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1、第 10 卷第 2 期右油化工设备技木 静态混合器类型及其应用 上海化工研究院 陆振民 静态 混合器是混合过程中的一种 新 设 备 , 其应用发展的历史还 不到二十年 , 但在 实际应用中取得的效果却十分惊人 。 上海化 工研究院研制成功 , 江苏启东混合器厂 生产 的S V型 、 SX型 、 SL型 、 S H型以及SK型系 列静态混合器 , 迄今在国内已有近万台(套) 在工业中应用 。 实践证明 , 静态混合器可以 在很宽的雷诺数范围内操作 , 与传统的搅拌 器 、 文丘里 、 均质器 、 孔板及某些萃取塔等 设备相比 , 具有 投资少 、 见效快 、 体积小 、 处理量大 、 能耗省 、
2、 放大容易和易于实现连 续混合工艺等优点 。 翼肇 一 、 静态混合器的作用 原理和类型 国外对静态混合器的类型已发展到五十 余种 ” . 但从静态混合器单元的作用原理来 剖析 , 尽管组装在管内的单元结构各有不 同 而单元所 起 的作用大致可以分为三种 仁“J: ( l )单元对流体起切割作用 ; ( 2 )单元使 流道形状和截面积发生变化 , 产生剪切作用 ; ( 3 )单元使流体旋转 , 起到自行 “ 搅拌 ” 作 用 。 这些作用都能使互不相溶的流体达到良 好的混合效果 , 所不同的是要根据流体 粘 度 , 混合要求来确定以那种作用为主 。 目前国内可提 供的SV 、 SX 、 S L
3、 、 SH 、 SK五种类型 (图 1、 图5) , 几百种规 格的静态棍合器 , 墓本上可以满足各种棍合 的要求 。 当然 , 随着混合技术的不断发展 , 继续开发更新的静态混合器类型也是必然的 趋势 。 S V型静态混合器 其单元(图 l )是 由 金属薄板按工艺设计的规格制成 “ V ” 形儿 图 、 S v 犁单元结构示意 何结构的波纹片 , 若干波纹片按一定方向排 列组合成一个圆柱体 , 每个圆柱体交错9 0 。 组装在管道里 。 它对流体起到切割和流道形 状变化的剪切作用 。 改变波峰和倾斜角度可 以制造多种规格的混合单元 , 以适应 工艺的 需要 。 在各种流型 下能保持很高的混
4、合效果 , 放大也容易 。 对于小规格的S V型静态混 合 器 , 由于水力直径较小( d h smm ) , 要求 流体粘度小于。 . 1Pa s 和清洁的介质 。 大规 格的静态混合器( d h 全sm m ) , 对 流体的 要求可以适当放宽 。 己经应用于脂类 、 酸性 烃 中和 、 各种油品的调合 、 异丁烯水 合 反 应 、 多硫化胺预反应 、 催化汽油脱硫醇 、 污 水处理 、 原油水洗脱盐 、 气体加热 、 冷却 、 气 一液 、 液 一液 萃取等过程 。 S X型静态 混合器 其单元(图 2 )由金 图2 SX型单元结构示意 属板条按4 5 “ 角组合成 “ 多X型 ” 的儿
5、何结 构 , 每个单元交错9 0 。 组装在管道里 。 它对 石油化工设备技术 159。年 流体也以切割和剪切作用为主 。 含 昆合效果虽 仅次于 SV 型 , 但它用于中 、 高粘度( 三l oP . a s )液 一液混 合 、 反应 、 萃取过程或产生高 聚物的混 合 、 反应具有独 到的优点 , 放大容 易 。 但管径小于5 0 mm加工困难 。 己经应用 于液态烃反应 、 渣油 混合 、 酷酸丁脂与滤洗 液的萃取以及纸浆漂白等过程 。 S L型静态混合器 其单元(图3)由金 图3 SL型单元 结构示意 属板条按3 0 。 角组合而成的 “ 简单X型 ” 儿何 结构组装在管道里 。 它
