搅拌釜式反应器
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4．对某些自由基聚合反应，聚合物生长期比 它在反应器内停留时间短，链的终止速率 受自由基浓度控制，而它又与单体浓度成 正比，此时采用连续搅拌釜使反应器能均 匀地保持低的单体浓度，使其具有相对恒 定的链终止速率，从而获得较窄的分子量 分布。
第一节 搅拌釜的构型
2.1.1 搅拌与混合
搅拌与混合是两个不同的概念，搅拌是指使釜 内物料形成某种特定形式的运动，如在釜内作循环 流动。搅拌的着眼点在于釜内物料的运动方式和激 烈程度，以及这种运动状态对给定过程的适应性。 某种单一相的物料只能是被搅拌而不是被混合。
主要的几何特性是叶轮直径(D)与搅拌釜直径(DT)的比值 (D/DT)、所需叶轮的个数和叶轮在釜内的位置 。
1．叶轮直径与搅拌釜直径的比值(D/DT)
2．叶轮在釜中的位置 3．叶轮的选择 4．叶轮的个数
图2-6 平桨式搅拌轮
2.1.5 搅拌槽中的打漩现象与挡板
1．打漩
无论是轴向流叶轮还是径向流叶轮，当 置于槽的中心位置上搅拌粘度不太高的液 体时，只要叶轮的旋转速度足够高，都会 产生切向流动，严重时可使全部液体沿着 围绕搅拌器轴的圆形轨道团团转。槽内液 体在离心力作用下涌向器壁，使周边部分 的液面沿槽壁上升，中心部分的液面自然 下降，于是形成一个大漩涡(图2-7)。 叶 轮的旋转速度愈大，漩涡的深度愈深。这 种流动形态叫做 “打漩”。
使液体在与叶轮轴平行方向上流动的叶轮称为轴向流叶 轮。凡叶轮叶片与叶轮的旋转平面之间的夹角小于90°者， 都是轴向流叶轮。其中最常用的是标准的船用螺旋桨(图22a)。螺旋桨搅拌器有一种独特的使用方式，即从槽的侧壁 插进槽内(2-2b)，使体积相当大的槽内的液体产生良好的 循环流动，这种方式常用于使沉降速度低而且没有腐蚀性 的纤维状固体物料保持悬浮，对于大到15000米3的汽油槽 搅拌就是这类典型搅拌操作之一。在轴流式叶轮中，还有 风扇形涡轮或有两个倾斜叶片的平桨(图2-2c和d) 。
2.1.3 搅拌装置
搅拌装置通常由搅拌器和搅拌轴组成。搅拌器的型式 很多，如桨式，框式、锚式、推进器式和涡轮式搅拌器。 使用搅拌器时，首要的工作是要确定搅拌器的型式，选型 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 2．按搅拌目的选型
（1）对于低粘度均相液体混合，要求达到微观混合程度，已知 均相液体的分子扩散速率很快，控制因素是宏观混合速率，亦即 循环流量。
在这些操作中进行搅拌的目的是
1．产生均匀的组成。
2．促进化学反应或物理过程的进行。除各 类化学反应之外， 拌可 促进溶解、气体 吸收、吸附、萃取和絮凝等操作。
3．改变物相关系。其中包括在液体中使气 体分散，在萃取操作中使不互溶的液体分 散，在结晶过程中控制晶粒的成长等。
2.1.2 搅拌槽
一般是直立的圆形槽，应避免采用锥形底，以防止形成液 体停滞区或使悬浮着的固体积聚。槽中液体深度与槽径比以 1∶1为宜。
图2-7 打漩现象
2．挡板
对于大多数搅拌操作，只有消除打漩现象才能得到满意的操作 结果。最常用的消除打漩的办法是在搅拌槽内装设挡板。挡板的作 用有二：第一，将切向流动转变为轴向和径向流动(图2-8)。对于 槽内液体的主体对流扩散、轴向流动和径向流动都是有效的。第二， 增大被搅拌液体的湍动程度，从而改善搅拌效果。
（6）对于结晶过程，往往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量。所以应选 择涡轮式搅拌器。对于粒度较大的结晶，可选择浆式搅拌器。
（7）对于以传热为主的搅拌操作，控制因素为总体循环流量 和换热面的高速流动，因此，可选用涡轮式搅拌器。
2.1.4 叶轮
1．轴向流叶轮
图2-2 几种轴向流搅拌轮
2．径向流叶轮
使液体在叶轮 半径和切线方向上 流动的叶轮则称为 径向流叶轮。径向 流叶轮的叶片对液 体施以径向离心力， 液体在离心力作用 下沿叶轮的半径方 向流出并在槽内循 环。
