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技術(shù)研發(fā)

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超重力強(qiáng)化反應(yīng)技術(shù)與設(shè)備

一、超重力反應(yīng)技術(shù)的基本概念

超重力反應(yīng)技術(shù)是具有高度強(qiáng)化傳質(zhì)、微觀混合、瞬間反應(yīng)等特征，其技術(shù)核心是對(duì)傳質(zhì)過程和微觀混合過程進(jìn)行強(qiáng)化混合反應(yīng)。在超重力反應(yīng)器的作用下，氣～液、液～液兩相、氣～液～固三相等液體瞬間被反應(yīng)器的旋轉(zhuǎn)裝置切割分散、破碎研磨后其液粒被撕裂成微納米級(jí)液體微元，并且形成極大的而且不斷更新的表面積，其次，在高分散、高湍動(dòng)、強(qiáng)混合以及界面急速更新的情況下與氣體以極大的相對(duì)速度逆向接觸，使相間傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)的反應(yīng)塔器提高1～3個(gè)數(shù)量級(jí)，微觀混合和傳質(zhì)過程得到極大強(qiáng)化。

超重力反應(yīng)器是一種通過應(yīng)用高倍重力場(chǎng)使物質(zhì)進(jìn)入超重力狀態(tài)，從而在非常短的時(shí)間內(nèi)控制物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的反應(yīng)器。這種獨(dú)特的工作原理可以極大地提高反應(yīng)速率和反應(yīng)占有率，對(duì)于快速合成新型材料、催化反應(yīng)等具有重要應(yīng)用價(jià)值。

二、超重力反應(yīng)器的工作原理

超重力反應(yīng)器的工作原理，是一種利用機(jī)械高速旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)的超重力原理對(duì)基于相對(duì)論物理和化學(xué)進(jìn)行反應(yīng)，在高速重力湍流的作用下，它的分子和原子之間的相互作用將會(huì)被控制和改變，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)發(fā)生，由于超重力場(chǎng)可以改變物質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)和形態(tài)，從而產(chǎn)生新的物質(zhì)組成，提高反應(yīng)產(chǎn)物的純度。

1、高速重力場(chǎng)的作用，在超重力反應(yīng)器是將物料反應(yīng)組分受到極高的剪切離心力，達(dá)到平時(shí)無法獲得的高倍重力狀態(tài)，通常在1000到100000倍重力之間。在超高重力場(chǎng)下，物質(zhì)分子之間的相互作用會(huì)被大大增強(qiáng)，因此反應(yīng)速率和反應(yīng)占有率將顯著提高。

2、分子構(gòu)象的改變，在高速超重力剪切離心力及湍流的作用下，物質(zhì)分子的構(gòu)象也會(huì)產(chǎn)生改變。分子的鍵長(zhǎng)和鍵角度等參數(shù)將被改變，從而影響它們之間的相互作用和反應(yīng)機(jī)理。這種局部分子構(gòu)象的改變有利于加速反應(yīng)的進(jìn)行。

3、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的變化，由于超重力反應(yīng)器中的反應(yīng)組分受到強(qiáng)烈剪切湍流的重力場(chǎng)控制中，其反應(yīng)速率也將發(fā)生變化。一些分子之間的反應(yīng)將直接處于活化狀態(tài)，從而促進(jìn)反應(yīng)速率的提高。此外，相互作用受到控制，反應(yīng)中間體的穩(wěn)定性也將得到增強(qiáng)，從而提高反應(yīng)占有率和總的反應(yīng)產(chǎn)率。

三、超重力反應(yīng)器的應(yīng)用

超重力反應(yīng)器可以用于各種化學(xué)反應(yīng)、材料合成、生物技術(shù)、能源開發(fā)等領(lǐng)域的研究。其中一些應(yīng)用實(shí)例包括：

1、新型材料的合成

超重力反應(yīng)器可用于合成新型納米材料、薄膜材料、陶瓷材料、納米碳酸鈣等，這些材料通常具有優(yōu)異的性能和特點(diǎn)，例如高強(qiáng)度、低導(dǎo)電率、良好的耐腐蝕性能等。

