医薬農薬類攪拌設備

ファインケミカル、医薬、農薬などの業界では、関連するユニット操作の種類が多く、それぞれ特徴がある。通常の物理過程、例えば蒸留、冷却、溶解、濃縮及びいくつかの動力学によって制御された均一反応、攪拌は制御要素ではなく、一般的な攪拌設備（例えば標準ほうろうガラス釜）は技術要求を満たすことができ、設計の重点はエネルギー消費の大きさと購入コストの高低にもっと注目する。

しかし、ほとんどのユニット操作プロセスの攪拌設備は専門的な設計が必要であり、これらのプロセスには連続硝化、塩素化、付加、縮合、置換、フッ素化、アシル化、スルホン化、アンモニア分解、酸化、抽出、結晶化、加水分解、水洗などが含まれている。元はこれらの攪拌機を見ていて、1つの設備の問題だけではなくて、もっと多いのは1つの技術の問題で、ただ技術の過程を熟知して、本質の問題を把握して、反応の化学特性と反応器の伝達特性を互いに一致させて、やっと技術の効果*を化することができます。

◇れんぞくしょうかはんのう

ベンゼン、クロロベンゼン、トルエンの多釜直列連続混酸硝化技術を例に、反応器の直列数、単釜体積、長径比、内蔵熱交換管、攪拌器の型式、循環量、せん断量、流動型などのパラメータはすべて反応動力学を基礎に設計して、理想的な滞留時間分布と転化率を得ることができる。また、攪拌器の設計は考慮しなければならない：1、転化率に対応する伝熱能力、同じ伝熱面積と反応温度で、これは伝熱係数に依存して、伝熱係数の高低は攪拌器の設計と密接に関連して、2、せん断量の大きさ、せん断量が大きすぎ、エネルギー消費量が高く、後続の油水分離過程に困難をもたらし、せん断量が小さすぎ、水油相分散程度に直接影響し、反応速度の低下を招いた。

◇えんかはんのう

有機物（例えば芳香族炭化水素、複素環化合物）の塩素化の大部分は単釜間欠操作の方法を採用し、多段塩素化反応が存在し、各反応の活性化エネルギーの差が小さいため、原料の転化率、目標生成物の選択性、塩素qiの利用率と反応時間などの4つの間の協調は比較的に困難である。

攪拌機を最適化し、反応器の長径比を増加させることは有効な方法であり、塩素qiの分散度を高め、反応を加速させることができ、塩素qiの滞留時間の延長もある程度塩素qiの利用率を高めることができるが、それでも10%以上の塩素qiが浪費される可能性がある。

旧正公司が設計した二釜直列間欠操作の攪拌反応器はこれらの問題をよく解決することができる：

1.初釜と末釜は異なる反応条件下で行うことができ、選択性を高めるために可能性を提供する、

2.初釜は塩素qiの利用率を追求せず、塩素通過速度を高め、反応時間を短縮し、転化率を高めることができる、

3.初釜反応終了後も末釜の原料濃度は高く、塩素qiがこぼれにくく、塩素qiの利用率を99%以上に高めた。

もちろん、この技術は三釜連続技術を採用することもでき、生産能力をより大きく、操作をより簡単にすることができる。

要するに、単釜間欠、二釜間欠、三釜連続技術にかかわらず、攪拌器の合理的な設計は極めて重要である。

◇酸化反応

純酸素酸化を用いた反応は自己吸式攪拌反応器を採用することが好ましく、関連内容は詳しくは「液相触媒水素化とその他のガス−液反応技術と装備」を参照して、触媒水素化と異なり、酸素純度は一般的に水素ガスほど高くなく、自己吸式酸化反応器は依然として小流量で持続的に放出し、不活性ガスの富化を避ける必要がある。もちろん、原料濃度が低く、酸素消費が少なく、反応圧力が低い大型反応器の一部には、タービンパドルと多層幅翼軸流パドルを組み合わせた型式、例えば80 m 3のジグリホニルオキシドを用いてオキサグリホニルオキシドを生成する反応器もある。

空気酸化反応器は自己吸収式攪拌反応器を採用するべきでなく、その理由は空気中の高濃度の窒素ガスがすぐに気相空間に富集し、気相と液相の間を循環するのは基本的に窒素ガスであり、酸化反応はすぐに終了する。したがって、空気酸化反応器は比較的長径の大きい多層攪拌反応器を採用することが望ましい。攪拌機の設計については、系粘度、通気量、反応圧力、排ガス中の溶媒回収が容易ではなく、排ガス中の酸素濃度要求などの要素と密接に関連している。

