撞擊流反應器在化工行業的應用
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1.1對噴嘴的改進
為了使流體在高速流動下產生碰撞，撞擊流反應器中通常具有噴嘴或類似于噴嘴的結構。李偉峰等開發出了一種撞擊流反應器，通過控制兩個比例閥，將向兩個噴嘴供料的流量分別調節為根據預設波形波動，從而引起撞擊流的撞擊面的周期振蕩，從而提高撞擊流反應器對于流體混合和化學反應的促進作用，使撞擊流反應器在應用于低雷諾數的流體混合反應中仍能夠取得理想的混合效果。楊俠等通過模擬研究了不同數量噴嘴撞擊流反應器湍動混合效果。模擬結果表明，四噴嘴對置式撞擊流反應器相對于二噴嘴對置式撞擊流反應器，內剪切力場更強，脈動更強烈，更有利于反應器內的湍動混合。
1.2改變撞擊形式與傳統
兩股流體對撞的撞擊流相比，當前對于撞擊流反應器研究的方向已不局限于兩股流體的對撞，其中較多的一種改進類型是設置撞擊壁，使流體在撞擊壁上產生強烈碰撞，提高混合效果。Huhta-Koivisto等人研究出了一種對水進行充氣/混合的方法和裝置，通過設置壁，使從噴嘴中噴射出的水流（包括水和空氣）到達壁，形成強烈的撞擊，將噴射水流分裂成小的液滴和氣泡，從而使水和氣得以混合形成充氣過程。并且在撞擊時，周圍環境中更多的空氣被混合到水中，增加了充氣效果。毛在砂等人研究出了一種噴嘴撞擊流重排反應器，其通過設置多組進料組件、每組進料組件均包括噴嘴、浸沒撞擊室和除霧罩，由此利用撞擊流技術進行液相重排反應生產己內酰胺的反應器，減少反應副產物的生成，提高重排反應的轉化率和選擇性。
1.3與其它混合方式結合使用
為了充分提高反應混合效果，當前對于撞擊流反應器的另一種研究方向是與其它混合方式結合使用。毛在砂等人研究出的撞擊流重排反應器中，反應流體在撞擊室經過高速撞擊混合，發生重排反應后，部分反應液體直接落入撞擊流反應器的底部，在高速攪拌的作用下進一步完成重排反應，使在噴嘴部分及撞擊過程中未能充分完成重排反應的殘余的反應物，在反應器底部的攪拌作用下繼續發生重排反應，維持重排反應器下部良好的液液分散與混合。M•D•林德魯德等人研發出的裝置中，通過在猛烈撞擊的對置噴嘴之間，增加超聲探頭，沖擊噴射器與聲波處理探針的結合使用，使液體高強度微混合，以便形成均勻的組合物。
2撞擊流反應器的應用前景
在化工領域，傳質和傳熱過程無處不見，化工領域的任何一種過程幾乎都可以通過撞擊流來實現，撞擊流相比傳統的傳熱傳質方法，效率更高，能耗更低。撞擊流已越來越多的應用于實際生產中，例如M•D•林德魯德等人使用撞擊流反應器用于結晶、胡立舜等將撞擊流反應器應用于合成甲醇、劉東等使用撞擊流反應器用于制備納米材料。然而，雖然撞擊流方法在工業中各種不同的工藝中有巨大的潛力，但是，它在工業實踐中的應用還比較缺乏，目前，越來越多的學者和企業開始重視到這個問題，逐步努力使使撞擊流在化學工業中成為一類通用的工具。
作者：朱晨 單位：國家知識產權局專利局專利審查寫作廣東中心
