STC型臥式雙軸攪拌機反應器 返回列表頁(yè)

STC型臥式雙軸自清潔攪拌機

l 工作原理

STC型臥式雙軸自清潔攪拌機是一種大容量雙軸自清潔攪拌設備，用于高粘度、糊狀或結殼物料的傳熱與傳質(zhì)過(guò)程，可連續操作（長(cháng)徑比L/D約等于6時(shí)），也可間歇操作（長(cháng)徑比L/D小于3時(shí)）。該系統特別適用于壓實(shí)后容易結塊的物料處理。

設備主要由一個(gè)臥式“8"字形截面的筒體（圖1）和兩根空心攪拌軸組成（圖3），其中一根攪拌軸上焊接有多組五邊形空心盤(pán)片，另一根攪拌軸焊接有多組四邊形空心盤(pán)片，兩組盤(pán)片錯位布置，盤(pán)片的每一個(gè)頂端焊接有“E"字型鉤爪相互嚙合，兩根攪拌軸同向旋轉，速比為4:5。工作時(shí)一根攪拌軸上的E型鉤爪既可對筒體內壁進(jìn)行刮壁清潔，又同時(shí)清潔另一根攪拌軸上的空心盤(pán)片的側面及E型鉤爪內側，雙軸旋轉過(guò)程中所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)輪廓線(xiàn)確保了設備內無(wú)盲區，即自清潔作用（圖2）。

連續操作時(shí)，設備采用比較大的長(cháng)徑比（L/D），為了在提供強力混合的同時(shí)又推動(dòng)物料（包括高粘度物料）慢速前移，攪拌軸上的盤(pán)片及E型鉤爪按螺旋狀排列，這種排列方式為高粘度物料的軸向輸送提供了一定的推動(dòng)力，14-21個(gè)混合單元的串聯(lián)減少了物料的返混，使物料在設備中的流動(dòng)接近平推流，可獲得窄的停留時(shí)間分布。

間歇操作時(shí)，設備具有較小的長(cháng)徑比（L/D），可實(shí)現強大的橫向和軸向混合，以確保批次的均勻性。圖4為一臺STC型臥式雙軸自清潔實(shí)驗設備的內部結構，容積為2.5L，操作方式為間歇。

為解決高粘物料的出料問(wèn)題，設備筒體底部可增加出料螺桿，此出料螺桿在操作過(guò)程中可反向運行，將物料拉回到混合區，增加軸向返混，有利于批次的均勻性，圖5是一臺帶螺桿的雙軸自清潔實(shí)驗設備。

設備的裝料系數為40%—75%之間，可通過(guò)調節堰板的高度來(lái)實(shí)現。合適的氣相空間使大量氣體或蒸汽可以輕易地脫除。

STC型臥式雙軸自清潔攪拌機典型應用是高粘度聚酯的縮聚反應（圖6），當聚酯的動(dòng)力粘度增加到一定值時(shí)，常規的單軸圓盤(pán)或鼠籠式攪拌依靠物料的重力無(wú)法形成液膜，界面更新困難，小分子去除速度下降，分子鏈增長(cháng)緩慢。而STC型雙軸自清潔攪拌依靠相互嚙合的鉤爪與盤(pán)片拉伸液膜，2—7毫米的嚙合間隙加速了界面的更新和小分子的脫除。

l 一般特征

1. 在物料所有階段（液體、糊狀、高粘性、結殼和自由流動(dòng)粉體）進(jìn)行高強度的混合/捏合；

2. 與螺桿擠出機相比，剪切速率低很多；

3. 快速更新相邊界層，增強傳熱和傳質(zhì)；

4. “E"字型捏合元件可產(chǎn)生很好的自潔性，大幅度提高了傳熱系數，同時(shí)，空心攪拌軸及盤(pán)片外具有大量的傳熱表面，可實(shí)現溫度精準控制，特別適合受傳熱控制的工藝；

