超聲波強(qiáng)化撞擊流反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波強(qiáng)化撞擊流反應(yīng)器裝置，用于反應(yīng)沉淀制備粉體材料。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)上最常用的反應(yīng)器是帶攪拌槳葉的攪拌釜反應(yīng)器，這種反應(yīng)器的缺點(diǎn)是物料混合不均勻，混合速率較慢，不適于快速反應(yīng)。撞擊流是強(qiáng)化相間傳遞和混合的有效手段之一，能明顯促進(jìn)受傳遞控制的化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，利用撞擊流原理開(kāi)發(fā)的反應(yīng)器專(zhuān)利有浸沒(méi)式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器CN1463789A、CN2455353Y、CN2696710Y、CN200948420 ;泵送式外循環(huán)撞擊流反應(yīng)器CN100364656C，靜態(tài)射流混合器DE2900083。其中，浸沒(méi)式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器在導(dǎo)流筒內(nèi)安裝螺旋槳驅(qū)動(dòng)流體對(duì)撞，容易引起螺旋槳及機(jī)軸的震動(dòng)，導(dǎo)致機(jī)械故障。泵送式外循環(huán)撞擊流反應(yīng)器解決了浸沒(méi)式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的機(jī)械及安全運(yùn)行問(wèn)題，但流場(chǎng)并不算均勻，在中心區(qū)流體速度較大，而周邊流體速度小。此外，無(wú)論是浸沒(méi)式還是泵送式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器，均需要外部機(jī)械驅(qū)動(dòng)大量流體高速對(duì)撞，能耗極大。近年來(lái)，還出現(xiàn)了利用撞擊流原理開(kāi)發(fā)的微型反應(yīng)器，相關(guān)專(zhuān)利有CN101733056B，CN102188943A，微型撞擊流反應(yīng)器較傳統(tǒng)撞擊流反應(yīng)器的微觀混合速率更快，混合更為均勻，但是由于微通道尺寸小，流動(dòng)阻力大，并且應(yīng)用于反應(yīng)沉淀制備固體顆粒容易引起堵塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有撞擊流反應(yīng)器裝置的不足，提供一種超聲波強(qiáng)化撞擊流反應(yīng)器，利用撞擊流和超聲波兩種強(qiáng)化手段，進(jìn)一步改善物料混合(特別是微觀混合)，加快反應(yīng)速率，同時(shí)抑制顆粒團(tuán)聚，促進(jìn)顆粒分散，降低撞擊流反應(yīng)器的故障率，特別適用于反應(yīng)沉淀制備粉體材料。
[0004]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種超聲波強(qiáng)化撞擊流反應(yīng)器，包括反應(yīng)器機(jī)體2、超聲波裝置I ;所述反應(yīng)器機(jī)體2上設(shè)有若干進(jìn)料通道23和若干物料出口 26，所述進(jìn)料通道23設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)部的撞擊腔221四周，所述進(jìn)料通道23在反應(yīng)器內(nèi)部的撞擊腔221內(nèi)交匯處即撞擊反應(yīng)面；所述超聲波裝置I的變幅桿13插裝在反應(yīng)器機(jī)體內(nèi)，所述變幅桿13的第一端面131對(duì)準(zhǔn)所述撞擊腔221。
[0005]進(jìn)一步的，所述反應(yīng)器機(jī)體2包括套筒21和反應(yīng)室22，所述反應(yīng)室22與套筒21通過(guò)連接器25連接，所述反應(yīng)室22內(nèi)部與套筒21內(nèi)腔連通，所述撞擊腔221位于反應(yīng)室22內(nèi)部，所述變幅桿13固定插裝在套筒21內(nèi)，所述進(jìn)料通道23固設(shè)在反應(yīng)室上與撞擊腔221連通，所述物料出口 26設(shè)置在所述套筒21上。
[0006]進(jìn)一步的，所述變幅桿13為柱體，包括至少兩段不同直徑的柱體，其中最大橫截面積的柱體與套筒21內(nèi)壁固定密封；其余部分的柱體插裝在套筒21內(nèi)，截面面積小于套筒截面面積；所述第一端面131為變幅桿為插裝在反應(yīng)器機(jī)體內(nèi)的端面。
[0007]優(yōu)選的，所述變幅桿13側(cè)面與套筒21內(nèi)壁之間的距離小于10cm。
[0008]優(yōu)選的，所述變幅桿13的第一端面131伸入所述反應(yīng)室的撞擊腔221內(nèi)，所述進(jìn)料通道23的出口處與第一端面131的垂直距離小于5cm。
[0009]優(yōu)選的，所述物料出口 26位于套筒中上部，與變幅桿與套筒內(nèi)壁之間的通道連通。
[0010]進(jìn)一步的，所述進(jìn)料通道23采用同軸對(duì)置或交叉對(duì)置的方式布置在同一水平面上。
