實驗室反應釜在過程工業(yè)生產中應用十分廣泛,為適應千差萬別的生產環(huán)境,反應釜已形成一個系列標準,沒有特殊要求的場合可選用標準的反應釜,這樣可以降低設備投資成本,并可保證反應釜穩(wěn)定運行。攪拌反應釜有鋼制攪拌反應釜和搪玻璃攪拌反應釜兩個標準系列。攪拌反應釜選用要考慮生產能力、設計溫度、設計壓力、介質特性、攪拌器型式、密封要求等各種因數(shù)。
本節(jié)所選范圍大致為容積在巧ooL以下,閉式攪拌反應釜均比較大,所以本節(jié)基本沒有涉及。1攪樣路的迭型攪拌器的選型主要根據(jù)物料性質、攪拌目的及各種攪拌器的性能來進行。
l)按物料鞘度選型
在影響攪拌狀態(tài)的諸多物理性質中,液體貓度的影響。所以,可根據(jù)液體粘度來選型。對于低貓度液體,應選用小直徑、高轉速攪拌器,如推進式、渦輪式;對于高貓度液體,應選用大直徑、低轉速攪拌器,如
對于低私度均相液體混合,要求達到微觀混合程度,已知均相液體的分子擴散速率很快,控制因素是宏觀混合速率,亦即循環(huán)流量。各種攪拌器的循環(huán)流量從大到小順序排列:推進式、渦輪式、槳式。因此,應優(yōu)先選擇推進式攪拌器。對于非均相液液分散過程,要求被分散的“微團”越小越好,以增大兩相接觸表面積;還要求液體渦流湍動劇烈,以降低兩相傳質阻力。因此,該類過程的控制因素為剪切作用,同時也要求有較大的循環(huán)流量。各種攪拌器的剪切作用從大到小的順序排列:渦輪式、推進式、槳式。所以,應優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。特別是平直葉渦輪攪拌器,其剪切作用比折葉和彎葉渦輪攪拌器都大,且循環(huán)流量也較大,更適合于液液分散過程。
對于氣液分散過程,要求得到高分散度的“氣泡”。從這一點來說,與液液分散相似,控制因素為剪切作用,其次是循環(huán)量。所以,可優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。但氣體的密度遠遠小于液體,一般情況下,氣體由液相的底部導人,如何使導人的氣體均勻分散,不出現(xiàn)短路跑空現(xiàn)象,就顯得非常重要。開啟式渦輪攪拌器由于無中間圓盤,易使氣體分散不均,導人的氣體容易從渦輪中心沿軸向跑空。而圓盤式渦輪攪拌器由于圓盤的阻礙作用,圓盤下面可以積存一些氣體,使氣體分散得均勻,也不會出現(xiàn)氣體跑空現(xiàn)象。因此,平直葉圓盤渦輪攪拌器適合氣液分散過程。
對于固體懸浮操作,必須讓固體顆粒均勻懸浮于液體之中,主要控制因素是總體循環(huán)流量。但固體懸浮操作情況復雜,要具體分析。如固液密度相差較小,固體顆粒不易沉降的固體懸浮,應優(yōu)先選擇推進式攪拌器。當固液密度差大,固體顆粒沉降速度大時,應選用開啟式渦輪攪拌器。因為推進式攪拌器會把固體顆粒推向釜底,不易浮起來,而開啟式渦輪攪拌器可以把固體顆粒抬舉起來。在釜底呈錐形或半圓形時更應注意選用開啟式渦輪攪拌器。當固體顆粒對葉輪的磨蝕性較大時,應選用開啟彎葉渦輪攪拌器。因彎葉可減小葉輪的磨損,還可降低功率消耗。對于固體溶解,除了要有較大的循環(huán)流量外,還要有較強的剪切作用,以促使固體溶解。因此,開啟式渦輪攪拌適合。在實際生產中,對一些易溶的塊狀固體,則常用槳式或框式等攪拌器。
對于結晶過程,往往需要控制晶體的形狀和大小。對于微粒結晶,要求有較強的剪切作用和較大的循環(huán)流量,所以應選擇渦輪式攪拌器。對于粒度較大的結晶,只要求有一定的循環(huán)流量和較低的剪切作用,因此可選擇槳式攪拌器。對于以傳熱為主的攪拌操作,控制因素為總體循環(huán)流量和換熱面上的高速流動。因此,可選用渦輪式攪拌器。