6、对流体也以切割和剪 切作用为主 . 由于结构简单 , 混合效果次于 S X型 。 在石油 、 化工等行业的高粘度流体 , 混合要求不高的混合反应 , 同时伴有传热过 程 中应用较为适宜 , 与小规格S v型串联 应 用于慢速反应过程 , 可 以降低压力降 , 增加 停 留时间 , 效果 良好 . S H型静态混合器 其单元(图4)由 金 图5 SK型单元结构示意 属板条扭转18 0 。 (l / D 。 = 1 . 4、 1 . 5)的 左旋 和右旋单元组装在管道里 。 它对流体以旋转 和切割作用为主 。 加工精度可按工艺要求 , 压力 降小 , 设备直径可 以从1 0 m二放大到几 百 l
7、IT m 。 对高粘度或伴有杂质的流体混合和 混合要求较低 , 又要分层容易的萃取过程可 以取得比较理 想的效果 。 已经广泛应用于高 分子 塑料挤出机的配套混合装置 、 液态烃脱 硫醇 、 工业茶脱酚 、 丙烷脱沥青 、 白 土脱 色 、 沥青调合等过程 。 二 、 选择静态混合器的 三个基本参数 阮阮/ / / / / 剐剐 Z Z Z 24 00 0 0 0 0 R 。 2 00。 。 R 。 。 ) 50 00 0 0 全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全全 湍湍区区 关系 式式式f二0 . 702 2 2
8、 - - - 1 一5 ” ” 1 一, 。 。 可按下式计 算 : 4(兰D . L一A乙) 4 表2 SH型 、 SK型静态混合器摩擦系 教的关系式 d h二 ZA+ 兀 DL ( 3 ) 混合 器类型 1 SH型SK型 式中 P 单位长度静态混合器压力降 , P a; f一一摩擦系数 ; p 。 连续相流体密度 , kg/m 3; w 表观速度 , ms / ; d、 水力直径 , m m ; 。 一 静态混合器空隙率 ; R e。 雷诺数 ; 林 连续相粘度 , P a s; D 管内径 , mm ; L 静态混合器长度 , mm ; A 混合单元总面积 , mm “; 己 单元材料厚
9、度 , mm 。 ( 2 ) SH型 、 S K型压力降计算 范 围 关系式 Re D 5 0 mm , “ 幻 1 0 o 3 . 混合效果与混合器长度的关系 湍流条件下 , 混合效果与混合器长度无 关 。 一般静态混合器长度是管径的了、 1 0倍 , 即 L/D= = 7、10 ( SK 型混合长度是 管径的 2 0、25倍 ) . . 右O石油化工设备技术1998 表 3 静态混合器产品规格及处理能力 规格 D m m d h mm L mmQ m 3 / h SV 一 2 . 3 / 2。 SV 一 2 . 3 / 2 5 SV 一 3 . 盯 32 SV 一 3 . 盯 40 SV
10、一 3 . 犷 5。 2 。 3 2 。 3 3 。 5 3 . 5 3 。 5 0 。 880 0 。 880 0 。 909 0 。 900 0 。 099 5 00 5 0 0 500 50 0 50 0 0 . 5 1 . 2 0 . 9 王 . 8 1 。 4 2 。 8 2 。 2 4 。 生 3 。 5 7 。 0 0 亡口 200 , 目 2 。J4工a S V一犷50 Sy一叮1 00 SV一5一7 / 一5 0 y S 一5一1 5/200 V S 一5一15 /2 5 0 S V一5一盯3 00 Sy一5一 zV400 SV一5一1盯50 0 80 100 15 0 20
11、 0 2 5 0 30 0 4 00 5 00 5 。 0 5 。 0 57 51 5 51 5 515 515 515 岁二绍1 . 0100 0 91 8 142 8 3 06 0 56 110 88176 125么5 0 22545 0 3 5 3了06 SX一12 . 盯50 S X一20/ 50 S X一2盯xo o SX一3 7 . 盯 150 S X一50 / 20 0 S X一62 . 分250 S X一了5 /300 SX一0 0/4 0 0 SX一12盯50 0 5 0 80 100 150 20 0 26Q 30 0 400 50 0 12 . 50 。 825 0 .
