基于十字曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用技术方案

本发明专利技术提供一种基于十字曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用，包括：反应板、十字分形结构微通道、输入微通道及输出微通道；所述十字分形结构微通道、所述输入微通道及所述输出微通道形成于所述反应板的一表面，所述输入微通道及所述输出微通道分别连接于所述十字分形结构微通道的两端，形成贯通的反应通道。本发明专利技术采用微流控技术与连续型反应器相结合可以有效快速地控制原料液的流量从而控制反应物的停留时间，提高反应的产率和选择性；采用分形结构的微通道设计有效的分布气液两相，加强传质，提高效率。

Microchannel Plate, Gas-liquid Reactor, Reaction System and Application Based on Cross Curve

The invention provides a microchannel plate, a gas-liquid reactor, a reaction system and application based on a cross curve, including a reaction plate, a cross fractal structure microchannel, an input microchannel and an output microchannel; the cross fractal structure microchannel, the input microchannel and the output microchannel are formed on one surface of the reaction plate, and the input microchannel and the output microchannel are formed on the surface of the reaction plate. The channels are connected at both ends of the cross fractal structure microchannel to form a through reaction channel. The invention adopts the combination of microfluidic technology and continuous reactor to effectively and rapidly control the flow rate of raw material liquid so as to control the residence time of reactant, improve the yield and selectivity of reaction, and adopts fractal structure of microchannel to design effective gas-liquid two-phase distribution, enhance mass transfer and improve efficiency.

【技术实现步骤摘要】
基于十字曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用
本专利技术涉及化学工程催化领域，特别是涉及一种基于十字曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用。
技术介绍
在能源化工领域，低碳烯烃是一类非常重要的高附加值基础化工原料，合成纤维、合成橡胶、合成塑料、高级润滑油、高碳醇和喷气燃料等很多产品都以其为基础原料，烯烃产业的发展水平和市场供需平衡情况直接影响着整个化学工业的发展水平和产业规模。以烯烃为反应底物、能够使用均相催化剂的气液反应中，氢甲酰化反应最具有代表性，并且氢甲酰化反应生成的醛能够进行下一步的化学反应从而生成醇、增塑剂、洗涤剂等产品，具有重要的工业应用价值。传统的反应釜在进行需要加热的反应时，具有加热慢、散热慢的缺点，反应开始及猝灭需要的时间很长，同时需要加压的气液两相反应通常会有传质的限制，效率低下。因此，传统的反应釜在多相物质传质的方面应用有一定的局限性，开发使用新型的反应器来进行传质受限的多相反应很有必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于十字曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用，用于解决现有技术中气液反应加热慢、散热慢、反应时间长、以及传质受限等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于十字曲线的微通道板，所述基于十字曲线的微通道板至少包括：反应板、十字分形结构微通道、输入微通道及输出微通道；所述十字分形结构微通道、所述输入微通道及所述输出微通道形成于所述反应板的一表面，所述输入微通道及所述输出微通道分别连接于所述十字分形结构微通道的两端，形成贯通的反应通道。可选地，所述反应板的材质包括聚四氟乙烯。可选地，所述十字分形结构微通道包括至少两阶十字结构，下阶十字结构形成于上阶十字结构的支路上。更可选地，各阶十字结构的支路长度依次减小。更可选地，上阶十字结构的支路长度不小于下阶十字结构的支路长度的2倍。可选地，所述十字分形结构微通道的宽度不大于0.5mm，所述十字分形结构微通道的深度不大于1mm。可选地，所述反应板的表面还设置有凹槽，所述凹槽位于所述十字分形结构微通道、所述输入微通道及所述输出微通道的外围。可选地，所述反应板的边缘还设置有多个沿所述十字分形结构微通道的深度方向延伸的第一固定孔，各第一固定孔位于所述凹槽的外围。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种气液反应器，所述气液反应器至少包括：上述基于十字曲线的微通道板；盖板，与所述基于十字曲线的微通道板形成有十字分形结构微通道的表面相对设置，所述盖板上与所述输入微通道的端口对应的位置设置有输入通孔，所述盖板上与所述输出微通道的端口对应的位置设置有输出通孔，所述盖板上与所述反应板上的第一固定孔对应的位置设置有第二固定孔，基于所述第一固定孔与所述第二固定孔对准固定实现所述盖板对所述基于十字曲线的微通道板的密封连接。可选地，所述气液反应器还包括密封圈，所述密封圈位于所述反应板的凹槽内，且与所述盖板接触。可选地，所述盖板的材质包括聚四氟乙烯。更可选地，所述气液反应器还包括第一固定板及第二固定板；所述第一固定板设置于所述盖板远离所述基于十字曲线的微通道板的表面，所述第二固定板设置于所述基于十字曲线的微通道板远离所述盖板的表面，所述第一固定板上与所述第一固定孔对应的位置设置有第三固定孔，所述第二固定板上与所述第二固定孔对应的位置设置有第四固定孔，基于所述第一、第二、第三及第四固定孔对准固定实现紧固连接。更可选地，所述第一固定板及所述第二固定板的材质包括不锈钢。更可选地，所述气液反应器适用于均相催化的烯烃氢甲酰化反应。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种上述液反应器的应用，所述气液反应器适用于均相催化的烯烃氢甲酰化反应。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种气液反应系统，所述气液反应系统至少包括：进料装置及上述气液反应器；所述进料装置连接反应气体及反应液体，将所述反应气体及所述反应液体的气液两相输送到所述气液反应器的输入通孔；所述气液反应器基于十字分形结构微通道使所述气液两相充分接触。可选地，所述进料装置包括三通阀、流量计及蠕动泵，所述反应气体通过气体管路连接所述三通阀的第一端口，所述流量计连接于所述气体管路上，所述反应液体通过液体管路连接所述三通阀的第二端口，所述蠕动泵连接于所述液体管路上，所述三通阀的第三端口连接所述气液反应器的输入通孔。可选地，所述气液反应系统还包括温度控制装置，所述温度控制装置设置于所述基于十字曲线的微通道板远离所述盖板的表面，监控所述基于十字曲线的微通道板的温度并通过加热控制反应温度。可选地，所述气液反应系统还包括压力控制装置，所述压力控制装置连接于所述的气液反应器输出通孔处，以控制所述十字分形结构微通道内的压力。更可选地，所述压力控制装置包括背压阀。可选地，所述气液反应器的输出液体回流至所述三通阀，实现循环利用。可选地，所述气液反应系统还包括尾气分析装置，所述尾气分析装置通过管路连接所述气液反应器的输出通孔。更可选地，所述气液反应系统包括至少两个串联的气液反应器。如上所述，本专利技术的基于十字曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用，具有以下有益效果：1、采用微流控技术与连续型反应器相结合可以有效快速地控制原料液的流量从而控制反应物的停留时间，提高反应的产率和选择性。2、采用分形结构的微通道设计有效的分布气液两相，加强传质，提高效率。附图说明图1显示为本专利技术的基于十字曲线的微通道板的立体结构示意图。图2显示为本专利技术的基于十字曲线的微通道板的俯视结构示意图。图3显示为本专利技术的气液反应器的立体结构示意图。图4显示为本专利技术的盖板的俯视结构示意图。图5显示为本专利技术的第一固定板的俯视结构示意图。元件标号说明1基于十字曲线的微通道板11反应板12十字分形结构微通道13输入微通道14输出微通道15凹槽16第一固定孔2盖板21输入通孔22输出通孔23第二固定孔3第一固定板31第一通孔32第二通孔33第三固定孔具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一如图1所示，本实施例提供一种基于十字曲线的微通道板1，所述基于十字曲线的微通道板包括：反应板11、十字分形结构微通道12、输入微通道13及输出微通道14。如图1所示，所述反应板11用于形成反应通道。具体地，在本实施例中，所述反应板11为矩形结构，尺寸包括但不限于120mm*120mm，所述反应板11的厚度包括但不限于5mm，在实际使用中，所述反应板11可根据需要设定形状、尺寸及厚度，不以本实施例为限。在本实施例中，所述基于十字曲线的微通道板1用于均相催化的烯烃氢甲酰化反应，则所述反应板11的材质选择为聚四氟乙烯，在实际使用中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于十字曲线的微通道板，其特征在于，所述基于十字曲线的微通道板至少包括：反应板、十字分形结构微通道、输入微通道及输出微通道；所述十字分形结构微通道、所述输入微通道及所述输出微通道形成于所述反应板的一表面，所述输入微通道及所述输出微通道分别连接于所述十字分形结构微通道的两端，形成贯通的反应通道。

