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1、静态混合器的设置HG/T 20570.20 951应用范围和类型1.0.1应用范围静态混合器应用于液-液、液气、液固、气-气的混合、乳化、中和、吸收、萃取 反应和强化传热等工艺过程，可以在很宽的流体粘度范围（约106mPas）以内，在不 同的流型（层流、过渡流、湍流、完全湍流）状态下应用，既可间歇操作，也可连续操 作，且容易直接放大。以下分类简述。1.0.1.1 液-液混合：从层流至湍流或粘度比大到1： 106mPas的流体都能达到良好 混合，分散液滴最小直径可达到12m，且大小分布均匀。1.0.1.2 液-气混合：液-气两相组份可以造成相界面的连续更新和充分接触，从而 可以代替鼓泡塔或部分筛
2、板塔。1.0.1.3 液-固混合：少量固体颗粒或粉未（固体占液体体积的5%左右）与液体在 湍流条件下，强制固体颗粒或粉未充分分散，达到液体的萃取或脱色作用。1.0.1.4 气-气混合：）令、热气体掺混，不同组份气体的混合。1.0.1.5 强化传热：静态混合器的给热系数与空管相比，对于给热系数很小的热气 体令却或冷气体加热，气体的给热系数提高8倍；对于粘性流体加热提高5倍；对于 大量不凝性气体存在下的冷凝提高到8.5倍；对于高分子熔融体可以减少管截面上熔 融体的温度和粘度梯度。1.0.2静态混合器类型和结构1.0.2.1 本规定以SV型、SX型、SL型、SH型和SK型（注）五种类型的静态 混合器
3、系列产品为例编制。1.0.2.2 由于混合单元内件结构各有不同，应用场合和效果亦各有差异，选用时应 根据不同应用场合和技术要求进行选择。1.0.2.3 五种类型静态混合器产品用途和性能比较见表1.0.2-1和表1.0.2-2结构 示意图见图1.0.2静态混合器由外壳、混合单元内件和连接法兰三部分组成。五类静态混合器产品用途表表1.0.2-1型号产品用途适用于粘度102mPa的液-液、液气、气气的混合、乳化、反应、吸收、萃取强化传热SV过程dh （注）3.5适用于清洁介质dh5应用介质可伴有少量非粘结性杂质SX适用于粘度104mPa?中高粘液-液混合，反应吸收过程或生产高聚物流体的混合，反应 过
4、程，处理量较大时使用效果更佳SL适用于化工、石油、油脂等行业，粘度106mPa或伴有高聚物流体的混合，同时进行传 热、混合和传热反应的热交换器，加热或冷却粘性产品等单元操作SH适用于精细化工、塑料、合成纤维、矿）台等部门的混合、乳化、配色、注塑纺丝、传热等 过程。对流量小、混合要求高的中、高粘度（104mPaS的清洁介质尤为适合适用于化工、石油、炼油、精细化工、塑料挤出、环保、矿台等部门的中、高粘度（106mPaSSK流体或液-固混合、反应、萃取吸收、塑料配色、挤出、传热等过程。对小流量并伴有杂质的粘性介质尤为适用五类静态混合器产品性能比较表表1.0.2-2内容SV型SX型SL型SH型SK型空
5、管分散、混合效果（注）（强化倍数）8.715.26.014.32.16.94.711.9267.51适用介质情况（粘 度mPas）清洁流体 1（2可伴杂质的流体1Q可伴杂质的流体1（6清洁流体 1（2可伴杂质的流体1（6压力降比较（AP倍数）7 8倍空管层流状态压力降（P倍数）18.623.5（注）11.61.858.141完全湍流压力降（P倍数）2.434.4711.12.078.661注: 五种类型的静态混合器是按行业标准静态混合器(JB/T7660 一 95)的规定来分类和选型。 谯一单元水力直径，mm。 比较条件是相同介质、长度(混合设备)、规格相同或相近，不考虑压力降的情况下，流速取
6、 0.15m/s0.6m/s时与空管比较的强化倍数。18.6倍是指dh5时的AP 23.5倍是指dh5时的AP图1. 0. 2结构示意图2主要技术参数的确定2.0.1流型选择根据流体物性、混合要求来确定流体流型。流型受表观的空管内径流速控制。2.0.1.1 对于中、高粘度流体的混合、传热、慢化学反应，适宜于层流条件操作， 流体流速控制在0.10.3 m/s。2.0.1.2 对于低、中粘度流体的混合、萃取、中和、传热、中速反应，适宜于过渡 流或湍流条件下工作，流体流速控制在0.30.8m/s。2.0.1.3 对于低粘度难混合流体的混合、乳化、快速反应、预反应等过程，适宜于 湍流条件下工作，流体流
7、速控制在0.81.2m/s。2.1.1.4 对于气气、液气的混合、萃取吸收、强化传热过程，控制气体流速在1.厂 14 m/s的完全湍流条件下工作。2.0.1.5对于液固混合、萃取，适宜于湍流条件下工作，设计选型时，原则上取液体流 速大于固体最大颗粒在液体中的沉降速度。固体颗粒在液体中的沉降速度用斯托克斯(Stokes)定律来计算：V颗粒 d2g 颗粒118 %厂(2.0.1)液体 式中V颗粒一沉降速度，m/s ； d - 粒最大直径，m ;P颗粒、P液体一-操作工况条件下，颗粒、液体的密度，kg/m“；一操作工况条件下的液体动力粘度，mPas;g -力加速度，9.81m/s2。2.0.2静态混
