KR20050054935A - 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

재료 흐름의 높은 전단반응 및/또는 혼합을 위한 방법 및 장치에 있어서 두개의 고정표면 사이의 공간에 형성된 교차확산과 반응존을 이용하고, 상기 표면은 표면의 재료의 맞댄 제한 영역 및/또는 결과 재료의 두께의 합의 최대 거리를 분리하고 값은 두개의 제한 여역 사이의 제3영역이 환류에 특징되는 교반을 지지하거나 및/또는 경로를 일으키는 매우 얇은 값이다. 상기 재료는 가시적인 환류에 의해 혼합되는 것 보다 재료의 흐름에 의해 생성도는 높은 속도의 얇은 막 전단에 의해 교차확산된다. 상기 재료는 높은 속도 인렛 피드에 의해 구동되고 보조의 높은 압력 가스는 반응/혼합 존으로 펌프되거나 보조의 높은 압력가스 흐름이 화학반응의 가스 부산물을 포함하는 것과 같이 생성된다.

Description

재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR HIGH-SHEAR MIXING AND REACTING OF MATERIALS}
본 출원은 2002년 9월 11일 미국의 가특허출원번호 60/410,185 를 우선권주장하는 출원이다.
본 발명은 높은 전단혼합을 위한 방법 및 장치에 관한 것으로 화학 및/또는 물리적반응을 포함하는 재료의 재반응 또는 구성요소 또는 구성요소들 사이의 반응의 재반응에 관계하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
공통축에 대하여 서로 각각 회전되는 공통의 실린더를 구성하는 재료 프로세싱을 위한 장치에 있어서, 실린더 사이의 환형공간으로 피드되어 프로세스되는 재료는 1994년 12월 6일 콜로라도 주립대 연구소의 미국특허 제5,370,999호 및 1994년 8월 23일 일본 페인트 연구소의 제5,430,891호에 개시되어 있다.
미국특허 제5,279,463호(1994년 1월 18일), 미국특허 제5,538,191호(1994년 1월 18일) 및 미국특허출원 09/802,037(2001년 3월7일 출원)은 높은 전단재료 처리를 위한 방법 및 장치를 포함한다. 상기 장치들 중의 하나는 프리 스프라-콜모고로프 에디가 재료의 경로에서 압력을 받는 높은 전단처리 존을 포함하는 길이를 따라 일정한 원형의 흐름 경로를 포함하는 환형의 흐름경로를 제공하는 스테이터로 회전하는 로터를 포함한다. 또 다른 장치형태에서 어느 소정 위치에 이격된 경로는 프리 스프라-콜모고로프 에디가 압력을 받는 보조의 높은 전단처리 존을 제공하도록 존의 나머지 보다 작다.
회전실린더용기 내에 포함되는 액체에 담겨진 실린더로 구성하는 액체의 점도를 측정하기 위한 코테(Couette)장치에서, 점도는 실린더에 적용된 토크를 측정하여 측정된다. 여기서 선형관계는 점도측정과 선형관계가 이루어지지 않는 값까지의 로터표면의 경직된 점도 사이에서 얻어지는 것을 알 수 있다. 이러한 현상은 G.I 에 의해 연구되었다. 테일러는 두개의 실리던표면 사이에서의 환형 내의 이전의 성층화된 흐름 이상인 어떤 레이놀드 수가 불안정하고 소용돌이 보여지는 것을 발견하였고 테일러 볼텍스(Taylor vortices)로 알려져 있다. 테일러 축은 회전축과 평행한 로터의 주변을 따라 구비되고 반대 방향으로 회전된다.
이러한 방법에서 불안정하게 되는 흐름에 대한 상태는 테일러수로서 알려진 특정수로 표현된다. 상기 테일러수는 환형 갭의 방사형폭, 로터의 반경 및 주변 속도에 따라 결정된다. 이것은 미국특허출원 제09/802,037호(2001년 3월 7일)에 설명되어 있다. 위 출원은 혼합을 통한 프로세스의 종류에 따른 장치에서 이용할 때 필요로 되는 것을 포함하고 있다. 테일러 볼텍스의 존재는, 혼합이 손상되고 매우 느린 확산에 의해 대체되는 것이 필요되는 것에 따라, 처리되는 재료가 볼텍스에 부분적으로 빠뜨려지기 때문에 바람직한 반응과 재반응을 가져온다.
