聚苯硫醚（PPS）作为综合性能优异的特种工程塑料，主要应用于航天航空、电子电气、汽车、化工设备、环保等领域。以N-甲基吡咯烷酮为溶剂，对氯二苯、硫化钠或硫氢化钠为原料的硫酸钠法是国内外制备聚苯硫醚的主要工业生产方法。目前工业级聚苯硫醚反应器均采用搅拌釜，一般为逐渐升温间歇操作，涉及反应物溶解、逐步缩合和产物沉淀等过程，反应前期由于小分子缩合反应热效应大，移热要求高；随着聚合反应的进行，体系黏度和固含率升高，要求生成的聚合物颗粒能够均匀悬浮分散；整个过程相态变化为固态-液态-固液共存，温度和黏度变化为先升高再降低，需要搅拌釜中的流场能够适应体系的动态变化。

汽液平衡技术以控制聚合进度和颗粒大小，采用了直叶桨、上提式斜叶桨与锚框式桨叶的组合，并通过内外盘管换热，使温度分布和固体悬浮更加均匀；采用分离式热管结构实现快速换热；采用螺旋叶片，增加推进螺杆和提升螺带，防止PPS粘连；在搅拌杆上错落排列六组桨叶，在釜底增加圆形凹槽进行换热。

对于高黏物系，层流混合常是主要形式，通过重复取向、拉伸和折叠，从而获得各组分的均匀分布。

聚苯硫醚聚合搅拌釜采取三层下压式四折叶涡轮桨和锚框式桨叶的优化组合，其协同作用可以满足高效的主体循环流动和相对均匀的固体悬浮要求，优选的桨叶组合对聚苯硫醚间歇聚合反应过程中的黏度、固含量和固体颗粒大小的变化具有很好的适应性。

釜直径（T）为300mm，高径比（H/T）为2，4块宽为w的挡板。

图：搅拌桨几何结构示意

图：不同组合桨叶作用下的速度矢量图

对CaseA，中层桨叶产生的水平射流撞击釜壁后，其中一股流体向下流动与下层桨产生的部分排出流在z/H为0.5处相遇，形成循环，但全釜存在6个循环区域，没有形成大的主体循环；对CaseB，三层桨叶形成的向上、向下的轴向流在各层间相互连接，存在层间混合，形成了较好的整体循环；CaseC和CaseD均存在一定程度的整体循环，但CaseC的中层桨端排出的向上流体轴向流速度过低，一部分流体在z/H为0.6处开始折回叶端；CaseD下层桨排出的向上流体被中层桨排出的向下流体在z/H为0.48处阻挡，继而流回下层桨。

图：不同组合作用下固相浓度分部

CaseA和CaseD的整体循环流动较差，随搅拌的进行z/H为0.55以上的固体颗粒浓度较低、变化较小；CaseC由于中层桨与上层桨间距较大，中层桨排出流未能有效携带颗粒进入反应釜上部区域（z/H大于0.6），至搅拌20s时釜底仍有颗粒沉积；相比之下，CaseB能更高效地分散悬浮固体颗粒。因此PBTU桨型多产生平行流，轴向运动和桨叶间的相互作用较小，较难分散底部沉积固体，较好的搅拌桨型应为三层PBTD和锚框式桨叶的组合；在调整三层斜叶桨间距时发现，减小某一层间距时，会增大此区域层间流动，但同时减弱了另一层流体之间的相互作用，使固体在向上运动时，会在层间距变大区域突然减速，导致均匀悬浮时间长、功率消耗大，故采用等层间距。

对聚苯硫醚聚合釜进行了搅拌桨结构优化，并根据聚苯硫醚间歇聚合过程的物系性质变化，CFD模拟和实验结合研究了釜内流动、固体悬浮和搅拌功率变化规律：

a）采用等层间距的三层PBTD与锚框式桨叶的优化组合搅拌桨，各桨叶可以很好地起到协同作用，形成较好的整体循环流动，实现固体颗粒均匀悬浮。

b）优化组合桨搅拌转速达到200r/min后，固体颗粒悬浮分散状况较好，固含量轴向分布和搅拌功率的实验值与CFD模拟结果之间相对误差小，搅拌功率准数与Re-0.4成正比。

c）优化组合桨可以满足反应前期湍动程度大有利于换热、反应后期固体均匀悬浮的要求，但选择固定转速操作时搅拌功率变化幅度将较大。

航烨能源与中科院长期合作，历经多年的技术积累与持续创新，我们专注于搅拌反应釜设备的深度研发、创新设计、高效生产及全方位的安装服务。我们致力于为客户提供量身定制的搅拌反应釜系统解决方案，以满足您在不同化学反应和工艺过程中的特定需求。

现诚邀对搅拌反应釜设备、高效混合技术以及中小型化工生产领域感兴趣的企业、科研院所等用户与我们取得联系。我们愿意为您提供更专业、更全面的技术信息和解决方案，并期待您的莅临指导，共同探讨合作的可能性，携手开启更广泛的合作篇章。

我们深信，通过双方的紧密合作，我们可以共同推动搅拌反应釜设备领域的技术进步和产业发展，共创辉煌的未来。期待与您携手并进，共创美好明天！