一种新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器制造技术

本发明专利技术涉及化工反应器设计技术领域，公开了一种新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，主要包括反应物进出口段，进出口处封头，法兰，进出口管板，不锈钢毛细管，固定垫条，筒体，绕筒，恒温介质进出口段，挡板，左右支座，中心支撑管、支撑件。中心支撑管两端连接进出口管板，绕筒与中心支撑管在同一轴线上并通过支撑件进行焊接连接；不锈钢毛细管沿绕筒呈螺旋形多层缠绕布置，相邻缠绕层螺旋方向相反，形成多个以绕筒为圆心、不同圈径的反应管束，不锈钢毛细管两端分别连接在进出口管板上；进出口处封头分别与进出口管板通过法兰连接。本发明专利技术具有高通量、移热能力高、合成率高、安全高效、加工成本低、可连续化生产、易并行放大等优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及化工反应器设计
，公开了一种新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，主要包括反应物进出口段，进出口处封头，法兰，进出口管板，不锈钢毛细管，固定垫条，筒体，绕筒，恒温介质进出口段，挡板，左右支座，中心支撑管、支撑件。中心支撑管两端连接进出口管板，绕筒与中心支撑管在同一轴线上并通过支撑件进行焊接连接；不锈钢毛细管沿绕筒呈螺旋形多层缠绕布置，相邻缠绕层螺旋方向相反，形成多个以绕筒为圆心、不同圈径的反应管束，不锈钢毛细管两端分别连接在进出口管板上；进出口处封头分别与进出口管板通过法兰连接。本专利技术具有高通量、移热能力高、合成率高、安全高效、加工成本低、可连续化生产、易并行放大等优点。【专利说明】一种新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器
本专利技术涉及化工反应器设计
，特别是用于进行化工中间体合成、生物医学材料制备等的微通道反应器，尤其涉及一种新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，用于一些快速放热反应。
技术介绍
反应器是实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等行业。常用的反应设备有混料釜、萃取塔、静态混合器等，它们处理量大，能够满足大规模生产的需要。然而，总体来说，这些混合设备为流体提供的是宏观尺度的混合，存在混合不均匀、动力消耗大、设备体积大、连续化生产困难等缺点。 随着科学的进步，人们对反应要求的提升和微加工技术的不断发展，微反应技术及其设备成为人们关注和研究的热点。微通道反应器是指特征尺度在数百微米以下，可将样品约束在其中，进行工艺过程的微型设备，其具有传质传热效率高、返混几率小及能更好地控制反应温度和停留时间等优点。微通道反应器运用连续操作的模式，微通道反应器内的流体流动状态比较接近平推流，这样就极大地削弱了反应器内的轴向扩散作用，从而可以很精确地控制反应时间。此外，由于微通道反应器拥有很大的比表面积，使其在传质与传热方面有着极大的优势，可以有效地控制反应的温度，从而提高化学反应的选择性，提高产品的品质。因此，微通道反应器展现了许多优于常规反应器的优点，包括大大提高反应速度、反应产率、安全性、可靠性和可量测性等。 然而，现有的微通道反应器主要存在以下问题:1、现有的微通道反应器一般采用光刻、激光化学三维写入等方法制造，这些微通道反应器结构复杂，加工成本高，不利于工业生产的放大，缺点明显；2、一些微通道反应器的处理能力可以通过并行放大的方法来实现，即增加微通道反应器的数量和扩大微通道反应器的外尺寸，这些方法在工业运行中系统控制点多，精度要求高，生产成本高，流体性能不均等，影响整体混合和反应效果。
技术实现思路
本专利技术旨在克服传统反应器混合不均匀、动力消耗大、设备体积大、连续化生产困难等缺点，克服一般微通道反应器结构复杂，加工成本高，不利于工业放大等缺点，提供一种高通量、移热能力高、合成率高、安全高效、加工成本低、连续化的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器。 为了实现上述目的，本专利技术提供的一种新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，主要包括反应物进、出口段，进、出口处封头，法兰，进、出口管板，不锈钢毛细管，固定垫条，筒体，绕筒，恒温介质进、出口段，挡板，左、右支座，中心支撑管、支撑件。其中: 所述中心支撑管两端通过焊接方式连接所述进、出口管板，所述中心支撑管外设有绕筒，所述绕筒与所述中心支撑管在同一轴线上，所述绕筒与所述中心支撑管之间通过支撑件进行焊接连接，所述进、出口管板、中心支撑管、绕筒和支撑件构成螺旋绕管微通道反应器的支撑构架； 不锈钢毛细管沿绕筒呈螺旋形多层缠绕布置，相邻的缠绕层螺旋方向相反，形成多个以绕筒为圆心、不同圈径的反应管束，不锈钢毛细管两端分别连接在进、出口管板上，所述不锈钢毛细管管不仅是反应管，也是传热管。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，所述不锈钢毛细管各层间均设有固定垫条，以保证纵向、横向间距，不锈钢毛细管的纵向间距不小于1mm，横向间距不小于1mm。