HGT20570.20-95靜態(tài)混合器的設(shè)置

1、靜態(tài)混合器的設(shè)置HG/T 20570.20951應(yīng)用范圍和類型1.0.1應(yīng)用范圍靜態(tài)混合器應(yīng)用于液-液、液-氣、液-固、氣-氣的混合、乳化、中和、吸收、萃取反應(yīng)和強化傳熱等工藝過程，可以在很寬的流體粘度范圍（約106mPa·s）以內(nèi)，在不同的流型（層流、過渡流、湍流、完全湍流）狀態(tài)下應(yīng)用，既可間歇操作，也可連續(xù)操作，且容易直接放大。以下分類簡述。1.0.1.1液-液混合：從層流至湍流或粘度比大到1：106mPa·s的流體都能達到良好混合，分散液滴最小直徑可達到12m，且大小分布均勻。1.0.1.2液-氣混合：液-氣兩相組份可以造成相界面的連續(xù)更新和充分接觸，從而可以代替鼓泡

2、塔或部分篩板塔。1.0.1.3液-固混合：少量固體顆粒或粉未（固體占液體體積的5左右）與液體在湍流條件下，強制固體顆粒或粉未充分分散，達到液體的萃取或脫色作用。1.0.1.4氣-氣混合：冷、熱氣體摻混，不同組份氣體的混合。1.0.1.5強化傳熱：靜態(tài)混合器的給熱系數(shù)與空管相比，對于給熱系數(shù)很小的熱氣體冷卻或冷氣體加熱，氣體的給熱系數(shù)提高8倍；對于粘性流體加熱提高5倍；對于大量不凝性氣體存在下的冷凝提高到8.5倍；對于高分子熔融體可以減少管截面上熔融體的溫度和粘度梯度。1.0.2靜態(tài)混合器類型和結(jié)構(gòu)1.0.2.1本規(guī)定以SV型、SX型、SL型、SH型和SK型（注）五種類型的靜態(tài)混合器系列產(chǎn)品為例

3、編制。1.0.2.2由于混合單元內(nèi)件結(jié)構(gòu)各有不同，應(yīng)用場合和效果亦各有差異，選用時應(yīng)根據(jù)不同應(yīng)用場合和技術(shù)要求進行選擇。1.0.2.3五種類型靜態(tài)混合器產(chǎn)品用途和性能比較見表1.0.2-1和表1.0.2-2，結(jié)構(gòu)示意圖見圖1.0.2。靜態(tài)混合器由外殼、混合單元內(nèi)件和連接法蘭三部分組成。五類靜態(tài)混合器產(chǎn)品用途表表1.0.2-1型 號產(chǎn) 品 用 途SV適用于粘度102mPa·s的液-液、液-氣、氣-氣的混合、乳化、反應(yīng)、吸收、萃取強化傳熱過程dh（注）3.5，適用于清潔介質(zhì)dh5，應(yīng)用介質(zhì)可伴有少量非粘結(jié)性雜質(zhì)SX適用于粘度104mPa·s的中高粘液-液混合，反應(yīng)吸收過程或生產(chǎn)

4、高聚物流體的混合，反應(yīng)過程，處理量較大時使用效果更佳SL適用于化工、石油、油脂等行業(yè)，粘度106mPa·s或伴有高聚物流體的混合，同時進行傳熱、混合和傳熱反應(yīng)的熱交換器，加熱或冷卻粘性產(chǎn)品等單元操作SH適用于精細化工、塑料、合成纖維、礦冶等部門的混合、乳化、配色、注塑紡絲、傳熱等過程。對流量小、混合要求高的中、高粘度（104mPa·s）的清潔介質(zhì)尤為適合SK適用于化工、石油、煉油、精細化工、塑料擠出、環(huán)保、礦冶等部門的中、高粘度（106mPa·s）流體或液-固混合、反應(yīng)、萃取吸收、塑料配色、擠出、傳熱等過程。對小流量并伴有雜質(zhì)的粘性介質(zhì)尤為適用五類靜態(tài)混合器產(chǎn)品性

5、能比較表表1.0.2-2內(nèi) 容SV型SX型SL型SH型SK型空管分散、混合效果（注）（強化倍數(shù)）8.715.26.014.32.16.94.711.9267.51適用介質(zhì)情況（粘度mPa·s）清潔流體102可伴雜質(zhì)的流體104可伴雜質(zhì)的流體106清潔流體102可伴雜質(zhì)的流體106壓力降比較 （P倍數(shù)）層流狀態(tài)壓力降（P倍數(shù)）18.623.5（注）11.61.858.141完全湍流壓力降（P倍數(shù)）2.434.4711.12.078.661注：五種類型的靜態(tài)混合器是按行業(yè)標準靜態(tài)混合器（JB/T7660一95）的規(guī)定來分類和選型。dh單元水力直徑，mm。比較條件是相同介質(zhì)、長度（混合設(shè)備

