静态混合器

静态混合器_(NXPowerLite)

1、概念

静态混合器是一种新型先进的化工单元设备，自70年代开始应用后，迅速在国内外各个领域得到推广应用。众所周知，对于二股流体的混合，一般用搅拌的方法。这是一种动态的混合设备，设备中有运动部件。而静态混合器内主要构件静态混合单元在混合过程中自身并不运动，而是凭借流体本身的能量并借助静态混合单元的作用使流体得到分散混合，设备内无一运动部件。

2、流体的混合机理

对于层流和湍流等不同的场合，静态混合器内流体混合的机理差别很大。层流时是“分割---位置移动---重新汇合”的三要素对流体进行有规则的反复作用，从而达到混合；湍流时，除以上三要素外，由于流体在流动的断面方向产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体的细微部分进一步被分割而混合。

3、静态混合器的混合形态

静态混合器在基本工艺流程中的组合方法见下图所示的两种类型。在实际应用中往往将多种基本流程组合在一起使用。两种液体汇合部位的结构，应根据液体的粘度、密度、混合比、互溶性等来确定。尤其当两种液体一接触就反应或凝胶而相变时，更要注意汇合部位的结构、流速以及混合器的选择。

3.1层流的混合

经静态混合器混合后的流体的混合形态，与经具有传动部件的混合机或搅拌机混合的混合形态有明显的差别。图二表示采用静态混合器混合两种流体是产生的典型层流混合状态。混合状态由条带状变为连续的或不连续的线状及粒子状，而状态的变化取决于流体混合时的雷诺数和韦伯数。例如：当流速、粘度、混合器直径一定时，如果流体间表面张力大，流体的混合形态则从条带状转向线状，进而变化到粒子状。

混合器单元数、管径和流速的选定

混合器的单元数和直径随流体的性质（粘度、互溶性、密度）、混合比、希望达到的混合状态、接触面上液体的结构变化等而不同，可通过试验和经验来确定。

通常基于雷诺数并经试验确定混合器的放大倍数。但当雷诺数R e＜100（严格地说在1以下）时，混合程度、混合状态与雷诺数无关，只取决于混合器的单元数。因此，只要混合统一流体，不论其流速和混合器直径多大，经试验确定的单元数都适用。混合器管内流速越大,混合效果越好。但流速太大,压力损失增加,提高了加压泵的扬程,能耗多。因此选定流速有一个较优的范围。

3.2湍流混合

适合于湍流混合的静态混合器采用的是扭曲叶片的形式。其理由是，随着流速的增大，在流动的断面方向会产生很多激烈的涡流和很强的剪切力。由于这种强大的剪切力的存在，故可有效地发生气液、液液、固液等的分散及液液、固液的溶解。

除扭曲叶片的形式外，其它形式的静态混合器也可以进行湍流混合，但其供给流体的能量大多消耗于流体与壁面的摩擦，用于流体之间的摩擦很少。所以，从耗能的角度来看，这些结构劣于扭曲叶片的形式的混合器。

4、分类

5、静态混合器具有以下特点：

①混合性能好，效率高，易实现连续化生产，降低劳动强度，提高生产效率；

②操作弹性大，操作稳定；

③放大效应小，放大容易；静态混合器型号、规格多，适用范围广；

④结构简单，设备体积小，占地面积小，不易损坏，设备费用低；

⑤能耗低，操作费用小。

混合反应技术

原则上，静态混合器在不使用机械搅拌单元的情况下就能实现混合。运动部分仅限于被混合的各种物料组分。

产品混合所需要的能源直接来自流体本身，固定的混合单元能连续地对流体进行分切、扩散和重新分配。混合所需要的动能来自泵装置。

实际上，静态混合器具有体积小、维护方便、安装简单、可拆卸和可靠性高等特点。

所有传质行业的连续工艺都采用混合和反应技术。

6、应用领域

静态混合器的发展始于70年代初，在化工、石油、化纤、油脂、食品和环境保护等领域逐步得到应用，而且在作为化工单元操作的交办、萃取、气体吸收、反应、热交换、溶解、分散、粉粒料的混合等方面迅速发展，进而使有效利用这种特点的应用机械和应用系统的开发不断地取得可喜的成果。

7、水处理领域

在水处理领域，混合和接触是最为重要的单元操作，它会对各个处理阶段的效果产生根本性的影响，甚至会影响到整个处理工艺的最终结果。对水质要求的提高导致不断地改进净化工艺。这是的在线静态混合器在本领域的使用（用来进行混合和接触操作）得到明显增加。

用于混合和接触操作的静态混合器安装在工艺物流的管线中。相关的管道或管路可以是圆形、方形或长方形。不同设计和不同物料使用不同的混合器，从而更好的满足各种工艺要求。

7.1功能

静态混合器主要由有序的导向板组成，而导向板会对流过管道的物料产生规则性的径向混合。流动途径具有一定的几何形状，因此可排除任何随机性混合。混合任务因此能在非常短的流距之内完成。

与搅拌槽或空管系统不同的是，静态混合器能确保对整个液体流进行强制性混合接触。

混合或传质所需要的能量来自主流体本身，这表现为相对于空管系统来说具有的较高压降。压降数值取决于混合器的设计及相关的操作条件，一般来说在0.02-3mwg的范围之内。与动态搅拌器相比，静态混合器所需要的能量至少小一个数量级。此外，能量能够通过整个混合器容积均匀的进行消散。

7.2特性

混合器单元面到面的长度非常短（为管径的1-5倍），因此，所需的安装空间也很小。重新安装到装置中在一般情况下不会出现任何问题。作为一个惯例，混合器的直径和连接管道的直径相同。

即使在操作条件不断变化的情况下，混合效果也能够保持稳定。诸如絮凝剂之类的添加剂能够被快速而均匀的分散开。没有必要过量的进行进料（已经证明可节约高达45%的物料）。

混合器能够对整个工艺物流进行强制性混合。因此可大大的降低储槽体积，甚至可以不使用储槽。

由于流体在整个截面上的浓度都是连续而平衡的，测量因此具有很高的代表性。能够很快的启动装置。连续运行为一种稳定状态。所得到的测量数据具有代表性，因此能对装置进行有效的控制。