도1은 본 발명에 의한 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치의 단면도이고,
도2는 본 발명에 의한 흐름제어구조를 도시한 플레넘의 일부의 단면도이다.
[도면부호의 설명]
10 ... 실린더 외부케이싱
12 ... 케이싱(10)과 내부몸체(18)의 종축
14 ... 외부케이싱(10)의 원주플레넘
16 ... 플레넘(14)로부터의 원주인렛
18,18A,18B,18C ... 관통형 내부 몸체와 일부
20 ... 몸체(10,18) 사이의 방사형 지지부재
22,22A,22B,22C ... 프로세싱 경로와 일부
24 ... 경로(22)의 실린더인렛
26 ... 플레넘(14)의 측면 인렛
28 ... 경로(22)로부터의 아웃렛
30 ... 외부부재(10)의 내부 실린더형 표면
32 ... 내부 몸체의 외부 실린더형 표면
34 ... 외부부재(10)를 둘러싼 열교환기
36 ... 아울렛(28)에서의 리셉터 플레이트
38 ... 리셉터 플레이트(26)에 대한 히터
40 ... 아웃렛(28)으로부터 방출을 수용하는 프루스토-콘형 경로
42 ... 경로(40)을 형성하는 구조
44 ... 경로(40)에 대한 히터
46 ... 경로를 둘러싼 토로이달 측판
48 ... 측판(46)의 상부 말단으로부터의 가스아웃렛
50 ... 측판(46)의 하부 말단의 홈
52 ... 홈(50)으로부터의 액체 아웃렛
54 ... 경로(40) 내에서의 안개제거기
56 ... 루프
58 ... 상부플랩
58A ... 상부플랩 접촉부
60 ... 하부플랩
60A ... 하부플랩 접촉부
본 발명의 목적은 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 새로운 방법 및 장치를 제공하는 것으로 교차확산혼합은 가시적인 환류혼합 보다 더 얻어질 수 있고 장치는 교차확산혼합이 얻어지도록 테일러 볼텍스의 존재 없이 동작될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치 및 방법을 제공하는 것으로 교차확산혼합은 처리경로 내에서 상대적으로 움직이는 표면의 이용없이 가시적인 환류혼합 보다 더 얻을 수 있다.
본 발명은 재료의 혼합과 반응을 위한 새로운 방법을 제공하는 것으로, 각각의 제1 흐름비에서 일정간격 떨어진 두개의 근접된 고정 표면사이에 교차확산경로에 의해 형성된 흐름경로에 제1 재료를 제공하는 단계와; 제2 재료가 제1 재료와 교차혼동되고 각각의 합성흐름비에서 교차확산과 흐름경로 내의 결과반응으로부터 합성재료와 교차혼동되도록 각각의 제2 흐름비에서 교차확산을 통해 흐름경로로 제2 재료를 제공하는 단계와; 를 포함하되
제1 및 제2 재료는 재료의 결과반응과 교차혼동으로부터 나온 재료로서 양표면에 대립되는 제한된 영역을 형성하고, 반경공간은 두개 표면이 동일하거나 두개의 표면으로부터 대립하는 두개의 제한된 영역의 재료의 반경의 두께 보다 적을 수 있고 두개의 제한된 영역 사이에서 제3 영역을 갖는 연이은 반경 두께 보다 크면 환류를 유지하거나 경로를 일으키는 얇은 제3 영역을 갖고,
흐름경로에서 재료의 흐름비는 재료가 교차확산에 대해 필요로 되는 값의 얇은 층을 이루는 전단에 종속되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 재료의 혼합과 반응을 위한 새로운 장치를 제공하는 것으로, 교차흐름경로인 흐름경로 사이에 구성하는 일정간격 떨어진 두개의 근접된 고정 표면을제공하는 장치구조와; 각각의 제1 흐름비에서 교차확산경로를 통해 흐름경로로 제1 재료를 제공하는 수단과; 제2 재료가 제1 재료와 교차혼동되고 각각의 합성흐름비에서 교차확산과 흐름경로 내의 결과반응으로부터 합성재료와 교차혼동되도록 각각의 제2 흐름비에서 교차확산을 통해 흐름경로로 제2 재료를 제공하는 수단과;를 포함하되,
