STC型卧式双轴自清洁搅拌机
l 工作原理
STC型卧式双轴自清洁搅拌机是一种大容量双轴自清洁搅拌设备,用于高粘度、糊状或结壳物料的传热与传质过程,可连续操作(长径比L/D约等于6时),也可间歇操作(长径比L/D小于3时)。该系统特别适用于压实后容易结块的物料处理。
设备主要由一个卧式“8”字形截面的筒体(图1)和两根空心搅拌轴组成(图3),其中一根搅拌轴上焊接有多组五边形空心盘片,另一根搅拌轴焊接有多组四边形空心盘片,两组盘片错位布置,盘片的每一个顶端焊接有“E”字型钩爪相互啮合,两根搅拌轴同向旋转,速比为4:5。工作时一根搅拌轴上的E型钩爪既可对筒体内壁进行刮壁清洁,又同时清洁另一根搅拌轴上的空心盘片的侧面及E型钩爪内侧,双轴旋转过程中所产生的动态轮廓线确保了设备内无盲区,即自清洁作用(图2)。
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图1:“8”字型筒体 | |
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图2:叶片的动态自清洁轨迹 | 图3:带空心盘片及E字型钩爪的搅拌轴 |
连续操作时,设备采用比较大的长径比(L/D),为了在提供强力混合的同时又推动物料(包括高粘度物料)慢速前移,搅拌轴上的盘片及E型钩爪按螺旋状排列,这种排列方式为高粘度物料的轴向输送提供了一定的推动力,14-21个混合单元的串联减少了物料的返混,使物料在设备中的流动接近平推流,可获得窄的停留时间分布。
间歇操作时,设备具有较小的长径比(L/D),可实现强大的横向和轴向混合,以确保批次的均匀性。图4为一台STC型卧式双轴自清洁实验设备的内部结构,容积为2.5L,操作方式为间歇。
为解决高粘物料的出料问题,设备筒体底部可增加出料螺杆,此出料螺杆在操作过程中可反向运行,将物料拉回到混合区,增加轴向返混,有利于批次的均匀性,图5是一台带螺杆的双轴自清洁实验设备。
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图4:STC型卧式双轴清洁实验设备(2.5L) | 图5:带螺杆的双轴清洁实验设备 |
设备的装料系数为40%—75%之间,可通过调节堰板的高度来实现。合适的气相空间使大量气体或蒸汽可以轻易地脱除。
STC型卧式双轴自清洁搅拌机典型应用是高粘度聚酯的缩聚反应(图6),当聚酯的动力粘度增加到一定值时,常规的单轴圆盘或鼠笼式搅拌依靠物料的重力无法形成液膜,界面更新困难,小分子去除速度下降,分子链增长缓慢。而STC型双轴自清洁搅拌依靠相互啮合的钩爪与盘片拉伸液膜,2—7毫米的啮合间隙加速了界面的更新和小分子的脱除。
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图6:某生物降解塑料缩聚工艺流程简图 |
l 一般特征
1. 在物料所有阶段(液体、糊状、高粘性、结壳和自由流动粉体)进行高强度的混合/捏合;
2. 与螺杆挤出机相比,最大剪切速率低很多;
3. 快速更新相边界层,增强传热和传质;
4. “E”字型捏合元件可产生最佳的自洁性,大幅度提高了传热系数,同时,空心搅拌轴及盘片外具有大量的传热表面,可实现温度精准控制,特别适合受传热控制的工艺;
5. 工作体积大,装料系数高达75%,即使停留时间长,也可以实现高产能;
6. 减少的返混再加上强烈的横向混合,使停留时间分布很窄。也可以调整搅拌器的几何形状,以在较大范围内改变停留时间分布;
7. 大量气相空间有助于气体和蒸汽的分离,这对于过热溶液的闪蒸或容易起泡的物料尤为重要;
8. 密闭设计允许在真空或压力下操作,可处理有毒或易燃易爆介质。
l 设备型号
设备型号有五个单元组成:
S T X XXX X
第一单元:S表示双轴;
第二单元:T表示同向;
第三单元:C表示双轴的速比为4:5;D表示双轴的速比为6:6;
第四单元:500表示搅拌器直径为500mm;
第五单元:D表示短机型(间歇);Z表示标准机型(连续);C表示加长机型(连续)。
l 外形尺寸
1. 双轴同向自清洁搅拌,速比4:5,短机型(间歇操作)
设备型号 | 公称 容积 L | 有 效 全容积 L | 重量
Kg | 传热 面积 m2 | 功率
kW | 设 备 总长A mm | 筒 身 长度B mm | 搅拌器 直径C mm | 设 备 总宽D mm | 设 备 总高E mm |
STC100D | 2.5 | 3 | 300 | 0.13 | 3 | 1400 | 250 | 102 | 430 | 920 |
STC160D | 10 | 14 | 800 | 0.74 | 11 | 3000 | 450 | 160 | 720 | 1600 |
STC200D | 25 | 35 | 1500 | 1.6 | 11 | 5200 | 740 | 200 | 1030 | 1650 |
STC320D | 63 | 80 | 3300 | 2.5 | 7.5 | 2610 | 790 | 320 | 950 | 1650 |
STC360D | 100 | 130 | 4400 | 4 | 11 | 2930 | 980 | 360 | 1000 | 2000 |
STC430D | 160 | 210 | 5600 | 5.5 | 15 | 3290 | 1140 | 430 | 1060 | 2200 |
STC500D | 250 | 350 | 7500 | 7.5 | 18.5 | 3600 | 1350 | 500 | 1400 | 2300 |
STC600D | 400 | 530 | 9400 | 9.5 | 22 | 3950 | 1420 | 600 | 1460 | 2400 |
STC700D | 630 | 840 | 12000 | 13 | 30 | 4360 | 1630 | 700 | 1700 | 2500 |
STC780D | 1000 | 1240 | 18800 | 18 | 45 | 4960 | 2030 | 780 | 2000 | 2600 |
