一种用于粉体材料合成的喷射反应器及磷酸氢钙、纳米或微米粉体合成方法技术

本发明专利技术公开一种用于粉体材料合成的喷射反应器及磷酸氢钙、纳米或微米粉体合成方法。所述反应器喷射孔Ⅰ设于本体与进料口Ⅰ连通；喷射孔Ⅰ周边或一侧设缓冲槽Ⅰ并与本体上的进料口Ⅱ连通，缓冲槽Ⅰ设指向喷射孔Ⅰ的喷射孔Ⅱ；或本体设缓冲槽Ⅱ及缓冲槽Ⅰ，缓冲槽Ⅰ设指向喷射孔Ⅰ的喷射孔Ⅱ，本体分设进料口Ⅰ、进料口Ⅱ与缓冲槽Ⅱ、缓冲槽Ⅰ连通，喷射孔Ⅰ与缓冲槽Ⅱ连通。所述合成方法中石灰乳或碱液/还原剂由喷射孔Ⅰ下喷与喷射孔Ⅱ的磷酸或金属盐溶液射流碰撞生成磷酸氢钙、纳米或微米金属氢氧化物或金属粉体。本发明专利技术反应物经喷射孔Ⅱ与Ⅰ形成悬空碰撞，解决传统反应槽中生成物混合不匀、批次稳定性差及微反应器中合成粉体时通道堵塞的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于粉体材料合成的喷射反应器及磷酸氢钙、纳米或微米粉体合成方法
本专利技术属于化工设备
，具体涉及一种结构简单、混合均匀、能耗低、可在线混合的用于粉体材料合成的喷射反应器及磷酸氢钙、纳米或微米粉体合成方法。
技术介绍
在石油、化工、橡胶、农药、染料、医药、食品等工业中，硫化、硝化、氢化、烃化、聚合、缩合等工艺过程是以参加反应物料的充分混合为前提，不仅混合均匀性会极大地影响最终的产物分布、目标产品的收率和质量，并同时影响全生产过程的设计和能耗等指标。因此，如何保证混合过程的高效、低耗且混合物具有高的均匀性是混合的重要目标。目前，两相或多相之间的混合通常具有以下两种方式：1、间歇混合：将预混合物料置于同一容器中，依靠其中的搅拌桨进行混合。这种方式结构简单，但不能实现在线混合，导致生产效率低，且对于混合反应后生成高粘度物料的状况下很难混合均匀，会造成反应后生成的物料局部不均匀，产品批次稳定性差。2、在线混合：预混合物料之间连续混合。虽然生产效率较高，但混合过程仍然需要通过搅拌下或在容器内相互撞击反应来完成，不仅搅拌对于混合反应后生成高粘度物料的状况下很难混合均匀，而且在容器内相互撞击反应若生成的物料粘度较高，也会导致生成的物料与容器壁间相对运动时会产生较大且复杂的摩擦阻力，不利于高粘度物料在腔体内流动和分离，还容易阻塞容器腔体且清洗不便。喷射反应器是利用高速流动相去卷吸其它相，使得两相或多相之间相互撞击来充分混合物料，不仅相比搅拌混合能耗低、易实现在线混合，而且传热效率和传质效率高，反应速率快，还能显著缩小反应器的体积和缩短反应时间，是一类高效的多相反应器。但传统的喷射反应器为了混合均匀设置有混合室，虽然能够适应普通生成物的混合反应，但对于诸如纳米、微米粉体及磷酸氢钙生成过程的直接合成反应，磷酸氢钙合成反应中由于磷酸与石灰乳反应后的反应产物粘度非常大，形成泡沫，高粘度的反应产物会造成在混合室内难以流动和分离，不仅两相很难混合均匀，造成产品某些局部酸高，有些局部钙高，导致产品批次稳定性差，而且还容易阻塞容器腔体且清洗不便。