图2-4 几种常用的径向流叶轮
图2-1 轴向流叶轮与径向流叶轮
3．平桨
平桨(图2-6)也 属于径向流叶轮， 其结构简单，叶片 数目少，一般是二 片或四片。由于叶 片数目少，故排送 液体的能力低，为 了产生更大的排液 量就必须加大叶片 的长度和宽度。
（2）对于非均相液-液分散过程，要求被分散的微团愈小愈好， 以增大接触面积，还要求液体涡流湍动剧烈，以降低两相传质阻 力。
（3）对于气-液分散过程，要求得到高分散度的“气泡”，控 制因素为剪切作用，其次是循环量。所以可优先选择涡轮式搅拌 器。
（4）对于固体悬浮操作，必须让固体悬浮于液体之中，主要 控制因素是总体循环流量。 （5）对于固体溶解，除要有较大的循环流量外，还要有较强的 剪切作用，以促使固体溶解。因此，开启式涡轮搅拌最适宜。
混合是使物性不同的两种或两种以上物料产生均匀的分
布。混合的着眼点在于被混合物料所达到的均匀程度。两 种温度不同的流体在釜内搅拌过程中就伴有不同物料的混 合。搅拌作用的强弱和效率常常用混合均匀程度及达到指 定均匀程度所需时间来衡量。
应用搅拌的化工过程有： 1．互溶液体的混匀； 2．固体在液体中的悬浮； 3．气-液接触； 4．不互溶液体的液-液接触； 5．传热； 6．化学反应。
永田进治提出了下面的方程式，以决定充分挡板化条件：
(Wb /D)nB≈0.4
更为准确的方程式为：
(Wb/D)1.2nB =0.35 式中 Wb——挡板宽度；
nB——挡板数目。
图2-8 挡板对流型的影响
2.1.6 搅拌Biblioteka 的几何特征搅拌釜、叶轮、挡板及其他附件(如需要换热时的换热 管等)的相对位置及其尺寸比，构成搅拌釜装置的几何特征。
第二章 搅拌釜式反应器
连续搅拌釜式反应器的特点和适用性： 1．温度易于控制，特别对高活化能的反应或 强放热反应。由于连续搅拌釜式反应器的返混特 征，便于控制在较低的反应速率下进行，从而消 除过热点，达到等温操作。 2．对主反应级数比副反应级数低的平行反应 系统，有利于提高反应选择性。
3．适用于低反应速率、长停留时间的反应系 统或某一反应组分在高浓度时易引起的爆 炸的场合。
第一节 搅拌釜的构型
2.1.1 搅拌与混合
搅拌与混合是两个不同的概念，搅拌是指使釜 内物料形成某种特定形式的运动，如在釜内作循环 流动。搅拌的着眼点在于釜内物料的运动方式和激 烈程度，以及这种运动状态对给定过程的适应性。 某种单一相的物料只能是被搅拌而不是被混合。
主要的几何特性是叶轮直径(D)与搅拌釜直径(DT)的比值 (D/DT)、所需叶轮的个数和叶轮在釜内的位置 。
1．叶轮直径与搅拌釜直径的比值(D/DT)
2．叶轮在釜中的位置 3．叶轮的选择 4．叶轮的个数
图2-6 平桨式搅拌轮
2.1.5 搅拌槽中的打漩现象与挡板
1．打漩
无论是轴向流叶轮还是径向流叶轮，当 置于槽的中心位置上搅拌粘度不太高的液 体时，只要叶轮的旋转速度足够高，都会 产生切向流动，严重时可使全部液体沿着 围绕搅拌器轴的圆形轨道团团转。槽内液 体在离心力作用下涌向器壁，使周边部分 的液面沿槽壁上升，中心部分的液面自然 下降，于是形成一个大漩涡(图2-7)。 叶 轮的旋转速度愈大，漩涡的深度愈深。这 种流动形态叫做 “打漩”。
使液体在与叶轮轴平行方向上流动的叶轮称为轴向流叶 轮。凡叶轮叶片与叶轮的旋转平面之间的夹角小于90°者， 都是轴向流叶轮。其中最常用的是标准的船用螺旋桨(图22a)。螺旋桨搅拌器有一种独特的使用方式，即从槽的侧壁 插进槽内(2-2b)，使体积相当大的槽内的液体产生良好的 循环流动，这种方式常用于使沉降速度低而且没有腐蚀性 的纤维状固体物料保持悬浮，对于大到15000米3的汽油槽 搅拌就是这类典型搅拌操作之一。在轴流式叶轮中，还有 风扇形涡轮或有两个倾斜叶片的平桨(图2-2c和d) 。
2.1.3 搅拌装置
