框式搅拌器(KS）

此类型搅拌器为慢速搅拌器，各种形式的搅拌桨适应不同几何形状的容器，不同位置的横梁和竖梁可增加桨叶附近的涡流。适用于中高粘度液体的混合、溶解、传热或反应等过程。常在层流状态操作，产生水平环向流。

液-液搅拌过程的设计要点

液-液体系对搅拌的要求类似于气液体系,二者都需要高的界面积。所不同的是气泡与液滴所承受的浮力的差别。因为液液体系的浮力不像气液体系那样明显,液液体系通常比气液体系容易模拟。同样,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

液液体系的功率输入并不像气液体系那样显得重要。由于两相密度差通常相差不大,不会有一相大量地集中在搅拌器周围。

液滴的破裂和液滴尺寸由搅拌器的结构和输入功率决定。液滴的破裂通常出现在搅拌器桨叶或桨叶的尾涡中。破裂通常不会出现在釜体静止区,而液滴的凝并会出现在釜的本体区。如果在桨叶前后形成非常高的压降,会出现爆破现象,从而有非常小的液滴形成。

液滴的尺寸可以由搅拌器的几何结构、功率输入、已进搅拌区和静止区的体积比控制。类似于气-液分散,随着搅拌器叶片数的增加,搅拌区的比例提高,叶片的几何形状和叶片的角度影响搅拌的强度和性质,从而影响液滴尺寸。高速剪切搅拌器促使液滴破裂而阻碍液滴凝并,从而使液滴尺寸降低。在液-液体系中,密度差并不像气液体系那样明显,搅拌器中间的圆盘并不需要,进料也并不要求一定从底部进料。但搅拌釜中液液体系的界面积和液滴尺寸的放大预测不是一件容易的事,搅拌器叶片厚度或宽度的微小改变都有可能导致剪切速率及液滴尺寸的改变。

另外,杂质含量对液滴的形成有重要的影响,通常用于实验的流体与工业规模的实际流体是有区别的,这也引起液滴尺寸的不可预测性。所以中试研究尽量采用用工业规模相同的流体、相同的加料方式和操作步骤,包括相同的杂质等,以减少放大因素的不确定性。中试研究的目的就是获得可放大的基础数据。放大过程,由于加料口离搅拌器位置的略为改变有时会导致过程行为和液滴尺寸显著的不同。

搅拌器直径与釜径之比d/D会影响液滴分散和凝并的平衡,所以中试过程一定要研究d/D对液滴分散的影响。液液放大过程的关键是对各异相区的比例变化的认识。

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。

杂质和表面活性剂很容易在相界面吸附,严重地影响界面特性和界面积。如果过程严重地依赖界面特性,放大过程必须考虑杂质和表面活性剂变化的影响。表面电荷是另一个需要关注的因素。

生成均匀的液滴通常是体系的一个目标,搅拌釜通常操作在湍流条件下,液滴尺寸的分散程度非常大。当对液滴的分布均匀度要求比较高时,通常需要考虑采用非搅拌设备