JP6229647B2 - Taylor reactor - Google Patents

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Description

本発明は、テイラー反応装置に関するものである。     The present invention relates to a Taylor reactor.

粒度分布に特長を有するミクロンメートルスケールの微粒子を製造するためには、ガスや溶液の化学反応を利用する“成長法”が一般的に用いられる。この成長法は2段階の工程を踏むものであり、第1段階で微粒子の核を生成させ、第2段階で核を成長させ、所望の粒子径にするものである。この溶液同士の“成長法”では、供給液同士が化学反応を起こす局所的な場所での濃度変化を制御することが重要である。   In order to produce micrometer-scale fine particles having a feature in the particle size distribution, a “growth method” using a chemical reaction of gas or solution is generally used. This growth method is a two-step process in which nuclei of fine particles are generated in the first stage and nuclei are grown in the second stage to obtain a desired particle diameter. In this “growth method” between solutions, it is important to control the concentration change at a local location where the feed solutions cause a chemical reaction.

しかるに、従来から成長法によく利用されている撹拌槽では、ア)撹拌槽内にデッドゾーンが生じる、イ)せん断が弱い、ウ)滞留時間が不均一、等の原因により化学反応の引き起こされる撹拌槽内部の領域において供給液の濃度が不均一となるという欠点があり、そのため所望の粒子径と粒度分布を有する微粒子が得られないことがあった。   However, in a conventional stirring tank that is often used for the growth method, a) a dead zone is generated in the stirring tank, b) shear is weak, c) dwell time is non-uniform, and the like causes a chemical reaction. There is a drawback that the concentration of the supply liquid is not uniform in the region inside the agitation tank, and therefore fine particles having a desired particle size and particle size distribution may not be obtained.

このような欠点を解消するため、特許文献1の従来技術ではテイラー反応装置を2台用いることで粒子の成長を制御する方法が提案された。
上記従来技術は、供給液同士を反応させる核を生成させる第1段目のテイラー反応装置と粒子の結晶成長を行う第2段目のテイラー反応装置の2台を備えている。第1段目のテイラー反応装置における流動状態は、やや斜めのドーナツ状の擬似管路が形成され、供給液は螺旋状に併走して化学反応が引き起こされる。この結果、化学反応の生成箇所における濃度変化を制御し、良好な微粒子の製造を可能としたと説明されている。
In order to eliminate such drawbacks, the conventional technique of Patent Document 1 has proposed a method for controlling the growth of particles by using two Taylor reactors.
The prior art includes two units, a first-stage Taylor reactor that generates nuclei for reacting feed solutions and a second-stage Taylor reactor that performs crystal growth of particles. The flow state in the first-stage Taylor reactor forms a slightly slanted donut-shaped pseudo channel, and the feed solution runs in a spiral to cause a chemical reaction. As a result, it is described that the concentration change at the generation site of the chemical reaction is controlled, and the fine particles can be manufactured.

しかしながら、特許文献1の従来技術では、テイラー反応管を2台用いるので、設置スペースが大きくなるとか、2台のテイラー反応管の間で順序よく化学反応させることが困難とかの問題があり、現実には所望の粒子径や粒度分布を得ることが困難であった。   However, in the prior art of Patent Document 1, since two Taylor reaction tubes are used, there is a problem that an installation space becomes large or it is difficult to perform a chemical reaction in order between the two Taylor reaction tubes. It was difficult to obtain a desired particle size and particle size distribution.

さらに、上記従来例に限らず、一般にテイラー反応装置では、つぎのような問題があった。
図6に示すように、一般的なテイラー反応装置は、静止させた外筒101と回転させる内筒102を有し、外筒101と内筒102との間の隙間空間である槽110の一端に供給口103を取付け、他端に排出口104を設けている。槽110に溶液を入れて内筒102を回転させると槽110内にテイラー渦が発生する。図7(A)に示すように、テイラー渦Tはドーナツ状の旋回する流体であり、一つ一つのテイラー渦Tは独立した流動体である。そして、隣接するテイラー渦Tに対しては、内筒まわりの旋回方向も逆であり、同図(B)に示すように、各テイラー渦Tの断面内の流れも互いに逆向きである。
Furthermore, not only the above conventional example, but generally the Taylor reactor has the following problems.
As shown in FIG. 6, a general Taylor reaction apparatus has a stationary outer cylinder 101 and a rotating inner cylinder 102, and one end of a tank 110 that is a gap space between the outer cylinder 101 and the inner cylinder 102. A supply port 103 is attached to the other end, and a discharge port 104 is provided at the other end. When the solution is put into the tank 110 and the inner cylinder 102 is rotated, a Taylor vortex is generated in the tank 110. As shown in FIG. 7A, the Taylor vortex T is a donut-shaped swirling fluid, and each Taylor vortex T is an independent fluid. Then, the swirl direction around the inner cylinder is opposite to the adjacent Taylor vortex T, and the flow in the cross section of each Taylor vortex T is also opposite to each other as shown in FIG.