12、8 2 5 0 . 8 25 0 . 8 25 0 . 8 25 1 00 0 QZ 12匕 3 。 57 。 0 918 142 8 3 060 5 61 10 8 8176 12525Q 2 2 5450 3537 0 6 5 1勺 : n 一甘匕丙 nO自已口, 曰Zn舀勺no t 0 。 9 37 0 。 9 3 7 召七:1 。 O 事七1 。 O 500 50 0 1000 100 0 0 。 5 1 , 0 3 57 . 0 9 . 013 142 8 尸a .2 卜JUn U .孟 几乙月一 二口 SL一 12 . 盯25 S L一2盯5 0 SL一4 0/5 0 SL一5 0
13、/ 100 25 50 8 0 100 n00 尧U Z Q甘勺 8 SH一盯、 5 SH一4 . 叮2 0 SH一7/3 0 S H一灯50 SH一15/50 S H一2盯生 0 0 l 5 IQO 0 , 10 。 2 0 . 20 。 4 0 . 51 . 1 l 。 63 。 2 4 , 08 。 0 6 。 51 3 . 0 10 15 2 0 2 5 4 0 50 8 O 100 150 200 250 3 00 3 4 。 5 7 l 2 18 23 5 7 。 5 l0 12 . 5 2O 2 5 40 50 75 1 0 0 125 15 0 150 20 0 30 0 5
14、0 0 1000 10 00 SK一5/ 10 SK一了 . 5/15 SK一 10 /2 0 SK一 12 . 叮2 5 SK一2 0/40 SK一2盯5 0 SK一40 /8 0 SK一5 0l /0 0 SK一7以150 SK一10 0/200 SK一 x25/2 50 SK一160 / 300 众岁1 . 0 150 3 00 5 0 0 5 0 0 500 50 0 10 00 10 0 0 10 0 0 10 0 0 10 00 10 00 0 . 1 5闪0 . 3 0 。 30 . 6 0 。 61 . 2 0 。 9.1 。 8 2 , 24 . 4 3 。 57 。 0 9
15、18 1 42 8 30周6 0 561 10 8 8却17 6 1 25翔2 5Q 第1 0卷第2期石油化工设备技术 层流条件下 , 混合效果与混合器长度有 关 。 一般L/D ”1 53 0 . 对于既要混合均匀 , 又要尽快分层的萃 取过程 , L/D可取5、 7 。 连续相与分散相体积百分比与静态混合 器长度有关 。 乳化效果与混合器长度有关 。 L/D可达 50、100以上 。 对于慢化学反应 , 可在每节静态混合器 后接上 1、 Zm相应空管 , 既可发挥静态混合 器的余效应 , 又可节约投资增加停留时间 . 综上所述 , 流型 、 压力降 、 混合器长度 与混合效果是密切相关的
16、, 设计选用时需统 筹考虑 . 三 、 静态混合器的 型号和规格 1 . 型号和规格的表示方法 本表示方法为江苏省南通市企业标准规 范格式 口口 一 口 一口三 一静态混合器 需夹套装置 , 大写F 法兰连接碳钢大写A ; 不锈钢大写B 一静 态混合器长度 、 大写L 设计压力 , 大写 P 一单元水力直径, 小写d h /公称直径大写 D 单元几何结构大写V , X , L , H , K 静态混合器代号 , 大写S 示例选择X型静态混合器 , 公称直径 D : lo o m m , 水力直径d h: 25nzm , 设计压 力P : 2 . 4 5MPa ( 25kg / c m ) , 长度L : 10 0omm , 碳钢 法 兰连接( A ) , 需夹套传 热(F) 。 表示式即为 : SX 一25八0 0一 25一2oooA F 。
