通常实现金属粉末机械合金化的球磨装置主要有以下几种：搅拌球磨机、滚动球磨机、行星式球磨机和震动球磨机，如图所示。其工作原理如下:

（1）      搅拌球磨机（图a）是一种最有发展前途而且是能量利用率最高的超细粉碎设备，同样也是重要的机械化设备。搅拌球磨机又称搅拌磨，它主要由一个静止的球磨筒体和一个装在筒体中心的搅拌器组成，筒体内装有磨球，磨球由装在中心的搅拌器带动，搅拌器的支臂固定在搅拌轴上，当搅拌器旋时，磨球与物料作多维度的循环运动和自传运动，从而在磨筒内不断地上下、左右相互置换位置产生强烈的运动，由磨球介质重力与螺旋回转产生的挤压力对物料产生冲击、摩擦和剪切作用，使物料粉碎。

（2）        滚动球磨机（图b）也称卧式球磨机，球磨筒体绕其横轴转动。粉碎物料的作用效果主要取决于球和物料的运动状态，而球和物料的运动状态又取决于球磨筒体的转速。在重力和旋转所产生的离心力综合作用下，球体上下翻滚砸在粉末上从而达到破碎和机械化的效果。但其球磨效果一般，效率低。

（3）        振动球磨机（图c）振动球磨机是利用磨球在作高频振动的筒体内对物料进行冲击、摩擦、剪切等作用从而使物料粉碎的球磨装置。一维振动式球磨机，筒体作纵向振动，在此过程中，磨球抛起落下，砸在粉末上进行研磨。三维振动式，其工作原理和一维振动球磨机相同，但是在三个方向上，自由振动工作情况更为复杂，球体不但和桶壁发生碰撞，还与筒体的顶部和底部碰撞，但其球磨效果也一般，效率低。

        中心传动刮泥机采用中心传动、悬挂式，污水从工作桥下进水管流入导流筒扩散后，均匀的向周边呈辐射状流出，呈悬浮状的污泥经沉淀后沉积于池底，驱动装置带动中心立轴旋转，并带动刮臂及刮泥板转动，将污泥从池周刮向中心集泥槽后，靠池内静水压由排泥管排出池外，水面上的浮渣通过旋转撇渣装置撇向池边，再由刮渣耙刮进排渣斗内排出池外；而上清液则通过三角形出水堰板溢入出水槽内排出。

设备主要特点

       1、驱动装置采用三级摆线针轮减速机传动，传动稳定，结构紧凑，机械效率高；

       2、刮泥机立轴下端设有水下支承，避免立轴转动时的偏摆；

       3、设置机械和电子双重过载保护，运转安全可靠；

      4、设备操作简便，可直接就地/远程控制设备的运行。

脱硫搅拌器机械密封要满足热量的散发以及流体的流动性，防止流体从腔内流出或从腔外渗入进去。密封件长期在这些油类及杂质的作用下，难免会出现变形现象，导致密封失效，这时候就要拆除，然后重新安装新的。

一、脱硫搅拌器机械密封拆除步骤

1、将脱硫搅拌器后盖打开，然后拆下轴支架。

2、拆除键销、机械密封静环压盘螺栓。

3、将轴支架反冋套入轴中，并用搅拌器配备螺栓固定，然后用扳手扳动螺帽，将轴拉出来，拉到一定位置后，用管钳将轴向顺时针方向旋转，直到轴的快速接头完全咬合，再将脱硫搅拌器机械密封挡板取下。

4、用卡簧钳将两只卡簧拆下，用螺栓固定在搅拌器机械密封静环上，这样便于静环的取岀。取出静环后，再将卡静环的卡簧装上，作为撬力点，用起子或撬棍将机封的动环和轴套一起取下。

二、脱硫搅拌器机械密封安装步骤

1、防止脱硫搅拌器轴套内的型圈在安装时不被损坏，先用生料带将卡簧槽填满，再将轴套与动环座一起套入，并用专用管子均匀敲打到位，然后将卡簧取下

2、安装动环0型圈，再将动环装上，安装动环时要注意对准凹凸点，并且要求同时进入。

3、安装静环，卡上卡簧。将静环安装到位，使静环0型圈进入脱硫搅拌器机体并卡上轴套卡簧。

4、将静环压盘装上，再将轴架反向套入，用专用螺栓固定住。用管钳逆时针方向旋转，并且慢慢地将轴压入到位，再紧固静环压盘。

5、拆除轴架，重新正向、受力均匀安装轴架，然后将后盖装上。这样，为脱硫搅拌器更换机封的工作就完成了。

脱硫搅拌器机械密封分为很多种，一般情况下课按照上述步骤拆装，而有的零配件数目多，且复杂。无论是哪一种都需要工作人员做好记录，不得装反。

　　脱硫搅拌器在运行的时候是不能进行人为的对搅拌料的操作的，它作为一种机械设备在运转的时候由于惯性它的速度会非常快，所以大家在想要查看物料搅拌效果时应停下查看，为了安全使用操作还需注意以下几点：