2立式攪祥反應釜結構型式
3立式攪拌反應釜迷里步探
(l)廣泛搜集相關資料,仔細研究反應釜的生產工藝參數(shù)和介質特性。根據(jù)裝置的生產能力,反應釜單鍋操作周期,估算每個操作周期的處理量。再根據(jù)生產需要、投資和管理成本綜合考慮確定反應釜的數(shù)量。一般而言,相同的產量,設備數(shù)量少,配套設施少,投資少,占地小,管理、維護工作量少。但數(shù)量少了,單臺設備生產量就要大,結構尺寸就大,零部件尺寸、質量大,運輸、安裝、維修較困難,由于攪拌反應釜大多需要頻繁裝拆,所以要合理確定相同設備的數(shù)量。在連續(xù)運行的生產裝置中,不宜選用單臺實驗室反應釜。
(2)根據(jù)介質特性選擇反應釜材料,一般情況可選用碳鋼制造的反應釜。在介質有腐蝕性、對產品衛(wèi)生指標有特別要求等情況下,可以選搪玻璃反應釜、不銹鋼反應釜,或其他特定材料的反應釜。一般而言,碳鋼、不銹鋼和搪玻璃反應爺容易購買、價格相對便宜,而且往往可以隨時需要隨時買到。特定材料反應釜產量少、生產成本高,投資大,而且不大可能隨時購得,有的還要特制,成本更高、制造時間更長。
(3)根據(jù)介質的粘度和反應對混合的要求選擇合適的攪拌器型式。攪拌混合的效果,影響因素非常復雜,在沒有使用經驗的情況下選用攪拌器型式一定要格外慎重,應該多做一些試驗,不能盲目選擇。
(4)選擇密封結構。不銹鋼反應釜中的攪拌器是轉動零件,在很多情況下,反應要在密閉環(huán)境中進行。這樣就需要有密封裝置,不銹鋼反應釜的密封主要有填料箱密封和機械密封兩大類。不同結構型式的成本有很大的區(qū)別,只要有簡單、經濟的形式能滿足要求,就不要選那些復雜昂貴的型式。這里的關鍵是滿足生產要求,不要盲目追求新、高。
(5)適當考慮其他組成部件,如傳動型式、自動控制水平、安全裝置、支承形式、生產廠家生產水平等。
只要能從技術和經濟兩個方面綜合考慮、分析,就能選擇到合適的反應釜。
本節(jié)所選范圍大致為容積在巧ooL以下,閉式攪拌反應釜均比較大,所以本節(jié)基本沒有涉及。1攪樣路的迭型攪拌器的選型主要根據(jù)物料性質、攪拌目的及各種攪拌器的性能來進行。
l)按物料鞘度選型
在影響攪拌狀態(tài)的諸多物理性質中,液體貓度的影響。所以,可根據(jù)液體粘度來選型。對于低貓度液體,應選用小直徑、高轉速攪拌器,如推進式、渦輪式;對于高貓度液體,應選用大直徑、低轉速攪拌器,如
對于低私度均相液體混合,要求達到微觀混合程度,已知均相液體的分子擴散速率很快,控制因素是宏觀混合速率,亦即循環(huán)流量。各種攪拌器的循環(huán)流量從大到小順序排列:推進式、渦輪式、槳式。因此,應優(yōu)先選擇推進式攪拌器。對于非均相液液分散過程,要求被分散的“微團”越小越好,以增大兩相接觸表面積;還要求液體渦流湍動劇烈,以降低兩相傳質阻力。因此,該類過程的控制因素為剪切作用,同時也要求有較大的循環(huán)流量。各種攪拌器的剪切作用從大到小的順序排列:渦輪式、推進式、槳式。所以,應優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。特別是平直葉渦輪攪拌器,其剪切作用比折葉和彎葉渦輪攪拌器都大,且循環(huán)流量也較大,更適合于液液分散過程。
