實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜在過(guò)程工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛,為適應(yīng)千差萬(wàn)別的生產(chǎn)環(huán)境,反應(yīng)釜已形成一個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn),沒(méi)有特殊要求的場(chǎng)合可選用標(biāo)準(zhǔn)的反應(yīng)釜,這樣可以降低設(shè)備投資成本,并可保證反應(yīng)釜穩(wěn)定運(yùn)行。攪拌反應(yīng)釜有鋼制攪拌反應(yīng)釜和搪玻璃攪拌反應(yīng)釜兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列。攪拌反應(yīng)釜選用要考慮生產(chǎn)能力、設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)特性、攪拌器型式、密封要求等各種因數(shù)。
本節(jié)所選范圍大致為容積在巧ooL以下,閉式攪拌反應(yīng)釜均比較大,所以本節(jié)基本沒(méi)有涉及。1攪樣路的迭型攪拌器的選型主要根據(jù)物料性質(zhì)、攪拌目的及各種攪拌器的性能來(lái)進(jìn)行。
l)按物料鞘度選型
在影響攪拌狀態(tài)的諸多物理性質(zhì)中,液體貓度的影響。所以,可根據(jù)液體粘度來(lái)選型。對(duì)于低貓度液體,應(yīng)選用小直徑、高轉(zhuǎn)速攪拌器,如推進(jìn)式、渦輪式;對(duì)于高貓度液體,應(yīng)選用大直徑、低轉(zhuǎn)速攪拌器,如
對(duì)于低私度均相液體混合,要求達(dá)到微觀混合程度,已知均相液體的分子擴(kuò)散速率很快,控制因素是宏觀混合速率,亦即循環(huán)流量。各種攪拌器的循環(huán)流量從大到小順序排列:推進(jìn)式、渦輪式、槳式。因此,應(yīng)優(yōu)先選擇推進(jìn)式攪拌器。對(duì)于非均相液液分散過(guò)程,要求被分散的“微團(tuán)”越小越好,以增大兩相接觸表面積;還要求液體渦流湍動(dòng)劇烈,以降低兩相傳質(zhì)阻力。因此,該類(lèi)過(guò)程的控制因素為剪切作用,同時(shí)也要求有較大的循環(huán)流量。各種攪拌器的剪切作用從大到小的順序排列:渦輪式、推進(jìn)式、槳式。所以,應(yīng)優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。特別是平直葉渦輪攪拌器,其剪切作用比折葉和彎葉渦輪攪拌器都大,且循環(huán)流量也較大,更適合于液液分散過(guò)程。
對(duì)于氣液分散過(guò)程,要求得到高分散度的“氣泡”。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),與液液分散相似,控制因素為剪切作用,其次是循環(huán)量。所以,可優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。但氣體的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體,一般情況下,氣體由液相的底部導(dǎo)人,如何使導(dǎo)人的氣體均勻分散,不出現(xiàn)短路跑空現(xiàn)象,就顯得非常重要。開(kāi)啟式渦輪攪拌器由于無(wú)中間圓盤(pán),易使氣體分散不均,導(dǎo)人的氣體容易從渦輪中心沿軸向跑空。而圓盤(pán)式渦輪攪拌器由于圓盤(pán)的阻礙作用,圓盤(pán)下面可以積存一些氣體,使氣體分散得均勻,也不會(huì)出現(xiàn)氣體跑空現(xiàn)象。因此,平直葉圓盤(pán)渦輪攪拌器適合氣液分散過(guò)程。
