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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(shè)備，用于高粘度、糊狀或結(jié)殼物料的傳熱與傳質(zhì)過程，可連續(xù)操作（長徑比L/D約等于6時），也可間歇操作（長徑比L/D小于3時）。該系統(tǒng)特別適用于壓實后容易結(jié)塊的物料處理。

設(shè)備主要由一個臥式“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片，另一根攪拌軸焊接有多組四邊形空心盤片，兩組盤片錯位布置，盤片的每一個頂端焊接有“E"字型鉤爪相互嚙合，兩根攪拌軸同向旋轉(zhuǎn)，速比為4:5。工作時一根攪拌軸上的E型鉤爪既可對筒體內(nèi)壁進行刮壁清潔，又同時清潔另一根攪拌軸上的空心盤片的側(cè)面及E型鉤爪內(nèi)側(cè)，雙軸旋轉(zhuǎn)過程中所產(chǎn)生的動態(tài)輪廓線確保了設(shè)備內(nèi)無盲區(qū)，即自清潔作用（圖2）。


圖1：“8"字型筒體

圖2：葉片的動態(tài)自清潔軌跡	圖3：帶空心盤片及E字型鉤爪的攪拌軸

連續(xù)操作時，設(shè)備采用比較大的長徑比（L/D），為了在提供強力混合的同時又推動物料（包括高粘度物料）慢速前移，攪拌軸上的盤片及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力，14-21個混合單元的串聯(lián)減少了物料的返混，使物料在設(shè)備中的流動接近平推流，可獲得窄的停留時間分布。

間歇操作時，設(shè)備具有較小的長徑比（L/D），可實現(xiàn)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驗設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，容積為2.5L，操作方式為間歇。

為解決高粘物料的出料問題，設(shè)備筒體底部可增加出料螺桿，此出料螺桿在操作過程中可反向運行，將物料拉回到混合區(qū)，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驗設(shè)備。

圖4：STC型臥式雙軸清潔實驗設(shè)備（2.5L）

圖5：帶螺桿的雙軸清潔實驗設(shè)備

設(shè)備的裝料系數(shù)為40%—75%之間，可通過調(diào)節(jié)堰板的高度來實現(xiàn)。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(yīng)用是高粘度聚酯的縮聚反應(yīng)（圖6），當(dāng)聚酯的動力粘度增加到一定值時，常規(guī)的單軸圓盤或鼠籠式攪拌依靠物料的重力無法形成液膜，界面更新困難，小分子去除速度下降，分子鏈增長緩慢。而STC型雙軸自清潔攪拌依靠相互嚙合的鉤爪與盤片拉伸液膜，2—7毫米的嚙合間隙加速了界面的更新和小分子的脫除。

圖6：某生物降解塑料縮聚工藝流程簡圖

l 一般特征

1. 在物料所有階段（液體、糊狀、高粘性、結(jié)殼和自由流動粉體）進行高強度的混合/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(shù)，同時，空心攪拌軸及盤片外具有大量的傳熱表面，可實現(xiàn)溫度精準(zhǔn)控制，特別適合受傳熱控制的工藝；

5. 工作體積大，裝料系數(shù)高達75%，即使停留時間長，也可以實現(xiàn)高產(chǎn)能；

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

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

8. 密閉設(shè)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(shè)備型號

設(shè)備型號有五個單元組成：

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(biāo)準(zhǔn)機型（連續(xù)）；C表示加長機型（連續(xù)）。

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）

設(shè)備型號	公稱容積 L	有效全容積 L	重量 Kg	傳熱面積 m2	功率 kW	設(shè) 備總長A mm	筒身長度B mm	攪拌器直徑C mm	設(shè) 備總寬D mm	設(shè) 備總高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
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. 雙軸同向自清潔攪拌，速比4：5，標(biāo)準(zhǔn)機型（連續(xù)操作）

設(shè)備型號	公稱容積 L	有效全容積 L	重量 Kg	傳熱面積 m2	功率 kW	設(shè) 備總長A mm	筒身長度B mm	攪拌器直徑C mm	設(shè) 備總寬D mm	設(shè) 備總高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. 雙軸同向自清潔攪拌，速比4：5，加長機型（連續(xù)操作）

設(shè)備型號	公稱容積 L	有效全容積 L	重量 Kg	傳熱面積 m2	功率 kW	設(shè) 備總長A mm	筒身長度B mm	攪拌器直徑C mm	設(shè) 備總寬D mm	設(shè) 備總高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 設(shè)計參數(shù)

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(dǎo)熱油、熔鹽、蒸汽、熱水等介質(zhì)加熱，或采用冷凍鹽水、循環(huán)水進行冷卻。

2. 攪拌器

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

3. 出料

自由流動的粉體或液體產(chǎn)品，可通過底部或側(cè)面的出料口排出，料位的高低由可調(diào)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)

各類不銹鋼、碳鋼、哈氏合金、鈦、鎳等可以焊接的材料。

l 典型應(yīng)用

工藝過程	產(chǎn)品
縮聚	聚丁二酸丁二醇酯（PBS）聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（PBAT）高分子量聚酯（PET）
聚合	氟硅彈性體、聚乙醇酸（PGA）、聚乳酸（PLA）、石油樹脂、反式異戊橡膠（TPI）、聚酰亞胺（PI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）
高粘產(chǎn)品的脫揮、脫溶	PAN基碳纖維、纖維素膜、纖維素纖維、彈性體、工程塑料
濃縮和干燥特別適用于粘性物質(zhì)的連續(xù)真空蒸發(fā)	工業(yè)殘渣的處理與回收、合成橡膠、鹽溶液、聚合物、有機產(chǎn)品等

DC型臥式單軸自清潔攪拌反應(yīng)器

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

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

　　螺桿型設(shè)備的軸向輸送能力與轉(zhuǎn)速相關(guān)，與之相反，DC型設(shè)備的軸向輸送能力與轉(zhuǎn)速無關(guān), 圓盤與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。此特點可使平均裝料系數(shù)用溢流板調(diào)節(jié)，同時可增加轉(zhuǎn)速以達到更好的質(zhì)量與熱量傳遞，圓盤部件限制了返混，因而即使平均停留時間達數(shù)小時仍可獲得窄的停留時間分布。

　　DC型設(shè)備操作的靈活性使它在同一個設(shè)備內(nèi)完成從液體進料到粉體產(chǎn)品的過程。一個典型的應(yīng)用見圖1，是一個在DC型反應(yīng)器中進行的兩步工藝過程：第1步是在真空條件下將溶解醫(yī)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。在嘗試過多種設(shè)備后，用DC型設(shè)備得到了ZUI有效的解決。

　　DC型設(shè)備適當(dāng)改變?nèi)~片結(jié)構(gòu)，還用于聚合物的脫泡過程，典型的應(yīng)用有PAN基碳纖維原液脫泡。