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JP2016032781A - Taylor reactor - Google Patents

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JP2016032781A
JP2016032781A JP2014155849A JP2014155849A JP2016032781A JP 2016032781 A JP2016032781 A JP 2016032781A JP 2014155849 A JP2014155849 A JP 2014155849A JP 2014155849 A JP2014155849 A JP 2014155849A JP 2016032781 A JP2016032781 A JP 2016032781A
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JP
Japan
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taylor
outer cylinder
shielding plate
particles
vortices
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014155849A
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Japanese (ja)
Inventor
修平 中倉
Shuhei Nakakura
修平 中倉
一臣 漁師
Kazuomi Ryoshi
一臣 漁師
槙 孝一郎
Koichiro Maki
孝一郎 槙
牛尾 亮三
Ryozo Ushio
亮三 牛尾
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

【課題】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。【解決手段】外筒1と、外筒1内で回転する内筒2とを備え、外筒1と内筒2との間に形成された隙間空間10で複数本のテイラー渦が発生するテイラー反応装置であって、隙間空間10には、複数本のテイラー渦T間の流動を抑制する遮蔽板6が設けられている。遮蔽板6は、環状のリブであって、外筒1の内壁面から内方に突出するように形成されている。遮蔽板6に接しているテイラー渦T間の接触面積を低減して、テイラー渦T間の拡散を抑制し、滞留時間の短いまま流出する粒子の割合を低減できる。このため同じテイラー渦Tの中で粒子が所望の径まで成長してから、次のテイラー渦Tへ移るので、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。【選択図】図1The present invention provides a Taylor reactor capable of obtaining a desired particle size and particle size distribution. A Taylor is provided with an outer cylinder 1 and an inner cylinder 2 that rotates within the outer cylinder 1, and a plurality of Taylor vortices are generated in a gap space 10 formed between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2. It is a reaction apparatus, Comprising: In the clearance space 10, the shielding board 6 which suppresses the flow between the several Taylor vortices T is provided. 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 contact area between the Taylor vortices T in contact with the shielding plate 6 can be reduced, the diffusion between the Taylor vortices T can be suppressed, and the proportion of particles flowing out with a short residence time can be reduced. For this reason, since particles grow to a desired diameter in the same Taylor vortex T and then move to the next Taylor vortex T, particles having a desired particle size and particles having a small particle size distribution are finally obtained. [Selection] Figure 1

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 growth methods, a) a dead zone is generated in the stirring tank, b) shear is weak, c) dwell time is non-uniform, etc., causing 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、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 above prior art includes two units, a first-stage Taylor reactor for reacting feed solutions to generate nuclei and a second-stage Taylor reactor for 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、テイラー反応装置を2台用いるので、設置スペースが大きくなるとか、2台のテイラー反応装置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 reactors are used, there is a problem that the installation space becomes large or it is difficult to perform chemical reaction in order between the two Taylor reactors. 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の一端に供給管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、回転数が一定の範囲内において槽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 pipe 103 is attached to the other end, and a discharge port 104 is provided at the other end. The solution is put into the tank 110 and the inner cylinder 102 is rotated, and Taylor vortices are generated in the tank 110 within the range of the rotation speed. 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、なかには充分に成長しきらない粒子が次々と隣接するテイラー渦に移っていき、所望の粒径に至らない粒子が発生することがあった。
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。
However, some particles that do not grow sufficiently move to the adjacent Taylor vortex one after another, and particles that do not reach the desired particle size may be generated.
As a result, there has been a problem that the particle size distribution is wide and uniform particles cannot be obtained.

特開2011−83768号公報JP 2011-83768 A

本発明は上記事情に鑑み、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.

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が複数本のテイラー渦が発生するテイラー渦発生領域である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、テイラー渦の幅寸法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。
A Taylor reactor according to a first aspect of the present invention includes an outer cylinder and an inner cylinder that rotates within the outer cylinder, and a plurality of Taylor vortices are generated in a gap space formed between the outer cylinder and the inner cylinder. The Taylor reaction device is a Taylor vortex generation region, and is characterized in that a shielding plate that suppresses a flow between Taylor vortices is provided in the gap space.
The Taylor reactor of the second invention is characterized in that, in the first invention, a plurality of the shielding plates are provided, and an interval between adjacent shielding plates is an integral multiple of the width dimension of the Taylor vortex. To do.
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. And

