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反应釜搅拌器概述主要应用均相液体的混合,液液分散,气液相分散,固液分散,固液溶解,强化传热。于化工、聚合物、生物、制药等领域,主要选型需考虑密封、罐体尺寸、介质粘度、搅拌混合效果、防爆、安装位置等多个方面。反应釜带搅拌的结晶过程是很困难的,特别是要求严格控制结晶大小的时候。一般是小直径的快速搅拌,如涡轮式,适用于微粒结晶,而大直径的慢速搅拌,如浆式,可用于大晶体的结晶。于液体的粘度对搅拌状态有很大......
搅拌操作目的 | 流 动 状 态 | 物 性 | ||||||||||||
连 续 相 | 相对速度 | 粘度 | 粘度差 | 密度 | 密度差 | 扩散系数 | 表面张力 | 导热系数 | 比热容 | 粒径浓度分布 | ||||
循环速率 | 湍流扩散 | 剪切流 | ||||||||||||
均相混合 | 低粘度液 高粘度液 | ¤ ¤ | ¤ | ¤ | ○ | ¤ | ○ ¤ | |||||||
分散 | 液-液相系 气-液相系 固-液相系 | ¤ ¤ ¤ | ¤ ¤ ¤ | ¤ ¤ ¤ | ¤ ○ | ○ | ○ ○ | ¤ ○ | ○ ○ | |||||
固液悬浮(固-液相系) 溶解(固-液相系) 结晶(固-液相系) 浸取(固-液相系) 萃取(液-液相系) 乳化(液-液相系) 吸收(气-液相系) 传热(气-固-液相系) | ¤ ¤ ¤ ¤ ¤ ○ ¤ ¤ | ¤ ¤ ○ ○ | ○ ¤ ¤ ¤ ¤ ○ | ¤ ¤ ○ ○ | ○ ¤ | ¤ | ○ ○ ○ ○ | ¤ ¤ ○ | ○ ○ ○ | ¤ ○ | ¤ | ○ | ¤ ¤ |
搅拌器类型 | 流动状态 | 搅拌目的 | *高粘度 Pa.s | |||||||||||
对流循环 | 湍流循环 | 剪切流 | 流型 | 低粘混合 | 高粘混合 | 分散 | 溶解 | 悬浮 | 气体吸收 | 结晶 | 传热 | 液相反应 | ||
直叶涡轮 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | 50 | ||
折叶涡轮 | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | 50 | ||
推进式 | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | 2 | |||
桨式 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍/过渡流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | 50 | ||
旋桨式 | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | 10 | ||||
盘式涡轮 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | 10 | |||||
布鲁马金 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | 50 | ||||
三叶后掠 | ¤ | ¤ | ¤ | 湍流 | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | ¤ | 50 | ||||
锚框式 | ¤ | 层/过渡流 | ¤ | ¤ | ¤ | 100 | ||||||||
螺带/杆式 | ¤ | 层/过渡流 | ¤ | ¤ | 150 |
操作目的 | 推荐搅拌器 | 评估搅拌效果的特性参数 | 过度搅拌对过程影响 | 搅拌器的循环流量或剪切力的重要性 |
均相低粘度液混合 (易溶液体调和) | 推进式、轴流旋桨及涡轮式等 | 混合时间,混合指数,翻转次数,均匀度 | 无影响,但返混增大 | 提高循环流量能增大搅拌效果,剪切力影响小 |
均相高粘度液混合 | 锚框式、螺带、螺杆、大叶片式等 | 混合时间,剪切速率,翻转次数,均匀度 | 依据多数非牛顿流体特性来判断 | 循环流量及剪切速率均能增大搅拌效果 |
液-液分散 (不互溶液体混合) | 轴流式涡轮、圆盘式涡轮、直叶涡轮等 | 均匀分散时间,液滴比表面积、平均滴径或滴径分布,分散均匀度 | 两相再分开困难,返混增大 | 剪切力用作分裂液滴,循环流动使液滴通过叶轮强剪切区次数增多 |
气-液分散 气-液吸收 | 盘式涡轮、大叶片式轴流涡轮等 | 分散时间,气泡比表面积、平均滴径或滴径分布,溶气率,临界分散转速 | 生成难于破碎的泡沫及较稳定的小气泡,返混增大 | 剪切力用作分裂气泡,循环流动使气泡通过叶轮强剪切区次数增多 |
固-液分散 | 均化器、锯齿圆盘、胶体磨等 | 固体破碎程度,粒子分布均匀度、润湿程度 | 易产生乳化 | 剪切力用作打散粒子,循环流动使粒子通过叶轮强剪切区次数增多 |