제1 및 제2 재료는 재료의 결과반응과 교차혼동으로부터 나온 재료로서 양표면에 대립되는 제한된 영역을 형성하고, 반경공간은 두개 표면이 동일하거나 두개의 표면으로부터 대립하는 두개의 제한된 영역의 재료의 반경의 두께 보다 적을 수 있고 두개의 제한된 영역 사이에서 제3 영역을 갖는 연이은 반경 두께 보다 크면 환류를 유지하거나 경로를 일으키는 얇은 제3 영역을 갖으며,
제1과 제2를 제공하는 수단은, 경로 내의 재료가 교차확산을 위해 필요로 되는 얇은 전단에 종속되도록 흐름비에서 재료를 제공하는 수단인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 작동상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
도1에 도시된 장치는 종축에 대하여 대칭인 실린더형 외부 케이싱(10)을 포함하고 상기 케이싱은 길이방향으로 일정 반경의 중심부(10B)와 연결되는 바깥쪽의 테이퍼링 인렛을 갖고 중심부는 안쪽의 테이퍼링 출구부(10C)와 연결된다. 상기 케이싱(10)은 케이싱(10)의 내측에 원주인렛(14)으로 형성된다.
직경은 작지만 케이싱(10)의 내측과 같은 동일한 형상의 관통형 내부 몸체(18)는 케이싱(10)과 일치하는 종축을 갖도록 스트림라인 형상의 방사형 지지부재에 의해 케이싱 내에 마운트된다. 상기 방사형 지지부재는 세트 스크류가 될 수 있다. 상기 방사형 지지부재의 수와 공간은 장치요소의 동작상태 및 크기에 달려있다. 그러므로 내측 몸체는 인렛부(18A), 중앙부(18B) 및 출구부(18C)를 갖고 인렛부(22A), 중앙부(22B) 및 출력부(22C)를 갖는 환형의 단면 프로세싱 경로를 케이싱하는 외부와 내부 표면 사이에 형성되도록 한다.
상기 원주인렛(16)은 한 방향, 즉 플레넘(14)으로부터 프로세싱 경로(22B)의 재료경로를 허용하고 흐름경로로부터 플레넘으로까지의 흐름을 차단하거나 제한하는 흐름제어구조와 구비된다. 경로(22)와 플레넘(14) 내에서의 반응물의 상대압력을 포함하는 장치에서 일어나는 반응에 따라 흐름제어구조가 필요하거나 필요하지 않게 될 것이다. 도1은 인렛(16)에서의 얇은 라인을 도시한다. 상기 얇은 라인은 매운 간단하고 얇고 원주 플랩과 같은 스프링을 지시하고 체크밸브와 같이 동작한다. 재료는 KALREZ 하에서 판매되는 엘라스토머와 같은 테프론 또는 스테인레스 스틸과 같은 탄력적이고 비반응적인 것이 바람직하다. 흐름제어구조와 같은 다른 버전이 도2에 도시된다. 도2는 슬로핑 루프(56)을 갖는 플레넘(14)의 내부형상을 도시한다. 상기 플레넘(14) 형상은 적절한 디자인으로 다양한 형상이 될 수 있으며 본원발명의 상세한 설명과 청구범위와는 무관할 것이다. 루프에 장착된 프로세싱 경로(22B)로의 연장은 상부플랩(58)이다. 상부플랩(58)과 조화롭게 구성되는 것은 하부플랩(60)이고 플레넘(14)의 내측벽에 결합된다. 반응물(B)의 압력이 경로(22)의 압력 보다 낮을 때 플랩(58,60)의 일부는 서로 다른 것, 즉 접촉부(58A,60A)와 접촉하고 경로(22)로부터 플레넘(14)로 들어가는 재료의 흐름을 제한하거나 차단한다. 반응물(B)의 압력이 경로(22) 내의 압력 이상일 때 접촉부(58A,60A)가 분리되고 반응물(B)가 경로(22B)로 흐른다.
