藥物合成中反應釜攪拌器的分類、特點及合理選型

攪拌器是反應釜關鍵部件之一，根據釜內不同介質的物理學性質、容量、攪拌目的等選擇相應的攪拌器，對促進化學反應速度、提高生產效率能起到很大的作用。

反應釜是廣泛應用于石油、化工、橡膠、農藥、染料、醫藥、食品，用來完成硫化、硝化、氫化、烴化、聚合、縮合等工藝過程的壓力容器。

反應釜由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動裝置、軸封裝置、支承等組成。

1、反應釜的殼體

殼體由圓形筒體，上蓋、下封頭構成。上蓋與筒體聯接有兩種方法，，一種是蓋子與筒體直接焊死構成一個整體;另一種形式是考慮拆卸方便，可用法蘭聯接。上蓋開有人孔、手孔和工藝接管等。

2、反應釜的攪拌裝置

在反應釜中，為加快反應速度、加強混合及強化傳質或傳熱效果等，反應釜一般都裝有攪拌裝置。它由攪拌器和攪拌軸組成，用聯軸器與傳動裝置連成一體。

3、反應釜的密封裝置

在反應釜中使用的密封裝置為動密封結構，主要有填料密封和機械密封兩種。

使物料混和均勻，強化傳熱和傳質，包括均相液體混合；液-液分散；氣-液分散；固-液分散；結晶；固體溶解；強化傳熱等。

攪拌器是實現攪拌操作的主要部件，其主要的組成部分是葉輪，它隨旋轉軸運動將機械能施加給液體，并促使液體運動。

攪拌器旋轉時把機械能傳遞給流體，在攪拌器附近形成高湍動的充分混合區，并產生一股高速射流推動液體在攪拌容器內循環流動。

液體在設備范圍內作循環流動的途徑稱作液體的“流動模型”，簡稱“流型”。

流型與攪拌效果、攪拌功率的關系十分密切。流型取決于攪拌器的形式、攪拌容器和內構件幾何特征，以及流體性質、攪拌器轉速等因素。

軸向流

流體流動方向平行于攪拌軸，流體由槳葉推動，使流體向下流動，遇到容器底面再向上翻，形成上下循環流。

徑向流

流體流動方向垂直于攪拌軸，沿徑向流動，碰到容器壁面分成二股流體分別向上、向下流動，再回到葉端，不穿過葉片，形成上、下二個循環流動。

切向流

無擋板的容器內，流體繞軸作旋轉運動，流速高時液體表面會形成漩渦，流體從槳葉周圍周向卷吸至槳葉區的流量很小，混合效果很差。

上述三種流型通常同時存在；

軸向流與徑向流對混合起主要作用；

切向流應加以抑制—采用擋板可削弱切向流，增強軸向流和徑向流。

槳式、推進式、渦輪式和錨式攪拌器在攪拌反應設備中應用廣泛，據統計約占攪拌器總數的75～80％。

1、槳式攪拌器

由槳葉、鍵、軸環、豎軸所組成。槳葉一般用扁鋼或不銹鋼或有色金屬制造。槳式攪拌器的轉速較低，一般為20～80r／min。槳式攪拌器直徑取反應釜內徑Di/3～2/3，槳葉不宜過長，當反應釜直徑很大時采用兩個或多個槳葉。

主要應用：

槳式攪拌器適用于流動性大、粘度小的液體物料，也適用于纖維狀和結晶狀的溶解液，物料層很深時可在軸上裝置數排槳葉。折葉式比平直葉式功耗少，操作費用低，故折葉槳使用較多。

槳式攪拌器不能用于以保持氣體和以細微化為目的的氣—液分散操作中。

槳式攪拌器的轉速一般為20～100r/min ，其常用參數見下表：

2、推進式攪拌器

推進式攪拌器，攪拌時能使物料在反應釜內循環流動，所起作用以容積循環為主，剪切作用較小，上下翻騰效果良好。當需要有更大的流速時，反應釜內設有導流筒。

標準推進式攪拌器有三瓣葉片，其螺距與槳直徑d相等。推進式攪拌器直徑約取反應釜內徑Di的1/4～1/3，300～600r／min，攪拌器的材料常用鑄鐵和鑄鋼。

推進式攪拌器的特點：

軸向流攪拌器；

循環量大，攪拌功率小；

結構簡單、制造方便；

常用于低粘流體中。

3、渦輪式攪拌器

結構簡單，制造方便；

適用于粘度大、處理量大的物料；

易得到大的表面傳熱系數；

可減少“掛壁”的產生。

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