本研究では液液スラグ流の内部循環流による撹拌効果を利用し、生成粒子径分布の制御が可能な微粒子連続合成プロセスを開発するため、ミリスケールの円管内に形成させた液液スラグ流について分散相スラグの形状予測式ならびに圧力損失推算式の推算式を提案した。また、シリカ微粒子の合成実験を行い通常の管型反応器と比較したスラグ流の優位性を示した。さらにスラグ内部循環流の流速分布を解析し、循環流サイズの増大や循環周波数増大のための条件を明らかにした。これら基礎的知見は種々の化学反応や抽出など液液スラグ流利用プロセスの設計に有用であり、医薬品や化学品などの精密合成のためのフローリアクター開発に貢献すると期待される。
In order to develop a continuous particle synthesis process with controllable particle size distribution by utilizing the stirring effect of internal circulation of liquid-liquid slug flow, we proposed a prediction equation for the shape of dispersed phase slug and a pressure drop estimation equation for liquid-liquid slug flow formed in a millimeter-scale circular tube. Experiments on the synthesis of silica particles showed the superiority of the slug flow over conventional tube-type reactors. Furthermore, the velocity distribution of the internal circulation flow in the slug was analyzed, and the conditions for increasing the circulation flow size and frequency were clarified. These fundamental findings are useful for the design of liquid-liquid slug flow processes for various chemical reactions and extractions, and are expected to contribute to the development of flow reactors for the precise synthesis of pharmaceuticals and chemicals.

研究種目 : 基盤研究 (C) (一般)
研究期間 : 2018～2021
課題番号 : 18K04828
研究分野 : 化学工学、流体プロセス、混相流