【技术特征摘要】
1.一种基于十字曲线的微通道板，其特征在于，所述基于十字曲线的微通道板至少包括：反应板、十字分形结构微通道、输入微通道及输出微通道；所述十字分形结构微通道、所述输入微通道及所述输出微通道形成于所述反应板的一表面，所述输入微通道及所述输出微通道分别连接于所述十字分形结构微通道的两端，形成贯通的反应通道。2.根据权利要求1所述的基于十字曲线的微通道板，其特征在于：所述反应板的材质包括聚四氟乙烯。3.根据权利要求1所述的基于十字曲线的微通道板，其特征在于：所述十字分形结构微通道包括至少两阶十字结构，下阶十字结构形成于上阶十字结构的支路上。4.根据权利要求3所述的基于十字曲线的微通道板，其特征在于：各阶十字结构的支路长度依次减小。5.根据权利要求3或4所述的基于十字曲线的微通道板，其特征在于：上阶十字结构的支路长度不小于下阶十字结构的支路长度的2倍。6.根据权利要求1所述的基于十字曲线的微通道板，其特征在于：所述十字分形结构微通道的宽度不大于0.5mm，所述十字分形结构微通道的深度不大于1mm。7.根据权利要求1所述的基于十字曲线的微通道板，其特征在于：所述反应板的表面还设置有凹槽，所述凹槽位于所述十字分形结构微通道、所述输入微通道及所述输出微通道的外围。8.根据权利要求1所述的基于十字曲线的微通道板，其特征在于：所述反应板的边缘还设置有多个沿所述十字分形结构微通道的深度方向延伸的第一固定孔，各第一固定孔位于所述凹槽的外围。9.一种气液反应器，其特征在于，所述气液反应器至少包括：如权利要求1～8任意一项所述的基于十字曲线的微通道板；盖板，与所述基于十字曲线的微通道板形成有十字分形结构微通道的表面相对设置，所述盖板上与所述输入微通道的端口对应的位置设置有输入通孔，所述盖板上与所述输出微通道的端口对应的位置设置有输出通孔，所述盖板上与所述反应板上的第一固定孔对应的位置设置有第二固定孔，基于所述第一固定孔与所述第二固定孔对准固定实现所述盖板对所述基于十字曲线的微通道板的密封连接。10.根据权利要求9所述的气液反应器，其特征在于：所述气液反应器还包括密封圈，所述密封圈位于所述反应板的凹槽内，且与所述盖板接触。11.根据权利要求9所述的气液反应器，其特征在于：所述盖板的材质包括聚四氟乙烯。12.根据权利要求9～11任意一项所述的气液反应器，其特征在于：所述气液反应器还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙予罕，王思静，唐志永，张洁，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：上海,31