枝形微混合器研究进展

对枝形微混合器在过程强化中的研究工作进行了总结,重点介绍了该微混合器的液-液均相、液-液非均相、以及气-液两相的混合与传质性能。枝形混合器特殊的枝形结构可实现宏观流体的微型化,促进流体的微观混合。枝形结构的几何参数通过Constructal理论确定,可在降低持液量的同时降低流动阻力。研究表明该枝形微混合器具有优良的混合性能、较大的处理量以及较低的阻力损失,在快速液-液反应、气液反应、溶剂萃取、气体吸收、纳米材料制备等化工过程中有重要的应用前景。     

液-液混合过程中混合器的研究进展

混合器是一种应用于物料混合过程的重要工具,具有适用范围广、混合均匀、成本较低等优点.混合元件的结构、微通道以及外加动力对混合效果具有重要的影响作用,已经得到了国内外学者的研究与关注.介绍混合器在液-液混合中的应用.首先,根据是否含有活动元件将混合器分为动态混合器和静态混合器,微混合器分为被动式微混合器和主动式微混合器;然后,分析不同类型混合器的混合效果以及适用范围,阐述当前技术存在的优势与不足;最后,提出了高效化、连续化、节能化是未来混合器的发展方向.     

微反应器制备催化材料的研究进展及展望

近年来,微化工技术作为化学合成中的一个新兴领域、过程强化的有效手段,引起了人们的广泛关注。微反应器在微尺度通道下具有高比表面积/体积比、优良的传质传热性能,能够实现反应物的快速混合,对反应过程实现精确控制。概述了微通道反应器的特点。总结了近年来部分类型微反应器在制备催化材料方面的研究进展,包括撞击流微反应器、膜分散微反应器、微孔管式微反应器。同时参照微反应器近年来在工业生产中的应用实例,提出了结合计算机模拟系统,设计高效、稳定、低成本、多功能的连续流微反应器将是开发新型高性能催化材料及其工业化应用的重要保障。     

化工过程强化的研究进展

化工过程强化是实现可持续发展的重点项目之一,本文分别介绍了化工过程强化的技术,包括膜技术、非传统过程、脉动燃烧干燥技术、连续床色谱技术、整体催化技术和信息技术;化工过程强化的设备,主要有超重力旋转填料床、多功能反应器、静态混合反应器、微反应器和膜反应器等;以及化工过程强化目前存在的一些问题。     

微反应器一步法连续合成苯甲醚

苯甲醚是一种重要的化工中间体，其工业生产主要以硫酸二甲酯和苯酚钠为原料，在搅拌釜中通过批次反应获得。该过程生产效率低、原料单耗高，同时存在硫酸二甲酯泄漏的安全隐患。本文提出了由微分散混合器和含有微小填料的静态混合器组合而成的微反应装置，以苯酚、氢氧化钠和硫酸二甲酯为反应原料，实施苯酚钠的形成和苯酚甲基化反应的耦合，实现反应过程的连续化和过程强化。实验考察了进料流量、物料配比、碱液浓度等关键因素对反应的影响，证明了微反应器内传递控制的反应机制。基于微混合器和静态混合元件的传质强化作用，在低于2min的反应时间内获得了98.5%的苯甲醚收率，硫酸二甲酯单耗较传统工艺降低10%，为工业化生产技术的升级换代提供研究基础。     

微混合技术--颗粒材料制备的关键之一

分散混合是化工生产过程中的一个重要单元,特别是在液相法制备固体颗粒材料方面.针对混合技术的最新发展--微混合技术进行讨论,描述了微通道和膜分散两种微混合方式的基本原理,结合已有工作对微混合技术在固体颗粒材料制备方面的优势进行了分析,并指出了微混合技术的研究方向及其发展前景.     

微反应器制备纳米硫酸钡研究

采用微反应器技术对硫酸钠和氯化钡为原料制备纳米硫酸钡进行了研究,考察了反应物浓度、流量、反应温度对产品颗粒粒径的影响.实验结果表明,随着反应浓度增加,随着流量增大,随着反应温度的降低,制得的硫酸钡粒子粒径减小.当温度低于60℃时,平均粒径随反应温度的变化缓慢;当反应物浓度为0.9 mol/L、流量为10 L/h、室温条件下制备硫酸钡颗粒平均粒径为32 nm,且粒度分布窄,纳米硫酸钡颗粒的形貌为椭球状.釜式搅拌反应器制得的硫酸钡粒径明显比用微反应器制得的硫酸钡大5～7倍.     

