- แบทช์เครื่องปฏิกรณ์เทียบกับ CSTR
- การออกแบบ CSTR
- PFR เทียบกับ CSTR
- ข้อดีและข้อเสีย
- การกระจายเวลาการพํานักอาศัย CSTR (RTD)
- การสร้างแบบจําลองและการจําลอง CSTR
- การผสานการทํางาน PAT
- การใช้งานในอุตสาหกรรม
- การอ้างอิงและการอ้างอิง
- พบ บ่อย
ถังปฏิกิริยาผสมต่อเนื่องคืออะไร?
เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนอย่างต่อเนื่อง (CSTR) เป็นภาชนะทําปฏิกิริยาที่ตัวทําปฏิกิริยาตัวทําปฏิกิริยาและตัวทําละลายไหลเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาออกจากภาชนะพร้อมกัน ในลักษณะนี้เครื่องปฏิกรณ์ถังถือเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์สําหรับการประมวลผลทางเคมีอย่างต่อเนื่อง
CSTR เตาปฏิกรณ์ มีชื่อเสียงในด้านการผสมที่มีประสิทธิภาพและสม่ําเสมอประสิทธิภาพภายใต้สภาวะสถานะคงที่ โดยทั่วไปองค์ประกอบเอาต์พุตจะเหมือนกับวัสดุภายในเครื่องปฏิกรณ์ซึ่งขึ้นอยู่กับเวลาการพํานักและอัตราการทําปฏิกิริยา
ในสถานการณ์ที่การทําปฏิกิริยาช้าเกินไปเมื่อของเหลวที่ไม่สามารถทําซ้ําได้หรือมีความหนืดสองชนิดต้องการอัตราการกวนสูงหรือเมื่อต้องการพฤติกรรมการไหลแบบปลั๊กอินหลายเตาปฏิกรณ์สามารถเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครง CSTR
CSTR ถือว่าเป็นสถานการณ์การผสมย้อนกลับที่เหมาะสมซึ่งตรงกันข้ามกับเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลแบบเสียบ (PFR)
ลิงก์ด่วน
เครื่องปฏิกรณ์ CSTR เทียบกับเครื่องปฏิกรณ์แบทช์
โดยทั่วไปเตาปฏิกรณ์สามารถจัดประเภทเป็นต่อเนื่อง (รูปที่ 1) หรือเตาปฏิกรณ์แบบแบตช์ (รูปที่ 2) CSTR มักมีขนาดเล็กลงและช่วยให้สามารถเติมตัวทําปฏิกิริยาและตัวทําปฏิกิริยาได้อย่างราบรื่นในขณะที่ผลิตภัณฑ์สามารถไหลออกได้อย่างต่อเนื่องโดยไม่หยุดชะงัก
ในทางตรงกันข้ามเครื่องปฏิกรณ์แบบแบทช์เป็นเครื่องปฏิกรณ์เคมีที่เกี่ยวข้องกับการเติมสารทําปฏิกิริยาในปริมาณที่คงที่ลงในถังปฏิกรณ์ตามด้วยกระบวนการทําปฏิกิริยาจนกว่าจะได้ผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ซึ่งแตกต่างจากเครื่องปฏิกรณ์ต่อเนื่องไม่มีการเพิ่มตัวทําปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องและผลิตภัณฑ์จะไม่ถูกลบออกอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้เตาปฏิกรณ์แบทช์จะไม่ผสมกันอย่างสม่ําเสมอและอุณหภูมิและความดันอาจแตกต่างกันในระหว่างปฏิกิริยา
CSTR มีความสามารถที่ไม่เหมือนใครในการจัดการความเข้มข้นของตัวทําปฏิกิริยาที่สูงขึ้นรวมถึงปฏิกิริยาที่มีพลังมากขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติการถ่ายเทความร้อนที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับ batch เตาปฏิกรณ์ ในลักษณะนี้ CSTR ถือเป็นเครื่องมือที่รองรับ สารเคมีที่มีการไหล
การออกแบบและการใช้งาน CSTR
ถัง เตาปฏิกรณ์กวนต่อเนื่อง (CSTR) ประกอบด้วย:
- เครื่องปฏิกรณ์ถัง
- ระบบการกวนเพื่อผสมตัวทําปฏิกิริยา (ใบพัดหรือการแนะนําตัวทําปฏิกิริยาที่ไหลอย่างรวดเร็ว)
- ท่อป้อนและท่อออกเพื่อนําตัวทําปฏิกิริยาและนําผลิตภัณฑ์ออก
CSTR มักใช้ในกระบวนการอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ในปฏิกิริยาการไหลของของเหลวที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งจําเป็นต้องมีการกวนอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตามพวกเขายังใช้ในอุตสาหกรรมยาและสําหรับกระบวนการทางชีวภาพเช่นวัฒนธรรมเซลล์และเครื่องหมัก
CSTR สามารถใช้ในแอปพลิเคชันแบบเรียงซ้อน (รูปที่ 3) หรือแบบสแตนด์อโลน (รูปที่ 1)
CSTR และ PFR
CSTR และ PFR (เครื่องปฏิกรณ์แบบต่อกระแส) แตกต่างกันอย่างไร?
