具有Koch曲线结构的微通道气液反应器制造技术

本发明专利技术提供一种具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，所述反应器至少包括：反应器主体、亚克力板、密封圈以及不锈钢边框，所述反应器主体为具有Koch曲线结构的微通道板，上方被透明亚克力板覆盖并用不锈钢边框压紧。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，从而提高反应的产率和选择性；采用3D打印微通道反应器，可以精确、快速以及经济的制造出相对复杂的微通道结构；采用Koch曲线结构的微通道设计可以有效的分布气液两相，加强传质。

Microchannel gas liquid reactor with Koch curve structure

The invention provides a microchannel gas-liquid reactor with Koch curve structure. The reactor comprises at least a reactor body, acrylic plate, sealing ring and stainless steel frame. The reactor body is a microchannel plate with Koch curve structure, and the upper part is covered by transparent acrylic plate and pressed with stainless steel frame. The combination of microfluidic technology and continuous reactor can effectively and rapidly control the flow rate of the feed liquid and the residence time of the reactant, thus improving the yield and selectivity of the reaction. The microchannel design of H curve structure can effectively distribute gas-liquid two-phase and enhance mass transfer.

【技术实现步骤摘要】
具有Koch曲线结构的微通道气液反应器
本专利技术涉及一种具有Koch曲线结构的微通道气液反应器。
技术介绍
CO2是造成温室效应以及全球气候变暖的最主要原因，在京都议定书框架下各国都在积极开展低碳绿色的发展路线研究。根据丁铎尔中心“全球碳计划”年度研究成果和最新研究数据，我国已经超过美国成为世界上碳排放量最大的国家。所以积极地开展CO2减排的研究是很有必要的。目前，对CO2减排的处理方式有CCS(CO2捕获封存)和CCUS(CO2捕获封存及利用)等等。在CO2的总控制压力为常压的情况下，乙醇胺(MEA)水溶液具有吸收速率快，吸收量大，成本低，易解吸等特点，已成为工业上吸收CO2常用的吸收剂，所以，对MEA的研究具有重要意义。但是现有的微通道反应器不能很好地进行气液混合，影响了气液之间的传质传热效果，降低反应效率。目前，分形理论在新型反应器中的应用中的设计大多是以分叉结构为主，很少涉及到分形图形的应用。分形图形中的Koch曲线作为典型的分形图形，可以巧妙的与反应器设计相结合，达到增强传热传质的效果。
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具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，用于解决现有技术中反应器中气液混合不充分、停留时间短、反应效率低下等缺陷。本专利技术提供了一种易于制造、方便观察、结构稳定的具有Koch曲线结构的微通道气液反应器。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，所述反应器至少包括：反应器主体、亚克力板、密封圈以及不锈钢边框，所述反应器主体为具有Koch曲线结构的微通道板，上方被透明亚克力板覆盖并用不锈钢边框压紧。优选地，所述Koch曲线结构微通道是由3D打印光敏树脂材料制备。优选地，所述亚克力板为2mm厚全透明亚克力板，并配有10个Φ9的开孔分布于四周。优选地，所述不锈钢边框由304不锈钢非标定做，同样的在四周开有10个3/8英制螺纹开孔，板厚10mm。优选地，所述3D打印微通道板具有Koch曲线结构，每段曲线的长度为3mm，且每段曲线之间的角度为120°，微通道深度为2.5mm，整体反应器板厚6mm。优选地，所述微通道板的周围一圈打印出1.5mm深、2mm宽的椭圆形凹槽用于密封圈的安装。优选地，所述微通道主体是左右对称结构，入口宽度、出口宽度和通道宽度均为1mm。优选地，所述微通道板与亚克力板之间安装有密封圈用于密封。优选地，所述反应器用来进行CO2的气液反应，但不排除其他生物、化工、环境等方面具体的反应体系的应用。