경로 내에 프로세스되는 제1 재료는, 재료가 일률적으로 환형경로로 피드되도록 축(12)과 일치하는 종축에 구비된 실린더형(24)을 통해 경로 인렛부(22A)에 제공된다. 재료가 액체 또는 슬러리 또는 다른 펌프가능한 경우, 재료는 필요로되는 제1 흐름비와 일치하는 경로로 재료를 피드하도록 충분한 용량의 압력 펌프 하에 제공될 것이다; 다른 한편으로 재료가 가스라면 재료는 압력제어밸브를 통해 가압된 저장탱크로부터 제공될 수 있다. 재료의 공급을 위한 수단은 당해 분야의 전문가들에게 널리 알려져 있으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다. 경로 내에 프로세스되는 제2 재료는 플레넘(14)으로 피드하는 측면 인렛(26)을 통해 경로 인렛부(22A)와 경로 중앙부(22B)의 접합으로 제공되어 재료가 제1 재료 경로의 흐름으로 환형경로로 일정하게 피드된다. 또한 제1 재료로서 재료가 액체 또는 슬러리 또는 다른 펌프가능한 경우, 재료는 필요로되는 제2 흐름비와 일치하는 경로로 재료를 피드하도록 충분한 용량의 압력 펌프 하에 제공될 것이다; 다른 한편으로 재료가 가스라면 재료는 압력제어밸브를 통해 가압된 저장탱크로부터 제공될 수 있다. 환형 경로의 아웃렛부(22C)를 통해 통과하는 재료로서, 교차확산되고 반응하는 재료는 아웃렛(28)을 통해 방출된다. 재료는 내부부재(18)의 외부실린더형 표면(32)과 외부부재(10)의 내부 실린더형 표면(30)의 각각에 형성하는 각각의 얇은 제한된 영역을 통과하는 프로세싱을 통해 흐른다. 상기 부재의 두께는 프로세스되는 재료의 다른 요소 및 속도에 의해 결정되고 상기 흐름속도는 표면 상부의 속도이다. 흐름에 있어서의 얇은 제한된 영역의 두께는 블라시우스 방정식에 의해 결정될 수 있다. 블라시우스 방정식은 흐름, 흐름속도 및 운동속도의 경로 길이를 고려한다.
각각의 중앙부(10B와 18B)에서 표면(30)의 내부지름과 표면(32)의 외부지름은 프로세싱 경로의 부분(22B)의 방사형 면적이 다른 표면에 이어진 두개의 제한 영역의 조합된 두께와 같도록 하거나 두개 접촉하는 얇은 제한된 영역에서 재료를 일으키는 교차확산을 통해 분쇄되거나 형성되는 환류 매크로-교반을 허용하는데 충분한 벌크 영역 두께에 끼어드는 동안에 표면 사이에 공간이 없는 값과 근접한다. 높게 전단된 얇은 막의 제한된 영역의 교차확산이 속도면에서 증가하는 효과가 있고 분자확산의 일정함이 발생하여 매우 빠른 화학반응이 일어남을 알 수 있다. 특정 실시예에서 내부몸체(18)는 7.5cm 의 외부지름, 1-12mm의 갭은 1.0cP 또는 더 높은 동적 점성을 갖는 제한된 영역의 액체 사이에 벌크 영역의 부재를 갖는 장치가 예시된다. 갭이 5mm 만큼 증가된다면 환류 벌크영역은 매우 빠른 교차확산 및 빠른 화학반응을 느리게 한다.
