Vloeibaar mengen

Mengen van twee of meer mengbare vloeibare componenten tot een meer uniforme samenstelling. De moeilijkheid van een mengprobleem kan worden gekwalificeerd door verschillen tussen de viscositeit van de componentenvloeistof en de relatieve dichtheid van de componentvloeistof. Procesgegevens die nodig zijn om de mengtijd te berekenen en de mengoplossing te leveren, zijn onder andere:

1. Batch-grootte en tankafmetingen.
2. Component-vloeistofviscositeiten.
3. Component vloeistof soortelijk gewicht.
4. Verhouding of relatieve hoeveelheid vloeibare componenten.
5. Mengniveau op Euro-schaal.

Vaste stof suspensie

Het suspenderen van vaste deeltjes in een vloeistof om een suspensie te vormen. De moeilijkheid van een mengprobleem kan worden gekwalificeerd door de bezinkingssnelheid van vaste stoffen in de vloeistof. Procesgegevens die we nodig hebben om de bezinkingssnelheid te berekenen en de mengoplossing te leveren, zijn onder meer:

1. Batchgrootte en tankafmetingen.
2. Soortelijk gewicht van vloeistof en vaste stof.
3. Vloeibare viscositeit.
4. Gewichtspercentage vaste stoffen in de suspensie.
5. Gemiddelde deeltjesgrootte.
6. Opschorting niveau op Euro-schaal.

Gasdispersie

Dispergeren van gas in een vloeistof om een gasdispersie te vormen. De moeilijkheid van een mengprobleem kan worden gekwalificeerd door de snelheid waarmee het gas door de vloeistof spoelt. Procesgegevens die we nodig hebben om de doorstroomsnelheid te berekenen en de mengoplossing te leveren, zijn onder andere:

1. Batchgrootte en tankafmetingen.
2. Soortelijk gewicht van vloeistof en gas.
3. Vloeibare viscositeit.
4. Volume van gasinvoer in L/s of m3/uur.
5. Reactiegraad gas-vloeistof, indien bekend.
6. Verspreidingsniveau op euro-schaal.

Batchgrootte – wordt gedefinieerd als het werkvolume van de vloeistof in de tank, deze kan in de loop van de tijd variëren, zoals tijdens het vullen of legen van een vat. Normaal wordt een minimumpartijhoogte tot tankhoogte-verhouding> 0,2 aanbevolen. Het is ook belangrijk om de oriëntatie en geometrie van de tank te kennen om verder het ideale waaiertype, -nummer, -grootte en -locatie voor de toepassing te helpen bepalen. Werkingsgegevens zoals temperaturen en drukken moeten ook worden gespecificeerd om een machineselectie nauwkeurig te evalueren en weer te geven die de kritieke procesomstandigheden helpt handhaven. In veel toepassingen zullen alle drie de fasen vloeistof, vaste stoffen en gas in contact zijn met een andere vloeistof, in dergelijke gevallen kan de euro-schaal worden gebruikt voor elke categorie en het moeilijkste en daardoor controlerende mengprobleem dat wordt gebruikt voor de selectie van de apparatuur.

EuroScale – Uitgelegd

Bij het oplossen van een mengprobleem is het essentieel dat het gewenste procesresultaat wordt bereikt. Het is echter vaak moeilijk om dit met nauwkeurigheid te zeggen of te relateren aan een specifieke waaier, dus voordat de verschillende mixeropties worden overwogen, is een geschikte procesrespons nodig om als basis te dienen voor het bepalen van de optimale mengoplossing.

Vloeibaar mengen – De intensiteit van het mengen is gerelateerd aan de oppervlakfluïdumsnelheid in een batch, dit is een gemiddelde snelheidswaarde die wordt gebruikt in berekeningen van vloeistofstroming vanwege de complexiteit van snelheidsverdeling in een batchmengsysteem.

De oppervlakkige snelheid kan als volgt worden berekend:
Waar

Met het oog op theoretische analyse, experimentele resultaten en uitgebreide praktische ervaring, weten we ook dat de mengintensiteit en dus de fluïdumsnelheid als een variabele voor opschaling meer dan 90% succes oplevert op productieschaal. Daarom is de procesreactie voor vloeibaar mengen gebaseerd op de superficiële snelheid in de batch. Hoe groter de ongelijkheid in viscositeiten van vloeibare componenten en specifieke zwaartekracht, hoe hoger de oppervlaktesnelheid en hoe hoger de mengschaal.

Het idee van een schaal van 1-10 is voorgesteld als een nuttige en eenvoudige methode om klanten te helpen bij het specificeren
van de vereiste mengintensiteit.

