesselreaktors, der für die Lagerung und das homogene Mischen aller Reaktanten verantwortlich ist.
Wärmetauscher
Der Wärmetauscher ist dafür zuständig, die für die chemischen Reaktionen erforderliche Wärme oder Kälte zu liefern. Eines der schwierigsten Probleme bei der Maßstabsvergrößerung ist das der Temperaturregelung. Bei einer guten Temperaturregelung in einem Chargenreaktor müssen zwei Faktoren berücksichtigt werden. Erstens muss der Temperaturregler in der Lage sein, die Temperatur des Schüttguts auf dem gewünschten Wert zu halten und rechtzeitig auf Änderungen der Heiz- oder Kühllast zu reagieren. Zweitens muss die Wandtemperatur im Reaktor auf einem Niveau gehalten werden, das sich nicht nachteilig auf das Produkt auswirkt. Ein typisches Heiz- und Kühlsystem für einen herkömmlichen Chargenreaktor ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Reaktorkörper ist von einem Außenmantel umgeben, durch den eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert. Bei größeren Behältern werden mehrere Einspritzpunkte verwendet, um die Verteilung der Wärmeträgerflüssigkeit innerhalb des Mantels zu verbessern.
Der Wärmetauscher ist dafür zuständig, die für die chemischen Reaktionen erforderliche Wärme oder Kälte zu liefern. Eines der schwierigsten Probleme bei der Maßstabsvergrößerung ist das der Temperaturregelung. Bei einer guten Temperaturregelung in einem Chargenreaktor müssen zwei Faktoren berücksichtigt werden. Erstens muss der Temperaturregler in der Lage sein, die Temperatur des Schüttguts auf dem gewünschten Wert zu halten und rechtzeitig auf Änderungen der Heiz- oder Kühllast zu reagieren. Zweitens muss die Wandtemperatur im Reaktor auf einem Niveau gehalten werden, das sich nicht nachteilig auf das Produkt auswirkt. Ein typisches Heiz- und Kühlsystem für einen herkömmlichen Chargenreaktor ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Der Reaktorkörper ist von einem Außenmantel umgeben, durch den eine Wärmeträgerflüssigkeit zirkuliert. Bei größeren Behältern werden mehrere Einspritzpunkte verwendet, um die Verteilung der Wärmeträgerflüssigkeit innerhalb des Mantels zu verbessern.
Einlass- und Auslassrohre
Mit den Einlassrohren werden weitere Reaktanten in den Behälter gegeben, während die Auslassrohre das Endprodukt freigeben.
Mit den Einlassrohren werden weitere Reaktanten in den Behälter gegeben, während die Auslassrohre das Endprodukt freigeben.
Steuersystem
Mit dem Steuersystem konfigurieren, steuern und überwachen Sie Drehzahl, Temperatur und Zeit der Reaktionen in den chemischen Reaktoren.
Zusatzausrüstung
Die Zusatzausrüstung besteht aus einem Rückflusskühler, einem zusätzlichen Trichter, Adaptern, Gasleitungen, einem Auffangkolben usw.
Mit dem Steuersystem konfigurieren, steuern und überwachen Sie Drehzahl, Temperatur und Zeit der Reaktionen in den chemischen Reaktoren.
Zusatzausrüstung
Die Zusatzausrüstung besteht aus einem Rückflusskühler, einem zusätzlichen Trichter, Adaptern, Gasleitungen, einem Auffangkolben usw.
Wie funktionieren Batch-Reaktoren?
Schritt eins: Vorbereitungsphase
Zu Beginn des gesamten Prozesses bereiten Sie die Maschine vor und richten sie entsprechend den Produktspezifikationen ein. Außerdem bereiten Sie alle Reaktanten vor, die Sie mit dem Chargenreaktor mischen möchten. Sobald Sie den Vorbereitungsprozess abgeschlossen haben, führen Sie alle Reaktanten durch den Einlass und den zusätzlichen Trichter (optional) in den Reaktor ein.