2、生物技術(shù)及能源開發(fā)的應(yīng)用

超重力反應(yīng)器可用于細(xì)胞壁破裂、DNA分離和提取、蛋白質(zhì)結(jié)晶等生物技術(shù)領(lǐng)域、高溫等離子體，開發(fā)新型核聚變反應(yīng)器等。這些應(yīng)用極大地促進(jìn)了生物技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

四、超重力反應(yīng)器的特點(diǎn)

1、超重力微通道反應(yīng)器：適用于氣～液～固非均相混合均質(zhì)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中的液滴進(jìn)空化微爆增強(qiáng)反應(yīng)效率。

2、超重力強(qiáng)化反應(yīng)器：適用于氣～液～固非均相混合均質(zhì)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中對(duì)物料中的顆?；蛩a(chǎn)生的結(jié)晶體而配置強(qiáng)勁的粉碎功能及輸送能力強(qiáng)化了反應(yīng)效果。

3、超重力混合反應(yīng)器：適用于氣～液～固非均相混合均質(zhì)反應(yīng)，在反應(yīng)過程中對(duì)物料中的顆?；蛩a(chǎn)生的結(jié)晶體進(jìn)行粉碎研磨，特別適用于大流量氣體與一定比例的液體及固體進(jìn)行剪切混合、湍流振蕩、強(qiáng)化反應(yīng)。

五、超重力成套設(shè)備在碳酸化反應(yīng)中的應(yīng)用簡(jiǎn)述

首先，將反應(yīng)罐內(nèi)物料A通過循環(huán)泵恒壓計(jì)量供給預(yù)混反應(yīng)裝置，同時(shí)計(jì)量罐內(nèi)物料B也通過流量計(jì)進(jìn)入預(yù)混反應(yīng)裝置的分配器與物料A進(jìn)行初級(jí)混合反應(yīng)，然后被經(jīng)超重力反應(yīng)器吸入反應(yīng)工作腔，由于反應(yīng)器內(nèi)的定子相對(duì)轉(zhuǎn)速達(dá)～3000r/min，將物料及物料B在超重力作用下進(jìn)行高速剪切、粒液撕裂、破碎研磨等過程中，所形成了微納米氣包液、液包氣的顆粒，使物料A,B不斷混合均質(zhì)、強(qiáng)化反應(yīng)，經(jīng)過超重力反應(yīng)出來的A與B再一次通過反應(yīng)器繼續(xù)進(jìn)行混合均質(zhì)、反應(yīng)之后，又重新返回反應(yīng)罐底部繼續(xù)反應(yīng)，A可以是液體或固體漿料，B可以是氣、固、液。

超重力反應(yīng)成套設(shè)備是由攪拌反應(yīng)釜、管式反應(yīng)器、超重力反應(yīng)器、冷凝反管式應(yīng)器，流量計(jì)等設(shè)備組合成一種的新型反應(yīng)成套設(shè)備，這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在超重力環(huán)境中通過填料的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的巨大剪切力，促使氣～液、氣～液～固、液～液等非均相或多相的氣～液顆粒撕裂成微納米級(jí)液體微元，使相間傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)的反應(yīng)塔器提高2～4個(gè)數(shù)量級(jí)，微觀混合和傳質(zhì)過程得到極大強(qiáng)化。

六、超重力反應(yīng)裝置主要配套設(shè)備

1、攪拌釜反應(yīng)器

反應(yīng)釜內(nèi)攪拌是提高混合效應(yīng)的最常用的反應(yīng)手段，也是出現(xiàn)最早使用最為廣泛的混合器，攪拌機(jī)軸采漿式或錨式，根據(jù)不同物料的粘度進(jìn)行選型，反應(yīng)外邊可配冷卻夾套或內(nèi)部盤管，起到冷卻加熱作用。

