Dubbelwandige reactoren

Een dubbelwandige reactor, ook wel dubbelwandige reactor genoemd, bestaat uit een binnenvat (kern) dat de chemische reactanten bevat en een omringende buitenschil (mantel) die een verwarmings- of koelvloeistof circuleert. Het doel van de mantel is om de temperatuur van de reactie in het kernvat te regelen. De reactor zelf is meestal gemaakt van glas, roestvrij staal of metaal (afhankelijk van of het experiment plaatsvindt in een laboratorium, proeffabriek, enz.) met een binnenvat dat de reactanten bevat en een buitenmantel die een warmteoverdrachtsvloeistof, zoals water of olie, circuleert. Met deze opstelling kan de temperatuur van de reactanten worden geregeld door de temperatuur van de warmteoverdrachtsvloeistof te regelen.

Hoe werkt een dubbelwandige reactor?
Een dubbelwandige reactor werkt door de mantel te gebruiken om de temperatuur van de reactie die in het reactorvat plaatsvindt te regelen. De jas is meestal gevuld met een verwarmings- of koelmedium, zoals water of olie, dat met behulp van een pomp door de jas wordt gecirculeerd. Door de temperatuur van het medium in de mantel te regelen, kan de temperatuur van de reactie in de reactor nauwkeurig worden geregeld.

De mantel zorgt ook voor een secundaire isolatielaag rond het reactorvat, die helpt om de reactie op een constante temperatuur te houden en warmteverlies of -toename te voorkomen. Dit is belangrijk omdat veel chemische reacties specifieke temperatuurbereiken vereisen om efficiënt te verlopen met een hoog rendement. Roeren, doseren en bemonsteren zijn ook cruciale componenten bij de werking van dubbelwandige laboratoriumreactoren, omdat ze ervoor zorgen dat de reacties in de reactor efficiënt, effectief en veilig zijn.

De reactie in het reactorvat kan een batchproces of een continu proces zijn, waarbij reactanten continu worden toegevoerd en het product continu wordt onttrokken. De dubbelwandige reactor wordt gebruikt in verschillende industriële toepassingen, zoals de productie van farmaceutische producten, voedsel, chemicaliën en nog veel meer.

• Handmatige bediening: Handmatige besturing van de dubbelwandige reactor is niet alleen tijdrovend, maar verhoogt ook het risico op onnauwkeurigheid en niet-reproduceerbaarheid.
• Temperatuurvereisten: Het temperatuurbereik dat nodig is voor uw reactie bepaalt het type warmteoverdrachtsvloeistof en de isolatie die nodig is voor de jas.
• Drukvereisten: Het drukbereik dat nodig is voor uw reactie bepaalt het ontwerp en het materiaal van de reactor.
• Compatibiliteit met reactanten: Er moet rekening worden gehouden met de chemische compatibiliteit van het reactormateriaal met de reactanten om vervuiling of corrosie te voorkomen.
• PAT-integratie: Procesanalytische technologie (PAT) maakt het mogelijk om snel potentiële problemen of afwijkingen van de gewenste procesomstandigheden te identificeren, waardoor onmiddellijk corrigerende maatregelen kunnen worden genomen. Onderzoekers kunnen een superieure procesbeheersing bereiken, procesvariabiliteit minimaliseren en de consistentie van hun experimentele resultaten verbeteren, wat leidt tot betere experimentele resultaten en aanzienlijke kostenbesparingen
• Grootte en volume: De grootte en het volume van de reactor zijn afhankelijk van de schaal van de reactie en de beschikbare ruimte.
• Agitatie en mengen: Als uw reactie agitatie vereist, heeft u mogelijk een reactor met een roermechanisme of waaier nodig.
• Gegevensverzameling: Informatie over de prestaties van de reactor tijdens experimenten is een cruciale stap bij het voorspellen van resultaten. De verzamelde gegevens kunnen worden gebruikt om de prestaties van de reactor te optimaliseren en de efficiëntie van de experimenten te verbeteren. Geautomatiseerde tools voor gegevensverzameling en rapportage maken meer tijd vrij voor experimenten.
• Veiligheid: Veiligheidsvoorzieningen zoals overdrukventielen, temperatuursensoren en noodafsluiters moeten in overweging worden genomen.
• Kosten: Bij uw beslissing moet ook rekening worden gehouden met de kosten van de reactor en het onderhoud ervan.

Het wordt aanbevolen om reactorfabrikanten of experts in het veld te raadplegen voor specifiek advies voor uw toepassing en om ervoor te zorgen dat u de juiste reactor voor uw behoeften selecteert.

Deze gratis bron presenteert een uitgebreide casestudy over de implementatie van geautomatiseerde gravimetrische dosering en regeling van spuitpompen van derden, evenals de meting en regeling van de pH in een pH-gevoelige tweefasenreactie.

De studie toont aan dat de gravimetrische dosering en geautomatiseerde pH-controlemethoden consistent effectief zijn in het bereiken van reproduceerbare resultaten. Met name het handhaven van een constante temperatuur en pH-regeling gedurende het gehele reactieproces is cruciaal om een hoge opbrengst en selectiviteit te bereiken en tegelijkertijd de vorming van ongewenste bijproducten te voorkomen. Deze bevindingen benadrukken het belang van het gebruik van nauwkeurige en betrouwbare geautomatiseerde technieken voor dosering en controle in complexe chemische reacties om de kwaliteit en efficiëntie van het eindproduct te waarborgen.

