L'agitateur est un composant essentiel du réacteur. Le choix de l'agitateur approprié dépend des propriétés physiques des différents fluides présents dans la cuve, de sa capacité et de l'objectif de l'agitation. Il joue un rôle primordial pour accélérer les réactions chimiques et améliorer l'efficacité de la production. La maîtrise des différentes classifications d'agitateurs et de leurs applications permet de choisir l'agitateur le plus adapté et d'obtenir de meilleurs résultats réactionnels.
Application du dispositif de réacteur :
Le réacteur est largement utilisé dans les industries pétrolière, chimique, du caoutchouc, des pesticides, des colorants, pharmaceutique et alimentaire, pour réaliser des procédés de vulcanisation, de nitration, d'hydrogénation, d'hydrogénation, de polymérisation, de condensation et autres procédés sous pression.
Composition du dispositif de réaction :
La cuve de réaction est composée d'un corps de cuve, d'un couvercle, d'une enveloppe, d'un agitateur, d'un dispositif de transmission, d'un dispositif d'étanchéité d'arbre, d'un support, etc.
1. Enveloppe du réacteur
L'enveloppe se compose d'un cylindre rond, d'un couvercle supérieur et d'un fond inférieur. Le couvercle peut être assemblé au cylindre de deux manières : soit par soudage direct, soit par brides pour faciliter le démontage. Le couvercle supérieur est percé de trous d'homme, de regards et de récepteurs de process.
2. Dispositif d'agitation du réacteur
Dans le réacteur, afin d'accélérer la réaction, d'améliorer le mélange et d'optimiser les transferts de masse et de chaleur, un dispositif d'agitation est généralement installé. Ce dispositif comprend un agitateur et un arbre d'agitation, reliés par un système de transmission.
3. Dispositif de scellage du réacteur
Le dispositif d'étanchéité utilisé dans la cuve de réaction est une structure d'étanchéité dynamique, principalement composée de deux types de joints à garniture et de joints mécaniques.
Classification et sélection des agitateurs pour réacteurs :
Rôle de l'agitateur de réaction :
Rendre le mélange des matériaux uniforme, renforcer le transfert de chaleur et de masse, notamment le mélange homogène de liquides ; la dispersion liquide-liquide ; la dispersion gaz-liquide ; la dispersion solide-liquide ; la cristallisation ; la dissolution des solides ; renforcer le transfert de chaleur, etc.
Principe d'agitation du réacteur :
L'agitateur est le composant principal permettant de réaliser l'opération d'agitation, et son composant principal est la turbine, qui se déplace avec l'arbre rotatif pour appliquer l'énergie mécanique au liquide et inciter le liquide à se déplacer.
Lorsque l'agitateur tourne, l'énergie mécanique est transférée au fluide, formant une zone de mélange complet et hautement turbulente près de l'agitateur, et générant un jet à grande vitesse pour pousser le liquide à circuler dans la cuve d'agitation.
Influences de l'agitation du réacteur :
Liquide faisant partie du dispositif d'écoulement circulaire du circuit appelé « modèle d'écoulement » du liquide, désigné sous le nom de « schéma d'écoulement ».
Le régime d'écoulement et l'effet d'agitation sont très proches, la puissance d'agitation étant étroitement liée. Le régime d'écoulement dépend de la forme de l'agitateur, du récipient d'agitation et des caractéristiques géométriques des composants internes, ainsi que de la nature du fluide, de la vitesse d'agitation et d'autres facteurs.
Flux axial :
Le sens d'écoulement du fluide est parallèle à l'axe de mélange, et le fluide est poussé par la palette, de sorte que le fluide s'écoule vers le bas et rencontre le fond du récipient, puis remonte, formant un flux de circulation vertical.
Flux radial :
Le flux de fluide, perpendiculaire à l'axe de mélange et suivant le flux radial, rencontre la paroi du conteneur en deux flux de fluide : un flux ascendant et un flux descendant, puis retourne à l'extrémité de la pale, sans passer par la pale, formant ainsi un flux cyclique à deux cycles, supérieur et inférieur.
Flux tangentiel :
En l'absence de compartiment à chicanes, le fluide circulant autour de l'axe de rotation subit un débit élevé lorsque la surface du liquide forme un vortex ; le flux de fluide provenant de la palette autour de la bobine circonférentielle est très faible, ce qui réduit considérablement l'effet de mélange.
Les trois types d'écoulement mentionnés ci-dessus coexistent généralement ;
L'écoulement axial et l'écoulement radial jouent un rôle majeur dans le mélange ;
Il convient de supprimer l'écoulement tangentiel – l'utilisation de chicanes peut atténuer l'écoulement tangentiel et renforcer l'écoulement axial et radial.
Date de publication : 13 septembre 2024