第1発明によれば、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。このため同じテイラー渦の中で粒子が所望の径まで成長してから、次のテイラー渦へ移るので、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、遮蔽板の間隔がテイラー渦幅寸法の整数倍であると、隣り合うテイラー渦の間を遮蔽板が仕切ることになるので、テイラー渦による撹拌作用を阻害することなく、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 invention, the contact area between the Taylor vortices can be reduced by the shielding plate, so that the diffusion of the solution between the Taylor vortices can be suppressed, and the proportion of particles flowing out with a short residence time can be reduced. . For this reason, the particles grow up to a desired diameter in the same Taylor vortex and then move to the next Taylor vortex, 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 Taylor vortex width dimension, the shielding plates partition between adjacent Taylor vortices, so that the stirring action by the Taylor vortex is not hindered. 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の縦断面斜視図である。It is a longitudinal cross-sectional perspective view of the Taylor reaction apparatus A which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示したテイラー反応装置Aの断面正面図である。It is a cross-sectional front view of the Taylor reactor 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の特徴を説明する。
本発明では、隙間空間10にテイラー渦T間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 according to the present invention will be described.
In the present invention, the shielding plate 6 that suppresses the flow between the Taylor vortices T is provided in the gap space 10. 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、その設置領域は供給口3付近から排出口4付近までの間である。また、遮蔽板6は設置領域の全部にわたって設けてもよく、部分的に設けてもよい。
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、テイラー渦Tの幅寸法の偶数倍であることが好ましい。換言すれば、間隔dはテイラー渦Tの
2倍、4倍が好ましい。
このような間隔dで遮蔽板6を配置すると、発生しているテイラー渦Tの流れを阻害することなく、隣接するテイラー渦T、Tの間に遮蔽板6を位置させることができ、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からである。
One or a plurality of shielding plates 6 are provided, and the installation area is between the vicinity of the supply port 3 and the vicinity of the discharge port 4. Moreover, the shielding board 6 may be provided over the whole installation area | region, and may be provided partially.
In the case where a plurality of shielding plates 6 are provided, the distance d between the adjacent shielding plates 6 and 6 is preferably an even multiple of the width dimension of the Taylor vortex T. In other words, the distance d is preferably twice or four times the Taylor vortex T.
When the shielding plate 6 is arranged at such a distance d, the shielding plate 6 can be positioned between adjacent Taylor vortices T and T without hindering the flow of the generated Taylor vortex T, which is effective. This is because the contact between Taylor vortices T and T adjacent to each other can be suppressed.

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6wは薄い程よい。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 thinner the thickness 6w of the shielding plate 6, the better. 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80〜90mm、外筒1の内径が90〜100mm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間の接触を抑制しながら、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 gap dimension is a desirable value of about 1 mm in an apparatus in which the outer diameter of the inner cylinder 2 is 80 to 90 mm and the inner diameter of the outer cylinder 1 is 90 to 100 mm.
With such a numerical gap 6o, a small amount of fluid adjoins through the gap 6o while the majority of the fluid constituting the Taylor vortex T suppresses contact between the 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.

つぎに、第1実施形態に係るテイラー反応装置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。
Below, the usage method of the Taylor reactor which concerns on 1st 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.

この間に、遮蔽板6を設けた領域では、図3に示すように、テイラー渦Tは2枚の遮蔽板6で囲まれた空間で流動し、隣接するテイラー渦Tとはほとんど接触しない。このため、テイラー渦間の拡散を抑制し、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。
ただし、隙間6oから多少の溶液が隣接するテイラー渦Tに移っていくので、同じテイラー渦の中で粒子が所望の径まで成長してから、次のテイラー渦へ移るので、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。
In the meantime, in the region where the shielding plate 6 is provided, as shown in FIG. 3, the Taylor vortex T flows in the space surrounded by the two shielding plates 6 and hardly contacts the adjacent Taylor vortex T. For this reason, it is possible to suppress diffusion between Taylor vortices and to reduce the proportion of particles that flow out with a short residence time.
However, since some solution moves from the gap 6o to the adjacent Taylor vortex T, the particles grow to the desired diameter in the same Taylor vortex and then move to the next Taylor vortex. And particles having a small particle size distribution are obtained.

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、図1のテイラー反応装置を用いた実施例1、2を説明する。実施例1は隙間空間内10に幅1.5cmのテイラー渦が26個が発生するテイラー反応装置を用いて遮蔽板6を1枚隙間空間10の中間位置(供給側から5番目と6番目のテイラー渦の間)に設けたものであり、実施例2は遮蔽板6を2枚用いたものである。設置位置は、隙間空間10の中間位置(実施例1に加え、供給側から15番目と16番目のテーラー渦の間)に設けている。   Next, Examples 1 and 2 using the Taylor reactor of FIG. 1 will be described. Example 1 uses a Taylor reactor in which 26 Taylor vortices having a width of 1.5 cm are generated in the gap space 10 and the shielding plate 6 is placed in the middle position of the gap space 10 (5th and 6th from the supply side). In the second embodiment, two shielding plates 6 are used. The installation position is provided at an intermediate position of the gap space 10 (between the fifteenth and sixteenth tailor vortices from the supply side in addition to the first embodiment).

