混合是石油化工行业中一种十分普遍又重要的操作,从简单的溶解到复杂的反应都要涉及到混合,反应的速率、产量以及选择性高度依赖于混合性能。 不当的混合会产生质量低劣的产品,需要更多的下游工艺进行处理,造成不必要的浪费。 曾有文献报道,据估计,在化工行业相对发达的美国每年由于混合问题造成的经济损失高达几十亿美元[1]。 因此,设计高效的混合设备,实现有效的混合,对提高产品质量、减少副产物、优化整个生产过程具有重要的意义。
目前常用的混合方式包括动态混合器和静态混合器。 动态混合器是依靠机械动力元件迫使系统发生流体运动,以达到物料混合均匀的目的。 静态混合器是指管内无运动元件,依靠流体自身的能量,以静止元件改变流体在管内的流动状态, 物体被多次分割、旋转、复合等,从而实现均匀混合。 虽然动态混合器仍是目前混合操作中的主流,但占地面积大、能耗高,难以满足对生产工艺连续化、高效化、节能化、装置小型化以及免除经常性维修等方面的迫切要求。 与动态混合器相比,静态混合器具有分散效果好、占地面积小、结构紧凑、操作成本低、维修简单、能实现连续化生产等优点[2]。
0 静态混合器种类及其工作原理
静态混合器最早由荷兰人提出,20 世纪 70、80 年代已有迅速的发展。 国内原化工部上海化工研究院,最早对静态混合器进行研究。 1977~1978 年进行文献查阅和探索试验。 1979 年正式成立 SM 型静态混合器专题组, 研究工作主要包括实验室基础研究和工业性应用研究。
《SMV 型静态混合器的研究》 于 1981 年 12 月通过化工部鉴定, 并获得化工部科技成果三等奖,1983 年获得上海市优秀产品二等奖和国家经委金龙奖。 上海化工研究院化机所已开展了对 SH、SK、SL、SX 型静态混合器的研究,1985 年通过预鉴定,1987 年通过正式鉴定并获得了化工部科学技术进步三等奖[3]。 随着研究的深入和应用的普及,目前静态混合器达 50 余种,国内最常用的有上海化工研究院开发的 SV、SX、SL、SK 和 SH 型 5 种,及国外的凯尼斯型和苏尔士型两类静态混合器。