搅拌装置通常由搅拌器和搅拌轴组成。搅拌器的型式 很多，如桨式，框式、锚式、推进器式和涡轮式搅拌器。 使用搅拌器时，首要的工作是要确定搅拌器的型式，选型 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 2．按搅拌目的选型
（1）对于低粘度均相液体混合，要求达到微观混合程度，已知 均相液体的分子扩散速率很快，控制因素是宏观混合速率，亦即 循环流量。
在这些操作中进行搅拌的目的是
1．产生均匀的组成。
2．促进化学反应或物理过程的进行。除各 类化学反应之外， 拌可 促进溶解、气体 吸收、吸附、萃取和絮凝等操作。
3．改变物相关系。其中包括在液体中使气 体分散，在萃取操作中使不互溶的液体分 散，在结晶过程中控制晶粒的成长等。
2.1.2 搅拌槽
一般是直立的圆形槽，应避免采用锥形底，以防止形成液 体停滞区或使悬浮着的固体积聚。槽中液体深度与槽径比以 1∶1为宜。
图2-7 打漩现象
2．挡板
对于大多数搅拌操作，只有消除打漩现象才能得到满意的操作 结果。最常用的消除打漩的办法是在搅拌槽内装设挡板。挡板的作 用有二：第一，将切向流动转变为轴向和径向流动(图2-8)。对于 槽内液体的主体对流扩散、轴向流动和径向流动都是有效的。第二， 增大被搅拌液体的湍动程度，从而改善搅拌效果。
（6）对于结晶过程，往往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量。所以应选 择涡轮式搅拌器。对于粒度较大的结晶，可选择浆式搅拌器。
（7）对于以传热为主的搅拌操作，控制因素为总体循环流量 和换热面的高速流动，因此，可选用涡轮式搅拌器。
2.1.4 叶轮
1．轴向流叶轮
图2-2 几种轴向流搅拌轮
2．径向流叶轮
使液体在叶轮 半径和切线方向上 流动的叶轮则称为 径向流叶轮。径向 流叶轮的叶片对液 体施以径向离心力， 液体在离心力作用 下沿叶轮的半径方 向流出并在槽内循 环。
图2-4 几种常用的径向流叶轮
图2-1 轴向流叶轮与径向流叶轮
3．平桨
平桨(图2-6)也 属于径向流叶轮， 其结构简单，叶片 数目少，一般是二 片或四片。由于叶 片数目少，故排送 液体的能力低，为 了产生更大的排液 量就必须加大叶片 的长度和宽度。
（2）对于非均相液-液分散过程，要求被分散的微团愈小愈好， 以增大接触面积，还要求液体涡流湍动剧烈，以降低两相传质阻 力。
（3）对于气-液分散过程，要求得到高分散度的“气泡”，控 制因素为剪切作用，其次是循环量。所以可优先选择涡轮式搅拌 器。
（4）对于固体悬浮操作，必须让固体悬浮于液体之中，主要 控制因素是总体循环流量。 （5）对于固体溶解，除要有较大的循环流量外，还要有较强的 剪切作用，以促使固体溶解。因此，开启式涡轮搅拌最适宜。
混合是使物性不同的两种或两种以上物料产生均匀的分
布。混合的着眼点在于被混合物料所达到的均匀程度。两 种温度不同的流体在釜内搅拌过程中就伴有不同物料的混 合。搅拌作用的强弱和效率常常用混合均匀程度及达到指 定均匀程度所需时间来衡量。
应用搅拌的化工过程有： 1．互溶液体的混匀； 2．固体在液体中的悬浮； 3．气-液接触； 4．不互溶液体的液-液接触； 5．传热； 6．化学反应。
永田进治提出了下面的方程式，以决定充分挡板化条件：
(Wb /D)nB≈0.4
更为准确的方程式为：
(Wb/D)1.2nB =0.35 式中 Wb——挡板宽度；
nB——挡板数目。
图2-8 挡板对流型的影响
2.1.6 搅拌Biblioteka 的几何特征搅拌釜、叶轮、挡板及其他附件(如需要换热时的换热 管等)的相对位置及其尺寸比，构成搅拌釜装置的几何特征。
第二章 搅拌釜式反应器
连续搅拌釜式反应器的特点和适用性： 1．温度易于控制，特别对高活化能的反应或 强放热反应。由于连续搅拌釜式反应器的返混特 征，便于控制在较低的反应速率下进行，从而消 除过热点，达到等温操作。 2．对主反应级数比副反应级数低的平行反应 系统，有利于提高反应选择性。
3．适用于低反应速率、长停留时间的反应系 统或某一反应组分在高浓度时易引起的爆 炸的场合。