声化学微反应器——超声和微反应器协同强化

微反应器和声化学技术都是化工过程强化的重要手段,但都有优缺点。阐释了"声化学微反应器"的理念——微反应器和声化学技术相互集成,利用超声强化微通道内的混合、传质和预防堵塞等,同样借助微反应器实现声场和气泡场的有效调控并解决声空化过程的放大难题,实现协调强化的目的。同时,深入剖析了声化学微反应器内的声空化行为、声场和气泡场调控规律,以及多相流动体系中的混合与传质强化机制。最后展望了该领域的发展方向,并指出超声空化过程中表界面时空尺度现象和理论是实现并优化超声强化的基础。     

微反应器在化工行业中的应用

微反应器工艺技术应用在化工行业中是未来的—个重要发展趋势,微流体技术的出现为化工工艺的发展提供了策略。微反应器同普通的反应器相比具有过程强化、安全性提高、产品性能提高、易实现工业化生产等优势。纳米材料与微反应器技术相结合为进一步研究新型的纳米材料和新型反应器提供了巨大的机会和推动力。本文概述了微反应器的优点,并重点对微反应器在化工行业中制备纳米颗粒物质的应用进行了综述。     

声化学微反应器——超声和微反应器协同强化

微反应器和声化学技术都是化工过程强化的重要手段,但都有优缺点。阐释了“声化学微反应器”的理念--微反应器和声化学技术相互集成,利用超声强化微通道内的混合、传质和预防堵塞等,同样借助微反应器实现声场和气泡场的有效调控并解决声空化过程的放大难题,实现协调强化的目的。同时,深入剖析了声化学微反应器内的声空化行为、声场和气泡场调控规律,以及多相流动体系中的混合与传质强化机制。最后展望了该领域的发展方向,并指出超声空化过程中表界面时空尺度现象和理论是实现并优化超声强化的基础。     

微反应器发展概况

微反应器和微混合器作为实现高效混合的最重要的手段之一被越来越多的科技工作者和商业领域青睐。介绍了微反应器的概念、特点和种类;从其几何特征出发阐述了微反应器内微混合机理。简略介绍了微反应器具有的独特优越性。总结了近年来国内外微反应器的研究发展情况和存在的问题。     

微尺度过程强化的结晶颗粒制备研究进展

结晶颗粒制备技术在化工、医药、电子、生物等领域具有不可替代的作用。近年来,随着化工过程强化和微化工技术的快速发展,基于微尺度的过程强化方法在晶体颗粒制备过程中得到广泛的应用,成为高端颗粒制备的前沿技术。本文系统综述了该领域的研究进展：围绕微流控组件,简述微结构混合器、微流体技术对提高微观混合效率的原理及其在纳米材料、药物结晶等领域的应用;围绕微尺度力场,综述超重力旋转填充床的结构设计、可视化研究,超声场为代表的声空化效应及外加力场对超细纳米颗粒制备和药物连续结晶过程的应用;进一步,针对新型膜微尺度传质强化过程,分析微孔膜材料强化传质过程以及膜表面的晶体颗粒“黏附-生长-脱落”运动行为,阐明影响微孔膜分散传质强化过程的关键结构和过程参数,系统论述致密膜液层强化传质的表面更新机制和控制结晶颗粒制备的多级膜操作系统。最后,展望微尺度过程传质强化的结晶颗粒制备技术发展趋势。     

微型化工设备的研究与应用进展

微型化、集成化是未来科学技术的发展方向,在微化工过程中,微型化工设备的开发和应用为微化工的实现提供了强大的支持。按用途将微型化工设备分为微热交换器、微反应器、微分离器、微混合器等,分别对其特点和研究应用现状进行简单的介绍,并对其前景进行展望,同时指出了未来发展可能会遇到的难题。     

纳米硫酸钡改性及其应用的研究进展

纳米硫酸钡作为一种新型的无机材料,因其具有高比表面积、高活性、分散性好等优点而被广泛应用于众多领域。首先,概述了络合沉淀法、微乳液法、微反应器法等3种制备方法,并对其制备机理和优缺点做了分析。重点综述了纳米硫酸钡在表面改性方面的研究进展,及其在涂料、塑料、造纸、化纤等领域的应用进展,还阐述了纳米硫酸钡改性的作用机理。最后,提出纳米硫酸钡在生产过程中还需解决生产成本、能源消耗和污染等问题,同时指出引进新的技术手段到各种工艺中,发展综合化的工艺技术是今后研究纳米硫酸钡的一个重要方向。     

错位碰撞型微混合器混合性能的模拟分析与优化设计

微混合器作为微流控设备的重要组成部分,广泛应用于生化领域,由于在微通道下流体流动为层流,混合较差,对于快速反应,混合是影响效率的主要因素。本文对影响混合效率的3种微混合器结构进行了数值模拟,通过变化微混合器的通道宽高比、发散处最大宽度、碰撞处错位高度3个结构参数,模拟研究其在层流下的混合性能。结果表明,流体碰撞处错位高度对混合性能影响最明显。对模拟结果最佳的微混合器（MST）进一步优化其结构得到新的微混合器（MTT）,将MTT与MST及普通T型微混合器（MT）进行比较。MTT微混合器出口处的混合指数达到81%,而普通T型微混合器在相同的条件下只有5.3%。通过模拟分析混合过程,有效改善了错位碰撞型微混合器的结构,有利于提高流体混合效率,提高反应速度。     

