攪拌槳型制的選擇與應(yīng)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：2010-3-3115:49閱讀：518人萍芬是一種美德，請不要吝嗇您的評分囹探討,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，攪拌裝輅在高徑比較大時，可用多層攪拌槳，特殊產(chǎn)品甚至?xí)褂幂^為復(fù)雜的MIG式攪拌。不同形式的攪拌對應(yīng)各種不同的使用環(huán)境，以滿足不同的使用要求。請大家結(jié)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(jié)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，物料隨槳徑向運動明顯

2、，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(zhuǎn)速較快時會在釜中心區(qū)形成漩渦；此形式的攪拌，在結(jié)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(zhuǎn)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?xí)龅椒磻?yīng)釜內(nèi)壁。同時結(jié)合物料的粘度選取轉(zhuǎn)數(shù)，粘度大轉(zhuǎn)速低，粘度小轉(zhuǎn)數(shù)適當(dāng)?shù)母唿c。2、渦輪式、推進式使用轉(zhuǎn)速相對較高。推進式的攪拌槳，物料較少或轉(zhuǎn)速較快時會在釜中心區(qū)形成漩渦.可以在離攪拌槳50mm勺距離的地方安輅一張外徑和攪拌槳相

3、同的圓板，這樣可以適當(dāng)?shù)臏p少漩渦。攪拌是一個相對復(fù)雜的話題，論壇上也有相關(guān)主題，現(xiàn)就個人理解，小結(jié)如下：通常對攪拌的要求是由攪拌過程的目的和物料性質(zhì)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(yīng)用，且攪拌效果較滿意的可選用相同攪拌器；如：低粘度反應(yīng)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，影響蒸用效率；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(dǎo)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。對高粘度反應(yīng)及固含量較大體系如結(jié)晶及水汽蒸儲等由于多處在層流狀態(tài)，葉輪附近的剪切應(yīng)力大小和容器內(nèi)液

4、流循環(huán)是否良好以及死角大小，對攪拌效果至關(guān)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(zhuǎn)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(yán)格要求又無類似攪拌器型式可參考時，則應(yīng)對工藝、設(shè)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(shè)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(yīng)用于工業(yè)裝谿中。需要根據(jù)情況來做選擇。添加擋板、或如引用的海友的方式，可以增加反應(yīng)釜內(nèi)的湍流，對反應(yīng)釜整體的穩(wěn)定性有一定作用。但如果是在結(jié)晶過程中，采用

5、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(gòu)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(zhuǎn)速有75R/MIN60R/MIN、110R/MIN125R/MIN,撐拌所引起的液體流有三種：軸向流、切向流、徑向流。當(dāng)然速度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(guān)系，因此可以利用指型阻流板、懸掛活動阻流板等阻流裝輅，加強紊流

6、效果，根據(jù)經(jīng)驗，在攪拌桶內(nèi)通過安裝阻流板可以減緩切向流，但因攪拌桶內(nèi)介質(zhì)的要求，浸出桶必須進行防腐處理。在攪拌桶內(nèi)安裝阻流板后，容易在介質(zhì)升溫和振動的過程中形成應(yīng)力集中，對攪拌桶防腐的整體結(jié)構(gòu)造成影響，進一步影響防腐的使用壽命?；谝陨显?，我公司在浸出工序的攪拌桶設(shè)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)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(yīng)攪拌影響也不一樣，均相反應(yīng)攪拌影響比較小，而非均相反應(yīng)攪拌影響就非常大了。我們有個產(chǎn)品，

7、第一步反應(yīng)時亞硝化反應(yīng)，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(yīng)，我沒去的時候他們是錨式攪拌，而且8000的反應(yīng)釜攪拌是60轉(zhuǎn)，我在觀察反應(yīng)時發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后期液面根本不動，反應(yīng)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(zhuǎn)，收率馬上提高到75（該產(chǎn)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(yīng)，攪拌的影響是非常大的，不同的攪拌不同轉(zhuǎn)數(shù)，甚至能決定反應(yīng)的成敗！攪拌器的選擇與使用是個非常復(fù)雜的問題，目前國內(nèi)有關(guān)這方面的設(shè)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(yīng)

8、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(shè)計采用的是理論與實踐相結(jié)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(fù)合式，出錨框、螺帶往往應(yīng)用在高粘度介質(zhì)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(zhuǎn)數(shù)在30-300轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，攪拌槳線速度在5米/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(zhuǎn)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(zhuǎn)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

9、，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(nèi)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(yīng)，反應(yīng)時間和攪拌作業(yè)時間差距很大。在容器的設(shè)計中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(yīng)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

10、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。混合時間降低，所需功率減少。在選攪拌之前，除了關(guān)注物料有幾相、體積、密度、粘度、混合要求等等之外。還應(yīng)該關(guān)注反應(yīng)機理。有的反應(yīng)速度是由反應(yīng)本身決定的，例如有的有機反應(yīng)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(yīng)收率、反應(yīng)時間的影響不大；而有的反應(yīng)，速度主要是由擴散控制的，反應(yīng)本身進行的很快，在這種情況下增加攪拌效果則反應(yīng)收率以及反應(yīng)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(yīng)沒什么影響的情況。有的時候攪

11、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(yán)重影響正常操作以及收率。在結(jié)晶過程中，攪拌太慢會影響傳熱傳質(zhì)，太快可能破快大的結(jié)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(jié)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(zhì)量。我發(fā)現(xiàn)某些結(jié)晶過程中，錨式、框式攪拌表現(xiàn)很差（當(dāng)然也可能是反應(yīng)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(yīng)釜，裝料系數(shù)0.7,常規(guī)溶

12、劑（如乙醇，乙酸乙酯等），常規(guī)冷卻結(jié)晶過程，假如要采用推進式攪拌槳，那么轉(zhuǎn)速一般為多少？要是采用雙螺帶攪拌漿，一般轉(zhuǎn)速為多少？1、確定攪拌目的：如進行液液混合、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(jié)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(zhǔn)數(shù)*液體密度*轉(zhuǎn)數(shù)的3次方漿徑的5次方。功率準(zhǔn)數(shù)的計算復(fù)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(guān)。3、選擇電機功率：考慮到效率后的計算值應(yīng)大于或等于1.5倍的攪拌作業(yè)功率即可。4、有關(guān)最低臨街?jǐn)嚢柁D(zhuǎn)數(shù)的確定：這個轉(zhuǎn)數(shù)是滿足攪拌目的的最低轉(zhuǎn)數(shù)而不是攪拌軸的臨界轉(zhuǎn)數(shù)。5、根據(jù)功率選擇及校核攪拌軸、槳的剛度和強度。6、配用減速裝谿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(shè)計支座10、選用密封形式（填料或是機封）在蒸儲過程中，液體逐漸減少，固體結(jié)晶物逐漸增多，這個過程是由高粘度的液液混合轉(zhuǎn)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(yīng)這種復(fù)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(jié)晶物并非單一的顆粒狀，而是蜂窩狀