第1组--搅拌器选择

1、任务任务A0102A0102乙酸丁酯反应器的乙酸丁酯反应器的结构选型结构选型搅拌器的选择搅拌器的选择第第1 1组组: :曹会敏曹会敏 杜鹃杜鹃 郝梦雅郝梦雅 季从兰季从兰 赵佳鹏赵佳鹏 陈新明陈新明 蒋康蒋康1.搅拌目的：均相液体的混合、液液分散、气液相分散、固液分散、固液溶解、强化传热。2.搅拌的要求：（1）反应釜中的物料能很快且良好地分布在反应釜中的整个物料之中。（2）反应釜中的物料混合要充分，没有死角，任何一处的浓度均应相等。 对于某些快速复杂反应，可以防止局部浓度过高，是副反应增加，从而导致选择性降低。（3）反应釜内物料侧的传热系数要求足够大，从而使反应热可以及时移出或使反应需要的热量

2、及时传入。（4）如果反应受传质速率的控制，通过搅拌的作用可以使传质速率达到合适的数值。1.轴向流 物料沿搅拌轴的方向循环流动。凡是叶轮与旋转平面的夹角小于90度的搅拌器转速较快时产生的流型主要是轴向流。轴向流的循环速度大，有利于宏观混合，适用于 均 相 液 体 的 混 合 ， 沉 降 速 度 低 的 固 体 悬 浮 。2.径向流 物料沿着反应釜的半径方向在搅拌器和釜内壁之间流动，径向流剪切作用大，造成局部涡流运动剧烈，因此它们需要高剪切作用的搅拌过程，如气液分散，液液分散和固体溶解。 3.切线流物料沿搅拌轴做圆周运动，平桨式搅拌器在转速不大且没有挡板时所产生的主要是切线流，可以提高反应釜内壁传

3、热系数，但严重是会产生打旋现象。 搅拌设备主要由搅拌装置、搅拌罐和轴与轴封 3 大部分组成。搅拌装置包括传动装置、搅拌器 以及搅拌轴。而搅拌罐则包括罐体以及附件。搅拌设备结构电机； 传动装置； 罐体； 料管； 挡板； 出料管； 搅拌器； 温度计插管； 液面化工工业中常用的搅拌装置是机械搅拌装置。典型的机械搅拌装置包括：搅拌器、辅助部件和附件。工业上常用的搅拌器有：桨式搅拌器、涡轮式搅拌器、推进式搅拌器、框式和锚式搅拌器、螺带式搅拌器和螺杆式搅拌器。1.按桨叶搅拌结构：分为平叶、斜（折）叶、弯叶、螺旋面叶式搅拌器。浆式、涡轮式搅拌器都有平叶和斜叶结构；推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶结构。

4、根据安装要求又可分为整体式和剖分式，便于把搅拌器直接固定在搅拌轴上而不用拆除联轴器等其他部件。2.按搅拌器的用途：分为低黏流体用搅拌器、高黏流体用搅拌器。用于低黏流体的搅拌器有：推进式、浆式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框浆式、三叶后完式等。用于高黏流体的搅拌器有：锚式、框式锯齿圆盘式、螺旋浆式、螺带式等。3.按流体流动形态：分为轴向流搅拌器和径向流搅拌器。有些搅拌器在运转时，流体即产生轴向流又产生径向流的称为混合流型搅拌器。推进式搅拌器是轴流型的代表，平直叶圆盘涡轮搅拌器是径流型的代表，而斜叶涡轮搅拌器是混合流型的代表。浆式搅拌器框式搅拌器锚式搅拌器旋桨式搅拌器涡轮式搅拌器螺带式搅

5、拌器三叶推进式搅拌器螺杆式搅拌器主要根据物料性质、搅拌目的及各种搅拌器的性能特征来进行。 1. 按物料粘度选型 对于低粘度液体，应选用小直径、高转速搅拌器，如推进式、涡轮式； 对于高粘度液体，就选用大直径、低转速搅拌器，如锚式、框式和桨式。 2.按搅拌目的选型 2.按搅拌目的选型 （1） 对低粘度均相液体混合， 主要考虑循环流量， 各种搅拌器的循环流量按从大到小顺序排列： 推进式、涡轮式、桨式。 （2）对于非均相液-液分散过程，首先考虑剪切作用，同时要求有较大的循环流量，各种搅拌 器的剪切作用按从大到小的顺序排列：涡轮式、推进式、桨式。 （3）对于气液分散过程，首先考虑剪切作用，其次是循环流量

