本文来自: 马后炮化工 作者: mahoupao 日期: 2010-3-31 15:49 阅读: 518 人
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探讨, 选择
在化工生产中，搅拌普遍存在，常规的搅拌形式有锚式、桨式、涡轮式、推进式、框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨，特殊产品甚至会使用较为复杂的MIG式搅拌。不同形式的搅拌对应各种不同的使用环境，以满足不同的使用要求。
请大家结合实际的使用经验，探讨下各种搅拌形式搅拌效果的特点，也可以结合实际事例说明各种搅拌形式在某些场合的适用性。
抛砖引玉一下，我在生产中使用过推进式的搅拌桨。在使用中发现有如下特点：推进式的搅拌桨，物料随桨径向运动明显，而轴向运动较差；物料在升降温过程 中，贴壁部分与釜中心区有明显的温差；物料较少或转速较快时会在釜中心区形成漩涡；此形式的搅拌，在结晶过程中会形成过饱和度的缓慢释放，有利于晶体的生 长。
1、锚式、框式使用 于低转速一般在60至300rpm之间，这是因为考虑到锚式、框式长度多有3到5米，支撑点位于轴头，搅拌轴强度有限，高速下搅拌轴跳动比较大，特别是搅 拌底部晃动幅度很大，甚至会碰
到反应釜内壁。同时结合物料的粘度选取转数，粘度大转速低，粘度小转数适当的高点。 2、涡轮式、推进式使用转速相对较高。
推进式的搅拌桨，物料较少或转速较快时会在釜中心区形成漩涡.可以在离搅拌桨50mm的距离的地方安置一张外径和搅拌桨相同的圆板，这样可以适当的减少漩涡。
搅拌是一个相对复杂的话题，论坛上也有相关主题，现就个人理解，小结如下：
通常对搅拌的要求是由搅拌过程的目的和物料性质所决定的。
针对搅拌器的选型因素诸如容积循环速率、湍流强度和剪切作用等可以考虑：
1、有类似应用，且搅拌效果较满意的可选用相同搅拌器；
如：低粘度反应和简单体系通常我们一般选用单（双）桨叶式即可，而不用框式，以防止形成气相涡流，影响蒸馏效率；如为减少反混或沉积，则选用推进式或桨式 与推进式组合，并加装导流桶；而涡轮式、布鲁马金式等也都可以很好的适用于低粘体系。对高粘度反应及固含量较大体系如结晶及水汽蒸馏等由于多处在层流状 态，叶轮附近的剪切应力大小和容器内液流
循环是否良好以及死角大小，对搅拌效果至关重要，通常选用框式、螺带式、双螺带式等搅拌型式，而涂料行业混合一般选用具有强剪切功能、高速旋转的齿片式叶轮，另外对于热敏感的物料可加装刮壁板等。 2、生产过程对搅拌有严格要求又无类似搅拌器型式可参考时，则应对工艺、设备、搅拌要求、经济性等作全面评价，找出操作的主要控制因素，选择合适的搅拌器型式；
3、生产规模较大或新开发的搅拌设备，需进行一定的试验研究，寻求最佳的搅拌器型式、尺寸及操作条件，并经中试后才能应用于工业装置中。 需要根据情况来做选择。
添加挡板、或如引用的海友的方式，可以增加反应釜内的湍流，对反应釜整体的稳定性有一定作用。但如果是在结晶过程中，采用这些方法，会抵消推进式搅拌带来的因温差引起的过饱和度缓慢释放作用，反而不利于晶体的生长，也不利于晶体粒径分布的控制。（个人使用经验如是）
推进式搅拌不一定径 向历害，如莱宁或仿莱宁系列，就不是太历害，还有物料粘度、速度、阻流板安装形式等都会对此构成影响，我们公司是从事电解锌生产的，我们采用的就是仿莱宁 系列的推进式搅拌转速有
