反應(yīng)釜的3種攪拌形式
1 錨式攪拌器
作為標(biāo)準(zhǔn)攪拌器之一，錨式攪拌器以其價(jià)格、使用方便初在液相催化加氫中得到了廣泛的應(yīng)用。錨式攪拌器葉輪的葉徑較大，且貼近釜底，使之用于懸浮密度很大、很難懸浮的催化劑(如雷尼鎳)也有一定的懸浮效果。
但是，錨式攪拌器通常在速下運(yùn)行，在粘液體攪拌時(shí)不產(chǎn)生大的剪切力[2]，氫氣幾乎未經(jīng)分散即上升到釜頂，上部的氫氣和下部的催化劑接觸的幾率，導(dǎo)致反應(yīng)速率很慢。另外，錨式攪拌器在攪拌時(shí)以產(chǎn)生水平回轉(zhuǎn)為主，軸向很少，釜內(nèi)物料的整體循環(huán)與交換較少，因此，在液相催化加氫反應(yīng)釜中采用錨式槳是效的。目前，錨式槳已逐漸被淘汰。
2 軸式攪拌器
為了實(shí)現(xiàn)相間的充分混合，提傳質(zhì)效率，一些翼型軸槳，以其循環(huán)量大、能耗、氣體分散能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)在液相催化加氫中逐漸取代了錨式槳。這種攪拌器葉片面積率較大，即水平投影面上葉片面積占由葉端畫(huà)出的圓的面積的百分?jǐn)?shù)較大，大面積的葉片與盤(pán)式渦輪中的圓盤(pán)類(lèi)似，可阻止氣體從葉輪穿過(guò)，延長(zhǎng)了氣液接觸時(shí)間。
在不考慮催化劑懸浮時(shí)，翼型軸式攪拌器使體在釜內(nèi)的型為一個(gè)整體大循環(huán)，氫氣進(jìn)入槳葉區(qū)后被葉輪排出產(chǎn)生的剪切作用分散為大小不同的氣泡，隨后進(jìn)入主體循環(huán)，形成整體氣液分散。由于反應(yīng)釜內(nèi)的湍較弱，氣泡在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生碰撞而聚并的機(jī)率小，氣泡直徑的變化幅度相對(duì)較小，因此不同區(qū)域的氣泡大小比較均一，氣含率的空間分布也較為均勻，且整體氣含率較大。
在不考慮氫氣的情況下，軸式攪拌器循環(huán)能力強(qiáng)、排出量大，體在釜內(nèi)形成的整體循環(huán)動(dòng)對(duì)催化劑的懸浮操作是十分有效的。并且軸式攪拌器在對(duì)催化劑達(dá)到同樣的懸浮時(shí)所需要的功率明顯于徑槳。但是，在液相催化加氫反應(yīng)中，當(dāng)氫氣從下方通入反應(yīng)釜后，如氣量比較大，氣泡因浮力而產(chǎn)生的上升動(dòng)使得釜內(nèi)液體的軸向動(dòng)型態(tài)被破壞，這時(shí)軸式攪拌器對(duì)催化劑懸浮和氫氣的分散效果都顯著降了。
3 組合式攪拌器
組合槳被開(kāi)發(fā)出來(lái)后，催化劑懸浮與氫氣分散的問(wèn)題同時(shí)得到了很好的解決，在液相催化加氫中逐漸得到應(yīng)用。其中應(yīng)用廣泛的是兩層攪拌器，下層為軸式攪拌器，用于固體懸??；上層為徑槳，用于氣體分散。采用這種組合時(shí)，下層槳將上層槳有效分散的氣體循環(huán)進(jìn)入下部區(qū)域，在下部分散不良而凝并的氣泡進(jìn)入上部區(qū)域后又重被剪切的槳所分散而再一次循環(huán)，因此可有效延長(zhǎng)氣相停留時(shí)間，提氣含率，有利于氣液傳質(zhì)比表面積的增加。在這種組合中，下層軸槳的排出方向?qū)σ合啻呋託渲械臍庖簜髻|(zhì)有重要影響。排出向上時(shí)，體動(dòng)幾乎為軸向；而排出向下時(shí)則帶有較多的徑向成分，有較強(qiáng)的分區(qū)傾向，且區(qū)間混合效果與徑向槳相似。因此，排出向上可比向下攪拌能更有效地促進(jìn)全釜循環(huán)、延長(zhǎng)氣相的停留時(shí)間從而提攪拌釜的氣含率。組合槳的選用還受到通氣位置與通氣量的影響，只有把氣升作用與攪拌作用協(xié)調(diào)起來(lái)才能取得的效果。在反應(yīng)釜中，主體動(dòng)是催化劑顆粒懸浮起來(lái)的動(dòng)力，在小通氣量時(shí)，氣升作用使催化劑顆粒懸浮變得更加容易，而大的通氣量可能會(huì)惡化催化劑的懸浮效果。