こうしたテイラー渦が槽110内で隣接して何本も発生し、溶液自体は少しづつ隣のテイラー渦に移っていって、溶液同士が撹拌され少しづつ粒子が成長していって最終的には所望の粒径の粒子が排出される。   Many such Taylor vortices are generated adjacent to each other in the tank 110, and the solution itself is gradually moved to the next Taylor vortex, and the solution is agitated to gradually grow particles. Particles of the desired particle size are discharged.

しかしながら、反応前の溶液は、テイラー渦間の混合により反応装置内部全体に拡散するため、滞留時間の短いまま流出(ショートパス)してしまう粒子が発生する。滞留時間が短いと、粒子の結晶成長が不充分なまま流出してしまうため、所望としない粒径の小さな微粒子を排出してしまうという問題点があった。   However, since the solution before the reaction is diffused throughout the reactor due to mixing between Taylor vortices, particles that flow out (short pass) with a short residence time are generated. If the residence time is short, the crystal growth of the particles flows out with insufficient, and there is a problem that fine particles having an undesirably small particle diameter are discharged.

この問題を解決するため、発明者は隙間空間内に遮蔽板を導入することでショートパスの抑制を図ることを検討した。この手法によればショートパスを低減することは可能となるが、供給口103の近傍に遮蔽板を設けると、供給液の拡散が妨害されて独立した混合領域を生成することがある。この場合、独立した混合領域における溶液濃度が平均濃度よりも上昇しやすく所望としない粒径を有する微粒子を製造してしまうという問題点が発生し、この結果、粒度分布が広がり均一な粒子が得られない等の問題が生じていた。
上記問題を生じさせないため、供給口近傍の溶液濃度が上昇しない程度に供給液を供給量を制限する必要があった。
In order to solve this problem, the inventor has studied to suppress a short path by introducing a shielding plate in the gap space. According to this method, it is possible to reduce the short path, but if a shielding plate is provided in the vicinity of the supply port 103, diffusion of the supply liquid may be hindered and an independent mixed region may be generated. In this case, the problem arises that the solution concentration in the independent mixing region is likely to be higher than the average concentration, producing fine particles having an undesired particle size. As a result, the particle size distribution is widened and uniform particles are obtained. The problem of not being able to occur occurred.
In order not to cause the above problem, it is necessary to limit the supply amount of the supply liquid to such an extent that the solution concentration in the vicinity of the supply port does not increase.

特開2011−83768号公報JP 2011-83768 A

本発明は上記事情に鑑み、供給液の供給量を制限せずとも所望の粒子径と粒度分布が得られるテイラー反応装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a Taylor reactor capable of obtaining a desired particle size and particle size distribution without limiting the supply amount of the supply liquid.

第1発明のテイラー反応装置は、外筒と、該外筒内で回転する内筒とを備え、前記外筒と前記内筒との間に形成された隙間空間をテイラー渦発生領域とし、前記外筒の長手方向一端部に外部から隙間空間に反応前溶液を供給する供給口を設け、同長手方向他端部に隙間空間から外部に反応後溶液を排出する排出口を設けたテイラー反応装置であって、前記隙間空間には、テイラー渦間の流動を抑制する遮蔽板が設けられており、該遮蔽板は、前記供給口と前記排出部の間の中間位置よりも前記排出口寄りの領域のみに設置されていることを特徴とする。
第2発明のテイラー反応装置は、第1発明において、前記遮蔽板は、複数枚が設けられており、隣接する遮蔽板間の間隔は前記隙間空間の高さをxとした場合、xの整数倍であることを特徴とする。
第3発明のテイラー反応装置は、第1または第2発明において、前記遮蔽板は、環状のリブであって、前記外筒の内壁面から内方に突出するように形成されていることを特徴とする。
第4発明のテイラー反応装置は、第1または第2発明において、前記遮蔽板は、環状のリブであって、前記内筒の外周面から外方に突出するように形成されていることを特徴とする
The Taylor reactor of the first invention comprises an outer cylinder and an inner cylinder that rotates in the outer cylinder, and a gap space formed between the outer cylinder and the inner cylinder is a Taylor vortex generation region, A Taylor reactor equipped with a supply port for supplying the pre-reaction solution from the outside to the gap space at one end in the longitudinal direction of the outer cylinder, and a discharge port for discharging the solution after the reaction from the gap space to the outside at the other end in the longitudinal direction In the clearance space, a shielding plate that suppresses the flow between Taylor vortices is provided, and the shielding plate is closer to the discharge port than an intermediate position between the supply port and the discharge unit. It is characterized by being installed only in the area.
In the Taylor reactor of the second invention, in the first invention, a plurality of the shielding plates are provided, and the interval between adjacent shielding plates is an integer of x where the height of the gap space is x. It is characterized by being double.
The Taylor reactor according to a third aspect of the invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the shielding plate is an annular rib and is formed so as to protrude inward from the inner wall surface of the outer cylinder. And
A Taylor reactor according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect, the shielding plate is an annular rib and is formed to protrude outward from the outer peripheral surface of the inner cylinder. to.