對(duì)于固體懸浮操作,必須讓固體顆粒均勻懸浮于液體之中,主要控制因素是總體循環(huán)流量。但固體懸浮操作情況復(fù)雜,要具體分析。如固液密度相差較小,固體顆粒不易沉降的固體懸浮,應(yīng)優(yōu)先選擇推進(jìn)式攪拌器。當(dāng)固液密度差大,固體顆粒沉降速度大時(shí),應(yīng)選用開(kāi)啟式渦輪攪拌器。因?yàn)橥七M(jìn)式攪拌器會(huì)把固體顆粒推向釜底,不易浮起來(lái),而開(kāi)啟式渦輪攪拌器可以把固體顆粒抬舉起來(lái)。在釜底呈錐形或半圓形時(shí)更應(yīng)注意選用開(kāi)啟式渦輪攪拌器。當(dāng)固體顆粒對(duì)葉輪的磨蝕性較大時(shí),應(yīng)選用開(kāi)啟彎葉渦輪攪拌器。因彎葉可減小葉輪的磨損,還可降低功率消耗。對(duì)于固體溶解,除了要有較大的循環(huán)流量外,還要有較強(qiáng)的剪切作用,以促使固體溶解。因此,開(kāi)啟式渦輪攪拌適合。在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)一些易溶的塊狀固體,則常用槳式或框式等攪拌器。
對(duì)于結(jié)晶過(guò)程,往往需要控制晶體的形狀和大小。對(duì)于微粒結(jié)晶,要求有較強(qiáng)的剪切作用和較大的循環(huán)流量,所以應(yīng)選擇渦輪式攪拌器。對(duì)于粒度較大的結(jié)晶,只要求有一定的循環(huán)流量和較低的剪切作用,因此可選擇槳式攪拌器。對(duì)于以傳熱為主的攪拌操作,控制因素為總體循環(huán)流量和換熱面上的高速流動(dòng)。因此,可選用渦輪式攪拌器。
2立式攪祥反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)型式
3立式攪拌反應(yīng)釜迷里步探
(l)廣泛搜集相關(guān)資料,仔細(xì)研究反應(yīng)釜的生產(chǎn)工藝參數(shù)和介質(zhì)特性。根據(jù)裝置的生產(chǎn)能力,反應(yīng)釜單鍋操作周期,估算每個(gè)操作周期的處理量。再根據(jù)生產(chǎn)需要、投資和管理成本綜合考慮確定反應(yīng)釜的數(shù)量。一般而言,相同的產(chǎn)量,設(shè)備數(shù)量少,配套設(shè)施少,投資少,占地小,管理、維護(hù)工作量少。但數(shù)量少了,單臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)量就要大,結(jié)構(gòu)尺寸就大,零部件尺寸、質(zhì)量大,運(yùn)輸、安裝、維修較困難,由于攪拌反應(yīng)釜大多需要頻繁裝拆,所以要合理確定相同設(shè)備的數(shù)量。在連續(xù)運(yùn)行的生產(chǎn)裝置中,不宜選用單臺(tái)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜。
(2)根據(jù)介質(zhì)特性選擇反應(yīng)釜材料,一般情況可選用碳鋼制造的反應(yīng)釜。在介質(zhì)有腐蝕性、對(duì)產(chǎn)品衛(wèi)生指標(biāo)有特別要求等情況下,可以選搪玻璃反應(yīng)釜、不銹鋼反應(yīng)釜,或其他特定材料的反應(yīng)釜。一般而言,碳鋼、不銹鋼和搪玻璃反應(yīng)爺容易購(gòu)買(mǎi)、價(jià)格相對(duì)便宜,而且往往可以隨時(shí)需要隨時(shí)買(mǎi)到。特定材料反應(yīng)釜產(chǎn)量少、生產(chǎn)成本高,投資大,而且不大可能隨時(shí)購(gòu)得,有的還要特制,成本更高、制造時(shí)間更長(zhǎng)。
(3)根據(jù)介質(zhì)的粘度和反應(yīng)對(duì)混合的要求選擇合適的攪拌器型式。攪拌混合的效果,影響因素非常復(fù)雜,在沒(méi)有使用經(jīng)驗(yàn)的情況下選用攪拌器型式一定要格外慎重,應(yīng)該多做一些試驗(yàn),不能盲目選擇。
(4)選擇密封結(jié)構(gòu)。不銹鋼反應(yīng)釜中的攪拌器是轉(zhuǎn)動(dòng)零件,在很多情況下,反應(yīng)要在密閉環(huán)境中進(jìn)行。這樣就需要有密封裝置,不銹鋼反應(yīng)釜的密封主要有填料箱密封和機(jī)械密封兩大類(lèi)。不同結(jié)構(gòu)型式的成本有很大的區(qū)別,只要有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的形式能滿(mǎn)足要求,就不要選那些復(fù)雜昂貴的型式。這里的關(guān)鍵是滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,不要盲目追求新、高。
