寻找完美的混合搅拌技术

作者:Thomas Uhl,本文作者系MPT过程控制和检测技术公司的混合搅拌技术专家。 文章来源:《流程工业》 点击数:44 发布时间:2016-03-16
特殊的应用场合需要特定的混合搅拌工艺技术——被混合搅拌的原材料可以像它们的用途那样多种多样,对于不同的生产工况和应用条件,我们如何寻找适合的混合搅拌工艺技术?

混合搅拌并没有我们想象中那么简单,除了被搅拌原材料外,搅拌工艺技术、工作参数等都对混合搅拌生产过程有着重要的影响。很多人认为,机械式的混合搅拌机工作起来非常可靠,但在有些工况下,替代解决方案能帮助解决更多的搅拌难题。

机械式混合搅拌

传统混合搅拌方法就是使用机械式混合搅拌机,其典型应用场合有以下这些:

液体的混合搅拌;

生产不同的悬浮液;

中和设备的均质化;

生产石灰水悬浮液;

溶解固体物质;

电解质溶液的均质化;

设备内凝絮时的快速混合搅拌;

凝絮过程等。

在石油精炼、精细化工、制药、食品等典型的过程行业领域,混合搅拌设备是工艺技术必不可少的步骤。设备驱动使用的电动机有固定转速和可调转速,减速器有多种标准,设备可使用可换的单向密封和双向密封的滑动密封件,在生产制造中,搅拌机使用了几乎所有已知的表面处理工艺技术。

动态在线混合搅拌

MPT动态在线混合搅拌机与静态搅拌机不同,它不像静态搅拌机那样如同一段管子,有着位置固定的叶片,由转速可调的电动机提供混合搅拌所需的能量。动态在线混合搅拌机主要应用于脱水机中,对需要脱水的介质和聚合物凝絮剂进行强力可调的混合搅拌,例如在过滤和筛选等流程工艺过程中。在这样的使用工作中,动态在线混合搅拌机能够保证更好的脱水、并减少聚合物凝絮剂和稀释液的消耗量。

在原来的使用过程中,由于静态混合搅拌机不能让聚合物和需要脱水的介质最佳混合,这种混合不均匀的情况所使用的聚合物凝絮剂比化学平衡计算所需的量要多得多,以至于常常出现混合的溶剂被稀释得非常稀薄的情况,从而导致在加入大量水的情况下,又必须去掉这些不必要的水。

动态在线混合搅拌设备则很好地改善了这种状况,它能在很短的时间里把聚合物凝絮剂加入到需要脱水的介质中去,明显减少了聚合物凝絮剂溶剂的需求量,而且被脱水的介质质量越小,动态在线混合搅拌的效果就越高,从而在浓度很高、用量很少的情况下完成混合搅拌。这种搅拌方法形成的絮状物有着很好的脱水效果,高浓度的聚合物凝絮剂溶液比低浓度能使用更长的时间。

动态在线混合搅拌设备的工作原理是,定量地将含凝絮剂的溶液输送到喷射器接口处,经混合搅拌轴各混合搅拌叶片件的喷射孔喷射出去,喷射出来的凝絮剂在混合搅拌轴叶片的旋转搅拌过程中与需脱水介质混合在一起。混合搅拌运动避免了脱水介质出现分层现象,从而使凝絮剂能够到达脱水介质中的每一个颗粒处、打破了它们被水所包容的情况,达到完美混合。

脉动混合搅拌

对于大型储罐,混合搅拌设备的可靠性具有非常重要的意义,尤其是对液体介质进行定期或持续的混合搅拌时。Pulsair公司申请专利保护的脉动混合技术,与机械式混合搅拌工艺不同,容器内没有旋转的零部件,也不会出现零部件断裂或破损的情况,能够很好地满足苛刻的使用要求,停机检修的时间几乎没有,储罐也无需定时清空了。

动态在线混合搅拌设备,本例规格为DN 150,额定工作压力为PN 16

在储罐容器中安装不多的零件是底部的压缩空气管道和连接接口。由于安装在储罐中的混合搅拌零部件无需维修,因此其工作范围内也没有故障报警。直到储罐外部才有运动零部件,如控制器中的逻辑继电器和向储罐输送脉冲气体脉冲阀的推杆活塞等。继电器和脉冲阀的设计使用寿命为2 500万次工作循环,相当于每天24 h连续工作10年。设备的使用运行费用很低,几乎不用计算到储罐设备运营商的生产成本中。

系统核心是压缩空气管道连接接口那里的连接板。压缩空气脉冲在这块连接板下面开始,输送进来的压缩空气围绕连接板边缘的通道转了一圈,形成了一个巨大的气泡。气泡推动着其上方和下方的液体向上运动,在到达液体表面时,把液体中挤出去,自身沿罐壁流回到底部。系统产生垂直和水平的压缩空气压力波,出现在罐底的压缩空气气泡使罐底的沉积物悬浮起来,由于没有最小混合搅拌能力的要求,因此可以直接在储罐底部就开始这一混合搅拌过程。

在Pulsair公司将这一技术投入市场之前,虽然储罐中使用压缩空气已不是新鲜的技术,但迄今为止的技术方案使用的是许多小气泡,存在能耗高的缺点,而Pulsair公司的技术是产生一个有着更大混合搅拌力的大气泡;另一方面,传统方法产生的众多小气泡,因为表面积更大,也更容易把氧也混合到被储存液体介质中去。当储存的介质对氧非常敏感,不能使用循环使用空气时,Pulsair公司的这一系统也可以使用惰性气体,例如氮气。为了能够节约时间和成本地对储罐内液体介质加热,还可以利用热气或蒸汽作为脉冲气泡的气体。

同时,储罐设备的运营商们可利用这一技术实现节能的目的。在生产使用现场,可对气体的压力、气体量以及脉冲的持续时间和频率进行调整和设置,包括每个单一的批次,混合搅拌的结果可以重复查验或者匹配调整。借助于模块化的结构方式,这一控制器可以从一个单独的储罐开始、逐步扩展到多个储罐的应用中。一台触摸屏控制器不仅可以控制一个储罐,而且可以控制整个储罐库区,只需对各个储罐设置储罐编号参数就可以了。储罐控制系统还可以集成到维护保养的设备管理系统中,或者易燃易爆危险区域Ex-Zone管理系统中。脉冲阀的功能信息反馈保证了储罐工作过程的可靠性和储罐工作情况的监控。

根据被储罐中介质的材料相容性,Pulsair系统可采用不同的材料来制造。另外,这一系统可以根据储罐的不同大小和形状进行匹配。150 L的桶也能像大型储罐那样混合搅拌,只是它所使用的是小型手持式的混合搅拌系统,而大型储罐使用的则是固定安装的混合搅拌设备。目前,脉冲式混合搅拌技术在世界各地得到了广泛的应用,例如颜料生产、烟尘除硫、润滑油清除等化工生产企业的储罐混合搅拌工艺中。

结语

找到满足要求的混合搅拌方法是一项非常重要的任务。机械式混合搅拌设备虽然性能可靠,但不意味着总是最佳的选择。为了能够高效完成液体介质的聚合物凝絮剂脱水,采用动态选择混合搅拌技术是非常明智的。若可靠性、低使用运行成本、可变性和快速介质混合等为首要任务时,气动的脉冲式混合搅拌是最佳的选择。

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