對于氣液分散過程,要求得到高分散度的“氣泡”。從這一點來說,與液液分散相似,控制因素為剪切作用,其次是循環(huán)量。所以,可優(yōu)先選擇渦輪式攪拌器。但氣體的密度遠遠小于液體,一般情況下,氣體由液相的底部導人,如何使導人的氣體均勻分散,不出現(xiàn)短路跑空現(xiàn)象,就顯得非常重要。開啟式渦輪攪拌器由于無中間圓盤,易使氣體分散不均,導人的氣體容易從渦輪中心沿軸向跑空。而圓盤式渦輪攪拌器由于圓盤的阻礙作用,圓盤下面可以積存一些氣體,使氣體分散得均勻,也不會出現(xiàn)氣體跑空現(xiàn)象。因此,平直葉圓盤渦輪攪拌器適合氣液分散過程。
對于固體懸浮操作,必須讓固體顆粒均勻懸浮于液體之中,主要控制因素是總體循環(huán)流量。但固體懸浮操作情況復雜,要具體分析。如固液密度相差較小,固體顆粒不易沉降的固體懸浮,應優(yōu)先選擇推進式攪拌器。當固液密度差大,固體顆粒沉降速度大時,應選用開啟式渦輪攪拌器。因為推進式攪拌器會把固體顆粒推向釜底,不易浮起來,而開啟式渦輪攪拌器可以把固體顆粒抬舉起來。在釜底呈錐形或半圓形時更應注意選用開啟式渦輪攪拌器。當固體顆粒對葉輪的磨蝕性較大時,應選用開啟彎葉渦輪攪拌器。因彎葉可減小葉輪的磨損,還可降低功率消耗。對于固體溶解,除了要有較大的循環(huán)流量外,還要有較強的剪切作用,以促使固體溶解。因此,開啟式渦輪攪拌適合。在實際生產中,對一些易溶的塊狀固體,則常用槳式或框式等攪拌器。
對于結晶過程,往往需要控制晶體的形狀和大小。對于微粒結晶,要求有較強的剪切作用和較大的循環(huán)流量,所以應選擇渦輪式攪拌器。對于粒度較大的結晶,只要求有一定的循環(huán)流量和較低的剪切作用,因此可選擇槳式攪拌器。對于以傳熱為主的攪拌操作,控制因素為總體循環(huán)流量和換熱面上的高速流動。因此,可選用渦輪式攪拌器。
2立式攪祥反應釜結構型式
3立式攪拌反應釜迷里步探
(l)廣泛搜集相關資料,仔細研究反應釜的生產工藝參數(shù)和介質特性。根據(jù)裝置的生產能力,反應釜單鍋操作周期,估算每個操作周期的處理量。再根據(jù)生產需要、投資和管理成本綜合考慮確定反應釜的數(shù)量。一般而言,相同的產量,設備數(shù)量少,配套設施少,投資少,占地小,管理、維護工作量少。但數(shù)量少了,單臺設備生產量就要大,結構尺寸就大,零部件尺寸、質量大,運輸、安裝、維修較困難,由于攪拌反應釜大多需要頻繁裝拆,所以要合理確定相同設備的數(shù)量。在連續(xù)運行的生產裝置中,不宜選用單臺實驗室反應釜。
(2)根據(jù)介質特性選擇反應釜材料,一般情況可選用碳鋼制造的反應釜。在介質有腐蝕性、對產品衛(wèi)生指標有特別要求等情況下,可以選搪玻璃反應釜、不銹鋼反應釜,或其他特定材料的反應釜。一般而言,碳鋼、不銹鋼和搪玻璃反應爺容易購買、價格相對便宜,而且往往可以隨時需要隨時買到。特定材料反應釜產量少、生產成本高,投資大,而且不大可能隨時購得,有的還要特制,成本更高、制造時間更長。
(3)根據(jù)介質的粘度和反應對混合的要求選擇合適的攪拌器型式。攪拌混合的效果,影響因素非常復雜,在沒有使用經驗的情況下選用攪拌器型式一定要格外慎重,應該多做一些試驗,不能盲目選擇。
(4)選擇密封結構。不銹鋼反應釜中的攪拌器是轉動零件,在很多情況下,反應要在密閉環(huán)境中進行。這樣就需要有密封裝置,不銹鋼反應釜的密封主要有填料箱密封和機械密封兩大類。不同結構型式的成本有很大的區(qū)別,只要有簡單、經濟的形式能滿足要求,就不要選那些復雜昂貴的型式。這里的關鍵是滿足生產要求,不要盲目追求新、高。
(5)適當考慮其他組成部件,如傳動型式、自動控制水平、安全裝置、支承形式、生產廠家生產水平等。
只要能從技術和經濟兩個方面綜合考慮、分析,就能選擇到合適的反應釜。