　　1、检修浆液箱和脱硫搅拌器时，运行时尽量降低液面高度以及浆液浓度，停机后尽可能将剩余的浆液排地沟。

　　2、在检查系统时，需要停止各个系统设备的运行。此时只有地坑搅拌器投用。

脱硫搅拌器

　　3、在停运浆液箱、脱硫搅拌器前，尽量降低石灰石卸料斗料位和石灰石储仓料位。

　　4、在停运时用完石灰石，如石灰石储仓在储存了石灰石的状态下停运，应关闭石灰石储仓下手动插板阀，以防止石灰石在石灰石储仓中堵塞。

　　5、在脱硫搅拌器停止工作期间，为避免石灰石浆液沉降聚集，在停止石灰石液泵、浆液箱之前，要先排空石灰石浆液箱。

　　脱硫搅拌器的使用应按照使用要求进行操作，否则发生物料泄露及报废是轻，造成人员伤亡就得不偿失了，所以为了安全着想建议工人在使用之前要做好用前须知培训及安全意识的培养。

反应罐具有工艺先进、质量稳定、传动平稳、操作方便等特点，反应罐广泛应用于石油、橡胶、染料、化工、食品、科研等行业，完成聚合、缩合、硫化、氢化等化学工艺过程。是以参加反应物质的充分混合为前提，对于加热、冷却、和液体萃取以及气体吸收等物理变化过程均需要采用搅拌装置才能得到较好的效果，并可为客户设计。

分类：反应罐规格多样，容积有0.1~10m3不等，加热方式有夹套加热或盘管蒸汽加热、电加热、油加热等。反应罐可根据物料的生产要求和用户所需而确定压力、温度、材质、搅拌装置类型、转速、密封结构、加热方式等进行设计制造。反应罐具有可加热、冷却、保温、搅拌、计量等功能，由釜体（筒体）、夹套或盘管（加热、冷却、循环）、搅拌器、传动装置（电机、减速机）轴封装置（机械密封）支撑（平台、支腿）保温介质等组成。反应罐的管口配有人孔、进料口、出料口、视镜、射灯、呼吸口、CIP（配万向清洁球）、取样口、温度表、温度传感器、冷热介质进出口等工艺管口。

反应罐加热形式有电加热、油加热、气加热、水加热、（或冷却）等。夹套形式分为：夹套型和外半管型，夹套油加热型都设有导流装置。搅拌形式一般有桨式、锚式、框式、刮壁式等。高转速类有分散叶轮式、涡轮式、高剪切式、推进器式，供客户根据工艺选择。传动形式有普通电机、防爆电机、电磁调速电机、变频器等、换热器有摆线针轮式、涡轮式、行星无级变速式。轴封为普通水冷却填料密封、组合式四氟填料密封、机械密封、出料型式有球阀、下展阀。

高速分散搅拌罐定制

不锈钢搅拌罐在平时运转时需要很多步骤的配合，下面我们给大家介绍一下每一个步骤。为消除搅拌容器内液体的打旋现象，使被搅拌的液体上下翻腾而达到均匀的混合，通常需要再搅拌容器内加挡板。通常挡板的宽度约为容器内直径的1/12～1/10，其中设备内的附件如温度计、传热蛇管或各种支撑体也可以起到一定的挡板作用的，但往往达不到“全挡板条件”。通常增加挡板数计其宽度，功率消耗也会增加，但增加到一定值以后，功率消耗就不会再增加，此时的工况就称为“全挡板条件”。在不锈钢搅拌罐容器内，流体可沿各个方向流向搅拌器，流体的行程长短不一，在需要控制回流的速度和方向，用于确定某一流况时可使用导流筒。导流筒是上下开口的圆筒，安装在容器内。

高速分散搅拌罐定制

搅拌罐也可以称之为一种混合容器，是将多种不同物料进行混合搅拌使之完全混合融为一种液体或调成适宜稠度的一种机械设备，那么这个搅拌过成是如何进行的呢，整个混合过程又是如何让进行的呢？这里为大家详细介绍一下。搅拌罐的主要作用部件是搅拌轴，在不同液体置入搅拌罐后，启动搅拌罐开启开关，搅拌轴周将进行左右旋转式运转，由于流体速度差的存在，才使流体各层之间相互混合，因此，凡搅拌过程总是涉及到流体剪切速率。剪切应力是一种力，是搅拌应用中气泡分散和液滴破碎等的真正原因。必须指出的是，整个搅拌罐中流体各点剪切速率的大小并不是一致的。正是这种不同流速的物料相互碰撞结合才使得物料的混合更加均匀。搅拌罐分为好多种，有强制式搅拌罐、单卧轴搅拌罐、双卧轴搅拌机等等。但是每一种制裁的搅拌罐都是不锈钢制材，所以了解不锈钢搅拌罐的运行原理就学会了所有的搅拌罐的操作要领！高速分散搅拌罐定制

