静态混合器计算

静态混合器计算

1.1 选类型

选型依据：HG/T 20570.20-95 静态混合器设计

已知：在工作温度为35℃，系统压力为1.8MPa 下，静态混合器各股物流的物料 质量流率 kg/h 密度 kg/m³ 体积流率 m³/h 粘度 mPa·s 直馏柴油 27777.8 810.4 34.28 2.03 液氨 116.0 587.4 0.20 10.5 乙二醇 3472.2 1102.0 3.15 0.0136 Σ

31366.0

37.63

根据表1.1，三股物料粘度均小于100mP·s ，选择SV 型静态混合器较合适。 1.2 流速

总体积流量：

h /m 63.374

.5870.116110210472.34.8101078.27333321=+⨯+⨯=

++=V V V V 根据表1.2，选择静态混合器管径为：mm 150=D

流体流速：

m/s 589.0360015.04

468

.373600422=⨯⨯=⨯=ππD V u

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m/s 8.0~3.0，m/s 589.0=u 符合情况。 1.3 具体型号

选长径比为10=D L ，则 mm 150015010=⨯=L ，且设计压力为P=2.0MPa ，查表1.2，水力直径h d 取6mm ，所以该静态混合器型号规格为：

SV-6/150-4.0-1500。

1.4 反应时间

[]

⎰

-=Af X 0

A A

A0)(X R dX c t

由于环烷酸与液氨的反应为1.5级反应，所以：

(

)5

.1Af 5

.1A01X kc r -= []()

⎰⎰

-=-=Af Af

05.1Af 5.1A0A

A00

A A A01)(X X X kc dX c X R dX c t 积分得：

()5

.0A0

5.0 Af 5.011kc X t ⋅--=

-

式中：k —为反应速率常数，-0.5-11.5kmol s m 89.49⋅⋅=k ；

Af X —环烷酸转化率，由设计要求可得%3.99Af =X ； A0c —环烷酸浓度。

30A0m /kmol 012.063

.37260

/06.118/====

V M m V n c A 所以：

()s 4012

.089.495.01

993.015.0=⨯⨯--=

-t

单个静态混合器的反应体积：

3

22m 0265.05.115.04

4

=⨯⨯=

⋅=

π

π

L D V r

则空时：

s 53.23600

63.370265

.0=÷==

Q V r τ 选用两个静态混合器串联，则空时：τ=2×2.53=5.06s

由于是该反应是在液相中进行，可视为等容均相反应过程，故反应物料在静态混合器中的平均停留时间T=5.06s

由此可见，选择两个SV-6/150-4.0-1500静态混合器串联即可满足工艺要求。 1.5 压力降计算

查表1.2，空隙率0.1=ε，则：

8.14100

.11003.2589

.04.810006.03c h =⨯⨯⨯⨯=

=

-με

ρεu

d R e

查表1.3，当150≥εe R 时，摩擦系数：0.1≈f 静态混合器压力降：

MPa 070286.0Pa 70286006.00.3589.00

.124.8100.122

2

h 22c ==⨯⨯⨯⨯==∆d L u f

P ερ。

表 1.2

表 1.1

表 1.3