第1発明によれば、隙間空間の供給口寄りの部位では遮蔽板が無いので隣接するテイラー渦間での流動が生じやすく、独立した混合領域は生じにくいことから局所的な濃度上昇も生じない。その一方、排出口寄りの部位では、遮蔽板によってテイラー渦同士間の接触面積を低減できるので、テイラー渦間での溶液の拡散を抑制し、滞留時間の短いまま流出する粒子の割合を低減することができる。このようにして、反応の前半では局所濃度の上昇を抑制し、後半ではショートパスを抑制するので最終的には所望の粒子径の粒子と粒子径分布の小さい粒子が得られる。
第2発明によれば、遮蔽板の間隔が隙間空間の高さxの整数倍であると、テイラー渦を破壊することなく隣り合うテイラー渦の間を遮蔽板が仕切ることになる。このため同じテイラー渦内での撹拌作用を継続させ、同じテイラー渦の中での粒子成長を行わせることができる。
第3発明によれば、遮蔽板と内筒との間に隙間ができるので、隣接するテイラー渦間での接触を抑制しながら、内筒との間の隙間を通じて粒子移動が可能なので、複数本のテイラー渦による連続撹拌を実施できる。
第4発明によれば、遮蔽板と外筒との間に隙間ができるので隣接するテイラー渦間での接触を抑制しながら、外筒との間の隙間を通じて粒子移動が可能なので、複数本のテイラー渦による連続撹拌を実施できる
According to the first aspect of the present invention, since there is no shielding plate in the gap space near the supply port, flow between adjacent Taylor vortices is likely to occur, and an independent mixing region is unlikely to occur, so local concentration does not increase. . On the other hand, since the contact area between the Taylor vortices can be reduced by the shielding plate at the part near the discharge port, the diffusion of the solution between the Taylor vortices is suppressed, and the proportion of particles flowing out with a short residence time is reduced. be able to. In this way, an increase in local concentration is suppressed in the first half of the reaction and a short path is suppressed in the second half, so that particles having a desired particle size and particles having a small particle size distribution are finally obtained.
According to the second invention, when the interval between the shielding plates is an integral multiple of the height x of the gap space, the shielding plates partition the adjacent Taylor vortices without destroying the Taylor vortices. For this reason, the stirring action in the same Taylor vortex can be continued and particle growth can be performed in the same Taylor vortex.
According to the third invention, since a gap is formed between the shielding plate and the inner cylinder, particle movement is possible through the gap between the inner cylinder while suppressing contact between adjacent Taylor vortices. Continuous stirring with the Taylor vortex can be performed.
According to the fourth invention, since a gap is formed between the shielding plate and the outer cylinder, particle movement is possible through the gap between the outer cylinders while suppressing contact between adjacent Taylor vortices. Continuous stirring by Taylor vortex can be performed .

本発明の第1実施形態に係るテイラー反応装置Aの断面正面図である。It is a section front view of Taylor reaction device A concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示したテイラー反応装置Aの縦断面斜視図である。It is a longitudinal cross-sectional perspective view of the Taylor reaction apparatus A shown in FIG. 遮蔽板の作用説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of a shielding board. 本発明の第2実施形態に係るテイラー反応装置Bの断面正面図である。It is a section front view of Taylor reaction device B concerning a 2nd embodiment of the present invention. 実施例1におけるテイラー渦内の平均滞留時間を示すグラフである。3 is a graph showing an average residence time in a Taylor vortex in Example 1. FIG. 従来より一般的なテイラー反応装置の説明図である。It is explanatory drawing of a Taylor reaction apparatus more general than before. テイラー渦の説明図であって、(A)はドーナツ状流動の説明図、(B)は断面流れの説明図である。It is explanatory drawing of a Taylor vortex, Comprising: (A) is explanatory drawing of donut-like flow, (B) is explanatory drawing of a cross-sectional flow.

