用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件及其装填方法技术

本发明专利技术属于微连续流体器件领域，公开了一种用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件及其装填方法，包括纤维填料（1）、支撑轴Ⅰ（2）、轴键（3）、穿钉（4）、支撑轴Ⅱ（5）及支撑板（6）。本发明专利技术将纤维填料缠绕到支撑轴上形成纤维柱替代微通道构件，支撑轴、穿钉及支撑板用以支撑纤维填料，轴键用以固定纤维填料。本发明专利技术有效解决了微通道反应器加工成本高的问题，具有传热传质速率高，温度、压力及停留时间便于调控等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微连续流体器件领域，尤其涉及一种用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件及其装填方法。
技术介绍
微通道反应器是一种借助于特殊微加工技术的新型反应器，具有返混小、传质传热效率高、反应时间与反应温度便于控制、易于放大等特征。但微通道加工难度大，制作成本高，因此开发简单的微通道构件加工方法，降低微通道反应器的成本是急需要解决的难题。CN105396528A公开了一种具有防腐性能的微通道反应器，该反应器结构紧凑、密封简单、加工难度小、换热和反应效率高、可移动、可实现成套设备微型化。CN105126721A公开一种带有冷却系统的非叠层结构微反应器，可进行拆卸清洗和系统冷却，有效防止微反应器微通道的堵塞和微反应器装置的局部过热。CN102421515A公开了一种送液量小、混合性能高的微反应器，通过至少一次的流体分割混合来实现流体的均匀混合与快速反应。已经公开的专利致力于增加防腐性能、提高传热传质速率及强化流体的混合与分布，未能有效的降低微通道反应器的加工成本。
技术实现思路
针对微通道反应器制作成本高的缺陷，本专利技术公开了一种用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件及其装填方法，可精准控制反应温度，提高传质速率与宏观反应速率。微通道构件具有耐酸，耐腐蚀性能，可实现高效、节能、安全、低碳和环保的连续化生产。为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的。用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件，它包括纤维填料、支撑轴Ⅰ、轴键、穿钉、支撑轴Ⅱ及支撑板;所述纤维填料缠绕于支撑轴Ⅰ及支撑轴Ⅱ之上。在所述支撑轴Ⅰ上沿侧面垂直开设支撑轴Ⅰ键槽；所述轴键与支撑轴Ⅰ键槽固定嵌合；在所述支撑轴Ⅰ上沿纵向开有支撑轴Ⅰ水平孔；所述穿钉与支撑轴Ⅰ水平孔串接。在所述支撑轴Ⅱ上沿侧面垂直开设支撑轴Ⅱ键槽；所述轴键与支撑轴Ⅱ键槽固定嵌合；在所述支撑轴Ⅱ上沿纵向开有支撑轴Ⅱ水平孔；所述穿钉与支撑轴Ⅱ水平孔串接。所述支撑轴Ⅰ的一端部与支撑轴Ⅱ的一端部纵向固定相接；在所述支撑轴Ⅱ另一端水平固定设有支撑板；在所述支撑板上设有筛孔。作为一种优选方案，所述支撑轴Ⅰ为实心轴，高度为200～2000mm，外径为10～200mm；支撑轴Ⅰ一端设有内螺母Ⅰ，另一端设有外螺杆；内螺母Ⅰ直径为0.1～0.5d，长度为5～30mm；外螺杆直径为0.1～0.5d，长度为5～30mm；所述支撑轴Ⅰ键槽横截面为梯形；键槽深度0.15～0.4d；短边宽度0.05～0.4d；长边宽度0.1～0.55d。所述支撑轴Ⅱ为实心轴，高度为200～2000mm，外径为10～200mm；支撑轴Ⅱ两端设有内螺母Ⅱ；内螺母Ⅱ直径0.1～0.5d，长度为5～30mm；所述支撑轴Ⅱ键槽横截面为梯形；键槽深度0.15～0.4d；短边宽度0.05～0.4d；长边宽度0.1～0.55d；所述支撑轴Ⅱ一端内螺母Ⅱ与支撑轴Ⅰ的外螺杆固定相接；所述支撑轴Ⅱ另一端内螺母Ⅱ与支撑板上的螺杆固定相接；其中d为支撑轴Ⅰ的外径。