Chemischer Reaktor

Chemiereaktoren für Vakuum - und Druckanwendungen

Das Herz verfahrenstechnischer Anlagen stellt der Reaktor dar, ein hermetisch verschliessbarer Reaktionsbehälter. Um optimale Ergebnisse zu erzielen, müssen chemische Reaktoren verschiedenste Aspekte der chemischen Reaktionstechnik und Verfahrenstechnik berücksichtigen wie:

  • Masse Transfer
  • Masse Bilanz
  • Wärmeübertragung
  • Chemische Kinetik
  • Thermodynamik

Der chemische Reaktor dient dem homogenisieren, suspendieren, emulgieren und begasen. Eine weitere Hauptfunktion ist die Wärmeübertragung zum Heizen / Kühlen des Reaktorinhalts.

 

Konstruktion:
Chemische Reaktoren sind vorwiegend zylindrische Behälter mit Klöpperboden. Für scale up Anwendungen im Technikum werden diese oft in Glas, Stahl / Emaille , zum Teil auch in rostfreiem Stahl oder Hastelloy gefertigt. Grössere Reaktionsbehälter in der Produktion werden fast ausschliesslich (Korrosionsschutz) aus emailliertem Stahl gefertigt. Chemische Reaktoren sind vorwiegend zylindrische Behälter mit Klöpperboden. Weitere Elemente chemischer Reaktoren sind:

  • Deckel oder Haube mit Verbindungselementen zum Anschluss von z.B. einer Zuleitung von Gas / Flüssigkeiten
  • Rührwerk, Rührwelle für Rührorgane  wie Impeller, Anker usw., abhängig von zu rührendem Medium / Prozess (Axiale oder radiale Förderung)
  • Stromstörer
  • Doppelmantel, (ev. Elektroheizung für Kleinreaktoren) für Temperierung 

Bei Konstruktion und Bau von chemischen Reaktionsbehältern oder Rührbehältern sind unter anderem die Europäischen Normen und Richtlinien zu berücksichtigen: Druckgeräterichtlinie 97/23/EG
bei Prozessdruck > 0,5 bar, ATEX-Richtlinie 94/9/CE betreffend Explosionsschutz.

Büchi Reaktor System garantieren:

  • Ausgezeichnete thermische Prozesskontrolle
  • Reine Produkte
  • Sicheren Betrieb
  • Beste Ergebnisse
  • Ökonomische, massgeschneiderte Lösungen
  • Return On Investment (ROI)

Büchi «chemReaktoren» werden als Batch, oder als semi Batch Reaktoren eingesetzt. Perfekt aufeinander abgestimmte Bauteile, ausgewählte Materialen gepaart mit der Erfahrung aus unzähligen Anlagen, welche sich im täglichen Einsatz bewähren garantieren ökonomische und maßgeschneiderte technische Lösungen für beste Ergebnisse. Eine enge Zusammenarbeit mit den Endkunden ist wichtig für das Gelingen im Anlagenbau. Wir legen Wert auf faire und partnerschaftliche Beziehung zu unseren Kunden weltweit.

Büchi Glas Reaktoren und Glass-/ Email Reaktor Systeme:

Chemische Reaktoren werden für eine Vielzahl verschiedener chemischer Prozesse eingesetzt. Durch die Verwendung von Glas (Borosilikatglas) oder emailliertem Stahl beim Bau unserer Reaktoren können eine Vielzahl chemischer Substanzen verarbeitet werden, das Design von Büchi «chemReaktoren» erlaubt die Durchführung einer Vielzahl verschiedener Prozesse, was in Forschungs- und Entwicklung- Labors von pharmazeutischen Betrieben sehr geschätzt wird, z.B. für scale up Prozesse, wie auch für Verfahrens- oder Prozess Entwicklung. Für diese Funktionen werden auch tieftemperatur Reaktoren verwendet mit einem Temperatur Bereich von -85°C bis plus 200°C. Da diese oft im Bereich Pharma eingesetzt werden, werden sie auch Pharmareaktoren genannt. Für den Einsatz in der Pharma Industrie wurden beim Bau unserer «chemReaktoren» verschiedene weitere Punkte berücksichtigt, welche schlussendlich entscheidend sind für die damit zu erzielenden Ergebnisse. «chemReaktoren» werden gebaut mit Reaktor Volumen 15 Liter, 30 Liter, 60 Liter, 100 Liter, 160 Liter und 250 Liter. Neben dem Einsatz in Verfahrensentwicklung werden sie oft auch für Kleinmengen Produktionen in der Pharma Industrie (API’s) wie auch für die Produktion hochwertiger Feinchemikalien eingesetzt.

Der untere Bereich von Büchi «chemReaktoren», die Bodenheizung, besteht typischerweise aus emailliertem Stahl, der obere Bereich aus einer Glashaube (Borosilikatglas) oder einer Glaskolonne mit einer emaillierten Deckelplatte. Der Glasteil erlaubt visuelle Prozesskontrolle, die Bodenheizung beste thermische Prozesskontrolle.

