WO2007028346A1

WO2007028346A1 - Dispositif de melange et de reaction

Info

Publication number: WO2007028346A1
Application number: PCT/CN2006/002352
Authority: WO
Inventors: Wenhui Wang; Youshu Kang; Lichen Diao; Xianzhong Zhao; Peijun Cong; Guilin Wang; Wenge Wang; Youqi Wang; Yubin Zhong
Original assignee: Accelergy Shanghai R & D Center Co., Ltd; Accelergy Corporation
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2007-03-15

Description

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混合及反应装置

技术领域

本发明涉及一种混合及反应装置，尤指一种可以充分混合待处理物或者使待处理物充分混合而得以充分反应的混合及反应装置。背景技术

混合过程对于食品行业、化工行业、萃取技术等方面，是一个非常关键的步驟。例如，通过混合过程，使可溶性的固体、液体或气体完全溶于溶剂中，形成均匀溶液；使不可溶性的固体颗粒、气体或液体暂时分布于溶剂中，形成悬浮液；使微溶性的液体以微小液滴分布于溶剂中，形乳状液；促使反应物 '对流，减少局部的浓度差异，从而使反应完全；促使溶液对流，減少局部的温度差异，从而保持溶液的温度一致。

目前，已有多种实现混合过程的方法和搅拌装置。

在一个容器中高速搅拌是实现混合的最直接的方法，用一个或多个搅拌杆在一个容器中快速运动，在一段时间之后，原料能达到一定程度的混合。以油水混合为例，油水混合液经过一定程度的搅拌后，可以形成保持适当的乳化状态的液体。

然而，为使搅拌杆具有足够大的搅拌空间，容器的容积通常较大，因此不适用于微量混合，也不适用于气体与液体的混合。搅拌器的速度不能太高，否则容易引起液体飞溅。要求混合一次，清洁一次，混合的自动化程度低，对多批次的混合效率较低。如果混合反应过程中产生气体反应物，大容积的容器不利于收集反应生成的气体。如果混合过程中需要给混合液加热或降温，大容积的容器中的液体受热不易均匀，将导致部分液体反应不一致。因此，这种用搅拌杆在容器中搅拌的方法混合效果较差。

另一种方法是巴一个圆柱转子共轴地安装在另一个圆柱孔的定子中。转子和定子的相对的两个圆柱面构成了一个狭窄的环形腔，将流体注入该环形腔,, 转子高速旋转，巨大的剪切力带动流体相对运动，从而使流体混合。当转速达到一定值时，转子的离心力可以使流体形成 "库特流" （Coutte Flow )。 "库特流" 的混合效率非常高，尤其对于不相溶的多种流体， "库特流" 可以把不可溶的流体打散成微小颗粒，大大流体间的接触面积，从而提高混合效率。然而，当转子面转速超过某一值时，环形腔内流动的流体会变得不稳定而出现 "泰勒旋涡" （Taylor vort ices )。泰勒旋涡形成多个自成一体的微循环，使流体在确认本一个个小的旋涡范围内循环，与外部的流体之间缺乏交流混合。另夕卜，旋涡内的流体层之间相对速度较低，层之间的扩散速度慢。这两个原因就导致了出现泰勒旋涡时的混合效果较差。此外，泰勒旋涡按照垂直于转子转轴的方向堵塞在环形腔内，减緩了流体进入环形腔内的速度。此外，泰勒旋涡本身需要消耗大量能量，不利于节能。

为解决上述问题，美国专利第 6471392、 6742774以及 5538191号均揭示了利用库特流来混合流体，声称找到一种环形腔的尺寸，表面质量和转子转速的匹配，能避免泰勒旋涡的产生。这些专利通过两个条件来消除泰勒旋涡，一是环形腔的厚度小于等于流体材料在转子和定子表面的边界层厚度之和，即间隙足够小时就能避免泰勒旋涡。另一个条件是转子和定子的圆柱表面足够光滑以抑制泰勒旋涡的生成。

然而，根据 "泰勒旋涡"理论，无论环形腔的间隙厚度有多薄，只要由转速、环形腔半径和流体黏度构成的泰勒系数的函数值超过一个临界值，泰勒旋涡就会出现。例如：在流体属性和环形腔尺寸都确定的情况下，只要转速足够高，泰勒旋涡仍可能出现。因此，按照前述专利的方法制作出的环形腔只能在一定的转速和一定的黏度流体下形成库特流。当超出此转速和低于此黏度时，泰勒旋涡就会产生。

在许多情况下，环形腔必须在高于临界转速下工作，而其它的流体也有可能低于临界黏度，所以泰勒旋涡的生成是不可避免的。所以，混合效率和提高转子转速出现泰勒旋涡之间是一对一直未能解决的矛盾。现有的混合技术只能在提高转速和避免泰勒旋涡这对矛盾中折中选择。

请参照图 1所示，在现有技术的转子旋转过程中，由于重力的作用，尚未充分混合的流体常常从环形腔的底部出口流出，影响混合和反应效果。为防止流体的流出，常用的方法是在底部出口处安装阀门。然而，由于阀门与环形腔之间存在一定体积的混合 "盲区" 700, 该 "盲区" 700 内的流体不能充分混合而成为废液，造成原材料浪费。

微反应技术是一种将微结构的内在优势应用到物理或（和）化学过程的方法和技术，体现这种技术的设备或器件则称为微反应器。微反应器是一种单元反应界面尺度为微米量級的小型化的物理或（和）化学反应系统，是二十世纪九十年代兴起的微化工技术。

微反应器的反应界面至少有一维达到微米量级，一般为数十到数百微米。在此微观尺度，物质的某些特性的影响与宏观状态有很大的差別。如在大尺度范围里，扩散过程经常是化工过程的瓶颈并且不易掌控，然而在微尺度范围内，扩散过程及其影响就有可能比较容易掌控。例如对于扩散系数相对较小的蛋白质（常温下在水里的扩散系数约为 8xlO-⁷ _Cm² /s ), 扩散通过 1厘米直径的管子大约需要十天时间，但是扩散通过 10微米的微管道仅需要 1秒钟。因此，可以充分利用这个由尺寸减小带来的好处，制作微混合器等器件。

当反应器的一个或多个空间的尺寸被压缩到微米量级后，反应物的面积 - 体积比也发生了很大的变化，从而使微反应器具有宏观反应器所不具备的优点：

一、体积小，反应物消耗量少。微反应器的体积大大小于传统的反应器系统，一个反应流程仅需微小剂量的反应物即可完成，这个特点对于研发型反应器来说具有突出的优势。

二、反应速度快。由于微反应器的空间尺寸至少有一维在微米量级，分子扩散距离短，传质快，可以使反应物快速充分接触、混合和反应。因此，微反应器系统的反应速度通常远高于传统的反应器。

