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本實(shí)用新型公開了一種旋流流化床固體粒子發(fā)生器，是在主氣路中引出旁路氣流作為粒子發(fā)生器的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，旁路氣流分別通過底部和側(cè)壁切向通孔注入壓力容器中，底部注入的氣流用于驅(qū)動(dòng)流化床，切向注入的氣流可形成旋流增加氣流紊亂程度，綜合利用流化床和旋流分散干燥的固體粒子，形成氣溶膠，從而保證粒子質(zhì)量，最后通過壓力容器上部的氣路將氣溶膠注入主氣路。本實(shí)用新型不需要額外的高壓氣源，不會(huì)改變空氣或者是燃料氣體流量及其相對(duì)比例，可以避免增加額外的流量計(jì)/流量控制器的使用。利用流化床和旋流結(jié)構(gòu)，可有效提高粒子散布的均勻性，并有效避免流化床中形成穩(wěn)定氣路而失效，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便，投資及維護(hù)費(fèi)用低。

本實(shí)用新型的目的是克服上述裝置的不足，提供一種能夠創(chuàng)造良好的微觀混合條件、使反應(yīng)及反應(yīng)-沉淀和結(jié)晶等過程有效地進(jìn)行，保證物料有足夠的停留時(shí)間、能適應(yīng)各種反應(yīng)體系要求，可以間歇、也可以連續(xù)操作，并能提供反應(yīng)所需換熱等條件的反應(yīng)技術(shù)裝備。 除具備傳統(tǒng)攪拌反應(yīng)釜的一切功能外，本反應(yīng)器還具有極佳的微觀混合性質(zhì)和全混流—無混合流串聯(lián)循環(huán)的特殊流動(dòng)結(jié)構(gòu)，適合于在分子尺度上進(jìn)行的液相或以液體為連續(xù)相的過程，特別是化學(xué)反應(yīng)—沉淀法制取超細(xì)粉體；撞擊流面附近產(chǎn)生波動(dòng)現(xiàn)象還有利于促進(jìn)動(dòng)力學(xué)，消除微觀混合不良對(duì)過程速度的限制。在沉淀法制白炭黑、納米TiO2、納米銅粉等所有制備工藝實(shí)驗(yàn)中，該反應(yīng)器都顯示出優(yōu)越性能—制得產(chǎn)品比傳統(tǒng)攪拌反應(yīng)釜產(chǎn)品更細(xì)、分布更窄；該反應(yīng)器中結(jié)晶成長速度比比傳統(tǒng)裝置中更快。是攪拌反應(yīng)釜理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。已完成不同規(guī)格工業(yè)反應(yīng)器的機(jī)械設(shè)計(jì)。

對(duì)于在液相和液固相體系中進(jìn)行的反應(yīng)以及反應(yīng)-沉淀和結(jié)晶等過程，反應(yīng)器中的混合狀況，尤其是分子尺度上的混合即微觀混合有重要影響。工業(yè)上廣泛用于這類過程的傳統(tǒng)裝置是攪拌槽反應(yīng)器(簡(jiǎn)記為STR)。這種反應(yīng)器通常是在一個(gè)高度與直徑大致相等的容器中，依靠轉(zhuǎn)動(dòng)的單層或多層攪拌槳帶動(dòng)流體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使流團(tuán)之間和液固相之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)生混合。由于這種方式產(chǎn)生的流團(tuán)間和液－固相間相對(duì)運(yùn)動(dòng)不夠劇烈，混合、尤其是微觀混合狀況不理想，因而液相和液固相中進(jìn)行的上述過程效率不夠高；同時(shí)，旋轉(zhuǎn)引起的離心力使得攪拌槳輸入的機(jī)械能大部分消耗在流體與器壁碰撞上，能量利用率也不高。化學(xué)工程研究室伍沅研發(fā)了一種“浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器”，已獲得專利(ZL00 2 30326.4)。該反應(yīng)器具有下列重要特性和優(yōu)點(diǎn)： (1)全混流－無混合流串聯(lián)循環(huán)的特殊流動(dòng)結(jié)構(gòu)； (2)撞擊流微觀混合強(qiáng)烈； (3)通過循環(huán)的安排，可以根據(jù)需要任意設(shè)置反應(yīng)時(shí)間，適應(yīng)大多數(shù)反應(yīng)體系的要求； (4)可以間歇、也可以連續(xù)操作； (5)可以提供換熱條件。 它在制取超細(xì)粉體等應(yīng)用中已顯示出優(yōu)越的性能；還具有動(dòng)力消耗低的優(yōu)點(diǎn)。然而，該反應(yīng)器在工業(yè)應(yīng)用方面也存在一定的局限性。主要問題是反應(yīng)器側(cè)壁形狀有相當(dāng)大的一部分平面，受力情況比較苛刻。當(dāng)用于在加壓或真空下進(jìn)行的過程時(shí)，器壁勢(shì)必做得很厚，大大增加設(shè)備重量、材料消耗和投資。本實(shí)用新型的目的是克服上述不足，通過改變結(jié)構(gòu)、提供一種既能保持浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)和性能，又便于設(shè)計(jì)和制造成能在受壓條件下工作的反應(yīng)技術(shù)裝備。它是浸沒循環(huán)撞擊流反應(yīng)器(ZL00230326.4)的改進(jìn)型。由臥式改為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，消除了所有平面壁，從而更容易制造加壓反應(yīng)器。其它性質(zhì)和功能與前者相同。 銷售專利售反應(yīng)器，也可轉(zhuǎn)讓專利權(quán)或入股聯(lián)合經(jīng)營企業(yè)。