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，所述不锈钢毛细管规格为lmm/0.15mm(外径/壁厚)，材质为304不锈钢；所述不锈钢毛细管总数量为50?200根，单管长度为100?300米。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，所述不锈钢毛细管的螺旋角度可有变化，角度变化范围为3°?10°。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，所述进出口管板与不锈钢毛细管之间采用钎焊方式连接，以保证焊接质量，确保不泄漏。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，所述中心支撑管的截面可以是圆形或者正多边形。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，进、出口管板上不同直径的圆周处均匀地设有与不锈钢毛细管直径相同的小孔以保证所述不锈钢毛细管与进、出口管板的钎焊连接；所述进、出口管板外圈均布有16个螺栓孔，以保证进、出口封头和法兰的连接。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，恒温介质进、出口段分别位于所述筒体的左下端和右上端，恒温介质进、出口段与所述筒体的内部连接处设有挡板，以防止恒温介质的短路，影响反应物的适当反应温度。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，筒体上设有左、右支座，以支承整个反应器和固定反应器的位置。 如上所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器，优选的是，恒温介质进、出口段流经的介质为根据反映所需最佳温度而恒温的液体，以保证反应安全高效地进行。 所述的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器既是反应器，也是一种换热器，管程介质为反应物，壳程介质为恒温介质。 本专利技术方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。 本专利技术相比于传统的反应设备具有极大的优势:可以精确控制反应物的投料配t匕，严格控制反应时间及反应温度，及时移走反应热，防止出现“飞温”，实现高效连续化的安全生产。另外，还可以通过使用并行放大的方式来增加产量，非常适用于从实验室到实际生产过程的优化，可以极大地节省研发成本和反应时间。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器示意图。 图2为本专利技术实施例的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器的支撑构架三维示意图。 图3为本专利技术实施例的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器的进出口管板主视图、侧视图。 图4为本专利技术实施例的新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器的左右支座截面图。 图5为本专利技术实施例的利用新型高通量多层螺旋绕管微通道反应器合成双乙甲酯的酯化工艺流程图。 图中附图标记表示为:la、lb-反应物进、出口段；2a、2b-进、出口处封头；3a、3b-法兰；4a、4b-进、出口管板；5_不锈钢毛细管；6_固定垫条；7-筒体；8-绕筒；9a、9b_恒温介质进、出口段；10a、10b-挡板；lla、llb-左、右支座；12_中心支撑管；13_支撑件。 【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本专利技术。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高通量多层螺旋绕管微通道反应器，其特征在于：包括反应物进口段(1a)、出口段(1b)，进口处封头(2a)、出口处封头(2b)，法兰(3a、3b)，进口管板(4a)、出口管板(4b)，不锈钢毛细管(5)，固定垫条(6)，筒体(7)，绕筒(8)，恒温介质进口段(9a)、出口段(9b)，中心支撑管(12)、支撑件(13)；所述中心支撑管(12)两端通过焊接方式连接所述进口管板(4a)、出口管板(4b)，所述中心支撑管(12)外设有所述绕筒(8)，所述绕筒(8)与所述中心支撑管(12)在同一轴线上，所述绕筒(8)与所述中心支撑管(12)之间通过所述支撑件(13)进行焊接连接，所述进口管板(4a)、出口管板(4b)、中心支撑管(12)、绕筒(8)和支撑件(13)构成螺旋绕管微通道反应器的支撑构架；所述不锈钢毛细管(5)沿所述绕筒(8)呈螺旋形多层缠绕布置，相邻的缠绕层螺旋方向相反，形成多个以所述绕筒(8)为圆心、不同圈径的反应管束，所述不锈钢毛细管(5)两端分别连接在进口管板(4a)、出口管板(4b)上；所述进口处封头(2a)、出口处封头(2b)分别与进口管板(4a)、出口管板(4b)通过法兰(3a、3b)连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：凌祥，蒋仕一，彭浩，李洋，孙峰，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32