进一步地，本专利技术所述纤维填料具有致密孔隙状结构；骨架密度为0.1～3.0g/mL，平均直径为10～240μm，比表面积为0.1～30m2/g。进一步地，本专利技术所述纤维填料可采用玻璃纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、丙纶纤维、芳纶纤维、聚苯硫醚纤维或耐酸聚酰亚胺纤维中的一种或两种以上的混合材料。进一步地，本专利技术所述支撑板开孔率为5%～25%；支撑板中心垂直向上设置一个螺杆；螺杆高度及直径尺寸与支撑轴Ⅰ上外螺杆相同。上述用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件的装填方法，可按如下步骤进行。A、纤维填料膨化后编制成宽度与支撑轴Ⅰ高度相同的纤维布；利用轴键及支撑轴Ⅰ键槽，将纤维布固定在支撑轴Ⅰ上。B、顺时针旋转支撑轴Ⅰ形成纤维柱，并使用纤维捻将缠绕的纤维柱临时束缚；支撑轴Ⅰ每旋转180°，将穿钉从支撑轴Ⅰ的一侧移动到另一侧。C、纤维填料膨化后编制成宽度与支撑轴Ⅱ高度相同的纤维布；利用轴键及支撑轴Ⅱ键槽，将纤维布固定在支撑轴Ⅱ上。D、顺时针旋转支撑轴Ⅱ形成纤维柱，并使用纤维捻将缠绕的纤维柱临时束缚；支撑轴Ⅱ每旋转180°，将穿钉从支撑轴Ⅱ的一侧移动到另一侧。E、将两个纤维柱连接，进一步将纤维柱与支撑板连接，套入微通道反应器外壳，同时解除纤维捻的束缚，逆时针旋转至纤维填料与微通道反应器的外壳紧密接触，完成装填。通过改变纤维柱的填充率，可灵活的调控反应过程的压降与物料停留时间。若异丁烷或注入反应器的惰性制冷剂的饱和蒸汽压接近反应器的平均压力，此时反应器压降的变化，可用于调整异丁烷或惰性取热介质的汽化量，精准调控反应温度。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：使用模块化的纤维柱作为微通道构件，降低了微通道反应器的制作成本；反应物料与催化剂实现膜接触，提高传质速率与宏观反应速率；通过改变纤维柱的填充率，可灵活的调控反应过程的压降与物料停留时间，并精准控制反应温度。本专利技术的微通道构件具有耐酸，耐腐蚀性能，可实现高效、节能、安全、低碳和环保的连续化生产。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。图1为本专利技术用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件整体结构示意图。图2为本专利技术支撑轴Ⅰ剖视图。图3为本专利技术图2中A-A向剖视图。图4为本专利技术轴键剖视图。图5为本专利技术图4中轴键俯视图。图6为本专利技术支撑板整体结构示意图。图7为本专利技术图6中支撑板俯视图。图8为本专利技术支撑轴Ⅱ剖视图。图9为本专利技术图8中A-A向剖视图。图中：1、纤维填料；2、支撑轴Ⅰ；3、轴键；4、穿钉；5、支撑轴Ⅱ；6、支撑板；2-1、外螺杆；2-2、支撑轴Ⅰ水平孔；2-3、内螺母Ⅰ；2-4、支撑轴Ⅰ键槽；2-5、支撑轴Ⅰ键槽内螺纹；3-1、轴键螺孔；5-1、内螺母Ⅱ；5-2、支撑轴Ⅱ水平孔；5-3、内螺母Ⅱ；5-4、支撑轴Ⅱ键槽；5-5、支撑轴Ⅱ键槽内螺纹；6-1、筛孔；6-2、螺杆。具体实施方式如图所示，用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件，包括纤维填料1、支撑轴Ⅰ2、轴键3、穿钉4、支撑轴Ⅱ5及支撑板6;所述纤维填料1缠绕于支撑轴Ⅰ2及支撑轴Ⅱ5之上。在所述支撑轴Ⅰ2上沿侧面垂直开设支撑轴Ⅰ键槽2-4；所述轴键3与支撑轴Ⅰ键槽2-4固定嵌合；在所述支撑轴Ⅰ2上沿纵向开有支撑轴Ⅰ水平孔2-2；所述穿钉4与支撑轴Ⅰ水平孔2-2串接。在所述支撑轴Ⅱ5上沿侧面垂直开设支撑轴Ⅱ键槽5-4；所述轴键3与支撑轴Ⅱ键槽5-4固定嵌合；在所述支撑轴Ⅱ5上沿纵向开有支撑轴Ⅱ水平孔5-2；所述穿钉4与支撑轴Ⅱ水平孔5-2串接。