CSTR (รูปที่ 1) และ PFR (รูปที่ 4) ใช้ทั้งใน สารเคมีที่มีการไหลอย่างต่อเนื่อง CSTR และ PFR สามารถทําหน้าที่เป็นระบบปฏิกิริยาแบบสแตนด์อโลนหรือรวมกันเพื่อรูปแบบ ชิ้นส่วนกระบวนการไหลต่อเนื่อง การผสมเป็นแง่มุมที่สําคัญของ CSTR ในขณะที่ PFR ได้รับการออกแบบเป็นเตาปฏิกรณ์ท่อที่ปลั๊กเคลื่อนที่แต่ละตัวมีตัวทําปฏิกิริยาและตัวทําปฏิกิริยาซึ่งทําหน้าที่เป็นเตาปฏิกรณ์ขนาดเล็ก เสียบปลั๊ก PFR แต่ละตัวมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันเล็กน้อยและผสมภายใน แต่ไม่ใช่กับปลั๊กที่อยู่ใกล้เคียงไปข้างหน้าหรือด้านหลัง ใน CSTR ผสมอย่างเหมาะสมองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์มีความสม่ําเสมอตลอดปริมาตรทั้งหมดในขณะที่ใน PFR องค์ประกอบของผลิตภัณฑ์แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตําแหน่งภายในเครื่องปฏิกรณ์แบบท่อ เครื่องปฏิกรณ์แต่ละประเภทมีข้อดีและข้อเสียของตัวเองเมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องอื่น ๆ
ในขณะที่ CSTR สามารถผลิตผลิตภัณฑ์ในปริมาณมากต่อหน่วยเวลาและสามารถทํางานได้เป็นระยะเวลานาน แต่ก็อาจไม่ใช่ตัวเลือกที่ดีที่สุดสําหรับปฏิกิริยาที่มีจลนศาสตร์ช้า ในกรณีเช่นนี้เตาปฏิกรณ์แบทช์มักเป็นตัวเลือกที่ต้องการสําหรับการสังเคราะห์
โดยทั่วไปแล้ว เตาปฏิกรณ์การไหลแบบเสียบปลั๊กจะประหยัดพื้นที่มากกว่าและมีอัตราการแปลงที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับเตาปฏิกรณ์ประเภทอื่น อย่างไรก็ตามพวกเขาไม่เหมาะสําหรับปฏิกิริยาคายความร้อนสูงเพราะมันอาจท้าทายในการควบคุมอุณหภูมิกระชากฉับพลัน นอกจากนี้ PFR มักมีต้นทุนการดําเนินงานและการบํารุงรักษาสูงกว่า CSTR
ข้อดีของ CSTR เหนือ PFR
- ควบคุมอุณหภูมิได้อย่างง่ายดาย
- พฤติกรรม CSTR เป็นที่เข้าใจกันดีรวมถึงในการผสม (ความสามารถในการจัดการของแข็งและของเหลวข้น) การวัดปริมาณความร้อนจากปฏิกิริยาตัวเลือกการปล่อยและ จลนศาสตร์เคมี
- ต้นทุนน้อยกว่าและสร้างง่ายกว่าระบบการไหลเฉพาะทาง
- สามารถเข้าถึงภายในของเครื่องปฏิกรณ์ได้สําหรับ เทคโนโลยีการวิเคราะห์กระบวนการ (PAT)
- สามารถเข้าร่วมหลายหน่วยได้อย่างง่ายดายสําหรับการทํางานเรียงซ้อนหรือการรวมในระบบการไหลที่ซับซ้อนมากขึ้นกับ PFR ฯลฯ
เคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมที่ก้าวหน้า
ดูรายการทั้งหมดของทรัพยากรทางเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืน รวมถึงกรณีศึกษาและตัวอย่างอุตสาหกรรม เอกสารไวท์เปเปอร์นี้แสดงให้เห็นว่าข้อมูลที่ได้จากเทคโนโลยีขั้นสูงจาก METTLER TOLEDO ช่วยในการสนับสนุนเคมีที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนในการวิจัยการพัฒนาและการผลิตยาและเวชภัณฑ์เคมีและโมเลกุลโพลิเมอร์และผลิตภัณฑ์
การเพิ่มประสิทธิภาพของ CSTR
การกระจายเวลาการพํานักอาศัย CSTR (RTD)
การกระจายเวลาการพํานัก (RTD) จะอธิบายระยะเวลาที่ส่วนประกอบของไหลยังคงอยู่ในระบบหรือเครื่องปฏิกรณ์ เวลาที่อยู่อาศัย CSTR เกี่ยวข้องกับเวลาที่ตัวทําปฏิกิริยาใช้ในเครื่องปฏิกรณ์ก่อนที่จะออกจากนั้น
การทําความเข้าใจเรื่องการกระจายเวลาการอยู่อาศัยของ CSTR เป็นสิ่งสําคัญในการออกแบบและเพิ่มประสิทธิภาพเตาปฏิกรณ์สําหรับปฏิกิริยาเคมี โดยจะช่วยประเมินประสิทธิภาพของเครื่องปฏิกรณ์และระยะเวลาที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ปฏิกิริยาที่สมบูรณ์ ความเบี่ยงเบนจากอุดมคติสามารถเป็นผลมาจากการช่องทางของของเหลวผ่านภาชนะการรีไซเคิลของเหลวภายในภาชนะหรือการมีพื้นที่ผสมหรืออยู่กับที่ไม่ดีในภาชนะ ดังนั้นฟังก์ชั่นการกระจายความน่าจะเป็น RTD ใช้เพื่ออธิบายระยะเวลาที่ปริมาณจํากัดใด ๆ ของของเหลวอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งช่วยในการกําหนดลักษณะเฉพาะของการผสมและการไหลในเครื่องปฏิกรณ์ และเพื่อเปรียบเทียบพฤติกรรมของเครื่องปฏิกรณ์กับแบบจําลองในอุดมคติ ตัวอย่างเช่น เรียงซ้อนของ CSTR แสดงเวลาพํานักที่เข้มงวดขึ้นและปฏิกิริยาความละเอียดเป็นจํานวนเตาปฏิกรณ์เพิ่มขึ้นในการตั้งค่าเรียงซ้อน
