攪拌槳型制的選擇與應用

1、攪拌槳的選擇與使用探討本文來自：馬后炮化工 作者：mahoupao日期：2010-3-31 15:49 閱讀：518人評分是一種美德，請不要吝嗇您的評分 W探討，選擇在化工生產(chǎn)中，攪拌普遍存在，常規(guī)的攪拌形式有錨 式、槳式、渦輪式、推進式、框式等，攪拌裝臵在高 徑比較大時，可用多層攪拌槳，特殊產(chǎn)品甚至會使用 較為復雜的MIG式攪拌。不同形式的攪拌對應各種不 同的使用環(huán)境，以滿足不同的使用要求。請大家結合實際的使用經(jīng)驗，探討下各種攪拌形式 攪拌效果的特點，也可以結合實際事例說明各種攪拌 形式在某些場合的適用性。拋磚引玉一下，我在生產(chǎn)中使用過推進式的攪拌 槳。在使用中發(fā)現(xiàn)有如下特點：推進式的攪拌槳

2、，物 料隨槳徑向運動明顯，而軸向運動較差；物料在升降 溫過程 中，貼壁部分與釜中心區(qū)有明顯的溫差； 物料 較少或轉速較快時會在釜中心區(qū)形成漩渦；此形式的 攪拌，在結晶過程中會形成過飽和度的緩慢釋放，有 利于晶體的生長。1、錨式、框式使用 于低轉速一般在60至300rpm之 間，這是因為考慮到錨式、框式長度多有 3到5米， 支撐點位于軸頭，攪拌軸強度有限，高速下攪拌軸跳 動比較大，特別是攪 拌底部晃動幅度很大，甚至會碰 到反應釜內壁。同時結合物料的粘度選取轉數(shù)，粘度 大轉速低，粘度小轉數(shù)適當?shù)母唿c。2、渦輪式、推進式使用轉速相對較高。 推進式的攪拌槳，物料較少或轉速較快時會在釜中心 區(qū)形成漩渦.

3、可以在離攪拌槳50mm勺距離的地方安臵 一張外徑和攪拌槳相同的圓板，這樣可以適當?shù)臏p少 漩渦。攪拌是一個相對復雜的話題，論壇上也有相關主題， 現(xiàn)就個人理解，小結如下： 通常對攪拌的要求是由攪拌過程的目的和物料性質所 決定的。針對攪拌器的選型因素諸如容積循環(huán)速率、湍流強度 和剪切作用等可以考慮：1、有類似應用， 且攪拌效果較滿意的可選用相同攪拌 器； 如：低粘度反應和簡單體系通常我們一般選用單 （雙） 槳葉式即可，而不用框式，以防止形成氣相渦流，影 響蒸餾效率；如為減少反混或沉積，則選用推進式或 槳式 與推進式組合， 并加裝導流桶； 而渦輪式、 布魯 馬金式等也都可以很好的適用于低粘體系。對高粘

4、度 反應及固含量較大體系如結晶及水汽蒸餾等由于多處 在層流狀 態(tài)，葉輪附近的剪切應力大小和容器內液流 循環(huán)是否良好以及死角大小，對攪拌效果至關重要， 通常選用框式、螺帶式、雙螺帶式等攪拌型式，而涂 料行業(yè)混合一般選用具有強剪切功能、高速旋轉的齒 片式葉輪，另外對于熱敏感的物料可加裝刮壁板等。 2、生產(chǎn)過程對攪拌有嚴格要求又無類似攪拌器型式可 參考時，則應對工藝、設備、攪拌要求、經(jīng)濟性等作 全面評價，找出操作的主要控制因素，選擇合適的攪 拌器型式；3、生產(chǎn)規(guī)模較大或新開發(fā)的攪拌設備， 需進行一定的 試驗研究， 尋求最佳的攪拌器型式、 尺寸及操作條件， 并經(jīng)中試后才能應用于工業(yè)裝臵中。 需要根據(jù)情

