反應(yīng)器攪拌裝置的選擇

任務(wù)0104反應(yīng)器攪拌裝置的選擇項(xiàng)目一反應(yīng)器的操作與控制青職化工廠接到生產(chǎn)乙酸丁酯的訂單,該廠擬采用乙酸和丁醇生產(chǎn)乙酸丁酯，年產(chǎn)量1000噸。反應(yīng)在恒溫條件下進(jìn)行，溫度為373K，進(jìn)料比為乙酸:丁醇=1:5（mol），以少量硫酸作催化劑。本次任務(wù)：確定完成生產(chǎn)任務(wù)所需的反應(yīng)器攪拌裝置。

任務(wù)引入：0104－1乙酸丁酯反應(yīng)器的攪拌裝置選擇乙酸丁酯反應(yīng)器的攪拌裝置0104－2乙酸丁酯反應(yīng)器的傳動(dòng)裝置及密封結(jié)構(gòu)選擇乙酸丁酯反應(yīng)器的的傳動(dòng)裝置及密封結(jié)構(gòu)

任務(wù)點(diǎn)及其要求0104－1釜式反應(yīng)器的攪拌裝置

化學(xué)工業(yè)中常用的攪拌裝置是機(jī)械攪拌裝置，包括攪拌器：包括旋轉(zhuǎn)的軸和裝在軸上的葉輪；輔助部件和附件：包括密封裝置、攪拌電機(jī)、減速箱、支架、擋板和導(dǎo)流筒等。

典型的機(jī)械攪拌裝置1-釜體；2-攪拌器；3-加料管；4-電機(jī)；5-減速箱；6-溫度計(jì)套；7-擋板；8-攪拌軸(一)攪拌目的：

使物料混和均勻，強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)。包括：均相液體混合；液-液分散；氣-液分散；固-液分散；結(jié)晶；固體溶解；強(qiáng)化傳熱等

(二)常用攪拌器種類及特點(diǎn)

(三)攪拌液體的流動(dòng)模型

攪拌器是實(shí)現(xiàn)攪拌操作的主要部件，其主要的組成部分是葉輪，它隨旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)將機(jī)械能施加給液體，并促使液體運(yùn)動(dòng)。液體在設(shè)備范圍內(nèi)作循環(huán)流動(dòng)的途徑稱作液體的“流動(dòng)模型”，簡(jiǎn)稱“流型”。

(a)軸向流(b)徑向流(c)切線流打漩現(xiàn)象

攪拌器兩方面性能：產(chǎn)生強(qiáng)大的液體循環(huán)流量；產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切作用。

基本原則：在消耗同等功率的條件下，低轉(zhuǎn)速、大直徑的葉輪，可增大液體循環(huán)流量，同時(shí)減少液體受到的剪切作用，有利于宏觀混合。反之，高轉(zhuǎn)速、小直徑的葉輪，結(jié)果與此恰恰相反。

槳式攪拌器由槳葉、鍵、軸環(huán)、豎軸所組成。槳葉一般用扁鋼或不銹鋼或有色金屬制造。槳式攪拌器的轉(zhuǎn)速較低，一般為20～80r／min。槳式攪拌器直徑取反應(yīng)釜內(nèi)徑Di/3～2/3，槳葉不宜過長(zhǎng)，當(dāng)反應(yīng)釜直徑很大時(shí)采用兩個(gè)或多個(gè)槳葉。槳式攪拌器適用于流動(dòng)性大、粘度小的液體物料，也適用于纖維狀和結(jié)晶狀的溶解液，物料層很深時(shí)可在軸上裝置數(shù)排槳葉。

渦輪式攪拌器

渦輪式攪拌器分為圓盤渦輪攪拌器和開啟渦輪攪拌器；按照葉輪又可分為平直葉和彎曲葉。渦輪攪拌器速度較大，300～600r／min。渦輪攪拌器的主要優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)能量消耗不大時(shí)，攪拌效率較高，攪拌產(chǎn)生很強(qiáng)的徑向流。因此它適用于乳濁液、懸浮液等。

推進(jìn)式攪拌器

推進(jìn)式攪拌器，攪拌時(shí)能使物料在反應(yīng)釜內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，所起作用以容積循環(huán)為主，剪切作用較小，上下翻騰效果良好。當(dāng)需要有更大的流速時(shí)，反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有導(dǎo)流筒。推進(jìn)式攪拌器直徑約取反應(yīng)釜內(nèi)徑Di的1/4～1/3，300～600r／min，攪拌器的材料常用鑄鐵和鑄鋼。