因此，对于磷酸氢钙的直接合成反应一般都是采用槽式搅拌进行生产，但其设备占地面积大，而且设备的维护检修费用高，搅拌器强度要求高，能耗高，难以实现在线连续化生产，生产效率较低。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种结构简单、混合均匀、能耗低、可在线混合的用于粉体材料合成的喷射反应器，第二目的在于提供一种基于用于粉体材料合成的喷射反应器的磷酸氢钙合成方法，第三目的在于提供一种基于用于粉体材料合成的喷射反应器的纳米或微米粉体合成方法合成方法。本专利技术的第一目的是这样实现的：包括本体、进料口Ⅰ、进料口Ⅱ、喷射孔Ⅰ、缓冲槽Ⅰ、喷射孔Ⅱ，所述喷射孔Ⅰ设置于本体中部或一侧，所述本体上部或侧壁设置进料口Ⅰ且与喷射孔Ⅰ连通；所述本体在中部的喷射孔Ⅰ周边或在一侧的喷射孔Ⅰ另一侧设置密闭的缓冲槽Ⅰ，所述缓冲槽Ⅰ的槽底部设有出口倾斜指向喷射孔Ⅰ延伸方向的喷射孔Ⅱ，所述本体的上部或侧壁设置进料口Ⅱ且与缓冲槽Ⅰ连通；或者所述本体内设置密闭的缓冲槽Ⅱ，所述本体内在缓冲槽Ⅱ的周边或一侧设置密闭的缓冲槽Ⅰ，所述缓冲槽Ⅰ的槽底部设有出口倾斜指向喷射孔Ⅰ延伸方向的喷射孔Ⅱ，所述本体的上部或侧壁设置进料口Ⅰ并与缓冲槽Ⅱ连通，所述喷射孔Ⅰ与缓冲槽Ⅱ底部或侧壁连通，所述本体的上部或侧壁设置进料口Ⅱ且与缓冲槽Ⅰ连通。本专利技术的第二目的是这样实现的：石灰乳通过喷射反应器的喷射孔Ⅰ喷出形成石灰乳流，磷酸通过设置于石灰乳流周边的至少两个对称的喷射孔Ⅱ倾斜射向石灰乳流，石灰乳流与磷酸在射流碰撞、共同流下过程中反应生成磷酸氢钙。本专利技术的第三目的是这样实现的：碱液或还原剂溶液通过喷射反应器的喷射孔Ⅰ喷出形成射流，金属盐溶液由喷射孔Ⅱ倾斜射向射流，金属盐溶液与碱液或还原剂溶液在射流碰撞、流下过程中生成纳米或微米的金属氢氧化物粉体或者金属粉体。本专利技术的有益效果：本专利技术通过将喷射孔Ⅰ设置于本体的中部或一侧，然后在本体设置出口延伸方向与喷射孔Ⅰ的出口延伸方向倾斜相较于本体外侧的喷射孔Ⅱ，通过缓冲槽Ⅰ使喷射孔Ⅱ产生缩颈作用来增强喷射物料的湍动程度，从而强化与喷射孔Ⅰ喷射物料之间的的混合效果，而且省略了传统的实体混合室，使得喷射孔Ⅱ与喷射孔Ⅰ喷射出的物料形成悬空射流碰撞，不仅实现物料之间的毫秒级混合，从而避免现有技术中部分在生成大量泡沫和/或高粘度反应生成物后仍然需要混合所存在的难以混匀难题，反应产物的批次稳定性好；而且悬空射流碰撞还能解决微反应器中合成粉体材料时通道堵塞和清洗不便的难题，从而能够实现在线混合反应。因此，本专利技术具有结构简单、混合均匀、能耗低、可在线混合的特点。附图说明图1为本专利技术之喷射反应器的结构原理示意图之一；图2为图1之仰视图之一（喷射孔式）；图3为图1之仰视图之二（环隙式）；图4为本专利技术之喷射反应器的结构原理示意图之二；图5为本专利技术之喷射反应器的结构原理示意图之三；图6为本专利技术之喷射反应器的结构原理示意图之四；图7为本专利技术之喷射反应器的结构原理示意图之五；图8为本专利技术之喷射式反应器制备的Fe3O4纳米微粒形貌；图9为本专利技术之喷射式反应器制备的Fe3O4纳米微粒磁滞回线；图中：1-本体，101-壳体，102-芯体，2-进料口Ⅰ，3-进料口Ⅱ，4-喷射孔Ⅰ，5-缓冲槽Ⅰ，6-喷射孔Ⅱ，7-缓冲槽Ⅱ，8-中心轴，801-混流板，802-混流罩，9-混合管。