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不锈钢搅拌器直径与釜径之比d/D会影响液滴分散和凝并的平衡,所以中试过程一定要研究d/D对液滴分散的影响。液-液放大过程的关键是对各异相区的比例变化的认识。斜桨圆盘涡轮由于具有高的泵送能力,通常用于液-液分散体系,有利于克服可能存在的相密度差。平桨圆盘涡轮比较适合于产生稳定乳液和适当的气体夹带。
杂质和表面活性剂很容易在相界面吸附,严重地影响界面特性和界面积。如果过程严重地依赖界面特性,放大过程必须考虑杂质和表面活性剂变化的影响。表面电荷是另一个需要关注的因素。
生成均匀的液滴通常是体系的一个目标,搅拌釜通常操作在湍流条件下,液滴尺寸的分散程度非常大。当对液滴的分布均匀度要求比较高时,通常需要考虑采用非搅拌器。
竖式挡板的关键尺寸有挡板的通用尺寸、挡板与搅拌容器内壁的间隙、挡板在搅拌容器内的设置高度等。
1.挡板的通用尺寸
挡板宽度W一般取(1112~1/10)D;当搅拌容器直径D≤lOOOmm时,挡板数量Z=2~4块;当搅拌容器直径D>lOOOmm时,Z=4~6块,即可满足全挡板条件。
2.挡板与搅拌容器内壁的间隙
当被搅拌液体的黏度p<lOOmPa.s(低黏度)时,挡板与搅拌容器内壁的间隙等于零;当被搅拌液体的黏度等于100~2500mPa.s(中黏度)或介质为固-液两相时,挡板与搅拌容器内壁的间隙大于零,挡板与搅拌容器内壁的间隙的大小根据不同的搅拌器而定。
当被搅拌液体的黏度>2500mPa.s(高黏度),为避免固体粒子堆积或黏滞液体在挡板处形成死角,挡板在搅拌容器内壁应倾斜固定;挡板的倾斜方向与液体流动方向相同。
当被搅拌液体的黏度≥5000mPa.s时,一般不设挡板(因为在高黏度的液体搅拌时,有挡板反而会干扰液体的搅拌流动,降低搅拌效果)。
说到刮壁式搅拌釜结构,我想起来今年年初的一个化工搅拌器的设计,搅拌釜为日本生产顺丁橡胶的C&R式反应器,采用螺带-导流筒式搅拌器,设有三重刮壁机构,即在导流筒内壁面、导流筒外壁面和搅拌器的内壁面都装有刮壁机构,使流体在导流筒内部产生很强的循环。当然,那种设计并不是,也可将化工搅拌器由螺带式搅拌器换成螺杆式搅拌器,以强制流体在导流筒内、外进行循环。
对于刮壁式搅拌釜来说,刮板的形状与搅拌功率和传热效率之间有直接关系。当搅拌釜需要通过夹套撤除聚合热时,理想的刮壁作用是刮板将其刀口前面贴近传热壁面的冷流体刮起,并与搅拌釜中部的热流体均匀混合。我们曾设计并研究了多种形状刮板的传热效果如下图所示。研究结果表明,B结构的传热效率好。
不锈钢搅拌器安装在两根平行的轴上,二根轴上的搅拌叶轮不同,轴速也不等,这种搅拌器主要用于高黏液体。采用卧式双轴搅拌器的目的是要获得自清洁效果。当搅拌高黏液体时,若叶轮端部与罐壁有一定的间隙,则高黏液体会滞留于间隙中,这些滞留物的存在,不仅影响产品的质量,并大大降低罐壁的传热系数,为此,搅拌高黏液体的叶轮的外缘都与罐壁很接近,有时还在叶轮上装,即所谓刮壁式搅拌器。然而,即使采用了刮壁式搅拌器若采用单轴型.高黏液体还可能黏滞在叶轮上,随叶轮一起转动,而若采用自清洁型的卧式双轴搅拌器,通过二根轴上特殊设计的叶轮的啮合,使叶轮之间产生互相清洁作用,可使滞留物减至少。