用于制备超微颗粒的反应器制造技术

一种用于制备超微颗粒的反应器，包括： 一反应舱； 位于该反应舱的复数个间隔开的多孔性结构，当该反应器被操作时，该复数个多孔性结构绕一轴心旋转，且每一个该复数个多孔性结构包括相对于该轴心具不同角速度的部份；及 一进料机构，用于将该反应舱外的一或多种液态进料分别从该轴心方向射向该复数个多孔性结构，于是当该反应器被操作且该一或多种液态进料被导入该进料机构时，该一或多种液态进料为该复数个多孔性结构所拍击并且分割成微液滴。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是关于一种用于制备超微颗粒的反应器，尤其有关一种含有复数个多孔性旋转叶片的用于制备超微颗粒的反应器。
技术介绍
超微颗粒例如金属氧化物、有机化合物、无机化合物及复合颗粒为可运用在微电子、信息、航天、化工、机械、汽车、生物等诸多领域中的性能优越的新材料。目前超微颗粒的制备方法分为物理法和化学法。化学法中又以在搅拌槽或搅拌釜反应器中及在常重力场下进行化学沉淀反应的沉淀法最为常用。沉淀法存在着如下缺点(1)颗粒粒度分布不均匀，且难于控制；(2)产品批与批间品位重复性较差；(3)传质慢，反应时间长，能耗大，生产效率不高。究其原因主要是反应器内微观混合不均，微观传质不理想等所致。1981年Ramshaw等人于美国专利4283255号揭示一种使用旋转填充床的进行质传的工艺。此工艺主要的应用为气液的接触与反应，其中借助高速旋转的填充床，提高气液的质传效率。类似的旋转填充床亦揭示于美国专利4382045；4382900及4400275号。1996年陈建峰等人发表以超重力法制备碳酸钙微粉(CN1116185A)的方法，将原来于反应釜中进行的碳化反应借助使用超重力反应装置而加予改良，该方法缩短碳化时间，并使颗粒超微细化，粒径可以控制在10～100nm，粒径分布均匀。2000年陈建峰等人发表以超重力法制备氢氧化铝微粉(CN1258639A)，制程包括碳分分解与水热处理二部分。经过水热处理后，粒径可以控制在1～5nm，长径比为5～100的针状结晶。2001年陈建峰等人发表以超重力法制备二氧化硅微粉(CN1288856A)，该方法使用超重力反应装置而有效缩短水玻璃的碳化时间，得到粒径为15～30nm的二氧化硅微粉。2001年Han等人发表使用水热法制备氧化铁微粉(US6203774)，做法为将α-FeOOH溶解于乙二醇之后以水热法加上晶习改质剂(habitmodifier)的使用控制所得到的氧化铁晶型。超重力装置(旋转填充床)于操作时会出现(1)质传效率不均匀，愈靠旋转床外部效率愈差；(2)由于持续进行旋转的离心力作用，容易产生填充料外围密度高于内层的情况；(3)旋转填充床构造复杂，容易失去动态平衡，造成常需停车维修。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提出一种不具有前述先前技艺缺点的制备超微颗粒的反应器。本技术的另一目的在于提出一种具有增进的混合效率的制备超微颗粒的反应器。本技术的又一目的在于提出一种制备超微颗粒的方法。本技术的一种用于制备超微颗粒的反应器，包括一反应舱；位于该反应舱的复数个间隔开的多孔性结构，当该反应器被操作时，该复数个多孔性结构绕一轴心旋转，且每一个该复数个多孔性结构包括相对于该轴心具不同角速度的部份；及一进料机构，用于将该反应舱外的一或多种液态进料分别从该轴心方向射向该复数个多孔性结构，于是当该反应器被操作且该一或多种液态进料被导入该进料机构时，该一或多种液态进料为该复数个多孔性结构所拍击并且分割成微液滴。所述的该复数个多孔性结构包括绕该轴心呈等角度间隔开的2-8个多孔性结构。其进一步包括一转盘，该转盘的一表面被固定有该复数个多孔性结构，而其另一表面则被设有一垂直于该转盘的转轴，其中该多孔性结构是实质上垂直于该转盘的该表面，及该转轴的一部份是伸出于该反应舱且该部份适于为一马达所驱动绕该轴心旋转。