Der Destillations-Glasaufbau wird vorwiegend für Vakuum Destillation verwendet, wobei ein hohes Vakuum von grosser Wichtigkeit für die Produkt Reinheit ist. Der Glas Aufbau besteht gewöhnlich aus Zulaufgefäss für die Zuleitung des Eduktes in den Reaktor, einer Destillationskolonne, sowie Vorlagen zum Auffangen des Destillates. Diese Komponenten wie auch die Glasspiralkühler oder Kondensatoren werden wie auch der gesamte Glasaufbau aus Borosilikatglas gefertigt. Für grössere Rührbehälter werden an Stelle der Glasspiralkühler Rohrbündelwärmetauscher in Glas, allenfalls mit Innerohren aus SiC (Siliziumkarbid) verwendet. Eine Vielzahl von Glasventilen wird für die Prozesssteuerung verwendet.

Dichtheit, Sicherheit, Verlässlichkeit sowie kurze Standzeiten sind bei Glasanlagen von entscheidender Bedeutung. Vieles ist abhängig von der Qualität der Glasverbindung. Diese muss auch unter extremen Bedingungen dicht sein. Unsere einzigartige «büchiflex» Glasverbindung bleibt auch im Betrieb flexibel und deshalb spannungsfrei und ist deshalb bestens geeignet für Glasanlagenbau.

Chemische Reaktor Systeme > 250 Liter
für mittlere (Pilot und Kilo Labor) bis grössere Produktionsanlagen bauen wir mit emaillierten Rührbehältern verschiedener Hersteller. Diese Reaktoren werden auch AE oder BE Rührbehälter l genannt. Als Kühler oder Kondensatoren können auch hier Glasspiralkühler verwendet werden bis zu einer gewissen Grösse, darüber hinaus werden ausschliesslich Rohrbündelwärmetauscher eingebaut. Durch die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit eignen sich Rohrbündelwärmetauscher mit SiC Innenrohren (an Stelle der herkömmlichen Glas Innenrohre) für grosse emaillierte Reaktoren. Die exzellente Wärmeübertragung von SiC gestattet eine wesentlich kompaktere Bauweise der kompletten Anlage. Komplett – Anlagen müssen auf den Prozess abgestimmt werden, sie werden entsprechend geplant.

Planung/ Projektierung: Ein PID Fluss Diagramm ist der erster Schritt in der Planung, Die effektive Anlage Planung erfolgt mit einer 3D Planungssoftware. Diese erlaubt die Sicht auf die künftige Anlage in der Planungsphase, noch bevor diese in die Fertigung geht.

Auch unsere Produktionsanlagen bewähren sich auf Grund unseres «büchiflex» Vorteils tagtäglich. «büchiflex» Komponenten sind erhältlich bis DN600.

Glas Reaktor Systeme beinhalten:
«miniPilot»
«chemRaktoren»
Glasanlagenbau
Nutsche Filter
Glasreaktoren, Ausrührgefässe
Gaswäscher

Büchi Druckreaktor Systemse für Labor und Produktion:

 

 

Chemical reactors - for vaccum and pressure applications - chemically resistant

Büchi Glass - Chemical Reactor Systems

Chemical reactors, Chemical stirred Tank Reactors (CSTR) are used for multiple chemical processes. As Batch reactors  the can be operated as stand alone units (often in the Lab for vaccum-, atmospheric to high pressure reactions) or as the heart of a complete chemical reaction system as used in chemical manufacturing for multi steps synthesis. Depending on the chemistry and process conditions, they are built in different materials: In highly corrosion resistent transparent Borosilicate glass, in glass lined steel  or with reduced resistance against acids but for high pressure applications in stainless steel, Hastelloy C22, (see also Inconel, Monel), Titanium, Tantalum. The sealing material is also of importance has must be chosen carefully.

Chemical Reactors must consider regarding design and performance:

Buchi «chemReactors» are built for batch – and / semi batch operation mode.
Perfectly matched components, top-quality materials, and the competence and experience of the Büchi team guarantee economical and high performance solutions tailored to the customer‘s most detailed requirements. Büchi’s worldwide success represents more than state-of-the-art technology; it stands for fair partnership and skilled, professional support.
Customized reactor design: ask us.

Büchi Glass equipment, glass reactors

Operation pressure

Full vacuum to pressure (0.5 bar)

Operation temperature

-80°C (-60°C) to + 200°C

Reactor volumes

5 – 10’000 liters

Materials (wetted)

Glass / glass lined steel / PTFE / Hastelloy

setup

Full view reaction vessel, column, heat exchanger (condenser), feeder, receiver

Application /processes

(Vacuum) Distillation, Reflux, Rectification
Azeotropic distillation (phase separation)
Evaporation to desired consistency
Multi-component reactions
Gas dispersion into liquid phase
Extraction/phase separation in reactor
Crystallization
Cryogenic / low temperature reaction
Scale up
Manufacturing of API’s, intermediates

Options

Automation, stirrer shapes, pH, sampling, CiP, solid (high containment) feed, etc.

