结晶釜搅拌器结构和设计要点

结晶是食品、医药和化工行业制备精制产品的重要工艺。结晶过程发生在溶质浓度高于饱和浓度状态时。不适当的过饱和度虽然也能发生结晶现象，但由于浓度过高，形成过多晶核，产生过细晶体，会影响到产品质量。此时，结晶工艺和结晶罐的搅拌器混合效果对晶体质量起着关键作用。

01. 结晶釜搅拌器结构

概述

结晶是化工生产过程中常见的相变过程，结晶釜是实现这一过程的重要设备。桨叶式搅拌器是常用的结晶釜搅拌形式。因结构特性，传统的桨叶式搅拌器在结晶釜内存在一定的搅拌盲区，从而造成较多结晶物料在盲区沉积，影响物料的产量和收率。同时还会对后批物料的结晶状态和结晶质量产生不利的影响。通过对桨叶型式进行改进，解决物料在结晶过程中在釜内沉积的问题，提高单釜的产品收率，改善物料的结晶过程与结晶的效果。

装置组成

结晶釜用搅拌器主要由水平桨叶、斜桨叶、固定用的螺栓螺母及垫圈、搅拌轴构成。如下图所示：

1-折流板 ；2-反应釜釜体；3-斜桨叶；4-螺栓螺母及垫片；5-长形槽 ；6-水平桨叶；7-水平桨叶与斜桨叶夹角；8-搅拌轴。

02. 结晶釜搅拌器设计

设计要点

传统的立式结晶罐一般采用锚式和框式搅拌。锚式搅拌一般叶轮直径为罐径的2/5～3/5，其搅拌流型属于径向流动，很少有上下翻动的现象，再加上为了避免晶体黏附在挡板上，故不设挡板，这就很难达到釜壁和釜中间溶质浓度的均一性和上下物料浓度的均一性。因而在小型罐内（1立方米以下），锚式搅拌尚能满足要求，但随着釜的容积放大，结晶的质量就有下降的趋势。对于黏度较大和易粘壁且具非牛顿型的结晶液而言，当锚式搅拌无法在釜壁处发挥效果时，只能改用框式搅拌。框式搅拌由于其直径大，因而可以搅动釜壁处的物料，但是由于搅拌流型仍属径向流动，很少有上下翻动的现象，且由于叶轮结构原因，一般转速很低，因而不能满足结晶釜放大的要求。

据此明业开发了轴向流和径向流多型式的组合叶轮。在5立方米以上的大型结晶釜底部采用互成90°的两个与釜底形状完全相似的径向叶轮，叶轮下侧距底为20～30mm，可对物料进行径向搅拌，釜壁侧有四组轴向功能并有径向功能的带式叶轮，叶轮外侧距釜壁距离也为20～30mm，可使物料不断向上提升，同时又做旋转运动，在釜中间料液面下和釜液位中部设置向下流动的多层轴向（并有径向）功能的叶轮，从而形成整罐的径向流动和沿壁处向上、其中间向下的有组织的轴向流动。由于该组合叶轮的排出流量极大，也就是物料达到均一性的混合时间较快，从而使叶轮的转速可大幅度降低，可保证结晶搅拌效果。

效果与分析

组合叶轮由于叶轮直径接近罐径，因此适合于接近非牛顿型流体的结晶，也可防止粘壁现象产生，有利于釜壁传热效率的提高。

组合叶轮的径向流动、沿四壁向上和罐中间向下的轴向流动及整釜料液的有组织流动，保证了结晶液在整个釜内的均一性。

低速的搅拌，不会产生巨大的剪切力，造成晶体破坏。

多层叶轮可适应结晶液液位的变动。加之变速搅拌的运用，可获得理想的晶核形成和晶体生长条件。

大型结晶釜组合叶轮是在充分研究结晶工艺要求的基础上，根据结晶物料的物理性质，满足了结晶釜宏观混合和微观混合不同要求，取得了较为理想的效果。