研究小組首先利用激光分子束外延技術(shù)生長了具有原子級(jí)別平整度的反鐵磁Cr2O3薄膜，是電荷的絕緣體。采用非局域自旋輸運(yùn)的技術(shù)，用熱方法在鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流、產(chǎn)生自旋壓，在另外一個(gè)鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應(yīng)測(cè)量自旋流的輸運(yùn)（圖A）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示在低溫下自旋輸信號(hào)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)著自旋導(dǎo)的飽和，也就是零自旋阻效應(yīng)；即自旋超流基態(tài)的最重要基本性質(zhì)之一（圖B）。在此基礎(chǔ)上，該研究小組又系統(tǒng)研究了不同自旋輸運(yùn)距離下自旋超流的輸運(yùn)現(xiàn)象，證明了自旋在該自旋超流基態(tài)可以進(jìn)行長距離的輸運(yùn)，并且其隨輸運(yùn)距離的關(guān)系與自旋超流態(tài)輸運(yùn)理論預(yù)言一致（圖C）。該工作是是自旋超導(dǎo)態(tài)領(lǐng)域研究的一項(xiàng)重大突破，勢(shì)必推動(dòng)自旋超導(dǎo)態(tài)的快速發(fā)展，為研究基于自旋玻色子的玻色愛因斯坦凝聚的基礎(chǔ)物理研究提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并為新型量子自旋器件，如自旋流約瑟夫森結(jié)等，奠定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。圖：自旋超流基態(tài)的重要實(shí)驗(yàn)證據(jù)。（A）非局域自旋輸運(yùn)測(cè)量示意圖。用熱方法在左邊鉑電極和Cr2O3薄膜界面注入自旋流，在右邊鉑電極處利用鉑的自旋霍爾效應(yīng)測(cè)量自旋流的輸運(yùn)。（B）自低溫下自旋輸信號(hào)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，反映出自旋超流基態(tài)的零自旋阻效應(yīng)。（C）自旋信號(hào)隨其隨輸運(yùn)距離的關(guān)系與自旋超流態(tài)輸運(yùn)理論預(yù)言一致。

該裝置工作原理不同于已有產(chǎn)品，具有推流和曝氣雙重作用，利用葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，在葉輪前端形成一定負(fù)壓吸入空氣，形成汽水混合物后在葉輪的強(qiáng)大推力下噴出，采用旋轉(zhuǎn)蝸殼噴水裝置，渦殼在水流反作用力下可以做 360 度旋轉(zhuǎn)，極大地提高曝氣面積。該裝置的特點(diǎn)是：使用獨(dú)特的高效無堵塞推流曝氣葉輪，提高了效率；采用水力自旋轉(zhuǎn)蝸殼噴水裝置，提高了服務(wù)面積；結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維護(hù)方便。

挑流-射流聯(lián)合消能系統(tǒng)利用下泄的高速水流沖擊溢流堰上葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過變速器加速發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，為置于水墊塘中的增壓泵供電，增壓泵的矩形出水口向上噴射出的面狀水流與溢流壩面挑射后下泄的面狀水流在空中碰撞消能，沖擊葉輪過程進(jìn)行底坎消能，在完成底坎消能和對(duì)沖消能后，余能將在水墊塘得到進(jìn)一下的消減。