Services

Engineering, manufacturing, installation

Industries

Fine chemicals, pharmaceuticals (API’s), plastics, dyes and many others

Guidelines/conformities

cGMP Design, CE conformity, PED conformity, ATEX conformity (explosion proof), FDA conform materials, etc.

Installation sites

R&D Lab, Pilot Plant, kilo lab, production

 

The design of Büchi chemical reactors integrates multiple aspects of chemical engineering like:

  • Excellent thermal process control
  • Pure products
  • Safe operation
  • Best performance
  • Economical solution
  • Customized reactor systems
  • Return On Investment (ROI)

Büchi Glass Reactors and Glass lined reactors systems:

Chemical reactors are used for many different processes. To process different chemicals, the reactors are built using highly corrosion resistant or inert materials (Borosilicate glass, glass lined steel (G/L)). Due to this fact and due to the design, our chemReactors can be used as multipurpose reactors in many applications.

In R&D as well as in Pilot and kilo labs of pharmaceutical companies or life science companies, the reactors are used for multiple processes. They are often used as batch reactors. The operation temperature for such reactors can be from – 85°C up to + 200°C. These reactors are called low temperature reactors or cryogenic reactors, since often used in pharma research, people also refer to them as pharma reactors. When using in Pharma, other aspects like choice of used materials, easy cleaning ability etc. have to be respected too.

chemReactors are built with reactor sizes of 15 liter, 30 liter, 60 liter, 100 Liter, 160 liter and 250 liter. They are used for scale up processes, process development and small scale (API) manufacturing or manufacturing of fine chemicals.

The reactors are built with a glass lined steel bottom section. The reactor upper part is a glass dome for smaller reactors or glass column and glass lined cover plate. These glass parts which are made in borosilicate glass allow the chemist to observe the reaction, while the glass lined bottom section guarantees excellent thermal process control - due to its optimized design. Inside the reactor, many accessories are available. Stirrers are to be defined according to the processed media and process itself. Stirrer shapes can be impeller, anchor or others, arranged as single stirrer or as multi stage stirrer. The distillation glass overhead usually consists of glass feeding vessels or feeders, a distillation column and receiving vessels or receivers. For the condensation, we use glass spiral condensers or shell and tube type heat exchangers in glass or silicon carbide (SiC), and an additional glass condenser as vent condenser. Glass valves are used in the systems for different purposes.
The glass distillation overhead is usually used for vacuum distillation, where high vacuum rates are needed. This can be achieved with the use of our büchiflex glass connections.

The safety, reliability, and serviceability of glassware systems depend heavily on the joint quality; a glass joint must not only remain tight and strong but must also permit completely stress-free assembly. Büchi’s flexible «büchiflex» glass connection meets the need for a perfect, safe, and reliable solution.

For reactors systems larger than 250 liters for mid scale to large scale production, Pilot and kilo labs, we use glass lined mixing vessels supplied by different manufacturers of glass lined steel reactors. These reactors are called AE or BE type reactors. For complete systems consisting of such enamelled reactors with glass overheads, shell and tube heat exchangers are used more often due to the need for increased heat exchange area. Due to the excellent heat transfer, the inner tubes of such heat exchangers are often made of SiC. Complete distillation setups are to be defined according to the process. Our flexible büchiflex glass connection system is a key component for safe chemical processing and stands for the best performance in chemical production sites for installation with glass components up to DN600.

The design of chemical or pharmaceutical process equipment has to cover several issues. These systems are often customized according to specific customer requirements. Sometimes the reactor needs to be in stainless steel, sometime in Hastelloy C22, sometimes with half pipes and heating jacket, sometimes it has to withstand pressure. There are requests for solid feed or powder dosing using high containment solutions that have to be added to the reactors as well as pH control, sampling, nitrogen purging /blanketing. In most cases these reactors are installed in flame proof or hazardous area, so they have to be approved as flame proof or ATEX certified equipment.
We use current – up to date technology to first define flow diagrams (PID or P&ID). Based on these, we design the chemical process unit using 3D engineering software. A “real view” of the future plant can be generated, allowing the customer to actually verify his installation in a very early stage of planning.

Glass Reactors Systems including: «miniPilot» «chemReactor» Glass process equipment Engineering Filters Glass Reactor Scrubber Services

Glass Reactors Systems including:
«miniPilot» 5 - 15 liters
«chemReactor» type Reactors systems
chemical process equipment in glass, glass lined steel
Filters
Glass Reactors, mixing vessels, storage tanks
Scrubber