• Verhoogde efficiëntie en productiviteit: Stroomlijn het proces en verminder de behoefte aan handmatige arbeid, wat resulteert in een hogere productiviteit.
• Verbeterde nauwkeurigheid en consistentie: Verminder menselijke fouten en zorg ervoor dat het proces consistent wordt uitgevoerd, wat resulteert in verbeterde nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid.
• Verbeterde veiligheid: Verminder het risico op ongevallen en verwondingen door de noodzaak van menselijk ingrijpen in potentieel gevaarlijke processen te minimaliseren.
• Verhoogde flexibiliteit: Eenvoudig te programmeren om een breed scala aan reacties te verwerken, waardoor het gemakkelijk is om te schakelen tussen verschillende processen en reacties.
• Bewaking en bediening op afstand: Bewaak de voortgang, maak aanpassingen en los problemen op afstand op.

Beklede reactorcontroller

De RX-10 is een plug-and-play-controller voor dubbelwandige laboratoriumreactoren die kan voldoen aan automatiseringsbehoeften voor alle reactorvolumes in het laboratorium met één gebruiksvriendelijk softwareplatform. Automatiseer processen om ervoor te zorgen dat chemische oplossingen in het vat worden onderhouden voor:

• Temperatuurregeling
• Mengen
• Optimale dosering
• Onbemande bemonstering
• In-situ reactiebewaking en procesanalytische technologie
• Gegevensverzameling en -beheer

De mogelijkheden voor het vastleggen van gegevens van alle sensoren in de reactor, waaronder temperatuur, roersnelheid, koppel, pH, analoge sensoren van derden (druk, massastroom, troebelheid, enz.) en PAT-sondes leiden tot betere, snellere beslissingen.

• Meer informatie over bedekte besturingssystemen voor laboratoriumreactoren.

1. Kukor, A. J., St-Jean, F., Stumpf, A., Malig, T. C., Piechowicz, K. A., Kurita, K., & Hein, J. E. (2023b). Begeleide optimalisatie van een door kristallisatie geïnduceerde diastereomeertransformatie om toegang te krijgen tot een belangrijk navoximod-tussenproduct. Reactiechemie en engineering. https://doi.org/10.1039/d3re00077j
2. Lomont, J. P., Ralbovsky, N. M., Guza, C., Saha-Shah, A., Burzynski, J., Konietzko, J., Wang, S., McHugh, P. C., Mangion, I., & Smith, J. A. (2022). Procesmonitoring van polysacharideketalisatie voor de ontwikkeling van bioconjugatie van vaccins met behulp van in situ analytische methodologie. Tijdschrift voor farmaceutische en biomedische analyse, 209, 114533. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2021.114533
3. Halimovich, M. Q. (2021, 21 juni). Onderzoek naar het kristallisatieproces bij de productie van anorganische stoffen. https://www.conferencepublication.com/index.php/aoc/article/view/1307
4. Zhao, X., Webb, NJ, Muehlfeld, M., Stottlemyer, AL, & Russell, MB. (2021). Toepassing van een semi-geautomatiseerde kristallizator om olie-out en agglomeratiegebeurtenissen te bestuderen - een casestudy in industriële kristallisatie-optimalisatie. Onderzoek en ontwikkeling van organische processen, 25 (3), 564-575. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00494
5. Glace, A. M., Cohen, B. 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. (2020). Veilige opschaling van een zuurstofafgevende splitsing van Evans-oxazolidinon met waterstofperoxide. Onderzoek en ontwikkeling van organische processen, 24 (2), 172-182. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00462
6. Meng, W., Sirota, E. B., Feng, H., McMullen, J. P., Codan, L., & Cote, A. S. (2020). Effectieve regeling van de kristalgrootte via een geïntegreerd kristallisatie-, natfrees- en gloeirecirculatiesysteem. Onderzoek en ontwikkeling van organische processen, 24 (11), 2639-2650. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00307
7. Camps, L., Moens, L., Groth, U., Braeken, L., Kuhn, S., & Thomassen, L. C. (2019). Vergelijkende studie naar de calorimetrische bepaling van vermogensgetallen in een batchreactor op laboratoriumschaal. Transacties in de chemische technologie, 74, 1345-1350. https://doi.org/10.3303/cet1974225
8. Carter, H., Connor, A. W., Hart, R. T., McCabe, J. M., McIntyre, A. C., McMillan, A., Monks, N., Mullen, A. B., Ronson, T. O., Steven, A., Tomasi, S., & Yates, S. (2019). Snel routeontwerp van AZD7594. Reactiechemie en engineering, 4(9), 1658-1673. https://doi.org/10.1039/c9re00118b
9. Johnson, E., Sabatini, J.J., & Zuckerman, NB (2017). Een gemakkelijke en veiligere synthese van diaminoglyoxim. Onderzoek en ontwikkeling van organische processen, 21 (12), 2073-2075. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00329