搅拌设备

　　本书介绍了均相搅拌混合与非均相搅拌混合原理，搅拌桨叶的选型、放大与新技术，搅拌器与搅拌罐的设计、制造和检验，以及大量的工程设计案例，力求搅拌原理和工业设计密切融合，同时反映搅拌设备当前的先进技术。阐述了抗生素原料药装置、生物质（厌氧发酵）能源装置、精对苯二甲酸装置、聚氯乙烯装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置、ABS装置、乙丙橡胶装置、丁基橡胶装置、烧碱装置、钛白粉装置、湿法冶金装置、磷酸磷铵装置、煤化工固定床加压气化装置、气流床水煤浆气化装置、煤化工气流床气化装置灰水处理、煤制乙二醇装置等装置用搅拌器，内容来源于工程公司设计或总包的工业装置。本书还介绍了搅拌器的采购、工程技术规定和数据表，搅拌器的安装、试运行和验收。 本书对工程公司（设计院）、制造和使用单位的搅拌专业有关人员有较大的指导意义，可供从事搅拌专业的工程技术人员和高等院校的师生参考。

　　全国化工设备设计技术中心站搅拌工程技术委员会成立于1999年，其宗旨是密切工程设计、研究、制造等单位的联系，为搅拌工程的专业化、系统化服务，为搅拌专业的新技术、新产品开发、推广、应用服务，为搅拌专业标准化工作服务。为配合搅拌工程技术委员会的工作，2009年成立了“全国石油和化工工程建设搅拌联络网”，目前搅拌联络网内的高校、设计和制造单位近90余家。

第1章　绪论

第2章　搅拌过程与搅拌器选型
　2.1　概述 / 4
　2.2　搅拌过程分类以及对搅拌的要求 / 5
　　2.2.1　互溶液体的搅拌 / 5
　　2.2.2　不互溶液体的搅拌 / 5
　　2.2.3　固-液相的搅拌 / 6
　　2.2.4　气-液相的搅拌 / 7
　　2.2.5　高黏流体的搅拌 / 8
　2.3　搅拌物料与流变特性 / 8
　　2.3.1　牛顿型流体 / 9
　　2.3.2　非牛顿型流体 / 9
　2.4　搅拌器特性与搅拌操作目的 / 10
　　2.4.1　搅拌器与流动状态 / 11
　　2.4.2　搅拌器的排出性能、剪切性能与混合性能 / 15
　　2.4.3　搅拌器性能与槽径的几何关系 / 19
　　2.4.4　搅拌操作的目的 / 21
　2.5　搅拌器的选型 / 22
　　2.5.1　典型搅拌器的型式 / 23
　　2.5.2　新型搅拌器及其应用 / 32
　　2.5.3　搅拌附件 / 39
　　2.5.4　搅拌器型式的选择原则 / 42
　2.6　搅拌装置的安装型式 / 46
　　2.6.1　立式容器中心搅拌 / 46
　　2.6.2　偏心式搅拌 / 46
　　2.6.3　倾斜式搅拌 / 47
　　2.6.4　底入式搅拌 / 47
　　2.6.5　卧式容器搅拌 / 48
　　2.6.6　卧式双轴搅拌 / 48
　　2.6.7　侧入式搅拌 / 49
　　2.6.8　组合式搅拌 / 50
　　2.6.9　管道式搅拌 / 50
　参考文献 / 51

第3章　均相搅拌混合
　3.1　搅拌功率 / 53
　　3.1.1　概述 / 53
　　3.1.2　搅拌功率特征数的定义 / 54
　　3.1.3　算图法计算功率N p / 55
　　3.1.4　计算搅拌功率用的公式 / 62
　3.2　流动混合 / 82
　　3.2.1　概述 / 82
　　3.2.2　循环次数和翻转次数 / 84
　　3.2.3　混合速率和混合效率 / 84
　　3.2.4　湍流域多层叶轮的混合 / 87
　　3.2.5　新型宽黏度域搅拌器的混合速率 / 88
　3.3　搅拌传热 / 89
　　3.3.1　概述 / 89
　　3.3.2　热载体侧的表面传热系数 / 90
　　3.3.3　被搅液侧的表面传热系数 / 95
　　3.3.4　高黏度流体的刮壁式传热 / 104
　　3.3.5　一些常用的传热数据 / 110
　3.4　搅拌脱挥 / 112
　　3.4.1　卧式搅拌脱挥设备 / 113
　　3.4.2　刮板薄膜脱挥器 / 115
　　3.4.3　搅拌脱挥的技术比较 / 118
　参考文献 / 119