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变更或改进，均属于本专利技术的保护范围。如图1至图4所示，本专利技术之用于粉体材料合成的喷射反应器包括包括本体1、进料口Ⅰ2、进料口Ⅱ3、喷射孔Ⅰ4、缓冲槽Ⅰ5、喷射孔Ⅱ6，所述喷射孔Ⅰ4设置于本体1中部或一侧，所述本体1上部或侧壁设置进料口Ⅰ4且与喷射孔Ⅰ4连通；所述本体1在中部的喷射孔Ⅰ4周边或在一侧的喷射孔Ⅰ4另一侧设置密闭的缓冲槽Ⅰ5，所述缓冲槽Ⅰ5的槽底部设有出口倾斜指向喷射孔Ⅰ4延伸方向的喷射孔Ⅱ6，所述本体1的上部或侧壁设置进料口Ⅱ3且与缓冲槽Ⅰ5连通；或者所述本体1内设置密闭的缓冲槽Ⅱ7，所述本体1内在缓冲槽Ⅱ7的周边或一侧设置密闭的缓冲槽Ⅰ5，所述缓冲槽Ⅰ5的槽底部设有出口倾斜指向喷射孔Ⅰ4延伸方向的喷射孔Ⅱ6，所述本体1的上部或侧壁设置进料口Ⅰ2并与缓冲槽Ⅱ7连通，所述喷射孔Ⅰ4与缓冲槽Ⅱ7底部或侧壁连通，所述本体1的上部或侧壁设置进料口Ⅱ3且与缓冲槽Ⅰ5连通。所述缓冲槽Ⅰ5的槽底部至少设置有两个喷射孔Ⅱ6且均匀分布于本体1中部的喷射孔Ⅰ4周边，或者喷射孔Ⅱ6为绕本体1中部的喷射孔Ⅰ4出口端一周的环隙；或者所述缓冲槽Ⅰ5的槽底部至少设置有两个喷射孔Ⅱ6或至少一条成缝隙状的喷射孔Ⅱ6，所述缓冲槽Ⅱ7的槽底部至少设置有两个喷射孔Ⅰ4或至少一条成缝隙状的喷射孔Ⅰ4，所述喷射孔Ⅰ4与喷射孔Ⅱ6分设两侧且出口延伸方向倾斜相交。所述喷射孔Ⅱ6与喷射孔Ⅰ4的喷射方向延长线形成夹角α，所述夹角α的角度为大于5°且小于80°。所述本体1包括壳体101、芯体102，所述芯体102设置有贯穿的喷射孔Ⅰ4，所述芯体102设置于壳体101内且与壳体101一端固定密闭连接，所述喷射孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于粉体材料合成的喷射反应器，其特征在于包括本体（1）、进料口Ⅰ（2）、进料口Ⅱ（3）、喷射孔Ⅰ（4）、缓冲槽Ⅰ（5）、喷射孔Ⅱ（6），所述喷射孔Ⅰ（4）设置于本体（1）中部或一侧，所述本体（1）上部或侧壁设置进料口Ⅰ（4）且与喷射孔Ⅰ（4）连通；所述本体（1）在中部的喷射孔Ⅰ（4）周边或在一侧的喷射孔Ⅰ（4）另一侧设置密闭的缓冲槽Ⅰ（5），所述缓冲槽Ⅰ（5）的槽底部设有出口倾斜指向喷射孔Ⅰ（4）延伸方向的喷射孔Ⅱ（6），所述本体（1）的上部或侧壁设置进料口Ⅱ（3）且与缓冲槽Ⅰ（5）连通；或者所述本体（1）内设置密闭的缓冲槽Ⅱ（7），所述本体（1）内在缓冲槽Ⅱ（7）的周边或一侧设置密闭的缓冲槽Ⅰ（5），所述缓冲槽Ⅰ（5）的槽底部设有出口倾斜指向喷射孔Ⅰ（4）延伸方向的喷射孔Ⅱ（6），所述本体（1）的上部或侧壁设置进料口Ⅰ（2）并与缓冲槽Ⅱ（7）连通，所述喷射孔Ⅰ（4）与缓冲槽Ⅱ（7）底部或侧壁连通，所述本体（1）的上部或侧壁设置进料口Ⅱ（3）且与缓冲槽Ⅰ（5）连通。