三、通道内流动一般为层流，流体的流动状态等容易控制。

四、反应器体积小，反应物与外界的热交换可以十分迅速，容易精确控制反应温度，加快反应速度。另外，由于可以快速热交换，一些在传统反应器中不能进行的反应，如快速放热、易燃易爆类反症可以在微反应器中进行。

五、微反应器可实现"数增放大"，即一个通道代表一个反应器，其放大仅为数量的叠加，避免传统放大过程的放大效应。由于具有 "数增放大" 特性，微反应器装置既具有连续反应所需的稳定性，又可以灵活地调节产量，实现按需生产。

由于具有上述优点，使用微反应器可以提高化学反应的产率和选择性，保证反应的安全性并減少环境问题；能够大幅降低研发的成本，縮短研发的周期；实现化学实验自动化和高效化。微反应技术的这些优越性使得微反应器在生命科学、能源、新材料、化工等很多领域有着广阔的应用前景。

美国专利第 5340891号揭示了一种连续混合的方法和装置，该现有的装置包括反应器和向反应器输入流体的储液罐。该反应器包括设有圆柱孔的定子和圆柱状转子，巴转子共轴地安装在定子的圆柱孔中，转子和定子的相对的两个圓柱面构成了一个狭窄的环形腔。储液罐内的流体从反应器的底部持续地注入该环形腔内，转子旋转带动流体相对运动，从而使流体混合。混合后的乳状液从反应器的顶部输出。储液罐的底部位置高于反应器的顶部位置，使储液罐内的液体能够进入整个反应器。显然，从储液罐到反应器的底部入口处存在较长的连接管路。如果只需制备少量的混合物，例如 50亳升，从储液罐输出的部分流体可能会滞留在储液罐到反应器之间的管路内，无法注入反应器内完成混合，造成原材料的浪费。因此，该现有的装置只能适用于大批量的连续的生产过程，不适用于制备少量产物。

为解决上述问题，美国专利第 6742774号提出了一种改良的微反应装置。该改良的微反应装置的储液罐靠近反应器底部入口 , 使用计量泵（ meter ing pump )从储液罐内吸入液体，然后将吸入的液体压入到反应器内。

使用计量泵缩短了储液罐与流体入口间的管路长度，可以控制流入反应器内的液体的流量和流速。既适用于连续生产，又适用于少量生产。然而，该现有技术具有以下缺点：

一、对于黏度大的液体，计量泵不能连续有力地从储液罐内吸入流体，导致黏度大的流体无法正常地输入到反应器内。

二、由于计量泵的最大流量是固定的，越接近最大流量，其控制流量的精度越高；如果设定的流量远低于其最大流量，计量泵的精度就会降低。例如计量泵的最大流量是 50毫升 /分钟，对于最大流量，其可以保持控制精度；而当流量设定成 1毫升 /分钟时，其精度就会大打折扣。且，实践中，当设定流量远低于最大流量时，计量泵不能使流体均勾地输入到反应器内，其流体输送通常包含脉动冲，这不利于均匀地混合流体。所以，计量泵不适于处理微量反应的流体。

三、计量泵的最大流量是固定的，例如计量泵的流量是 0-15ml , 当需要更大流量时，例如 25ml , 需要拆除该计量泵，重新安装一个大流量的计量泵。众所周知，拆装计量泵较为繁瑣，因此计量泵不能适用于流量多变的场合。

四、反应器通常需要在特定温度下进行混合和反应，而由于储液罐内容量很大，难以在较短时间均勾地加热或冷却其内的流体，因此其输出的流体通常处于室温，流体输入到反应器内后需要进行加热或冷却方可进行混合和反应 , 不利于提高效率。

五、当关闭计量泵时，计量泵到反应器入口之间以及计量泵到储液罐之间的管路内依然残留有流体，不利于精确控制流量，且造成原料浪费。

当两种或多种物质混合或者高速地发生化学反应时，大多数化学反应或多或少地会吸热或放热，一些反应的吸热和放热非常强烈。另外，很多反应过程对温度要求非常严格，需要在特定温度范围下或者某一温度下才可以正常进行，如果反应过程中的吸热和放热影响了反应的要求温度，反应效率会大大降低。

美国专利第 6938687号揭示一种库特型反应器的温度控制装置，该现有的温度控制装置设置在转子内。转子内部开设有圆柱状的收容空向， jf f收容温度控制装置。温度控制装置包括若干个圆形导流片，这些圆形导流片相互间隔，使相邻的导流片之间形成空隙，并且平行地、同轴地堆叠在定子的圆柱状收容空间内。相邻两片导流片之间通过连接元件连接。转子上部设置有圆形的入口和出口，相应地，每片导流片上设置有分别与入口和出口同心的圆形第一、第二缺口，入口和第一缺口形成输入通道，出口和第二缺口形成输出通道。通过输入通道，可向温度控制装置内充入循环液，循环液通过入口、第一缺口流入导流片之间的空隙，然后经过第二缺口从出口流出，从而循环地带走热量或带进热量。为了使环形腔内正在混合反应的流体与循环液迅速地进行热交换，转子的收容空间通常尽可能大，以使转子的壁足够薄。

其他相关的资料还有美国专利第 5141328号、第 5370824号、第 5554323 号、第 5558820号、第 6723999号、第 6752529号、第 6938687号、第 6994330 号以及第 7001571号。

在转子内部设置圆柱状收容空间的技术难度较大。通常的做法是在两个半圆柱体上的平面上形成半圆柱状空间，然后通过焊接等合并形成圆状定子和圆柱状收容空间。然而，这样的做法工序复杂，精度要求非常高。

如果合并工序故得不够严密，会导致循环油泄露，进入环形腔内污染环形腔内的流体。另外，由于转子的壁很薄，高速旋转时可能会产生变形，造成转子寿命较短，不利于降低成本。再者，该库特型反应器的转子的底部是圆锥形的，不适合开设空间，所以定子的圆锥形底部的温度无法控制，造成反应器底部和其它部位形成温度差，不利于反应的温度均一性。即使在定子的圆锥形底部开设空间，制造与圆锥形底部相匹配的温度控制装置的难度也较大。

综上所述，有必要提供一种混合及反应装置解决现有技术所存在的缺陷。发明内容

本发明的目的之一在于提供一种可以充分混合待处理物的混合及反应装置。

本发明的又一目的在于提供一种混合及反应装置，其可以控制待处理物在其内的留存时间。

本发明的又一目的在于提供一种混合及反应装置，其可以尽量避免流体进入混合盲区，从而使装置内所有的流体都能充分混合。

本发明的又一目的在于提供一种混合及反应装置，其可以扰乱泰勒漩涡，从而加强混合效果。本发明的又一目的在于提供一种混合及反应装置，其可以充分混合待处理物或者使待处理物充分混合而得以充分反症，可以精硝、均匀地控制待处理物的流量，适用于流量多变的场合、黏度大的液体以及微量反应的流体，并且节能省时，节约原料。

