不銹鋼反應釜如何根據物料特性選擇攪拌器？

一、根據物料特性選擇攪拌器的核心原則

1. 物料黏度（最關鍵參數）  

- 低黏度（＜1Pa·s）：  

 - 優先選渦輪式、推進式、平槳式，利用高速剪切與徑向/軸向流動實現快速混合；  

 - 例：水相溶液反應、低濃度酸堿中和，渦輪式可強化氣液傳質（如通入CO?的碳化反應）。  

- 中黏度（1-5Pa·s）：  

 - 斜槳式、開啟渦輪式（帶傾角葉片減少功率消耗）或錨式基礎款（輕微刮壁需求）；  

 - 例：食品糖漿熬制、中等濃度乳液初步混合。  

- 高黏度（5-50Pa·s）：  

 - 錨式、框式（貼壁設計防粘壁）或螺帶式（短螺距）（增強周向流動）；  

 - 例：硅膠制備、高濃度顏料研磨漿料。  

- 超高黏度（＞50Pa·s）：  

 - 雙螺帶式、螺桿-螺帶組合式（強軸向循環）或行星式攪拌器（適合近固態物料，如口香糖基料混合）；  

 - 需避免使用渦輪式（功率不足、混合效率低）。  

2. 物料相態與混合目的  

- 液-液混合（互溶/不互溶）：  

 - 互溶體系（如乙醇-水混合）：低剪切攪拌器（推進式）即可；  

 - 不互溶體系（如油-水乳化）：高速渦輪式、分散盤式（剪切力破碎液滴，形成穩定乳化液）。  

- 氣-液混合（氣體吸收、鼓泡反應）：  

 - 圓盤渦輪式（葉片帶孔，氣體從底部通入時被分割成小氣泡，圓盤防止氣體沿軸上升短路）；  

 - 例：發酵罐中的通氣攪拌、環氧乙烷水合反應中的氧氣溶解。  

- 固-液混合（固體溶解/懸浮）：  

 - 固體顆粒＜1mm且易懸浮：推進式、渦輪式（強流動防止沉淀）；  

 - 固體顆粒＞1mm或高濃度（＞30%體積分數）：螺帶式、框式（軸向/周向流動提升懸浮效率，避免顆粒沉積釜底）；  

 - 例：催化劑顆粒在反應液中的懸浮（螺帶式）、食鹽溶解（推進式）。  

3. 物料特性與特殊需求  

- 易粘壁/結垢：必須選錨式、框式或刮壁式，葉片貼近釜壁（間隙≤2-5mm），連續刮擦防止物料黏附（如熔融聚合物反應）。  

- 熱敏性物料：需快速傳熱，可搭配螺帶式（空心軸通熱介質）+夾套，提升釜壁與物料間的換熱效率，減少局部過熱。  

- 高剪切需求：如納米顆粒分散、聚合物溶解，選鋸齒分散盤（轉速＞1500rpm），通過強剪切破碎團聚顆粒。  

- 腐蝕性物料：攪拌器材質需與釜體一致（如316L、哈氏合金），表面拋光（Ra≤0.8μm）減少腐蝕介質滯留。  

二、選型輔助參數

1. 攪拌轉速：  

  - 低黏度：100-500rpm（渦輪式、推進式）；  

  - 高黏度：10-100rpm（錨式、螺帶式）；  

  - 分散盤式：1000-3000rpm（需變頻電機調節）。  

2. 葉片尺寸：  

  - 直徑通常為釜內徑的1/3-2/3（錨式/框式貼近釜壁，直徑≈釜徑-20mm）；  

  - 螺帶式高度需覆蓋物料液位，避免空轉（尤其液位變化大的反應）。  

3. 功率計算：  

  - 通過黏度、轉速、葉片參數計算攪拌功率，確保電機與減速機匹配（避免過載或功率浪費），可參考攪拌功率準數關聯式（如μ=Kρn3d?，μ為功率，K為修正系數）。  

三、典型應用案例  

1. 制藥行業（口服液配制，低黏度水溶液）：  

  - 選推進式攪拌器（3葉片，傾角45°），軸向流動為主，混合均勻且能耗低，避免氣泡卷入。  

2. 化工行業（聚氯乙烯聚合，高黏度漿料+粘壁風險）：  

  - 選錨式刮壁攪拌器（葉片帶聚四氟乙烯刮板），貼壁旋轉清除釜壁聚合物，防止局部過熱引發爆聚。  

3. 食品行業（巧克力醬料，超高黏度+固體顆粒）：  

  - 選雙螺帶式攪拌器（螺距與螺帶直徑比1:1），配合低速運轉（20rpm），軸向輸送物料并減少剪切熱，保護巧克力風味成分。  

攪拌器選型需以物料黏度為基礎，結合相態、顆粒特性、反應目的及設備結構（如釜體高徑比、是否有內盤管）綜合判斷。核心目標是：  

- 低黏度：高效混合與傳質（優先剪切力與流動循環）；  

- 高黏度：避免死角與粘壁（優先貼壁設計與軸向/周向流動）；  

- 多相體系：強化界面接觸（如渦輪式分割氣泡、分散盤破碎液滴）。

通過合理選型，可顯著提升反應效率、產物均勻性及設備運行穩定性。