JH型轴流式搅拌桨的试验研究0印刷开槽机
发布时间:2022-07-20 23:55:35 来源:胜达五金网
JH型轴流式搅拌桨的试验研究
JH型轴流式搅拌桨的试验研究 2011年12月04日 来源: 【论文摘要】为验证JH型轴流式搅拌桨的应用效果,进行了中试放大。试验在一个直径1m、容积500L的瑭玻璃反应釜内进行。试验有溶解、乳化和滴定反应三种搅拌形式。为满足工艺要求,JH轴流式搅拌桨实际安装高度为0.4dJ(dJ为桨径),离液面0.85m,为非正常安装。试验结果表明,在桨转速为166r/min时,效果最好。在相同条件下,使用JH型轴流式搅拌桨比原使用双层桨可提前1个多小时完成全部反应;在加快滴定速度,温度控制在30℃左右时,可提前2个多小时完成全部反应。在正常搅拌条件下,与原双层桨相比可降低功率耗损23%,节能约38%。搅拌反应釜是石化行业应用广、耗能多的设备之一。目前,国内轴流式搅拌桨应用较多的是45°折叶桨和推进式桨,但由于效率较低,近几年新建项目中多为引进国外的新型轴流式桨。如美国Lightin公司的A310桨及法国Robin公司的HPM桨,其特点是能耗低、轴流特性好、高循环量、低剪切,但价格昂贵。JH型搅拌桨是江苏石油化工学院最近研制成功的一种新型轴流式桨,具有良好的轴流特性及功耗低等特点,已成功地对不同形状、不同尺寸桨型的搅拌流场、功率测定进行了实验研究[1]。为进一步验证该桨在实际生产中的应用效果,在江苏省激素研究所所属生产厂进行了中试放大。该厂主要生产农药三氟氯氰菊酯,它以氰化钠、醚醛和甲苯等为原料,在催化剂的作用下,经过数小时的酰氯滴定,经搅拌反应而得到产品。 JH桨叶的几何特征JH桨由三个对称分布的叶片组成,每个叶片都是一个空间扭曲面,从叶梢方向看,叶片由一系列相似的拱形组成,初始角大约为42°,叶片宽度随半径的增加而逐渐减小,叶梢宽度以10%的叶直径为佳,叶片外径的桨径比在0.4左右为佳,前缘须光滑。这种形状可保证操作中叶片背侧不产生失速,避免了在湍流和涡流区域输入液体中的能量损耗。中试试验试验在一个直径1m、容积500L的瑭玻璃反应釜内进行,转速为136r/min。根据工艺要求,首先在100L物料条件下,加入几十公斤的氰化钠进行溶解,在物料搅拌均匀后,加入醚醛液体进行乳化至乳白色(两种介质的密度比为1∶0.8),加入催化剂,再进行酰氯滴定,直至醚醛全部反应结束。整个加料过程分三次进行,有溶解、乳化和滴定反应三种搅拌形式,最终达到500L的物料。搅拌器的性能主要从搅拌反应釜的反应时间、反应物料的产率、消耗功率的多少三方面来衡量。实际试验中,通过控制滴定速率和反应物成分的跟踪分析来确定反应是否完成,并且在整个试验中用功率表测量其功率消耗。JH型轴流式搅拌桨,具有较强的轴向流特性,离底高度可达到2倍桨径,正常安装位置为1.2dJ(dJ为桨径),为了满足工艺要求,试验中实际安装高度为0.4dJ,为非正常安装,离液面0.85m即为2.0dJ(一般桨叶正常安装位置离液面高度小于1.5dJ)。具体安装尺寸见图1。实际操作中,在桨的转速为166r/min时,效果最好,它在无挡板情况下,无明显的打漩现象。尽管离液面较远,在液体表面仍可看到有类似暗流在向上“翻涌”。
图1 JH型轴流式桨安装位置示意图
生产中的色谱采样分析情况见表1,色谱分析用SP—50/N型气相色谱仪和CDMC—1C型色谱数据处理机处理。
表1 色谱采样分析表(开始滴定时间为下午13:40)
第一次用JH型轴流式搅拌桨试生产,在正常滴定情况下反应温度约15℃,由于该滴定过程是一个放热过程,需要用盐水冷却,原使用双层桨搅拌时在该滴定速度下的温度大约为30℃。两者相比,反应温度低,说明搅拌均匀,反应生成的热很快被冷却液带走。试验结果表明比原使用双层桨时快1个多小时就完成全部反应。第二次生产时,加快了滴定速度,将温度控制在约30℃,完成全部滴定比原使用双层桨节省一半时间,约快2小时。从色谱分析结果看,原料醚醛含量低于1%,且在醚醛含量高于1%时,测不出酰氯滴定液的成分,说明滴定的酰氯很快就完全反应。当能测出滴定液时,物料已达到饱和状态,满足了生产的要求。而原使用双层桨在醚醛含量较高时就可以测出滴定液成分,说明反应速度慢,搅拌不均匀。使用JH型桨后最终物料中的醚醛含量在1%以下,内含指标为81.3%;而原使用双层桨的醚醛含量在1%以上,内含指标为77%,两者相比产率提高大于4%。从以上分析可知,JH型轴流式桨在生产工艺中的应用效果非常明显,它的流量大、传递距离远的特点得到了很好的发挥,即使在离底只有0.4dJ的非正常安装情况下,仍能完成双层桨的功能,很好地满足了生产的要求。 在正常搅拌条件下,分别对双层桨和JH型桨的功率消耗进行了测试,双层桨在136r/min时,功率消耗平均值为1.72kW(因为在整个搅拌过程中,物料的粘度略有提高,功率有变化),而JH型轴流式桨在166r/min时的功率消耗为1.33kW,与双层浆相比功率消耗降低23%,整个生产过程,节能约38%,效果非常明显。结 论(1)JH型轴流式搅拌浆具有搅拌均匀、传送距离远、反应时间短、搅拌效果明显、节能性能优良和功率消耗降低达23%等优点。(2)因生产包含了溶解、乳化及反应三种搅拌形式,中试试验表明,JH型轴流式桨可分别应用于低粘度液体的溶解、乳化及悬浮等场合。(3)在现场试验中应注意转速的范围,避免超出减速器比速盘的比速范围,否则只能用变频器调速;还要注意搅拌桨的转向问题。(end)
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