8、合器混合效果与长度的关系静态混合器长度的确定：一是由工艺本身的要求，二是通过基础实验和实际应用 经验来确定注。2.0.2.1 湍流条件下，混合效果与混合器长度无关，也就是在给定混合器长度后再 增加长度，其混合效果不会有明显的变化。推荐长度与管径之比L/D =7一10 (SK型 混合长度相当于L/D =10一15)。2.0.2.2过渡流条件下，推荐长度与管径之比L/D = 10一15。2.0.2.3层流条件下，混合效果与混合器长度有关，一般推荐长度为L/D = 10一30。2.0.2.4对于既要混合均匀，又要尽快分层的萃取过程，在控制流型情)兄下，混合器长度取L/D =7一10。2.0.2.5
9、流体的连续相与分散相的体积百分比和粘度比关系，如果相差悬殊，混合 效果与混合器长度有关，一般取上述推荐长度的上限(大值)。2.0.2.6对于乳化、传质、传热的过程，混合器长度应根据工艺要求另行确定。注：以上所列混合效果与混合器长度的关系是指液-液、液-气、液适混合过程的数据，对于气- 气混合过程，其混合比较容易，在完全湍流情况下L/D =2一5即可。2.0.3静态混合器的压力降计算公式对于系统压力较高的工艺过程，静态混合器产生的压力降相对比较小，对工艺压 力不会产生大的影响。但对系统压力较低的工艺过程，设置静态混合器后要进行压力降 计算，以适应工艺要求。2.0.3.1 SV型、SX型、SL型压
10、力降计算公式：P f (2.0.3-) 2 2 d hReH(2.0.3-2)水力直径(dh)定义为混合单元空隙体积的4倍与润湿表面积(混合单元和管壁面 积)之比：dh 4 4D2L A / 2 A DL(2.0.3-3)式中AP 库位长度静态混合器压力降，Pa;f-擦系数；Pc作条件下连续相流体密度，kg/m 3;u-混合流体流速（以空管内径计），m/s ;e一静态混合器空隙率，e=1Adh 力直径，m ;Re e-诺数；一工作条件下连续相粘度，Pat;L -争态混合器长度，m ;AA 合单元总单面面积，m 2;A -SV型，每m2体枳中的混合单元单曲面枳，m 2/m 3dhmm2.33.5
11、571520Am 2/m 370047535026012590（5混合单元材料厚度，m，般（5= 0.0002m ;D内径，m。摩擦系数（f）与雷诺数（Re）的关系式见表2.0.3-1和图2.0.3所示。2.0.3.2 SH型、SK型压力降计算公式P f 2c u2 L D（2.0.3-4）ReD D u/（2.0.3-5）摩擦系数（f）雷诺数（ReD ）的关系式见表2.0.3-2和图2.0.3所示。关系式的压力降 计算值允许偏差30%，适用于液-液、液-气、液-固混合。混合器类型SV-2.5/DSV-3.5/DSV-515/DSX型SL型层 流 区范围 关系式Re 323f= 139/Re
12、sRe 23f= 139/Re sRe 150f= 150/Re sRe 13f=235/Re sRe 10f= 156/Re s过渡流区范围 关系式23Re e150 f=23.1Re -0.428s23Re 150 f=43.7Re -0.631s 13Re 70 f=74.7Re -0.476s10Re 100 f=57.7Re-0.568湍流区范围 关系式150Re 2400 f=14.1Re-0.329s150Re 150K1.070 Re 2000 f=22.3Re -0.194 s100 Re 2400K1.09Re 2400K0.702 Re s2000K5.11Re s300
13、0f.10SV型、SX型、SL型静态混合器f与Re 关系式表 2.0.3-1SL型、SK型静态混合器f与ReD关系式表2.0.3-2混合器类型SH型SK型层流区范围关系式ReD30 f=3500/Re DReD23f=430/Re D过渡流区范围关系式30 Re 320 f= 646Re D -0.50323 Re 320 f=80.1ReD-0.141300 ReD11000f.532.0.3.3气F混合压力降计算公式气-气混合一般均采用SV型静态混合器，其压力降与静态混合器长度和流速成正比，与混合单元水力直径成反比。对不同规格SV型静态混合器测试，关联成以下经验 计算公式：P 0.0502 Up 1-5339 (2.0.3-6)h式中AP H单位长度静态混合器压力降，Pa;u-混合气工作条件下流速，m/s;P作条件下混合气密度，kg/m 3;L -争态混合器长度，m ;dh力直径，mm。(J海隅整M图2. 0.3各种类型静态混合器摩擦系数(/)与雷诺数(Re)的关系3应用实例试算3.0.1 SV型用于液-液混合例题某炼油厂油品混合：原料油流量111.4m3/h，密度897.6kg/m3，100C时粘度28.3mPas(28.3x10-3Pa),输送压力1.86MPa (表)，输送管径200
