噴射反應(yīng)器公布時(shí)間

《《化工名詞》 (二)基本有機(jī)化工分冊(cè)》第一版。

用于氣液、液液或氣液固反應(yīng)的設(shè)備。由反應(yīng)釜和射流噴嘴等組成，利用流體通過(guò)射流噴嘴形成高速流動(dòng)使各相密切接觸混合，在反應(yīng)器內(nèi)均勻分散或混合或懸浮并完成反應(yīng)。

本項(xiàng)目針對(duì)快速共沉淀反應(yīng)的過(guò)程強(qiáng)化問(wèn)題，以噴射反應(yīng)器強(qiáng)化微觀混合、可控制備吡啶硫酮鹽粉體材料為研究對(duì)象，采用實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究微觀混合與合成的顆粒性能之間的科學(xué)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對(duì)微納尺度粉體材料的可控制備。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究噴射反應(yīng)器的微觀混合狀態(tài)、反應(yīng)條件等因素對(duì)合成的吡啶硫酮鹽的形貌、大小、粒徑分布、以及團(tuán)聚體的分形結(jié)構(gòu)特征等的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，探索湍流剪切流控制分散液中顆粒團(tuán)聚的科學(xué)規(guī)律和方法；同時(shí)對(duì)噴射共沉淀反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，重點(diǎn)在大渦模擬層面耦合密度泛函方法，建立噴射共沉淀過(guò)程的數(shù)值計(jì)算方法，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相互印證；另外，項(xiàng)目還預(yù)期建立光散射手段研究分散液中不規(guī)則顆粒形貌及其團(tuán)聚體的分形結(jié)構(gòu)特征的數(shù)學(xué)模型。項(xiàng)目的研究成果對(duì)于揭示微觀混合與化學(xué)共沉淀反應(yīng)之間的科學(xué)規(guī)律具有重要意義，可以為噴射共沉淀法可控制備微納尺度粉體材料的工業(yè)應(yīng)用提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。

項(xiàng)目主要針對(duì)反應(yīng)結(jié)晶和溶劑結(jié)晶過(guò)程強(qiáng)化問(wèn)題，采用噴射反應(yīng)器和新型自吸式攪拌槳強(qiáng)化微觀混合、可控制備吡啶硫酮鹽、硫酸鋇、氯化鈉、碳酸鈣等微米或者納米級(jí)粉體材料。項(xiàng)目首先利用實(shí)驗(yàn)研究和大渦模擬方法，在傳統(tǒng)射流噴射混合的基礎(chǔ)上引入旋流進(jìn)一步強(qiáng)化混合過(guò)程，混合時(shí)間尺度可以達(dá)到數(shù)毫秒。利用開(kāi)發(fā)的強(qiáng)湍流噴射反應(yīng)器成功實(shí)現(xiàn)了數(shù)十納米~數(shù)微米粉體顆粒材料的制備，且制備的顆粒具有粒徑大小可調(diào)、粒徑分布窄的優(yōu)點(diǎn)。項(xiàng)目建立了反應(yīng)結(jié)晶和溶劑結(jié)晶過(guò)程的數(shù)值模擬方法，系統(tǒng)研究了反應(yīng)器內(nèi)的微觀混合狀態(tài)對(duì)過(guò)飽和度分布、成核和生長(zhǎng)速率的影響規(guī)律，揭示了噴射反應(yīng)器調(diào)控顆粒大小和分布的本質(zhì)機(jī)理。以氯化鈉-水-乙醇為模板結(jié)晶體系，建立了研究結(jié)晶過(guò)程成核和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)的科學(xué)方法。綜合利用SEM、TEM、靜態(tài)光散射等方法對(duì)顆粒的形貌、大小和粒徑分布進(jìn)行了系統(tǒng)研究，建立了光散射手段評(píng)價(jià)懸浮液中顆粒團(tuán)聚體的形貌和大小的數(shù)學(xué)方法。采用數(shù)值模擬方法，獲得了Z形微通道內(nèi)的湍流剪切流的湍流特性、剪切應(yīng)力的分布情況，并研究了Z形微通道內(nèi)懸浮液中納米顆粒的團(tuán)聚規(guī)律。項(xiàng)目同時(shí)提出了一種新型自吸式攪拌槳設(shè)計(jì)方法，采用實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬方法，獲得了該攪拌槳的吸氣過(guò)程機(jī)理和釜內(nèi)的流動(dòng)特征，以及用于氣液相反應(yīng)時(shí)的氣液傳質(zhì)性能，與傳統(tǒng)的鼓氣式攪拌釜相比，可以將氣液傳質(zhì)性能提高2-5倍，利用該反應(yīng)器成功制備了30-50nm、粒徑分布窄的納米碳酸鈣產(chǎn)品。項(xiàng)目同時(shí)研究了懸浮液制備粉體顆粒的后處理方法，提出了吸水樹(shù)脂耦合冷凍干燥后處理技術(shù)，可降低干燥過(guò)程能耗、提高干燥效率，制備無(wú)團(tuán)聚、二次分散性能好的微米納米顆粒材料。

圖1是US5,117,048披露的孔射流式噴射反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是US5,931,579披露的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是《一種快速混合反應(yīng)器及其應(yīng)用》所提供反應(yīng)器的一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是《一種快速混合反應(yīng)器及其應(yīng)用》所提供反應(yīng)器的另一種優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a-圖5c是《一種快速混合反應(yīng)器及其應(yīng)用》中所述空心葉輪物料分布器上進(jìn)料噴射口的設(shè)置方式示意圖；

圖6a-圖6c是《一種快速混合反應(yīng)器及其應(yīng)用》中所述第一進(jìn)料分布器上進(jìn)料噴射口設(shè)置方式示意圖。