搅拌釜式反应器

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1、2搅拌釜式反应器•2.0主要搅拌反应釜•2.1搅拌釜中的流动与混和•2.2搅拌器的选型与放大•2.3搅拌功率•2.4搅拌釜的传热•2.5间歇反应釜的工艺计算•2.6反应釜的热稳定性搅拌釜是药厂生产中最普通使用的反应器，主要有：碳钢、不锈钢、搪玻璃等三大类。其结构一般如Fig2-1所示，主要有釜体、釜盖、搅拌器、减速机和传热装置等组成，在釜盖上有各种接管口、温度计口、人孔、手孔、视镜等部件。2.1搅拌釜中的流动与混和2.1.1混和效果的度量2.1.1.1均匀度将A、B二种流体各取体积为VA、VB置于一容器中，则其平均浓度

2、为（体积浓度）为：，（不可压缩液体），经过一段时间搅拌后，进行取料，测CA、CB的浓度。如果CA、CB与CA0、CB0的偏差越大，则认为混和越不均匀。令I：均匀度。显然，1、当混和均匀时，I=12、当混和不均匀时，I<1，越不均匀，I值越小。如果同时在混合液中取m个样品，测CA值，并求得I值，则混合液的平均均匀度为：2.1.1.2宏观均匀与微观均匀19图2-2中，均将A分布于B中，但微团A的尺寸相差很大，如果取样体积远大于微团尺寸时，会发现；而当取样体积小到与B中微团尺寸相似时，会发现；则我们称之为宏观均匀：1.从设备

3、尺度上来说是均匀的；2.从微团尺度上来说，是不均匀的。被称之为宏观均匀。如b。只有当微团消失，才能达到分子尺度上的均匀。微观均匀。如a。对互溶液体：在强烈搅拌下，可以达到微观均匀。对不互溶液体：搅拌越强烈，液滴尺寸越小，但不能达到微观均匀。2.1.2混和机理1.搅拌：使物料产生总体流动。2.湍流程度：湍流程度越高，剪切力越大，微团尺寸越小。3.分子扩散：使微团最终消失，微观均匀。如果对于不互溶液体，则需加入少量保护胶或表面活性剂，使液滴在碰撞时难以合并，则经一定时间搅拌后，液滴尺寸将趋于一致（宏观均匀）。2.1.3提高

4、混和效果的措施2.1.3.1消除打旋现象液体作圆周运动，在离心力作用下，液面在釜壁处上升，搅拌轴中心处下凹，打旋。打旋严重时，会使空气吸入，使搅拌功率下降，混和效果下降，操作不稳定。消除打旋措施：a.加挡板。板宽≌0.4D（即0.1D*4块），效果较好。b.偏心安装搅拌桨，破坏循环回路的对称性。2.1.3.2加设导流筒使物料在导流筒内形成强烈混和区，提高了混和效果，又消除了死角和短路。螺旋桨搅拌器：导流筒套在叶轮外面。涡轮式搅拌器：导流筒置于叶轮的上方。19导流筒直径一般为0.7D。2.1.4搅拌功率与混和效果要达到宏

5、观上地均匀，则要有足够大的流量，即总体流动强度大。要达到小尺度上的均匀，则要提高总流动的湍动程度，即压头要大。搅拌的目的：是将能量输入到流体中，达到所需要的混和效果。单位体积液体的功率消耗，是判断搅拌过程进行得好坏的重要依据。但同时，还存在一个能量的合理分配问题。如果：宏观混和，则较大的V、较小的H。如果需要快速分散成微小液团，则V小，而H大。因为搅拌器流量（流量∝桨面积*速度）搅拌器在湍流区的功率（n：转速；d：桨叶直径；H：搅拌压头(m)同时，功率得到(2-1)在搅拌功率P一定情况下，n3d5=Const.，得到：

6、n∝d-5/3d∝n-3/5，代入（2-1）中，有：（2-2）（2-3）从式（2-2）、（2-3）中，得出：1、P一定时，d大，n小，V/H大，总体流动强，有利于宏观混和。2、P一定时，d小，n大，V/H小，湍动强度小，有利于小尺度上的混和。上述的推论是从湍流的前提下导出的，故不合适于层流的操作情况。但在实际生产过程中，大多数属于湍流情况。2.1.5混和时间根据研究，混和时间大致等于釜内物料循环时间的4倍，即(2-4)tm：混和时间；VR：装料容积；V：搅拌器的流量（泵送能力）m3/sorm3/hr。因为V∝nd3=K

7、vnd3（2-5）Kv：搅拌器的流量系数在湍流区，对一定几何形状的桨叶，其Kv值为一常数，见表2-1第4列。在高粘度液体的混和与搅拌中，混和时间主要决定于搅拌器的转速。2.2搅拌器的选型与放大关键：根据工艺过程的要求：如对搅拌器的液体流型、循环量、压头等方面的要求，从而定出叶轮尺寸和转速大小的合理配合。选择合适的搅拌器。19通常：对于流体的混和、固体在液体中的悬浮或溶解、以及液-液萃取：V大；对于气—液相反应H大（湍动程度大）。2.2.1搅拌的型式2.2.1.1高转速搅拌器2.2.1.1.1螺旋桨式搅拌器（又称推进式搅

8、拌器）实质是一个无外壳的轴流泵，转速较高，叶端圆周速度一般为5~15m/s，适用于粘度小于2Pa•s液体的搅拌。同时使液体作轴向运动和切向运动。切向分速度使釜内液体作圆周运动，颗粒向壁面运动，起到与分散相反的作用，须安装档板。轴向分速度，使流体沿轴向下流动，到达釜底后，再沿壁折回，返回螺旋桨入口，形成总体的循环流动。湍流程度不高，