つぎに、本発明の実施形態を説明する。
まず、図1および図2に基づき、本実施形態におけるテイラー反応装置Aの基本構造を説明する。
1は外筒で、2は内筒である。外筒1は外板1aと内板1bとから二重筒に構成されており、空洞1cは加温媒体を通すために利用される。また、この外筒1は静止状態で用いられる。
Next, an embodiment of the present invention will be described.
First, based on FIG. 1 and FIG. 2, the basic structure of the Taylor reaction apparatus A in this embodiment is demonstrated.
1 is an outer cylinder, and 2 is an inner cylinder. The outer cylinder 1 is constituted by a double cylinder from an outer plate 1a and an inner plate 1b, and the cavity 1c is used for passing a heating medium. The outer cylinder 1 is used in a stationary state.

内筒2は中実または中空の軸状物であって外筒1内に同心状で挿入されている。そして、モータ等の駆動源に接続されて、回転可能となっている。外筒1の内壁面と内筒2の外表面との間には隙間空間10が形成されており、その隙間空間10は筒軸方向に延びている。すなわちドーナツ状の隙間空間10が長く延びた形状となっている。そして、この隙間空間10がテイラー渦発生領域であり撹拌槽として機能する。   The inner cylinder 2 is a solid or hollow shaft, and is inserted into the outer cylinder 1 concentrically. It is connected to a drive source such as a motor and is rotatable. A gap space 10 is formed between the inner wall surface of the outer cylinder 1 and the outer surface of the inner cylinder 2, and the gap space 10 extends in the cylinder axis direction. That is, the doughnut-shaped gap space 10 is elongated. The gap space 10 is a Taylor vortex generation region and functions as a stirring tank.

外筒1の長手方向一端部(図面中の右端部)には供給口3が設けられている。図示のように、フランジ5に形成してもよく、外筒1に設けてもよい。供給口3は外部から隙間空間10に反応前溶液を供給する導入口である。
外筒1の長手方向他端部(図面中の左端部)には、排出口4が設けられている。排出口4からは隙間空間10内の反応後溶液が排出される。
A supply port 3 is provided at one end in the longitudinal direction of the outer cylinder 1 (right end in the drawing). As illustrated, it may be formed on the flange 5 or on the outer cylinder 1. The supply port 3 is an introduction port for supplying the pre-reaction solution to the gap space 10 from the outside.
A discharge port 4 is provided at the other end portion in the longitudinal direction of the outer cylinder 1 (left end portion in the drawing). The post-reaction solution in the gap space 10 is discharged from the discharge port 4.

本実施形態のテイラー反応装置Aでは、内筒2を適当な回転数で回転させることにより、隙間空間10に充填された溶液にテイラー渦Tを生成させることができる。   In the Taylor reactor A of the present embodiment, the Taylor vortex T can be generated in the solution filled in the gap space 10 by rotating the inner cylinder 2 at an appropriate rotational speed.

テイラー渦Tは、図7に基づき既述したように、隙間空間10内において生ずるドーナツ状の流動体であって、内筒2のまわりで周方向に流動し、周方向の流れの向きが隣接するテイラー渦T間で逆向きである。また、各テイラー渦Tの断面内でも渦状に流動しているが、その向きも隣接するテイラー渦T間で逆向きである。   As described above with reference to FIG. 7, the Taylor vortex T is a donut-shaped fluid that is generated in the gap space 10 and flows in the circumferential direction around the inner cylinder 2, and the direction of the circumferential flow is adjacent. The direction between the Taylor vortices T is opposite. Moreover, although it flows in the shape of a vortex within the cross section of each Taylor vortex T, the direction is also opposite between the adjacent Taylor vortices T.

つぎに、本発明に係るテイラー反応装置Aの特徴を説明する。
本発明では、隙間空間10に隣接するテイラー渦T、T間での溶液の流動を抑制する遮蔽板6が設けられている。図1および図2の第1実施形態では、遮蔽板6は環状のリブであって、外筒1(その内板1b)の内壁面から内方に突出するように形成されている。
Next, features of the Taylor reactor A according to the present invention will be described.
In the present invention, the shielding plate 6 that suppresses the flow of the solution between the Taylor vortices T adjacent to the gap space 10 is provided. In the first embodiment of FIGS. 1 and 2, the shielding plate 6 is an annular rib and is formed so as to protrude inward from the inner wall surface of the outer cylinder 1 (the inner plate 1b).