所述的该多孔性结构包括一金属网、一具筛孔的板或一可让液体穿过并将其分割的多孔性无机或高分子材料。所述的该多孔性结构包括一金属网。所述的该复数个多孔性结构相对于该轴心是径向的被固定于该转盘的该表面上。所述的该多孔性结构向该轴心延伸的一想象平面未通过该轴心。所述的该多孔性结构为平面、波状(corrugated)或曲面的。所述的该多孔性结构为平面的。所述的该进料机构包括平行于该轴心的一或多根进料管，且一或多根进料管，其中每一根该一或多根进料管包括适于连接一液态进料的一进料端；相对于该进料端的一封闭端；及介于该进料端与封闭端之间且为该复数个多孔性结构所包围的穿孔部，该穿孔部沿该轴心方向被设有面向该复数个多孔性结构的复数个穿孔。所述的该进料机构包括两根进料管，且它们的进料端连接于两不同液态进料。所述的该进料机构包括一根进料管。所述的反应器进一步包括一位于该反应舱外周壁上的一气体入口及一连接于该反应舱近该轴心的一位置上的一气体排出管，其中该气体入口用于将一外界气体导入该反应舱内，及该气体排出管用于将该反应舱内的气体排出该反应舱。所述的反应器进一步包括一位于该反应舱外周壁上的一气体入口及一连接于该反应舱近该轴心的一位置上的一气体排出管，其中该气体入口用于将一外界气体导入该反应舱内，及该气体排出管包围该一或多根进料管伸出于该反应舱的部份，于是形成一用于排出该反应舱内的气体的环形信道。所述的反应器进一步包括一位于该反应舱外周壁上的反应产物出口，该反应产物出口被设置在一位置使得形成于该反应舱内的反应产物可借助重力从该反应产物出口排出该反应舱。本技术揭示了一种新型高剪切、高涡流反应装置，其最主要的特点在于使用的复数个多孔性旋转叶片。在传统的超重力装置中主要的气液接触方式为透过覆盖于填充物表面的液体薄膜进行质量交换，而装置中质传的速率依照流体的粘度、填充料的比表面积等因素决定，是属于将一般的填充床操作进行改善的方式。本技术的新型高剪切、高涡流反应装置是将轴心所流出的液体以高速旋转的多孔性叶片加以打散成为微液滴状，气体透过微液滴的表面与液体进行质量交换，所产生的单位液体表面积自然远大于覆盖于填充物表面的液体薄膜所拥有的表面积，因而能够提升质传速率。同时在进行奈米微粉生产时，晶体成长所需要的反应物被微液滴所限制，使得长晶反应由于缺少需要的反应物而停止，进而控制结晶颗粒于奈米的范围。本技术的反应装置所适用范围除气液之间的接触反应之外，同时也适用于液液之间的反应。在沉淀结晶反应过程中，晶体的成核反应与长晶反应为序列竞争反应，也就是当反应发生的同时，相当程度的晶体过饱和度即已经形成，此时成核反应开始发生，而当成核反应引发之后，长晶反应也同时相继开始。成核反应的速度愈快，所消耗的反应物也就愈多，而可供长晶反应的反应起始原料浓度也就愈低，在竞争反应的原则之下，抑制长晶反应同时也就可以抑制成品晶体的大小，完成超微细颗粒的制备效果。完成此种方式的手段包括有加强反应装置中微观混合的程度，以使绝大多数反应物在第一时间即为成核反应所消耗，而无多余的反应物进行长晶反应。另一个在几何上控制晶体大小的方式为限制晶体长晶的环境，一般常用的微乳液制程就是使用此种方式，将晶体控制于微乳液滴所形成的微小反应器中，限制所长成晶体的大小。本技术的新型高剪切高涡流反应装置可以同时以物理手段完成以上目的，除加强微观混合效率之外，被旋转多孔性叶片所反复切割的微液滴也同时具有加强微观混合度与限制晶体成长的空间效果。因此与传统的超重力反应装置相比较，除改善微观混合度，以及操作上所发生填充物容易变形的缺点以外，反应器中所产生的微液滴更具有与微乳液制程相同效果的微小反应器功能，达到对晶体成长的粒径与粒径分布更佳的控制效果。附图说明图1为显示依本技术的一较佳具体实施例所完成的高剪切、高涡流反应器的示意剖视图。图2为仅显示图1中的反应器的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施瑞虎，杨胜，杨慕霞，叶孟智，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：