[0011]優(yōu)選的，所述進(jìn)料通道23的端部部分伸入到反應(yīng)室22內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步的，所述反應(yīng)室22和套筒21均為筒狀結(jié)構(gòu)，所述連接器25為固定套接在反應(yīng)室22和套筒21對(duì)接接口處的筒體，所述連接器25與反應(yīng)室和套筒之間通過(guò)螺紋固定并密封設(shè)置。
[0013]在本發(fā)明中，所述超聲波裝置I包括超聲波發(fā)生器11、換能器12和變幅桿13，所述超聲波發(fā)生器11與換能器12連接，所述換能器12與變幅桿13連接。
[0014]本發(fā)明的采用超聲波和撞擊流協(xié)同強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，同軸或以一定角度相向?qū)ψ驳倪M(jìn)料通道在撞擊腔內(nèi)形成撞擊流，超聲波能通過(guò)變幅桿傳遞至撞擊流，超聲波強(qiáng)化可以促進(jìn)物料混合、加快化工反應(yīng)，并且還被用于物料粉碎和顆粒分散等，能夠強(qiáng)化反應(yīng)沉淀過(guò)程，促進(jìn)均勻成核，制備均勻顆粒的納米材料。本發(fā)明在用于反應(yīng)沉淀結(jié)晶時(shí)，不僅能夠強(qiáng)化混合，促進(jìn)快速均勻成核；還能夠利用超聲波能促進(jìn)顆粒分散，破碎顆粒團(tuán)聚體，并防止進(jìn)料通道和出料口堵塞，同時(shí)保持反應(yīng)器內(nèi)壁面的清潔。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)參數(shù)便于調(diào)整，加工制造及使用便利。
[0015]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明中的超聲波強(qiáng)化撞擊流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為圖1中的A向局部視圖，為本發(fā)明中的反應(yīng)室內(nèi)部平面示意圖。
[0018]圖3為本發(fā)明的撞擊流強(qiáng)化反應(yīng)器在有/無(wú)超聲波強(qiáng)化下的微觀混合性能指標(biāo)一一分隔指數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0019]圖4為實(shí)施例1中制備的硫酸鋇超細(xì)顆粒掃描電鏡。
[0020]圖5為實(shí)施例2中制備的碳酸鈣超細(xì)顆粒掃描電鏡。
[0021]圖中標(biāo)號(hào):
[0022]1-超聲波裝置，11-超聲波發(fā)生器，12-換能器，13-變幅桿，131-第一端面，
[0023]2-機(jī)體，21-套筒，22-反應(yīng)室，221-撞擊腔，23-進(jìn)料通道，24-泵，25-連接器，26-物料出口。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明允許有各種實(shí)現(xiàn)方式和結(jié)構(gòu)，在本發(fā)明范圍內(nèi)的一種具體系統(tǒng)的詳細(xì)研宄將使讀者對(duì)本發(fā)明的整體概念有完整理解，并理解如何應(yīng)用這些實(shí)施方式和結(jié)構(gòu)。
[0025]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的超聲波強(qiáng)化撞擊流反應(yīng)器包括反應(yīng)器機(jī)體2、超聲波裝置I兩大部分。其中，反應(yīng)器機(jī)體2上設(shè)有若干進(jìn)料通道23和若干物料出口 26，進(jìn)料通道23設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)部的撞擊腔221四周，進(jìn)料通道23在反應(yīng)器內(nèi)部的撞擊腔221內(nèi)交匯處即撞擊反應(yīng)面；超聲波裝置I的變幅桿13插裝在反應(yīng)器機(jī)體內(nèi)，變幅桿13的第一端面131對(duì)準(zhǔn)撞擊腔221，超聲波裝置I包括超聲波發(fā)生器11、換能器12和變幅桿13，超聲波發(fā)生器11與換能器12連接，換能器12與變幅桿13連接，第一端面即超聲波能量的發(fā)射端面，插裝在反應(yīng)器機(jī)體內(nèi)對(duì)準(zhǔn)撞擊腔。
[0026]參與反應(yīng)的物料通過(guò)泵24從進(jìn)料通道23高速射入機(jī)體的撞擊腔221內(nèi)，在撞擊腔內(nèi)碰撞并產(chǎn)生湍流，加速化學(xué)分子之間的反應(yīng)，同時(shí)，機(jī)體內(nèi)部插裝的變幅桿對(duì)撞擊流反應(yīng)的區(qū)域發(fā)射超聲波能量，進(jìn)一步促進(jìn)物料混合、加快化學(xué)反應(yīng)，并且還可用于物料粉碎和顆粒分散等，能夠強(qiáng)化反應(yīng)沉淀過(guò)程，促進(jìn)均勻成核，最終含有生成沉淀物質(zhì)的流體從機(jī)體的物料出口輸出收集。
[0027]具體的，反應(yīng)器機(jī)體2包括套筒21和反應(yīng)室22，反應(yīng)室22與套筒21通過(guò)連接器25連接，反應(yīng)室22內(nèi)部與套筒21內(nèi)腔連通，撞擊腔221位于反應(yīng)室22內(nèi)部，變幅桿13固定插裝在套筒21內(nèi)，進(jìn)料通道23固設(shè)在反應(yīng)室上與撞擊