75R/MIN、60R/MIN、110R/MIN、125R/MIN，撑拌所引起的液体流有三种：轴向流、切向流、径向流。当然 速度越高径向流与径向流越历害，切向流和径向流主要是产生层流，搅拌效果的好坏与液体的紊流的形成有很大关系，因此可以利用指型阻流板、悬挂活动阻流板等 阻流装置，加强紊流效果，
根据经验，在搅拌桶内通过安装阻流板可以减缓切向流，但因搅拌桶内介质的要求，浸出桶必 须进行防腐处理。在搅拌桶内安装阻流板后，容易在介质升温和振动的过程中形成应力集中,对搅拌桶防腐的整体结构造成影响,进一步影响防腐的使用寿命。基于 以上原因,我公司在浸出工序的搅拌桶设计中取消了阻流板。在取消阻流板后易产生径向流与切向流，因此，只有通过增大轴向排液量来加强搅拌效果。
本人在于2009年第三期《有色冶金节能》中发表过一篇《电解锌系统中撑拌器的改造》的论文。曾探讨了这方面的问题
在有机合成中搅拌的 作用是非常大的，而不同的反应搅拌影响也不一样，均相反应搅拌影响比较小，而非均相反应搅拌影响就非常大了。我们有个产品，第一步反应时亚硝化反应，是羟 基临位亚硝化，羟基先成钠盐，在加入酸进行亚硝化，原料本身不溶于水，加酸后原料析出，典型的固液相反应，我没去的时候他们是锚式搅拌，而且8000的反 应釜搅拌是60转，
我在观察反应时发现反应后期液面根本不动，反应效果很差，收率仅有60多一点，我提出将搅拌形式改成开式涡轮，速度提高到125转，收 率马上提高到75（该产品的总收率，不仅这一步，前面也是），成本降低很大。所以我认为对于非均相反应，搅拌的影响是非常大的，不同的搅拌不同转数，甚至 能决定反应的成败
搅拌器的选择与使用是个非常复杂的问题，目前国内有关这方面的设计资料都 比较简单，大部分计算公司都来自国外50-70年代，在应用中发现，理论与实际的差别非常大，因此，目前搅拌器的设计采用的是理论与实践相结合。现有搅拌 器的形式大致分飞桨式、推进式、锚框式、螺带式以及复合式，出锚框、螺带往往应用在高粘度介质的搅拌外，大部分工况都采用桨式与推进式的混合型搅拌器，一 般情况下转数在30--300转范围内，搅拌桨线速度在5米/每秒以下为宜，搅拌器的直径一般选用1/3罐径左右，建议安装挡板。从混合效果看，对于匀相液液混合，在搅拌功率一定时是，尽量选择大浆径，低转速。而对以非匀相及防止底部沉积的固液混合在搅拌功率一定的情况下，尽量提高转数，在选用功率时注意，一般情况下电机功率达到1.5倍搅拌作业功率即可，过大只会曾
加电力消耗和运行成本，目前，考核搅拌效率的难度很大，用户对于搅拌器的研究做注重混合的均匀程度，而忽略了单位时间内电力的消耗及单元操 作时间，因为，往往工艺给出的操作时间远远大于搅拌混合所需的时间，这是因为，很多化工单元是液液反应，反应时间和搅拌作业时间差距很大。在容器的设计中 往往忽略了挡板的作用，实际上，增加挡板后，可以显著增加液体的轴向流和径向流，而且还可以产生湍流效果，因此，挡板是非常重要的，虽然增加挡板后，搅拌 功率明显提高，但是单位作业时间也会显著下降，混合效果明显提高，现在应用最广泛的搅拌桨形式是变截面搅拌桨并配合挡板使用。
搅拌器的选项要根据物料的特性和搅拌目的而定。对于简单的固液悬浮的物料，要求达到不沉低混合的目的，传统选型法，有选简单的两叶桨、推进式桨和3-4叶的斜叶桨。这些桨不是循环量底，就是耗功率大。经过更换高效节能的轴流桨。混合时间降低，所需功率减少。