本发明的又一目的在于提供一种混合及反应装置，其可以均匀地控制反应的温度、结构简单、制造方便、使用寿命长并且可以适用于高转速的场合。

本发明的一方面提供了一种混合及反应装置，包括第一元件和第二元件，其中，笫一元件设有收容第二元件的圆柱形收容孔，第二元件收容于笫一元件的部分为圆柱形，第一元件和第二元件之间形成环状的通道，第二元件面对通道的圆柱形表面上设有扰动部，该扰动部包括至少一条紋，该条纹与所述通道轴线的夹角是锐角。

进一步地，所述条纹是螺紋。

进一步地，所述条紋的横截面可以是正方形、长方形、梯形、三角形等多边形，也可以是半圆形、半椭圆形等弧形。

进一步地，所述混合及反应装置还包括输入装置，输入装置包括输入单元，输入单元包括与所述通道连通的收容部、可压缩收容部容积的压缩部以及用于驱动压缩部的驱动单元。

进一步地，所述收容部上设有开口，供压缩部伸入收容部，压缩部一侧通过开口可活动地伸入收容部内。

进一步地，伸入收容部内的压缩部与收容部之间设置有密封元件。

另一方面，压缩部可以产生形变并且与收容部一体设置。

进一步地，输入单元包括与混合装置的通道连通的出料口。

进一步地 , 输入装置还包括连接通道与输入单元出料口的连接件。

进一步地，出料口上设置有阀门。

进一步地，输入装置还包括可拆卸地固定输入单元的固定座。

进一步地，驱动单元包括用于驱动压缩部的施力部和为施力部提供驱动力的动力部。

进一步地，施力部可以是可移动的滑块或可伸缩的臂中的一种。

进一步地，驱动单元包括用于限制施力部的位移轨道或（和）位移距离的限位部。

进一步地，所述混合及反应装置还包括第一温度控制部，第一温度控制部包括壳体和设置在壳体内部的温度控制体，其中温度控制体围设在第一元件外围。进一步地，所述壳体为圆柱形。

进一步地，所述第一元件被所述温度控制体包围的部分为圆柱形。

进一步地，壳体上设有至少两个开口。

进一步地，温度控制体包括若干级联的热交换元件。

进一步地，每个热交换元件设置有至少一个缺口，每个热交换元件的缺口数量可以相同或者不同。

进一步地，热交换元件的缺口可以全部对齐、可以相互交错或者部分对齐、部分交错，级联后形成直的或曲折的过道。

进一步地，所述过道与热交换元件的间隙互相连通。

进一步地，通过壳体上的一个开口往温度控制体注入流体，流体经过所述过道和间隙从另一个开口流出，从而达到快速调节所述通道的温度的目的。

相较于现有技术，本发明混合及反应装置的第二元件设置有扰动部，由于扰动部兼具有扰乱泰勒旋涡、加大混合效果、控制流体在通道内的留存时间以及防止流体进入混合盲区从而使装置内所有的流体都能充分混合的功能，所以本发明混合及反应装置可以充分混合待处理物、控制流体在通道内的留存时间以及使所有的流体都能充分混合。

相较于现有技术，由于输入单元具有可压缩收容部容积的压缩部且该压缩部由驱动单元驱动，动力部可根据待处理物的特性和剂量 ^是供恒定大小的动力，保证了本发明混合及反应装置可以使大黏度的流体和 /或小剂量的流体正常均匀地输入到反应部内；受到压缩部的压力，收容部内的流体可以被完全地压入混合装置内，因此本发明混合及反应装置可以精确控制流量，有效避免了原料的浪费；相较于现有的储液罐，输入单元的体积较小，可以在待处理物输入通道之前，预先加热或冷却输入单元，从而可以同步调节待处理物和混合装置内的温度，节约能量和时间；根据待处理物的实际剂量选择合适规格的输入单元，从而使本发明混合及反应装置可适用于流量多变的场合。

相较于现有技术，由于第一温度控制部设置在反应部的外围，从而使本发明混合及反应装置具有结构筒单、制造方便、寿命长、使通道内温度快速均匀并且可以适用于高转速的场合等优点。附图说明

图 1是现有技术的结构示意图。

图 2是本发明混合及反应装置的结构示意图。

图 3是本发明混合及反应装置的局部结构示意图。图 4是本发明混合及反应装置的第二元件的结构示意图。

图 5是本发明混合及反应装置的结构示意图。

图 6是本发明混合及反应装置的输入单元的结构示意图。

图 7是本发明混合及反应装置的控制装置的架构示意图。

图 8是本发明混合及反应装置的结构示意图。

图 9是本发明混合及反应装置的第一温度控制部的结构示意图。

图 10是本发明混合及反应装置的温度控制体的立体图。

图 11是本本发明混合及反应装置的温度控制体的俯视图。具体实施方式

本发明的混合及反应装置用于使待处理物充分混合或者使待处理物充分混合而得以充分反应。待处理物可以是具有一种成分的流体，也可以是具有多种成分的混合流体，其中流体可以是气体、液体、胶体、固体颗粒或粉末等，只要流体的形状可以随着收容该流体的容器的形状的改变而改变即可。所述待处理物中至少包括一种液体。本发明混合及反应装置可以使可溶性的固体或液体完全溶于溶剂中，形成均勾溶液，例如在溶液中均勾添加催化剂等；使不可溶性的固体颗粒或气体暂时分布于溶剂中，形成悬浮液，例如利用悬浮的硅颗粒从含有细胞的液体内萃取核糖核酸、在润滑油中加入石墨颗粒以提高润滑效果等；使微溶性的液体以微小液滴分布于溶剂中，形成乳状液，例如充分混合水与燃油以制造新型节能燃料、用溶剂从原油中提取或剔除特定成分等；促使反应物充分对流，减少局部的浓度差异，从而使反应完全，例如使不互溶的液体和气体充分混合而完全反应等；促使溶液对流，减少局部的温度差异，从而使散热均匀、保持溶液的温度一致。

请参照图 2和图 3所示，本发明较佳实施例的混合及反应装置包括反应部和驱动部 12 , 反应部包括第一元件 15和第二元件 16 , 其中第一元件 15是静止不动的定子，第二元件 16是可以高速旋转的转子。在本实施例中，第一元件 15和第二元件 16是圆柱体，笫一元件 15沿其圆柱轴方向设置有圆柱孔，第二元件 16安装在第一元件 15的圆柱孔中并且与第一元件 15共轴，从而在第一元件 15和第二元件 16之间形成可以容纳流体的狭窄的环形通道 17。本实施例中，通道 17的厚度达到微米量级，其可以是几十微米到几千微米，例如：通道 17的厚度可以设定为 50-80 £米、 120- 130微米、 350 ^:米左右、 1000 微米、 ²000微米、 3000微米等。