◇こうそくはんのう

一部の反応速度が速い反応に対して、反応速度、反応温度と不純物含有量を制御するために、反応原料の1つは滴下（または流加）の方法を用いて反応を相対的に緩和させて行った。この方法は非常に効果的ですが、まだ欠点があります。

1.滴下成分が高い体積パーセントを占める場合、反応器の材料位置の変化が大きく、液面滴下位置の流動状況も大きく変化し、原料濃度の拡散速度は液面の上昇に従って減少し、

2.攪拌機の循環能力が不足している場合、滴下位置の原料濃度が高すぎ、局所反応速度が速すぎ、反応がホットスポットを形成しやすく、局所過熱により副反応の制御が困難になる。

3.滴下後期は生成物の析出により系粘度が増加するため、滴下成分の拡散がより困難であり、特に擬塑性流体中では。

これらの速い反応を設計している撹拌機には独自の点があり、主導思想はどのように合理的な設計を通じて滴下成分を急速に分散させ、反応のホットスポットを解消するかである。同時に、滴下位置、滴下方式を最適化する必要があり、一部の高速反応は事前に滴下成分の初期濃度を希釈する必要がある。

◇結晶

結晶化は溶質が溶液から析出する過程であり、蒸発濃縮結晶と冷却結晶の2つの方法がある。

ファインケミカル、医薬、農薬などの分野では、結晶化は溶質と溶液を分離する手段だけでなく、精製の重要な方法でもあり、結晶釜の設計の難易度が大幅に向上した。

したがって、撹拌結晶釜の設計は多方面の要素を考慮しなければならない：

1.粒子の懸濁、溶質濃度の均一性、温度の均一性を維持するのに十分な循環能力、

2.低せん断能力、結晶形への破壊を減少する、

3.釜内壁及び内部材の清浄度を高め、粘釜物を減少する、

4.粘釜物を避けることができない場合、掻き壁を用いて攪拌することを考慮することができる、

5.伝熱温度差を小さくし、溶液を低い過飽和度に維持し、結晶成長速度と核生成速度の比が大きく、得られた結晶は大きく、結晶形も比較的に完全で、製品の純度は高い。

◇えきたいぶんさん

液液分散は多くのプロセス工程に存在し、例えば加水分解、抽出、水洗など、攪拌の目的は分散相をできるだけ細かい液滴形式で連続相に均一に分散させ、物質移動面積を増加させ、操作時間を短縮することである。

液液分散撹拌機は高せん断タービンパドルを常用し、すでに成熟した方法で二相界面が消失する臨界回転速度、二相界面面積、分散液滴の大きさを計算し、二相間の密度差、粘度差と界面張力はZUIの重要な3つのパラメータである。

上述の方法で設計された液液液分散撹拌器は、運転回転数が臨界回転数よりはるかに高く、エネルギー消費量は往々にして比較的に高く、特に長径比が大きく、容積が大きい設備では、多層剪断パドルの設置によりエネルギー消費量が再び増加する。

原正設計の液液液分散撹拌機は技術効果を保証すると同時に、エネルギー消費にも非常に注目している。より小径の高速タービンパドルを採用し、界面付近に設置することは省エネであり、技術効果を保証する方法であり、設備の長径が比較的大きい場合、連続相内に軸流パドルを設置して、タービンパドルの作用範囲が液相全体に波及できない欠陥を補うことができ、軸流パドルのエネルギー消費はタービンパドルの10%~ 20%にすぎない。

◇固液懸濁

固液懸濁には2つの場合に特殊な設計が必要である：1つは高固形分含有量のスラリー懸濁であり、一般的な軸流パドルは故障し、元正のSP 306アークパドルはこの技術のために開発されたものであり、固形分含有量が35%~ 65%に達するシステムに適しており、特に固体粒子が小さいために懸濁液に一定の粘度を発生させる場合、少量の気体がある場合にも適用できる。別の金属粉末の懸濁、例えば鉄粉還元プロセス、骨格ニッケルを触媒とする還元プロセス、銅を触媒とする脱水素プロセス、有機スズの生産プロセスなど、金属と液相の大きな密度の違いは懸濁困難を招き、撹拌器も摩耗や腐食を受けやすく、オリジナルのSPシリーズにおける撹拌器の多くのパターンは合理的に設計すればこのような場合に適応でき、必要に応じて葉は表面硬化、ライニングゴムなどの措置を取って摩耗や腐食を防ぐことができる。