Zweiter Schritt: Mischphase
Sobald die Reaktanten in den Tank des Chargenreaktors gelangen, tritt das Rührwerk in Aktion. Außerdem sorgt der Wärmetauscher für die nötige Wärme oder Kälte, die der Reaktionsprozess benötigt, und schließt die Reaktion ab. Der Prozess wird unter Beibehaltung aller Faktoren fortgesetzt, während sich die Reaktanten vermischen und homogene Mischungen bilden. Dies dauert eine beträchtliche Zeitspanne, die in der Regel von der Art der Reaktanten abhängt.
Dritter Schritt:Freigeben des Produktgemischs
Schließlich lassen Sie die Maschine das Produktgemisch freigeben, sobald der Mischvorgang abgeschlossen ist. Sie werden feststellen, dass die Maschine die Eigenschaften beibehält, die sie während des Einlass- und des Auslassvorgangs hatte.
Zweiter Schritt: Mischphase
Sobald die Reaktanten in den Tank des Chargenreaktors gelangen, tritt das Rührwerk in Aktion. Außerdem sorgt der Wärmetauscher für die nötige Wärme oder Kälte, die der Reaktionsprozess benötigt, und schließt die Reaktion ab. Der Prozess wird unter Beibehaltung aller Faktoren fortgesetzt, während sich die Reaktanten vermischen und homogene Mischungen bilden. Dies dauert eine beträchtliche Zeitspanne, die in der Regel von der Art der Reaktanten abhängt.
Dritter Schritt:Freigeben des Produktgemischs
Schließlich lassen Sie die Maschine das Produktgemisch freigeben, sobald der Mischvorgang abgeschlossen ist. Sie werden feststellen, dass die Maschine die Eigenschaften beibehält, die sie während des Einlass- und des Auslassvorgangs hatte.
Video Anleitung
Welche Vorteile bietet der Einsatz des Batch-Reaktors?
Es gibt eine ganze Reihe von Vorteilen, die Sie durch die Verwendung dieses Geräts genießen werden. Hier sind einige der Vorteile der Verwendung eines Batch-Reaktors.
- Einfach zu benutzen
Die Steuerung und Bedienung des chemischen Reaktors wird Ihnen leicht fallen. Er ist einfach aufgebaut und verfügt über ein benutzerfreundliches Steuerungssystem.
- Vielseitig
Sie können auch eine Vielzahl von Chemikalien mischen, um verschiedene psychoaktive Substanzen herzustellen.
- Hohe Haltbarkeit
Sie werden die chemischen Reaktoren sehr lange nutzen können, da sie sehr langlebig sind. Diemeisten von ihnen haben Materialien mit einer sehr hohen Zugfestigkeit, die dem Druck der chemischen Reaktionen standhalten.
- Ordnungsgemäße Kontrolle der Variablen
Dank der chemischen Reaktoren haben Sie auch eine perfekte Kontrolle über alle Reaktionsvariablen. So können Sie den Druck und die Temperatur der chemischen Reaktoren besser kontrollieren.
Wie man einen Batch-Reaktor wartet
Sie müssen Ihre chemischen Reaktoren regelmäßig warten, um sicherzustellen, dass sie unter einwandfreien Bedingungen arbeiten. Dies trägt dazu bei, die Langlebigkeit oder Lebensdauer sowie die Leistung der chemischen Reaktoren zu erhöhen. Sie können die chemischen Reaktoren durch eine ordnungsgemäße Reinigung des Systems warten, um die Rückstände auf dem Gerät zu beseitigen. Außerdem müssen Sie alle beweglichen Teile der chemischen Reaktoren schmieren, um Schäden zu vermeiden. Außerdem müssen Sie die Maschine regelmäßig überprüfen, um festzustellen, welche Teile ausgetauscht werden müssen. In diesem Fall müssen Sie die Teile der chemischen Reaktoren ausbauen und ersetzen, wenn dies erforderlich ist. Für die ordnungsgemäße Wartung der chemischen Reaktoren ist es wichtig, einen geeigneten Zeitplan zu erstellen. Sie können eine Prognosesoftware verwenden, die die Leistung der chemischen Reaktoren überwacht und Sie über etwaige Probleme informiert.
