高剪切混合強化技術是一種基於高剪切混合器來實現快速分子級均勻混合的過程強化技術，其關鍵是高剪切混合器結構創新及其與工藝的匹配。

高剪切混合器（High Shear Mixers, HSMs），又稱高剪切反應器（High Shear Reactors, HSRs）、定轉子混合器（Rotor-Stator Mixers）等，是一種能量密集型過程強化設備。高剪切混合器利用轉子高速旋轉所產生的高切線速度，在定子與轉子間的狹窄間隙中形成極大的速度梯度，以及由於高頻機械效應帶來的強勁動能，使物料在定轉子的間隙中受到強烈的剪切、擠壓、摩擦、撞擊、研磨、湍流和空化等綜合作用，從而得到瞬間均勻精細的分散與混合。定轉子間隙狹窄、轉子末端線速度高、定轉子間隙中的剪切速率高以及剪切頭局部能量耗散率高，是高剪切混合器的典型特征。

按照操作模式，高剪切混合器大體上可分為間歇式、連續式兩類。目前，諸多研究者已經對於間歇式、連續式高剪切混合器在單相、兩相（氣液、液液、液固）和三相體繫的流耗、混合與分散、破碎、傳質、傳熱及反應性能與模行了研究；形成了各自專有技術，已經從傳統的均質、乳化、溶解、分散、懸浮、結晶以及細胞破碎等物理過程拓展到化工、材料、能源領域，用於強化混合控制的快速化學反應過程。高剪切混合器被廣泛應用在農業、輕工、醫藥以及化工和石油化工行業，實現過程強化，例如制備乳膠、黏合劑、個人護理和洗滌產品、化學品分散液、農業殺蟲劑、除草劑、電池漿料等。

但是，現階段關於高剪切混合器的幾個重要問題—“何時考慮使用高剪切混合器”“選用什麼構型的高剪切混合器”以及“如何設計和放大高剪切混合過程”，仍沒有現成的答案可循，甚至沒有達成共識。因此，需要為高剪切混合器的研究人員、工程設計人員提供一本關於高剪切混合器性能及其應用方面的參考書，以嘗試回答上述問題。

本書對間歇式、連續式高剪切混合器在單相、兩相（氣液、液液、液固）和氣液固三相體繫的流耗、分散與混合、相間傳遞及反應性能的影響規行了歸結，描述了操作參數、結構參數、物性參數等對高剪切混合器性能的影響，可以幫助讀者更好地理解高剪切混合器的原理、性能；其次，給出了現有的高剪切混合器性能預測方法，以方便讀者選擇高剪切混合行實際生產過程的強化，形成基於高剪切強化技術的新工藝而，結合工業應用實例，介紹了高剪切混合器的實際工業過程果，為讀者提供借鋻；，提出了今後高剪切混合器需要開展的研究方向。

本書的編寫工作由天津大學張金利、李韡、秦宏雲、郭俊恆、劉玉東、趙術春，上海弗魯克科技發展有限公司周鳴亮，合肥通用研究院有限公司徐雙慶共同完成。具體編寫分工為：張金利編寫緒論和第十章，周鳴亮和李韡編寫至第九章中工業應用部分，郭俊恆、秦宏雲編寫章至第三節，趙術春、秦宏雲編寫第二、三章至第三節，劉玉東、秦宏雲編寫第四章至第三節，徐雙慶、郭俊恆編寫第五章、二節，徐雙慶、郭俊恆編寫第六章至第三節，徐雙慶、趙術春編寫第七章至第三節，徐雙慶、劉玉東編寫第八章、二節，郭俊恆編寫第九章、二節。全書由張金利統稿。天津大學研究生陳麗瑩、李瀟寧和艾冰妍參與了書稿的排版工作。

本書的部分內容是國家973計劃項目“乙炔法聚氯乙烯生產過程的、節能、減排科學基礎”（2012CB720300）、國家自然科學基金項目“氣液固三相高剪切反應器性能與模型放大研究”（21076144）和“高剪切與金屬摻雜聯合調控連續制備磷酸鐵鋰/碳的過程基礎”（21476158）、創新團隊發展計劃項目“氯堿化工清潔生產與產品高值化”（IRT1161、IRT_15R46）的研究成果，在此衷心感謝國家自然科學基金委、科技部和等的大力資助。

我們盡自己努力呈年來高剪切混合技術的研展，但限於時間和，書中難免存在一些不足和疏漏，敬請讀者指正。


著者

2020年1月5日

張金利，天津大學化工學院教授，IChemE Fellow、Chartered Engineer，長江學者特聘教授，創新團隊、教學團隊、“全國高校黃大年式教師團隊”和天津市“131人纔工程”創新團隊負責人。1992年、1994年、2003年先後在天津大學獲學士、碩士、博士學位。圍繞著我國能源、化工、食品、輕工等行業、清潔生產的重大需求，與團隊成員一起從分子-團簇-設備-工廠多尺行研究，探究了超臨界、多相等復雜體繫反應機理，開發了新型催化劑和特種樹脂聚合體繫；揭示了高剪切混合器（反應器）、微管反應器、塔式反應器、噴射環流反應器、磁場流化床反應器、杯形攪拌反應器、超臨界反應器內流動、混合與傳遞規律，建立了多相過程設計與優化方法，創新了過程強化技術及裝備，形成了高剪切混合強化技術、微尺度反應強化技術、反應分離耦合強化技術等；提出了折點法、非線性優化等水熱繫統優化方法，創建了綜合考慮環境因素和外加流股的水熱網絡同時優化方法，提供了全局優化工具；實現了部分技術與裝備的工業應用，與合作企業一起在中國、美國、英國等36個國家和地區推廣了3000多家用戶，提升了產業。以作者或通訊作者發表科研論文146篇，以發明人獲中國發明專利授權26件，獲得省部級科技獎勵6項；已培養研究生87名。兼任天津市生物與制藥工程實驗室主任、中國化工學會混合與攪拌專業委員會副主任、中國化工學會化工過程強化專業委員會委員、中國化工學會化工信息技術專業委員會委員、中國職業健康協會常務理事、中國能源學會能源與環境專業委員會委員。