静态混合器是一种新型化工单元设备,优点为分散效果好、占地面积小、操作成本低、维修简单等;喷射混合器是一种具有高强度混合效果的混合器,优点为混合强度高、改善浓度及温度分布等。与传统混合机械不同,二者均没有机械动力装置,能耗大大降低,且适用范围广,可用于物料的掺混、传质、传热及制备乳液、悬浮液等。近年来,喷射混合器在某些场合还作为反应器来使用,例如催化加氢及青霉素的生产等。国内对静态混合器和喷射混合器的研究尚处于初始阶段,方法上多以实验研究为主,受实验条件限制,不能获得混合器内部详细的流场和浓度信息,只能从宏观上评价混合器的性能,不能直接用来优化设计新的混合器。近年来,已有应用CFD方法对静态混合器和喷射混合器研究,但这些研究只从宏观角度对两者的性能进行考察,没有考虑微观混合对过程的影响。本文运用CFD方法对SK型静态混合器和喷射混合器内的液-液多尺度混合过程进行模拟研究,通过建立混合器内混合效果的评价指标,考察操作条件和设备参数对混合效果及压降的影响。采用纯水、乙醇胺和苯胺盐酸盐溶液三种体系分别对SK型静态混合器与喷射混合器进行对比研究。CFD方法模拟结果表明:(1)长径比e越小、混合元件个数越少、流体雷诺数越小,SK型静态混合器的压降就越小,混合元件多于6个时单元压降值显著增加;(2)长径比e越小、雷诺数越高,SK型静态混合器的混合效果越好;(3)喷射混合器压降随着主流流速的增大而显著增大,引射流速对压降的影响没有主流流速显著;(4)主流流速增加有利于喷射混合器内流体的混合,引射流体流速增加对喷射混合器物料流体的混合不利。采用纯水、乙醇胺和苯胺盐酸盐溶液三种体系对SK型静态混合器与喷射混合器进行对比研究,结果表明:(1)压降:体系粘度对喷射混合器的影响要高于对SK型静态混合器,后者更适宜处理粘度大的物系。相同条件喷射混合器的压降大约是SK型静态混合器压降的几十倍,故后者能耗要低得多,更适合大流量物料的混合;(2)混合时间:雷诺数Re< 2000时SK型静态混合器的混合时间随着流量的增加而增加,Re>2000时正相反;低雷诺数时混合时间要比高雷诺数时长很多。喷射混合器的混合时间随着主流流速增加而逐渐变短,提高主流流速能够显著缩短喷射混合器的混合时间;(3)对于SK型静态混合器与喷射混合器,两者的微观混合长度Ls都大于宏观混合长度Lm,说明微观混合是流体混合过程的控制步骤。最终给出的中试装置乙醇胺反应体系的SK型静态混合器与缩合中试装置苯胺/甲醛喷射混合器关键参数的优化设计。目前乙醇胺实验装置正在准备,本文设计的喷射混合器经中试应用验证,达到预期要求,中试装置运转良好,为MDA工业生产装置的设计奠定了基础。