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認識攪拌工藝
攪拌工藝大致有以下幾種,在生產(chǎn)中根據實(shí)際需要來(lái)控制攪拌形式以達到攪拌目的。
均相混合
互溶液體的混合是一個(gè)均相純物理混合過(guò)程,主要控制因素是循環(huán)速率,而槳葉的剪切作用是次要的。當兩種液體粘度相差較大時(shí),剪切的存在有利于較高粘度液體在整個(gè)容器內的分散,有利于湍流擴散的強化。常用的攪拌器有推進(jìn)式、斜葉渦輪、長(cháng)薄葉螺旋式、三葉后彎式等。
液液分散
低粘度不互溶兩相體系液液分散時(shí),主要控制因素是液滴大小及一定的循環(huán)流動(dòng),因此對剪切和循環(huán)作用的要求均較高,由于渦輪式攪拌器具有較高切應力和較大循環(huán)能力,所以合適。特別是平直葉渦輪攪拌器的剪力作用比斜葉和后彎葉的剪力作用大,就更適用。常用的平直葉開(kāi)式渦輪攪拌器,葉片寬度宜窄,轉速較高。在湍流區全擋板條件下,攪拌器上下攪拌范圍可達2d。如液體粘度較大時(shí),可用彎葉渦輪,以減少動(dòng)力消耗。
固液懸浮
固液懸浮是借助攪拌器的作用,使固體顆粒懸浮在液體中,形成固液混合物或懸浮液。均勻懸浮的主要控制因素是循環(huán)速率及湍流強度,其中容積循環(huán)速率又往往是主要的因素。固液懸浮操作以渦輪式攪拌器使用范圍廣,其中以開(kāi)式渦輪好,它沒(méi)有中間圓盤(pán)不致阻礙槳葉上下的液相混合。彎葉、斜葉開(kāi)式渦輪的優(yōu)點(diǎn)更突出,它的排出性能好,槳葉不易磨損。對懸浮體系,當密度差小,且只要求懸浮物離開(kāi)罐底而不必均勻懸浮時(shí),攪拌轉速也不必太大,可用底擋板;當密度差大,并要求均勻懸浮時(shí),攪拌轉速較高,應采用底擋板和壁擋板;如懸浮物易粘附在擋板上,可采用導流筒。對帶纖維的固體懸浮可選用后彎式渦輪攪拌器。固-液懸浮采用長(cháng)薄葉螺旋槳等也是不錯的選擇。
氣液分散
對氣液分散體系,要求氣體分散造成足夠的相際接觸面,以利于對氣體的吸收。主要控制因素是剪切強度,同時(shí)也要求有較高的循環(huán)量。氣體吸收過(guò)程以圓盤(pán)式渦輪合適,它的剪切作用強,而且在圓盤(pán)的下面可以保存一些氣體,使氣體的分散更平穩,開(kāi)式渦輪就沒(méi)有這個(gè)優(yōu)點(diǎn)。通常優(yōu)先采用標準六平直葉圓盤(pán)渦輪式攪拌器,并在全擋板下操作。當H/D≥2時(shí),常采用多層攪拌器,相鄰兩層中心線(xiàn)距離為1. 5d~3d。對生物反應器的機械攪拌式通風(fēng)發(fā)酵設備,為提高氧的利用率,常采用高徑比為2~4,此時(shí)需采用多層攪拌器。
固體溶解
固體溶解過(guò)程要求攪拌器有剪切流和循環(huán)能力,所以渦輪式攪拌器是合適的。推進(jìn)式攪拌器循環(huán)能力大但剪切能力小,所以用于小容量的溶解過(guò)程比較合理。槳式的須借助擋板提高循環(huán)能力,一般是在容易懸浮起來(lái)的溶解操作中使用。
結晶
結晶過(guò)程的攪拌設計是很困難的,特別是要求嚴格控制晶體大小的時(shí)候。一般是小直徑的快速攪拌,如渦輪式,適用于微粒結晶;而大直徑的慢速攪拌,如槳式,可用于大晶體的結晶過(guò)程。
分 類(lèi) | 編號 | 控制因素 | 攪拌形式 | |
液-液 | 低粘流體湍流 | 1 | 循環(huán)流量 | 推進(jìn)式、渦輪式、三葉后略式、布魯馬金式、斜槳、平槳 |
高粘流體層流 | 2 | 循環(huán)流 | 多層槳+擋板、多層三葉后略式+擋板 | |
高粘流體過(guò)渡流 | 3 | 錨式、螺帶式、螺桿式、螺桿-導流筒式、螺帶-螺桿式 | ||
粘彈性流體 | 4 | 螺帶式、螺桿式、螺桿-導流筒式、螺帶-螺桿式 | ||
液-液 非均相混合 非均相反應 萃取 乳化 | 5 | 液滴大 | 渦輪式、三葉后略式、布魯馬金式、斜槳、直葉開(kāi)式渦輪 | |
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液-液 | 9 | 循環(huán)流 | 聚合反應中,必要時(shí)可加刮壁板以增強傳熱 | |
固-液 | 固液懸浮 | 10 | 循環(huán)流 | 推進(jìn)式、渦輪式、螺旋槳、斜槳 |
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固體溶解 | 12 | 切應變速 | 推進(jìn)式、渦輪式、螺旋槳、斜槳、三葉后略式、齒片式 | |
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結晶 | 15 | 循環(huán)流 | 渦輪式、槳式、變異式 | |
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氣-液 | 加氫 | 17 | 切應變速 | 渦輪式、直葉、斜葉、半圓管式盤(pán)式渦輪 |
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氣體脫除 | 21 | 切應變速 | 渦輪式、推進(jìn)式 | |
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