在本实施例中，通道 17的顶部设置有两个用于向通道 17输入待处理物的入口 30、 31 , 底部设置有出口 18 , 根据实际需要，入口 30、 31和出口 18可以设置在通道 17的其它位置。入口 30、 31和出口 18均与通道 17连通，其可以是任何使待处理物进入或排出通道 17的元件，如管或者阀等。入口 30、 31 和出口 18可以是相同的元件或设置，也可以是不同的元件或设置。

请参照图 3和图 4所示，第二元件 16面对通道 17的表面设置有扰动部 160, 扰动部 160可以通过微机械加工、电腐蚀、光刻等方式一体形成于第二元件 16的表面上，也可以通过电镀、强力粘贴等方式附着在第二元件 16的表面上。扰动部 160可以是任何形式，例如：可以是设置在第二元件 16表面上的凸出体，也可以是凹进体。扰动部 160在第二元件 16表面上的凸、凹程度可以是通道 17平均厚度的 1%- 300°/。左右，例如，当通道的厚度设定为 100微米时，扰动部 160的最凸处与最凹处在第二元件 16的径向上的距离可以是 1 微米到 300微米左右。在本实施例中，扰动部 160的凸、凹程度可以优选地设定为通道 17厚度的 5%- 100%左右，更优选地，设定为通道 17厚度的 10°/。- 30% 左右。扰动部 160在第二元件 16表面上的凸、凹程度可以相同的，也可以是不相同的。

扰动部 160在第二元件 16的表面的密度可以设定为小于 50%，在本实施例中，扰动部 160可以优选地占第二元件 16表面积的 10%-40%。

扰动部 160可以是任何形状。例如：可以是多个点构成的阵列，可以是连续的条纹或间断的条纹，也可以由点和条紋共同构成。扰动部 160可以随机地排布在第二元件 16表面上，也可以是规则排列。条紋状的扰动部 160的方向可以是任意的，只要不与第二元件 16的轴向垂直或平行即可。条纹状的扰动部 160可以从第二元件 16的底部一直延伸到顶部，也可以间断的延伸到顶部。多个条紋可以是等间距的，也可以是不等间距的，多个条纹之间也可以存在交叉。扰动部 160包括但不限于图 4所示的若干连续等间距条紋。

扰动部 160的截面形状包括但不限于三角形、梯形、方形等任意多边形或者半圆形、半椭圆形等或上述形状的任意结合。图 4 所示的三角形的扰动部 160只是其中的一种。

请参照图 4 , 在本实施方式中，扰动部 160是连续条纹。第二元件 16转动时，扰动部 160的一段连续条紋与第二元件 16表面的切面的交点是连续移动的。该交点的移动方向是该条紋的趋势方向。扰动部 160趋势方向可以是任意的，只要该旋转方向总体上与第二元件 16的旋转方向相反或相同即可。当第二元件 16上所有的或某局部的大部分的条紋具有相同趋势方向时，对流体产生一个沿趋势方向的推力。该推力形成一个平行于第一元件 15中轴的轴向分力，推动流体的沿轴向流动。

待处理物通过进口 30和 31进入环形的通道 17 ,在第二元件 16高剪切力、高离心力和轴向力的作用下使两种待处理物快速地充分混合。如果这两种流体可以发生化学反应，二者可以充分混合而充分反应。

在本发明混合及反应装置中，通道 17中的流体流动有可能是层流，有可能是湍流。靠第二元件 16高速转动提供的动力带动流体分层流动，把流体分成无数薄层，在环形通道 17的半径方向上，由于薄层间的流动速度不相同，使流体层能快速地和其它的流体层近距离接触，而产生快速扩散，使两种流体充分混合。但根据 "泰勒库特流" （Taylor Cout te Flow )理论，在反应部按一定的尺寸制造完成后，通道 17的间隙就固定了，对于不同黏度的流体，在不同的旋转速度下，是否发生库特流或泰勒旋涡是由泰勒系数决定的。当转子在低速运行时，通道 17中的流体流动是按层流方式进行的，这时流体的混合效果较好，但由于转速低，输入的待混合流体流量不能高，如果流量高的话，流体很快就沿轴向穿过通道 17流出，而达不到好的混合效果。要想高效率高流量地混合，就必须提高转子的旋转速度，而提高旋转速度就可能会带来泰勒旋涡，使混合效果变差。本发明混合及反应装置不回避泰勒旋涡的产生，通过第二元件 16的扰动部 160提供的轴向力，来扰乱按照垂直于第二元件 16的轴的方向排列的泰勒旋涡，打破泰勒旋涡所形成的一个个封闭的流体团，从而使旋涡内的流体和旋涡外的流体产生交流，加大了混合效果。另一方面，扰动部 160 也扰动打乱了旋涡内的自成一体的微循环，使 £循环内的流体搅动和混合。由此可知，由于在第二元件 16上设置了扰动部 16 , 本发明混合及反应装置的混合效果可以不受输入流量和转速的影响。通过本发明混合及反应装置混合成的流体的颗粒非常小，半径可达到纳米级，大大提高了流体的混合效率和反应效率。

扰动部 160除了具有扰乱泰勒旋涡、加大混合效果的功能以外，还具有控制流体在通道 17内的留存时间的功能。扰动部 160的趋势方向可以与第二元件 16的旋转方向相反，当第二元件 16高速旋转时，扰动部 160提供向上的轴向力，阻止通道 17内的流体下降。这样，就可以将所有的流体都限制在通道 17内，既保证流体在通道 17内有足够充分的时间混合、反应，又可以防止流体进入混合盲区，从而保证通道 17内所有的流体都能充分混合和 /或反应。当流体在通道 17充分混合和 /或反应后，可通过从通道 17的顶部加压，使流体下降至产物出口 18; 或者，使第二元件 16反向转动，即扰动部 160的趋势方向与第二元件 16的旋转方向相同，扰动部 160提供向下的轴向力，使流体下降至产物出口 18。

基于相同的原理，在某些情况需要将反应部倒置时，扰动部 18也可以提供上述功能。

由上可知，利用扰动部 160的轴向力，可以在一定程度上控制流体的流动状态。包括但不限于控制流体在反应部中的留存时间、促进流体从反应部中流出，改变流体流出反应部的速率，增加或减小待处理物输入到反应部中的阻力等。

进一步地，混合及反应装置还可以包括连接部 13、与第二元件 16配合的轴承座 11，第二元件 16通过连接部 13与驱动部 12的轴连接，第二元件 16 穿过轴承座 11 , 与第一元件 15形成环形的通道 17。

