一种静态混合器及混合方法

本发明涉及石油化工有限空间，特别涉及一种静态混合器及混合方法。

背景技术：

1、混合是在石油化工行业中十分普遍的操作，从简单的溶解到复杂的反应都要涉及到混合，反应的速率和产量都依赖于混合的性能；不同流体之间的混合是油田采出水处理过程中经常遇到的问题，常用方法为利用各类机械搅拌设备来提高混合效率，但机械搅拌设备通常操作繁琐、故障率高、经济效益低，营地研究混合效率高且能够适应各类工况的动态和静态混合器成为一种必然趋势，管道混合器可以通过控制水量，做到均匀混合并且减少能耗；在油田中采用管道混合器不仅可以快速均匀混合物料，解决加药不均匀，药剂消耗量大，而且可以大大降低设备费用和成本费用，这对企业提高采油经济效益、降低水处理成本及节约能源具有重要意义，其中不当的混合会产生低劣的产品，需要花费更多的工艺去处理。

2、目前常用的混合器包括动态混合器和静态混合器，动态混合器与静态混合器相比有很多缺点，例如：高能耗，动态混合器需要外部动力源；机械磨损：维护比较复杂；对流体特性有一定要求：在处理高粘度和高颗粒含量的流体时效果不佳；限制操作条件：占用空间较大：动态混合器通常具有较大的机械机构，需要更多的空间，导致装置的体积较大；静态混合器是指管内无运动元件，依靠流体自身能量，以静止元件改变流体在管内的流动状态，流体被多次分割、旋转和复合而实现混合，其原理就是让流体在管线中流动冲击各种类型板元件，增加流体层流运动的速度梯度或形成紊流，对于层流和紊流等不同流动状态，静态混合器的机理是不尽相同的；层流时，静态混合器是对流体反复进行“分割-位移-重新汇合”的有规则的作用；紊流时，除了以上三要素外，由于流体在流动的断面侧产生剧烈的涡流，有很强的剪切力作用于流体，使流体的细微部分进一步被分剖而达到混合的目的。

3、现阶段的静态混合器通常将多个偏向元件或多个螺旋元件组合在一起，通过多个元件之间的相互叠加作用以使不同的液体达到混合作用，但在海上钻井平台等空间有限的环境中，偏向元件或螺旋元件只能被设计为两至三个以对液体进行混合，由于两至三个偏向元件或螺旋元件对液体只是简单的搅动，难以达到混合效果。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种静态混合器及混合方法，可以解决现有技术中，存在的由于两至三个偏向元件或螺旋元件对液体只是简单的搅动，难以达到混合效果的问题。

2、本发明实施例提供一种静态混合器，包括呈y型相通设置的第一管道、第二管道和第三管道，所述第三管道的另一端与第一同心异径管口径小的一端相接，所述第一同心异径管口径大的一端连接第二同心异径管口径大的一端；

3、所述第一同心异径管的内部水平安装有第一静态混合器元件，所述第一静态混合器元件相对管口的一面设置第一椭圆形挡板，并在第一椭圆形挡板的顶面设置有多个第一表面凸起；

4、所述第二同心异径管的内部水平安装有第二静态混合器元件，所述第二静态混合器元件相对第一静态混合器元件的一面设置第二椭圆形挡板，并在第二椭圆形挡板的顶面设置有多个第二表面凸起；

5、所述第一椭圆形挡板和第二椭圆形挡板的侧边缘均为圆弧形状和椭圆弧形状并内嵌连接组成，且所述第一椭圆形挡板和第二椭圆形挡板的顶面均关于各自的中心点对称。

6、优选地，所述第一静态混合器元件与第一椭圆形挡板采用卡簧安装；

7、所述第二静态混合器元件与第二椭圆形挡板采用卡簧安装。

8、优选地，所述第二同心异径管的出口端连通有第四管道。

9、优选地，所述第三管道的内壁上安装有声波发生器。

10、优选地，所述第三管道上安装有安全阀。

11、优选地，所述第四管道的内部安装有涡轮机，所述涡轮机连接有发电机。

12、优选地，所述第一同心异径管的内壁上安装有第一压力传感器和第二压力传感器，且第一压力传感器和第二压力传感器分别位于所述第一静态混合器元件的两侧；

13、所述第二同心异径管的内壁上安装有第三压力传感器和第四压力传感器，且第三压力传感器和第四压力传感器分别位于所述第二静态混合器元件的两侧。

14、优选地，所述第二同心异径管的内壁靠近所述第一同心异径管的位置安装有第一ph传感器及第二ph传感器。

15、优选地，所述第一同心异径管的内壁上开设有第一催化剂入口及第二催化剂入口。

16、本发明实施例还提供一种静态混合器的混合方法，包括以下步骤：

17、将需混合的两种液体通过第一管道和第二管道独立注入到第三管道中；

18、两种不同的液体首先经过第一同心异径管到达第一静态混合器元件，因第一椭圆形挡板独特的形状使两种液体随第一椭圆形挡板形状旋转流动并初步混合，并在第一表面凸起的作用下加强混合，以完成初步混合；