5、況來做選擇。添加擋板、或如引用的海友的方式，可以增加反應釜 內的湍流，對反應釜整體的穩(wěn)定性有一定作用。但如 果是在結晶過程中，采用這些方法，會抵消推進式攪 拌帶來的因溫差引起的過飽和度緩慢釋放作用，反而 不利于晶體的生長，也不利于晶體粒徑分布的控制。 （個人使用經(jīng)驗如是）推進式攪拌不一定徑 向歷害，如萊寧或仿萊寧系列， 就不是太歷害，還有物料粘度、速度、阻流板安裝形 式等都會對此構成影響，我們公司是從事電解鋅生產(chǎn) 的，我們采用的就是仿萊寧 系列的推進式攪拌轉速有75R/MIN 60R/MIN 110R/MIN 125R/MIN,撐拌所引 起的液體流有三種： 軸向流、切向流、徑向流。當然 速 度

6、越高徑向流與徑向流越歷害,切向流和徑向流主要 是產(chǎn)生層流,攪拌效果的好壞與液體的紊流的形成有 很大關系,因此可以利用指型阻流板、懸掛活動阻流 板等 阻流裝臵,加強紊流效果,根據(jù)經(jīng)驗, 在攪拌桶內通過安裝阻流板可以減緩切向流, 但因攪拌桶 內介質的要求,浸出桶必 須進行防腐處理。在攪拌桶內安裝阻流板 后,容易在介質升溫和振動的過程中形成應力集中 , 對攪拌桶防腐的 整體結構造成影響 ,進一步影響防腐的使用壽命?；?以上原因 ,我 公司在浸出工序的攪拌桶設計中取消了阻流板。 在取消阻流板后易產(chǎn) 生徑向流與切向流,因此,只有通過增大軸向排液量來加強攪拌效果。 本人在于 2009 年第三期有色冶金節(jié)

7、能 中發(fā)表過一 篇電解鋅系統(tǒng)中撐拌器的改造的論文。曾探討了 這方面的問題 在有機合成中攪拌的 作用是非常大的, 而不同的反應 攪拌影響也不一樣,均相反應攪拌影響比較小,而非 均相反應攪拌影響就非常大了。我們有個產(chǎn)品,第一 步反應時亞硝化反應, 是羥 基臨位亞硝化, 羥基先成 鈉鹽,在加入酸進行亞硝化,原料本身不溶于水,加 酸后原料析出,典型的固液相反應,我沒去的時候他 們是錨式攪拌, 而且 8000 的反 應釜攪拌是 60 轉,我 在觀察反應時發(fā)現(xiàn)反應后期液面根本不動，反應效果 很差，收率僅有 60 多一點，我提出將攪拌形式改成開 式渦輪，速度提高到 125 轉，收 率馬上提高到 75（該 產(chǎn)

8、品的總收率，不僅這一步，前面也是），成本降低 很大。所以我認為對于非均相反應，攪拌的影響是非 常大的， 不同的攪拌不同轉數(shù)， 甚至 能決定反應的成 ?。?攪拌器的選擇與使用是個非常復雜的問題，目前國內 有關這方面的設計資料都 比較簡單，大部分計算公司 都來自國外 50-70 年代，在應用中發(fā)現(xiàn)，理論與實際 的差別非常大，因此，目前攪拌器的設計采用的是理 論與實踐相結合?，F(xiàn)有攪拌 器的形式大致分飛槳式、 推進式、錨框式、螺帶式以及復合式，出錨框、螺帶 往往應用在高粘度介質的攪拌外，大部分工況都采用 槳式與推進式的混合型攪拌器，一 般情況下轉數(shù)在 30-300 轉范圍內，攪拌槳線速度在 5 米/

9、每秒以下為 宜，攪拌器的直徑一般選用 1/3 罐徑左右，建議安裝 擋板。從混合效果看，對于勻相液液混合，在攪拌功 率一定時是，盡量選擇大漿徑，低轉速。而對以非勻 相及防止底部沉積的固液混合在攪拌功率一定的情況 下，盡量提高轉數(shù)，在選用功率時注意，一般情況下 電機功率達到 1.5 倍攪拌作業(yè)功率即可，過大只會曾 加電力消耗和運行成本，目前，考核攪拌效率的難度 很大，用戶對于攪拌器的研究做注重混合的均勻程度， 而忽略了單位時間內電力的消耗及單元操 作時間，因 為，往往工藝給出的操作時間遠遠大于攪拌混合所需 的時間，這是因為，很多化工單元是液液反應，反應 時間和攪拌作業(yè)時間差距很大。 在容器的設計中