驱动部 12可以是电动马达或者其它任何可以提供动力使第二元件 16转动的部件。第二元件 16的最高转速主要由驱动部 12的功率、扭矩决定。通常，驱动部 12的功率、扭矩越高，第二元件 16的转速就越大。在本实施例中，第二元件 16的最高转速是 10350转 /分钟。根据不同流体的特性，选择适当的转速或更高转速，可以使混合和 /或反应达到实际需要的效果，甚至更好的效果。通常，当第二元件 16的转速高于 3000转 /分钟时，例如 3000转 /分钟、 5000 转 /分钟、 6000转 /分钟、 8000转 /分钟、 9000转 /分钟等，产物的颗粒半径可以达到微米级或纳米级。根据实际需求，选择适当的驱动部 12 , 本发明混合及反应装置可以达到更高的转速。反应部的工作温度可以设定在 - 150 °C -300 °C，例如反应部的工作温度设定在- 150 °C- 50°C、 - 50 °C- 100 °C、 20°C- 25 (TC、 150 °C- 300 °C等。

进一步地，混合及反应装置还包括一个或多个第一温度控制部 14。第一温度控制部 14可以设置在通道 17的部分或者全部外围，还可以安装在反应部的其它位置。第一温度控制部 14可以包括开口 32、 33 , 如阀或管等。通过开口 32、 33 , 第一温度控制部 14可充入流体，以迅速改变反应部的温度。由于混合反应中可能产生热量，也可能吸收热量，流体循环地从开口 32进入反应部的第一温度控制器 14 , 经过充分换热后从开口 33流出，从而循环地带走热量或带进热量。第二元件 16高速旋转时，剪切摩擦力可能使通道 17内的流体产生大量的热量，为防止这些热量影响混合反应，冷的流体循环地经开口 32 进入第一温度控制部 14中，与通道 17充分换热后从出口 33流出。如果通道 17 中的化学反应需要吸收热量，而且当摩擦产生的热不足以供应时，可以向第一温度控制部 14中充入温度高的循环流体，高温的循环流体可以对通道 17 进行加热。由于通道 17和第一元件 15的壁都很薄，设定温度的循环流体可以迅速地与正在混合反应的流体进行热交换，通道 17 内的正在混合反应的流体很快就能与循环流体的温度相接近。并且，由于通道 17很窄，通道 17中的流体温度很容易均匀，这有利于反应的一致性。通过第一温度控制部 14对通道 17 温度的设定，可以满足某些混合反应对特定温度环境的要求，也可以保证通道 17内温度恒定。

进一步地，混合及反症装置还包括一个或多个第二温度控制部。第二温度控制部设置在轴承座 11上。第二温度控制部可以包括开口 34、 35 , 如阀或管等。通过开口 34、 35 , 第二温度控制部可向轴承座 11充入轴承油、水等流体，以迅速改变轴承座 11的温度。当第二元件 16高速运行时，轴承座 11中的轴承发热，流体从进口 34进入轴承座 11 , 从出口 35流出，带走热量，润滑轴承。由于第二元件 16的顶部伸入轴承座 11内，第二温度控制部还同时具有控制第二元件 16温度的作用。根据通道 17内的设定温度，适当设定第二温度控制部的温度，确保第二元件 16的顶部温度与伸入通道 17内的第二元件 16的底部的温度相同。这样，避免了由于第二元件 16的顶部、底部的温差导致热传导，使通道 17热损失或热增加。

进一步地，混合及反应装置还包括一个或多个第三温度控制部，第三温度控制部设置在驱动部 12上。第三温度控制部可以包括开口 36、 37 , 如阀或管等。通过开口 36、 37，第二温度控制部可向驱动部 12充入流体，以迅速改变驱动部 12的温度。从开口 36进入驱动部 12内循环后从开口 37流出带走驱动部 12的热量。例如，驱动部 12高速运转产生大量热量时，可以采用水冷却方式使驱动部 12降温。

进一步地，混合及反应装置通过支撑装置安装在操作台上，安装的角度可以是垂直、水平或者任何需要的角度。支撑装置可以包括基座 9和支撑座 10 , 其中基座 9安装在操作台上，支撑座 10用于将驱动部 12和反应部固定在基座 9上。

输入装置

进一步地，所述混合及反应装置还包括输入装置，请参图 5 , 输入装置包括输入单元 2和驱动单元 3。本实施例中，由于混合及反应装置两侧的输入装置的结构、相互连接关系均相同，所以只针对一侧的输入装置进行描述。

请结合参照图 6所示，输入单元 2包括用于收容待处理物的收容部 43、出料口 201和用于压缩收容部 43空间的压缩部 202。出料口 201与混合及反应装置的入口 30连接，出料口 201上可以设置阀门 203 , 关闭阀门 203可防止待处理物从输入单元 1 内泄漏进入所述通道。在本实施例中，压缩部 202 是活塞形式，收容部 43上设置有供压缩部 202伸入收容部 43内的开口 204 , 压缩部 202—侧通过该开口 204可活动地伸入收容部 43内，另一侧与驱动单元 3连矣。当驱动单元 3提供动力驱动压缩部 202时，压缩部 202朝出料口 201方向移动，減小收容部 43的空间，使收容部 43内的待处理物输入到混合装置内。压缩部 202伸入收容部 43的一侧与收容部 43之间可以设置密封元件，防止待处理物从压缩部 202与收容部 43之间的空隙泄漏。

压缩部 2 02也可以是其它形式，只要其可以改变收容部 43的空间即可，例如压缩部 202与收容部 43一体设置并且可以产生弹性形变，通过受压时产生的形变使收容部 43的空间减小。压缩部 202也可以向其它方向移动，只要其移动可以减小收容部 43的空间即可。

输入单元 2的规格可以是任意的，较佳的范围是 1毫升至 1000毫升，例如 5亳升、 7毫升、 20亳升、 100毫升。可以 ^据待处理物的实际剂量选择合适规格的输入单元。因此，本发明混合及反应装置可适用于流量多变的场合。

由于输入单元 1的体积较小，如果混合和 /或反应需要在特定温度下进行，在待处理物输入通道 17之前，可以预先加热或冷却输入单元 2 , 同步调节待处理物和反应部的温度，节约能量和时间。另外，加热或冷却待处理物，可以在一定程度上降低流体的黏度，更有利于混合或（和）反应的进行。

驱动单元 3用于向压缩部 202提供动力，它可以是任何系统，只要能够根据实际需要驱动压缩部 202进行匀速、加速、减速位移即可。

在本实施例中，驱动单元 3包括用于驱动压缩部 202的施力部 24和为施力部 24提供驱动力的动力部 302。动力部 302可以是电动马达或者其它可以提供动力的组件与相应的传动机构的组合。施力部 24可以是任何元件，例如可移动的滑块或可伸缩的臂，只要其向压缩部 202施力时可以部分或全部地发生位移即可。

动力部的传动机构可以是任何形式的传动系统, 比如齿轮传动系统、液压传动系统、气动系统等。

动力部 302可以直接驱动施力部 24 ,也可以使用其它元件驱动施力部 24，例如，在本实施例中，驱动单元 3还包括连接动力部 302和施力部 24的传动部 24² , 动力部 302通过传动部 242驱动施力部 24位移，施力部 24驱动压缩部 202位移。

