工業上有許多類型的反應器，常見的類型是槽式(CSTR)和管式(PFR)反應器，兩者都可連續或批次操作。理論上，在相同工作體積下，PFR比CSTR更有效率；換句話說，給予相同的滯留時間，PFR中的材料反應程度遠高於CSTR。然而，CSTR在許多領域更常被使用。
       傳統的PFR難以在流程中間注入其他材料，且其混合方法是使用靜態混合器(static mixer)在管道中混合，無法人工控制管道內的混合。因此，傳統PFR主要用於液體的混合，因為處理粉體生成的過程有很高的管道堵塞可能性。此外，傳統PFR在增加管道直徑和/或長度方面存在放大的限制。


Taylor Flow反應器及其技術原理

      Taylor Flow反應器旨在克服傳統PFR的挑戰。它使用動態混合而非傳統PFR使用的靜態混合方式，並可控制攪拌速度。泰勒反應器是一種特殊的反應器，當流體在具有相同中心線的兩個不同圓柱體之間的間隙中流動，且內圓柱體以恆定速度旋轉時，會產生「泰勒渦流」(Taylor Vortex)。泰勒流在黏性流體中的研究是由物理學家Taylor博士基於線性理論進行的。在特定條件下，如果內圓柱體的旋轉速度超過臨界值，流動會變得不穩定。
      流動的不穩定性條件可以用**泰勒數(Ta)**來表示。泰勒數是離心力(centrifugal force)與黏性力(viscous force)的比值。當內圓柱體旋轉時，靠近內圓柱體的流體由於產生的離心力和科里奧利力(Coriolis force)，傾向於向靜止的外圓柱體移動，此時流體變得不穩定，然後沿軸向產生一對彼此旋轉方向相反的環 (a pair of rings rotating in opposite directions)。

      Liu, C.I等人的研究報告指出，不同的泰勒數(Taylor number)產生不同的流體特性：
• TVF (Taylor Vortex Flow): 41 < Ta < 48
• WVF (Wavy Vortex Flow) : 46 < Ta < 400
• MWV (Modulated Wavy Vortex) : 400 < Ta < 650
• WTV (Wavy Turbulent Vortex) : 650 < Ta < 1000


實驗驗證

       泰勒反應器的結構包含進料口、反應區、出料口，具有夾套管結構用於溫度控制。實驗中，選用過氯酸銨AP (Ammonium Perchlorate)進行冷卻結晶(Cooling Crystallization)。通過隔膜計量泵恆定注入溶液，並通過控制泵的流量來控制停留時間。通過CFD的數據顯示Taylor Flow不到10秒鐘的時間及達到穩定狀態。在連續反應器達到「穩態」前，會先排出非晶型(Amorphous)材料，隨著時間推移，粒徑變大或形狀變為球形。


泰勒反應器易於控制顆粒特性

      對於生產AP等粒子，槽式(Tank)反應器存在難題，如難以在無添加劑情況下獲得球形粒子或粒子表面多孔。泰勒反應器可以輕鬆解決這些問題。在過飽和溶液中，粒子形成過程是先成核，然後晶體生長，接著發生粒子的團聚和破碎。藉由了解這個機制，可以通過控制旋轉速度、停留時間、內外圓柱體之間的間隙大小等參數來控制粒徑和形狀。
• 如果旋轉速度低，剪切力會變弱，導致團聚現象降低，粒子最終不會變成球形。
• 在相同的攪拌速度下，如果反應器圓柱體間隙較寬，剪切力變弱，導致粒徑變大且形狀不那麼球形。
• 然而，如果間隙較小，粒徑會變小且粒子會變得更球形。
     
      使用泰勒反應器很容易生產粒徑均勻的粉體，其製程參數可依所需要的顆粒特性，如粒徑大小或形狀進行調整，在不同的條件下均可產出均勻的粒徑分佈。下圖PSD粒徑分析結果即顯示均勻的粒徑分佈：

Taylor反應器的優勢包括：