6、）、規(guī)格相同或相近，不考慮壓力降的情況下，流速取0.15m/s0.6m/s時與空管比較的強化倍數(shù)。18.6倍是指dh5時的P，23.5倍是指dh5時的P。2主要技術(shù)參數(shù)的確定2.0.1流型選擇根據(jù)流體物性、混合要求來確定流體流型。流型受表觀的空管內(nèi)徑流速控制。2.0.1.1對于中、高粘度流體的混合、傳熱、慢化學反應(yīng)，適宜于層流條件操作，流體流速控制在0.10.3 m/s。2.0.1.2對于低、中粘度流體的混合、萃取、中和、傳熱、中速反應(yīng)，適宜于過渡流或湍流條件下工作，流體流速控制在0.30.8m/s。2.0.1.3對于低粘度難混合流體的混合、乳化、快速反應(yīng)、預(yù)反應(yīng)等過程，適宜于湍流條件下工作，

7、流體流速控制在0.81.2m/s。2.1.1.4對于氣-氣、液-氣的混合、萃取吸收、強化傳熱過程，控制氣體流速在1.214 m/s的完全湍流條件下工作。2.0.1.5對于液-固混合、萃取，適宜于湍流條件下工作，設(shè)計選型時，原則上取液體流速大于固體最大顆粒在液體中的沉降速度。固體顆粒在液體中的沉降速度用斯托克斯（Stokes）定律來計算： (2.0.1)式中V顆粒沉降速度，m/s；d顆粒最大直徑，m；顆粒、液體操作工況條件下，顆粒、液體的密度，kg/m“；操作工況條件下的液體動力粘度，mPa·s；g重力加速度，9.81m/s2。2.0.2靜態(tài)混合器混合效果與長度的關(guān)系靜態(tài)混合器長度的確

8、定：一是由工藝本身的要求，二是通過基礎(chǔ)實驗和實際應(yīng)用經(jīng)驗來確定注。2.0.2.1湍流條件下，混合效果與混合器長度無關(guān)，也就是在給定混合器長度后再增加長度，其混合效果不會有明顯的變化。推薦長度與管徑之比L/D710（SK型混合長度相當于L/D1015）。2.0.2.2過渡流條件下，推薦長度與管徑之比L/D1015。2.0.2.3層流條件下，混合效果與混合器長度有關(guān)，一般推薦長度為L/D1030。2.0.2.4對于既要混合均勻，又要盡快分層的萃取過程，在控制流型情況下，混合器長度取L/D710。2.0.2.5流體的連續(xù)相與分散相的體積百分比和粘度比關(guān)系，如果相差懸殊，混合效果與混合器長度有關(guān)，一般

9、取上述推薦長度的上限（大值）。2.0.2.6對于乳化、傳質(zhì)、傳熱的過程，混合器長度應(yīng)根據(jù)工藝要求另行確定。注：以上所列混合效果與混合器長度的關(guān)系是指液-液、液-氣、液-固混合過程的數(shù)據(jù)，對于氣-氣混合過程，其混合比較容易，在完全湍流情況下L/D25即可。2.0.3靜態(tài)混合器的壓力降計算公式對于系統(tǒng)壓力較高的工藝過程，靜態(tài)混合器產(chǎn)生的壓力降相對比較小，對工藝壓力不會產(chǎn)生大的影響。但對系統(tǒng)壓力較低的工藝過程，設(shè)置靜態(tài)混合器后要進行壓力降計算，以適應(yīng)工藝要求。2.0.3.1SV型、SX型、SL型壓力降計算公式： （2.0.3-1） (2.0.3-2)水力直徑(dh)定義為混合單元空隙體積的4倍與潤濕

10、表面積（混合單元和管壁面積）之比： (2.0.3-3)式中P單位長度靜態(tài)混合器壓力降，Pa；f摩擦系數(shù)；c工作條件下連續(xù)相流體密度，kg/m3；u混合流體流速（以空管內(nèi)徑計），m/s；靜態(tài)混合器空隙率，=1Adh水力直徑，m；Re雷諾數(shù)；工作條件下連續(xù)相粘度，Pa·s；L靜態(tài)混合器長度，m；A混合單元總單面面積，m2；ASV型，每m2體積中的混合單元單面面積，m2/m3dh mm2.33.5571520A m2/m370047535026012590混合單元材料厚度，m，一般= 0.0002m；D管內(nèi)徑，m。摩擦系數(shù)（f）與雷諾數(shù)（Re）的關(guān)系式見表2.0.3-1和圖2.0.3所示。