固-液悬浮 | 推进式、轴流旋桨、轴流涡轮等 | 悬浮状态,临界悬浮转速,固液浓度,比表面积 | 脆性粒子破碎 | 提高循环流量提高搅拌效果,剪切力无影响 |
固-液溶解 | 推进式、轴流旋桨、轴流涡轮等 | 溶解速度,以固粒表面积为基准的液膜传质系数及总容积传质系数 | 无影响,离底悬浮即可 | 提高循环流量提高搅拌效果,剪切力影响有一定影响 |
固-液结晶 | 桨式、开启涡轮、推进式加导流筒等 | 结晶速率,晶粒大小和均匀度 | 晶粒被破碎,生成大量晶核 | 提高循环流量提高搅拌效果,剪切力决定晶粒粒径的大小。 |
固-液浸取 | 桨式、轴流旋桨等 | 悬浮状态,固液浓度,比表面积,溶解速度 | 无影响 | 提高循环流量提高搅拌效果,剪切力无影响 |
液-液萃取 | 轴流旋桨、直叶涡轮、盘式涡轮等 | 萃取速率,萃取效率,液滴比表面积,液膜传质系数和总容积传质系数 | 两相再分开困难,返混增大 | 剪切力用作分裂液滴,循环流动使液滴通过叶轮强剪切区次数增多 |
液-液乳化 | 直叶涡轮、均化器、胶体磨、锯齿圆盘等 | 乳化速率,液滴大小及均匀度 | 液滴过小 | 剪切力用作分裂液滴,循环流动使液滴通过叶轮强剪切区次数增多 |
传热(气、固、液) | 推进式、轴流涡轮、布鲁马金、三叶后掠式等 | 传热速率,液膜传热系数,总传热系数 | 无影响, | 提高循环流量提高搅拌效果,剪切力影响小 |
反应(气、固、液) | 按特定的反应条件要求配给 | 反应时间,传热、传质要求,翻转次数。对高分子聚合,转化率、相对分子量及分布为主要指标 | 据不同反应各有要求 | 循环流量及剪切力对反应均有影响。 |
搅拌方式 | 缓慢搅拌 | 普通搅拌 | 强力搅拌 | 特强搅拌 | 高速分散和乳化 |
桨端线速度m/s | 2.0~3.3 | 3.3~4.2 | 4.2~6.0 | 6.0以上 | 15~30(预分散用小值) |
单位体积搅拌功率 kw/m3 | 0.15以下 | 0.15~1.0 | 1.0~3.0 | 3.0以上 | 5~30 |
搅拌工艺过程 | 液体单位体积功率kw/m3 | 搅拌工艺过程 | 液体单位体积功率kw/m3 |
易溶液体混合(调和) | 0.05~0.2(按混合时间) | 胶浆絮凝 | 0.3~0.8(按胶浆粘度) |
不互溶液体混合(分散) | 0.5~1.2(按密度、张力差) | 大型储罐侧搅拌 | 0.005~0.015(按罐体大小) |
固液悬浮(小密度差) | 0.2~0.4(按粒径大小) | 传热 | 0.4~1.1(按搅拌器型式) |
气液分散和吸收(空气) | 0.5~3.0(按通气量大小) | 间歇发酵、聚合反应釜 | 0.5~3 (按反应要求) |
固体有机物溶解 | 0.3~0.5(按密度差) | 本体聚合反应釜(层流) | 5~30 (按粘度大小) |
固体无机物溶解 | 0.5~1.1(按密度差) | 高速液液乳化 | 5~30(按乳化液安定程度) |
机械爆气 | 0.010~0.03(按爆气强度) | 注:除注明外,本表推荐值均指液体为湍流操作 |
搅拌等级 | 液液混合 | 固液悬浮 | 气液分散 |
1~2级 | 适用于低流动速度的工艺过程 ①比重差小于0.1互溶液混均。 ②粘度比大于1/100互溶液混均。 ③不同物料长时间混合均匀。 ④混合液体表面产生平稳流动。 | 适用于*低固液悬浮的工艺过程 ①颗粒在容器底部缓慢移动。 ②容器底部颗粒可有周期性悬浮沉降。 | 适用于气液分散不是关键因素的工艺过程 ①搅拌器超过临界转速,较低水平的气液分散。 ②不受气液传质限制的过程。 |
3~5级 | 适用于普通混合搅拌工艺过程 ①比重差小于0.5互溶液混均。 ②粘度比大于1/1000互溶液混均。 ③低粘度液体表面产生小波动。 | 适用于溶解搅拌工艺过程。离底固液悬浮 ①颗粒离开容器底部悬浮。 ②颗粒在1/3液体高度均匀。 ③悬浮液可从底部出口排出。 | 适用于普通气液分散的工艺过程 ①可使小气泡达到容器壁。 ②可使部分气泡再循环到搅拌器产生再循环。 |
6~8级 | 适用于大多数混合搅拌工艺过程 ①比重差小于1.0互溶液混均。 ②高粘度差互溶液混均。 ③低粘度液体表面产生大波动。 | 适用于大多数固液悬浮搅拌工艺过程。固液悬浮均匀 ①颗粒在95%液体高度均匀。 ②悬浮液可从80%液体高度处排出。 | 适用于常见气液分散的工艺过程 ①可使气泡表面积达到一定的传质要求。 ②可使多数气泡产生再循环。 |
9~10级 | 适用于强烈混合搅拌工艺过程 ①比重差较大互溶液混均。 ②高粘度差互溶液混均。 ③低粘度液体表面产生激烈波动。 | 适用于均匀固液悬浮搅拌工艺过程。 ①颗粒在98%液体高度均匀。 ②悬浮液可溢流排出。 | 适用于常见气液分散的工艺过程 ①可使气泡表面积达到*大程度。 ②可使全部气泡产生再循环。 |
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