Auf welche Spezifikationen achten Sie vor dem Kauf eines Batch-Reaktors?Es gibt bestimmte Betriebsvariablen, auf die Sie bei der Auswahl der chemischen Reaktoren achten müssen. Hier sind die wichtigsten Betriebsvariablen, auf die Sie sehr genau achten müssen. Sie treffen Ihre Wahl, indem Sie sich die Art der chemischen Reaktoren ansehen, die für die Anforderungen der Anwendung geeignet sind.
Modell des chemischen Reaktors
Sie sollten die vertrauenswürdigsten Modelle von Chemiereaktoren in der Industrie verwenden. In diesem Fall sollten Sie sich an andere Arzneimittelhersteller wenden, die Ihnen bestimmte Modelle empfehlen können, die gut funktionieren.
Verweilzeit
Sie sollten wissen, wie lange die einzelnen Reaktanten in den chemischen Reaktoren verweilen. Dies hilft beim Kauf des perfekten chemischen Reaktors, der die Reaktionszeit zwischen verschiedenen Reaktanten übersteht. In der Regel werden bei der Arzneimittelherstellung Glasreaktoren verwendet.
Volumen oder Kapazität
Die meisten chemischen Reaktoren sind sehr groß und fassen unterschiedliche Volumina von Reaktanten. Bevor Sie sich für einen Reaktor entscheiden, sollten Sie die Menge der Reaktanten berücksichtigen, die Sie in die Reaktion einbringen wollen.
Druck- und Temperaturanforderungen
Hier müssen Sie die maximalen und minimalen Temperaturanforderungen für Ihre Synthese berücksichtigen.
Welche Faktoren beeinflussen die Kosten für chemische Reaktoren?
Sobald Sie sich mit dem Gedanken tragen, einen chemischen Reaktor zu kaufen, müssen Sie ein entsprechendes Budget aufstellen. Bei der Budgetierung für chemische Reaktoren müssen Sie bestimmte Faktoren berücksichtigen, wie z. B.
- Qualität der chemischen Reaktoren. Je höher die Qualität der chemischen Reaktoren ist, desto mehr werden Sie für die chemischen Reaktoren bezahlen.
- Kapazität der chemischen Reaktoren. In diesem Fall zahlen Sie einen höheren Preis für chemische Reaktoren, die größere Kapazitäten oder Volumina bewältigen können.
In der Regel kosten chemische Reaktoren zwischen 500 und 250 000 US-Dollar in der Anschaffung.
Lieferanten
Es gibt zahlreiche Unternehmen, die Batch-Reaktoren herstellen und verkaufen. Ihre Wahl hängt von Ihrem Budget, der Dauer der Lieferung an Ihren Standort und den Einfuhrbestimmungen ab. Hier sind einige Anbieter mit verschiedenen Preisspannen für 100 L Glas Batch Reactor vertreten. DiePreise sind gültig für 02.2022.
Lab1st Scientific - https://www.lab1st.com
Shanghai Yuanhuai Industrial Co., Ltd - https://www.pharmasources.com
Lab Society - https://labsociety.com
Across International - https://www.acrossinternational.com
Nantong Purui Technical Instrument Co., Ltd - http://purui.sn-led.com/
Shanghai Yuanhuai Industrial Co., Ltd - https://www.pharmasources.com
Lab Society - https://labsociety.com
Across International - https://www.acrossinternational.com
Nantong Purui Technical Instrument Co., Ltd - http://purui.sn-led.com/
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