在攪拌混合物時,兩相的密度差、黏度及界面張力對攪拌操作有很大影響密度差和界面張力越小,物系越易于達到穩(wěn)定的分散;黏度越大,越不利于形成良好的循環(huán)流動和足夠的湍流脈動,并消耗較大的攪拌功率。
攪拌槽內(nèi)流體的運動是復雜的單相流或多相流,目前都還沒有完整的描述方法。非牛頓流體的攪拌,在流動狀態(tài)和功率消耗方面都有一些特殊的規(guī)律。攪拌槽內(nèi)流體流動參數(shù)的測量、攪拌功率的預計以及攪拌裝置的放大方法等,都是攪拌理論研究和工程應用中的重要課題。
攪拌直接影響反應的混合程度和反應速度。攪拌速度快,物料與器壁、物料與攪拌器之間的相對運動速度也快。如果器壁或攪拌器是絕緣體(如搪玻璃),或雖非絕緣體但接地不良,則不可忽視產(chǎn)生靜電的危險。一般容積大于300L、攪拌速度在60r/min以上,物料與攪拌器和器壁的相對運動速度可超過lm/s;如果物料的電阻率在1012??cm左右(例如苯的電阻率為4.2×1012??cm),則靜電容易積聚和放電,當反應器內(nèi)存在易燃液體蒸氣和空氣的爆炸性混合物時,火災危險性特別大。為了防止這種危險,首先應該了解物料的性質(zhì)和電阻率;如果物料易燃易爆,電阻率又在1010~1015??cm之間時,應該控制攪拌轉(zhuǎn)速。反應器直徑越大,攪拌速度應該越慢。1000L以下的反應器,攪拌轉(zhuǎn)速控制在60r/min以內(nèi);1000L以上,轉(zhuǎn)速還應減慢,否則應灌充惰性氣體或改變工藝條件,例如加入電解質(zhì)水溶液等物料將電阻率降到1010??cm以下。
避免攪拌軸的填料函漏油,因為填料函中的油漏入反應器會發(fā)生危險。例如硝化反應時,反應器內(nèi)有濃硝酸,如有潤滑油漏入,則油在濃硝酸的作用下氧化發(fā)熱,使反應物料溫度升高,可能發(fā)生沖料和燃燒爆炸。當反應器內(nèi)有強氧化劑存在時,也有類似危險。
對于危險易燃物料不得中途停止攪拌,因為攪拌停止時,物料不能充分混勻,反應不良,且大量積聚;而當攪拌恢復時,則大量未反應的物料迅速混合,反應劇烈,往往造成沖料,有燃燒、爆炸危險。如因故障而導致攪拌停止時,應立即停止加料,迅速冷卻;恢復攪拌時,必須待溫度平穩(wěn)、反應正常后方可繼續(xù)加料,恢復正常操作。
攪拌器應定期維修,嚴防攪拌器斷落造成物料混合不勻,最后突然反應而發(fā)生猛烈沖料,甚至爆炸起火,攪拌器應靈活,防止卡死引起電動機溫升過高而起火。攪拌器應有足夠的機械強度,以防止因變形而與反應器器壁摩擦造成事故。