11、2.0.3.2 SH型、SK型壓力降計算公式 (2.0.3-4) (2.0.3-5)摩擦系數(shù)（f）雷諾數(shù)（ReD）的關(guān)系式見表2.0.3-2和圖2.0.3所示。關(guān)系式的壓力降計算值允許偏差±30，適用于液-液、液-氣、液-固混合。SV型、SX型、SL型靜態(tài)混合器f與Re關(guān)系式表2.0.3-1混合器類型SV-2.5/DSV-3.5/DSV-515/DSX型SL型層流區(qū)范 圍關(guān)系式Re23f139/ReRe23f139/ReRe150f150/ReRe13f235/ReRe10f156/Re過渡流區(qū)范 圍關(guān)系式23Re150f23.1Re-0.42823Re150f43.7Re-0.63

12、113Re70f74.7Re-0.47610Re100f57.7Re-0.568湍流區(qū)范 圍關(guān)系式150Re2400f14.1Re-0.329150Re2400f10.3Re-0.351Re150f1.070Re2000f22.3Re-0.194100Re3000f10.8Re-0.205完全湍流區(qū)范 圍關(guān)系式Re2400f1.09Re2400f0.702Re2000f5.11Re3000f2.10SL型、SK型靜態(tài)混合器f與ReD關(guān)系式表2.0.3-2混合器類型SH型SK型層流區(qū)范 圍關(guān)系式ReD30f3500/ReDReD23f430/ReD過渡流區(qū)范 圍關(guān)系式30Re320f646ReD

13、-0.50323Re300f87.2ReD-0.491湍流區(qū)范 圍關(guān)系式ReD320f80.1ReD-0.141300ReD11000f17.0ReD-0.205完全湍流區(qū)范 圍關(guān)系式ReD11000f2.532.0.3.3氣-氣混合壓力降計算公式氣-氣混合一般均采用SV型靜態(tài)混合器，其壓力降與靜態(tài)混合器長度和流速成正比，與混合單元水力直徑成反比。對不同規(guī)格SV型靜態(tài)混合器測試，關(guān)聯(lián)成以下經(jīng)驗計算公式： (2.0.3-6)式中P單位長度靜態(tài)混合器壓力降，Pa；u混合氣工作條件下流速，m/s;c工作條件下混合氣密度，kg/m3；L靜態(tài)混合器長度，m；dh水力直徑，mm。 3 應(yīng)用實例試算3.0.

14、1SV型用于液-液混合例題某煉油廠油品混合：原料油流量111.4m3/h，密度897.6kg/m3，100時粘度28.3mPa·s（28.3×10-3Pa·s)，輸送壓力1.86MPa（表），輸送管徑200mm，工作溫度230，回煉油流量32.95m3/h，100時粘度5.35mPa·s，輸送壓力1.86MPa（表）輸送管徑100mm，工作溫度350。兩股油品要求混合均勻，靜態(tài)混合器壓力降0.05MPa，需初選靜態(tài)混合器規(guī)格、型號、長度和計算壓力降。解： （1）根據(jù)表1.0.21，兩股油品粘度102mPa·s，選擇SV型較合適。（2）根據(jù)表6.

15、0.11，當總體積流量144.35m3/h，選擇靜態(tài)混合器管徑為250mm。流體速度（3）根據(jù)2.0.1和2.0.2，初選長度L/D10L10×2502500mm，設(shè)計壓力為2.5Mpa查表6.0.11，dh取15mm（SV型混合效果已列于表1.0.2-2中，因此dh大小視壓力降的大小進行調(diào)節(jié)）。該靜態(tài)混合器型號表示式為SVI5/250-2.52500。（4）壓力降計算按式（2.0.32）查表6.0.11得1.0查表2.0.31和圖2.0.3得Re150，f1.O，1.O按式（2.0.31）（5）結(jié)論：按題意要求，油品混合均勻?qū)に囉欣?，SV型靜態(tài)混合器混合效果比之其它類型為最高。計

16、算以連續(xù)相粘度100時為基準，由于工作溫度分別為230和350，因此計算壓力降值與實際產(chǎn)生壓力降應(yīng)為負偏差，滿足工藝要求。3.0.2SX型液-液混合例題某化工生產(chǎn)裝置需將膠液與防老劑混合。已知膠液流量V134.68m3/h，密度750kg/m3，粘度350mPa·s（350X10-3Pa·s)，工作溫度80，輸送壓力1.6MPa（表），輸送管道內(nèi)徑DN200，防老劑流量V20.327m3/h,密度780kg/m3，粘度0.91mPa·s，工作溫度40，輸送壓力1.8MPa（表），允許靜態(tài)混合器壓力降小于0.05MPa。選擇靜態(tài)混合器規(guī)格、型號和長度并計算產(chǎn)生的壓力

