制药工程与设备.ppt

制药工程与设备
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药物生产方法：
目标药物
工艺步骤
（以《制药工艺学》为基础）
工艺条件
反应器
分离工程
（《制药分离工程》为保证）
制剂工程
制药工程
（分子结构、光学构象）
函数型，双曲型速率式通常由所设定的反应机理而导得，幂函数型速率方程则是直接由质量作用定律出发的。
对于不可逆反应
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（2）  a和b的值是凭试验获得的，它既与反应机理无直接的关系，也不等于各组分的计量系数，只有当反应方程式为基元反应时，它才与计量系数相等。
（1）式中：a和b分别是反应对组分A和B的反应级数，这些指数的代数和称为总反应级数，它表明反应速率对各组分浓度的敏感程度，a和b越大，则组分A和B的浓度对反应速率的影响越大。
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（3）a和b只能在其试验范围内应用，可为任何数，但总反应级数在数值上很少达到3。更不可能大于3。
（4）式中为速率常数，或称为比反应速率，按定义，它与除反应组分浓度外的其它因数有关，如温度、压力、催化剂及其浓度或所用的溶剂等。
k0为指前因子或频率因子；E为反应的活化能，因次为J/mol；R为通用气体常数（R=·K）。严格来说，频率因子是温度的函数，它与Tn成正比，但它较之 指数项而言，其受温度的影响不显著，可以近似看成与温度无关。
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二、间歇釜式反应器
1． 等温操作的反应时间
微元时间内反应掉组分A的摩尔数＝微元时间内组分A减少的摩尔数
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上式即为间歇釜式反应器的基础设计式。
对于液相反应，反应前后物料体积变化不大，可视为等容过程，则上式变为：
由于定容过程有如下关系
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代入基础设计式有
若反应物的原始浓度以及反应速度与转化率或浓度的关系已知，则利用以上各式，即可求得达到一定转化率所需的反应时间。
如，对于一级反应有
代入积分有
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讨论
从上式可以看出只要起始浓度相同，达到一定转化率所需的反应时间，只取决于反应速度，而与处理量无关，所以在进行间歇釜式反应器的放大时，只要保证放大后的反应速度与小试时相同，就可以实现高倍数放大。
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设反应时间为τ，加料、出料及清洗等辅助时间为 τ ‘，
则每批操作所需要时间为τ＋ τ ‘
如果生产上要求单位时间处理的物料量为 v
则每批操作需要处理的的物料量
这称为反应器的装料容积，也称为有效容积（VR），它分为两部分：反应容积和辅助容积 。
实际生产，由于搅拌、发生泡沫等原因，物料不能装满，所以间歇釜的容积（VT）要比有效容积大。
此比值称为装料系数，
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三、连续管式反应器（活塞流反应器）——PFR

在管式反应器中，由于物料浓度、反应速度、温度等沿管长而变化。故取微元体积作物料衡算。
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进入微元体积组分A的摩尔数－离开微元体积组分A的摩尔数＝微元体积内反应掉组分A的摩尔数
积分得
在定常态操作，FA0为常数，上式成为
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若进料得体积流量为v0，进料浓度为CA0，则
上式化为
上式即为平推流反应器的基础设计式 。上式中的τ称为时间空时，只有在等容过程中，它才等于平均停留时间。（为什么？）
在等容过程中有
上式也可写成：
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讨论：等容过程，间歇釜式反应器和连续管式反应器的动力学区别？为什么有相同的基础设计式？
间歇釜式反应器的基础设计式
连续管式反应器的基础设计式
在等容过程中，对在相同的反应条件下（即k相同）的同一反应，达到相同的转化率，理想连续管式反应器中需要的停留时间与间歇釜中需要的反应时间是相同的，所以，可以用间歇反应器中的试验数据进行管式反应器的设计与放大。
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对于连续管式反应器的基础设计式
或
我们可用图形表示如下
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四、连续釜式反应器（CSTR）
又称全混釜，其特点是物料一进入反应器，就立即与釜内物料均匀混合，而且反应器内的温度、浓度等参数与出口物料的参数相同，故反应器内各点速度相同，且等于出口转化率时的反应速度。
反应器示意图如下：
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进入反应器组分A的摩尔数－离开反应器组分A的摩尔数＝反应器内反应掉组分A的摩尔数
对定容过程有：
代入物料衡算式
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讨论：连续釜式反应器与间歇