Introduzione
Il reattore batch è il termine generico di un tipo di recipiente ampiamente utilizzato nell'industria chimica. Il suo nome è un po' un termine improprio, poiché questo tipo di recipienti viene utilizzato per una varietà di operazioni di processo come la dissoluzione di solidi, la miscelazione di prodotti, le reazioni chimiche, la distillazione in batch, la cristallizzazione, l'estrazione liquido/liquido e la polimerizzazione. In questo argomento, prenderemo in considerazione solo il reattore batch, poiché questo tipo di reattore è utilizzato per la produzione di sostanze psicoattive.
Un tipico reattore batch consiste in un serbatoio di stoccaggio con un agitatore e un sistema di riscaldamento/raffreddamento integrato. Le dimensioni di questi recipienti possono variare da meno di 1 litro a più di 15.000 litri. Di solito sono fabbricati in acciaio, acciaio inossidabile, acciaio rivestito in vetro, vetro o leghe esotiche. I liquidi e i solidi vengono solitamente caricati tramite connessioni nel coperchio superiore del reattore. Anche i vapori e i gas vengono scaricati attraverso le connessioni nella parte superiore o attraverso un condensatore. I liquidi sono tipicamente scaricati dal fondo. I vantaggi del reattore batch risiedono nella sua versatilità. Un singolo recipiente può eseguire una sequenza di operazioni diverse senza dover interrompere il contenimento. Ciò è particolarmente utile quando si trattano composti tossici o altamente potenti.
I reattori batch sono utilizzati per la maggior parte delle reazioni svolte in laboratorio. I reagenti sono posti in una provetta, in un matraccio o in un becher. Vengono mescolati, spesso riscaldati per far avvenire la reazione e poi raffreddati. I prodotti vengono versati e, se necessario, purificati. Questa procedura viene eseguita anche nell'industria, con una differenza fondamentale che riguarda le dimensioni del reattore e le quantità di reagenti.
Un tipico reattore batch consiste in un serbatoio di stoccaggio con un agitatore e un sistema di riscaldamento/raffreddamento integrato. Le dimensioni di questi recipienti possono variare da meno di 1 litro a più di 15.000 litri. Di solito sono fabbricati in acciaio, acciaio inossidabile, acciaio rivestito in vetro, vetro o leghe esotiche. I liquidi e i solidi vengono solitamente caricati tramite connessioni nel coperchio superiore del reattore. Anche i vapori e i gas vengono scaricati attraverso le connessioni nella parte superiore o attraverso un condensatore. I liquidi sono tipicamente scaricati dal fondo. I vantaggi del reattore batch risiedono nella sua versatilità. Un singolo recipiente può eseguire una sequenza di operazioni diverse senza dover interrompere il contenimento. Ciò è particolarmente utile quando si trattano composti tossici o altamente potenti.
I reattori batch sono utilizzati per la maggior parte delle reazioni svolte in laboratorio. I reagenti sono posti in una provetta, in un matraccio o in un becher. Vengono mescolati, spesso riscaldati per far avvenire la reazione e poi raffreddati. I prodotti vengono versati e, se necessario, purificati. Questa procedura viene eseguita anche nell'industria, con una differenza fondamentale che riguarda le dimensioni del reattore e le quantità di reagenti.
Schemi di un reattore batch
Applicazione nella produzione di farmaci
Qualsiasi produzione di sostanze stupefacenti e potenti richiede una sintesi. Per piccoli volumi, è sufficiente utilizzare recipienti di reazione di dimensioni ridotte (matracci a pera o a due/tre colli). Quando si aumenta la produzione, il chimico deve affrontare una serie di problemi, come l'aumento del volume della massa di reazione, il miglioramento del trasferimento di calore e della miscelazione, il comodo carico/scarico dei reagenti, il controllo della miscelazione e così via. Tutti questi problemi si risolvono con la scelta e l'acquisto di un reattore batch adatto. In questo argomento, ho cercato di spiegare nel modo più semplice possibile di che apparecchiatura si tratta, come usarla, mantenerla e scegliere l'acquisto.
Componenti di un tipico reattore batch
I reattori batch sono costituiti da diverse parti che svolgono funzioni diverse:Serbatoio
Il serbatoio è la parte principale del reattore chimico, dove avvengono tutte le reazioni chimiche. Èil luogo in cui tutti i reagenti si incontrano e si mescolano con altri tipi di reagenti per produrre il prodotto finale.
Agitatore
È la parte del reattore a vasca agitata continua che ha il compito di immagazzinare e miscelare in modo omogeneo tutti i reagenti.
