反应器类型：基本和药物分类

每个制药行业都处理化学品以进行某些反应以制造所需的产品。

每个过程需要不同类型的反应器。在继续讨论这些类型的反应器之前，让我们回顾一下化学工程中反应器的基本分类。

在化学加工厂中会发生两种一般类型的反应。

1. 均相催化（反应物和催化剂同相）

2. 多相催化（不同相的反应物和催化剂）

在化学动力学中，反应通过催化剂的速率和机理进行分类，催化剂描述了反应是如何发生的。

催化剂是化学过程中的一种添加剂，可在不与任何反应物反应的情况下提高反应速率。

反应器类型（化学方面）

在这种化学反应过程中，我们需要非凡的控制来系统地将反应物转化为产物。诸如此类的控制设备称为反应器。

因此，为特定产品选择反应器类型取决于反应物料的预期结果。

同样，压力、温度和混合速度等操作条件对于确保过程尽可能高效地运行至关重要。

基于此，从以下不同类型中选择反应器。

批量（批量和半批量）

连续（连续搅拌釜反应器）

管式（塞流反应器）

催化（固定和流化床）

间歇式反应器

一旦将反应物加入反应器中，就不会引入第三种成分，并且在反应完成之前也不会取出任何成分。这将允许该过程作为单个批次运行，直到它产生所需的过程转化水平。

半间歇操作涉及在反应过程中逐步添加一种或多种反应物，直到达到所需的转化率。

否则，立即加入反应物并逐渐除去转化产物。在所有基本反应器中，这种类型经常用于制药行业。

以下是理想间歇式反应器的一些亮点。

整个反应器的成分均匀。

多为非稳态。

它们在仪器和结构方面比连续型反应器更具成本效益。

反应器的大小取决于要装入的材料体积而不是反应时间。

对于每天处理 4 至 5 吨需求的小容量工厂，间歇式反应器比其他类型更经济。

虽然是上述亮点，但它也有一些缺点。

由于高度热敏反应的处理不当，它需要严格的温度控制。

每批的质量可能会有所不同。

消耗大量资源。

间歇式反应器的典型代表：

连续（稳态）

与间歇式反应器不同，连续搅拌釜式反应器同时进行反应，即同时加入反应物和取出产物。

反应物质的水平保持恒定，使得反应物质的内部组成与排出的物质相同。除了其他类型的反应器外，这种类型的反应器更常用于化工厂。

以下是连续流反应器的几个亮点。

在稳态下，任何一点的成分都不会随时间变化。

可以为所需的产品转化保持最佳质量参数。

连续搅拌釜反应器 (CSTR)

管式/塞流式反应器

管式反应器如活塞流反应器 (PFR) 具有主要进行反应的圆柱形管。

反应物从一端进入，反应，在通过管子的过程中收获产物，并在另一端离开。

由于入口处的湍流，它们在相同体积下比 CSTR 更有效。它们通常具有平坦的速度分布，导致径向混合。

流体粒子在活塞流中花费的时间称为“停留时间”，对于所有通过 PFR 的粒子来说都是相同的。

以下是理想活塞流反应器的一些亮点。

不允许轴向混合，即穿过反应器的不同颗粒之间没有扩散的机会。

反应物料的组成不随时间变化。相反，它随着反应器的长度而变化。

对于任何正序反应，需要更少的体积来产生与连续稳态反应器相同的转化率。

它没有任何活动部件，因此会促进高压和腐蚀性反应。

管式或活塞流反应器 (PFR)

催化反应器

这些类型反应器的驱动力涉及传热、传质，主要是催化剂。应用包括化学合成、聚合、氢裂化等。

这些反应器的常见分类由催化剂的运动模式决定，如下所示：

固定的床

滴流床

流化床

固定床反应器

催化剂固定床用于进行多相催化气相反应。它们可以根据需要建立在单个或多个管上。

固定床类别中的两种类型的反应器通常包括填充床和多管反应器。

固定床反应器

滴流床反应器

滴流床反应器最常用于加氢反应，具有固相作为进行气液反应的催化剂。

它从顶部引入液体反应物并向下流动与固体催化剂床接触，同时它从交叉流方向引入气体反应物以获得更好的接触表面积。

滴流床反应器

流化床反应器

固体颗粒床由以一定速度沿向上方向流动的气体或液体的拉力支撑，使得固体床表现为流体。这种现象称为流化床，用于此的反应器称为流化床反应器。

流化床反应器

这是反应堆基本分类的总体情况，而不是详尽的分类。

以下是基于制药相关行业中常用的结构材料的反应器类型。

药品分类

制药或医疗保健相关行业已根据感兴趣的结构材料和工艺订购了不同类型的反应器,这些类型反应器的应用和选择取决于过程的范围。对于任何化学过程，都具有三种性质:

酸性 PH＜7  玻璃反应器；

碱性 PH＞7  金属（不锈钢等）反应器；

中性的 PH＝7  金属（不锈钢等）反应器；

不锈钢反应器 (SSR)

药品和生物仿制药的生产有不同的安全要求。后一种比原料药遵循更严格的要求。

因此，基于材料合金配置，有两种常见类型的反应器，即SS304和SS316。您可以在 ASTM 指南中找到更多信息。

SS304 包含约。18% 铬和 8% 镍，而 316 含有 16% 铬、10% 镍和 2% 钼。这 2% 的钼有助于在腐蚀促进环境中生存。

因此，SS316 比 SS304 更先进。但是，这两者之间不可能有明显的区别，需要供应商或测试人员的材料测试报告才能将其确定为 SS316L。

此外，如果碳是一个问题，则优先选择 SS304L 或 SS316L。其中，L代表低碳含量。普通 304 或 316 包含约 0.09% 的碳，而“L”版本的碳含量约为 0.03%。在非常高温的操作过程中，碳也会导致腐蚀。

底线是 SSR 更适合中性或碱性工艺操作。虽然有时像醋酸这样的弱酸可以在 SS316L 中令人满意地处理，其 pH 值低至 3，因为它比其他强酸的腐蚀影响小。

玻璃反应器

在处理强酸（如硝酸、硫酸、盐酸或磷酸）时，不锈钢反应器是不可持续的，因此会随着时间的推移而腐蚀。

为了避免这种情况，因为玻璃容易承受酸。玻璃提供全面的强酸保护，防止长期磨损。

玻璃反应器不适合碱性操作，因为玻璃中常用的硼硅酸盐容易与高 pH 值溶液发生反应并降解。

碱比酸更具腐蚀性，尤其是在高温下。这可能导致玻璃破裂，这是不希望的。然而，玻璃反应器在 8.5 的 pH 值下更可持续，即弱碱。

不锈钢反应釜由于具有增强的导热性，因此具有更好的传热效果。除了这个好处之外，玻璃反应器还限制了在高压下的操作。

尽管玻璃反应器易于清洁、重量轻、经济高效且耐腐蚀，但其材质脆弱，需要小心处理。