加热形式有夹套电加热、盘管加热，该设备结构设计合理、工艺先进、经久耐用，并具受热面积大，热效率高，加热均匀，淮料沸腾时间短，加热温度容易控制等特点，是理想的投资少、投产快、收益高的化工设备。电加热搅拌罐、调配罐为上开启式结构，具有可加热自动控温、保温、搅拌功能；传热快、适应温差大、清洗方便等优点。广泛应用于食(乳)品、、日化、饮料、油脂、化工、颜料等行业做为加热、混合调配或杀菌处理。特别适合于无蒸汽热源的单位与科研机构的小、中试使用。并可按工艺需要采用全封闭式结构。主要技术及结构性能：容积：50L、100L、200L、300L、500L、600L、1000L～5000L。加热方式：采用电热棒插入夹套内。

高速分散搅拌罐由搅拌罐体、上下封头、搅拌器、支承、传动装置、轴封装置等组成，还可根据工艺要求配置加热装置或冷却装置或计量装置。可根据不同的工艺要求选用碳钢或不锈钢等材料来制作。根据工艺要求开进料、出料、观察、测温、测压、放空、固体投料等工艺管孔。

上部配置有传动装置（电机或减速器），由传动轴驱动搅拌罐内的搅拌器进行搅拌混合。轴封装置可采用机封或填料密封等，机械密封和填料密封又分别有很多种类，供用户选用。

高速分散搅拌罐具有可加热、冷却、保温、搅拌、分散、计量等功能，广泛应用于涂料、医药、建材、化工、食品等行业。根据生产及工艺的要求，可设计有加热、冷却，密封承压系统，真空系统，计量系统。

根据客户需求可安装CIP清洗装置、液位计（物位计）、人孔（手孔）、呼吸器（阻火防爆）、视镜射灯、温度传感器、压力表、真空表、下展式放料阀、球阀、进液口、出液口、排污口等。

一、高速分散搅拌罐技术参数表：

公称容积 100L 300L 500L 1000L 2000L 3000L 5000L 10000L

内径尺寸（mm） 500 800 900 1100 1400 1500 1800 2100

换热面积(m2) 0.9 2.0 2.7 4.5 7.5 10.0 13.5 22

搅拌功率(KW) 0.55 0.75 1.5 3.0 4.0 5.5 7.5 11.0

转速(r/m) 转速在200-2900r/min

搅拌形式 按物料性质、搅拌转速、分散要求设计制造

工作压力（Mpa） 按工艺条件设计制造

工作温度℃ -5℃-300℃

夹套加热/冷却介质 蒸汽/冷却水/导热油/冷媒

计量方式 称重混料或者液位计量或流量计量

保温材料 聚氨酯/岩棉

管口配置 满足条件下可按需进行设计

罐体材质 SUS304/316L/Q235-B 二、高速分散搅拌罐使用和维护：

1、应严格按产品铭牌上标定的工作压力和工作温度操作使用，以免造成危险。

2、严格遵守产品使用说明书中关于冷却、注油等方面的规定，做好设备的维护和保养。

3、通常的搅拌罐多为常压设备，按常压设备的使用规程操作。

4、根据不用的生产工艺如乳品、制药企业即对卫生要求较高的工艺，要严格注意搅拌罐的清洗与日常保养。清洗与保养可见设备的使用说明书。

三、高速分散搅拌罐设备安装、调试：

1、请检查设备在运输中是否存在严重损伤及严重变形的地方，以及检查设备的紧固件是否有松掉等现象。

2、高转速搅拌罐的需要打地脚的，请用户采用预埋地脚螺栓的方式，在牢固的基础上对该设备进行水平安装。

3、请在专业人士的指导下，进行设备、电气控制装置及配件的正确安装，并检查管路是否畅通，安装的仪表是否正确，是否有损坏现象。启动设备前请检查设备内外及周边是否有影响该设备正常运转的人或物体存在，以免发生危险。

4、安装好后，请首先进行几秒钟的试运行，确定无电气短路或无异常声响后，方可进行短时间的试转。

5、若搅拌罐上配有机械密封，在主机启动前其机封润滑槽内必须注入适量的10#或缝纫机油，水冷却式机械密封其机封冷却腔内必须通入冷却水，以便机封装置得到良好的润滑和冷却。

6、设备在正常运转后，请检查轴承温度，运行平稳度，密封性等，以及仪表是否正常，确认正常后方可投料运行。

    气液固三相的搅拌混合行为主要关注的是由搅拌器产生的流型怎样影响

（1） 分散：容器中的气体分散受固体颗粒浓度和粒径分布的影响。

（2） 悬浮：容器中固体颗粒的悬浮受气体速率和和气泡大小的影响。

    三相体系常常涉及多个搅拌器的使用，分别实现气液分散和固液悬浮。 

4.1 临界转速

    在三相混合体系中，存在两个临界转速：气体分散的临界转速和固体颗粒的临界悬浮转速。颗粒密度和液体密度的相对大小对临界转速的影响十分显著。当颗粒密度远大于液体密度时，颗粒悬浮比气体分散困难，而且通气对颗粒悬浮产生不利影响。若两者密度接近时，颗粒的悬浮比气体的分散容易。而且气速越大，颗粒悬浮的临界转速越小。

