實(shi)驗室小(xiao)型(xing)反應(ying)釜的攪(jiao)拌(ban)速度是(shi)影響反應(ying)進(jin)程、效(xiao)率(lv)及產(chan)物(wu)質(zhi)量(liang)的關(guan)鍵(jian)操(cao)作參(can)數(shu),其(qi)核心作用(yong)是(shi)通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)反(fan)應(ying)體(ti)系的傳(chuan)質(zhi)、傳(chuan)熱效(xiao)率(lv)及物(wu)料(liao)接觸(chu)狀(zhuang)態(tai),間(jian)接或直(zhi)接調控反(fan)應(ying)動(dong)力(li)學(xue)與反應(ying)結果。具體(ti)影響可(ke)從以下 6 個核心維(wei)度展開(kai)分(fen)析(xi):

傳(chuan)質(zhi)是(shi)指(zhi)反(fan)應(ying)體(ti)系中(zhong)不(bu)同物料(如(ru)反(fan)應(ying)物、催(cui)化(hua)劑、溶劑)之間(jian)的物(wu)質(zhi)傳(chuan)遞過程,攪(jiao)拌(ban)速度直(zhi)接決定傳(chuan)質(zhi)效(xiao)率(lv),進(jin)而影(ying)響反應(ying)速率(lv):
低速(su)攪(jiao)拌(ban):物料(liao)易分層(如(ru)液(ye) - 液(ye)體(ti)系分(fen)層(ceng)、固(gu) - 液體(ti)系中(zhong)固(gu)體(ti)顆粒沈(chen)降(jiang)),反應(ying)物分子(zi)難以充分接觸(chu),傳(chuan)質(zhi)阻力大(da)。
例:固(gu) - 液催(cui)化(hua)反應(ying)中(zhong),若攪(jiao)拌(ban)過慢,催(cui)化(hua)劑顆粒(li)會(hui)沈(chen)積在(zai)釜底,僅表面少(shao)量(liang)參(can)與反應(ying),導(dao)致反(fan)應(ying)速率(lv)顯(xian)著降(jiang)低,甚(shen)至(zhi)出現 “局部不(bu)反應(ying)" 現象(xiang)。
適宜(yi)攪(jiao)拌(ban):物料(liao)形成均(jun)勻的混(hun)合(he)體(ti)系(如(ru)乳(ru)液(ye)、懸浮液(ye)),反(fan)應(ying)物分子(zi)碰(peng)撞頻率(lv)提升(sheng),傳(chuan)質(zhi)阻力最(zui)小(xiao),反(fan)應(ying)速率(lv)達
例:液 - 液均(jun)相反(fan)應(ying)(如(ru)酯(zhi)化(hua)反應(ying))中(zhong),適宜(yi)攪(jiao)拌(ban)可(ke)使醇與酸充分混(hun)合(he),避(bi)免局部反(fan)應(ying)物濃(nong)度過(guo)高(gao)或過低(di),保證(zheng)反(fan)應(ying)按(an)計量(liang)比推(tui)進(jin)。
過度高(gao)速(su):雖(sui)傳(chuan)質(zhi)效(xiao)率(lv)已飽(bao)和(he),但可(ke)能因(yin)湍(tuan)流(liu)過強(qiang)導(dao)致體(ti)系內局部剪(jian)切(qie)力(li)過(guo)大,反而破壞催(cui)化(hua)劑結構(gou)(如(ru)納(na)米(mi)催(cui)化(hua)劑團聚),或導(dao)致易(yi)揮(hui)發(fa)組分揮(hui)發(fa),間(jian)接降(jiang)低傳(chuan)質(zhi)效(xiao)率(lv)。

多數(shu)反(fan)應(ying)伴(ban)隨(sui)吸熱(re)或放熱,攪(jiao)拌(ban)速度通(tong)過(guo)改(gai)變(bian)物(wu)料(liao)與反應(ying)釜夾套(或內盤(pan)管)的熱(re)交(jiao)換(huan)效(xiao)率(lv),影響體(ti)系溫(wen)度均(jun)勻性(xing):
低(di)速(su)攪(jiao)拌(ban):物料(liao)流(liu)動(dong)緩(huan)慢,釜內易形(xing)成(cheng) “溫度梯(ti)度"(如(ru)釜底靠近加熱(re)源(yuan)處(chu)溫(wen)度過(guo)高(gao),頂部溫(wen)度過(guo)低)。
風險(xian):放熱反應(ying)中(zhong),局部溫(wen)度過(guo)高(gao)可(ke)能引(yin)發副(fu)反應(ying)(如(ru)有(you)機物碳(tan)化(hua)、聚合(he));吸熱(re)反(fan)應(ying)中(zhong),局部溫(wen)度不(bu)足導(dao)致反(fan)應(ying)停(ting)滯。
適宜(yi)攪(jiao)拌(ban):物料(liao)快速循(xun)環(huan),與夾套 / 盤(pan)管充分接觸(chu),釜內溫度均(jun)勻(通(tong)常(chang)溫(wen)差(cha)可(ke)控制在(zai) ±1℃內),避(bi)免局部過(guo)熱(re)或過冷(leng),保證(zheng)反(fan)應(ying)按(an)設(she)定溫(wen)度曲(qu)線(xian)進(jin)行。
例:高(gao)放熱的硝(xiao)化(hua)反應(ying)中(zhong),適宜(yi)攪(jiao)拌(ban)可(ke)將(jiang)反(fan)應(ying)熱及時(shi)傳(chuan)遞至冷卻夾套,防止(zhi)溫(wen)度驟(zhou)升(sheng)引(yin)發爆(bao)炸風(feng)險(xian)。
過(guo)度高(gao)速(su):雖(sui)傳(chuan)熱效(xiao)率(lv)提升(sheng),但可(ke)能因(yin)攪(jiao)拌(ban)槳摩(mo)擦生(sheng)熱(尤(you)其(qi)高(gao)粘(zhan)度體(ti)系),導(dao)致釜內實(shi)際溫(wen)度高(gao)於(yu)設(she)定值(zhi),需(xu)結合(he)溫控系統(tong)實(shi)時(shi)調(tiao)整。