การกระจายเวลาการอยู่อาศัยของของเหลวในภาชนะสามารถระบุได้โดยการเติมสารตัวตรวจสอบย้อนกลับที่ไม่เกิดปฏิกิริยาเข้าไปในทางเข้าของระบบ ความเข้มข้นของเครื่องติดตามนี้แตกต่างกันไปตามฟังก์ชันที่ทราบและสภาพการไหลโดยรวมในภาชนะจะถูกกําหนดโดยการติดตามความเข้มข้นของเครื่องตรวจสอบย้อนกลับในของเสียของภาชนะ
การสร้างแบบจําลองสําหรับสารเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
เคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืน เป็นแนวโน้มที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในอุตสาหกรรมยาและเวชภัณฑ์ รวมถึงอุตสาหกรรมเคมีบริสุทธิ์ วิธีการทางเคมีนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของกระบวนการทางเคมีโดยการลดของเสียและการใช้พลังงานการใช้ทรัพยากรหมุนเวียนและออกแบบกระบวนการที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ
นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสามารถคาดการณ์ได้ว่าปฏิกิริยาเคมีจะทํางานภายใต้ ประสิทธิภาพ สภาวะ ที่แตกต่างกันได้อย่างไร ด้วยเหตุผลเช่นปริมาตรที่ต่ํากว่าการใช้ตัวทําละลายน้อยลงและรอบการทำความสะอาดลดลง
การสร้างแบบจําลองและการจําลองปฏิกิริยา Chemical เหมาะอย่างยิ่งสําหรับการสนับสนุนโครงการริเริ่มด้านเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ความสามารถในการสร้างแบบจําลองขั้นสูงของ การขยายปริมาณ Suite ช่วยให้ผู้ใช้สามารถจําลองปฏิกิริยาทางเคมีที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยํารวมถึงปฏิกิริยาหลายขั้นตอนและปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการให้เหมาะสมเช่นอุณหภูมิแรงดันและความเข้มข้นของตัวทําปฏิกิริยาเพื่อลดการสูญเสียและเพิ่มผลผลิตสูงสุด
การขยายปริมาณ Suite™ ยังมีคุณสมบัติที่ช่วยให้ผู้ใช้ประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของกระบวนการได้ เช่น การคํานวณปริมาณการปล่อยคาร์บอนฟุตปริ้นท์หรือการใช้พลังงานของปฏิกิริยาที่กําหนด ข้อมูลนี้ช่วยให้ผู้ใช้มีข้อมูลประกอบการตัดสินใจเกี่ยวกับการออกแบบกระบวนการและระบุโอกาสในการทําให้กระบวนการมีความยั่งยืนมากยิ่งขึ้น
CSTR และเทคโนโลยีการวิเคราะห์กระบวนการ (PAT)
เตาปฏิกรณ์เคมีเครื่องชั่งอัตโนมัติในห้องปฏิบัติการ สามารถช่วยเปลี่ยนจากการทํางานแบบ Batch เป็น CSTR ได้
- เตาปฏิกรณ์การสังเคราะห์แบบขนาน เช่น EasyMax มีเตาปฏิกรณ์อิสระที่ได้รับการควบคุมอย่างดีหลายเตาปฏิกรณ์ซึ่งสามารถนําไปใช้แยกกันหรือใช้ร่วมกันเป็น CSTR ได้
- ระบบ ควบคุมการสังเคราะห์ เตาปฏิกรณ์ และเครื่องปฏิกรณ์สามารถทํางานเป็นระบบ CSTR เดี่ยว หรือควบคุมการเตาปฏิกรณ์อื่น ๆ จากคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวกันได้
- สําหรับ การเกิดปฏิกิริยาการเกิด ผลึกหรือหลายเฟสความแตกต่างของความดันสามารถใช้เพื่อถ่ายโอนของเหลวข้น
เทคโนโลยีการวิเคราะห์กระบวนการมีประโยชน์อย่างมากในการดูแลให้มีการตรวจสอบและควบคุมสถานะคงที่
- สเปกโทรสโคปี FTIR และ สเปกโตรสโคปี รามานให้การตรวจวัดสารประกอบ ของปฏิกิริยาที่สําคัญแบบเรียลไทม์
- ตัวอย่างเช่น ในการเกิดปฏิกิริยาการเกิดผลึกอย่างต่อเนื่องสเปกโตรมิเตอร์ FTIR สามารถ วัดและแสดงความเข้มข้นของสถานะคงที่ของตัวถูกละลายที่สําคัญตั้งแต่หนึ่งตัวขึ้นไป
- สเปกโตรมิเตอร์รามานตรวจ วัดและตรวจสอบการพัฒนารูปแบบผลึกตามฟังก์ชันของเวลา
- ParticleTrack ใช้ การวัดความสะท้อนของลำแสงโฟกัส (FBRM) เพื่อตรวจสอบพารามิเตอร์การตกผลึกที่สําคัญรวมถึง การกระจายขนาดอนุภาค และความยาวคอร์ด
- หัววัดค่า pH และ O₂ จะตรวจสอบสภาวะใน CSTR อย่างต่อเนื่องตามที่กําหนด
ต้องการความช่วยเหลือในการใช้งานของคุณหรือไม่?