比如，动力部 302 可以是电机和齿轮齿条传动系统的组合，传动部 242 是齿条，电机通过齿轮传动系统驱动齿条位移，齿条驱动与之连接的施力部 24位移，施力部 24驱动压缩部位移。当然，动力部 302也可以直 4矣与压缩部 202连 ·ί矣，从而直接驱动压缩部 202位移。

驱动单元 3还可以包括限位部，用于限制施力部 24在特定轨道内、沿特定方向或（和）在特定距离内位移。在本实施例中，驱动单元 3包括第一限位部 241、第二限位部 244a、 244b, 其中，第一限位部 241包括两条相互平行的导引杆，以限制施力部 24的位移轨道和位移方向。笫一限位部 241还可以是任何具有方向控制功能的其它元件，例如导引轨、导引槽、拉杆等。第二限位部 244 a、 244b设置在第一限位部 241上，限定施力部 24在特定距离范围内移动，同时可以防止施力部 24向压缩部 202施力过度，损坏输入装置的元件。

由于动力部 302可以持续地提供动力，输入单元的压缩部 202受到持续的动力，可以持续地将高黏度液体输入到反应部内，保证了高黏度流体可以正常地输入到反应部内。

根据待处理物的特性和剂量，可以设定动力部 30提供恒定大小的动力，输入单元 1的压缩部 202受到恒定的动力，待处理物可以被匀速地输入到反应部内，有利于流体的均匀混合。显然，适当设定动力部 302提供的动力的大小，微量的待处理物也可以均匀地输入反应部内。

由于受到输入单元 2的压缩部 202压力时，收容部内的流体可以被完全地压入混合装置内，因此本发明混合及反应装置可以精确控制流量，节约原料。

输入装置还可以包括用于可拆卸地固定输入单元的固定座 301。输入装置还可以包括连接件 27 , 连接件 27的一端与混合装置的入口 30连接，另一端可以与任何装在固定座上的输入单元 1连接。连接件 27的另一端是可以与任何规格的输入单元 2连接的标准接口。

利用本发明混合及反应装置使待处理物充分混合或（和）反应，通常包括混合、清洗干燥两大过程。

首先进行混合过程，混合过程包括以下操作步骤：

1、将待处理物装入收容部；

对于黏度较小的待处理物，可以使用出料口 201将待处理物吸入到收容部 43内。具体方法是：将输入单元 1的出料口 201浸入待处理物中；拉动压缩部 202 , 使收容部 43的空间增大，从出料口 201将待处理物吸入到收容部 43 内；关闭出料口 201的阀门 203 , 防止待处理物泄漏。

对于黏度较大不易吸取的待处理物，可以通过收容部 43上的开口 204装入待处理物。具体方法是：关闭出料口 201的阀门 203, 将压缩部 202从收容部 43内取出，从收容部 43上的开口 204装入待处理物，再将压缩部 202伸入收容部 43内。该装入待处理物的方法可以适用于高黏度的#处理物。

2、将装有待处理物的输入单元 2安装在输入装置的固定部 301上，用连接件 27连接输入单元 1与混合装置，并使施力部 24抵靠压缩部 202;

3、开启混合装置的驱动部 12 , 使第二元件 16按照一定速度高速旋转，例如 4500转 /分钟、 10000转 /分钟;

4、开启阀门 7、 8以及出料口 201的阀门 203;

5、开启输入装置的驱动单元 3 , 对于不同的待处理物，设定压缩部 202 的速度，例如 1毫升 /分钟、 25毫升 /分钟等，使压缩部 202按照一定速度，把待处理物压入到混合装置的通道 17内；

6、高速旋转的第二元件 16提供高剪切力、高离心力，使两种待处理物快速地充分混合。如果这两种流体可以发生化学反应，二者可以充分混合而充分反应；

7、充分混合或反应的流体在压缩部的压力下经反应部的出口 18和出口阀门 20流入产物收集器 19 , 流体产物和气体产物同时收集到产物收集器 19中；

8、分离产物收集器 19的气体产物和流体产物。

在上述混合过程中 ,流体产物和气体产物也可以分别收集到不同的产物收集器中。气体产物和流体产物的收集以及分离的过程属于本领域内一般技艺人员熟悉的技术，在此不赘述。混合过程完成后，可以关闭输入装置的动力部。

当一次混合过程完成后，需要对整个流体管路和通道 17进行清洗，防止对下一组待处理物造成污染。取走产物收集器 19 , 连接收集废液和废气的廈物收集器与反应装置的产物出口 18。

清洁过程与混合过程类似，所使用的输入单元也可以与混合过程使用的输入单元相同，清洁过程包括以下步骤：

1、用干净的输入单元 2吸入清洗液，关闭出料口 201的阀门 203;

2、将装有清洗液的输入单元 2固定在输入装置的固定部 301上，与反应装置的入口 30连 ¾

3、开启输入装置的动力部 302 , 清洗液被压入反应装置的通道 17内；

4、高速旋转的第二元件 16使清洗液对通道 17进行强力冲刷，清洗液流过的管路和阀门都能清洗到；

5、清洗的废液、废气排入废物收集器内;

6、把输出氮气的软管接入连接件 27 , 向流体管道和通道 17通入氮气，使残留的废液、废气排入废物收集器内；

7、干燥。本实施例 ,反应装置的驱动部在一次混合和清洗干燥过程中可以始终处于高速旋转状态，当混合以及清洗干燥过程结束后，反应装置的驱动部从高速转为怠速状态。

当待处理物已经是混合流体时，本发明混合及反应装置可以仅设置一个待处理物入口和一个相应的输入装置；当有多种待处理物需要混合和反应时，可以设置多个待处理物入口和多个输入装置；也可以预先设置多个待处理物入口和多个输入装置，根据反应的需要，选择使用合适数量的待处理物入口和输入装置。驱动单元 3可以使用一个施力部 24驱动多个输入单元 2向通道 17输入待处理物，也可以设置多个施力部 24分別驱动多个输入单元 2。

本发明混合及反应装置的各个元件可以使用相同的或者不相同的材料制成。基于待处理物的特性、产物特性、反应或（和）混合过程所需条件、成本等因素考虑，混合装置的元件和输入装置的输入单元可以由铸铁、不锈钢、合金、铝等金属材料，也可以由塑料、玻璃、石英玻璃、陶瓷等有机或无机材料制成。例如，在本实施例中，第一元件 15、第二元件 16由不锈钢制成，输入单元由玻璃制成，从而使混合及反应装置可以适用于强腐蚀性待处理物。

请参照图 7所示，本发明混合及反应装置还可以包括用于控制输入装置和混合装置的控制装置，该控制装置可以包括监视单元 800和控制单元 900 , 其中控制单元 900通过通讯接口（RS232、 RS485或其它接口）与受控设备连接，受控设备包括阀门 7、 8、 20、混合装置的驱动部 12、第一、第二和第三温度控制元件、输入装置的驱动单元 3和输入单元 2等。控制单元 900通过控制指令或通讯协议与受控设备通讯，实现对受控设备的控制，如控制阀门 7、 8、 20开关、输入单元 2向混合装置输入待处理物的速率、第二元件 16的转速、反应部的温度等。监视单元 800用于输入 /更改控制指令和监视混合及反应装置的实际运行状况。通过控制装置，可以精确控制对本发明混合及反应装置的各种参数。

