一种用于超临界水热合成技术的T型混合器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于超临界水热合成技术的T型混合器，在T型主体管的水平管中对称设有一组对撞喷射孔板，在T型主体管的竖直管中设有一个文丘里加速器，因此通过调整对撞喷射孔板的位置能够使通过T型主体管进入的两股射流的碰撞中心正好位于T型主体管的中心线上，使得超临界水与无机盐物料碰撞后开始向T型主体管的下游运动，经过文丘里加速器进行流体加速强混，实现均匀混合。由于调整后的两股射流的流量是匹配的，有效防止了超临界水射入冷态的无机盐物料管路，避免了无机盐预热温度过高导致的过早结晶堵塞管路，因此不会造成进入反应器连接管中的混合物料造成局部升温的现象，有效避免了混合器发生结晶而引发管路堵塞的状况。

A t-mixer for supercritical hydrothermal synthesis

【技术实现步骤摘要】
一种用于超临界水热合成技术的T型混合器
本化工
，具体涉及一种用于超临界水热合成技术的T型混合器。
技术介绍
纳米技术在21世纪产业革命中具有重要战略地位，其迅猛发展几乎促使所有工业领域都产生了革命性变化，是21世纪最重要的、最具前景的前沿技术。与普通粉体相比，纳米材料具有优越的性能，如大的比表面积、界面效应、量子效应和量子隧道效应等，赋予了其独特性能以及特异的电学、热学、磁学、光学及力学性能，广泛应用于各个领域。传统的纳米粉体制备方法分为物理法和化学法两大类。但是传统方法工艺设备复杂，产量低，难以做到100nm以下，大规模生产难度较大；一般都要经过后续处理；同时有的制备方法会添加有机溶剂或剧毒的添加剂成分，在生产中造成严重污染。传统纳米制造方法所面临的诸多问题使得纳米材料的价格相当高，如50nm左右的纳米铜的价格为300～400万左右/吨，严重制约了纳米材料的规模化应用，同时也限制了相关产业的发展。超临界水热合成技术是一种用于纳米金属粉体制备的绿色合成技术。超临界水热合成技术的基本原理为密闭高压容器中采用超临界水为反应介质，形成具有极小粒度的纳米金属或金属氧化物粉体。超临界水热合成过程中制备出来的颗粒具有粒度分布较为均匀，晶粒发育完整，纯度高，颗粒团聚较轻，可适用较为廉价的原料，运行成本相较于传统制备方法低，超临界水热合成制备纳米金属颗粒的技术优势主要包括以下几个方面：1、成核率极高，有利于超细微粒(10nm-30nm)的形成。2、反应速率极快，比常规方法提高几个数量级。3、反应空间密闭，不带来二次污染，环境友好。然而，在超临界水热合成技术推广应用过程中，发现了如下缺陷：由于金属无机盐溶液在达到超临界状态后瞬间完成析出过程，一般来讲纳米级金属/金属氧化物颗粒的生成反应的持续时间在5秒～10秒之间，为了使得原料(金属无机盐溶液)能在短时间内迅速达到反应温度，一般采用将大流量高温超临界水和冷态无机盐溶液混合的方式进行混合。例如，采用流量为500L/h的600℃的超临界水与流量为300L/h的20℃的无机盐溶液混合，充分混合换热后，总体温度变为400℃，即目标反应温度。这样一来，如何实现超临界水与物料溶液的快速、充分、均匀混合是决定产物品质的关键。当前普遍采用的是两股流体采用T型三通形式的混合器混合到一起。这种混合器的缺点有三个：1、在无机盐溶液与超临界水混合的过程中，由于二者的流量不匹配，超临界水会混合到无机盐溶液的管路中，造成局部温升，甚至造成高浓度无机盐在还未进入混合器的管路中就发生了结晶，因此极易引发管路堵塞。2、由于无机盐溶液与超临界水均处于较大的流动截面，二者对撞后被严重扰乱，形成了温度、速度分布十分不均的温度场和浓度场，从而造成了部分区域温度达到了反应温度，部分区域未达到，从而导致形成的颗粒尺寸不稳定，无法生产质量良好的产品。3、混合后的管路中没有强化混合装置，超临界水与物料在尚未经过充分混合后就进入了反应器，造成整个混合、反应过程中都没有实现充分的混合，从而难以实现快速升温、均匀混合，无法生产粒径低的优质产品。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于超临界水热合成技术的T型混合器，有效避免了混合器发生结晶而引发管路堵塞的状况。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术公开了一种用于超临界水热合成技术的T型混合器，包括T型主体管，在T型主体管的水平管中对称设有一组对撞喷射孔板，在T型主体管的竖直管中设有一个文丘里加速器，文丘里加速器的下方设有反应器连接管；T型主体管的水平管一端为超临界水入口，另一端为无机盐物料入口，分别由上述两个入口进入的两股射流经对撞喷射孔板后，流体的碰撞中心位于T型主体管的中心线上，混合后的流体经文丘里加速器加速混合后流入反应器连接管。