第4章　非均相搅拌混合
　4.1　固液悬浮 / 122
　　4.1.1　过程特征 / 122
　　4.1.2　搅拌设备选择 / 124
　　4.1.3　搅拌器的工艺设计 / 125
　　4.1.4　带导流筒的搅拌釜 / 128
　　4.1.5　固液传质 / 130
　4.2　液液分散 / 130
　　4.2.1　过程特征 / 130
　　4.2.2　液液搅拌釜的分散特性 / 131
　　4.2.3　液液分散搅拌功率计算 / 133
　　4.2.4　桨型选择与釜体结构 / 135
　4.3　气液分散 / 136
　　4.3.1　过程特征 / 136
　　4.3.2　气液搅拌釜的分散特性 / 137
　　4.3.3　气液搅拌釜的传质特性 / 140
　　4.3.4　通气状态搅拌功率计算 / 141
　　4.3.5　搅拌器型式的选择 / 145
　4.4　气液固三相混合 / 145
　　4.4.1　过程特征 / 145
　　4.4.2　气液固三相搅拌釜的混合特性 / 146
　　4.4.3　气液固三相搅拌釜的传质特性 / 148
　　4.4.4　搅拌桨的选型 / 150
　4.5　粉体混合 / 150
　　4.5.1　粉体混合的过程特点 / 150
　　4.5.2　粉体基本物理量的表征 / 151
　　4.5.3　粉体混合设备的选择及设计 / 156
　参考文献 / 162

第5章　搅拌混合设计新技术
　5.1　流场测量技术 / 166
　　5.1.1　粒子图像测速技术 / 166
　　5.1.2　激光诱导荧光技术 / 175
　5.2　搅拌釜的CFD 模拟 / 182
　　5.2.1　搅拌釜的CFD 方法 / 182
　　5.2.2　动量传递特性的CFD 模拟 / 183
　　5.2.3　热量传递特性的CFD 模拟 / 186
　　5.2.4　质量传递特性的CFD 模拟 / 187
　　5.2.5　化学反应的CFD模拟 / 189
　5.3　流固耦合 / 190
　　5.3.1　搅拌槽内流固耦合简介 / 190
　　5.3.2　流固耦合方法的原理和实施 / 191
　　5.3.3　流固耦合的研究进展 / 193
　　5.3.4　流固耦合的研究展望 / 198
　参考文献 / 198

第6章　搅拌设备的放大技术
　6.1　放大设计的基本原则 / 202
　6.2　几何相似放大法 / 203
　　6.2.1　方法概要 / 203
　　6.2.2　不同搅拌目的时的放大准则 / 203
　　6.2.3　采用不同放大准则时混合参数的变化规律 / 205
　　6.2.4　采用不同放大准则时传热系数的变化规律 / 206
　　6.2.5　由实验确定几何相似放大准则 / 207
　　6.2.6　按整体流速设计互溶液体的混合设备 / 208
　6.3　非几何相似放大法 / 208
　　6.3.1　方法概要 / 208
　　6.3.2　搅拌式聚合反应器的非几何相似放大实例 / 209
　　6.3.3　非几何相似放大法的技术要点 / 214
　参考文献 / 217

第7章　搅拌桨与搅拌轴的设计
　7.1　搅拌桨的设计 / 218
　　7.1.1　搅拌桨的结构 / 218
　　7.1.2　搅拌桨的强度计算 / 225
　7.2　搅拌轴的设计 / 234
　　7.2.1　搅拌轴载荷分析 / 234
　　7.2.2　搅拌轴的强度计算 / 236
　　7.2.3　搅拌轴的挠度及刚度计算 / 247
　　7.2.4　有关强度和刚度的一些设计问题补充 / 249
　　7.2.5　临界转速 / 250
　参考文献 / 271

