靜態(tài)混合器是一種內(nèi)部沒有運動部件的管道混合設(shè)備，它具有混合性能出色、便于生產(chǎn)連續(xù)化、占地面積小、節(jié)能、操作簡便等優(yōu)點，應(yīng)用前景廣闊。

　　本文將SK型靜態(tài)混合器用于酶法制備淀粉糖和堿催化法制備生物柴油，優(yōu)化了反應(yīng)條件;并以堿法制備生物柴油為例，對SK型靜態(tài)混合器的混合情況進行了CFD的模擬。

　　CFD的模擬主要結(jié)論如下:　　

　　首先，通過攪拌式反應(yīng)器獲得了最優(yōu)的淀粉液化條件為溫度85℃、pH6.0、加酶量6U/g、液化時間15min，糖化條件為溫度65℃，攪拌轉(zhuǎn)速110r/min，淀粉濃度40％，pH值4.2。在此優(yōu)化條件下，使用靜態(tài)混合器進行糖化反應(yīng)，研究了淀粉濃度、流速對反應(yīng)的影響，獲得了最佳工藝條件為流速0.1m/s、底物濃度40％，在此條件下反應(yīng)16h，DE值可達95.37％，與攪拌法相比，達到相似的DE值的反應(yīng)時間縮短了6個小時?！　?/span>

　　其次，SK型靜態(tài)混合器用于堿催化酯交換反應(yīng)制備生物柴油，并測定了反應(yīng)過程中甲醇液滴大小的變化。相比于攪拌，靜態(tài)混合器使反應(yīng)速率更快，反應(yīng)時間更短。當反應(yīng)溫度為20℃時反應(yīng)時間從60min縮短到30min，而在60℃時反應(yīng)時間從45min縮短到20min，但對轉(zhuǎn)化率影響不大，兩種混合方式下的反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率都在93％左右。此外，研究發(fā)現(xiàn)靜態(tài)混合器進行酯交換反應(yīng)的最適醇油摩爾比為6.09∶1。對酯交換反應(yīng)的動力學(xué)進行了研究，發(fā)現(xiàn)當反應(yīng)溫度為20℃時，反應(yīng)分為三個階段，分別為傳質(zhì)控制階段、化學(xué)反應(yīng)控制階段、平衡階段。使用靜態(tài)混合器混合油脂與甲醇能使甲醇液滴的直徑更小，液液比表面積更大，因此，反應(yīng)傳質(zhì)系數(shù)高于攪拌法的傳質(zhì)系數(shù)，靜態(tài)混合器混合法的傳質(zhì)系數(shù)0.326×10^-5m/min，而攪拌法的傳質(zhì)系數(shù)為0.253×10^-5m/min，從而使反應(yīng)速率更快。反應(yīng)溫度為60℃時，傳質(zhì)階段可忽略，反應(yīng)分為兩個階段，即化學(xué)反應(yīng)控制階段和平衡階段。溫度對酯交換反應(yīng)的影響非常明顯，升高溫度能夠更好的混合油脂與甲醇，提供更快的反應(yīng)初速度，但是從反應(yīng)達到平衡的時間來看，在兩種溫度下，使用靜態(tài)混合器混合的反應(yīng)結(jié)束的時間差距不大，而在低溫下能有效的降低能耗，對生產(chǎn)有利?！　?/span>

　　最后，以SK型靜態(tài)混合器制備生物柴油為例，采用CFD初步模擬分析了SK靜態(tài)混合器內(nèi)油醇的混合情況，發(fā)現(xiàn)流體在靜態(tài)混合器內(nèi)不斷的重復(fù)進行“分割-旋轉(zhuǎn)-合流”，同時產(chǎn)生了渦流，加強了混合。流體的壓力沿著靜態(tài)混合器的軸線逐漸下降。流體在流過靜態(tài)混合器混合元件后湍動能增大，在元件連接的地方湍動能最高，湍動最為劇烈。此外，油醇兩相在流過6個混合單元后，達到充分的混合。