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详细介绍

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）。


图1：“8”字型筒体

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。

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。

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，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很好的自洁性，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

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
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

DC型卧式单轴自清洁搅拌反应器

　　DC型设备的空心搅拌轴上装有多组空心盘片（或圆盘），用于传热，盘片呈螺旋布置，所有盘片的顶端安装有T型叶片，叶片顶端与圆形筒体内壁之间的间隙很小，这种刮壁式结构防止粘稠物料粘接在筒体内表面，提高传热能力。同时，筒体内壁装有许多钩爪，与T型叶片互穿，呈啮合结构，可阻止物料在T型叶片上粘接，并有效破碎结块成团的物料。

　　DC型设备的装料系数为60%~80%，ZUI大扭矩可达200000Nm，运行转速一般在5~40rpm范围内，转速与设备容积、物性、操作方式、操作阶段等有关。间歇操作时，DC型设备的容积从100L至8000L，对应的总传热面积为2.2 m2~50 m2；连续操作时，DC型设备的容积也从100L至8000L，由于设备更瘦长，对应的总传热面积增加到3.5 m2~80 m2。

　　螺杆型设备的轴向输送能力与转速相关，与之相反，DC型设备的轴向输送能力与转速无关, 圆盘与T型叶片呈螺旋形排列，仅仅是为了使叶片依次克服ZUI大阻力，降低ZUI大扭矩。此特点可使平均装料系数用溢流板调节，同时可增加转速以达到更好的质量与热量传递，圆盘部件限制了返混，因而即使平均停留时间达数小时仍可获得窄的停留时间分布。

　　DC型设备操作的灵活性使它在同一个设备内完成从液体进料到粉体产品的过程。一个典型的应用见图1，是一个在DC型反应器中进行的两步工艺过程：第1步是在真空条件下将溶解医药中间体的溶剂蒸干，使中间体变成粉体；第2步是加入另一种溶剂溶解后出料。在尝试过多种设备后，用DC型设备得到了ZUI有效的解决。

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