ผู้เชี่ยวชาญของเราพร้อมให้ความช่วยเหลือ
หากคุณมีคําถามหรือต้องการความช่วยเหลือเกี่ยวกับการใช้งานทางเทคนิคของคุณทีมที่ปรึกษาด้านการใช้งานทางเทคนิคของเราพร้อมที่จะแนะนําคุณในทิศทางที่ถูกต้อง
การใช้งานในอุตสาหกรรม
กระบวนการอย่างต่อเนื่องเพื่อการผลิตไดอาโซมีเทนที่ปลอดภัย
ReactIR จะตรวจสอบความเข้มข้นของไดอาโซเกตและใช้สําหรับการวัดค่า RTD
ผู้เขียนรายงานการพัฒนาเครื่องกําเนิดไดอาโซมีเทนที่ประกอบด้วยน้ําเชื่อม CSTR พร้อมเทคโนโลยีการแยกเมมเบรนภายใน พวกเขาใช้เทคโนโลยีนี้ในการสังเคราะห์โทรทรรศน์สามขั้นตอนของ chiral α-chloroketone ซึ่งเป็นสารประกอบตัวกลางที่สําคัญในการสังเคราะห์สารยับยั้งโปรตีเอสเอชไอวี. เครื่องปฏิกรณ์ขดลวดใช้เพื่อสร้างสารประกอบแอนไฮไดรด์ผสมที่ผ่านเข้าไปในถังไดอะโซมีเทน CSTR เมมเบรน PTFE ทําให้ไดอะโซมีเทนแพร่กระจายเข้าสู่ CSTR ซึ่งทําปฏิกิริยากับแอนไฮไดรด์เพื่อรูปแบบไดอาโซเกโตนที่สอดคล้องกัน จากนั้นไดอาโซเกตจะถูกแปลงเป็น α คลอโรโตนโดยทําปฏิกิริยากับ HCl ในเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์
การวัดค่า ReactIR ถูกนํามาใช้เพื่อติดตามการก่อตัวของสารประกอบไดอาโซเกตขั้นกลาง (ติดตามพีค 2107 ซม.-1) และเพื่อทดลองกําหนดการกระจายเวลาที่ใช้อยู่สําหรับระบบโดยการติดตามสารตัวตรวจสอบย้อนกลับ การทดลองติดตามที่ตรวจสอบโดย ReactIR กําหนดว่าต้องใช้ปริมาตรเครื่องปฏิกรณ์ 5 ตัวของ CSTR ตัวที่สองในเคสเคดเพื่อให้ได้สถานะคงที่ ซึ่งสอดคล้องกับเวลา เริ่มต้น 6 ชั่วโมง
Wernik, M., Poechlauer, P., Schmoelzer, C., Dallinger, D., &Kappe, C. O. (2019). การออกแบบและการปรับถังปฏิกิริยากวนอย่างต่อเนื่องให้เหมาะสมสําหรับการผลิตไดอะโซเมเทนที่ใช้เมมเบรน: การสังเคราะห์ α คลอโรโทน การวิจัยและพัฒนากระบวนการอินทรีย์ 23(7), 1359–1368. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00115
ระบบข้อต่อซูซูกิไหลไม่ต่อเนื่องอัตโนมัติพร้อมการทํางานที่ปลายน้ําที่เกี่ยวข้อง
OptiMax ใช้เป็นภาชนะทําปฏิกิริยา MSMPR ในการตกผลึกอย่างต่อเนื่อง
ผู้เขียนรายงานการพัฒนาของระบบเพื่อให้ของเหลวไหลเป็นระยะๆโดยอัตโนมัติเต็มรูปแบบ−การเชื่อมต่อซูซูกิของเหลวรวมถึงการจัดการการบําบัดโลหะแบบ Batch และการ ตกผลึกอย่างต่อเนื่อง ที่เกี่ยวข้องกับ การตกผลึกอย่างต่อเนื่อง OptiMax เตาปฏิกรณ์ถูกนํามาใช้ในชุดเป็น Multistage Mixed Suspension และ Mixed Product Removal (MSMPR) การ ขับเคลื่อนอุณหภูมิแวดล้อมการตกผลึก antisolvent
ภาชนะ MSMPR เหล่านี้ทําหน้าที่เป็น CSTR ที่ผลิตและถ่ายโอนของเหลวข้นที่มีผลึกของผลิตภัณฑ์ ผู้เขียนรายงานว่าเวลาการพํานักที่กําหนดในเครื่องตกผลึกคํานวณโดยปริมาตรบรรจุของเครื่องตกผลึกหารด้วยอัตราการไหลรวมของอาหารป้อนเข้า PAT รวมถึง ParticleTrack ที่มี FBRM และการลดทอ นการสะท้อนของแสงทั้งหมด (ATR) ถูกนํามาใช้ในการวัดการ ตก ผลึกอย่างต่อเนื่อง
Cole, K. P., Campbell, B. M., Forst, M. B., M., McClary Groh, J., Hess, M., Johnson, M. D., Miller, R. D., Mitchell, D., Polster, C. S., Reizman, B. J. & Rosemeyer, M. (2016). วิธีการไหลแบบอัตโนมัติเป็นระยะๆ ในการเชื่อมต่อซูซูกิอย่างต่อเนื่อง Organic Process Research > Development, 20(4), 820–830. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00030
Cascade PFR-CSTR สําหรับการตกผลึกแบบทําปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง
ReactIR และ ParticleTrack จะให้ข้อมูลและข้อเสนอแนะเกี่ยวกับ PAT
ผู้เขียนรายงานการพัฒนาระบบเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลต่อเนื่อง PFR-CSTR แบบรวมที่รวมเซ็นเซอร์ FTIR และ FBRM แบบอินไลน์ตามที่เทคโนโลยีการวิเคราะห์กระบวนการ ระบบนี้ถูกใช้ในการตรวจสอบหลายอย่างต่อเนื่องปฏิกิริยาการเกิดผลึก, การกําหนดลักษณะผลึก, การกระจายขนาดผลึก, ผลการเกิดปฏิกิริยาและการเกิดปฏิกิริยาและระดับความอิ่มตัวยิ่งยวดของ การแจกจ่ายเวลาพํานัก (RTD) สําหรับ PFR, CSTR cascade และ Cascade PFR-CSTR ได้รับการตรวจวัดและแสดงให้เห็นว่าการสอบเทียบ PFR-CSTR แบบรวมมี RTD ที่ยาวกว่าการสอบเทียบ CSTR เพียงอย่างเดียว สําหรับการเกิดปฏิกิริยาการเกิดผลึก, ผลผลิตที่สูงขึ้นจะได้รับสําหรับระบบ cascade PFR-CSTR เป็นผลมาจาก RTD ที่แคบลงของ PFR, ลดทั้งวัสดุที่ไม่ตอบสนองและการก่อตัวของสิ่งเจือปน.
หัววัด ReactIR และ ParticleTrack ตรวจวัดความเข้มข้นของตัวทําปฏิกิริยาและความยาวคอร์ดผลึกในระหว่างกระบวนการตกผลึกแบบทําปฏิกิริยา ความเข้มข้นของตัวทําปฏิกิริยาในสุราแม่ที่ตรวจวัดโดย ReactIR นั้นสอดคล้องกับผลลัพธ์ HPLC เป็นอย่างดี (ข้อผิดพลาดในการคาดการณ์< 0.17%) การวัด ParticleTrack แสดงให้เห็นถึงความยาวคอร์ดที่ค่อนข้างเสถียรที่ ~ 150 μm
Hu, C., Shores, B. T., Derech, R. A., Testa, C. J., Hermant, P., Wu, W., Shvedova, K., Ramnath, A., Al Ismaili, L. Q., Su, Q., Say, R., Born, S. C., Takizawa, B., O'Connor, T. F., Yang, X., Ramanujam, S., S., Mascia, S. (2020). Continuous reactive crystallization of an API in PFR-CSTR cascade with in-line PATs. Reaction Chemistry & engineering, 5(10), 1950–1962. https://doi.org/10.1039/d0re00216j
แหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้อง
การอ้างอิงและการอ้างอิง
เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนต่อเนื่องในวารสารตีพิมพ์
- Glace, M., Wu, W., Kraus, H., Acevedo, D., Roper, T. D., &Mohammad, A. (2023). การพัฒนากระบวนการสังเคราะห์อย่างต่อเนื่องสําหรับคาร์บามาเซพีนโดยใช้สเปกโตรสโคปีรามานในสายการผลิตที่ได้รับการตรวจสอบและการสร้างแบบจําลองจลนศาสตร์สําหรับการจําลองการรบกวน Reaction Chemistry and Engineering https://doi.org/10.1039/d2re00476c
- Copelli, S., Petrucci, N. B., Florit, F., &Barozzi, M. (2022). เพิ่มความปลอดภัยโดยการเปลี่ยนกระบวนการโพลีเมอไรเซชันกึ่งแบทช์เป็นการผลิตกึ่งต่อเนื่อง DOAJ (DOAJ: ไดเรกทอรีของ Open Access Journals) https://doi.org/10.3303/cet2290101
- Muir, R., G, B. J., Pearsall, A., Jorgensen, M. J., Sims, B., Yonoski, K., Mehta, N., Salan, J. S. (2021). การพัฒนากระบวนการที่ปลอดภัยและต่อเนื่องเพื่อโซเดียมไนโตรเตรโซเลตผ่านโซลิดเฟส "จับและปล่อย" การวิจัยและพัฒนากระบวนการอินทรีย์25(8), 1882–1888. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00129
- Talicska, C. N., O'Connell, E. C., Ward, H. W., Diaz, A., Hardink, M., Foley, D. P., Connolly, D., Girard, K. P., &Ljubicic, T. (2022). เทคโนโลยีการวิเคราะห์กระบวนการ (PAT): การใช้งานเพื่อดําเนินกระบวนการไหลสําหรับการพัฒนาสารออกฤทธิ์ทางยา (API) Reaction Chemistry and Engineering, 7(6), 1419–1428. https://doi.org/10.1039/d2re00004k