遮蔽板6は1枚または複数枚が設けられ、その設置領域fは供給口3と排出口4との間の中間位置cから排出口4寄りの領域である。また、遮蔽板6はその設置領域f内の全部にわたって設けてもよく、部分的に設けてもよい。   One or a plurality of shielding plates 6 are provided, and the installation area f is an area near the discharge port 4 from an intermediate position c between the supply port 3 and the discharge port 4. Moreover, the shielding board 6 may be provided over the whole in the installation area | region f, and may be provided partially.

図3に示すように、遮蔽板6は隣接するテイラー渦T、Tの間に挿入するものであるので、遮蔽板6の板厚6は必要以上に厚くしない方が良い。つまり、厚いとテイラー渦Tの幅を狭めることによって、自然な流動を阻害しかねないが、遮蔽板6が薄いとテイラー渦Tの流れを阻害することはない。   As shown in FIG. 3, since the shielding plate 6 is inserted between adjacent Taylor vortices T, T, the thickness 6 of the shielding plate 6 should not be increased more than necessary. That is, if the thickness is thick, the width of the Taylor vortex T may be reduced, thereby inhibiting natural flow. However, if the shielding plate 6 is thin, the flow of the Taylor vortex T is not inhibited.

また、遮蔽板6であるリブ先端と内筒2の外周面との間は、わずかな隙間6oをあけていることが望ましい。この隙間寸法は、内筒2の外径が40〜70mm、外筒1の内径が60〜90mmの装置において、約1mmが望ましい数値である。
かかる数値の隙間6oがあると、テイラー渦Tを構成している大部分の流体が遮蔽板6によって隣接するテイラー渦T間の接触を抑制されながら、わずかの流体は隙間6oを通って隣接するテイラー渦に流れ込むので、溶液が供給口3から排出口4に至る複数段のテイラー渦Tを順々に移っていくことが可能となる。この移動によって、粒子が順々に成長していくことが可能となる。
Further, it is desirable that a slight gap 6o is provided between the rib tip as the shielding plate 6 and the outer peripheral surface of the inner cylinder 2. The clearance dimension is a desirable value of about 1 mm in an apparatus in which the outer diameter of the inner cylinder 2 is 40 to 70 mm and the inner diameter of the outer cylinder 1 is 60 to 90 mm.
When there is such a numerical gap 6o, a small amount of fluid adjoins through the gap 6o while most of the fluid constituting the Taylor vortex T is suppressed from contacting between adjacent Taylor vortices T by the shielding plate 6. Since it flows into the Taylor vortex, it becomes possible for the solution to sequentially move through a plurality of stages of the Taylor vortex T from the supply port 3 to the discharge port 4. This movement allows the particles to grow sequentially.

本発明において、遮蔽板6は供給口3と排出口4の中間よりも排出口4寄りに設置されており、供給口3寄りには設置されていない。
その理由は二つある。
第1に遮蔽板6を供給口3側に設置すると、供給液の拡散が妨害されて独立した混合領域が供給口近傍に出来ることがあり、独立混合領域ができると、その領域の溶液濃度が局部的に高くなる。この局所的高濃度は粒度の均一性を妨害するので、これを阻止することにある。
第2に、排出口寄りに遮蔽板6を設置することによって、隣接するテイラー渦間での粒子のショートパスを抑制し同一テイラー渦内における滞留時間を確保することによって、所望の粒径まで成長させることにある。
In the present invention, the shielding plate 6 is disposed closer to the discharge port 4 than the middle between the supply port 3 and the discharge port 4, and is not disposed near the supply port 3.
There are two reasons for this.
First, when the shielding plate 6 is installed on the supply port 3 side, the diffusion of the supply liquid may be hindered and an independent mixing region may be formed in the vicinity of the supply port. High locally. This local high concentration hinders the uniformity of the particle size and is therefore to prevent it.
Second, by installing the shielding plate 6 near the discharge port, the short path of particles between adjacent Taylor vortices is suppressed, and the residence time in the same Taylor vortex is ensured to grow to a desired particle size. There is to make it.

遮蔽板6を複数枚設ける場合、隣接する遮蔽板6、6間の間隔dは、前記隙間空間の高さをxとした場合、xの整数倍であることが好ましい。換言すれば、テイラー渦Tの幅寸法の整数倍であることが好ましい。この場合、間隔dはテイラー渦Tと同一幅、あるいは2倍、3倍となる。   When a plurality of shielding plates 6 are provided, the distance d between the neighboring shielding plates 6 and 6 is preferably an integral multiple of x, where x is the height of the gap space. In other words, it is preferably an integral multiple of the width dimension of the Taylor vortex T. In this case, the distance d is the same width as the Taylor vortex T, or twice or three times.