(5)適當(dāng)考慮其他組成部件,如傳動(dòng)型式、自動(dòng)控制水平、安全裝置、支承形式、生產(chǎn)廠家生產(chǎn)水平等。
只要能從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面綜合考慮、分析,就能選擇到合適的反應(yīng)釜。
本節(jié)所選范圍大致為容積在巧ooL以下,閉式攪拌反應(yīng)釜均比較大,所以本節(jié)基本沒(méi)有涉及。1攪樣路的迭型攪拌器的選型主要根據(jù)物料性質(zhì)、攪拌目的及各種攪拌器的性能來(lái)進(jìn)行。
l)按物料鞘度選型
在影響攪拌狀態(tài)的諸多物理性質(zhì)中,液體貓度的影響。所以,可根據(jù)液體粘度來(lái)選型。對(duì)于低貓度液體,應(yīng)選用小直徑、高轉(zhuǎn)速攪拌器,如推進(jìn)式、渦輪式;對(duì)于高貓度液體,應(yīng)選用大直徑、低轉(zhuǎn)速攪拌器,如
對(duì)于低私度均相液體混合,要求達(dá)到微觀混合程度,已知均相液體的分子擴(kuò)散速率很快,控制因素是宏觀混合速率,亦即循環(huán)流量。各種攪拌器的循環(huán)流量從大到小順序排列:推進(jìn)式、渦輪式、槳式。因此,應(yīng)優(yōu)先選擇推進(jìn)式攪拌器。對(duì)于非均相液液分散過(guò)程,要求被分散的“微團(tuán)”越小越好,以增大兩相接觸表面積;還要求液體渦流湍動(dòng)劇烈,以降低兩相傳質(zhì)阻力。因此,該類(lèi)過(guò)程的控制因素為剪切作用,同時(shí)也要求有較大的循環(huán)流量。各種攪拌器的剪切作用從大到小的順序排列:渦輪式、推進(jìn)式、槳式。所以,應(yīng)優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。特別是平直葉渦輪攪拌器,其剪切作用比折葉和彎葉渦輪攪拌器都大,且循環(huán)流量也較大,更適合于液液分散過(guò)程。
對(duì)于氣液分散過(guò)程,要求得到高分散度的“氣泡”。從這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),與液液分散相似,控制因素為剪切作用,其次是循環(huán)量。所以,可優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。但氣體的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體,一般情況下,氣體由液相的底部導(dǎo)人,如何使導(dǎo)人的氣體均勻分散,不出現(xiàn)短路跑空現(xiàn)象,就顯得非常重要。開(kāi)啟式渦輪攪拌器由于無(wú)中間圓盤(pán),易使氣體分散不均,導(dǎo)人的氣體容易從渦輪中心沿軸向跑空。而圓盤(pán)式渦輪攪拌器由于圓盤(pán)的阻礙作用,圓盤(pán)下面可以積存一些氣體,使氣體分散得均勻,也不會(huì)出現(xiàn)氣體跑空現(xiàn)象。因此,平直葉圓盤(pán)渦輪攪拌器適合氣液分散過(guò)程。
對(duì)于固體懸浮操作,必須讓固體顆粒均勻懸浮于液體之中,主要控制因素是總體循環(huán)流量。但固體懸浮操作情況復(fù)雜,要具體分析。如固液密度相差較小,固體顆粒不易沉降的固體懸浮,應(yīng)優(yōu)先選擇推進(jìn)式攪拌器。當(dāng)固液密度差大,固體顆粒沉降速度大時(shí),應(yīng)選用開(kāi)啟式渦輪攪拌器。因?yàn)橥七M(jìn)式攪拌器會(huì)把固體顆粒推向釜底,不易浮起來(lái),而開(kāi)啟式渦輪攪拌器可以把固體顆粒抬舉起來(lái)。在釜底呈錐形或半圓形時(shí)更應(yīng)注意選用開(kāi)啟式渦輪攪拌器。當(dāng)固體顆粒對(duì)葉輪的磨蝕性較大時(shí),應(yīng)選用開(kāi)啟彎葉渦輪攪拌器。因彎葉可減小葉輪的磨損,還可降低功率消耗。對(duì)于固體溶解,除了要有較大的循環(huán)流量外,還要有較強(qiáng)的剪切作用,以促使固體溶解。因此,開(kāi)啟式渦輪攪拌適合。在實(shí)際生產(chǎn)中,對(duì)一些易溶的塊狀固體,則常用槳式或框式等攪拌器。