【技术特征摘要】
1.一种用于粉体材料合成的喷射反应器，其特征在于包括本体（1）、进料口Ⅰ（2）、进料口Ⅱ（3）、喷射孔Ⅰ（4）、缓冲槽Ⅰ（5）、喷射孔Ⅱ（6），所述喷射孔Ⅰ（4）设置于本体（1）中部或一侧，所述本体（1）上部或侧壁设置进料口Ⅰ（4）且与喷射孔Ⅰ（4）连通；所述本体（1）在中部的喷射孔Ⅰ（4）周边或在一侧的喷射孔Ⅰ（4）另一侧设置密闭的缓冲槽Ⅰ（5），所述缓冲槽Ⅰ（5）的槽底部设有出口倾斜指向喷射孔Ⅰ（4）延伸方向的喷射孔Ⅱ（6），所述本体（1）的上部或侧壁设置进料口Ⅱ（3）且与缓冲槽Ⅰ（5）连通；或者所述本体（1）内设置密闭的缓冲槽Ⅱ（7），所述本体（1）内在缓冲槽Ⅱ（7）的周边或一侧设置密闭的缓冲槽Ⅰ（5），所述缓冲槽Ⅰ（5）的槽底部设有出口倾斜指向喷射孔Ⅰ（4）延伸方向的喷射孔Ⅱ（6），所述本体（1）的上部或侧壁设置进料口Ⅰ（2）并与缓冲槽Ⅱ（7）连通，所述喷射孔Ⅰ（4）与缓冲槽Ⅱ（7）底部或侧壁连通，所述本体（1）的上部或侧壁设置进料口Ⅱ（3）且与缓冲槽Ⅰ（5）连通。2.根据权利要求1所述用于粉体材料合成的喷射反应器，其特征在于所述缓冲槽Ⅰ（5）的槽底部至少设置有两个喷射孔Ⅱ（6）且均匀分布于本体（1）中部的喷射孔Ⅰ（4）周边，或者喷射孔Ⅱ（6）为绕本体（1）中部的喷射孔Ⅰ（4）出口端一周的环隙；或者所述缓冲槽Ⅰ（5）的槽底部至少设置有两个喷射孔Ⅱ（6）或至少一条成缝隙状的喷射孔Ⅱ（6），所述缓冲槽Ⅱ（7）的槽底部至少设置有两个喷射孔Ⅰ（4）或至少一条成缝隙状的喷射孔Ⅰ（4），所述喷射孔Ⅰ（4）与喷射孔Ⅱ（6）分设两侧且出口延伸方向倾斜相交。3.根据权利要求2所述用于粉体材料合成的喷射反应器，其特征在于所述喷射孔Ⅱ（6）与喷射孔Ⅰ（4）的喷射方向延长线形成夹角α，所述夹角α的角度为大于5°且小于80°。4.根据权利要求3所述用于粉体材料合成的喷射反应器，其特征在于所述本体（1）包括壳体（101）、芯体（102），所述芯体（102）设置有贯穿的喷射孔Ⅰ（4），所述芯体（102）设置于壳体（101）内且与壳体（101）一端固定密闭连接，所述喷射孔Ⅰ（4）在壳体（101）的固定密闭连接端连通进料口Ⅰ（2），所述芯体（102）的外壁与壳体（101）的内壁间形成缓冲槽Ⅰ（5），所述壳体（101）的底部或侧壁设置进料口Ⅱ（3）且与缓冲槽Ⅰ连通，所述芯体（102）的另一端与壳体（101）固定密闭连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨少华，田时泓，彭金辉，周澳，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53