Sélection de palettes d'agitation pour les réacteurs en acier inoxydable

Principes de base de la sélection de la pagaie

1. Mélange des objectifs :
   • Homogénéisation, dispersion, suspension ou transfert de chaleur.
   • Exemple: Les palettes de cisaillement élevés sont idéales pour l'émulsification, tandis que les pagaies à basse vitesse conviennent à un mélange doux de matériaux sensibles.
2. État de flux :
   • Flux turbulent (vitesse élevée) : Caractérisé par des tourbillons intenses et un mélange rapide, adapté aux fluides de viscosité faible à moyen (par exemple, eau, solvants).
   • Débit laminaire (basse vitesse) : Présente des couches de liquide lisses et parallèles, préférées pour les fluides à haute viscosité (par exemple, pâtes, polymères) pour éviter la dégradation du cisaillement.
3. Viscosité moyenne :
   • Faible viscosité (<100 CP): Favors Impulsers comme les turbines ou les hélices (flux turbulent).
   • Viscosité élevée (>10 000 cp): nécessite une ancre, un cadre ou des palettes de ruban hélicoïdal (débit laminaire).
4. Géométrie et volume du réacteur :
   • Réacteurs à petite échelle (& LE; 1000L): utilisent souvent des agitateurs à entrée supérieure avec des pagaies d'hélice ou de turbine.
   • Réacteurs à grande échelle (& GE; 5000L): Peut nécessiter des agitateurs à entraire latérale ou des configurations de palette multiples pour un mélange uniforme.

Classification des pagaies d'agitation

1. Pagaies à grande vitesse (flux turbulent)

• Pagaies d'hélice :
  • Structure: 3-4 à lame, tangée sur 45°–60° pour générer un flux axial.
  • Vitesse: 100–500 RPM.
  • Applications: Liquides à faible viscosité (par exemple, fermentation de la bière, traitement de l'eau), l'action en forme de pompe crée une forte circulation pour le mélange en vrac.
• Pagaies de turbine :
  • Types: flux radial (par exemple, turbine à lame plate) et flux axial (par exemple, turbine à lame à pingle).
  • Vitesse: 50–300 RPM.
  • Applications: fluides à viscosité moyenne (par exemple, émulsions, suspensions); Les turbines à débit radial créent un cisaillement intense pour la dispersion des particules, tandis que les types d'écoulement axial améliorent le mélange vertical.
• Impulaires à cisaillement élevé :
  • Exemples: Systèmes de rotor-stator, lames de dispersion.
  • Vitesse: 1000–3000 RPM.
  • Applications: processus à haute demande comme l'émulsification (par exemple, cosmétiques, pharmaceutiques), où la taille des particules submicroniques est critique.

2. Palettes à basse vitesse (débit laminaire)

• Pagaies d'ancrage :
  • Structure: cadre rigide conforme au réacteur’S Mur intérieur, avec un dégagement proche (1–2 mm) pour éviter les zones stagnantes.
  • Vitesse: 10–50 RPM.
  • Applications: Matériaux à haute viscosité (par exemple, résines, confitures); Idéal pour gratter le mur du réacteur afin d'éviter l'encrassement pendant le chauffage / le refroidissement.
• Pagaies à cadre :
  • Semblable aux palettes d'ancrage mais avec des barres horizontales ou verticales supplémentaires pour un mélange amélioré.
  • Vitesse: 10–60 RPM.
  • Applications: mélanges ou processus semi-solides nécessitant un cisaillement modéré (par exemple, synthèse des polymères).
• Palettes de ruban hélicoïdal :
  • Structure: lames hélicoïdales continues qui balayent toute la hauteur du réacteur, favorisant l'écoulement radial et axial.
  • Vitesse: 5–30 RPM.
  • Applications: fluides à très haute viscosité (par exemple, adhésifs, asphalte); Assure un mélange uniforme dans de grands réacteurs étroits.

Considérations clés pour la sélection de la pagaie

1. Viscosité du milieu d'agitation

• Faible viscosité (<1000 cp) :
  Prioriser les palettes à grande vitesse (hélices, les turbines) pour induire un écoulement turbulent et un mélange rapide.
• Viscosité moyenne (1000–10 000 cp) :
  Utilisez des turbines ou des pagaies à cadre à lame à pic pour équilibrer le cisaillement et la circulation.
• Viscosité élevée (>10 000 cp) :
  Optez pour l'ancre, le ruban hélicoïdal ou les palettes de transport à vis pour éviter une consommation d'énergie excessive et assurer le grattage du mur.

2. Mélange des objectifs et type de processus

• Homogénéisation : Impulseurs de cisaillement élevé (par exemple, rotor-stator) pour décomposer des gouttelettes ou des particules.
• Suspension : Palettes à débit axiales (hélices, turbines tangées) pour garder les solides en suspension.
• Transfert de chaleur : Ancre ou pagaies de ruban hélicoïdal avec un dégagement de paroi rapproché pour améliorer l'échange de chaleur convective.
• Stabilité de l'émulsion : Des turbines à grande vitesse ou des pagaies émulsifiantes spécialisées pour créer des tailles de gouttelettes fines.

3. Configurations Baffle et Baffles

• Réacteurs déconcertés :
  Les chicanes verticales sur la paroi du réacteur perturbent le flux de rotation, le convertissant en flux radial / axial pour un meilleur mélange. Essentiel pour les palettes à grande vitesse dans les fluides à faible viscosité.
• Réacteurs sans bâton :
  Utilisé pour les fluides à haute viscosité ou lors de la minimisation du cisaillement est critique (par exemple, des matériaux biologiques fragiles).

4. Exigences matérielles et hygiéniques

• Grades en acier inoxydable :
  304 SS pour les applications générales; 316L SS pour les environnements corrosifs (par exemple, réactions à base d'acide).
• Finition de surface :
  Poli à RA & LE; 0.8μM pour les applications pharmaceutiques / alimentaires pour répondre aux normes GMP.

Étude de cas: application de palette de cisaillement élevé

• Processus : Production de formulations liposomales de médicaments nécessitant une dispersion de particules submicroniques.
• Spécifications du réacteur : Réacteur en acier inoxydable de 2000L avec chauffage / refroidissement en galets.
• Type de palette : Système de rotor-stator personnalisé avec zones de cisaillement à double étage, fonctionnant à 2000 tr / min.
• Résultat : A atteint la stabilité uniforme de l'émulsion en 30 minutes, dépassant le client’S cibles de l'efficacité.