TA的每日心情 | 难过 2022-12-23 07:54 |
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本帖最后由 ☆黑马☆ 于 2013-10-31 11:38 编辑
{:soso__4577674484651993234_3:}转述一位台湾学者在讲课时对放大的观点:
如我们所知道的,放大不单单只有化学的问题;还包含化工、物理、设备、工程、、等问题,在此我们将化学与化工做结合,介绍在放大时常常遇到的化工问题,让研究人员能够了解具备单元操作(化工操作)的基本观念。
1. 目的
首先要了解RD(研发)已经包含了化学与化工两大领域,其实在台湾有很多的研发部门都缺少发展部门(Development team),使的在制程放大时常常会遇到问题。
(1)了解 R&D 之差异(了解化学与化工之差异)
(2)运用不同的观点来看制程放大的问题
(3)加快解决问题的速度(依据经验可以避免无谓之路)
(4)教导研究人员具有化工的观念 (如:热传、质传、动力学、、、等)
(5)能正确找出合成路径,避免不必要的路径
(6)文书的差异(化学方程式与流程图的互换关系)
2.研究人员必需了解的化工工程(化工观念)
(1).热传(Heat Transfer)
(2).质传 (Mass Transfer)
(3).动力学
(4).相反应(两相或多项反应)
(5).搅拌与设备
(6).反应槽的特性
3.热传(Heat Transfer)
(1)何谓热传(HT)?-------热量的传递称之为热传。
热量的传递可分为
加入(加热)
移除(冷却)
(2)反应时温度的控制是非常重要的,若无法控制(温度失控时)则会造成:
爆炸----瞬间放热过多
副反应----反应不完或是反应性变差
杂质的生成
(3)HT不单单只有在反应时,也包含Work-up时的热量传导,如
加入冰水中除热与析出
冰浴析出固体
加热去除杂质
蒸出溶剂
蒸馏纯化
(4)影响热传之因素
加料速率(加料过快)
搅拌速率及搅拌状况之好坏
反应液之黏度
反应液与桶槽表面(壁)之距离
密度
温度
桶槽之形状与传热之面积
放热反应
相转移(reflux)----选对溶剂可以移除反应热
(5)如何控制热传
选对反应槽-----槽子大小、槽子材质、搅拌状态
选出正确的加料槽与加料方式
如:用喷洒的方式加料或有夹层的加料设备(可加热或冷却)
(6) 热传之基本观念
放热的产生是体积;为 r的3次方(r=桶槽半径)
热量的移除却是表面积;为 r的2次方(r=桶槽半径)
因此热量的移除或加热会因桶槽变大而变的困难,下面的表格(表五)之数字可以提供一些参考。由下表可知比例(M2/L)越大表示热传愈大,当反应时反应槽的体积增加时,相对的 (1)反应时间增加 (2)加料时间增加 (3)Work-up的时间增加 (4)增加循环时间 (5)减少选择性 (6)(加热/移除热) 热传之时间增加。
表五
反应槽的大小(公升) 热传面积(M的平方) 比例(M2/L)
LAB(实验室) 0.5 0.02 0.0426
(Pilot plant)
试验工厂 380 2.32 0.0061
中小型的工厂 3800 10.7 0.0028
(大型的工厂) 38000 53.0 0.0014
(7)如何改善热传和控制放热
增加反应槽与冷却剂之温差,如用水(0℃~10℃)乙二醇(-10℃~ -20℃)热煤油(100℃~10℃)
增加冷却剂的流速(找出低温;高温时的冷却剂不会太黏稠或是变质)
选用在反应中可以回流之试剂或溶剂
在高温下反应(在反应起始温度点之上反应)
使用金属反应槽
降低反应浓度
控制单一反应试剂的加料速率
选用冷却效果佳的反应槽
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