10、 往往 忽略了擋板的作用，實際上，增加擋板后，可以顯著 增加液體的軸向流和徑向流，而且還可以產(chǎn)生湍流效 果，因此，擋板是非常重要的，雖然增加擋板后，攪 拌 功率明顯提高，但是單位作業(yè)時間也會顯著下降， 混合效果明顯提高，現(xiàn)在應用最廣泛的攪拌槳形式是 變截面攪拌槳并配合擋板使用。攪拌器的選項要根據(jù)物料的特性和攪拌目的而定。對 于簡單的固液懸浮的物料，要求達到不沉低混合的目 的，傳統(tǒng)選型法， 有選簡單的兩葉槳、 推進式槳和 3-4 葉的斜葉槳。這些槳不是循環(huán)量底，就是耗功率大。 經(jīng)過更換高效節(jié)能的軸流槳?；旌蠒r間降低，所需功 率減少。在 選攪拌之前，除了關注物料有幾相、體積、密度、 粘度、混合要求

11、等等之外。還應該關注反應機理。有 的反應速度是由反應本身決定的，例如有的有機反應 本身就進 行的很慢，在這種條件下增強（或減弱）攪拌效果對反應收率、反應時間的影響不大；而有的 反應，速度主要是由擴散控制的，反應本身進行的很 快，在這種情況下 增加攪拌效果則反應收率以及反 應時間都會有很好的改善。我見過改變攪拌效果后， 收率提高十幾個點的情況，也見過加強攪拌后幾乎對 反應沒什么影響的情況。有的時候攪拌太快也不是什么好事，比如說在兩相分 層萃取過程中，攪拌的作用只要能保證兩相充分混合 即可。攪拌太快有可能產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，有時會嚴重影 響正常操作以及收率。在結晶過程中，攪拌太慢會影響傳熱傳質，太快可能

12、 破快大的結晶使之變成難過濾難烘干的細晶。選用何 種攪拌類型才能在保證軸向，徑向循環(huán)的前提下不破 壞結晶 過程，這是一個很難的問題。晶型不好很大 程度上影響過濾烘干，也會很大程度上影響質量。我 發(fā)現(xiàn)某些結晶過程中，錨式、框式攪拌表現(xiàn)很差（當 然也可能是反應 本身，或析晶溶劑，或析晶溶劑濃 度以及配比等原因）。我想把攪拌形式改成推進式或 者螺帶式， 請各位朋友說一下， 在一般條件下： 2000L 不銹鋼反應釜，裝 料系數(shù) 0.7 ，常規(guī)溶劑（如乙醇， 乙酸乙酯等），常規(guī)冷卻結晶過程，假如要采用推進 式攪拌槳，那么轉速一般為多少？要是采用雙螺帶攪 拌漿，一般轉速為多 少？1、確定攪拌目的：如進行液

13、液混合、固液懸浮、氣液 或液液分散，是否需要實現(xiàn)傳熱、吸收、萃取、溶解、 結晶等工藝目的。根據(jù)工藝特點選擇攪拌槳形式。2、計算攪拌作業(yè)功率： 即攪拌過程進行時需要的動力 參考公式：功率 =功率準數(shù) *液體密度 *轉數(shù)的 3 次方 漿徑的 5 次方。功率準數(shù)的計算復雜，與罐徑、漿徑、槳葉寬度、角 度、層數(shù)、粘度、擋板數(shù)、擋板尺寸有關。3、選擇電機功率 : 考慮到效率后的計算值應大于或等 于 1.5 倍的攪拌作業(yè)功率即可。4、有關最低臨街攪拌轉數(shù)的確定： 這個轉數(shù)是滿足攪 拌目的的最低轉數(shù)而不是攪拌軸的臨界轉數(shù)。5、根據(jù)功率選擇及校核攪拌軸、槳的剛度和強度。6、配用減速裝臵時還要考慮減速機的使用系數(shù)及減速 機的承載能力。7、對于細長軸還要考慮增加支撐，中間或底部支撐。8、還要考慮安裝方式（頂入或底入還是旁入），這條 是先確定的。9、設計支座10、選用密封形式（填料或是機封）在蒸餾過程中，液體 逐漸減少，固體結晶物逐漸增多， 這個過程是由高粘度的液液混合轉變正固液混合進而 演變成粉體混合，單一種類的攪拌器都無法適應這種 復雜的工況，而且由于防 腐層是搪玻璃， 襯里的施工 工藝對攪拌器要求比較苛刻，另外，根據(jù)你的描述， 結晶物并非單一的顆粒狀， 而是蜂窩狀的整體， 因此