4.2 三相搅拌设备

    主要包括釜、桨、分布器和挡板等。

    釜型多为平底或碟底的直立圆筒容；常用的桨型有直叶圆盘涡轮，上推式斜叶圆盘涡轮，下压式斜叶圆盘涡轮，上推式斜叶形式涡轮，下压式斜叶开式涡轮，推进桨，三叶后掠桨等；挡板有平挡板和指形挡板;气体分布器有单孔垂直管、水平管、水平交又管、分布环、同心分布环簇和锥型分布器，此外采用指形挡板时多用指形挡板兼作分布器。

4.2.1 釜

    釜底形状对颗粒的悬浮影响很大，这是因为搅拌器产生的流型是流线型，平底釜的非流线形状对搅拌器产生的流型是不利的，可使液流速度降低。而颗粒悬浮的前提是颗粒在釜底的滑移，滑移的动力是流液速度，因此平底釜对颗粒的悬起是不利的，会在釜底中央或釜底边壁形成沉积的颗粒带，这些颗粒最难悬浮，故平底釜的悬浮性能比球底釜、碟底釜的差。

    同样气量时，釜径越大、气速越低、气体对颗粒悬浮的影响越小。

4.2.2 搅拌器

    采用直叶圆盘涡轮和上推式斜叶圆盘涡轮时，最后悬起的粒子位于釜底中心附近的环形带上，而采用下压式斜叶开式涡轮时则位于釜底壁角上。这说明采用不同搅拌器时，颗粒的悬浮难点和分散途径是不同的，从流型角度来研究颗粒的悬浮分散是比较合适的。

4.2.3 气体分布器

    有分布器但不通气时，位于釜底的分布器对颗粒的悬浮造成了很大的阻碍作用，需要更高的转速才能使颗粒悬起。分布环离釜底的距离过小时不利于粒子的完全悬浮。气体分布环的直径越大、环上开孔越多，临界转速就越低，这是因为采用大分布环时从环孔喷出的气泡相对来说速度较低，孔数越多，从环孔喷出的气泡速度也越低，对釜底的颗粒悬起影响较小。

4.3 操作工艺条件

    从临界分散转速角度看，不同工艺条件时最佳的结构变量是不同的，低气量时下压式涡轮不错，高气量时上推式涡轮最好，这是由于气量很高时气升作用很强，只有把气升作用与搅拌作用协调起来才能取得最佳的效果。

    此外，各种气体分布环中以大分布环为优。

4.4 典型的气液固三相搅拌反应

    液相催化加氢是典型的气液固三相搅拌反应，液相加氢技术已广泛代替铁粉、硫化碱、水合肼等传统还原法，可减少三废排放90％以上，并提高了产品收率与质量。该技术主要用于炔烃、芳烃和含氰基、硝基、亚胺基、羰基等不饱和化合物的还原。

    液相催化加氢中，气相为氢气，固相为催化剂颗粒。在各种加氢设备中，最为典型的是自吸式搅拌器和轴流桨的组合。反应器示意图见下图。

    由于通入的氢气相对有限，这可能会严重制约反应速率的提高，使用自吸式搅拌机将釜内液面上的氢气重新吸入并分散于液相，可大幅度提高气含率和气液相的接触面积，从而达到提高反应速率的目的。

    如果液体较深的话，自吸式搅拌器的吸气效果和对气体的分散效果会大大降低，此时需要配以轴流桨以改善流型、增加吸气及气体分散效果。

自吸式搅拌器和轴流桨的组合式反应器的典型应用有对氨基甲苯、间氨基甲苯、3,3’-二氯联苯胺（DCB）、天然VE转型、邻氨基苯甲醚、对氨基苯甲酸乙酯（苯佐卡因）、EDB、脂肪氨、异丙甲草胺、普鲁卡因、邻氨基对叔丁基苯酚等。

    在许多过程中，气液接触是十分重要的，气体需要与液体进行充分且有效的接触以提供足够的质量传递或热量传递能力。比如有的氯化和磺化反应是快反应，这需要搅拌器能提供很高的传质强度；有的反应需要吸收难以溶解的氧气，这又需要搅拌器能提供很高的分散能力。

    早期研究认为，气液分散是气体直接被搅拌器剪切成细小的气泡而形成的。但近年的研究表明，气液分散是受气穴控制的。当气速过大或搅拌转速过低时，整个搅拌器被气穴包裹，气体穿过搅拌器直接上升到液面，发生气泛。

    气液接触过程的主要有有以下几种：气相和液相需要的停留时间分布、允许压力降、相对质量流率、是否逆流接触、局部混合能力、是否需要补充或移出热量、腐蚀条件、泡沫行为与相分离、反应时需要的流型、反应与传质的关系、层流和过渡区的流变行为等。这些因素又大都与搅拌器关系密切。

