磁力搅拌器反应釜

随着医药、食品、有机合成、石油化工以及核工业等行业的发展，工业中对一些易燃、易爆、有毒、强腐蚀性和贵重介质的搅拌或搅拌反应过程的要求越来越严格，对反应设备清洗和灭菌的要求也十分苛刻。因此，在上述工况中所使用的搅拌釜或搅拌反应釜，其密封要求是应做到零泄漏。在此背景下，磁力密封技术已成为必然的选择，磁力釜(或磁力搅拌器)应运而生 。磁力釜以静密封结构取代动密封，该结构无接触传递力矩，能彻底解决机械密封与填料密封的泄漏问题，并且搅拌部件处于绝对密封状态，是石油化工、有机合成、食品加工、生物制药过程中进行硫化、氢化、氧化及发酵等反应的选择趋势。原理及结构磁力搅拌器是磁力联轴器与搅拌装置的结合，是磁力传动技术的成功应用之一。所谓磁力传动是指以现代磁学为基础，利用永磁材料之间磁力耦合作用实现无接触传递力矩的一种实用技术。磁力传动由磁力联轴器来完成。磁力搅拌器的结构主要包括马达、搅拌装置、主动磁转子、从动磁转子以及隔离套等零部件。其中马达通过传动轴将动力传递给主动磁转子，在磁力耦合的作用下从动磁转子开始转动，从而带动与从动磁转子联接在一起的搅拌装置转动，以达到搅拌的目的。 圆筒式磁力搅拌器圆筒式磁力耦合传动搅拌器是以外磁环套内磁环，并在内外磁环之间设置隔离套，三者同心安装，工作面均为圆柱面，磁体呈瓦形。该传动形式传递力矩较大，对高黏度的物料也有足够的力矩进行充分搅拌，适用于高转速场合。因此，生产用设备主要采用该形式的磁力传动搅拌器。 圆盘式磁力搅拌器圆盘式磁力耦合传动搅拌器中两磁环相向安装，工作面为互相平行的平面，磁体呈扇形。在耦合传动的两磁环之间，通常需设隔离密封罩。该传动形式可简化磁钢的几何尺寸和磁力传动装置的轴向尺寸，但传递的力矩较小，故通常只适用于实验室进行气、液相混合反应的小型反应釜等低转速场合 。实验室用磁力搅拌器目前实验室中使用的搅拌器主要有电动搅拌器和磁力搅拌器两种。实验室用磁力搅拌器主要用于加热或加热搅拌同时进行，适用于黏稠度不是很大的液体或固液混合物。使用时，先将液体放入容器中，再将搅拌子放入液体中，当底座产生磁场后，利用磁力耦合和漩涡的原理，带动搅拌子做圆周循环运动，从而达到搅拌液体的目的。虽然磁力驱动搅拌技术现已取得了很大的成果，但还有很多需要攻克的问题，如:磁场的存在会干扰周围环境 目前常规的下磁力搅拌系统在定位轴的轴瓦处开有导流槽，使罐体内液体进入轴瓦对其进行润滑及在线清洗，但是在生物反应器中罐内细胞培养液进入轴瓦后，细胞培养液中细胞会被碾碎破坏掉，无法正常完成培养 磁力搅拌器的设计目前还没有一套系统和完善的设计方法，磁路的设计、转矩的计算均建立在实验或半实验的基础上，精度有待进一步提高 磁力传动机构的进一步小型化和大型化、高温环境下设计的进一步完善、结构材料和构件的开发选择等都是需要努力的方向。因此，有必要对磁力搅拌技术做更深入的研究和探索，使其不断发展、完善并为科研和生产服务。