5. 工作體積大，裝料系數高達75%，即使停留時(shí)間長(cháng)，也可以實(shí)現高產(chǎn)能；

6. 減少的返混再加上強烈的橫向混合，使停留時(shí)間分布很窄。也可以調整攪拌器的幾何形狀，以在較大范圍內改變停留時(shí)間分布；

7. 大量氣相空間有助于氣體和蒸汽的分離，這對于過(guò)熱溶液的閃蒸或容易起泡的物料尤為重要；

8. 密閉設計允許在真空或壓力下操作，可處理有毒或易燃易爆介質(zhì)。

l 設備型號

設備型號有五個(gè)單元組成：

S   T   X   XXX   X

一單元：S表示雙軸；

第二單元：T表示同向；

第三單元：C表示雙軸的速比為4：5；D表示雙軸的速比為6：6；

第四單元：500表示攪拌器直徑為500mm；

第五單元：D表示短機型（間歇）；Z表示標準機型（連續）；C表示加長(cháng)機型（連續）。

l 外形尺寸

1. 雙軸同向自清潔攪拌，速比4：5，短機型（間歇操作）

2. 雙軸同向自清潔攪拌，速比4：5，標準機型（連續操作）

3. 雙軸同向自清潔攪拌，速比4：5，加長(cháng)機型（連續操作）

l 設計參數

1. 容器

橫截面為8字形的臥式容器，可以在真空或壓力下操作。容器外帶夾套，可采用導熱油、熔鹽、蒸汽、熱水等介質(zhì)加熱，或采用冷凍鹽水、循環(huán)水進(jìn)行冷卻。

2. 攪拌器

攪拌器由空心軸、空心盤(pán)片和鉤爪焊接組成，冷熱介質(zhì)可以通過(guò)旋轉接頭輸送至空心軸和空心盤(pán)片內。

3. 出料

自由流動(dòng)的粉體或液體產(chǎn)品，可通過(guò)底部或側面的出料口排出，料位的高低由可調的堰板控制；高粘度糊狀產(chǎn)品采用螺桿出料。

4. 密封

可使用填料密封或是機械密封。

5. 材質(zhì)

各類(lèi)不銹鋼、碳鋼、哈氏合金、鈦、鎳等可以焊接的材料。

l 典型應用

DC型臥式單軸自清潔攪拌反應器

　　DC型設備的空心攪拌軸上裝有多組空心盤(pán)片（或圓盤(pán)），用于傳熱，盤(pán)片呈螺旋布置，所有盤(pán)片的頂端安裝有T型葉片，葉片頂端與圓形筒體內壁之間的間隙很小，這種刮壁式結構防止粘稠物料粘接在筒體內表面，提高傳熱能力。同時(shí)，筒體內壁裝有許多鉤爪，與T型葉片互穿，呈嚙合結構，可阻止物料在T型葉片上粘接，并有效破碎結塊成團的物料。

　　DC型設備的裝料系數為60%~80%，ZUI大扭矩可達200000Nm，運行轉速一般在5~40rpm范圍內，轉速與設備容積、物性、操作方式、操作階段等有關(guān)。間歇操作時(shí)，DC型設備的容積從100L至8000L，對應的總傳熱面積為2.2 m2~50 m2；連續操作時(shí)，DC型設備的容積也從100L至8000L，由于設備更瘦長(cháng)，對應的總傳熱面積增加到3.5 m2~80 m2。

　　螺桿型設備的軸向輸送能力與轉速相關(guān)，與之相反，DC型設備的軸向輸送能力與轉速無(wú)關(guān), 圓盤(pán)與T型葉片呈螺旋形排列，僅僅是為了使葉片依次克服ZUI大阻力，降低ZUI大扭矩。此特點(diǎn)可使平均裝料系數用溢流板調節，同時(shí)可增加轉速以達到更好的質(zhì)量與熱量傳遞，圓盤(pán)部件限制了返混，因而即使平均停留時(shí)間達數小時(shí)仍可獲得窄的停留時(shí)間分布。

　　DC型設備操作的靈活性使它在同一個(gè)設備內完成從液體進(jìn)料到粉體產(chǎn)品的過(guò)程。一個(gè)典型的應用見(jiàn)圖1，是一個(gè)在DC型反應器中進(jìn)行的兩步工藝過(guò)程：第1步是在真空條件下將溶解醫藥中間體的溶劑蒸干，使中間體變成粉體；第2步是加入另一種溶劑溶解后出料。在嘗試過(guò)多種設備后，用DC型設備得到了ZUI有效的解決。

　　DC型設備適當改變葉片結構，還用于聚合物的脫泡過(guò)程，典型的應用有PAN基碳纖維原液脫泡。