温度控制部

请参图 8，本实施例的混合及反应装置包括反应部和驱动部 12a , 反应部包括第一元件 15a和第二元件 16a , 其中第一元件 15a是静止不动的定子，第二元件 16a是可以高速旋转的转子。笫一元件 15a和第二元件 16a是圆柱体，第一元件 15a沿其圆柱轴方向设置有圆柱孔，第二元件 16a安装在笫一元件 15a的圆柱孔中并且与第一元件 1 共轴，从而在第一元件 15a和第二元件 16a 之间形成可以容纳流体的狭窄的环形通道 17a。通道 17a的顶部设置有两个用于向通道 17a输入待处理物的入口 30a、 31a , 底部设置有产物出口 18a , 根据 ,

实际需要，入口 30a、 31a和出口 18a可以设置在通道 17a的其它位置。入口 30a、 31a和出口 18a均与通道 17a连通，其可以是任何使待处理物进入或排出通道 17a的元件，如管或者阔等。入口 30a、 31a和出口 18a可以是相同的元件或设置，也可以是不同的元件或设置。

本发明可以包括用于连接驱动部 12a和第二元件 16a的连接部 13a , 第二元件 16a通过连接部 13a与驱动部 12a的轴连接，从而使驱动部 12a可以带动第二元件 16a转动。本发明还可以包括与第二元件 16a配合的轴承座 11a , 第二元件 16a穿过轴承座 11a , 与笫一元件 15a形成环形的通道 17a。

请参照图 8至图 11所示，本发明可以进一步包括一个或多个笫一温度控制部 14a。第一温度控制部 14a可以设置在通道 17a的部分或者全部外围，还可以安装在第一元件 15a的其它位置，例如底部。

第一温度控制部 14a围设在第一元件 15a外围，包括圆柱状壳体 149和设置在壳体 149内部的温度控制体 140。壳体 149上可以设置开口 32a、 33a等。温度控制体 140设置在笫一元件 15a外围，包括若干级联的热交换元件 141。在本实施例中，热交换元件 141是圆环状，与第一元件 15a的外围形状对应。热交换元件 141的形状也可以只有内围与第一元件 15 a的外围形状对应，例如，热交换元件 141是内部设置有圆形孔的方形环、多边形环或椭圆形环等。每个热交换元件 141设置有一个或多个缺口，每个热交换元件 141的缺口数量可以相同或者不同。如果热交换元件 141设置多个缺口，这些缺口可以均勾地分布在热交换元件 141上，也可以不均勾地分布在热交换元件 141上。各热交换元件 141的缺口可以全部对齐、可以相互交错或者部分对齐、部分交错，级联后形成直的或曲折的过道 142 , 只要所形成的过道 142与热交换元件 141的间隙互相连通即可。在本实施例中，每个热交换元件 141对称地设置两个缺口，热交换元件 141的两组缺口相互对齐，级联后形成两个直的过道 142。将过道 142 的流阻设计成远小于热交换元件间隙的流阻，则流体从靠近一端入口 32a注入后，一部分流体沿着热交换元件 141的圆周方向，通过热交换元件 141间的缝隙流向对面的缺口过道 142;另一部分流体则沿着轴向通过缺口流入过道 142，向温度控制体 140的另一端流动。流入过道 142的流体分成两部分，一部分流入下一个缝隙内，另一部分继续沿过道 142流动。由于阻力的差别，流体更容易在缺口过道 142中流动，也就更容易流到下一个缝隙内，因此各个缝隙的流量差别较小，即温度控制有较好的均匀性。

虽然在缺口过道 142中的流阻较小，但也有阻力和压降，因此不考虑输出端的影响，靠近输入端的间隙的流量要大于远离输入端的间隙的流量。因此将出口 33a设计在入口 32a的对侧，形成一个对称的结构。 i 释，靠近入口端的间隙的输入压力大，但由于远离出口，输出压力也大；远离输入端的间隙入口压力小，但由于靠近输出端，出口压力也小，因此互相抵消后，间隙的流量基本均衡，即轴向的散热的均匀性很好。开口 32a、 33a可以设置在温度控制体 140两侧，分別与热交换元件 141间的缝隙连通，也可以设置在过道 142旁侧，与过道 142连通。

通过开口 32a、 33a , 第一温度控制部 14a可充入流体，从而迅速改变反应部的温度。由于混合反应中可能产生热量，也可能吸收热量，流体循环地从进口 32a进入第一温度控制部 14a , 经过充分换热后从出口 33a流出，从而循环地带走热量或带进热量。第二元件 16a高速旋转时，剪切摩擦力可能使通道 17a内的流体产生大量的热量。为防止这些热量影响混合反应，冷的流体循环地经开口 32a压入第一温度控制部 14a中，与通道 17a充分换热后从出口 33a 流出。如果通道 17a中的化学反应需要吸收热量，而且当摩擦产生的热不足以供应时，可以向笫一温度控制部 14a中充入温度高的循环流体，高温的循环流体可以对通道 17a进行加热。由于通道 17a和第一元件 15a的壁都很薄，设定温度的循环流体可以迅速地与正在混合反应的流体进行热交换，通道 17a内的正在混合反应的流体很快就能与循环流体的温度相接近。并且，由于通道 17a 很窄，通道 17a中的流体温度很容易均匀，这有利于反应的一致性。通过第一温度控制部 14a对通道 17a温度的设定，可以满足某些混合反应对特定温度环境的要求，也可以保证通道 17a内温度恒定。第一温度控制部 14a可以设置在其他类型的反应器的外部，控制其他类型反应器的温度，也可以设置在任何物体外部，用于控制该物体的温度。

由于笫二元件 16a以很高的转速转动，带动很薄的一层流体在圆周方向上随之快速转动，因此即使在圆周方向上的温度不均匀，由于微量流体的快速移动使得圆周方向上的流体温度仍然很均匀。这也体现了微反应器在温度控制上的优越性。

进一步地，混合及反应装置还包括一个或多个第二温度控制部，设置在轴承座 11a上。当第二元件 16a高速运行时，轴承座 11a中的轴承发热导致温度高速上升，若不设置相应的散热装置会导致润滑油失效，轴承磨损加速，从而使轴承寿命降低。第二温度控制部可以包括开口 34a、 35a , 如阀或管等，通过开口 34a、 35a , 第二温度控制部可向轴承座 11a充入轴承油、润滑剂、冷却剂等流体，以迅速改变轴承座 11a的温度。流体从进口 34a进入轴承座 11a , 从出口 35a流出，带走热量，润滑轴承。由于第二元件 16a的顶部伸入轴承座 -

