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。

      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，因為處理粒子生成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Taylor先生基於線性理論進行的。在給定條件下，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。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流不到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均勻的粒子，其製程參數可依所需要的粒子特性，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子分佈：

Taylor反應器的優勢包括：
  =>提高純度
  =>提高回收率
  =>控制粒徑和形狀
  =>均勻的粒徑分佈
  =>易於放大生產
  =>精確的溫度控制
  =>所需空間小於傳統反應器
  =>易於操作

使用泰勒反應器可以輕鬆生產具有平滑表面的均勻球形粒子，這是傳統反應器難以做到的。

放量生產的可行性評估：

    相較於傳統槽式(Tank)反應器，泰勒反應器更容易於放大。傳統槽式反應器可能需要至少一個月或一年甚至更長時間才能放大，因為槽體體積增加時流動會改變。然而，放大泰勒反應器時，只要匹配相同的泰勒數和線性速度，就可以用更大尺寸的反應器生產出相似的粒徑和形狀。

    由於每個泰勒渦流之間不混合，可以將每個泰勒渦流視為一個槽式反應器。例如，一個1000升工作體積的泰勒反應器，在特定參數下其泰勒渦流數量是14個，可以視之為14個71升的槽式反應器串聯。從1升放大到71升顯然比從1升放大到1000升容易得多。下圖提供了1升和10升泰勒反應器在相同線性速度（4.4 m/s）下的實驗結果，顯示放大後粒徑的相似性。Laminar公司透過其專利的設計已將將泰勒反應器商業化，提供實驗室規模和商業規模的反應器。

    如果您在控制粒徑和形狀、實現均勻性或放大生產方面遇到困難，T泰勒反應器被認為是解決當前挑戰的最佳方案。

從實驗室機型(20ml)到量產機型(1000L)一應俱全