結(jié)晶罐攪拌罐設計的難題
影響晶核生成和晶體的生長主要因素有溶液過飽和度、均勻度和攪拌強度等。一般溫度的下降、
溶劑的蒸發(fā)、鹽析過程中鹽份的加入和ph調(diào)節(jié)過速,會形成過飽和度過高,形成過多的晶核,產(chǎn)生過細的晶體。這就要求結(jié)晶罐整罐有較好的混和均勻性,避免局部產(chǎn)生過高的溶質(zhì)飽和度,同時攪拌能影響晶體成核速度和晶核、晶體的擴散及長大。
當攪拌速度過快時,晶體往往易受破碎,使晶體變細,影響產(chǎn)品質(zhì)量。這就提出了結(jié)晶罐攪拌器既要滿足整罐的宏觀混和,也就是說希望溶質(zhì)濃度的盡可能的均一性的*要求,又不能過于強烈,以免影響晶體生長。
根據(jù)結(jié)晶工藝要求,對攪拌器有如下要求:
(1)較好的宏觀混和,以使溶質(zhì)濃度均一。
(2)均勻的傳熱效果,避免局部過冷現(xiàn)象或蒸發(fā)不均而產(chǎn)生溶質(zhì)濃度不均現(xiàn)象,控制理想過飽和溶
液濃度形成,避免形成局部過高的飽和度
(3)結(jié)晶過程往往有第三物質(zhì)加入或溶劑蒸發(fā),會造成液位有較大的變化,要保證液位波動時,仍
有較好的整罐攪拌效果。
(4)結(jié)晶液含固量不斷增高,粘度不斷增大,可達上千厘泊乃至上萬厘泊,不利于傳質(zhì)和傳熱過程
進行。同時結(jié)晶過程中往往會引起粘壁現(xiàn)象,給結(jié)晶傳熱傳質(zhì)帶來了麻煩,需要攪拌提供足夠量的混
和強度和防止粘壁措施。
結(jié)晶罐的攪拌機械力既提供晶核形成的能量,但又不能過強,以免造成過多晶核,影響晶體
的生長。
6)過強的外力會引起晶體的破碎,造成破晶現(xiàn)象產(chǎn)生。
(7)食品和藥品的結(jié)晶工序有著嚴格的衛(wèi)生要求,這就要求結(jié)晶罐攪拌器便于清洗。
3大型結(jié)晶罐攪拌的設計創(chuàng)新大型結(jié)晶罐由于罐體積增大,物料均勻性的要
求更為困難。因而就提出了對整個罐體內(nèi)結(jié)晶液有更高的混和效果,以保證溶質(zhì)溫度的均勻性和濃度
的均勻性。也就是提出攪拌葉輪的功能如何保證結(jié)晶液在罐壁處和罐中央及在罐體不同部位均一性要
求的難題。這個困難長期以來影響了結(jié)晶罐設計的放大,成為*的一個需要攻克的課題。
傳統(tǒng)的立式結(jié)晶罐一般采用錨式和框式攪拌。
錨式攪拌一般葉徑為罐徑的275~3/5左右,其攪拌流型屬徑向流動,很少有上下翻動現(xiàn)象,再加
之結(jié)晶罐怕晶體粘附在擋板上,故不設擋板,這就很難達到罐壁和罐中央溶質(zhì)濃度的均一性和上下物
料濃度的均一性。因而在小型罐內(nèi)(1m以下)錨式攪拌尚能滿足要求,但隨著罐容積放大,結(jié)晶的質(zhì)
量就有下降的趨勢。對于粘度較大和易粘壁且具非牛頓型的結(jié)晶液而言,當錨式攪拌無法在罐壁處發(fā)
揮效果只能改用框式攪拌??蚴綌嚢栌捎谄渲睆酱?,因而可以攪動罐壁處物料,但是由于攪拌流型仍屬徑向流動,很少有上下翻動,且由于葉輪結(jié)構原因,一般轉(zhuǎn)速極低,因而仍不能滿足結(jié)晶罐放大的要求。
長期以來結(jié)晶罐容積放大一直受到了限制,影響了醫(yī)藥、輕工及化工行業(yè)的規(guī)模發(fā)展和影響了產(chǎn)品質(zhì)
量提高。
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