재료들이 제한영역 사이에서 바람직한 높은 전단교차를 유지하도록 최소흐름속도를 유지하는 경로 내에 상주하는 동안에 바람직한 교차확산이 되도록 하는 것이 효과적이다. 속도는 초당 5미터 보다 적지 않은 것이 바람직하다. 표면(30,32)은 액체 잔여분의 불필요한 유지를 방지하도록 소정의 부드러움과 불활성이 되어야 한다. 상기 파라미터(로터 지름 7.5cm 에 대한 방사형 갭 1-12mm)에 대해 요구되는 오차의 실린더형 표면의 일반적인 매칭은 부적합하고 표면의 합성적으로 거칠지만 일반적으로 거칠다고 판단되지 않아 형성할 때 얇게 적층할 수 있어 적합하다. 그리고 소위 미러 피니쉬(mirror-finish) 또는 그 보다 나은 표면 폴리쉬가 바람직하다는 것을 알 수 있다. 40 마이크로인치의 표준 피니쉬는 매우 조잡하고 적어도 10 마이크로인치에 혼 피니쉬(honed finish)가 바람직하고 보다 바람직하게는 5 마이크로인치가 바람직하다. 본 발명에 의한 방법 및 장치는 낮은 용해도를 갖는 액체에 가스를 강제적으로 빠르게 용해시키거나 혼합되지 않은 액체를 가상적으로 유상화하거나 매우 높은 반응비를 갖는 두개 또는 그 이상의 재료를 화학적으로 반응하도록 구성한 것으로, 종종 경제적으로 받아들일 수 있는 반응비를 얻는 종래 프로세스가 요구된다. 종래 프로세스들이 적용될 수 있는 몇몇 프로세스는 장치로 피드되는 재료의 물리적 교차확산을 포함하고 다른 프로세스들은 유사한 물리적 교차의 가능성이 없거나 가능성을 갖는 화학적 반응을 포함한다. 다수의 프로세서에서 인렛(24)을 통해 경로(22)로 피드하는 재료들 중의 하나는 인렛(26)을 통해 피드하는 재료가 경로를 통해 질소 또는 공기의 높은 압력 하의 불활성가스일 때 경로를 통해 유입하는 바람직한 방법에서의 교차확산과 교차되는 재료의 혼합을 포함하며 높은 압력의 유일한 목적은 경로를 통해 제1 재료의 충분한 흐름비를 생성하는 것이다. 많은 화학적반응은 반응온도와 압력에서 가스생성물의 생성을 초래하고 프로세스 경로의 제한된 공간에서 초래되며 이것은 경로를 통해 필요한 흐름비를 생성하는데 충분하다. 그와 같은 생성물이 발생했을 때 발생된 내부압력이 재료의 역류를 일으키지 않도록 충분히 높은 압력에서 경로로 피드되는 것이 필요할 것이다.
일반적으로 대부분의 화학반응과 많은 물리적 반응은 흡열 또는 발열의 크거나 작은 정도이고 매우 강하다. 높은 반응비율은 증가된 생성 또는 열손실을 초래하고 열은 출구 흐름을 통해 장치로 부터 전달되지만 잔여분은 프로세스 온도가 요구되는 한계 내에서 유지된다면 케이싱 및/또는 내부몸체의 벽을 통해 전달된다. 상기 장치에 있어서 또 다른 중요한 요소는 두개의 얇은 제한 영역필름의 열전도가 매우 높기 때문에 종래의 벌크 스트링 시스템에서와 같은 열이 전달하는 필름 사이에는 벌크영역이 존재하지 않는다. 가장 높은 열전달 비율의 달성은, 가능한 높은 조정을 위해 마진이 제공되도록 한다면 프로세싱 온도가 제한된 한계 내에서 용이하게 유지되고 제한된 범위는 1℃ 와 같은 매우 좁은 범위이다. 결론적으로 장치는 외부몸체(10)의 외부표면 주변에 적합한 열교환기구조(34)로 제공된다. 이러한 것은 종래의 알려진 형태이지만 참조에 의해 포함된 공개자료 2001년 9월 13일 출원된 미국출원번호 60/318,985 임핀지먼트(impingement) 열교환기이다.