上記のように遮蔽板間隔をxの整数倍とすると、テイラー渦上の遮蔽板6が位置することがないので、テイラー渦が破壊されることはない。
仮に遮蔽板6によってテイラー渦が破壊されたとすると、ショートパスが促進され滞留時間が短くなって所望の粒径より小さな微粒子しかできなくなってしまう。
たとえば、平均滞留時間の1/10までに流出する粒子の割合が25%以上となり、所望の粒径が得られず、粒度分布も広がってしまう。
As described above, when the interval between the shielding plates is an integral multiple of x, the shielding plate 6 on the Taylor vortex is not positioned, so that the Taylor vortex is not destroyed.
If the Taylor vortex is destroyed by the shielding plate 6, the short path is promoted and the residence time is shortened, so that only fine particles smaller than the desired particle size can be formed.
For example, the ratio of the particles flowing out by 1/10 of the average residence time is 25% or more, so that a desired particle size cannot be obtained and the particle size distribution is widened.

図1および図2に図示の実施形態では、図中左側の3枚の遮蔽板6の間隔dがxと略同じであり、右側に離れて設置した遮蔽板6との間の間隔はnd、つまり2倍以上の間隔の例を示している。
もちろん、本発明において遮蔽板6は4枚が必須ではなく、3枚以下のものもありうるし、1枚のみのものもありうる。さらに、5枚以上であってもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the distance d between the three shielding plates 6 on the left side in the drawing is substantially the same as x, and the spacing between the shielding plates 6 placed apart on the right side is nd, That is, an example of an interval of twice or more is shown.
Of course, in the present invention, four shielding plates 6 are not essential, and there may be three or less, or only one. Further, it may be 5 or more.

図1および図2に示す遮蔽板6の配置であっても、発生しているテイラー渦Tの流れを阻害することなく、しかも効果的に隣接するテイラー渦T、T間の接触を抑制できる。すなわち、隣接するテイラー渦T,T間での適量の反応液流動は許容されるが、限度以上のショートパスは抑制できるので、テイラー渦内での粒子成長が所望どおりに行われる。   Even with the arrangement of the shielding plate 6 shown in FIGS. 1 and 2, it is possible to effectively suppress the contact between the adjacent Taylor vortices T and T without inhibiting the flow of the generated Taylor vortex T. That is, an appropriate amount of the reaction liquid flow between the adjacent Taylor vortices T is allowed, but a short path exceeding the limit can be suppressed, so that particle growth in the Taylor vortex is performed as desired.

上記のような遮蔽板6の配置は、本発明の範囲内で計算的に求めて決定することができる。そして、溶液の投入を開始して平均滞留時間の1/10となる時間までに流出する濃度を3/5以下まで低減するように設置することが好ましい。この場合、所望どおりの粒径と狭い粒度分布をもつ微粒子を製造することができる。
なお、このような条件を満足する限り、遮蔽板6の設置枚数は1枚であってもよく、図示のように、任意の複数枚であってもよい。さらに設置位置は、中間位置より排出口4側であったとしても、排出口4からの距離を任意に選定してよい。これら設置位置と設置枚数の選定は、設計計算的あるいは、実験的に定めることができる。
The arrangement of the shielding plate 6 as described above can be calculated and determined within the scope of the present invention. And it is preferable to install so that the density | concentration which flows out by the time which starts injection | throwing-in of a solution and becomes 1/10 of average residence time may be reduced to 3/5 or less. In this case, fine particles having a desired particle size and a narrow particle size distribution can be produced.
As long as these conditions are satisfied, the number of shielding plates 6 may be one, or may be any plural number as shown in the figure. Furthermore, even if the installation position is on the discharge port 4 side from the intermediate position, the distance from the discharge port 4 may be arbitrarily selected. The selection of the installation position and the number of installations can be determined by design calculation or experiment.

つぎに第2実施形態のテイラー反応装置Bを説明する。
本実施形態のテイラー反応装置Bでは、遮蔽板16は、環状のリブであって、内筒2の外周面から外方に突出するように形成されている。このような形態の遮蔽板16であっても、テイラー渦T、T間の接触を抑制する機能は同じである。このため、隣接するテイラー渦T、T間での接触を抑制しながら、外筒1との間の隙間を通じて粒子移動が可能なので、複数本のテイラー渦Tによる連続撹拌を実施できる。
Next, the Taylor reactor B of the second embodiment will be described.
In the Taylor reactor B of the present embodiment, the shielding plate 16 is an annular rib and is formed so as to protrude outward from the outer peripheral surface of the inner cylinder 2. Even in the shielding plate 16 having such a configuration, the function of suppressing the contact between the Taylor vortices T and T is the same. For this reason, since particle | grain movement is possible through the clearance gap between the outer cylinders 1, suppressing the contact between adjacent Taylor vortices T and T, continuous stirring by the multiple Taylor vortex T can be implemented.