    搅拌槽内的气体分散大致有以下几个状态：气泛状态（大部分气体未分散，气泡沿搅拌轴直接上升到液面），载气状态（气体基本得到分散，分布器以下分布不良），完全分散状态。

2 气液搅拌设备的结构类型

    气液分散搅拌器主要有三种：通气式、自吸式和表面更新式。

2.1 通气式

    工业上约80％采用了通气式搅拌器。通气式常采用各种涡轮搅拌器，主要由气体分布器、搅拌器、搅拌槽构成。

2.2 自吸式

     自吸式机械搅拌反应器，是搅拌桨具有开小孔的空心轴或在搅拌轴外装有轴套，利用叶轮将液体甩出形成的负压从液面上部吸入气体，再靠桨叶分散气泡。

    气-液相接触面积的大小显著影响反应速率的高低，一般的搅拌设备总是围绕如何提高新鲜补充气体的分散特性而设计制造的，但补充的新鲜气体流量有时是十分有限的，这就严重制约了反应速率提高。而自吸式搅拌机具备将釜内液面上的气体重新吸入并分散于液相的显著特点，可大幅度提高气含率和气-液相的接触面积，从而达到提高反应速率的目的。

    自吸式气液搅拌桨叶中气泡从桨端逸出，呈球形，运动至釜壁，经挡板碰击后分别向上向下形成两个环流流动。就整个反应器而言，气泡在宏观上分布比较均匀。气泡直径大多是2-3mm的圆球形气泡，并不象通气式搅拌中的气泡要发生变形。

    这种搅拌器不需要气体分布器，主要用在粘度很低的流体。普通的自吸式搅拌器只适用于深度不超过2.5m的反应器，如果配上高效轴流桨，自吸式搅拌器的操作深度可达5m。目前这种深槽操作的自吸式搅拌器已经在工业上得到了很好的应用，取得了良好的效果。

    如果用在三相反应中，比如液相加氢中有颗粒催化剂时，自吸式搅拌器则通常要配以能悬浮催化剂颗粒的搅拌器。

2.3 表面更新式

    表面更新式搅拌器利用搅拌产生的湍流使气液接触表面不断更新，增加气液传质。但是，由于既没有外部气体通入，又不能像自吸式搅拌器那样吸入气体，因此补充的气体很有限，适用在所需气体不多的场合。

3 流型与操作

    气液搅拌体系的宏观流动状态大部分为湍流状态。其中液体的流动主要与搅拌桨相关，可分为径向流、轴向流和切向流，此处不再介绍，仅介绍气体的流型。

3.1 气体的流型

    气体的流型控制着气相的再循环和返混程度，并决定了气液传质推动力。它还对液相的宏观流动和均一程度有着显著的影响。评价气体返混的指标是再循环比例。一般来说，大反应器的气体再循环比例要小于小反应器的。气速较小时，气体的流动主要受搅拌器的影响；气速较大时，则主要受气速的影响。

    轴向流叶轮比径向流叶轮能更好地控制气体地流动。叶轮与气体分布器地距离直接决定了气体地流动，如下图所示。

3.2 液体的混合时间

    液体的混合时间主要和气速以及搅拌功率有关。液体温度高时的混合要大大高于低温时的。大气速时，由于气体的再循环比例减小，导致了液体的混合能力减弱。

    值得注意的是：多层桨的情况与单层桨的情况大不一样，比如高径比为3、采用3层桨的混合能力要远远低于高径比为1、采用单层桨的。

4 气液分散与传质

    搅拌槽内的气液传质大都由液侧阻力控制，比界面积越大，传质能力越强。因此比界面积直接决定了传质速率，而比界面积又是由气液分散决定的。

4.1 叶轮形式对气液分散的影响

4.1.1 直叶圆盘涡轮

    排量较大。圆盘可以阻止气泡直接穿过搅拌器，从而降低泛点转速，若没有圆盘易发生气泛。

4.1.2 斜叶圆盘涡轮

    属循环剪切兼顾型。可获得较好的气液分散，气含率和传质系数大，搅拌功率较小，泛点转速较低。

4.1.3 弯叶圆盘涡轮

    和直叶圆盘涡轮相似，但降低了搅拌功率。

4.1.4半管圆盘

    直叶圆盘涡轮背面易形成气穴而降低效率，而半管叶片的弯曲抑制了气穴的形成，具有了以下优点：

    载气能力提高，泛点转速提高；

    改善了分散和传质性能；

    泵送能力提高。

4.1.5 宽叶翼流型搅拌器

    叶轮区的面积率很大，延长了气体的停留时间，且泵送能力强。

4.2 气体分布器对气液分散的影响

    气体进入搅拌容器的方式十分重要。气体一般是在搅拌器下方被喷入容器，喷射环的直径小于搅拌器直径，这样可以使气体被充分分散，最大程度的增加气液接触面积。但是喷射环较小会导致搅拌叶片背后形成气穴。工业中约有80％的气体分布采用喷射环。

    大直径、靠近槽壁安装的环形分布器能有效防止气泛的发生，但对气体的分散能力降低了。

5 传热

    搅拌槽中的气体行为从两种途径影响着传热系数：一是产生两次循环流，提高湍流强度；一是气泡在还热面上附着，增大热阻。

    斜叶圆盘涡轮＆直叶圆盘涡轮的组合式搅拌器表面传热系数较高，对气速的变化不敏感。

6 多层搅拌器

    对高径比大的搅拌容器，采用单层桨不能获得好的混合能力时就需要采用多层搅拌器，比如在发酵工业中。

    多层搅拌器中，常采用多种型式的搅拌器组合以获得较高的搅拌效果，使轴向循环能力和剪切分散能力得到综合的平衡。比如，有的搅拌过程需要循环与剪切兼顾，这时采用了上两层循环能力强的宽叶翼流型搅拌器，下层采用了剪切能力强的半管圆盘叶轮。