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、遮蔽板6を設けた装置における粒子の滞留時間分布を計算した。外筒1と内筒2の間における隙間空間10の空間体積をV[m3]、供給口3より投入する液量Q[L/min]とする。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T間の混合に関しては、濃度勾配に起因した拡散流量Q‘[L/min]としてモデル化を行った。外筒1と内筒1の断面積の差(隙間空間10の断面積)をS[m2]、遮蔽板6の軸方向断面積をS’[m2]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 the spreadsheet software Excel made by Microsoft, the flow state inside the Taylor reactor A was modeled, and the residence time distribution of particles in the apparatus provided with the shielding plate 6 was calculated. The space volume of the gap space 10 between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 2 is defined as V [m3], and the liquid amount Q [L / min] charged from the supply port 3. Since mixing inside the Taylor vortex T proceeds rapidly, a complete mixing state is set. The mixing between the Taylor vortices T was modeled as a diffusion flow rate Q ′ [L / min] due to the concentration gradient. If the difference in cross-sectional area between the outer cylinder 1 and the inner cylinder 1 (the cross-sectional area of the gap space 10) is S [m2] and the axial cross-sectional area of the shielding plate 6 is S '[m2], the insertion of the shielding plate 6 The diffusion flow rate Q ″ [L / min] becomes Q ″ = (S ′ / S) Q ′.

図5にS‘/S =0.1での計算結果を示す。遮蔽板6を挿入しない場合(図の基準)、拡散流量Q’の影響により、滞留時間分布は1槽の完全混合状態に漸近し、0.2τまでの初期流出は20%になる。一方、S‘/S=0.1を満足できるような遮蔽板6を1枚挿入した実施例1によると、0.2τ程度までの初期流出を11%程度まで抑制することが可能となる。遮蔽板6を2枚挿入した実施例2によると、0.2τまでの初期流出を5%程度まで抑制することができる。   FIG. 5 shows the calculation result when S ′ / S = 0.1. When the shielding plate 6 is not inserted (reference in the figure), due to the influence of the diffusion flow rate Q ', the residence time distribution gradually approaches the complete mixing state of one tank, and the initial outflow up to 0.2τ becomes 20%. On the other hand, according to the first embodiment in which one shielding plate 6 that can satisfy S ′ / S = 0.1 is inserted, it is possible to suppress the initial outflow up to about 0.2τ to about 11%. According to Example 2 in which two shielding plates 6 are inserted, initial outflow up to 0.2τ can be suppressed to about 5%.

図5のグラフをさらに説明する。縦軸は排出口での流出割合と考えられる。初期流出の割合として、時間t/平均滞留時間τが0〜0.2の範囲で評価する場合、基準では山が存在しているため、この領域での面積が多く(初期に流出しやすく、)なるが、遮蔽板6を導入すると分布が立ち上がっている間なので面積が小さく(初期に流出しにくく)なる。つまり、右側分布に形状がシフトするほど粒子の滞留時間が増加するので初期流出が減少する、と理解できる。   The graph of FIG. 5 will be further described. The vertical axis is considered to be the outflow rate at the outlet. If the time t / average residence time τ is evaluated in the range of 0 to 0.2 as the ratio of the initial outflow, since there is a mountain in the standard, the area in this region is large (the outflow tends to be early). However, when the shielding plate 6 is introduced, since the distribution is rising, the area becomes small (it is difficult to flow out in the initial stage). That is, it can be understood that as the shape shifts to the right distribution, the residence time of the particles increases, so that the initial outflow decreases.

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が複数本のテイラー渦が発生するテイラー渦発生領域である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いる
ことを特徴とするテイラー反応装置。
Taylor reaction comprising 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 in which a plurality of Taylor vortices are generated A device,
A Taylor reaction apparatus, wherein a shielding plate that suppresses a flow between Taylor vortices is provided in the gap space.
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、テイラー渦の幅寸法の整数倍である
ことを特徴とする請求項1記載のテイラー反応装置。
The Taylor reaction apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the shielding plates are provided, and an interval between adjacent shielding plates is an integral multiple of the width dimension of the Taylor vortex.
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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