Side-Tee混合器内微观混合行为研究

选用碘化物-碘酸盐体系,利用化学探针法对Side-Tee混合器在较高雷诺数下微观混合效率进行了研究。考察了不同影响参数(如雷诺数、体积流率比、反应物浓度、粘度、管径)对Side-Tee混合器微观混合性能的影响,并用离集指数来表征其微观混合特性。结果表明,雷诺数大于12 000后碘化物-碘酸盐反应体系对混合器内微观混合状况不敏感。基于团聚模型,估算出Side-Tee混合器在实验条件下的微观混合时间为3×10-5~3×10-4s。表明这一型式的反应器对于快速反应尤其是纳米材料制备过程具有替代传统搅拌槽反应器的优势。     

T型微混合器内液相混合的数值模拟

T型混合器是微尺度条件下探索传递现象的理想模型,通过CFD方法对其内部流体力学性能及混合特征进行研究分析。首先,通过对不同Re数下T型微反应器内混合状态的模拟及分析,验证该方法对T型结构混合的可靠性;其次,通过对T型微反应器内流动形态的分析,发现涡结构的产生能够强化混合过程,并提出一种能产生强化混合的涡结构的新型T型反应器的设计理念;最后,对影响新型混合器的不同结构参数进行模拟并分析,得到该设计理念下的最优结构,并对该结构进行进一步分析,发现该结构能够扭曲混合界面以增大接触面积,从而强化混合效果。     

微通道内连续合成十二烷基苯磺酸的响应面分析及混合过程模拟

随着精密加工技术的发展,特征尺寸小于1mm的微化工设备因其高效的传质传热效能及本质安全特性逐渐被应用在许多有机合成工艺中。微通道内连续合成十二烷基苯磺酸是开发高效、绿色、安全的磺化工艺的重要基础。本文通过响应面实验方法,研究温度、流量、SO₃/DDB摩尔比对微反应器内十二烷基苯磺化工艺的交互影响,发现产品活性物质含量受流量影响最大,而T形结构微混合器中流量这一因素主要影响流体碰撞强度和停留时间。因此,利用CFD计算流体力学方法对T形微混合器内流体进行表征。模拟了T形混合器内不同流速下SO₃和DDB的混合状态,发现其混合状态变化规律与实验所得结论基本一致,低流速时混合器内混合效果不强,随着流速的增加,混合器内组分互相混合的区域明显增多。认为是流速的增大使得混合器内流体受到的惯性力增大,且增强了混合处流体的碰撞,相对地使混合器内流体受到表面张力减小,增强了混合效果。研究了有无溶剂条件下不同流速时T形微混合器内水和甲苯两相流体混合状态,发现无溶剂条件下流速为0.12m/s时,两相流体受界面张力作用发生一定程度混合后分离呈泰勒流形式流动;流速为0.15~0.17m/s时,混合现象消失,流体直接呈泰勒流形式;流速为0.19~0.21m/s时,受对撞效果增强影响再次出现混合部分。而有溶剂条件下,流体不再出现明显的泰勒流,而是以特征尺寸小于管道尺寸的小液滴的形式在管道内流动,流速为0.12~0.17m/s时流体呈不规则流动,流速为0.19~0.21m/s时流体以密度从大到小由内而外分布在管道径向方向上。认为是溶剂的引入减小了界面张力的作用,使得Re数升高时,惯性力的主导作用更强。     

微反应器研究最新进展

微化工系统是实现化工过程绿色、安全、高效的重要方法,微反应器作为微化工系统的核心已经成为科学研究的热点之一.近年来,随着微尺度下"三传一反"研究的进展,微尺度流体的性能得到了深入揭示,微反应器技术也被广泛应用于科学研究和工业生产领域.本文以液相微反应器性能和应用为中心,重点讨论微反应器研究的最新进展.     

功能性硫酸钡的制备及应用研究进展

介绍了直接沉淀法、EDTA络合法、超声沉淀法、微反应器法、表面活性剂法、绿色合成法等几种常见的制备硫酸钡方法,总结了各种方法的优缺点,归纳了在制备过程中团聚现象严重、粒径大且形貌不规则等问题。研究趋势是完善现有的生产工艺,提高产品质量,降低生产过程的能耗,实现大规模生产。阐述了硫酸钡在涂料、塑料等方面的应用,在应用方面硫酸钡加入聚合物合成复合材料是目前的研究热点,其中粒径小、形貌规整的硫酸钡是复合材料获得优良性质的关键。最后对硫酸钡各种制备方法的机理及工艺进行分析,提出每种制备方法存在的问题及改进的方法,指出未来硫酸钡制备和应用的发展方向。