    不同层搅拌桨之间的层间距对气体的分散效果有较大影响。增大层间距可使下层叶轮的分散性能提高，并能提高平均气含率。

7 新型搅拌器

    现在，气液反应和搅拌系统又有了一些新进展：（1）高蒸汽压系统，比如沸腾。（2）高气速行为（表观气速>0.08m/s）。（3）搅拌器范围的扩大，包括凹面桨的设计和宽桨叶的液压成形。（4）气体的再循环率及其传质推动力关系的正确计算。

    气液搅拌中，为了得到更长的气体停留时间，或者更好的气体流型，有研究机构和公司开始设计新型的搅拌器。

    比如有的反应器在液体表面增加了一个自吸式搅拌器，使溢出的气体重新返回液体中，增加了气体的停留时间。

    有专家正在研究一种可以改变气体流型的搅拌器，如下图所示。这是一种多层桨，最下层是径流桨，上两层是起吸气作用的翼流桨，通过翼流桨可以强制改善气体的流型。

8 气液搅拌设备的应用

    气液搅拌设备主要用于加氢、氧化气体脱除等物理化学过程。在加氢、氧化、氯化、磺化等过程中，需要搅拌器能提供较高的气液分散能力，增加气体的停留时间。在发酵等过程中，需要循环剪切兼顾，宜用多层组合桨。

    固液悬浮是在机械搅拌的情况下进行的，固液搅拌的基本目的是产生与维持悬浮液，以及增强气固相间的质量传递。固液搅拌通常分为以下几个部分：（1）：固体颗粒的悬浮；（2）：沉降颗粒的再悬浮；（3）：悬浮颗粒渗入液体；（4）利用颗粒之间以及颗粒与桨之间的作用力使颗粒团聚体分散或者控制颗粒大小；（5）液固之间的质量传递。

    典型的固液搅拌设备如下图所示：

2 固液体系的主要影响因素

    固体颗粒和液体的特性都影响着流体流动和粒子悬浮，槽的几何形状和搅拌器的参数也有着同样重要的影响。归纳起来，这些影响因素包括：

2.1 液体的物理性质

    包括密度、固液密度差和粘度等。

2.2 固体的物理性质

    包括密度、粒径、几何形状与球形度、湿润特性、捕捉外部气体的能力、团聚性质以及硬度和摩擦特性等。

2.3 工艺操作条件

    包括槽内液体的深度、粒子浓度、粒子的体积分数以及有无气泡的出现或消失等。

2.4 几何参数

    包括槽径、槽底的几何形状（平底、圆底、椭圆底、锥底）、搅拌器的形状与几何尺寸、搅拌器的安装位置以及叶片的个数等。

2.5 搅拌条件

    包括搅拌器的转速、搅拌功率、桨端线速度、悬浮等级、液体流型和槽内湍流强度的分布等。

3 固液体系的悬浮状态

    从固液搅拌的特性来分，固液搅拌设备的目的主要有两个：（1）使固体粒子完全悬浮起来，简称完全离底悬浮。（2）使固体粒子在全槽均匀悬浮，简称均匀悬浮。这也是两个不同的悬浮状态。

    另外，将漂浮在液面上的固体颗粒悬浮在液体中也是悬浮状态之一。

3.1 完全离底悬浮

    完全离底悬浮的作用是降低固体周围的扩散阻力，以便于固体颗粒的溶解或结晶以及固液的质量交换。有时仅仅是防止固体粒子在槽底堆积而堵塞出料口。固体粒子在槽底的停留时间不超过1-2 s就认为达到了完全离底悬浮，能满足此条件的最低转速称为完全离底悬浮的临界转速。