つぎに、本実施形態におけるテイラー反応装置A、Bの使用方法を説明する。
外筒1が静止した状態で、内筒2をモータ等で回転させる。反応前の溶液は供給口3から流入させ、化学反応を終えた生成物を排出口4から排出する。
本発明では、供給口3近傍での生成物の局所濃度に関し、3[min]後の局所濃度上昇を3/5以下まで抑制することができる。しかも、テイラー渦を破壊しないので微細な粒子が発生しにくくなる。
Below, the usage method of the Taylor reaction apparatus A and B in this embodiment is demonstrated.
While the outer cylinder 1 is stationary, the inner cylinder 2 is rotated by a motor or the like. The solution before the reaction is caused to flow from the supply port 3, and the product after the chemical reaction is discharged from the discharge port 4.
In the present invention, the local concentration increase after 3 [min] can be suppressed to 3/5 or less with respect to the local concentration of the product in the vicinity of the supply port 3. Moreover, since the Taylor vortex is not broken, fine particles are hardly generated.

図1のテイラー反応装置において遮蔽板6を1枚用いた物を実施例1として説明する。   The thing using one shielding board 6 in the Taylor reaction apparatus of FIG.

Microsoft社製の表計算ソフトExcelを用いて、テイラー反応装置A内部の流動状態をモデル化し、複数の遮蔽板6を設け、供給口3に濃度C[g/L]の溶液を流量Q[ml/min]で供給し続けたときの各テイラー渦の内部における溶液の濃度推移を計算した。外筒1と内筒2の間の空間体積をV[ml]、供給口3より投入する液量Q[ml/min]、供給口3から排出口4までの距離をL[cm]とする。平均滞留時間τはV/Q[min]である。テイラー渦T内部での混合は急激に進行するため、完全混合状態とした。テイラー渦間の混合は、濃度勾配に起因した拡散流量Q‘[l/min]による流量の入れ替えが行われるとしてモデル化を行った。外筒1と内筒1の断面積(or隙間空間10の断面積)をS[cm]、遮蔽板の軸方向断面積をS’[cm]とすれば、遮蔽板6の挿入により、拡散流量Q‘’[l/min]は、Q‘’=(S‘/S)Q’となる。 Using Microsoft spreadsheet software Excel, the flow state inside the Taylor reactor A is modeled, a plurality of shielding plates 6 are provided, and a solution having a concentration C [g / L] is supplied to the supply port 3 with a flow rate Q [ml. / min], the transition of the concentration of the solution inside each Taylor vortex was calculated. The space volume between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 is V [ml], the liquid amount Q [ml / min] supplied from the supply port 3, and the distance from the supply port 3 to the discharge port 4 is L [cm]. . The average residence time τ is V / Q [min]. Since mixing inside the Taylor vortex T proceeds rapidly, a complete mixing state is set. The mixing between Taylor vortices was modeled on the assumption that the flow rate was changed by the diffusion flow rate Q ′ [l / min] due to the concentration gradient. If the cross-sectional area of the outer cylinder 1 and the inner cylinder 1 (or the cross-sectional area of the clearance space 10) is S [cm 2 ] and the axial cross-sectional area of the shielding plate is S ′ [cm 2 ], the insertion of the shielding plate 6 The diffusion flow rate Q ″ [l / min] is Q ″ = (S ′ / S) Q ′.