對(duì)于結(jié)晶過(guò)程,往往需要控制晶體的形狀和大小。對(duì)于微粒結(jié)晶,要求有較強(qiáng)的剪切作用和較大的循環(huán)流量,所以應(yīng)選擇渦輪式攪拌器。對(duì)于粒度較大的結(jié)晶,只要求有一定的循環(huán)流量和較低的剪切作用,因此可選擇槳式攪拌器。對(duì)于以傳熱為主的攪拌操作,控制因素為總體循環(huán)流量和換熱面上的高速流動(dòng)。因此,可選用渦輪式攪拌器。
2立式攪祥反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)型式
3立式攪拌反應(yīng)釜迷里步探
(l)廣泛搜集相關(guān)資料,仔細(xì)研究反應(yīng)釜的生產(chǎn)工藝參數(shù)和介質(zhì)特性。根據(jù)裝置的生產(chǎn)能力,反應(yīng)釜單鍋操作周期,估算每個(gè)操作周期的處理量。再根據(jù)生產(chǎn)需要、投資和管理成本綜合考慮確定反應(yīng)釜的數(shù)量。一般而言,相同的產(chǎn)量,設(shè)備數(shù)量少,配套設(shè)施少,投資少,占地小,管理、維護(hù)工作量少。但數(shù)量少了,單臺(tái)設(shè)備生產(chǎn)量就要大,結(jié)構(gòu)尺寸就大,零部件尺寸、質(zhì)量大,運(yùn)輸、安裝、維修較困難,由于攪拌反應(yīng)釜大多需要頻繁裝拆,所以要合理確定相同設(shè)備的數(shù)量。在連續(xù)運(yùn)行的生產(chǎn)裝置中,不宜選用單臺(tái)實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)釜。
(2)根據(jù)介質(zhì)特性選擇反應(yīng)釜材料,一般情況可選用碳鋼制造的反應(yīng)釜。在介質(zhì)有腐蝕性、對(duì)產(chǎn)品衛(wèi)生指標(biāo)有特別要求等情況下,可以選搪玻璃反應(yīng)釜、不銹鋼反應(yīng)釜,或其他特定材料的反應(yīng)釜。一般而言,碳鋼、不銹鋼和搪玻璃反應(yīng)爺容易購(gòu)買(mǎi)、價(jià)格相對(duì)便宜,而且往往可以隨時(shí)需要隨時(shí)買(mǎi)到。特定材料反應(yīng)釜產(chǎn)量少、生產(chǎn)成本高,投資大,而且不大可能隨時(shí)購(gòu)得,有的還要特制,成本更高、制造時(shí)間更長(zhǎng)。
(3)根據(jù)介質(zhì)的粘度和反應(yīng)對(duì)混合的要求選擇合適的攪拌器型式。攪拌混合的效果,影響因素非常復(fù)雜,在沒(méi)有使用經(jīng)驗(yàn)的情況下選用攪拌器型式一定要格外慎重,應(yīng)該多做一些試驗(yàn),不能盲目選擇。
(4)選擇密封結(jié)構(gòu)。不銹鋼反應(yīng)釜中的攪拌器是轉(zhuǎn)動(dòng)零件,在很多情況下,反應(yīng)要在密閉環(huán)境中進(jìn)行。這樣就需要有密封裝置,不銹鋼反應(yīng)釜的密封主要有填料箱密封和機(jī)械密封兩大類(lèi)。不同結(jié)構(gòu)型式的成本有很大的區(qū)別,只要有簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)的形式能滿(mǎn)足要求,就不要選那些復(fù)雜昂貴的型式。這里的關(guān)鍵是滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,不要盲目追求新、高。
(5)適當(dāng)考慮其他組成部件,如傳動(dòng)型式、自動(dòng)控制水平、安全裝置、支承形式、生產(chǎn)廠家生產(chǎn)水平等。
只要能從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面綜合考慮、分析,就能選擇到合適的反應(yīng)釜。