È la parte del reattore a vasca agitata continua che ha il compito di immagazzinare e miscelare in modo omogeneo tutti i reagenti.
Scambiatore di calore
Lo scambiatore di calore è il mezzo per fornire il calore o il freddo necessari per lo svolgimento delle reazioni chimiche. Uno dei problemi più intrattabili della scalabilità è quello del controllo della temperatura. Un buon controllo della temperatura in un reattore batch deve tenere conto di due fattori. In primo luogo, il regolatore di temperatura deve essere in grado di mantenere la temperatura del prodotto sfuso al valore desiderato e di rispondere tempestivamente alle variazioni del carico di riscaldamento o raffreddamento. In secondo luogo, la temperatura della parete del reattore deve essere mantenuta a livelli che non influiscano negativamente sul prodotto. Un tipico sistema di riscaldamento e raffreddamento per un reattore batch convenzionale è mostrato nella figura seguente. Il corpo del reattore è circondato da una camicia esterna attraverso la quale circola il fluido di trasferimento del calore. Nei recipienti più grandi, vengono utilizzati più punti di iniezione per migliorare la distribuzione del fluido di trasferimento del calore all'interno della camicia.
Lo scambiatore di calore è il mezzo per fornire il calore o il freddo necessari per lo svolgimento delle reazioni chimiche. Uno dei problemi più intrattabili della scalabilità è quello del controllo della temperatura. Un buon controllo della temperatura in un reattore batch deve tenere conto di due fattori. In primo luogo, il regolatore di temperatura deve essere in grado di mantenere la temperatura del prodotto sfuso al valore desiderato e di rispondere tempestivamente alle variazioni del carico di riscaldamento o raffreddamento. In secondo luogo, la temperatura della parete del reattore deve essere mantenuta a livelli che non influiscano negativamente sul prodotto. Un tipico sistema di riscaldamento e raffreddamento per un reattore batch convenzionale è mostrato nella figura seguente. Il corpo del reattore è circondato da una camicia esterna attraverso la quale circola il fluido di trasferimento del calore. Nei recipienti più grandi, vengono utilizzati più punti di iniezione per migliorare la distribuzione del fluido di trasferimento del calore all'interno della camicia.
Tubi di ingresso e di uscita
I tubi di ingresso servono per aggiungere altri reagenti nel serbatoio, mentre i tubi di uscita rilasciano il prodotto finale.
I tubi di ingresso servono per aggiungere altri reagenti nel serbatoio, mentre i tubi di uscita rilasciano il prodotto finale.
Sistema di controllo
Utilizzerete il sistema di controllo per configurare, controllare e monitorare la velocità di rotazione, la temperatura e il tempo delle reazioni all'interno dei reattori chimici.
Apparecchiature aggiuntive
Le apparecchiature aggiuntive sono costituite da un condensatore a ricadere, un imbuto aggiuntivo, adattatori, tubi per il gas, un pallone di raccolta e così via.
Utilizzerete il sistema di controllo per configurare, controllare e monitorare la velocità di rotazione, la temperatura e il tempo delle reazioni all'interno dei reattori chimici.
Apparecchiature aggiuntive
Le apparecchiature aggiuntive sono costituite da un condensatore a ricadere, un imbuto aggiuntivo, adattatori, tubi per il gas, un pallone di raccolta e così via.
Come funzionano i reattori batch
Fase uno: preparazione
L'intero processo inizia preparando la macchina e impostandola secondo le specifiche del prodotto. Inoltre, si preparano tutti i reagenti che si desidera miscelare con il reattore batch. Una volta completato il processo di preparazione, si introdurranno tutti i reagenti nel reattore attraverso l'ingresso e l'imbuto aggiuntivo (opzionale).
Fase due: fase di miscelazione
Qui, l'agitatore entra in azione una volta che i reagenti entrano nel serbatoio del reattore batch. Inoltre, lo scambiatore di calore fornirà il calore o il freddo necessari al processo di reazione, completando la reazione. Il processo continuerà con tutti i fattori costanti mentre i reagenti si mescolano e formano miscele omogenee. Il processo richiederà un tempo considerevole, che di solito varia a seconda del tipo di reagenti.
Terza fase:Rilascio della miscela di prodotti
Infine, si permetterà alla macchina di rilasciare la miscela di prodotti non appena il processo di miscelazione sarà completato. Si noterà che la macchina mantiene le proprietà che aveva durante il processo di ingresso e di uscita.