- Ahmed, B., Brown, C., McGlone, T., Bowering, D., Sefcik, J., &Florence, A. J. (2019). วิศวกรรมของคุณสมบัติของอนุภาคอะซีตามิโนเฟนโดยใช้แท่นผลึกการกัดแบบเปียก International Journal of Pharmaceutics, 554, 201–211. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2018.10.073
- Copelli, S., Barozzi, M., Petrucci, N., &Moreno, V. C. (2019). การสร้างแบบจําลองและการปรับปรุงกระบวนการของเครื่องปฏิกรณ์โพลีเมอไรเซชันแบบอิมัลชันที่เครื่องชั่งเต็มรูปแบบ Chemical Engineering Journal, 358, 1410–1420. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.10.055
- กลาซ A. M., โคเฮน, บี J., Dixon, D. D. Beutner, G. L., Vanyo, D., Akpinar, F., Rosso, V. W., Fraunhoffer, K. J., DelMonte, A. J., Santana, E., Wilbert, C., Gallo, F., &Bartels, W. (2020b). การขยายปริมาณที่ปลอดภัยของการปล่อยออกซิเจนที่ปล่อยออกจาก Evans Oxazolidinone ด้วยไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ การวิจัยและพัฒนากระบวนการอินทรีย์24(2), 172–182. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00462
- Hu, C., Shores, B. T., Derech, R. A., Testa, C. J., Hermant, P., Wu, W., Shvedova, K., Ramnath, A., Ismaili, L. Q. A., Su, Q., Say, R., Born, S. C., Takizawa, B., O'Connor, T. G., Yang, X., Ramanujam, S., S. & Mascia, S. (2020). Continuous reactive crystallization of an API in PFR-CSTR cascade with in-line PATs. Reaction Chemistry and Engineering, 5(10), 1950–1962. https://doi.org/10.1039/d0re00216j
- Feng, R., Ramchandani, S., Salih, N. M., Lim, X. Y., Tan, S., Lee, L. S., Teoh, S. S., Sharratt, P. N., &Boodhoo, K. (2019). กลยุทธ์การรวมกระบวนการและการวิเคราะห์ความยั่งยืนสําหรับกระบวนการแก้ไขในอุตสาหกรรมยาและเวชภัณฑ์ การวิจัยทางเคมีทางอุตสาหกรรมและวิศวกรรม, 58(11), 4656–4666. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.8b04063
- Wernik, M., Poechlauer, P., Schmoelzer, C., Dallinger, D., &Kappe, C. O. (2019). การออกแบบและการปรับถังปฏิกิริยากวนอย่างต่อเนื่องให้เหมาะสมสําหรับการผลิตไดอะโซเมเทนที่ใช้เมมเบรน: การสังเคราะห์ α คลอโรโทน การวิจัยและพัฒนากระบวนการอินทรีย์23(7), 1359–1368. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00115
- Agnew, L. R., McGlone, T., Wheatcroft, H. P., Robertson, A., Parsons, A. R., &Wilson, C. C. (2017). การตกผลึกอย่างต่อเนื่องของพาราเซตามอล (อะซิตามิโนเฟน) Form II: Selective Access to a Metastable Solid Form Crystal Growth & Design, 17(5), 2418–2427. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.6b01831
- Guinand, C. I., Dabros, M., Meyer, T., &Stoessel, F. (2017). การตรวจสอบไดนามิกของเครื่องปฏิกรณ์ตามข้อมูลการวัดปริมาณความร้อน วารสารวิศวกรรม Chemical ของแคนาดา https://doi.org/10.1002/cjce.22700
- Yang, X., Acevedo, D., Mohammad, A., Pavurala, N., Wu, H., Brayton, A. L., Shaw, R., Goldman, M. J., He, F., Li, S., Fisher, R. N., O'Connor, T. G., &Cruz, C. N. (2017). ข้อควรพิจารณาด้านความเสี่ยงในการพัฒนาระบบการตกผลึกอย่างต่อเนื่องสําหรับคาร์บามาเซพีน การวิจัยและพัฒนากระบวนการอินทรีย์21(7), 1021–1033. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00130