第8章　驱动装置
　8.1　驱动方式及选型 / 272
　　8.1.1　减速机的选择 / 273
　　8.1.2　联轴器 / 276
　8.2　机架与轴承 / 278
　　8.2.1　机架 / 278
　　8.2.2　中间轴承及底轴承 / 280
　8.3　磁力传动器 / 282
　　8.3.1　磁力传动器的工作原理 / 283
　　8.3.2　磁力传动器的结构 / 283
　　8.3.3　磁转矩计算 / 285
　　8.3.4　磁力传动器的技术特点 / 286
　　8.3.5　磁力传动器的设计步骤 / 287
　8.4　电机 / 287
　　8.4.1　电机的类型 / 287
　　8.4.2　电机选用的主要依据 / 288
　　8.4.3　电机额定功率 / 288
　　8.4.4　电机的防护等级 / 290
　　8.4.5　爆炸性危险环境电机的选择 / 291
　　8.4.6　电机的绝缘等级 / 295
　　8.4.7　电机的安装结构型式 / 295
　　8.4.8　电机的能效等级 / 296
　参考文献 / 296

第9章　轴封
　9.1　填料密封 / 297
　　9.1.1　填料密封的原理 / 297
　　9.1.2　填料密封的结构 / 297
　　9.1.3　填料及润滑和装填 / 298
　　9.1.4　釜用填料密封的设计选型 / 300
　9.2　机械密封 / 302
　　9.2.1　机械密封的原理 / 302
　　9.2.2　机械密封的分类及特点 / 303
　　9.2.3　机械密封选用基本原则 / 306
　　9.2.4　搅拌器用机械密封泄漏量、检验及安装标准 / 307
　9.3　常用搅拌器用机械密封辅助系统选用 / 309
　　9.3.1　概述 / 309
　　9.3.2　系统方案介绍 / 309
　　9.3.3　附注 / 312
　参考文献 / 313

第10章　搅拌罐结构设计
　10.1　罐体的尺寸确定及结构选型 / 314
　　10.1.1　罐体的长径比和装料量 / 314
　　10.1.2　搅拌罐结构选型 / 316
　10.2　顶盖的结构及强度计算 / 319
　　10.2.1　顶盖 / 319
　　10.2.2　底座结构 / 320
　10.3　传热部件的结构及强度计算 / 321
　　10.3.1　夹套 / 321
　　10.3.2　蛇管 / 333
　10.4　工艺接管及观测部件 / 336
　　10.4.1　加料管 / 336
　　10.4.2　压出管 / 337
　　10.4.3　卸料管 / 338
　　10.4.4　温度计套管 / 338
　　10.4.5　保温视镜 / 338
　　10.4.6　保温接管 / 339
　参考文献 / 340