本专利技术的使用方法：气体从气瓶出来用流量计对其流量进行控制，制备一定浓度的乙醇胺(MEA)溶液，经蠕动泵在三通处与气体汇合，形成气液两相从反应器的入口处进入反应器。液相进行循环，气相直接排出，经过Koch曲线结构的多次弯折后，反应物中CO2与MEA溶液不断的进行碰撞，从而形成了比较均匀、接触充分的两相混合物。另外在微通道气液反应器外还应该加上一个有石英制成的水槽中，以确保反应器在适宜恒定的温度下进行。如上所述，本专利技术的具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，具有以下有益效果：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，从而提高反应的产率和选择性；采用3D打印微通道反应器，可以精确、快速以及经济的制造出相对复杂的微通道结构；采用Koch曲线结构的微通道设计可以有效的分布气液两相，加强传质。附图说明图1显示为本专利技术Koch曲线通道示意图。图2显示为本专利技术整体结构示意图。元件标号说明1Koch曲线2反应器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。图1，显示了本专利技术的一种具有Koch曲线结构的微通道反应器的具体实施方式，此Koch曲线结构的微通道反应器2包括不锈钢盖板、亚克力盖板和微通道反应器主体。在连续流动的情况下，使用MEA溶液对CO2进行吸收反应。所述反应器还连接有进料系统、流量控制系统、反应器整体控温系统、动力系统、尾气分析系统等。具体的，CO2和N2的混合气体从气瓶出来用流量计对其流量进行控制，利用容量瓶制备一定浓度的MEA溶液，经蠕动泵在三通处与气体汇合，形成气液两相从反应器的入口处进入反应器。液相进行循环，气相直接排出，经过Koch曲线1结构的多次弯折，反应物中CO2与MEA溶液不断的进行碰撞，形成了比较均匀、接触充分的两相混合物。另外在微通道气液反应器外还应该加上一个有石英制成的水槽中，以确保反应器在适宜恒定的温度下进行。通过多次反应器内部的弯折可以有效的使气液两相充分接触，从而达到增强传质的目的。如图2，所示的具有Koch曲线结构的气液微通道反应器，反应器主体采用3D打印光敏树脂材料制成，反应器总体尺寸为140×108×6mm，其中有效的通道规模为81×7.8mm，分形微通道深度为2.5mm，每小段的长度均为3mm，宽度为1mm。在反应通道周围一圈有深1.5mm、宽2mm的凹槽用于安装密封圈。分别在不锈钢盖板、亚克力盖板和微通道反应器板的相应位置开有3/8英制螺纹。所有连接处均有很好的密封处理。该实施例中反应器的具体工作方式为：首先打开气路开关设置好流量计流量，并开启蠕动泵，打开恒温水槽开关使温度恒定为室温。设置气体流量为20ml/min，液体流量为20ml/min。将反应后的气体连入质谱在线监测仪进行实时分析。在反应器放大设计中，只需将几个具有Koch曲线结构的反应器进行串联，同时加大进气与进液流量。如果将Koch曲线结构的反应器串联，则在每一个入口处均连接有本专利技术所述的具有Koch曲线结构的气液微通道反应器，再将最后一个反应器流出的产物进行汇集、回收。以上的实施例是为了说明本专利技术公开的实施方案，并不能理解为对本专利技术的限制。此外，本文所列出的各种修改以及专利技术中方法、组合物的变化，在不脱离本专利技术的范围和精神的前提下对本领域内的技术人员来说是显而易见的。虽然已结合本专利技术的多种具体优选实施例对本专利技术进行了具体的描述，但应当理解，本专利技术不应仅限于这些具体实施例。事实上，各种如上所述的对本领域内的技术人员来说显而易见的修改来获取专利技术都应包括在本专利技术的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，其特征在于，所述反应器至少包括：反应器主体、亚克力板、密封圈以及不锈钢边框，所述反应器主体为具有Koch曲线结构的微通道板，上方被透明亚克力板覆盖并用不锈钢边框压紧。

【技术特征摘要】
1.一种具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，其特征在于，所述反应器至少包括：反应器主体、亚克力板、密封圈以及不锈钢边框，所述反应器主体为具有Koch曲线结构的微通道板，上方被透明亚克力板覆盖并用不锈钢边框压紧。2.根据权利要求1所述的具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，其特征在于：所述Koch曲线结构微通道是由3D打印光敏树脂材料制备。3.根据权利要求1所述的具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，其特征在于：所述亚克力板为2mm厚全透明亚克力板，并配有10个Φ9的开孔分布于四周。4.根据权利要求1所述的具有Koch曲线结构的微通道气液反应器，其特征在于：所述不锈钢边框由304不锈钢非标定做，同样的在四周开有10个3/8英制螺纹开孔，板厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢悦，唐志永，孙俭，张苏骐，常娜，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31