反應(yīng)蒸餾技術(shù)是反應(yīng)操作與分離操作相互耦合的產(chǎn)物,雖然它是一種最有代表性和最具發(fā)展?jié)摿Φ幕み^程強(qiáng)化技術(shù),具有大幅度降低設(shè)備投資成本與操作能耗的潛力,但是這種優(yōu)勢(shì)并沒有在所有的反應(yīng)物系中得到充分的體現(xiàn),在某些條件下,反應(yīng)蒸餾技術(shù)的劣勢(shì)甚至比那些傳統(tǒng)的工藝流程(一個(gè)反應(yīng)器和幾個(gè)傳統(tǒng)的蒸餾塔組成的工藝流程)還要明顯。例如,在分離不利物系(反應(yīng)物與產(chǎn)物的相對(duì)揮發(fā)度相間排列,即αR1>αP1>αR2>αP2或αP1>αR1>αP2>αR2)和最不利物系(反應(yīng)物是最輕和最重組分,產(chǎn)物是中間組分,相對(duì)揮發(fā)度的排列順序?yàn)?alpha;R1>αP1>αP2>aR2)時(shí),使用常規(guī)反應(yīng)蒸餾技術(shù)的能耗較大或者根本無法完成分離,這影響了反應(yīng)蒸餾技術(shù)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮及其使用范圍。為了解決這些問題,前人提出了不同的反應(yīng)蒸餾結(jié)構(gòu)和改進(jìn)措施,但是這些方案中都存在著一個(gè)結(jié)構(gòu)缺陷,即他們都忽略了未反應(yīng)的反應(yīng)物通過產(chǎn)品側(cè)線采出口塔板的量和濃度對(duì)于反應(yīng)蒸餾塔設(shè)計(jì)的影響。為了研究這種影響,本文提出了“不利濃度”的概念,并提出了“不利濃度”判據(jù),以度量“不利濃度”的大小和研究其對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的影響。為了消除“不利濃度”的影響,本文提出了一種新的過程強(qiáng)化方案,即采取進(jìn)料分流強(qiáng)化雙反應(yīng)段蒸餾塔的設(shè)計(jì),得到新的蒸餾塔設(shè)計(jì)方案——分料雙反應(yīng)段蒸餾塔。分料比、分料的數(shù)量和分料的進(jìn)料位置是分料雙反應(yīng)段蒸餾塔設(shè)計(jì)中重要的設(shè)計(jì)變量,它們的合理設(shè)計(jì)可以顯著加強(qiáng)蒸餾塔的內(nèi)部能量耦合與物質(zhì)耦合,這使得雙反應(yīng)段結(jié)構(gòu)首次應(yīng)用于分離不利物系并獲得了良好的穩(wěn)態(tài)性能。通過對(duì)6個(gè)反應(yīng)體系的對(duì)比研究結(jié)果表明,由于大幅度降低了“不利濃度”的影響,大大降低了蒸餾塔的操作能耗,與現(xiàn)有反應(yīng)蒸餾塔的結(jié)構(gòu)方案相比,本文提出的分料雙反應(yīng)段蒸餾塔具有最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)性能。對(duì)于最不利物系,分料雙反應(yīng)段蒸餾塔比現(xiàn)有最優(yōu)設(shè)計(jì)降低能耗最高達(dá)133.2%；對(duì)于不利物系,分料雙反應(yīng)段蒸餾塔比現(xiàn)有最優(yōu)設(shè)計(jì)降低能耗最高達(dá)4.92%。本項(xiàng)目的主要研究目標(biāo)是“不利濃度”對(duì)蒸餾塔設(shè)計(jì)的影響,建立以“不利濃度”及其判據(jù)為核心的理論框架,針對(duì)最不利物系以及不利物系,系統(tǒng)地研究分料雙反應(yīng)段蒸餾塔的優(yōu)化與設(shè)計(jì)主要的研究工作可以歸納為以下幾點(diǎn)：1、利用平衡級(jí)模型對(duì)分料雙反應(yīng)段蒸餾塔進(jìn)行了模型化研究,并建立了相關(guān)數(shù)學(xué)模型。2、分別針對(duì)雙反應(yīng)段蒸餾塔和現(xiàn)有研究中穩(wěn)態(tài)性能最優(yōu)的外部環(huán)流反應(yīng)蒸餾塔進(jìn)行了靈敏度分析,對(duì)比重要設(shè)計(jì)和化學(xué)參數(shù)變化對(duì)兩種結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)的影響,論述了兩種結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)缺點(diǎn),說明了雙反應(yīng)段蒸餾塔的研究意義。3、提出了影響反應(yīng)蒸餾塔分離效率和能耗的因素,并提出了“不利濃度”的概念和“不利濃度”判據(jù)。

本發(fā)明公開了一種隔壁雙層板式環(huán)流萃取塔和萃取的方法，該萃取塔的塔板由分布板和穿流板組成，通過中心分隔板隔開。中心分隔板將萃取塔分為前后兩個(gè)傳質(zhì)區(qū)，每個(gè)傳質(zhì)區(qū)內(nèi)的分布板和穿流板從上向下交替排列，同區(qū)相鄰兩塊分布板間構(gòu)成一傳質(zhì)單元。同一塔板的分布板和穿流板依靠弓形連通管連通。連續(xù)相流體依靠連通管交替在兩個(gè)傳質(zhì)區(qū)的各個(gè)傳質(zhì)單元內(nèi)逐級(jí)環(huán)流流動(dòng)，分散相流體平分為兩部分分別在兩個(gè)傳質(zhì)區(qū)內(nèi)與連續(xù)相流體逐級(jí)錯(cuò)流接觸傳質(zhì)。連續(xù)相流體依靠相鄰傳質(zhì)單元的同向流效應(yīng)，分散相流體依靠分布板的聚集、分散和穿流板的界面更新作用，使液液萃取達(dá)到較高的傳質(zhì)速率和分離效率，有益于兩相流率相差較大，以較小流量為連續(xù)相的萃取過程。