상기 장치는, 가스재료의 많은 양이 반응된 재료의 분출, 혼합가스, 증기 및 액체가 출구(28)를 통해 전달되는 결과를 갖는 반응의 분산물을 갖는 프로세스로 동작하기 위한 것이다. 상기 분출은 히터(38)에 의해 열전달된 수용플레이트(36)에 임핀지되고 히터는 두개의 일치하는 형상의 구조(42) 사이에 형성된 프루스토-콘형 경로(40)로 들어가는 외부 방사상으로 흐름을 전환한다. 상기 구조는 바람직한 값에서 경로(400)의 온도를 유지하도록 제어되는 일련의 히터(44)로 제공된다. 상기 플레이트(36)와 구조(42)는 상부 말단에서 가스 아웃렛(48)을 갖고 하부구조(42)에서 적층이 아웃렛(52)을 통해 장치로부터 드레인되고 배출될 수 있는 경로(22)로부터 방출하는 액체로 하부 말단의 홈을 제공하는 토로이달 측판(46)에 의해 둘러싸인다. 경로방출에서의 증기 안개는 바깥쪽 방사형으로 속도가 감소하고 홈(50)으로 드레인하기 위한 낮은 프루스토-콘형 구조(42)에 적층되고 한 몸체가 된다; 연장된 금속의 원뿔형의 환형 몸체의 실시예를 구성하는 안개제거기(54)는, 증기가 순수한 가스구성요소로부터 분리되는 것을 확실하게 하는 경로(40) 내에 구비된다.
본 발명의 방법 및 장치는 가능한한 프로세스에 대한 프로세싱 경로로 피드되는 재료의 교차확산을 제공하는 것으로 몸체(10,18) 사이의 상대회전의 필요가 없이 계류중인 미국특허출원 09/802,037에 기술된 프로세스 및 장치가 요구되며 장치를 간단하게 하고 동작모터 및 지지베어링에 의해 동작하는 비용을 감소할 수 있다. 이러한 절약은, 재료들이 프로세싱 경로를 통한 흐름의 결과로서 필요한 값의 얇은 전단을 이루고 경로의 폴링(Fouling)과 장애가 일어나지 않도록 높은 동작압력 동안의 필요성에 의해 오프셋된다.
도시된 실시예에서 두개의 몸체(10,18)의 종축은 경로(22)가 일정한 방사상의 일정한 면적이 되도록 원뿔형이다. 그러나 두개의 축은 순환적으로 가변적인 방사상 면적인 교차확산 혼합존을 제공하도록 평행하고 대체될 수 있다. 다시 말하면 바람직한 실시예에서 몸체(10,18)는 실린더형이고 서로 적층될 수 있고, 다른 실시예에서 몸체는 서로의 사이에서 평면 형태의 경로를 제공하도록 평면이고 평행하게 될 수 있다. 상기 실린더형 단면 구조는 환형구조에 대하여 방사상 바깥방향으로 동작 압력을 갖는 장점이 있고, 성공적으로 연속적인 동작이 요구되는 높은 압력하에서 필요로되는 매우 근접한 오차로 경로(22)를 형성하는 매우 작은 방사상 갭을 유지하는 것이 용이하고, 반면에 평면구조는 그러한 상태하에서 경로 면적의 변화와 랩핑하기가 쉽다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시 가능한 예 중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

Claims (17)

  1. 각각의 제1 흐름비에서 일정간격 떨어진 두개의 근접된 고정 표면사이에 교차확산경로에 의해 형성된 흐름경로에 제1 재료를 제공하는 단계와; 제2 재료가 제1 재료와 교차혼동되고 각각의 합성흐름비에서 교차확산과 흐름경로 내의 결과반응으로부터 합성재료와 교차혼동되도록 각각의 제2 흐름비에서 교차확산을 통해 흐름경로로 제2 재료를 제공하는 단계와; 를 포함하되
    제1 및 제2 재료는 재료의 결과반응과 교차혼동으로부터 나온 재료로서 양표면에 대립되는 제한된 영역을 형성하고, 반경공간은 두개 표면이 동일하거나 두개의 표면으로부터 대립하는 두개의 제한된 영역의 재료의 반경의 두께 보다 적을 수 있고 두개의 제한된 영역 사이에서 제3 영역을 갖는 연이은 반경 두께 보다 크면 환류를 유지하거나 경로를 일으키는 얇은 제3 영역을 갖고,
    흐름경로에서 재료의 흐름비는 재료가 교차확산에 대해 필요로 되는 값의 얇은 층을 이루는 전단에 종속되는 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    일정간격 떨어진 두개의 고정표면은 다른 표면 내에 마운트된 두개의 실린더장치부재에 의해 공급되며, 외부부재의 내부 표면과 내부부재의 바깥측표면은 재료에 대한 흐름경로를 구성하는 환형의 교차확산경로를 제공하는 일정간격 떨어진 부드러운 표면이 두개로 평행하게 구성되는 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    재료의 흐름비가 일정간격 떨어진 두개의 표면 사이에서의 중간 선형속도는 초당 