反应釜搅拌器一个好的选型方法最好具备两个条件，一是选择结果合理，一是选择方法简便，而这两点却往往难以同时具备。 由于液体的粘度对搅拌状态有很大的影响，所以根据反应釜内搅拌介质粘度大小来选型是一种基本的方法。几种典型的搅拌器都随粘度的高低而有不同的使用范围。随粘度增高的各种搅拌器使用顺序为推进式、涡轮式、浆式、锚式和螺带式等，这里对推进式的分得较细，提出了大容量液体时用低转速，小容量液体时用高转速。这个选型图不是绝对地规定了使用浆型的限制，实际上各种浆型的使用范围是有重叠的，例如浆式由于其结构简单，用挡板可以改善流型，所以在低粘度时也是应用得较普遍的。而涡轮式由于其对流循环能力、湍流扩散和剪切力都较强，几乎是应用最广的一种浆型。 根据搅拌过程的目的与搅拌器造成的流动状态判断该过程所适用的浆型，这是一种比较合用的方法。由于苏联的浆型选择有其本国的习惯，所以与我国常用浆型并不尽相同。 推荐浆型是把浆型分成快速型与慢速型两类，前者在湍流状态操作，后者在层流状态操作。选用时根据搅拌目的及流动状态来决定浆型及挡板条件，流动状态的决定要受搅拌介质的粘度高低的影响。 其使用条件比较具体，不仅有浆型与搅拌目的，还有推荐的介质粘度范围、搅拌转速范围和槽的容量范围。 提出的选型表也是根据反应釜搅拌的目的及搅拌时的流动状态来选型，它的优点还在于根据不同搅拌过程的特点划分了浆型的使用范围，使得选型更加具体。比较上述表可以看到，选型的根据和结果还是比较一致的。下面对其中几个主要的过程再作些说明。 低粘度均相液体混合，是难度最小的一种搅拌过程，只有当容积很大且要求混合时间很短时才比较困难。由于推进式的循环能力强且消耗动力少，所以是最合用的。而涡轮式因其动力消耗大，虽有高的剪切能力，但对于这种混合的过程并无太大必要，所以若用在大容量液体混合时，其循环能力就不足了。 对分散操作过程，涡轮式因具有高剪切力和较大循环能力，所以最为合用，特别是平直叶涡轮的剪力作用比折叶和弯叶的剪力作用大，就更为合适。推进式、浆式由于其剪切力比平直叶涡轮式的小，所以只能在液体分散量较小的情况下可用，而其中浆式很少用于分散操作。分散操作都有挡板来加强剪切效果。 固体悬浮操作以涡轮式的使用范围最大，其中以开启涡轮式为最好。它没有中间的圆盘部分，不致阻碍桨叶上下的液相混合，而且弯叶开启涡轮的优点更突出，它的排出性好、桨叶不易磨损，所以用于固体悬浮操作更我合适。推进式的使用范围较窄，固液比重差大或固液比在50％以上时不适用。使用挡板时，要注意防止固体颗粒在挡板角落上的堆积。一般固液比较低时，才用挡板，而折叶开启涡轮、推进式都有轴向流，所以也可以不用挡板。 气体吸收过程以圆盘式涡轮最合适，它的剪切力强，而且圆盘的下面可以存住一些气体，使气体的分撒更平稳，而开启涡轮就没有这个优点。浆式及推进式对气体吸收过程基本上不合用，只有在少量以吸收的气体要求分散度不高时还能应用。 反应釜带搅拌的结晶过程是很困难的，特别是要求严格控制结晶大小的时候。一般是小直径的快速搅拌，如涡轮式，适用于微粒结晶，而大直径的慢速搅拌，如浆式，可用于大晶体的结晶。 搅拌器的分类方法有很多，这里介绍以下几种： 1、按反应釜桨叶搅拌结构分为平叶、斜（折）叶、弯叶、螺旋面叶式搅拌器。浆式、涡轮式搅拌器都有平叶和斜叶结构；推进式、螺杆式和螺带式的桨叶为螺旋面叶结构。根据安装要求又可分为整体式和剖分式，便于把搅拌器直接固定在搅拌轴上而不用拆除联轴器等其他部件。 2、按反应釜搅拌器的用途分为低黏流体用搅拌器、高黏流体用搅拌器。用于低黏流体的搅拌器有：推进式、浆式、开启涡轮式、圆盘涡轮式、布鲁马金式、板框浆式、三叶后完式等。用于高黏流体的搅拌器有：锚式、框式、锯齿圆盘式、螺旋浆式、螺带式等。 3、按反应釜流体流动形态分为轴向流搅拌器和径向流搅拌器。有些搅拌器在运转时，流体即产生轴向流又产生径向流的称为混合流型搅拌器。推进式搅拌器是轴流型的代表，平直叶圆盘涡轮搅拌器是径流型的代表，而斜叶涡轮搅拌器是混合流型的代表。

搅拌器是有机化学实验必不可少的仪器之一，它可使反应混合物混合得更加均匀，反应体系的温度更加均匀，从而有利于化学反应的进行特别是非均相反应。搅拌的方法有三种：人工搅拌、磁力搅拌、机械搅拌。人工搅拌一般借助于玻棒就可以进行，磁力搅拌是利用磁力搅拌器，机械搅拌则是利用机械搅拌器。磁力搅拌器由于磁力搅拌器容易安装，因此，它可以用来进行连续搅拌尤其当反应量比较少或在反应是在密闭条件下进行，磁力搅拌器的使用更为方便。但缺点是对于一些粘稠液或是有大量固体参加或生成的反应，磁力搅拌器无法顺利使用，这时就应选用机械搅拌器作为搅拌动力。磁力搅拌器是利用磁场的转动来带动磁子的转动。磁子是在一小块金属用一层惰性材料（如聚四氟乙烯等）包裹着的，也可以自制：用一截10#铁铅丝放入细玻管或塑料管中，两端封口。磁子的大小大约有10mm、20mm、30mm长，还有更长的磁子，磁子的形状有圆柱形、椭圆形和圆形等，可以根据实验的规模来选用。机械搅拌器机械搅拌器主要包括三部分：电动机、搅拌棒和搅拌密封装置。电动机是动力部分，固定在支架上，由调速器调节其转动快慢。搅拌棒与电动机相连，当接通电源后，电动机就带动搅拌棒转动而进行搅拌，搅拌密封装置是搅拌棒与反应器连接的装置，它可以使反应在密封体系中进行。搅拌的效率在很大程度上取决于搅拌棒的结构，介绍的老式搅拌棒是用粗玻璃棒制成的。根据反应器的大小、形状、瓶口的大小及反应条件的要求，选择较为合适的搅拌棒。