De volumetrische ontlaadsnelheid van een rotor die werkt bij een gegeven snelheid gemeten aan de waaier, gedeeld door het totale werkvolume van het product in de tank (Q/V), kwantificeert het niveau van mengen in termen van tankomzettingen. Dit is een eenvoudig maar veelgebruikt criterium voor het bepalen van de grootte van de menger in de industrie en wordt gedefinieerd als het aantal keren dat de volledige vloeistofinhoud van een tank volledig door het batchvolume per tijdseenheid wordt gecirculeerd. Uit omzet kan de mengtijd worden afgeleid, of de mengtijd die nodig is voordat de batch volledige homogeniteit bereikt voor mengbare vloeistofsystemen. Nu zijn de essentiële mengparameters geïdentificeerd. De onderstaande tabel toont de relatie van de superficiële snelheid tot het EuroScale-niveau en hoe de mengprestaties kunnen worden beschreven als de schaal toeneemt. Tankomkeringen en mengtijden zijn ook berekend op geselecteerde mengweegschalen voor een voorbeeld van een reeks omstandigheden, waaronder werkvolume, SG & viscositeit.

Voorbeeld gebaseerd op:

• Tank met een diameter van 1500 mm met een werkvolume van 3m3.
• Gebaseerd op twee componenten vloeibaar systeem.
• De concentratieverhouding van component met lage viscositeit tot hoge viscositeit is 5: 1.
• Gemiddelde SG’s en viscositeiten zijn gebruikt voor elk niveau op Euro-schaal.

Tabeltoets met definities

Proces doelstelling:
Bereik het gewenste procesresultaat.

Volledige homogeniteit:
De mate van homogeniteit die we definiëren als ‘voltooid’ is gebaseerd op een empirisch afgeleide vergelijking die de tijd berekent die nodig is om vloeistoffen te mengen tot binnen 5% van de eindconcentratie, d.w.z. tot> 95% homogeniteit.

Beperkende bereik:
Gebaseerd op een vloeistofsysteem met meerdere componenten met verschillen in SG en viscositeitsverhoudingen die binnen de grenzen voor elke schaal vallen.

Zoals je aan het bovenstaande voorbeeld kunt zien, neemt de intensiteit van het mixen toe; van toenemende mengschaal; de omzet zal over het algemeen toenemen als gevolg van een toename van het momentum van de vloeistof in de tank. De toename van de gemiddelde viscositeit vermindert echter het vermogen van de rotor om de vloeistof effectief te verpompen en dit resulteert uiteindelijk in een lagere omzet voor het geval van 15.000cP.

Het is daarom vermeldenswaard dat het aantal tankomzettingen afhangt van de hoeveelheid mixeractie in plaats van de mengintensiteit, waarbij langzaam mengen met een grote rotor een hogere omzet kan produceren dan snel mengen met een kleine rotor. De overgang naar langzaam mengen wordt steeds belangrijker voor het mengen van vloeistoffen met hogere viscositeit in het laminaire regime die gevoelig kunnen zijn voor afschuiving inclusief vloeistoffen met complexe rheologie, vaak is een combinatie van elk type mengen vereist in een enkel batchsysteem; macro-schaalmenging voor bulkvloeistofbeweging en microschaalmenging voor homogenisering met hoge afschuiving. Er wordt afgeleid dat de mengtijd, die is afgeleid van de omzet, zal toenemen als gevolg van de toename van de viscositeit. Het is vermeldenswaard dat toegestane mengtijden typisch langer zijn voor mengen met hogere viscositeit, dus het doel van de mengschaal is hier om de mengtijd binnen een redelijke limiet te houden voor maximale output, terwijl een onpraktische en overbemeten mixerselectie wordt vermeden. Uiteindelijk is het antwoord dat we moeten geven uit de praktische ervaring van een mixerapplicator met een breed scala aan procestoepassingen, of in het geval van een nieuw mengproces, kunnen pilottests de basis vormen voor apparatuurkeuze en opschaling.

Opschorting van vaste stoffen

De reactie van het proces op suspensie van vaste stoffen is relatief eenvoudig te kwantificeren en kan worden gedefinieerd in termen van suspensieniveaus en verdeling van vaste stoffen in een vloeibare batch. Er is een duidelijk niveau waarop de meeste vaste stoffen in de vloeistof worden opgetild; dit staat bekend als de wolkhoogte en wordt uitgedrukt als een percentage van de vloeibare batchhoogte. De vloeistof onder deze hoogte is rijk aan vaste stoffen, terwijl daarboven dun wordt bevolkt door enkele vaste deeltjes. Nu we de essentiële mengparameters hebben geïdentificeerd, zullen we in de onderstaande tabel de relatie tussen wolkenhoogte en Euro-schaalniveau demonstreren en hoe de mengprestaties kunnen worden beschreven als de schaal toeneemt. Omzet is voor de voorbeeldset voorwaarden als
vergelijkingspunt berekend.

Gasdispersie

De procesreactie voor gasdispersie is relatief gemakkelijk te kwantificeren en kan worden gebaseerd op de superficiële gassnelheid van de batch, berekend door het gasvolumetrische debiet te nemen en te delen door het oppervlak van de doorsnede van de tank.