2、管式反應(yīng)器

管式反應(yīng)器是由固定在管道中多組結(jié)構(gòu)單元的作用下，提高氣體與液體在管道內(nèi)的湍流及接觸面積，能明顯改善管式反應(yīng)器內(nèi)微觀混合，其微觀混合效率可比相同條件的普通空管反應(yīng)提高1個(gè)數(shù)量級(jí)。而且在相同的能量耗散率條件下，管式反應(yīng)器無論是在層流還是湍流壯態(tài)下都能明顯改善的微觀混合，其微觀混合效率高于連續(xù)攪拌釜反應(yīng)器。

3、冷凝管式反應(yīng)器

冷凝管式反應(yīng)器是由管式反應(yīng)器與冷凝器相結(jié)合的一種新型反應(yīng)熱質(zhì)技術(shù)。這種技術(shù)既能提高管內(nèi)流體湍動(dòng)而產(chǎn)生二次渦流從而達(dá)到微觀混合效率，又能通過另種傳熱介質(zhì)的逆向流動(dòng)從而增強(qiáng)換熱面積，改善了管內(nèi)的混合均質(zhì)吸收的反應(yīng)效應(yīng)。

七、用戶案例

1.氧化鈣與水超重力反應(yīng)，同質(zhì)量氧化鈣生成氫氧化鈣比常規(guī)水泡法多30%。

2.溶解氧，氧氣與水超重力反應(yīng)，常溫條件下水中溶解氧達(dá)25mg/L,一般在20攝氏度條件下飽和溶解氧8—925mg/L。而且可保持25天。

3.非均相，氯丁烷與氰化鈉在超重力反應(yīng)，12小時(shí)可完成反應(yīng)，常規(guī)反應(yīng)則需要40多小時(shí)才完成。

4.鋁酸鈉碳酸化在超重力條件下反應(yīng)，二氧化碳利用率接近100%。

八、超重力強(qiáng)化反應(yīng)器技術(shù)參數(shù)

1、超重力微通道反應(yīng)器

型號(hào)	液體流量?/h	氣體流量?/h	電機(jī)功率kw	進(jìn)出口尺寸mm
CZL～30WT	1～3	～2	～7.5	液40～氣15～出32
CZL～40WT	2～5	～4	～11	液50～氣15～出40
CZL～50WT	3～10	～7	～18.5	液65～氣20～出50
CZL～65WT	8～15	～10	～22	液80～氣20～出65
CZL～80WT	12～25	～15	～30	液100～氣25～出80
CZL～100WT	20～35	～25	～37	液125～氣32～出100
CZL～125WT	30～50	～40	～55	液150～氣40～出125
CZL～150WT	40～80	～50	～75	液175～氣50～出150

2、超重力強(qiáng)化反應(yīng)器

型號(hào)	液體流量?/h	氣體流量?/h	電機(jī)功率kw	進(jìn)出口尺寸mm
CZL～QH30	2～4	～3	～7.5	液40～氣15～出30
CZL～QH40	3～8	～7	～15	液50～氣20～出50
CZL～QH50	6～12	～10	～22	液65～氣25～出65
CZL～QH65	10～18	～15	～30	液80～氣40～出80
CZL～QH80	15～30	～25	～37	液100～氣40～出100
CZL～QH100	25～45	～40	～45	液125～氣50～出125
CZL～QH125	35～70	～60	～55	液150～氣65～出150
CZL～QH150	50～100	～80	～75	液175～氣65～出175
CZL～QH175	80～150	～120	～90	液200～氣80～出200
CZL～QH200	130～200	～150	～110	液250～氣80～出250

3、超重力混合反應(yīng)器

型號(hào)	液體流量?/h	氣體流量?/h	電機(jī)功率kw	進(jìn)出口尺寸mm
CZL～HH5	≤5	≤50	～11	液40～氣50～出65
CZL～HH10	≤10	≤100	～30	液50～氣65～出80
CZL～HH20	≤20	≤200	～37	液65～氣80～出100
CZL～HH30	≤30	≤300	～55	液80～氣100～出125
CZL～HH50	≤50	≤500	～75	液100～氣125～出175
CZL～HH80	≤80	≤800	～90	液125～氣175～出200
CZL～HH100	≤100	≤1000	～110	液150～氣175～出250