19、初步混合后的液体经过第二同心异径管到达第二静态混合器元件，在第二椭圆形挡板独特的形状作用下和第二表面凸起的作用下使初步混合后的液体再次混合，而后到达第四管道后进行收集以完成对两种液体的混合。

20、本发明实施例提供一种静态混合器及混合方法，与现有技术相比，其有益效果如下：

21、本发明通过在相通的两个同心异径管内分别设置第一静态混合器元件和第二静态混合器元件，并在第一静态混合器元件一面设置边缘形状为圆弧和椭圆弧内嵌的第一椭圆形挡板，及在第一椭圆形挡板上设置第一表面凸起，同时在第二静态混合器元件一面设置边缘形状为圆弧和椭圆弧内嵌的第二椭圆形挡板，及在第二椭圆形挡板上设置第二表面凸起；在不同性质的液体流动至第一静态混合器元件时，不同性质的液体随着边缘形状为圆弧和椭圆弧内嵌的第一椭圆形挡板的边缘旋转流动及在第一表面凸起的作用下分散液体使液体紊流重新混合以达到初步混合效果，而后初步混合后的液体再经过第二椭圆形挡板和第二表面凸起使液体再次被分割及重新混合，从而完成混合，不同于在有限环境中使用的偏向元件或螺旋元件对液体简单的搅动，本发明设计的两个静态混合器元件，可两次对不同性质的液体达到‘分割-位移-紊流-重新汇合’，混合效果大大提升，可广泛应用于海上钻井平台等空间有限的环境中。

22、同时，本发明通过在管道上设置声波发生器、压力传感器、ph传感器等器件，可对液体的状态进行监控，保障在混合过程中的安全。

技术特征：

1.一种静态混合器，其特征在于，包括呈y型相通设置的第一管道(1)、第二管道(2)和第三管道(3)，所述第三管道(3)的另一端与第一同心异径管(11)口径小的一端相接，所述第一同心异径管(11)口径大的一端连接第二同心异径管(17)口径大的一端；

2.根据权利要求1所述的一种静态混合器，其特征在于，所述第一静态混合器元件(9)与第一椭圆形挡板采用卡簧安装；

3.根据权利要求1所述的一种静态混合器，其特征在于，所述第二同心异径管(17)的出口端连通有第四管道(23)。

4.根据权利要求1所述的一种静态混合器，其特征在于，所述第三管道(3)的内壁上安装有声波发生器(6)。

5.根据权利要求1所述的一种静态混合器，其特征在于，所述第三管道(3)上安装有安全阀(5)。

6.根据权利要求3所述的一种静态混合器，其特征在于，所述第四管道(23)的内部安装有涡轮机(22)，所述涡轮机(22)连接有发电机(24)。

7.根据权利要求1所述的一种静态混合器，其特征在于，所述第一同心异径管(11)的内壁上安装有第一压力传感器(7)和第二压力传感器(10)，且第一压力传感器(7)和第二压力传感器(10)分别位于所述第一静态混合器元件(9)的两侧；

8.根据权利要求1所述的一种静态混合器，其特征在于，所述第二同心异径管(17)的内壁靠近所述第一同心异径管(11)的位置安装有第一ph传感器(15)及第二ph传感器(16)。

9.根据权利要求1所述的一种静态混合器，其特征在于，所述第一同心异径管(11)的内壁上开设有第一催化剂入口(12)及第二催化剂入口(13)。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种静态混合器的混合方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种静态混合器及混合方法，涉及石油化工有限空间技术领域，本发明通过在相通的两个同心异径管内分别设置两个静态混合器元件，并在两个静态混合器元件上设置椭圆形挡板及凸起；不同性质的液体流至第一静态混合器元件时，不同性质的液体随边缘形状为圆弧和椭圆弧内嵌的第一椭圆形挡板的边缘旋转流动及在第一表面凸起的作用下分散液体使液体紊流重新混合达到初步混合效果，而后初步混合后的液体再经过第二椭圆形挡板和第二表面凸起使液体再次被分割及重新混合以完成混合，本发明设计的两个静态混合器元件，可两次对不同性质的液体达到‘分割‑位移‑紊流‑重新汇合’，混合效果大大提升，可广泛应用于海上钻井平台等空间有限的环境中。技术研发人员：李猛,杨雅淳,齐成伟,苏堪华,徐建根,万立夫,郭晓乐受保护的技术使用者：重庆科技大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10