微孔涡流板式反应器制造技术

本实用新型专利技术提供一种微孔涡流板式反应器，其特征在于，包括：板式双通道组合单元，板式双通道组合单元包括两个毗邻微通道，毗邻微通道之间的通道壁上设有多组不连续的微孔阵列，开孔区的数量≥3，开孔率0.5‑75％；相邻两个开孔区在通道壁竖切线方向重叠率为0‑30％；相邻两个开孔区微孔开孔方向形成的二面角为20‑150°。采用板式双通道并行设计组合单元，毗邻微通道之间的共用通道壁上设有多组微孔并相互在位置、结构设计以及微孔相对于通道壁的开孔方向上配合形成微孔阵列，可以使通道一中的分散相通过通道壁微孔分散到通道二即工艺微通道的连续相时产生涡流或湍流从而强化气液或液液混合传质换热的混合器单元。

Microporous Eddy Current Plate Reactor

The utility model provides a micro-porous eddy current plate reactor, which is characterized by: a plate-type two-channel combination unit, a plate-type two-channel combination unit including two adjacent micro-channels, and a plurality of discontinuous micro-hole arrays are arranged on the wall of the channel adjacent to the micro-channels, the number of the opening areas is more than 3, the opening rate is 0.5 75%; the adjacent two opening areas overlap in the vertical tangent direction of the channel wall. The ratio is 0 30%, and the dihedral angle formed by the direction of micropore opening in two adjacent areas is 20 150. A plate-type two-channel parallel design combined element is adopted. There are multiple groups of microholes on the common channel wall adjacent to the microchannels, and they cooperate with each other in position, structure design and the direction of the microholes relative to the opening of the channel wall to form a micropore array. The dispersed phase in channel 1 can generate eddy current or turbulence when it disperses through the microchannel wall to the continuous phase of channel 2, i.e. the process microchannel. Mixer unit for enhancing gas-liquid or liquid-liquid mass transfer heat transfer.

