我们根据自己的研究成果,运用流体力学中的机翼理论,结合混合理论和反应工程的原理,自行开发成功一种高效节能的新型轴流搅拌桨-翼型轴流搅拌桨。它的特点是:
1、桨叶的流体泵送能力强,产生的轴向速度比较均匀,能在反应釜中造成理想的轴向流动,有利于全釜物料的充分混合。十分适用于固体颗粒悬浮、液滴分散、消除釜内浓度和温度不均匀、互溶液体的迅速混匀等类的操作过程。
2、桨叶产生的剪切的分布比较均匀,同时也比较温和。
3、桨叶的功率准数小,能耗低。在造成釜内同样循环流动的情况下,翼型轴流桨的能耗远低于其他类型的桨叶。
我们开发的翼型轴流搅拌桨,能很好地实现全釜的混合。
为了验证翼型轴流桨的性能,我们将其与其他类型的搅拌桨作了对比试验。从试验结果可以看出,我们开发的翼型轴流搅拌桨性能相当优异。
1、混合时间
我们曾将此桨叶与锚桨及布尔马金桨作对比。结果见表1。
试验结果表明,翼型轴流桨的混合时间要比布尔马金桨和锚桨短很多,而同时其所需的功率也***低。美国莱宁公司将他们的A320轴流搅拌桨与45°斜叶桨(PBT)做对比试验。我们也有类似试验结果。上面几组试验数据表明,翼型轴流桨的全釜混合性能比其他类型的搅拌桨都要优异。
2、传质系数
试验结果表明,在单位体积功率相同的情况下,翼型轴流桨的传质系数优于其他搅拌桨。
3、液滴分布
冀型轴流桨由于其剪切分布比较均匀,因此将其应用于悬浮聚合等互不溶液体混合过程时,会得到滴径比较均匀的液滴分布,从而可得到粒径分布比较均匀的聚合物颗粒,这是生产企业所期盼的。表2列出了在1000升反应釜中应用翼型轴流桨(也称水翼桨)与平桨时得到的聚苯乙烯颗粒的粒径分布情况。可以看到,应用翼型轴流桨后,其合格颗粒(粒径在0.9-2.0mm之间)的百分比,较平桨高出十多个百分点。
以上这些试验结果的情况表明,翼型轴流搅拌桨的性能是很优异的。其他如固体颗粒悬浮等过程,翼型轴流桨的应用也获得很好的结果。在对翼型轴流桨进行了深人的研究后,我们将其应用于许多生产领域。现选取几个应用实例:
6000L聚苯乙烯浮聚合釜:为互不溶液体混合的悬浮聚合过程。用翼型轴流桨取代原来使用的平叶桨,使悬浮聚合后得到的聚苯乙烯颗粒粒径分布有明显改善,粒径在 0.9-2.0毫米的合格颗粒占总颗粒的百分比,从80%提高到90%。经济效益显著。本成果荣获中国石化总公司1998年度科学技术进步奖。
PIA 氧化反应釜:其为液-固-气三相反应过程。用翼型轴流桨替代该釜原有的进口的斜叶搅拌桨,取得良好效果,并解决反应釜原来存在的颗粒沉积问题。本成果经包括四位工程院院士的专家组鉴定,认为已达到国际先进水平。
聚环氧乙烷聚合反应釜:用翼型轴流桨替代该釜原本使用的螺旋搅拌桨,使产物的转化率从80%提高到92%,并解决反应釜内的颗粒沉积问题。
济南某中外合资制药厂的氯化醚化釜,用翼型轴流桨替代原使用的的搅拌桨后,产品得率提高12%,达到全国***高水平,甚至超过技术引进国的水平,取得可观的经济效益。
江苏某染料厂的硝化釜,用翼型轴流桨替代原搅拌桨后,硝化时间从10小时缩短至6小时,同时节能 23%。
这些成功的应用实例说明,翼型轴流搅拌桨的确性能优异,应用前景十分光明。