應用于中高黏物系攪拌裝置的優化形式

鄭毅駿

（中國石化上海石油化工研究院，上海 201208）

攪拌操作廣泛應用于各類化工領域，特別是在處理中高黏物系過程中，起到了不可替代的作用。根據流體切應力與速度梯度之間是否呈線性關系，中高黏物系可分為牛頓流體和非牛頓流體。牛頓流體受到的切應力與速度梯度的比值恒定，即為流體的黏度；非牛頓流體可分為與時間無關的塑性流體、假塑性流體、脹塑性流體，以及與時間有關的流變性流體和觸變性流體[1]。聚合物溶液大多屬于假塑性流體，其表觀黏度隨剪切變形速率的增加而減小，基于這類流體的攪拌裝置的研究報道也較多。對中高黏牛頓流體攪拌過程的研究，常采用麥芽糖漿[2-3]、甘油[4-6]等作為實驗物料；對假塑性流體攪拌過程的研究，常采用羧甲基纖維素[7]、羥乙基纖維素[8-10]、聚乙烯醇[11]、黃原膠[12-15]、威蘭膠[16]等作為實驗物料。

隨著合成材料的不斷發展，中高黏物系攪拌操作在合成塑料、合成橡膠、合成纖維等領域的應用越來越多[17]。其中非牛頓流體的表觀黏度隨剪切速率不同而改變的特性，會導致攪拌釜內產生黏度梯度[18]，進而增加物系混合均勻的難度，使相間傳質速率下降[19]。為改善中高黏物系的混合及傳質特性，高效率的攪拌設備需同時滿足較好的剪切性能和軸向循環性能[20]。傳統的單一小徑槳、錨式槳、螺帶槳等形式無法滿足這一要求，需通過結構和運行模式上的組合創新，才能實現較適宜的混合效果。

1 小徑槳的優化

小徑槳是指槳式、渦輪式等小槳徑攪拌槳，根據其產生流型的不同，可分為徑流式、軸流式和混流式。……