优选地，所述对撞喷射孔板的壁面开设有若干定位孔，对撞喷射孔板通过固定螺栓固定在T型主体管管内。进一步优选地，通过调整固定螺栓插入对撞喷射孔板的位置调节对撞喷射孔板到T型主体管中心的距离。优选地，T型主体管靠近无机盐物料入口侧的管壁外设有冷却夹套，冷却夹套上开设冷却水进口和冷却水出口。进一步优选地，所述冷却夹套为环形结构，通过焊接的方式固定在T型主体管外壁上。优选地，所述的对撞喷射孔板的表面设有尺寸均匀的小孔。优选地，在T型主体管的出口处还设有加速器支架，加速器支架的出口与反应器连接管相连。进一步优选地，加速器支架与T型主体管通过螺栓相连，通过在加速器支架与T型主体管之间添加垫片来改变加速器支架与T型主体管的距离。优选地，所述文丘里加速器通过焊接的方式固定在加速器支架上。优选地，所述文丘里加速器的顶端无固定能够自由膨胀。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术公开的用于超临界水热合成技术的T型混合器，在T型主体管的水平管中对称设有一组对撞喷射孔板，在T型主体管的竖直管中设有一个文丘里加速器，因此通过调整对撞喷射孔板的位置能够使通过T型主体管进入的两股射流的碰撞中心正好位于T型主体管的中心线上，使得超临界水与无机盐物料碰撞后开始向T型主体管的下游运动，经过文丘里加速器进行流体加速强混，实现均匀混合。由于调整后的两股射流的流量是匹配的，有效防止了超临界水射入冷态的无机盐物料管路，避免了无机盐预热温度过高导致的过早结晶堵塞管路，因此不会造成进入反应器连接管中的混合物料造成局部升温的现象，有效避免了混合器发生结晶而引发管路堵塞的状况。进一步地，对撞喷射孔板的表面设有尺寸均匀的小孔，流体被孔板上均匀分布的小孔分割成多股射流，有利于实现充分混合。进一步地，通过设置用于支撑文丘里加速器并能够调节文丘里加速器的位置的加速器支架，能够实现初混物料的深度强化混合，有效保证混合效果，实现充分混合、快速升温。进一步地，T型主体管靠近无机盐物料入口侧的管壁外设有冷却夹套，冷却夹套上开设冷却水进口和冷却水出口，能够有效保证冷态的无机盐物料在未进入碰撞区的时候未被超临界水过度预热。附图说明图1为本专利技术用于超临界水热合成技术的T型混合器结构示意图；图2为对撞喷射孔板的开孔示意图。其中：1为T型主体管，2为固定螺栓，3为对撞喷射孔板，4为冷却夹套，5为文丘里加速器，6为加速器支架，7为反应器连接管。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于超临界水热合成技术的T型混合器，其特征在于，包括T型主体管(1)，在T型主体管(1)的水平管中对称设有一组对撞喷射孔板(3)，在T型主体管(1)的竖直管中设有一个文丘里加速器(5)，文丘里加速器(5)的下方设有反应器连接管(7)；/nT型主体管(1)的水平管一端为超临界水入口(N1)，另一端为无机盐物料入口(N2)，分别由上述两个入口进入的两股射流经对撞喷射孔板(3)后，流体的碰撞中心位于T型主体管(1)的中心线上，混合后的流体经文丘里加速器(5)加速混合后流入反应器连接管(7)。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于超临界水热合成技术的T型混合器，其特征在于，包括T型主体管(1)，在T型主体管(1)的水平管中对称设有一组对撞喷射孔板(3)，在T型主体管(1)的竖直管中设有一个文丘里加速器(5)，文丘里加速器(5)的下方设有反应器连接管(7)；
T型主体管(1)的水平管一端为超临界水入口(N1)，另一端为无机盐物料入口(N2)，分别由上述两个入口进入的两股射流经对撞喷射孔板(3)后，流体的碰撞中心位于T型主体管(1)的中心线上，混合后的流体经文丘里加速器(5)加速混合后流入反应器连接管(7)。


2.根据权利要求1所述的用于超临界水热合成技术的T型混合器，其特征在于，所述对撞喷射孔板(3)的壁面开设有若干定位孔，对撞喷射孔板(3)通过固定螺栓(2)固定在T型主体管(1)管内。


3.根据权利要求2所述的用于超临界水热合成技术的T型混合器，其特征在于，通过调整固定螺栓(2)插入对撞喷射孔板(3)的位置调节对撞喷射孔板(3)到T型主体管(1)中心的距离。


4.根据权利要求1所述的用于超临界水热合成技术的T型混合器，其特征在于，T型主体管(1)靠近无机盐物料入口侧的管壁外设有冷却夹套(4)，冷却夹套(4)上开设冷却水进口和冷却水...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树众，杨健乔，王栋，杨闯，刘璐，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61