在 选搅拌之前，除了关注物料有几相、体积、密度、粘度、混合要求等等之外。还应该关注反应机理。有的反应速度是由反应本身决定的，例如有的有机反应本身就进 行的很慢，在这种条件下增强（或减弱）
搅拌效果对反应收率、反应时间的影响不大；而有的反应，速度主要是由扩散控制的，反应本身进行的很快，在这种情况下 增加搅拌效果则反应收率以及反应时间都会有很好的改善。我见过改变搅拌效果后，收率提高十几个点的情况，也见过加强搅拌后几乎对反应没什么影响的情况。
有的时候搅拌太快也不是什么好事，比如说在两相分层萃取过程中，搅拌的作用只要能保证两相充分混合即可。搅拌太快有可能产生乳化现象，有时会严重影响正常操作以及收率。
在结晶过程中，搅拌太慢会影响传热传质，太快可能破快大的结晶使之变成难过滤难烘干的细晶。选用何种搅拌类型才能在保证轴向，径向循环的前提下不破坏结晶 过程，这是一个很难的问题。晶型不好很大程度上影响过滤烘干，也会很大程度上影响质量。我发现某些结晶过程中，锚式、框式搅拌表现很差（当然也可能是反应 本身，或析晶溶剂，或析晶溶剂浓度以及配比等原因）。我想把搅拌形式改成推进式或者螺带式，请各位朋友说一下，在一般条件下：2000L不锈钢反应釜，装 料系数0.7，常规溶剂（如乙醇，
乙酸乙酯等），常规冷却结晶过程，假如要采用推进式搅拌桨，那么转速一般为多少？要是采用双螺带搅拌浆，一般转速为多 少？
1、确定搅拌目的：如进行液液混合、固液悬浮、气液或液液分散，是否需要实现传热、吸收、萃取、溶解、结晶等工艺目的。根据工艺特点选择搅拌桨形式。 2、计算搅拌作业功率：即搅拌过程进行时需要的动力
参考公式：功率=功率准数*液体密度*转数的3次方*浆径的5次方。
功率准数的计算复杂，与罐径、浆径、桨叶宽度、角度、层数、粘度、挡板数、挡板尺寸有关。 3、选择电机功率:考虑到效率后的计算值应大于或等于1.5倍的搅拌作业功率即可。
4、有关最低临街搅拌转数的确定：这个转数是满足搅拌目的的最低转数而不是搅拌轴的临界转数。 5、根据功率选择及校核搅拌轴、桨的刚度和强度。 6、配用减速装置时还要考虑减速机的使用系数及减速机的承载能力。
7、对于细长轴还要考虑增加支撑，中间或底部支撑。 8、还要考虑安装方式（顶入或底入还是旁入），这条是先确定的。
9、设计支座
10、选用密封形式（填料或是机封）
在蒸馏过程中，液体 逐渐减少，固体结晶物逐渐增多，这个过程是由高粘度的液液混合转变正固液混合进而演变成粉体混合，单一种类的搅拌器都无法适应这种复杂的工况，而且由于防 腐层是搪玻璃，衬里的施工工艺对搅拌器要求比较苛刻，另外，根据你的描述，结晶物并非单一的颗粒状，而是蜂窝状的整体，因此，搅拌器还要具有很强的剪切力 才行，框式桨只适合高粘度的液液混合，并不适用在这种工况。我的一建议是，选用螺带式搅拌器，加上变频调速电机，蒸馏前转数高些，随着液体的减少，结晶物 的增加，可逐渐降低转数，调速范围可选在60-10转/分之间，电机功率应在5.5千瓦左右，螺带的材质直接选用钛材或双相不锈钢，这样不必进行防腐处 理，这样，可以保证螺带截面为无圆角的矩形，有很强的剪切力，可以搅碎粘接在一起的结晶
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