搅拌设备选型.ppt

第6章 搅拌设备选型 6.1 概述 6.2 搅拌的目的 以液体为主体的搅拌操作，常常将被搅物料分为液-液、气-液、固-液、气-液-固等四种情况。 搅拌的目的 促进混合——液-液混合、固-液悬浮、气-液分散、液-液分散、液-液乳化； 促进传热、传质、化学反应——加热、冷却、萃取、吸收、溶解、结晶、聚合； 搅拌设备的操作目的主要表现为 使不互溶的液体混合均匀，制备均匀混和液、乳化液，强化传质过程； 使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应； 制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、浸取或液－固化学反应； 强化传热，防止局部过热或过冷。 6.3 搅拌设备的基本结构 6.3 搅拌设备的基本结构 1-电动机； 2-减速机； 3-机架； 4-人孔； 5-密封装置； 6-进料口； 7-上封头； 8-筒体； 9-联轴器； 10-搅拌轴； 11-夹套； 12-载热介质出口； 13-挡板； 14-螺旋导流板； 15-轴向流搅拌器； 16-径向流搅拌器； 17-气体分布器； 18-下封头； 19-出料口； 20-载热介质进口； 21-气体进口 6.4 搅拌容器 1. 内容器（釜体） 组成结构 筒体：圆筒形 封头：碟形或椭球形封头、锥形封头、平盖 开孔接管：进料、出料、排气、测温、测压、凸缘法兰（焊在上封头，用于搅拌容器与机架的连接） 6.4 搅拌容器 安放方式 立式釜 常压：平底釜（容易产生应力集中，故而不应用于压力釜） 物料对环境无污染，且对尘埃不敏感：敞口 淤浆：锥形封头（出料方便） 卧式釜（通常半釜操作） 常用于气－液传质过程（气液接触面积大）：气-液吸收、聚合物（高粘系）脱挥 常用于粉体混合 卧式设备有单轴的也有双轴的——自清洁效果 当搅拌高粘液体时，若叶轮端部与槽壁有一定的间隙，则高粘液体会滞流于间隙中——刮壁式搅拌设备 6.4 搅拌容器 6.4 搅拌容器 几何尺寸的确定 容积V——由装料系数决定 直立式搅拌容器——指内筒体和下封头两部分容积之和； 卧式搅拌容器——指筒体和左右两封头容积之和。 沸腾或起泡：0.6-0.7 平稳：0.8-0.85 6.4 搅拌容器 筒体的高径比H/D——由装液高径比HL/D和装料系数决定 装液高径比对搅拌功率、传热和物料搅拌反应特征均有影响 物料性质 搅拌特性 搅拌器层数 反应特征 传热特性 聚合釜为何HL/D这么大？ 壁厚?——由强度决定 6.4 搅拌容器 2. 换热元件：夹套和内盘管 当夹套的换热面积能够满足传热要求时，应优先选用夹套，以减少容器的内构件，便于清洗，且不占用有效体积 夹套 整体夹套 型钢夹套 半管夹套 蜂窝夹套 螺旋板式夹套 6.4 搅拌容器 整体夹套 冷却水下进上出、加热蒸气上进下出 在用液体作为传热介质时，为强化传热效果，还可在夹套空间设置螺旋导流板 搪玻璃釜，夹套内不能安置螺旋导流板，为了强化传热，在水的入口处安装扰流喷嘴，促使水进行湍动 半管夹套（耐压，表面传热系数提高1/3，且提高了夹套的强度） 蜂窝夹套（减小筒体壁厚，强化传热） 螺旋板式夹套 对于大型搅拌釜式反应器而言，其单位容积的生产能力往往由反应器的传热能力所决定。 6.4 搅拌容器 6.4 搅拌容器 氯乙烯悬浮聚合釜 间歇分批式操作——规模效应——反应器大型化（200M3） 聚合压力8个大气压 常规釜（国产80M3） 釜壁31mm 蜂窝夹套（日本神钢泛技术公司 内部夹套） 双壳夹套（住友重机） 6.4 搅拌容器 盘管 6.4 搅拌容器 螺旋形盘管 夹套无法满足传热要求 或 无法采用夹套传热（釜内壁衬有橡胶等隔热材料）时，可利用盘管传热 竖式蛇管 浸没在物料中，热量损失小，传热效果好，对称布置的竖式蛇管还能起到挡板的作用 内冷管数量多时，检修麻烦，尤其是物料含有较多固体颗粒或比较粘稠时，容易形成堆积和挂料，严重影响传热效率 然而当反应物系不易产生粘附物时，使用大量内冷管撤去反应热是非常有效的手段。 生产丁苯橡胶的乳液聚合反应釜，容积30M3，32根×13组＝416根内冷管，传热面积114M2 6.5 搅拌器 1. 流型 轴向流、径向流和切向流 轴向流与径向流对混合起主要作用，而切向流应加以抑制。采用挡板可削弱切向流，增强轴向流和径向流 6.5 搅拌器 2. 搅拌器的分类 按搅拌器的桨叶结构分类 平叶、斜（折）叶、弯叶、螺旋面叶式搅拌器 按搅拌器的用途分类 低粘流体用搅拌器、高粘流体用搅拌器 按流体流动形态分类 轴向流搅拌器、径向流搅拌器以及混合流搅拌器 6.5 搅拌器 搅拌器图谱 6.5 搅拌器 3. 搅拌器的选用原则 搅拌操作涉及流体的流动、传质和传热，所进行的物理和化学过程对搅拌效果的要求也不同，至今对搅拌器的选用仍带有很大的经验性。 选型一般从三个方面考虑