- Cole, K. D., Campbell, B. A., Forst, M. B., Groh, J. M., Hess, M., Johnson, M. H., Miller, R. A., Mitchell, D. L., Polster, C. S., Reizman, B. J. & Rosemeyer, M. (2016). วิธีการไหลแบบอัตโนมัติเป็นระยะๆ ในการเชื่อมต่อซูซูกิอย่างต่อเนื่อง Organic Process Research > Development, 20(4), 820–830. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00030
- Yang, Y., Song, L., &Nagy, Z. K. (2015). การควบคุมนิวเคลียสผลึกโดยตรงแบบอัตโนมัติในสารแขวนลอยแบบผสมต่อเนื่อง การกําจัดผลิตภัณฑ์ผสม การตกผลึกความเย็น Crystal Growth & Design, 15(12), 5839–5848. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.5b01219
- Rudniak, L., Machniewski, P., Milewska, A., &Molga, E. (2004). การสร้างแบบจําลอง CFD ของเตาปฏิกรณ์เคมีถังกวน: ระบบปฏิกิริยาเนื้อเดียวและเนื้อผสม Chemical Engineering Science, 59(22–23), 5233–5239. https://doi.org/10.1016/j.ces.2004.09.014
พบ บ่อย
FAQs
CSTR คืออะไร? CSTR ทํางานอย่างไร?
เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนต่อเนื่อง (CSTR) เป็นภาชนะที่ใช้สําหรับปฏิกิริยาเคมี ช่วยให้สารที่จําเป็นสําหรับปฏิกิริยาที่จะไหลเข้าในขณะที่ผลิตภัณฑ์ไหลออกในเวลาเดียวกัน จึงเป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมสําหรับการผลิตสารเคมีอย่างต่อเนื่อง เครื่องปฏิกรณ์ CSTR ผสมสารได้ดีและทํางานได้อย่างสม่ําเสมอภายใต้สภาวะคงที่ โดยทั่วไปส่วนผสมที่ออกมาจะเหมือนกับภายในซึ่งขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่สารอยู่ในภาชนะและปฏิกิริยาเกิดขึ้นเร็วเพียงใด
ในบางกรณีเมื่อปฏิกิริยาช้าเกินไปหรือมีของเหลวที่แตกต่างกันสองชนิดที่ต้องใช้อัตราการกวนสูง CSTR หลายตัวสามารถเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเพื่อสร้างแบบเรียงซ้อน CSTR ถือว่าเป็นการผสมกลับในอุดมคติ ซึ่งอยู่ตรงข้ามกับเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลแบบเสียบ (PFR)
CSTR เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบ Batch หรือไม่?
ไม่ CSTR (เครื่องปฏิกรณ์ถังกวนต่อเนื่อง) ไม่ใช่เครื่องปฏิกรณ์แบบ Batch ความแตกต่างหลักระหว่าง CSTR และเครื่องปฏิกรณ์แบบแบตช์คือเครื่องปฏิกรณ์แบบไหลต่อเนื่องซึ่งตัวทําปฏิกิริยาจะถูกป้อนเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์และผลิตภัณฑ์จะถูกกําจัดอย่างต่อเนื่องในขณะที่อยู่ในเครื่องปฏิกรณ์แบบ Batch จะมีการเติมตัวทําปฏิกิริยาจํานวนคงที่ลงในเครื่องปฏิกรณ์และอนุญาตให้ทําปฏิกิริยาจนกว่าปฏิกิริยาจะเสร็จสิ้นก่อนที่จะนําผลิตภัณฑ์ออก
ใน CSTR ตัวทําปฏิกิริยาจะถูกผสมอย่างต่อเนื่องโดยใช้เครื่องกวนหรือเครื่องกวนซึ่งช่วยให้มั่นใจว่าส่วนผสมของปฏิกิริยาเป็นเนื้อเดียวกันและผสม ได้ดี
CSTR มักใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่มีเครื่องชั่งขนาดใหญ่ ซึ่งจําเป็นต้องมีการจ่ายตัวทําปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการในการผลิต ในทางตรงกันข้ามแบทช์ เตาปฏิกรณ์มักใช้ในการทดลองเครื่องชั่งห้องปฏิบัติการซึ่งต้องใช้ตัวทําปฏิกิริยาในปริมาณที่น้อยกว่าสําหรับการทดสอบและการวิเคราะห์และในการผลิตยาและเวชภัณฑ์ที่มีปริมาตรน้อยสารเคมีทางการเกษตรและสารเคมีพิเศษ
เครื่องปฏิกรณ์ CSTR กับ PFR แตกต่างกันอย่างไร?