図5にS`/S =0.05の遮蔽板6を供給口3の近傍として供給口3から距離1[cm]の位置に1枚設置したものを比較例1とし、排出口4の近傍として排出口4から距離1[cm]の位置に1枚設置したものを実施例1とし、溶液の濃度C=1330[g/L]、外筒1と内筒2の間の空間体積V=723[ml]、供給口3より投入する液量Q=23[ml/min]、平均滞留時間τ=31[min]、濃度勾配に起因した拡散流量Q’=2[l/min]、遮蔽板6を挿入した箇所における拡散流量Q’’=100[l/min]とした場合の比較例1および実施例1を運転した場合の供給口3近傍における溶液の濃度推移を示す。遮蔽板6を供給口3から距離1[cm]の位置に設置した比較例1では、溶液投入直後から2[min] までの時間に濃度が200[g/L]程度まで急上昇し3[min]では250[g/L]程度まで上昇する。一方、遮蔽板6を排出口4から距離1[cm]の位置に設置した実施例1では、3[min]程度まで時間が経過しても150[g/L]までに濃度上昇を抑制することが可能となっている。つまり、遮蔽板6を排出口4から距離1[cm]の位置に設置した実施例1では、3[min]までの溶液の濃度上昇を250[g/L]から150[g/L]まで3/5 程度まで抑制できたことになる。   In FIG. 5, a shield plate 6 having S` / S = 0.05 is installed near the supply port 3 at a distance of 1 [cm] from the supply port 3 as Comparative Example 1 and discharged as the vicinity of the discharge port 4. One installed at a distance of 1 [cm] from the outlet 4 is defined as Example 1, the solution concentration C = 1330 [g / L], and the space volume V between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 V = 723 [ ml], amount of liquid Q supplied from the supply port 3 = 23 [ml / min], average residence time τ = 31 [min], diffusion flow rate Q ′ = 2 [l / min] due to concentration gradient, shielding plate 6 The transition of the concentration of the solution in the vicinity of the supply port 3 when the comparative example 1 and the example 1 are operated when the diffusion flow rate Q ″ = 100 [l / min] at the position where the is inserted is shown. In Comparative Example 1 in which the shielding plate 6 is installed at a distance of 1 [cm] from the supply port 3, the concentration rapidly rises to about 200 [g / L] in the time from 2 [min] immediately after the solution is charged to 3 [min] ] Increases to about 250 [g / L]. On the other hand, in Example 1 in which the shielding plate 6 is installed at a distance of 1 [cm] from the discharge port 4, the increase in concentration is suppressed to 150 [g / L] even if the time reaches about 3 [min]. It is possible. That is, in Example 1 in which the shielding plate 6 is installed at a distance of 1 [cm] from the discharge port 4, the increase in the concentration of the solution up to 3 [min] is increased from 250 [g / L] to 150 [g / L]. It was able to suppress to about 3/5.

1 外筒
2 内筒
3 供給口
4 排出口
6 遮蔽板
1 outer cylinder 2 inner cylinder 3 supply port 4 discharge port
6 Shield plate

Claims (4)

外筒と、該外筒内で回転する内筒とを備え、前記外筒と前記内筒との間に形成された隙間空間をテイラー渦発生領域とし、前記外筒の長手方向一端部に外部から隙間空間に反応前溶液を供給する供給口を設け、同長手方向他端部に隙間空間から外部に反応後溶液を排出する排出口を設けたテイラー反応装置であって、
前記隙間空間には、テイラー渦間の流動を抑制する遮蔽板が設けられており、該遮蔽板は、前記供給口と前記排出部の間の中間位置よりも前記排出口寄りの領域のみに設置されている
ことを特徴とするテイラー反応装置。
An outer cylinder and an inner cylinder that rotates within the outer cylinder, and a gap space formed between the outer cylinder and the inner cylinder serves as a Taylor vortex generation region, and is externally attached to one longitudinal end of the outer cylinder. A reaction port provided with a supply port for supplying the pre-reaction solution from the gap space, and a discharge port for discharging the solution after the reaction from the gap space to the outside at the other end in the longitudinal direction,
The gap space is provided with a shielding plate that suppresses the flow between Taylor vortices, and the shielding plate is installed only in a region closer to the discharge port than an intermediate position between the supply port and the discharge unit. Taylor reactor characterized by being made.
前記遮蔽板は、複数枚が設けられており、隣接する遮蔽板間の間隔は前記隙間空間の高さをxとした場合、xの整数倍である
ことを特徴とする請求項1に記載のテイラー反応装置。
The said shielding board is provided with two or more sheets, The space | interval between adjacent shielding boards is an integral multiple of x when the height of the said clearance gap is set to x. Taylor reactor.
前記遮蔽板は、環状のリブであって、前記外筒の内壁面から内方に突出するように形成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載のテイラー反応装置。
3. The Taylor reaction apparatus according to claim 1, wherein the shielding plate is an annular rib and is formed to protrude inward from an inner wall surface of the outer cylinder.
前記遮蔽板は、環状のリブであって、前記内筒の外周面から外方に突出するように形成されている
ことを特徴とする請求項1または2記載のテイラー反応装置
3. The Taylor reaction apparatus according to claim 1, wherein the shielding plate is an annular rib and is formed to protrude outward from the outer peripheral surface of the inner cylinder .
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