Selección de paletas de agitación para reactores de acero inoxidable

Principios centrales de la selección de paletas

1. Mezclar objetivos :
   • Homogeneización, dispersión, suspensión o transferencia de calor.
   • Ejemplo: las paletas de alto corte son ideales para la emulsificación, mientras que las paletas de baja velocidad se adaptan a la mezcla suave de materiales sensibles.
2. Estado de flujo :
   • Flujo turbulento (alta velocidad) : Caracterizado por remolinos intensos y una mezcla rápida, adecuada para fluidos de viscosidad bajos a medios (por ejemplo, agua, solventes).
   • Flujo laminar (baja velocidad) : Cuenta con capas de líquido lisas y paralelas, preferidas para los fluidos de alta viscosidad (por ejemplo, pastas, polímeros) para evitar la degradación del corte.
3. Viscosidad media :
   • Baja viscosidad (<100 CP): favorece a los impulsores como turbinas o hélices (flujo turbulento).
   • Alta viscosidad (>10,000 CP): requiere paletas de cinta de ancla, marco o helicoidales (flujo laminar).
4. Geometría y volumen del reactor :
   • Reactores a pequeña escala (& LE; 1000L): a menudo use agitadores de entrada superior con paletas de hélice o turbina.
   • Reactores a gran escala (& GE; 5000L): puede requerir agitadores de entrada lateral o configuraciones de paletas múltiples para una mezcla uniforme.

Clasificación de paletas de agitación

1. Paletas de alta velocidad (flujo turbulento)

• Paletas de la hélice :
  • Estructura: 3-4 Bladed, lanzado a 45°–60° para generar flujo axial.
  • Velocidad: 100–500 RPM.
  • Aplicaciones: Líquidos de baja viscosidad (por ejemplo, fermentación de cerveza, tratamiento de agua), la acción similar a la bomba crea una fuerte circulación para la mezcla a granel.
• Paletas de turbina :
  • Tipos: flujo radial (por ejemplo, turbina de pala plana) y flujo axial (por ejemplo, turbina de hoja plegada).
  • Velocidad: 50–300 RPM.
  • Aplicaciones: fluidos de viscosidad media (por ejemplo, emulsiones, suspensiones); Las turbinas de flujo radial crean un corte intenso para la dispersión de partículas, mientras que los tipos de flujo axial mejoran la mezcla vertical.
• Impulsores de alto cizallamiento :
  • Ejemplos: sistemas de rotor-estator, cuchillas de dispersión.
  • Velocidad: 1000–3000 RPM.
  • Aplicaciones: procesos de alta demanda como la emulsificación (por ejemplo, cosméticos, productos farmacéuticos), donde el tamaño de partícula submicrona es crítico.

2. Paletas de baja velocidad (flujo laminar)

• Paletas de anclaje :
  • Estructura: marco rígido que conforme al reactor’s pared interior, con un espacio libre (1–2 mm) para evitar zonas estancadas.
  • Velocidad: 10–50 RPM.
  • Aplicaciones: materiales de alta viscosidad (por ejemplo, resinas, mermeladas); Ideal para raspar la pared del reactor para evitar el ensuciamiento durante el calentamiento/enfriamiento.
• Colas de marco :
  • Similar a las paletas de anclaje pero con barras horizontales o verticales adicionales para una mezcla mejorada.
  • Velocidad: 10–60 RPM.
  • Aplicaciones: mezclas o procesos semisólidos que requieren cizallamiento moderado (por ejemplo, síntesis de polímeros).
• Paletas de cinta helicoidales :
  • Estructura: cuchillas helicoidales continuas que barren toda la altura del reactor, promoviendo el flujo radial y axial.
  • Velocidad: 5–30 RPM.
  • Aplicaciones: fluidos de muy alta viscosidad (por ejemplo, adhesivos, asfalto); Asegura una mezcla de uniforme en reactores altos y estrechos.

Consideraciones clave para la selección de paletas

1. Viscosidad del medio de agitación

• Baja viscosidad (<1000 CP) :
  Priorice las paletas de alta velocidad (hélices, turbinas) para inducir un flujo turbulento y una mezcla rápida.
• Viscosidad media (1000–10,000 CP) :
  Use turbinas de pala de palanca o paletas de marco para equilibrar el cizallamiento y la circulación.
• Alta viscosidad (>10,000 CP) :
  Opta por el ancla, la cinta helicoidal o las paletas transportadoras de tornillo para evitar el consumo excesivo de energía y garantizar el raspado de la pared.

2. Mezclar objetivos y tipo de proceso

• Homogeneización : Impulsores de alto cizallamiento (por ejemplo, estado de rotor) para descomponer las gotas o las partículas.
• Suspensión : Padillas de flujo axial (hélices, turbinas lanzadas) para mantener los sólidos en suspensión.
• Transferencia de calor : Ancla o paletas de cinta helicoidal con espacio libre de pared cercano para mejorar el intercambio de calor convectivo.
• Estabilidad de emulsión : Turbinas de alta velocidad o paletas emulsionantes especializadas para crear tamaños de gotas finas.

3. Configuraciones desconcertadas y desconocidas

• Reactores desconcertados :
  Los deflectores verticales en la pared del reactor interrumpen el flujo de rotación, convirtiéndolo en flujo radial/axial para una mejor mezcla. Esencial para paletas de alta velocidad en fluidos de baja viscosidad.
• Reactores sin desconcertar :
  Utilizado para fluidos de alta viscosidad o al minimizar el cizallamiento es crítico (por ejemplo, materiales biológicos frágiles).

4. Requisitos de material e higiene

• Grados de acero inoxidable :
  304 SS para aplicaciones generales; 316L SS para entornos corrosivos (por ejemplo, reacciones a base de ácido).
• Acabado superficial :
  Pulido a ra & le; 0.8μM para aplicaciones farmacéuticas/alimentarias para cumplir con los estándares de GMP.

Estudio de caso: Aplicación de paleta de alto corte

• Proceso : Producción de formulaciones de fármacos liposomales que requieren dispersión de partículas submicrónicas.
• Especificaciones del reactor : Reactor de acero inoxidable 2000L con calefacción/enfriamiento con camisa.
• Tipo de paleta : Sistema de estator de rotor personalizado con zonas de corte de doble etapa, que funcionan a 2000 rpm.
• Resultado : Logró la estabilidad de la emulsión uniforme en 30 minutos, excediendo al cliente’S objetivos de eficiencia.