第11章　典型工业装置用搅拌器
　11.1　抗生素原料药装置用搅拌器 / 341
　　11.1.1　抗生素原料药生产工艺 / 341
　　11.1.2　发酵罐搅拌 / 342
　　11.1.3　结晶罐搅拌 / 344
　11.2　生物质（厌氧发酵）装置用搅拌器 / 346
　　11.2.1　工艺流程 / 346
　　11.2.2　纤维素乙醇（SHF工艺） 装置用搅拌器概要 / 347
　　11.2.3　搅拌器的特点和选用 / 348
　11.3　精对苯二甲酸装置用搅拌器 / 350
　　11.3.1　INVISTA工艺流程 / 350
　　11.3.2　INVISTA工艺装置用搅拌器概要 / 351
　　11.3.3　INVISTA工艺搅拌器的特点和选用 / 352
　　11.3.4　AMOCO工艺技术氧化反应器、结晶器及搅拌器结构 / 354
　　11.3.5　MPC工艺技术氧化反应器及搅拌器结构 / 355
　　11.3.6　三家工艺技术氧化反应器及其搅拌器比较 / 355
　11.4　聚氯乙烯装置用搅拌器 / 356
　　11.4.1　PVC悬浮法聚合用搅拌器 / 356
　　11.4.2　PVC糊树脂聚合用搅拌器 / 361
　　11.4.3　PVC本体法聚合用搅拌器 / 362
　　11.4.4　PVC搅拌聚合釜的通用标准 / 363
　11.5　聚乙烯装置用搅拌器 / 363
　　11.5.1　淤浆法CX工艺装置用搅拌器 / 364
　　11.5.2　气相法Unipol工艺装置用搅拌器 / 367
　11.6　聚丙烯装置用搅拌器 / 370
　　11.6.1　聚丙烯（PP）装置工艺流程 / 370
　　11.6.2　聚丙烯（PP）装置用搅拌器概要 / 372
　　11.6.3　聚丙烯（PP）装置用搅拌器的特点 / 372
　　11.6.4　聚丙烯（PP）装置典型搅拌器的特点及选型 / 373
　11.7　ABS装置用搅拌器 / 378
　　11.7.1　工艺流程 / 378
　　11.7.2　ABS装置用搅拌器概要 / 378
　　11.7.3　搅拌器的特点和选用 / 379
　11.8　乙丙橡胶装置用搅拌器 / 382
　　11.8.1　工艺流程 / 382
　　11.8.2　装置主要搅拌器概要 / 383
　　11.8.3　搅拌器的特点和选用 / 384
　11.9　丁基橡胶装置用搅拌器 / 388
　　11.9.1　工艺流程 / 388
　　11.9.2　丁基橡胶装置用搅拌器概要 / 389
　　11.9.3　搅拌器的特点和选用 / 389
　11.10　烧碱装置用搅拌器 / 394
　　11.10.1　烧碱装置的工艺流程 / 394
　　11.10.2　烧碱装置用搅拌器概要 / 395
　　11.10.3　烧碱装置用的搅拌器的基本特点 / 397
　　11.10.4　烧碱装置用搅拌器的耐蚀特点 / 398
　11.11　钛白粉装置用搅拌器 / 399
　　11.11.1　钛白粉装置工艺流程介绍 / 399
　　11.11.2　硫酸法钛白粉装置用搅拌器 / 402
　　11.11.3　氯化法制钛白粉装置用搅拌器 / 406
　11.12　湿法冶金装置用搅拌器 / 410
　　11.12.1　加压浸出湿法冶金工艺流程 / 411
　　11.12.2　湿法冶金装置用搅拌器概要 / 412
　　11.12.3　湿法冶金装置用搅拌器的特点 / 412
　　11.12.4　湿法冶金装置用搅拌器的选用 / 413
　11.13　磷酸磷铵装置用搅拌器 / 417
　　11.13.1　磷酸装置用搅拌器 / 418
　　11.13.2　磷铵装置用搅拌器 / 425
　11.14　煤化工固定床加压气化装置用搅拌器 / 428
　　11.14.1　碎煤加压气化炉布煤破黏结装置 / 429
　　11.14.2　盐水制备沉降器 / 431
　　11.14.3　转盘萃取塔 / 433
　　11.14.4　初焦油分离器 / 435
　11.15　煤化工气流床水煤浆气化装置用搅拌器 / 436
　　11.15.1　工艺流程简介 / 436
　　11.15.2　装置用搅拌器概要 / 437
　　11.15.3　装置用搅拌器的特点 / 437
　　11.15.4　装置用搅拌器的选用 / 437
　11.16　煤化工气流床气化装置灰水处理用搅拌器 / 439
　　11.16.1　灰水处理工艺流程 / 439
　　11.16.2　结构特点 / 440
　　11.16.3　搅拌器的选用 / 441
　11.17　煤制乙二醇装置用搅拌器 / 442
　　11.17.1　煤制乙二醇装置工艺流程 / 442
　　11.17.2　乙二醇装置中搅拌器的应用 / 442
　　11.17.3　乙二醇装置中用搅拌器的特点 / 443
　　11.17.4　乙二醇装置中用搅拌器的选用 / 444
　参考文献 / 448

第12章　搅拌设备的制造和检验
　12.1　零部件的加工和检验 / 449
　　12.1.1　轴的加工要求及在各种转速下的直线度公差 / 449
　　12.1.2　搅拌器的加工要求和动、静平衡精度 / 449
　　12.1.3　填料密封主要零部件的加工要求 / 450
　12.2　组装和试验 / 451

第13章　搅拌器的采购、安装、试运行和验收
　13.1　搅拌器的采购 / 452
　　13.1.1　搅拌器的采购程序 / 452
　　13.1.2　搅拌器采购程序中的技术工作 / 453
　13.2　搅拌器的安装、试运行和验收 / 458
　　13.2.1　搅拌器的安装 / 458
　　13.2.2　搅拌器的试运行和验收 / 460
　　13.2.3　搅拌器的故障分析和处理 / 465

附　录
　附录1　单位换算 / 467
　附录2　常见液体的密度 / 469
　附录3　国内部分城市海拔高度和大气压力 / 470
　附录4　法兰标准和公称压力等级对照 / 472
　附录5　常用材料牌号对照 / 472
　附录6　配管材料对照 / 474
　附录7　国内主要搅拌器制造厂商通信地址 / 474
　附录8　全国工程建设搅拌联络网成员单位 / 475