制药精细化工反应釜混合系统搅拌设计.ppt

反应釜混合系统,谢宝军 原料药事业部,混合设备,混合设备组成 混合罐 驱动电机 减速机 搅拌桨 附属部件. 混合系统规格 d = 搅拌桨直径 w = 搅拌桨宽度 c = 搅拌桨离地高度 n = 搅拌速度 z = 液体深度 t = 容器直径,d,t,z,搅拌驱动系统,搅拌电机与减速机,机械密封,搅拌桨类型,轴向流 产生于搅拌轴平行的流动 混合 低粘度流体，固体悬浮. 低剪切 典型: 推进型,径向流 产生于搅拌轴垂直的流动 混合 低到中度粘度流体，分散不相容的液体, 化学反应和传热. 高剪切 典型: 叶轮,搅拌能量分配,搅拌桨推动的液体体积必须足够大，可以在合理的时间内扫过整个容器 强烈的湍流以促进分子级的扩散,产生流动 径向 轴向 切向（没用） 产生剪切,能量分配,流动,剪切,切向流,轴向流,径向流,径向流,贴合曲线叶轮桨 retreat curved impeller (rci),平叶涡轮桨 flat blade turbine (fbt),平叶涡轮桨 curved blade turbine (cbt),透平碟式涡轮桨 rushton disc turbine (rdt),凹面涡轮桨 gas turbine (gst),锚式桨 anchor （anc）,高径向流， 多能 需要较宽的挡板,高剪切 纯径向流 平流层应用 (re 50),低剪切, 高扭矩 高粘度 不需要垂直流动,螺旋桨 marine propeller (mrp),高效翼型桨 turbofoil (tbf),轴向流 混合流,翼型桨 hydrofoil (hdf),maxflow涡轮 maxflow turbine (mxt),高固含量 高粘度,低固含量 35%, 粘度2500cp 低剪切，低扭矩, 高流动，低功率,斜叶桨 pitched blade turbine (pbt),hp叶轮 hp impeller,中度剪切 在湍流和平流区域成本效率高,低固含量 35%, 粘度75000cp 低剪切，低扭矩, 高流动，低功率,龙沙的搅拌（多功能型）,p1101r01 上层: pitched blade turbine (pbt) 下层: retreat curved impeller (rci) p1106r01 上层: turbofoil (tbf) 下层 flat blade turbine (fbt) p1102r01 上层: pitched blade turbine (pbt) 下层: angled blade turbine （abt）,p1102,p1106,p1101,诺华的搅拌,挡板类型,什么是挡板: 安装到容器内的静态装置以防止产生液体漩涡和促进垂直流动 为什么要挡板: 减少切向流动促进轴向流动,海狸尾式,指型,h型,d型,鳍型,混合机制,对流: 由搅拌桨的泵流引起, 流体流过反应釜的不同部分，防止分层 宏观混合: 由大范围的漩涡导致的湍流，将整个流体分散成更小的单元 层间剪切: 在宏观混合的尺度之下因为层间剪切被更小的分散. 单元被拉伸，扭曲，和折叠. 微观混合: 最终的最小混合尺度混合. 反应物的扩散只是由浓度梯度来驱动.,相容液体 混合 总混合流速是最重要的 高粘度：大直径和低速搅拌 不相容液体 混合 剪切效果强烈 高湍流 更小的液滴 更好的传质 气液体系 混合 同上 固液体系 混合 悬浮起固体的最小搅拌速度 ( 与搅拌直径和种类相关),应用,程度,温和: 搅拌操作不关键，用于储罐和暂存罐，加料罐，沉淀 很长和混合时间 液体表面基本不动 湍流粘度比 10 中度: 对于大部分混合情况是足够的，用于配液罐，反应罐，混合罐 中度的混合时间 液体表面动作较大 湍流粘度比 50 强烈: 混合操作关键, 反应釜 ( 大多数传热应用, ph 控制 ) 较快的混合速度 液体表面如沸腾般滚动 湍流粘度比 500 剧烈： 特殊的关键应用, 反应釜( 热传递关键, 高剪切, 聚会 接近瞬间混合 液体表面沸腾飞溅和旋转 湍流粘度比 10,00,混合强度,雷诺准数（湍流程度）,对于一个充足挡板条件的8叶搅拌, 流动形式是如下划分的 1 re10 靠近搅拌桨为平流，其他区域几乎是静止的 re10 径向的平流，流动从搅拌桨端部开始 100re103 整个罐内湍流, ：液体密度, : 液体粘度, n : 搅拌速度 (rpm), d : 桨叶直径,雷诺准数 是湍流程度的衡量指数，标志着不同的流型区域, 包括 层流和湍流,流量准数（流量大小）,搅拌桨可以被看做一个泵 标准平叶涡轮桨, nq = 1.3 螺旋桨, nq = 0.5 四叶45 斜叶桨, nq = 0.5 在相同的,情况下。大直径低速搅拌桨的流量大，小直径高速桨的湍流大,q ：翼尖位置体积流量, n ； 搅拌速度(rpm), d ：搅拌直径,流量准数 与搅拌桨的泵送能力成正比,功率准数（功率大小）,n：搅拌转速, d 搅拌桨直径 液体密度 p： 机械功率.,功率准数 与搅拌桨功率成正比,临界搅拌速度,nc = 临界搅拌速度, da = 搅拌直径, s = 形状因子, v = 动力粘度, dp = 平均粒径, g = 重量加速度, = 密度差, = 液体密度, b = 100 x 固液重量比,临界搅拌速度： 小颗粒可以悬浮起来最低的临界搅拌速度，,计算范例,标准配置反应釜,全挡板条件 配置rdt搅拌, 装有水，温度在25oc. 容器直径为0.5m. 搅拌速度300 rpm t = 0.5m ; d = t/3 = 0.167m; h = t = 0.5m, v = 0.098 m3,np = 5,p=n