用機械的或流體動力的方法,使兩種或多種物料相互分散而達到一定均勻程度的單元操作。其中涉及流體物料的,屬流體動力過程。混合在化工生產中的應用十分普遍,其目的主要是:①製備各種均勻的混合物,如溶液、乳濁液、懸浮液及漿狀、糊狀或固體粉粒混合物等;②為某些單元操作(如萃取、吸附、換熱等)或化學反應過程提供良好的條件。在製備均勻混合物時,混合效果以混合物的混合程度即所達到的均勻性來衡量。在加速物理或化學過程時,混合效果常用傳質總係數、傳熱係數或反應速率增大的程度來衡衡量。

  混合尺度 是指混合現象所發生的空間范圍。對於液體系統的混合,宏觀混合指流體在宏觀尺度上的混合,是由流體的宏觀流動所造成的,它包括設備內因總體流動、湍流脈動和速度梯度形成的剪切力所導致的混合。微觀混合指兩種物質在分子尺度上的交替排列或互相分隔,隻能依靠分子擴散才能達到。不同生產過程對混合尺度有不同的要求:如煉油廠大型油罐內原油的攪拌,隻要求宏觀上的均勻混合;兩流體間的快速反應,則不僅要求宏觀上的均勻,還要求微觀上的快速混合。

  方法 根據被混合物料的相態,混合方法有:

  ①摻和 用機械的方法混合兩種或多種粉粒狀固體物料。所用的機器稱為摻和機,這是一個與回轉軸不對稱的空筒,物料在筒中翻騰拋擲。筒的轉速和物料裝填率(物料的堆積容積與筒的總容積之比)是影響摻和效果的重要操作參數,可由試驗決定。裝填率一般約為30%~50%,適宜轉速按ω2R/g=0.25~0.8確定(式中ω為角速度,R為筒體的最大旋轉半徑,g為重力加速度)。摻和常用於各種原料藥與淀粉的混合,染料或顏料的調色,不同種類合成樹脂的混合等。

  ②捏和 用機械方法混合糊狀或高粘度物料。所用的機器稱為捏和機,機中通常有一對反向旋轉的Z型或S型刮刀,將團塊物料剪斷、擠壓、折轉,使各種組分相互分散。在捏和過程中,粘性摩擦或伴隨發生的化學反應使機器發熱,需通過間壁進行冷卻。捏和常用於藥物劑型、食品原料及電極糊的調配等。

  ③混煉 專指在生橡膠中混入碳黑、硫磺等粉粒狀配合劑的操作。所用的機器是密封式的混煉機,又稱密煉機。機內裝有一對柱形軋輥,輥上有兩條或四條螺旋狀突棱。兩輥以不同轉速作反向旋轉,對物料進行強烈剪切和分割。機內設有冷卻裝置,以除去由物料摩擦所產生的熱量。

  ④攪拌 將液體、氣體或固體粉粒分散到液體中去的一種最常用方法。

  ⑤射流混合 利用工作流體本身的能量在其流動過程中進行的混合。工作流體從圓形管口或漸縮噴嘴高速噴出,形成射流。由於射流與周圍流體交界處的湍流脈動,使兩種流體發生混合。射流混合在工業上主要用於大容器內低粘度液體互相混合,如大型汽油槽中添加少量四乙基鉛,也用於防止槽內固體懸浮物的沉積,此時可將噴嘴對著槽底,掃動沉淀,並使它懸浮起來。

  ⑥管道混合 用一個三通管使兩種流體匯合,然後流經一段直管,借湍流脈動達到相互混合。在管內加裝孔板或圓缺形折流擋板,可加強流體的湍流程度,提高混合效果。此法主要用於低粘度液體或氣體的混合。靜態混合器是一種管道混合設備。在管內設置靜止的分割元件,對流動流體作多次分割和匯合。這種混合器不限於湍流操作,也適用於層流操作的高粘度液體的混合。典型的靜態混合器(見圖)是在圓管中設置若幹個扭轉180°的螺旋片作為元件,左旋和右旋的兩種螺旋片相間安裝。流體每流經一個螺旋片,就被分割成兩股,流經n個元件,流體即經過2n次分割和匯合。若管內設有20個元件,流體被分割的次數將高達100萬次以上。靜態混合器常用於萃取和乳液制備等。