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

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

　　本文将SK型静态混合器用于酶法制备淀粉糖和碱催化法制备生物柴油，优化了反应条件;并以碱法制备生物柴油为例，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为温度85℃、pH6.0、加酶量6U/g、液化时间15min，糖化条件为温度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为流速0.1m/s、底物浓度40％，在此条件下反应16h，DE值可达95.37％，与搅拌法相比，达到相似的DE值的反应时间缩短了6个小时。　　

　　其次，SK型静态混合器用于碱催化酯交换反应制备生物柴油，并测定了反应过程中甲醇液滴大小的变化。相比于搅拌，静态混合器使反应速率更快，反应时间更短。当反应温度为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为6.09∶1。对酯交换反应的动力学进行了研究，发现当反应温度为20℃时，反应分为三个阶段，分别为传质控制阶段、化学反应控制阶段、平衡阶段。使用静态混合器混合油脂与甲醇能使甲醇液滴的直径更小，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为0.253×10^-5m/min，从而使反应速率更快。反应温度为60℃时，传质阶段可忽略，反应分为两个阶段，即化学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，而在低温下能有效的降低能耗，对生产有利。　　

　　最后，以SK型静态混合器制备生物柴油为例，采用CFD初步模拟分析了SK静态混合器内油醇的混合情况，发现流体在静态混合器内不断的重复进行“分割-旋转-合流”，同时产生了涡流，加强了混合。流体的压力沿着静态混合器的轴线逐渐下降。流体在流过静态混合器混合元件后湍动能增大，在元件连接的地方湍动能最高，湍动最为剧烈。此外，油醇两相在流过6个混合单元后，达到充分的混合。