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详细介绍

反应釜用搅拌器—概述
反应釜搅拌器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。

反应釜带搅拌器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的影响，所以根据反应釜内搅拌介质粘度大小来选型是一种基本的方法。低粘度均相液体混合，是难度较小的一种搅拌过程，只有当容积很大且要求混合时间很短时才比较困难。

对分散操作过程，涡轮式因具有高剪切力和较大循环能力，所以较为合用，特别是平直叶涡轮的剪力作用比折叶和弯叶的剪力作用大，就更为合适。推进式、浆式由于其剪切力比平直叶涡轮式的小，所以只能在液体分散量较小的情况下可用，而其中浆式很少用于分散操作。分散操作都有挡板来加强剪切效果。

反应釜用搅拌器—常见介质

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

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分散

液-液相系
气-液相系
固-液相系

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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）

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反应釜用搅拌器—选型参数表

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

折叶涡轮

湍流

推进式

湍流

桨式

湍/过渡流

旋桨式

湍流

盘式涡轮

湍流

布鲁马金

湍流

三叶后掠

湍流

锚框式

层/过渡流

100

螺带/杆式

层/过渡流

150

反应釜用搅拌器—各因素关系

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。

反应釜用搅拌器—常用桨端线速度及体积比功率值（按水溶液或类似溶液）

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

反应釜用搅拌器—各种工艺过程常见液体单位体积功率选用推荐值

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

反应釜用搅拌器—搅拌等级

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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