3.2 均匀悬浮

    在制造涂料、油墨和化妆品时，需要使固体粒子在液体中完全均匀分散。根据槽内不同位置的固体含量，用浓度方差来定义悬浮均匀度，均匀度越高表明悬浮越均匀。

不同的悬浮状态如下图所示。

3.3 漂浮物的悬浮

    典型的悬浮颗粒有以下几种：颗粒密度较小、颗粒会吸附很多空气（如面粉）、颗粒很难吸收液体而结团（如有些聚合物）。

    促使悬浮物进入液体的一个重要原因是流体漩涡的形成，因此，能够使流体产生强烈漩涡的搅拌器才能够产生较强的悬浮能力，如能够强制流体向下流动的45°斜桨。上翻？

4 悬浮搅拌设备

    悬浮搅拌设备一般包括搅拌器、槽和挡板等几部分。

    影响固液悬浮的因素较多，主要有以下几种：

4.1 搅拌器

    对于完全离底悬浮，只需使用一层叶轮。而对于均匀悬浮，必须使用多层叶轮，但临界转速仍由最下层的叶轮所决定。

    某些高效轴向流叶轮非常适合固液悬浮操作，这些叶轮都有变叶宽和变倾角的特点。典型的固液搅拌叶轮如下图所示。

典型的固液搅拌叶轮

4.2 桨径与槽径之比

采用涡轮式或桨式叶轮时，若粘度变化不大，桨径与槽径之比一般取0.35到0.5之间。

4.3 槽底形状

平底槽和锥形槽容易产生粒子堆积，碟形槽功耗较大，曲面底槽可避免上述困难。

4.4 叶轮的离底高度

叶轮离底太近，槽底的颗粒堆积会导致叶轮启动障碍。叶轮离底太远，对槽底颗粒的悬浮作用会减弱。较合适的高度为槽径的0.25倍左右。

4.5 挡板和导流筒

为避免形成液体回转部，一般要安装挡板，有时还要安装导流筒。

5 悬浮搅拌设备的选择

选择悬浮搅拌设备主要根据工艺的需要，主要包括以下方面：

5.1 工艺问题

（1） 分批、半分批还是连续过程？

（2） 工艺过程中，会出现什么相？

（3） 固液间是否有化学反应发生？

（4） 液固相的物理特性是什么？

（5） 需要多大的悬浮程度？

（6） 达到这个悬浮状态需要的最小转速是多少？

（7） 如果搅拌转速减小或者搅拌中断会出现什么情况？

（8） 搅拌转速上升时悬浮情况有何变化？

（9） 容器的几何形状对工艺有何影响？

（10） 最适合该工艺的设备材料是什么？

5.2槽与搅拌器的问题

包括槽底形状的设计、槽的大小与直径、挡板与其他附件。

包括桨的形状、数量与方向；桨的位置；桨的转速与功率；桨叶的直径与长度；电机与密封系统。

6 悬浮搅拌设备的应用

悬浮搅拌设备的应用主要应用在以下几个方面：

6.1 固体分散

搅拌器的作用使颗粒或团聚体分散并悬浮在液体中，形成均匀悬浮或者浆液。应用于制备固体反应物浆液和催化剂浆液，然后进入下一个反应器；或者仅仅使固体分散成颗粒悬浮在液体中。

6.2 溶解与过滤

溶解是使液固质量传递的单元操作，固体粒子被液体吸收而变小并最终消失。过滤是使液体中的可溶成分析出的单元操作，有些树脂与塑料，析出时会因吸收了液体而溶胀。在许多体系中，溶解与过滤后的液体的密度与粘度会发生变化。在这一过程中，搅拌的目的是得到需要的溶解或过滤速率。

6.3 结晶与沉淀析出

未加晶种前，溶液中的粒子是自由粒子，经结晶或沉析操作形成颗粒，操作时，颗粒的直径与数量在同步增长，与此同时，浆液的密度和粘度也发生改变。本工艺的目的是控制成核与粒子增长速率，使粒子的破碎与磨损达到最小。平均粒径与粒径分布是一个重要的指标。控制液相的浓度，避免局部浓度过大也是需要控制的。

6.4 吸收、解吸与离子交换

也是质量交换的过程。

6.5 催化颗粒反应

该操作将反应物吸收到催化剂表面并从催化剂表面移除生成物，催化剂在液体中的均匀悬浮是操作的关键。另外，搅拌器降低了质量传递的边界层，增强了液固的质量交换。

6.6 聚合反应

反应开始时，搅拌器要使单体液滴得到稳定的分散。随着反应的进行，生成的聚合物变得很粘，搅拌器又要控制单体与催化剂的接触，并进而控制聚合物的粒径与粒径分布。在聚合反应中，搅拌的目的是维持单体与聚合物的均匀分散。

    采用液液分散操作通常是为了以下目的：（1）通过液液分散使相界面增加；（2）使分散相液滴外部的扩散阻力减小；（3）产生湍流促进浓度和温度均一化；（4）使分散相液滴反复进行破碎凝并从而促进分散相液滴间的传质。

在液液分散中，搅拌起着关键的作用，它控制着液滴的聚并、破裂以及悬浮。搅拌影响液体流动的强度与方向并进而影响液滴的分布与均一性。

2 互溶液体的搅拌与混合

2.1 低粘液体的搅拌与混合

    互溶液体的搅拌是两种及两种以上互溶液体在搅拌作用下，任意一点的浓度、密度、温度以及其他物理状态达到均匀的过程，通常又称为混匀过程，它是搅拌过程中最基本的一种过程。有时为了强调其属于均相搅拌的特点。也称其为调和或调匀。

    低粘度互溶液体搅拌过程的主要特征是不存在传递过程的相界面。对于一个纯物理混合过程，低粘度互溶液体的混合属于最容易完成的过程。但如果混合过程伴有化学反应时，则往往会使过程复杂化，主要表现在两个方面:一是对混合时间有比较严格的要求，以避免发生一些不希望的副反应;二是大多有反应热的导出或热量的导入，从而增加了混合过程的控制难度。低粘度互溶液体的搅拌操作一般都是在湍流状态下进行的。因而这一过程就具有较强的主体扩散、湍流扩散和分子扩散，在宏观混合的过程同时伴有很强的微观混合过程。