STC900D | 1600 | 1980 | 27400 | 26 | 55 | 5570 | 2470 | 900 | 2200 | 2700 |
STC1050D | 2500 | 3100 | 35500 | 35 | 90 | 6350 | 2750 | 1050 | 2400 | 2250 |
STC1220D | 4000 | 4900 | 47400 | 47 | 110 | 7110 | 3230 | 1220 | 2700 | 2400 |
2. 双轴同向自清洁搅拌,速比4:5,标准机型(连续操作)
设备型号 | 公称 容积 L | 有 效 全容积 L | 重量
Kg | 传热 面积 m2 | 功率
kW | 设 备 总长A mm | 筒 身 长度B mm | 搅拌器 直径C mm | 设 备 总宽D mm | 设 备 总高E mm |
STC160Z | 25 | 30 | 1800 | 1.45 | 11 | 3500 | 1000 | 160 | 720 | 1600 |
STC200Z | 63 | 80 | 2500 | 3.8 | 18.5 | 6000 | 1600 | 200 | 1030 | 1650 |
STC260Z | 100 | 140 | 4500 | 4.3 | 11 | 3800 | 1750 | 260 | 800 | 1300 |
STC320Z | 160 | 210 | 5500 | 7 | 18.5 | 4700 | 2110 | 320 | 950 | 1650 |
STC360Z | 250 | 300 | 7000 | 9 | 30 | 5000 | 2280 | 360 | 1000 | 2000 |
STC430Z | 400 | 480 | 9000 | 12.5 | 45 | 5400 | 2640 | 430 | 1060 | 2200 |
STC500Z | 630 | 790 | 12000 | 17 | 55 | 6400 | 3150 | 500 | 1400 | 2300 |
STC600Z | 1000 | 1300 | 15500 | 24 | 75 | 7000 | 3510 | 600 | 1460 | 2400 |
STC700Z | 1600 | 2050 | 20000 | 32 | 110 | 7700 | 4050 | 700 | 1700 | 2500 |
STC780Z | 2500 | 2800 | 30000 | 42 | 160 | 8600 | 4670 | 780 | 2000 | 2600 |
STC900Z | 4000 | 4200 | 43000 | 56 | 200 | 9600 | 5330 | 900 | 2300 | 2700 |
3. 双轴同向自清洁搅拌,速比4:5,加长机型(连续操作)
设备型号 | 公称 容积 L | 有 效 全容积 L | 重量
Kg | 传热 面积 m2 | 功率
kW | 设 备 总长A mm | 筒 身 长度B mm | 搅拌器 直径C mm | 设 备 总宽D mm | 设 备 总高E mm |
STC320C | 250 | 290 | 7700 | 9.5 | 18.5 | 5490 | 2900 | 320 | 950 | 1650 |
STC360C | 400 | 430 | 9600 | 13 | 30 | 5980 | 3260 | 360 | 1000 | 2000 |
STC430C | 630 | 690 | 12400 | 18 | 45 | 6540 | 3780 | 430 | 1060 | 2200 |
STC500C | 1000 | 1140 | 16500 | 24.5 | 55 | 7750 | 4500 | 500 | 1400 | 2300 |
STC600C | 1600 | 1830 | 21600 | 33.5 | 75 | 8420 | 4930 | 600 | 1460 | 2400 |
STC700C | 2500 | 2890 | 28000 | 45 | 110 | 9330 | 5680 | 700 | 1700 | 2500 |
STC780C | 4000 | 4040 | 41200 | 60 | 160 | 10630 | 6700 | 780 | 2000 | 2600 |
STC900C | 6300 | 6180 | 58600 | 82 | 200 | 12070 | 7800 | 900 | 2300 | 2700 |
l 设计参数
1. 容器
横截面为8字形的卧式容器,可以在真空或压力下操作。容器外带夹套,可采用导热油、熔盐、蒸汽、热水等介质加热,或采用冷冻盐水、循环水进行冷却。
2. 搅拌器
搅拌器由空心轴、空心盘片和钩爪焊接组成,冷热介质可以通过旋转接头输送至空心轴和空心盘片内。
3. 出料
自由流动的粉体或液体产品,可通过底部或侧面的出料口排出,料位的高低由可调的堰板控制;高粘度糊状产品采用螺杆出料。
4. 密封
可使用填料密封或是机械密封。
5. 材质
各类不锈钢、碳钢、哈氏合金、钛、镍等可以焊接的材料。
l 典型应用
工艺过程 | 产品 |
缩聚 | 聚丁二酸丁二醇酯(PBS) 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT) 高分子量聚酯(PET) |
聚合 | 氟硅弹性体、聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、石油树脂、反式异戊橡胶(TPI)、聚酰亚胺(PI)、聚二甲基硅氧烷(PDMS) |
高粘产品的脱挥、脱溶 | PAN基碳纤维、纤维素膜、纤维素纤维、弹性体、工程塑料 |
浓缩和干燥 特别适用于粘性物质的连续真空蒸发 | 工业残渣的处理与回收、合成橡胶、盐溶液、聚合物、有机产品等 |
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