本专利技术所述支撑轴Ⅰ2的一端部与支撑轴Ⅱ5的一端部纵向固定相接；在所述支撑轴Ⅱ5另一端水平固定设有支撑板6；在所述支撑板6上设有筛孔6-1。本专利技术所述支撑轴Ⅰ2为实心轴，高度为200～2000mm，外径为10～200mm；支撑轴Ⅰ2一端设有内螺母Ⅰ2-3，另一端设有外螺杆2-1；内螺母2-3直径为0.1～0.5d，长度为5～30mm；外螺杆直径为0.1～0.5d，长度为5～30mm；所述支撑轴Ⅰ键槽2-4横截面为梯形；键槽深度0.15～0.4d；短边宽度0.05～0.4d；长边宽度0.1～0.55d。本专利技术所述支撑轴Ⅱ5为实心轴，高度为200～2000mm，外径为10～200mm；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件，其特征在于，包括纤维填料（1）、支撑轴Ⅰ（2）、轴键（3）、穿钉（4）、支撑轴Ⅱ（5）及支撑板（6）; 所述纤维填料（1）缠绕于支撑轴Ⅰ（2）及支撑轴Ⅱ（5）之上；在所述支撑轴Ⅰ（2）上沿侧面垂直开设支撑轴Ⅰ键槽（2‑4）；所述轴键（3）与支撑轴Ⅰ键槽（2‑4）固定嵌合；在所述支撑轴Ⅰ（2）上沿纵向开有支撑轴Ⅰ水平孔（2‑2）；所述穿钉（4）与支撑轴Ⅰ水平孔（2‑2）串接；在所述支撑轴Ⅱ（5）上沿侧面垂直开设支撑轴Ⅱ键槽（5‑4）；所述轴键（3）与支撑轴Ⅱ键槽（5‑4）固定嵌合；在所述支撑轴Ⅱ（5）上沿纵向开有支撑轴Ⅱ水平孔（5‑2）；所述穿钉（4）与支撑轴Ⅱ水平孔（5‑2）串接；所述支撑轴Ⅰ（2）的一端部与支撑轴Ⅱ（5）的一端部纵向固定相接；在所述支撑轴Ⅱ（5）另一端水平固定设有支撑板（6）；在所述支撑板（6）上设有筛孔（6‑1）。

【技术特征摘要】
1.一种用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件，其特征在于，包括纤维填料（1）、支撑轴Ⅰ（2）、轴键（3）、穿钉（4）、支撑轴Ⅱ（5）及支撑板（6）;所述纤维填料（1）缠绕于支撑轴Ⅰ（2）及支撑轴Ⅱ（5）之上；在所述支撑轴Ⅰ（2）上沿侧面垂直开设支撑轴Ⅰ键槽（2-4）；所述轴键（3）与支撑轴Ⅰ键槽（2-4）固定嵌合；在所述支撑轴Ⅰ（2）上沿纵向开有支撑轴Ⅰ水平孔（2-2）；所述穿钉（4）与支撑轴Ⅰ水平孔（2-2）串接；在所述支撑轴Ⅱ（5）上沿侧面垂直开设支撑轴Ⅱ键槽（5-4）；所述轴键（3）与支撑轴Ⅱ键槽（5-4）固定嵌合；在所述支撑轴Ⅱ（5）上沿纵向开有支撑轴Ⅱ水平孔（5-2）；所述穿钉（4）与支撑轴Ⅱ水平孔（5-2）串接；所述支撑轴Ⅰ（2）的一端部与支撑轴Ⅱ（5）的一端部纵向固定相接；在所述支撑轴Ⅱ（5）另一端水平固定设有支撑板（6）；在所述支撑板（6）上设有筛孔（6-1）。2.根据权利要求1所述的用于液体酸烷基化反应的微通道反应器内构件，其特征在于：所述支撑轴Ⅰ（2）为实心轴，高度为200～2000mm，外径为10～200mm；支撑轴Ⅰ（2）一端设有内螺母Ⅰ（2-3），另一端设有外螺杆（2-1）；内螺母Ⅰ（2-3）直径为0.1～0.5d，长度为5～30mm；外螺杆（2-1）直径为0.1～0.5d，长度为5～30mm；所述支撑轴Ⅰ键槽（2-4）横截面为梯形；键槽深度0.15～0.4d；短边宽度0.05～0.4d；长边宽度0.1～0.55d；所述支撑轴Ⅱ（5）为实心轴，高度为200～2000mm，外径为10～200mm；支撑轴Ⅱ（5）两端设有内螺母Ⅱ；内螺母Ⅱ直径0.1～0.5d，长度为5～30mm；所述支撑轴Ⅱ键槽（5-4）横截面为梯形；键槽深度0.15～0.4d；短边宽度0.05～0.4d；长边宽度0.1～0.55d；所述支撑轴Ⅱ（5）一端内螺母Ⅱ（5-3）与支撑轴Ⅰ（2）的外螺杆（2-1）固...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙文宇，王海彦，封瑞江，白金，张健，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21