Fase due: fase di miscelazione
Qui, l'agitatore entra in azione una volta che i reagenti entrano nel serbatoio del reattore batch. Inoltre, lo scambiatore di calore fornirà il calore o il freddo necessari al processo di reazione, completando la reazione. Il processo continuerà con tutti i fattori costanti mentre i reagenti si mescolano e formano miscele omogenee. Il processo richiederà un tempo considerevole, che di solito varia a seconda del tipo di reagenti.
Terza fase:Rilascio della miscela di prodotti
Infine, si permetterà alla macchina di rilasciare la miscela di prodotti non appena il processo di miscelazione sarà completato. Si noterà che la macchina mantiene le proprietà che aveva durante il processo di ingresso e di uscita.
Video Manuale
Quali sono i vantaggi dell'uso del reattore batch?
I vantaggi che si possono trarre dall'uso di questo reattore sono molteplici. Ecco alcuni dei vantaggi dell'uso di un reattore batch.
- Facile da usare
Il reattore chimico è facile da controllare e utilizzare. Ilreattore ha un design semplice e un sistema di controllo che soddisfa le esigenze dell'utente.
- Versatile
Èpossibile miscelare un'ampia gamma di sostanze chimiche per ottenere diverse sostanze psicoattive.
- Alti livelli di durata
I reattori chimici possono essere utilizzati per molto tempo perché sono molto resistenti. Lamaggior parte di essi ha materiali con una resistenza alla trazione molto elevata, in grado di sopportare la pressione delle reazioni chimiche.
- Controllo adeguato delle variabili
Grazie ai reattori chimici avrete anche un controllo perfetto di tutte le variabili di reazione. Questo permette di controllare meglio la pressione e la temperatura dei reattori chimici.
Come mantenere un reattore batch
È necessario effettuare una manutenzione regolare dei reattori chimici per garantire che siano in condizioni di lavoro adeguate. Ciò contribuirà ad aumentare la longevità o la durata di servizio e le prestazioni dei reattori chimici. La manutenzione dei reattori chimici può essere effettuata attraverso una corretta pulizia del sistema per eliminare i residui presenti sul dispositivo. Inoltre, è necessario lubrificare tutte le parti mobili dei reattori chimici per evitare danni. È inoltre necessario effettuare un'ispezione periodica della macchina per individuare le parti che necessitano di essere sostituite. In tal caso, si dovranno rimuovere e sostituire le parti dei reattori chimici, se necessario. È importante avere un programma adeguato per una corretta manutenzione dei reattori chimici. È possibile utilizzare un software di previsione che monitora le prestazioni dei reattori chimici e informa l'utente di eventuali problemi.
Quali sono le specifiche da considerare prima di acquistare un reattore batch?Ci sono particolari variabili operative che è necessario considerare quando si scelgono i reattori chimici. Ecco le principali variabili operative a cui prestare molta attenzione. La scelta si basa sul tipo di reattori chimici in grado di gestire i requisiti dell'applicazione.
Modello del reattore chimico
Dovreste considerare di utilizzare i modelli di reattori chimici più affidabili del settore. In questo caso, dovreste consultare i colleghi produttori di farmaci, che vi indicheranno i modelli specifici che funzionano bene.
Tempo di permanenza
È necessario conoscere il periodo di permanenza di determinati reagenti nei reattori chimici. Questo aiuterà ad acquistare il reattore chimico perfetto, in grado di sopportare il tempo di reazione tra i diversi reagenti. Di solito, la produzione di farmaci utilizza reattori in vetro.
Volume o capacità
La maggior parte dei reattori chimici ha dimensioni molto grandi e può contenere diversi volumi di reagenti. Prima di fare una scelta, è necessario considerare la quantità di reagenti che si intende miscelare nella reazione.
Requisiti di pressione e temperatura
In questo caso, dovrete considerare i requisiti di temperatura massima e minima della vostra sintesi.
Quali fattori influenzano il costo dei reattori chimici?
Non appena si ha l'idea di acquistare un reattore chimico, è necessario disporre di un budget adeguato. Quando si stila il budget per i reattori chimici, è necessario prendere in considerazione fattori specifici quali.
- Qualità dei reattori chimici. Più alta è la qualità dei reattori chimici, più si pagherà per i reattori chimici.
- Capacità dei reattori chimici. In questo caso, si pagherà un prezzo più alto per i reattori chimici che possono gestire capacità o volumi maggiori.
In genere, l'acquisto di reattori chimici costa tra i 500 e i 250.000 dollari USA.
Fornitori
Esistono numerose aziende che producono e vendono reattori batch. La scelta dipende dal budget, dai tempi di spedizione e dalle regole di importazione. Qui sono rappresentati alcuni fornitori con diverse gamme di prezzi per il reattore batch da 100 L in vetro. Iprezzi sono validi per il 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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