干旱区生态环境知识资源中心(Arid): 高剪切混合技术及装备的开发与产业化

Arid

	高剪切混合技术及装备的开发与产业化
	张金利; 李韡; 代斌; 周宏斌; 韩优; 朱明远; 周立涛; 党修湖; 于锋; 付雁; 张敏卿
完成单位	石河子大学
登记(发布)日期	2012
中文摘要	本项目属于“化学工程与技术”科学领域。针对现有混合技术领域存在的“分子级混合低效、速度慢、不均匀”等难题,得到国家自然科学基金委、上海弗鲁克科技发展有限公司等的项目资助,由石河子大学绿洲学者张金利教授组织石河子大学、天津大学和上海弗鲁克科技发展有限公司等单位的专家,经过近10年的联合攻关研究与实践,在高剪切混合器流体力学性能与轴功、传热性能、传质性能和混合器设计模型等方面,形成了高剪切混合技术及设备的数值优化与放大方法,对工业生产过程的高剪切混合器进行模型优化设计,完成了5大系列、36种产品数百种规格的设计与生产,发表学术论文12篇,其中SCI收录9篇;获授权专利51件,其中发明专利8件。2015年1月18日,兵团科技局组织相关专家对本成果进行了鉴定,鉴定结论为“国际先进”水平。本成果主要内容、特点及应用推广情况如下： ● 先进性和科学性首次采用了“大涡模拟技术”和“滑移网格”进行了高剪切反应器内流场的模拟,该技术能准确模拟高剪切混合器内的流场和功率消耗,可以作为高剪切混合器的模拟模型。首次基于“非理想脉冲示踪-响应实验”与“去卷积算法”得到高剪切混合器的本征RTD,采用“大涡模拟”与“组分输运”结合的方法对其进行CFD预测。将管线型高剪切混合器应用于“液-液”连续乳化体系,并在不同的操作条件和物性条件下对其乳化性能进行了系统的研究,探索了混合器液滴破碎的机理,建立了液滴尺寸关联式。通过“亚硫酸钠氧化法”测定了管线型高剪切混合器的气液传质系数和气液相界面积,建立了“气液相界面积”以及“传质系数”与“操作参数”和“物性参数”的数学关联式。将上述模型与反应动力学耦合,形成了高剪切混合过程的优化模型。首次将高剪切混合器用作反应器,并在“氧化、光气化、纳米材料快速沉淀制备”等方面进行了应用。 ● 实用性依托商用流体力学计算软件,选用大涡模拟方法,结合实验获得了“功耗、返混、传质、传热模型”和“反应动力学”,形成了高剪切混合器数值模拟设计方法,可以方便地进行工业规模高剪切混合器的结构设计和优化,定型了5大系列、36种高剪切混合器产品。 ● 经济性设计的高剪切混合器,由上海弗鲁克公司进行高剪切混合设备的生产与销售(年销售额近1亿元),形成的“高剪切混合设备”性价比优于德国、瑞士知名企业的产品性能。根据用户要求由我们开发、优化了适应的的混合(反应)新技术,形成了相关工业包,解决了用户的难题,达到国际领先水平;在食品、化工、能源、环保等行业广泛应用,为应用企业创造的经济效益达数十亿元/年。 ● 应用推广情况使用本项目研制的高剪切混合技术及装备的企业有“巴斯夫、联合利华、宝洁”等跨国公司和“中石化、中国化工、娃哈哈、伊利、蒙牛”等大型国内企业。在中国大陆,推广应用的用户数量已达3236家;在新疆地区我们推广的用户有18家,其中新疆生产建设兵团企业有“新疆天康畜牧生物技术股份有限公司、新疆西部牧业有限公司、新疆华世丹药业股份有限公司”等3家。在海外,本成果的技术与产品也得到了广泛认可,先后出口到美国、英国、以色列、澳大利亚等27个国家和地区。
中文关键词	高剪切 ; 混合器 ; 装备
成果类型	应用技术
中图法分类号	TQ05
URL	http://dbpub.cnki.net/grid2008/dbpub/detail.aspx?dbcode=SNAD&dbname=SNAD&filename=SNAD000001651963
资源类型	成果
条目标识符	http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/243154
推荐引用方式 GB/T 7714	张金利,李韡,代斌,等. 高剪切混合技术及装备的开发与产业化[Z]. 应用技术,2012.