적어도 0.5미터인 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    일정간격 떨어진 고정표면의 부드러움은 10마이크로인치 또는 그 보다 작은 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    일정간격 떨어진 고정표면의 부드러움은 5마이크로인치 또는 그 보다 작은 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    흐름경로에 제공되는 재료들 중의 하나는 흐름 경로 내의 내료 또는 다른 재료의 요구되는 흐름비를 생산하도록 충분한 압력 하에 제공될 보조가스인 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    흐름경로 내의 재료의 요구되는 흐름비는 재료들 사이의 반응으로부터 나오는 흐름경로 내의 재료의 양에서 증가를 발생하는 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    흐름경로 내의 재료의 요구되는 흐름비는 재료들 사이의 반응으로부터 나오는 가스반응물로부터의 흐름경로 내의 재료의 양에서 증가를 발생하는 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 방법.
  9. 교차흐름경로인 흐름경로 사이에 구성하는 일정간격 떨어진 두개의 근접된 고정 표면을제공하는 장치구조와;
    각각의 제1 흐름비에서 교차확산경로를 통해 흐름경로로 제1 재료를 제공하는 수단과;
    제2 재료가 제1 재료와 교차혼동되고 각각의 합성흐름비에서 교차확산과 흐름경로 내의 결과반응으로부터 합성재료와 교차혼동되도록 각각의 제2 흐름비에서 교차확산을 통해 흐름경로로 제2 재료를 제공하는 수단과;를 포함하되
    제1 및 제2 재료는 재료의 결과반응과 교차혼동으로부터 나온 재료로서 양표면에 대립되는 제한된 영역을 형성하고, 반경공간은 두개 표면이 동일하거나 두개의 표면으로부터 대립하는 두개의 제한된 영역의 재료의 반경의 두께 보다 적을 수 있고 두개의 제한된 영역 사이에서 제3 영역을 갖는 연이은 반경 두께 보다 크면 환류를 유지하거나 경로를 일으키는 얇은 제3 영역을 갖으며,
    제1과 제2를 제공하는 수단은, 경로 내의 재료가 교차확산을 위해 필요로 되는 얇은 전단에 종속되도록 흐름비에서 재료를 제공하는 수단인 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    일정간격 떨어진 두개의 표면은 다른 표면 내에 마운트된 두개의 실린더장치부재를 포함하며 외부부재의 내부 표면과 내부부재의 바깥측표면은 서로 사이에서 환형의 교차확산경로를 제공하는 서로 평행하고 일정간격 떨어진 근접한 부드러운 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    재료들의 흐름비는 일정간격 떨어진 두개의 표면 사이에서의 선형속도가 초당 적어도 0.5미터가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    표면의 부드러움은 10마이크로인치 또는 그 보다 작은 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    표면의 부드러움은 5마이크로인치 또는 그 보다 작은 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    흐름경로에 제공되는 재료들 중의 하나는 흐름 경로 내의 내료 또는 다른 재료의 요구되는 흐름비를 생산하도록 충분한 압력 하에 제공될 보조가스인 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    흐름경로 내의 재료의 요구되는 흐름비는 재료들 사이의 화학반응에 의해 생성된 흐름경로 내의 재료의 양에서 증가를 발생하는 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    흐름경로 내의 재료의 요구되는 흐름비는 재료들 사이의 화학반응으로부터 나오는 가스반응물로부터의 흐름경로 내의 재료의 양에서 증가를 발생하는 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    일정간격 떨어진 두개의 표면은 평행한 것을 특징으로 하는 재료의 높은 전단혼합과 반응을 위한 장치.
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