关于一种带双搅拌两层挡板的反应釜的设计

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【摘要】介绍了一种带双搅拌桨，两层挡板的反应釜，针对以提高反应釜的搅拌和混合效果，更一步提高反应釜内物质的传质与传热效率而做的改进与设计。

【关键词】双搅拌 两层挡板 反应釜 结构设计

1 前言

反应釜广泛应用于石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等生产型用户和各种科研实验项目，用来完成水解、中和、结晶、蒸馏、蒸发、储存、氢化、烃化、聚合、缩合、加热混配、恒温反应等工艺过程。在化工连续生产中，根据反应条件对反应釜的釜体以及反应釜的配置附件进行结构功能与参数配置的设计，其中，设计条件、设计过程、检验、制造以及验收均需要依据相关技术标准，以实现工艺要求中的加热、蒸发、冷却以及低高速混配反应功能。通常反应釜包括：釜体、搅拌器和电机等。釜体和搅拌器的结构直接关系到反应釜内部物料的混合和分散的程度，以及在反应过程之中颗粒的成型状况。常规反应釜的釜体为筒状结构，且釜体内设置有四块挡板，由于挡板位于釜体的中部，而搅拌器位于釜体的底部，因而搅拌器对釜体内部物料达不到更佳的搅拌效果。因此，本文设计的反应釜通过改变挡板的数量和位置，增加搅拌桨以达到更理想的效果。

2 结构与性能分析

2.1 挡板的改进

挡板往往在反应釜中扮演者举重若轻的角色，很多的设计者与制造者都会忽略它的存在，然而它的会提高反应釜的搅拌混合效率。反应釜如没有设置挡板，在电机启动约一分钟的时间后，物料会随搅拌轴的旋转而产生离心力，形成搅拌轴中心物料液面低，靠近反应釜内壁处物料液面高，就是我们通常所说的“漩涡”现象。为了解决这样的问题，我们应该在设计和制造反应釜的时候，在内壁增设多个挡板（一般为2-6个）。反应釜增加挡板后观察在混合状态下的物料，发现原本靠近设备内壁处的物料高度明显降低，即“漩涡”被大大减弱，这说明在一定程度上提高的搅拌混合的效率。其次，釜体内部安装挡板之后，为釜体内架设盘管装置提供支架，改善釜体内反应环境。

本设计采用双层交错挡板，突破常规使用的单层挡板。每层挡板与挡板之间按120°夹角，上下两层之间按60°夹角交错开来。使用双层挡板，增加内部流体的传质与传热的效果。在此环境下，雷诺数Re迅速达到2300，并很快进入湍流状态。经多次实验表明，挡板均匀分布在釜体壁上，可达到最佳效果。

2.2 搅拌桨的改进

搅拌桨是反应釜中最关键的部位，其形式和质量直接影响反应的质量和效果，配套生产推进式、桨式、涡轮式、锚式、螺带螺杆式五大系列搅拌器，基本能满足石油、化工、冶金、制药、染料、食品等行业各种搅拌工艺要求。并可根据实际需要将两种或两种以上的搅拌器组合成复式搅拌器会达到更好的搅拌效果。

在反应釜搅拌器上增加一层桨叶之后，釜内流动更复杂，流动形态不仅受到桨叶直径，桨叶离釜底距离等因素的影响，双层搅拌桨间距的变化，都将对反应釜内流型引起较大的变化。

本设计搅拌桨使用推进式三叶搅拌桨和挡板配套也采用双层设计，推进式搅拌桨使得釜体内部流体流动更激烈。由于和双层挡板的协同作用，在反应釜内形成横向和纵向的搅拌运动，最大搅拌线速度有所提高，动力增强。

3 结论

随着化工工业发展，产业化生产和实验室研发等对反应釜要求越来越高。本设计对反应釜体内部进行两方面改进：

（1）采用双层交错挡板设计，大大的改善了流体在反应釜内的运动状态，更可以以挡板做支撑，架设冷却或加热装置。

（2）采用双层推进式搅拌桨，改变流体流型，最大程度提高搅拌线速度。

参考文献

[1] 夏晨，李扑.反应釜设计及其温度控制系统.化工自动化及仪表，2004，31（1）

[2] 张少坤，尹侠.双层桨搅拌槽内流场的数值模拟 《OOD&MACHINERY》2011，第27卷第1期

[3] 刘天婴.反应釜搅拌轴的设计计算.北京石油化工学院学报，2000，（01）

[4] 曾真，王为国.搅拌轴临界转速近似计算方法的比较.化工设计通讯，2009，（04）

作者简介

朱珠（1984-），安徽省芜湖市人，工艺工程师，2006年毕业于南京晓庄学院，研究方向：主要从事锂离子电池正极材料及其前驱体研发工作。