静态混合器、管道混合器、汽水混合器、格莱特混合设备技术百科(kē)

　　静态混合器是一种内部没有(yǒu)运动部件的管道混合设备，它具有(yǒu)混合性能(néng)出色、便于生产连续化、占地面积小(xiǎo)、节能(néng)、操作简便等优点，应用(yòng)前景广阔。

　　本文(wén)将SK型静态混合器用(yòng)于酶法制备淀粉糖和碱催化法制备生物(wù)柴油，优化了反应条件;并以碱法制备生物(wù)柴油為(wèi)例，对SK型静态混合器的混合情况进行了CFD的模拟。

　　CFD的模拟主要结论如下:　　

　　首先，通过搅拌式反应器获得了最优的淀粉液化条件為(wèi)温度85℃、pH6.0、加酶量6U/g、液化时间15min，糖化条件為(wèi)温度65℃，搅拌转速110r/min，淀粉浓度40％，pH值4.2。在此优化条件下，使用(yòng)静态混合器进行糖化反应，研究了淀粉浓度、流速对反应的影响，获得了最佳工艺条件為(wèi)流速0.1m/s、底物(wù)浓度40％，在此条件下反应16h，DE值可(kě)达95.37％，与搅拌法相比，达到相似的DE值的反应时间缩短了6个小(xiǎo)时。　　

　　其次，SK型静态混合器用(yòng)于碱催化酯交换反应制备生物(wù)柴油，并测定了反应过程中甲醇液滴大小(xiǎo)的变化。相比于搅拌，静态混合器使反应速率更快，反应时间更短。当反应温度為(wèi)20℃时反应时间从60min缩短到30min，而在60℃时反应时间从45min缩短到20min，但对转化率影响不大，两种混合方式下的反应的转化率都在93％左右。此外，研究发现静态混合器进行酯交换反应的最适醇油摩尔比為(wèi)6.09∶1。对酯交换反应的动力學(xué)进行了研究，发现当反应温度為(wèi)20℃时，反应分(fēn)為(wèi)三个阶段，分(fēn)别為(wèi)传质控制阶段、化學(xué)反应控制阶段、平衡阶段。使用(yòng)静态混合器混合油脂与甲醇能(néng)使甲醇液滴的直径更小(xiǎo)，液液比表面积更大，因此，反应传质系数高于搅拌法的传质系数，静态混合器混合法的传质系数0.326×10^-5m/min，而搅拌法的传质系数為(wèi)0.253×10^-5m/min，从而使反应速率更快。反应温度為(wèi)60℃时，传质阶段可(kě)忽略，反应分(fēn)為(wèi)两个阶段，即化學(xué)反应控制阶段和平衡阶段。温度对酯交换反应的影响非常明显，升高温度能(néng)够更好的混合油脂与甲醇，提供更快的反应初速度，但是从反应达到平衡的时间来看，在两种温度下，使用(yòng)静态混合器混合的反应结束的时间差距不大，而在低温下能(néng)有(yǒu)效的降低能(néng)耗，对生产有(yǒu)利。　　

　　最后，以SK型静态混合器制备生物(wù)柴油為(wèi)例，采用(yòng)CFD初步模拟分(fēn)析了SK静态混合器内油醇的混合情况，发现流體(tǐ)在静态混合器内不断的重复进行“分(fēn)割-旋转-合流”，同时产生了涡流，加强了混合。流體(tǐ)的压力沿着静态混合器的轴線(xiàn)逐渐下降。流體(tǐ)在流过静态混合器混合元件后湍动能(néng)增大，在元件连接的地方湍动能(néng)最高，湍动最為(wèi)剧烈。此外，油醇两相在流过6个混合单元后，达到充分(fēn)的混合。