攪拌�是反應釜關鍵部件之一,根�(jù)釜內不同介質的物理學性質、容量、攪拌目的選擇相應的攪拌�,對促進化學反應速度、提高生�(chǎn)效率能起到很大的作用�
攪拌類型比較�,大致可以分為以下幾種:
1、錨式攪拌器
作為標準攪拌器之一,錨式攪拌器以其價格�、使用方便最初在液相催化加氫中得到了廣泛的應用。錨式攪拌器葉輪的葉徑較�,且貼近釜底,使之用于懸浮密度很�、很難懸浮的催化�(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�(chǎn)生大的剪切力,氫氣幾乎未�(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�,導致反應速率很慢。另�,錨式攪拌器在攪拌時以產(chǎn)生水平回轉流為主,軸向流很少,釜內物料的整體循環(huán)與交換較�,因�,在液相催化加氫反應釜中采用錨式槳是低效�。目�,錨式槳已逐漸被淘��
2、軸流式攪拌�
為了實現(xiàn)相間的充分混�,提高傳質效�,一些翼型軸流槳,以其循�(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�(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��
在不考慮催化劑懸浮時,翼型軸流式攪拌器使流體在釜內的流型為一個整體大循環(huán),氫氣進入槳葉區(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,隨后進入主體循環(huán),形成整體氣液分�。由于反應釜內的湍流程度較弱,氣泡在運動過程中發(fā)生碰撞而聚并的機率�,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��
在不考慮氫氣的情況下,軸流式攪拌器循�(huán)能力�、排出量大,流體在釜內形成的整體循環(huán)流動對催化劑的懸浮操作是十分有效�。并且軸流式攪拌器在對催化劑達到同樣的懸浮程度時所需要的功率明顯低于徑流�。但�,在液相催化加氫反應�,當氫氣從下方通入反應釜后,如氣量比較�,氣泡因浮力而產(chǎn)生的上升流動使得釜內液體的軸向流動型�(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�
組合槳被開發(fā)出來�,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用。其中應用最廣泛的是兩層攪拌�,下層為軸流式攪拌器,用于固體懸??;上層為徑流�,用于氣體分�。采用這種組合時,下層槳將上層槳有效分散的氣體循環(huán)進入下部區(qū)域,在下部分散不良而凝并的氣泡進入上部區(qū)域后又重新被高剪切的槳所分散而再一次循�(huán),因此可有效延長氣相停留時間,提高氣含率,有利于氣液傳質比表面積的增�。在這種組合�,下層軸流槳的排出流方向對液相催化加氫中的氣液傳質有重要影響。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全釜循�(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)調起來才能取得最佳的效果。在反應釜中,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�,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�,且密度差別非常�,氫氣僅在上升過程中得到組合槳的分散而反應,大量未反應的氫氣聚積在反應器內的上部空間,嚴重影響了反應速率和效�。因�,很多科研人員開始考慮開發(fā)新的設備以提高氣液相的接觸面�,從而提高反應的時空收率�
4、自吸式攪拌�
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�將釜內液面上的氫氣重新吸入并分散于液�,可大幅度提高氣含率和氣液相的接觸面�,從而提高了反應速率。目�,自吸式攪拌器在國內已有許多專利�(fā)�,在工業(yè)上也逐步得到應用,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�,空心軸上端開有小孔,圓盤外緣加有打碎氣泡的擋板。當自吸式攪拌器以一定速度旋轉�,高速運行的葉輪能使大量液體在葉輪內外進行循環(huán),根�(jù)文丘里噴射原�,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壓,反應器內液面上方的氣體由空心軸上端小孔處吸�,沿空心軸向�,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,氣體在反應器內形成循環(huán),固體顆粒懸浮在液體中,氣體與顆粒充分接�。這樣,氣體在反應器內不斷被吸入至液相深層,并被攪拌分�,周而復�,形成均勻的氣液混合,實�(xiàn)高效氣液接觸,強化氣液傳質過�,縮短氣液反應時�,獲得了高的宏觀反應速率� |