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過程，可連續操作（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）。該系統特別適用于壓實后容易結塊的物料處理。

設備主要由一個臥式“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，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面及E型鉤爪內側，雙軸旋轉過程中所產生的動態輪廓線確保了設備內無盲區，即自清潔作用（圖2）。

連續操作時，設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個混合單元的串聯減少了物料的返混，使物料在設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，設備具有較小的長徑比（L/D），可實現*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題，設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，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備。

設備的裝料系數為40%—75%之間，可通過調節堰板的高度來實現。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），當聚酯的動力粘度增加到一定值時，常規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。

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；

4. “E"字型捏合元件可產生很好的自潔性，大幅度提高了傳熱系數，同時，空心攪拌軸及盤片外具有大量的傳熱表面，可實現溫度精準控制，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%，即使停留時間長，也可以實現高產能；

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。也可以調整攪拌器的幾何形狀，以在較大范圍內改變停留時間分布；

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. 密閉設計允許在真空或壓力下操作，可處理有毒或易燃易爆介質。

l 設備型號

設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表示標準機型（連續）；C表示加長機型（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、熱水等介質加熱，或采用冷凍鹽水、循環水進行冷卻。

2. 攪拌器

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

3. 出料

自由流動的粉體或液體產品，可通過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

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，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。間歇操作時，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，DC型設備的容積也從100L至8000L，由于設備更瘦長，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，與之相反，DC型設備的軸向輸送能力與轉速無關, 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用溢流板調節，同時可增加轉速以達到更好的質量與熱量傳遞，圓盤部件限制了返混，因而即使平均停留時間達數小時仍可獲得窄的停留時間分布。

　　DC型設備操作的靈活性使它在同一個設備內完成從液體進料到粉體產品的過程。一個典型的應用見圖1，是一個在DC型反應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程，典型的應用有PAN基碳纖維原液脫泡。