17、降。解：（1）分散相防老劑流量很小，靜態(tài)混合器規(guī)格按DN200選擇。流速（2）連續(xù)相粘度350mPa·s，查表1.0.2-1選擇SX型較為合適。（3）根據(jù)2.0.1和2.0.2規(guī)定，初選長度L/D10，L2000mm，設(shè)計壓力2.5MPa，該靜態(tài)混合器型號表示式為：SX-50/200-2.5-2000。（4）壓力降計算查表6.0.1-2得dh50mm，1.0。按式（2.0.3-2）查表2.0.3-1或圖2.0.3得:按式(2.0.3-1), 1。結(jié)論：由于混合體積比相差較大，初選長度壓力降尚低，為增加混合效果，建議采用L/D=12.5，P0.05MPa。推薦選用。SX-50/200-

18、2.5-2500。3.0.3SK型用于油品堿洗例題某廠油品精制工藝，已知催焦汽油處理量80m3/h，加堿液量2m3/h，在工作溫度為40時，油品粘度28.9mPa·s（28.9×10-3pa·s）、密度710kgm3, 酸度0.6mgKOH/100m1，系統(tǒng)壓力1.6MPa。要求選用靜態(tài)混合器堿洗后，油品無酸度，無水溶性堿及油堿分離容易，無乳化現(xiàn)象。解：（1）查2.0.1規(guī)定，萃取中和工藝操作流速適宜于0.30.8m/s之間?？傮w積流量82m3/h，初選靜態(tài)混合器管徑200mm，流體速度（u）為：（2）查表1.0.2-2和2.0.2規(guī)定，對既要混合均勻又要分離容易

19、的過程，選擇靜態(tài)混合器的混合效果不能很高，選擇SK型靜態(tài)混合器較合適。長度取L/D=10。型號規(guī)格為：SK-100/200-1.6-2000。（3）壓力降計算按式（2.0.3一5）查表2.0.3-2或圖2.0.3得：300ReD11000按式（2.0.3-4）（4）結(jié)論：SK型混合器操作彈性較大，且能防止乳化，因此建議選用SK100/200-1.6-2000壹臺。3.0.4SH型用于混合例題聚氯乙烯融料混合，處理量0.6m3/h操作狀態(tài)下粘度1000mPa·s，密度1380kg/m3，原系統(tǒng)管道內(nèi)徑30mm，系統(tǒng)壓力降0.18MPa。選擇靜態(tài)混合器，使融料混合均勻，靜態(tài)混合器允許壓力

20、降小于0.3MPa。解：（1）查表1.0.2-2及表6.0.1-4，較高粘度、小流量的混合選用SH型較合適，為與原工藝匹配，初選SH-7/30-2.5-500，L/D=16.6。（2）壓力降計算按式（2.0.3-5）查表2.0.3-2得：300ReD，f=3500/ ReD按式（2.0.3-4）結(jié)論：初選SH-7/30-2.5-500，符合工藝要求。4應(yīng)用注意事項4.0.1安裝形式五大系統(tǒng)靜態(tài)混合器安裝于工藝管線時，應(yīng)盡量靠近二股或多股流體初始分配處。除特殊注明外，通常設(shè)備兩端均可作進、出口。由于本規(guī)定所述的五大系列產(chǎn)品使用于不同場合，因此安裝形式也有一定的差異，見表4.0.1。靜態(tài)混合器安裝

21、形式表4.0.1型 號安 裝 形 式SV氣-液相：垂直安裝（并流）液-氣相：水平或垂直（自下而上）安裝氣-氣相：水平或垂直（氣相密度差小，方向不限）安裝SX液-液相：水平或垂直（自下向上）安裝SL液-液相：水平或垂直（自下向上）安裝液-固相：水平或垂直（自上而下）SH兩端法蘭尺寸按產(chǎn)品公稱直徑放大一級來定，采用SL型安裝形式SK以可拆內(nèi)件不固定的一端為進口端4.0.2工程設(shè)計中的注意事項4.0.2.1設(shè)計工況下連接管道因受溫度、壓力影響而產(chǎn)生應(yīng)力，引起管道膨脹、收縮，應(yīng)在系統(tǒng)管道本身解決。計算時，可將靜態(tài)混合器作為一段管道來考慮。4.0.2.2靜態(tài)混合器的進、出口閥門（包括放勁放空閥）可根據(jù)工藝要求確定。4.0.2.3工程設(shè)計一般以單臺或串聯(lián)靜態(tài)混合器來完成混合目的。若以兩臺并聯(lián)操作使用時，配管設(shè)計應(yīng)確保流體分配均勻。4.0.2.4當使用小規(guī)格SV型時，如果介質(zhì)中含有雜物，應(yīng)在混合器前設(shè)置兩個并聯(lián)切換操作的過濾器，濾網(wǎng)規(guī)格一般