PFR (เครื่องปฏิกรณ์แบบต่อการไหล) และ CSTR (เตาปฏิกรณ์ถังกวนต่อเนื่อง) เป็นเตาปฏิกรณ์เคมีสองประเภทที่พบได้ทั่วไปในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการ ความแตกต่างที่สําคัญระหว่างเตาปฏิกรณ์ทั้งสองคือวิธีการทํางานของอุปกรณ์และการใช้งาน
- PFR ทํางานโดยการส่งตัวทําปฏิกิริยาผ่านท่อหรือช่องที่ยาวซึ่งพวกเขาผสมและทําปฏิกิริยาเมื่อเคลื่อนผ่านเครื่องปฏิกรณ์ ใน PFR เงื่อนไขปฏิกิริยาเช่นอุณหภูมิและความดันควรได้รับการควบคุมอย่างแม่นยําตลอดความยาวของท่อ กระแสผลิตภัณฑ์จาก PFR นั้นต่อเนื่องและอัตราการแปลงของตัวทําปฏิกิริยามักสูง PFR มักใช้สําหรับเครื่องชั่งขนาดใหญ่การผลิตสารเคมีและปิโตรเคมีอย่างต่อเนื่อง
- CSTR เป็นเครื่องปฏิกรณ์แบบผสมที่ดีที่คนสารทําปฏิกิริยาในถังหรือภาชนะอย่างต่อเนื่อง ใน CSTR เงื่อนไขการเกิดปฏิกิริยาจะเหมือนกันทั่วทั้งเครื่องปฏิกรณ์และอัตราการเกิดปฏิกิริยาจะถูกกําหนดโดยอัตราการไหลของตัวทําปฏิกิริยาเข้าและออกจากถัง CSTR มักใช้สําหรับปฏิกิริยาเนื้อเดียวและเป็นเนื้อผสมที่ต้องผสมในระดับสูงและใช้เวลาพํานักค่อนข้างสั้น
โดยรวมแล้ว การเลือกระหว่าง PFR และ CSTR ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเฉพาะที่ดําเนินการและผลลัพธ์ การผลิตที่ต้องการ ข้อมูลห้องปฏิบัติการคุณภาพสูงมีประโยชน์อย่างยิ่งสําหรับการกําหนดลักษณะเฉพาะของปฏิกิริยาและการสร้างแบบจําลองกระบวนการเพื่อช่วยในการเลือก เครื่องปฏิกรณ์ เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับ CSTR และ PFR
ประโยชน์ของ CSTR ที่มากกว่า PFR มีอะไรบ้าง?
ไม่ว่าจะเป็นการไหลต่อเนื่อง (CSTR) หรือ PFR (การไหลแบบเสียบปลั๊ก) จะดีกว่าสําหรับการใช้งานเฉพาะนั้น ๆ ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเฉพาะที่กําลังดําเนินการและผลลัพธ์ที่ต้องการ อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้ว CSTR มักจะเป็นที่ต้องการมากกว่า PFR ด้วยเหตุผลหลายประการ:
- ผสมที่ดี: CSTR ให้การผสมที่ดีของตัวทําปฏิกิริยาโดยเฉพาะอย่างยิ่งของเหลวข้นซึ่งจะช่วยรักษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่สม่ําเสมอและป้องกันจุดร้อนท้องถิ่นหรือเขตตายตัว ในทางตรงกันข้าม PFR บางครั้งอาจนําไปสู่การไล่ระดับสีในอุณหภูมิความเข้มข้นหรืออัตราการไหลซึ่งอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของปฏิกิริยา
- ความยืดหยุ่น: CSTR มีความยืดหยุ่นสูงและสามารถปรับให้เข้ากับสภาวะหรือปริมาตรของปฏิกิริยาที่แตกต่างกันได้อย่างง่ายดาย ตัวอย่างเช่นเวลาที่อยู่อาศัยสามารถปรับได้อย่างง่ายดายโดยการเปลี่ยนอัตราการไหลและเครื่องปฏิกรณ์สามารถปรับขนาดขึ้นหรือลงขึ้นอยู่กับความต้องการการผลิต
- เวลาในการเกิดปฏิกิริยาที่ลดลง: CSTR มักมีอัตราการแปลงที่สูงในเวลาที่พํานักค่อนข้างสั้น เนื่องจากตัวทําปฏิกิริยาผสมกันได้ดีและสภาวะของปฏิกิริยาจะสม่ําเสมอ ซึ่งอาจนําไปสู่เวลาตอบสนองที่รวดเร็วขึ้นและอัตราการผลิตสูงขึ้น
- ค่าใช้จ่ายที่ต่ําลง: CSTR มักจะง่ายกว่าและมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าในการสร้างและใช้งานมากกว่า PFR เนื่องจากไม่จําเป็นต้องใช้ท่อแบบพิเศษและอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง
โดยรวมแล้วการเลือกระหว่าง CSTR และ PFR ขึ้นอยู่กับความต้องการเฉพาะของปฏิกิริยาที่ดําเนินการและทั้งเตาปฏิกรณ์มีข้อดีและข้อเสีย อย่างไรก็ตาม CSTR มักจะชอบความยืดหยุ่นการผสมที่ดีและความสามารถในการบรรลุอัตราการแปลงที่สูงในเวลาที่อยู่อาศัยสั้น ๆ