框式和錨式攪拌器

框式攪拌器可視為槳式攪拌器的變形，其結(jié)構(gòu)比較堅(jiān)固，攪動(dòng)物料量大。如果這類攪拌器底部形狀和反應(yīng)釜下封頭形狀相似時(shí)，通常稱為錨式攪拌器?？蚴綌嚢杵髦睆捷^大，一般取反應(yīng)器內(nèi)徑的2/3～9/10，50～70r／min?？蚴綌嚢杵髋c釜壁間隙較小，有利于傳熱過程的進(jìn)行，快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，攪拌器葉片所帶動(dòng)的液體把靜止層從反應(yīng)釜壁上帶下來；慢速旋轉(zhuǎn)時(shí)，有刮板的攪拌器能產(chǎn)生良好的熱傳導(dǎo)。這類攪拌器常用于傳熱、晶析操作和高粘度液體、高濃度淤漿和沉降性淤漿的攪拌。

螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器

螺帶式攪拌器，常用扁鋼按螺旋形繞成，直徑較大，常做成幾條緊貼釜內(nèi)壁，與釜壁的間隙很小，所以攪拌時(shí)能不斷地將粘于釜壁的沉積物刮下來。螺帶的高度通常取罐底至液面的高度。螺帶式攪拌器和螺桿式攪拌器的轉(zhuǎn)速都較低，通常不超過50r/min，產(chǎn)生以上下循環(huán)流為主的流動(dòng)，主要用于高粘度液體的攪拌。

攪拌附件

攪拌附件通常指在攪拌罐內(nèi)為了改善流動(dòng)狀態(tài)而增設(shè)的零件，如擋板、導(dǎo)流筒等。1.擋板：目的是為了消除切線流和“打漩”。一般為2-4塊，且對(duì)于低速攪拌高粘度液體的錨式和框式攪拌器安裝擋板無意義。2.導(dǎo)流筒

目的是控制流型（加強(qiáng)軸向流）及提高混合效果。不同型式的攪拌器的導(dǎo)流筒安置方位不同。

主要根據(jù)物料性質(zhì)、攪拌目的及各種攪拌器的性能特征來進(jìn)行。1.按物料粘度選型對(duì)于低粘度液體，應(yīng)選用小直徑、高轉(zhuǎn)速攪拌器，如推進(jìn)式、渦輪式；對(duì)于高粘度液體，就選用大直徑、低轉(zhuǎn)速攪拌器，如錨式、框式和槳式。(四)攪拌器的選擇

2.按攪拌目的選型對(duì)低粘度均相液體混合，主要考慮循環(huán)流量。各種攪拌器的循環(huán)流量按從大到小順序排列：推進(jìn)式、渦輪式、槳式。對(duì)于非均相液-液分散過程，首先考慮剪切作用，同時(shí)要求有較大的循環(huán)流量。各種攪拌器的剪切作用按從大到小的順序排列：渦輪式、推進(jìn)式、槳式。

對(duì)于氣-液分散過程，如何考慮選擇攪拌器？對(duì)于固體懸浮操作，如何考慮選擇攪拌器？對(duì)于溶解過程，如何考慮選擇攪拌器？對(duì)于結(jié)晶過程，如何考慮選擇攪拌器？對(duì)于以傳熱為主的攪拌操作，如何考慮選擇攪拌器？傳動(dòng)傳動(dòng)的方式有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)。變速1.減速器的作用：是傳遞運(yùn)動(dòng)和改變轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以滿足工藝條件的要求。2.選擇原則：傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)速、載荷大小及性質(zhì)，再結(jié)合效率，外廓尺寸、重量、價(jià)格和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用等各項(xiàng)參數(shù)與指標(biāo)，進(jìn)行綜合分析比較，以選定合適的減速器類型與型號(hào)，外購(gòu)即可。3.反應(yīng)釜用減速器常用的有：擺線針輪行星減速器、齒輪減速器、V帶減速器以有圓柱蝸桿減速器。0104－2攪拌器的傳動(dòng)變速裝置、密封裝置

攪拌器的密封裝置

靜止的攪拌釜封頭和轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌軸之間設(shè)有攪拌軸密封裝置，簡(jiǎn)稱軸封，以防止釜內(nèi)物料泄漏。

軸封裝置主要有填料密封和機(jī)械密封兩種。乙酸丁酯生產(chǎn)中反應(yīng)器的攪拌裝置選擇方案反應(yīng)釜物料特性工藝要求攪拌裝置酯化釜乙酸、正丁醇、硫酸混合液，為低粘度均相液體均相液體混合、加熱、生產(chǎn)過程中正丁醇與水共沸蒸出推進(jìn)式攪拌器，材質(zhì),轉(zhuǎn)速,電機(jī)種類及功率,軸封,附件反應(yīng)釜物料特性工藝要求攪拌裝置酯化釜對(duì)硝基苯甲酸、二乙胺基甲醇、二甲苯混合液，為低粘度均相液體均相液體混合、加熱、生產(chǎn)過程中二甲苯與水