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攪拌槳的類型有多少種,馬上就來揭曉!

點擊次數(shù):233 更新時間:2023-05-12

  攪拌器是反應(yīng)釜關(guān)鍵部件之一,根據(jù)釜內(nèi)不同介質(zhì)的物理學(xué)性質(zhì)、容量、攪拌目的選擇相應(yīng)的攪拌器,對促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)速度、提高生產(chǎn)效率能起到很大的作用。
  攪拌類型比較多,大致可以分為以下幾種:
  1、錨式攪拌器
  作為標(biāo)準(zhǔn)攪拌器之一,錨式攪拌器以其價格低、使用方便最初在液相催化加氫中得到了廣泛的應(yīng)用。錨式攪拌器葉輪的葉徑較大,且貼近釜底,使之用于懸浮密度很大、很難懸浮的催化劑(如雷尼鎳)也有一定的懸浮效果。
  但是,錨式攪拌器通常在低速下運行,在低粘液體攪拌時不產(chǎn)生大的剪切力,氫氣幾乎未經(jīng)分散即上升到釜頂,上部的氫氣和下部的催化劑接觸的幾率低,導(dǎo)致反應(yīng)速率很慢。另外,錨式攪拌器在攪拌時以產(chǎn)生水平回轉(zhuǎn)流為主,軸向流很少,釜內(nèi)物料的整體循環(huán)與交換較少,因此,在液相催化加氫反應(yīng)釜中采用錨式槳是低效的。目前,錨式槳已逐漸被淘汰。
  2、軸流式攪拌器
  為了實現(xiàn)相間的充分混合,提高傳質(zhì)效率,一些翼型軸流槳,以其循環(huán)量大、能耗低、氣體分散能力強的優(yōu)勢在液相催化加氫中逐漸取代了錨式槳。這種攪拌器葉片面積率較大,即水平投影面上葉片面積占由葉端畫出的圓的面積的百分?jǐn)?shù)較大,大面積的葉片與盤式渦輪中的圓盤類似,可阻止氣體從葉輪穿過,延長了氣液接觸時間。
  在不考慮催化劑懸浮時,翼型軸流式攪拌器使流體在釜內(nèi)的流型為一個整體大循環(huán),氫氣進(jìn)入槳葉區(qū)后被葉輪排出流產(chǎn)生的剪切作用分散為大小不同的氣泡,隨后進(jìn)入主體循環(huán),形成整體氣液分散。由于反應(yīng)釜內(nèi)的湍流程度較弱,氣泡在運動過程中發(fā)生碰撞而聚并的機(jī)率小,氣泡直徑的變化幅度相對較小,因此不同區(qū)域的氣泡大小比較均一,氣含率的空間分布也較為均勻,且整體氣含率較大。
  在不考慮氫氣的情況下,軸流式攪拌器循環(huán)能力強、排出量大,流體在釜內(nèi)形成的整體循環(huán)流動對催化劑的懸浮操作是十分有效的。并且軸流式攪拌器在對催化劑達(dá)到同樣的懸浮程度時所需要的功率明顯低于徑流槳。但是,在液相催化加氫反應(yīng)中,當(dāng)氫氣從下方通入反應(yīng)釜后,如氣量比較大,氣泡因浮力而產(chǎn)生的上升流動使得釜內(nèi)液體的軸向流動型態(tài)被破壞,這時軸流式攪拌器對催化劑懸浮和氫氣的分散效果都顯著降低了。
  3、組合式攪拌器
  組合槳被開發(fā)出來后,催化劑懸浮與氫氣分散的問題同時得到了很好的解決,在液相催化加氫中逐漸得到應(yīng)用。其中應(yīng)用最廣泛的是兩層攪拌器,下層為軸流式攪拌器,用于固體懸。簧蠈訛閺搅鳂,用于氣體分散。采用這種組合時,下層槳將上層槳有效分散的氣體循環(huán)進(jìn)入下部區(qū)域,在下部分散不良而凝并的氣泡進(jìn)入上部區(qū)域后又重新被高剪切的槳所分散而再一次循環(huán),因此可有效延長氣相停留時間,提高氣含率,有利于氣液傳質(zhì)比表面積的增加。在這種組合中,下層軸流槳的排出流方向?qū)σ合啻呋託渲械臍庖簜髻|(zhì)有重要影響。排出流向上時,流體流動幾乎為軸向流;而排出流向下時則帶有較多的徑向流成分,有較強的分區(qū)傾向,且區(qū)間混合效果與徑向流槳相似。因此,排出流向上可比向下攪拌能更有效地促進(jìn)全釜循環(huán)、延長氣相的停留時間從而提高攪拌釜的氣含率。組合槳的選用還受到通氣位置與通氣量的影響,只有把氣升作用與攪拌作用協(xié)調(diào)起來才能取得最佳的效果。在反應(yīng)釜中,主體流動是催化劑顆粒懸浮起來的動力,在小通氣量時,氣升作用使催化劑顆粒懸浮變得更加容易,而大的通氣量可能會惡化催化劑的懸浮效果。
  但是,由于氣液的不相容性,且密度差別非常大,氫氣僅在上升過程中得到組合槳的分散而反應(yīng),大量未反應(yīng)的氫氣聚積在反應(yīng)器內(nèi)的上部空間,嚴(yán)重影響了反應(yīng)速率和效率。因此,很多科研人員開始考慮開發(fā)新的設(shè)備以提高氣液相的接觸面積,從而提高反應(yīng)的時空收率。
  4、自吸式攪拌器
  許多科研工作者將目光聚集在了自吸式攪拌器上,這種攪拌器將釜內(nèi)液面上的氫氣重新吸入并分散于液相,可大幅度提高氣含率和氣液相的接觸面積,從而提高了反應(yīng)速率。目前,自吸式攪拌器在國內(nèi)已有許多專利發(fā)表,在工業(yè)上也逐步得到應(yīng)用,并開始占據(jù)高端市場。
  自吸式葉輪由一根空心軸和帶兩個圓盤的渦輪攪拌器組成,空心軸上端開有小孔,圓盤外緣加有打碎氣泡的擋板。當(dāng)自吸式攪拌器以一定速度旋轉(zhuǎn)時,高速運行的葉輪能使大量液體在葉輪內(nèi)外進(jìn)行循環(huán),根據(jù)文丘里噴射原理,液面上的氣體通過空心攪拌軸被高速運動的液體夾帶后從葉輪排出,在自吸式葉輪的兩圓盤間形成負(fù)壓,反應(yīng)器內(nèi)液面上方的氣體由空心軸上端小孔處吸入,沿空心軸向下,并由下端圓盤間小孔鼓出,氣泡從槳端逸出,運動至釜壁,被兩圓盤邊緣的擋板打碎成很小的氣泡,氣體在反應(yīng)器內(nèi)形成循環(huán),固體顆粒懸浮在液體中,氣體與顆粒充分接觸。這樣,氣體在反應(yīng)器內(nèi)不斷被吸入至液相深層,并被攪拌分散,周而復(fù)始,形成均勻的氣液混合,實現(xiàn)高效氣液接觸,強化氣液傳質(zhì)過程,縮短氣液反應(yīng)時間,獲得了高的宏觀反應(yīng)速率。
 
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