铜酞菁(CuPc)是重要的蓝色有机颜料。在工业生产中,铜酞菁主要以溶剂法在反应釜中间歇生产。为提高生产效率,通常使用两步法生产工艺。缩合反应釜中的反应情况复杂,同时存在固-液-气三相,需要良好的分散及物料循环效果,且反应装置的搅拌扭矩会随着反应的进行发生剧烈变化,因此对搅拌装置的设计以及操作条件有一定的要求。本研究通过自行设计并制作铜酞菁合成反应装置,测定了不同实验条件下PBT-4桨的功率特性曲线,与永田进治提出的关联式计算出的理论值进行比较,并研究了该桨型搅拌气-液两相体系过程中通气量对搅拌功率以及RPD的影响。研究了缩合釜中不同条件下的反应过程以及搅拌功率消耗等特性,并以实验中的数据为基础进行了放大计算。研究了铜酞菁-烷基苯溶剂混合体系的流变性。主要研究结果如下:在反应过程中,搅拌功率的剧烈变化是由釜内物料相态与表观粘度的变化所导致的。表观粘度越高,雷诺数越低,则搅拌功率越高。PBT-4桨在挡板条件下操作时,在同一雷诺数下的功率准数随搅拌桨层数的增加及液位的升高而增大。在低雷诺数下,功率准数理论值远低于实验值;随着雷诺数的增大,两者逐渐接近;超过一定数值后,理论值开始高于实验值。三层PBT-4桨在通气条件下进行搅拌,溶剂体积为6 L时,搅拌功率与RPD均随通气量的增大而降低;溶剂体积为5 L时,搅拌功率与RPD均无明显变化。对于不同条件下的合成反应,当PBT-4桨由双层增至三层时,缩合反应开始的时间延后8.86%,反应总时间缩短9.11%;缩合反应开始时的搅拌功率升高2.7%,缩合反应过程中功率峰值降低52.7%;反应中能量净消耗降低32.5%。搅拌桨转速由250rpm升至300rpm、360rpm时,缩合反应时间分别提前25.9%、37.4%,反应总时间分别缩短13.6%、29.1%;缩合反应开始时搅拌功率分别提升8.2%、92.4%;缩合反应过程中功率峰值分别提升170.7%、393.0%;反应净能量消耗分别升高81.1%、116.0%。溶剂投入量由2.0kg升至2.5 kg、3.0kg时,缩合反应时间分别延后18.6%、37.3%,反应总时间分别延长15.0%、45.7%;缩合反应开始时搅拌功率分别提升51.2%、59.6%;缩合反应过程中功率峰值分别提升26.0%、62.2%;反应净能量消耗分别提升42.0%、116.0%。铜酞菁-烷基苯溶剂混合体系为假塑性流体,且稠度系数、流变性指数均随铜酞菁固体体积浓度的升高而增大。使用扫描电子显微镜(SEM)观测了铜酞菁晶体的表面形貌,晶体颗粒及团簇呈现棒状结构,研究认为该结构是铜酞菁-溶剂体系表现出假塑性的重要原因。在Rf=2061.6的放大计算中,以保持单位体积功率相等为准则计算得到的搅拌功率数据最为合理:对于20.62m3的反应釜,缩合反应开始前平均搅拌功率Pa*=55798 W,缩合反应开始后搅拌功率峰值Pm*=109265 W。