6、，可优先选择涡轮式。 （4）对于固体悬浮操作，主要考虑总体循环流量，但固体悬浮操作情况复杂，要具体分析。（5）对于固体溶解，除了要有较大的循环流量，还要有较强的剪切作用，以促使固体溶解。（6）对于结晶过程，需要控制晶体的形状和大小。对于微粒结晶，要求有较强的剪切作用和较 大的循环流量，所以选择涡轮式搅拌器。对于密度较大的结晶，只要求有一定的循环流量和较 低的剪切作用，因此可选择桨式搅拌器。 （7）对于以传热为主的搅拌操作，控制因素为总体循环流量和换热面上的高速流动，因此，可 选用涡轮式搅拌器。搅拌器选型步骤分析介绍：在设计选型时首先要根据工艺对搅拌作业的目的和要求，确定搅拌器型式、电动机功率、

7、 搅拌速度，然后选择减速机、机架、搅拌轴、轴封等各部件。具体步骤方法如下：1. 按照工艺条件、搅拌目的和要求，选择搅拌器型式，选择搅拌器型式时应充分掌握搅拌器的 动力特性和搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态与各种搅拌目的的因果关系。2.按照所确定的搅拌器型式及搅拌器在搅拌过程中所产生的流动状态，工艺对搅拌混合时间、 沉降速度、分散度的控制要求，通过实验手段和计算机模拟设计，确定电动机功率、搅拌速度、 搅拌器直径。 3.按照电动机功率、搅拌转速及工艺条件，从减速机选型表中选择确定减速机机型。如果按照 实际工作扭矩来选择减速机，则实际工作扭矩应小于减速机许用扭矩。 4.按照减速机的输出轴头 d 和

8、搅拌轴系支承方式选择与 d 相同型号规格的机架、联轴器 5.按照机架搅拌轴头 do 尺寸、安装容纳空间及工作压力、工作温度选择轴封型式 6.按照安装形式和结构要求，设计选择搅拌轴结构型式，并校检其强度、刚度。 如按刚性轴设计，在满足强度条件下 n/nk0.7 如按柔性轴设计，在满足强度条件下 n/nk=1.3 7.按照机架的公称心寸 DN、搅拌轴的搁轴型式及压力等级、选择安装底盖、凸缘底座或凸缘法兰 8.按照支承和抗振条件，确定是否配置辅助支承。搅拌附件通常是指在搅拌罐内为了改善流动状态而增设的零件，如挡板、导流筒等。有时，搅拌罐内的某些零件不是专为改变流动状态而设的，但因为它对液流也有一定阻

9、力，也会起到这方面的部分作用，如传热蛇管、温度计套管等。挡板是一种重要的搅拌装置附件，挡板一般是指长条形的竖向固定在罐壁上的板，主要是在湍流状态时为了消除罐中央的“圆柱状回转区”（也称打漩区，漩涡）而增设的，“圆柱状回转区”混合效果很差，混合时间较长，不利于搅拌过程，所以一般情况下都要设法缩小这个区域。显然挡板的安装目的就是为了消除“圆柱状回转区”，将切向流转变为径向或轴向流，同时还可以增大湍动程度，改善搅拌效果，降低搅拌载荷的波动，使功率保持稳定，提高叶轮的剪切性能，如有的悬浮聚合的搅拌装置，在设有挡板时可使颗粒细而均匀导流筒是种非常重要的搅拌装置附件，导流筒主要用于推进式、螺杆式搅拌器的导

10、流，涡轮式搅拌装置有时也用导流筒。导流筒是一个圆筒形，紧包围着叶轮。可以便叶轮排出的液体在导流筒内部与外部（导流筒与罐的环隙内）形成上下的循环流动。应用导流筒可使流型得以严格控制，还可得到高速涡流和高倍循环。导流筒可以为液体限定一个流动路线，防止短路；也可迫使流体高速流过加热面，利于传热。对于混合和分散过程，导流筒也都能起到强化作用。根据推进式、螺杆式的旋向和转向，可使液体有不同的循环方向。较多的流向是导流筒内液体向下，外面环隙内液体向上。在涡轮式搅拌装置所用的导流筒内侧，设有与桨叶同等数目或更多的折叶片，折叶角度随操作目的而异，例如气-液相操作中，折叶使气-液相在导流筒内向下流动；在固-液相操作中，折叶使固-液相在导流筒内向上流动。物料性质物料性质