11a内，第二温度控制部还同时具有控制第二元件 16a温度的作用。根据通道 17a内的设定温度，适当设定第二温度控制部的温度，确保笫二元件 16a的顶部温度与伸入通道 17a内的第二元件 16a的底部的温度相同。这样，避免了由于第二元件 16a的顶部、底部的温差导致热传导，使通道 17a热损失或热增加。第二温度控制部可有效地降低轴承的温度，防止润滑油因高温失效导致轴承磨损加剧。

进一步地，混合及反应装置还包括一个或多个第三温度控制部。第三温度控制部设置在驱动部 12a上。第三温度控制部可以包括开口 36a、 37a , 如阀或管等。通过开口 36a、 37a , 第三温度控制部可向驱动部 12a充入流体，从开口 36a进入驱动部 12a内循环后从开口 37a流出带走驱动部 12a的热量，以迅速改变驱动部 12a的温度。例如，驱动部 12a高速运转产生大量热时，可以采用水冷却方式使驱动部 12a降温。例如，驱动部 12a是电机，若温度过高会引起电机烧毁，釆用第三温度控制部可帮助电机降温，防止电机烧毁。

第一温度控制部可以快速精确地控制所述通道 17内的温度，以利于混合或者反应的进行，并且具有易于制造的优点。

第二温度控制部可以有效降低轴承的温度，防止润滑油因高温而失效导致轴承磨损加剧，保证轴承的使用寿命，进而保证系统长时间的正常运行。

第三温度控制部可以有效降低驱动部的温度，防止驱动部因高温损坏，进而保证系统长时间的正常运行。

请参照图 8所示，本实施例通过支撑装置安装在才喿作台上，安装的角度可以是垂直、水平或者任何需要的角度。支撑装置可以包括基座 9a和支撑座 10a , 其中基座 9a安装在操作台上，支撑座 10a用于将驱动部 12a和反应部固定在基座 9a上。

进一步地，混合及反应装置的各个元件，例如温度控制体 140、第一温度控制部 14a的壳体 149、第一元件 15a、第二元件 16a等可以使用相同的或者不相同的材料制成。基于流体的特性、产物特性、反应和 /或混合过程的所需条件、成本等因素考虑，可以由铸铁、不锈钢、合金、铝等金属材料，也可以由塑料、玻璃、石英玻璃等有机 /无机材料制成，也可以由陶瓷等无机材料制成。例如，在本实施例中，笫一元件 15a、第二元件 16a由不锈钢制成，从而使混合及反症装置可以适用于强腐蚀性待处理物。

Claims

权利要求

1. 种混合及反应装置，包括第一元件和第二元件，其中，第一元件设有收容第二元件的圆柱形收容孔，第二元件收容于第一元件的部分为圆柱形，笫一元件和第二元件之间形成环状的通道，其特征在于，第二元件面对通道的圆柱形表面上设有扰动部，该扰动部包括至少一条纹，该条纹与所述收容孔轴线的夹角是锐角。

2. 如权利要求 1所述的混合及反应装置，其特征在于，所述条紋是螺紋。

3. 如权利要求 1所述的混合及反应装置，其特征在于，所述条紋的横截面可以是正方形、长方形、梯形、三角形等多边形，也可以是半圆形、半椭圆形等弧形。

4. 如权利要求 1所述的混合及反应装置，其特征在于，所述混合及反应装置还包括输入装置，输入装置包括输入单元，输入单元包括与所述通道连通的收容部、可压缩收容部容积的压缩部以及用于驱动压缩部的驱动单元。

5. 如权利要求 4所述的混合及反应装置，其特征在于，所述收容部设有供压缩部伸入的开口，压缩部一端通过该开口可轴向移动地收容于收容部。

6. 如权利要求 5所述的混合及反应装置，其特征在于，所述收容部是圆柱形孔，所述压缩部是与该圆柱形孔匹配的圆柱形。

7. 如权利要求 5所述的混合及反应装置，其特征在于，伸入收容部内的压缩部与收容部之间设置有密封元件。

8. 如权利要求 4所述的混合及反应装置，其特征在于，压缩部可以产生形变并且与收容部一体设置。

9. 如权利要求 4所述的混合及反应装置，其特征在于，输入单元包括与通道连通的出料口。

10. 如权利要求 9所述的混合及反应装置，其特征在于，输入装置还包括连接通道与输入单元出料口的连接件。

11. 如权利要求 9所述的混合及反应装置，其特征在于，出料口上设置有阀门。

12. 如权利要求 4所述的混合及反应装置，其特征在于，输入装置还包括可拆卸地固定输入单元的固定座。

1 3. 如权利要求 4所述的混合及反应装置，其特征在于，驱动单元包括用于驱动压缩部的施力部和为施力部提供驱动力的动力部。

14. 如权利要求 13所述的混合及反应装置，其特征在于，施力部可以是可移动的滑块或可伸缩的臂中的一种。

15. 如权利要求 13所述的混合及反应装置，其特征在于，驱动单元包括用于限制施力部的位移轨道或（和）位移距离的限位部。

16. 如权利要求 1所述的混合及反应装置，其特征在于，所述混合及反应装置还包括第一温度控制部，第一温度控制部包括壳体和设置在壳体内部的温度控制体，其中温度控制体围设在第一元件外围。

17. 如权利要求 16所述的混合及反应装置，其特征在于，所述壳体为圆柱形。

18. 如权利要求 16所述的混合及反应装置，其特征在于，所述第一元件被所述温度控制体包围的部分为圆柱形。

19. 如权利要求 16所述的混合及反应装置，其特征在于，壳体上设有至少两个开口。

20. 如权利要求 16所述的混合及反应装置，其特征在于，温度控制体包括若干级联的热交换元件。

21. 如权利要求 20所述的混合及反应装置，其特征在于，每个热交换元件设置有至少一个缺口，每个热交换元件的缺口数量可以相同或者不同。

22. 如权利要求 21所述的混合及反应装置，其特征在于，热交换元件的缺口可以全部对齐、可以相互交错或者部分对齐、部分交错，级联后形成直的或曲折的过道。

23. 如权利要求 22所述的混合及反应装置，其特征在于，所述过道与热交换元件的间隙互相连通。

24. 如权利要求 1所述的混合及反应装置，其特征在于，它还包括轴承座，所述第二元件安装于所述轴承座。

25. 如权利要求 24所述的混合及反应装置，其特征在于，它还包括设于所述轴承座的第二温度控制部，第二温度控制部设有至少两个开口供循环流体进出。

26. 如权利要求 1所述的混合及反应装置，其特征在于，它还包括为第二元件提供动力的驱动部。

27. 如权利要求 26所述的混合及反应装置，其特征在于，它还包括设于所述驱动部的第三温度控制部，第三温度控制部设有至少两个开口供循环流体进出。