    为达到搅拌液体的混合均匀状态，低粘度互溶液体的搅拌首先要求提供足够的循环量，避免在设备内出现死区，使所有搅拌液体都能产生快速对流循环运动。其次，还要求搅拌器造成的液体湍流强度或剪切速度要大，尤其是当两种液体粘度相差比较大时，剪切的存在将有利于高粘度液体在设备中的分散，有利于湍流扩散的强化。此外，当需要混匀的两种液体数量相差较大时，少量液体的加料位置是很重要的，理想的位置是叶轮区，或是在叶轮吸入口附近，以保证进料能很快通过叶轮，促使搅拌液体很快达到浓度均化。

    评价搅拌器混合效果的主要性能指标有混合时间、能耗及剪切性能等。其中混合时间是判断混合效果的最重要性能指标。

2.1 高粘液体的搅拌与混合

    工业生产中高粘度流体的应用日益增多，许多高分子聚合物都是高粘度流体，它们很多又是非牛顿流体。在搅拌过程中粘度还会发生变化，因而对搅拌器的要求就更高，要求搅拌器能够适应粘度的变化完成搅拌操作。高粘流体的搅拌常泛指互溶的高粘度液体间的混合。但高粘流体搅拌在工业中也有分散、固体溶解、化学反应等多种非均相操作。

    搅拌操作时，用搅拌器对低粘度互溶液造成湍流并不困难.但粘度达到较高水平后，由于粘滞力的影响，就只能出现层流状态。尤其困难的是，这种层流也只能出现在搅拌器的附近，离桨叶稍远些地方的高粘度液体仍是静止的。这样就很难造成液体在搅拌设备内的循环流动，即在设备内会有死区存在，对混合、分散、传热、反应等各种搅拌过程十分不利。所以，高粘度液体搅拌的首要问题就是要解决流体流动与循环的问题。在这种情况下，不能靠增大搅拌转速来提高搅拌器的循环流量，因为流体粘度较高时，搅拌器排出的流量很少，转速过高还会在高粘度溶液中形成沟流，而周围液体仍为死区。较为有效的解决办法是设法使搅拌器推动更大范围的流体。因此，高粘度液体的搅拌器直径与设备内径之比、桨叶的宽度与设备内径之比都要求比较大，有时还要求增加搅拌器的层数，以增大搅拌范围。

    从搅拌机理来看，在层流区混合高粘度液体时，液体单元经受剪切细分作用被拉长、拉细或分割，随着剪切时间的增加，逐渐达到混合。同时，由于搅拌设备内剪切场不是均匀的，例如锚式搅拌器在锚与釜壁间的间隙区是强剪切区，液体的混合速率较快，而釜中部区域则是低剪切区，混合速率较慢，因此，高剪切区与低剪切区间的液体交换速率或液体在釜内的循环能力也是影响混合的重要因素。此外，设备内流体的速度波动也能促进混合。换言之，高粘度液体的混合速率主要取决于搅拌器与釜壁表面间的相对运动速率及相互之间的距离，为此也要求用于高粘流体的搅拌器，搅拌器直径与设备内径的比值都相当大。实际生产过程中，常用的粘性流体搅拌器有锚式搅拌器、螺带式搅拌器、框式搅拌器等。

    评价搅拌器混合效果的主要性能指标有混合时间、单位体积混合能等。其中混合时间是判断混合效果的最重要性能指标。

3 不互溶液体的分散操作

    通过搅拌使互不相溶的两种液体进行分散是一个重要的单元操作，常用于萃取、乳液聚合和悬浮聚合等。

    液液分散时，液相密度较大的称为重相，另一相则为轻相。绝大多数场合是将轻相分散在重相中，例如油分散在水中，然而在一定条件下也能使重相分散在轻相中。

    在液液分散操作中，通常应把搅拌器置于连续相内，并应选择适宜的搅拌器型式和尺寸。如果搅拌器的直径太小，则大量的轻相液仍然停留在液面的边缘上；反之，轻相液将停留在搅拌轴的周围难以分散。一般情况下，可加挡板以增加效果。

    搅拌互不相溶的液液两相时，在连续相内液滴不断地破碎和凝并，经过一段时间以后，液滴的破碎速率和凝并速率相等，达到动态平衡，于是在设备内形成稳定的分散体系。

    通常用完全分散和均匀分散两个概念来描述液液两相的分散程度。完全分散状态只能粗略地反映分散程度。当搅拌设备各部位的液滴浓度都相等时，即认为达到了均匀分散状态。分散过程如下图所示：

通过搅拌使一个液相完全分散于另一个与它不相溶的液相中时所需的最低搅拌转速称临界转速。

4 不互溶液液搅拌设备

    流动区、液滴破裂-凝并、界面积、液滴直径、质量传递系数等都是重要的设计参数。液滴的破裂和液滴尺寸由搅拌器的结构和输入功率决定。斜桨圆盘涡轮由于具有高的泵送能力，通常用于液液分散体系，有利于克服可能存在的相密度差。平桨圆盘涡轮比较适合于产生稳定乳液和适当的气体夹带。

    对于容器较高的液液分散，可能还需要多层搅拌器，或者在加上部挡板以及导流筒等。如下图所示：