【技术实现步骤摘要】
微孔涡流板式反应器
本技术涉及一种微孔涡流板式反应器，属于化工设备领域。
技术介绍
US20060073080论述了使用微通道工艺技术的多相混合方法，通过微通道的孔使两相之一在微通道中形成非连续相分散于连续相中，并着重从孔大小或孔延伸的长度上以及微通道表面特性改造方面强化混合。但是对于孔分布如开孔区与无孔区的组合以及微孔开孔方向错位配合设计如何影响强化传质换热的研究并未涉及，或至少没有公开类似微反应器通道微孔排列组合的实际几何结构特征。目前存在的另一些微通道工艺存在的不足如下：1)主要改进方案集中在设计微通道的折角以及弯曲以实现好的混合吸收效果上，这些都增加了实际设计和加工中的难度；2)在其通道截面方向进行了分布板和混合板的多组叠加，而且混合通道特意设计成折线和弯曲这样难以集成换热器，因此对于要求控温的工艺或反应过程不太适用。3)此外，并联设计可以增加通量，但是混合通道的停留时间短仅适合酸性气体的快速吸收，对于需要一定反应时间的复杂化学反应工艺不适用。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种微孔涡流板式反应器，以解决上述问题。本技术采用了如下技术方案：一种微孔涡流板式反应器，其特征在于，包括：板式双通道组合单元，板式双通道组合单元包括两个毗邻微通道，毗邻微通道之间的通道壁上设有多组不连续的微孔阵列，开孔区的数量≥3，开孔率0.5-75％；相邻两个开孔区在通道壁竖切线方向重叠率为0-30％；相邻两个开孔区微孔开孔方向形成的二面角为20-150°。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：通道壁上设有不连续多组微孔阵列，开孔区的数量在4到10个。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：相邻开孔区微孔阵列在平行于连续相流动方向的通道中剖面为界位置上错开分布，相邻两个开孔区在通道壁竖切线方向重叠率为0-20％。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：相邻开孔区微孔阵列中微孔开孔方向形成的二面角为30-120度；开孔率为1-60％；微孔的平均孔径大小为0.05微米～2毫米。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：通道壁开孔区上的微孔阵列可以为均布排列，也可以是不同形状或图案，如直线段或弧线段或直线段和弧线段的任意组合。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：通道壁上设有不连续的多组微孔阵列，其开孔区和无孔区交替出现，开孔区和无孔区在通道横切段的长度比例可以为10：1～1：10。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：通道壁上设有不连续多组微孔阵列中的微孔与通道壁竖切线方向形成的二面角为10-80度或110-170度。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：其中，板式双通道组合单元并联或串联形成微孔涡流板式反应器，其中工艺微通道可以单独延长成为实现更长停留时间的微孔涡流板式反应器。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：其中，多个板式双通道组合单元集成，形成板式双通道微孔涡流混合器。进一步，本技术的微孔涡流板式反应器，还可以具有这样的特征：板式双通道组合单元通过双通道位于一块平面板上与板式微换热器进行组合叠加，或者横向与换热通道集成后再相互叠加。技术的有益效果本技术的微孔涡流板式反应器，采用板式双通道并列设计组合单元设计、加工简便，适合大批量工业制造，不需要通过常规思路对于微通道表面特性或通道形状本身进行额外的设计以获得强化混合的效果。毗邻微通道之间的共用通道壁上设有多组微孔并相互在位置、结构设计以及微孔相对于通道壁的开孔方向上配合形成微孔阵列，可以使通道一中的分散相通过通道壁微孔分散到通道二即工艺微通道的连续相时产生涡流或湍流从而强化气液或液液混合传质换热的过程。该微孔涡流板式反应器通过微孔阵列的设计可以在工艺微通道中形成涡流的同时，还可以将分散相与连续相的传质换热过程有效分解为若干不同片段，从而可以进一步强化整个反应工艺尤其是在工艺放大过程中的传质换热。该微孔涡流板式反应器的工艺微通道可以单独延长为无孔区实现更长停留时间的反应器或者与其他微通道反应器集成使用；同时方便与板式微换热器进行组合叠加或与各自毗邻的换热通道集成后叠加，以满足各种工艺需求；而且根据实际工艺要求对于基本组合单元进行并联或串联方便调整工艺需要的停留时间适用于医药化工和精细化工中更复杂的化学反应工艺。附图说明图1是本技术的微孔涡流板式反应器的板式双通道组合单元的结构示意图；图2是板式双通道组合单元与换热通道的组合方式一；图3是板式双通道组合单元与换热通道的组合方式二；图4是微孔阵列图案的示意图。具体实施方式以下结合附图来说明本技术的具体实施方式。术语定义涡流：指流体的旋转角速度矢量为零，也称为有旋运动，即流体质点或流体微团在运动过程中绕其自身轴线旋转。湍流：湍流是流体的一种流动状态。当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏，相邻流层间不但有滑动，还有混合。这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流，又称为乱流、扰流或紊流。微孔阵列：将微孔中心在通道壁上距离小于等于微孔直径三倍的所有微孔利用虚拟线连接起来就是微孔阵列，其中包括本专利技术中提到的微孔直线段、微孔弧线段以及二者的任意组合等。如图1所绘虚拟线没有断点的就是连续的微孔阵列，否则就为不连续的微孔阵列。如图4所示，为本技术可以采用的各种微孔阵列图案的举例。完全无孔区：在沿连续相流动方向，通道壁横切段上最后一个有孔区结束后没有任何微孔阵列的区域就是完全无孔区。无孔区：在沿连续相流动方向，除去完全无孔区以外任何大于等于微孔直径四倍距离的通道壁横切段上均没有微孔阵列分布的就是无孔区；无孔区不包括完全无孔区。有孔区或开孔区13：通道壁上除去无孔区和完全无孔区就是有孔区，在通道壁横切段上有微孔阵列的就是有孔区。分散体系：(dispersesystem)是一种或几种物质高度分散在某种介质中所形成的体系。分散相：当以物质被分散成细小的颗粒分布在另一种物质里时即被分散的物质，称为分散相，又称弥散相。分散相在该板式双通道组合单元的通道一中流动。连续相：连续相continuousphase在分散体系中分散其他物质的物质即连续介质称连续相。连续相在该板式双通道组合单元的通道二即工艺微通道中流动。延时反应单元：在微孔涡流板式混合器基础上将工艺微通道的无孔区单独延长形成延时反应单元。集成微孔涡流板式混合反应器：将多组微孔涡流板式反应器单元采用并联或者串联连接方式集成后的混合反应器。该集成微孔涡流板式混合反应器还可以与其他混合器或微反应器进一步集成。本技术的微孔涡流板式反应器，包括：板式双通道组合单元。如图1所示，板式双通道组合单元包括两个毗邻微通道，分别是第一微通道11和第二微通道12。毗邻微通道之间的通道壁上设有多组不连续的微孔阵列，开孔区13的数量≥3。开孔区13的数量优选4到10个，更优选11以上。开孔率0.5-75％；优选1-60％，更优选5-40％。相邻两个开孔区13在平行于连续相流动方向的通道中剖面为界位置上错开分布，相邻两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微孔涡流板式反应器，其特征在于，包括：板式双通道组合单元，板式双通道组合单元包括两个毗邻微通道，毗邻微通道之间的通道壁上设有多组不连续的微孔阵列，开孔区的数量≥3，开孔率0.5‑75％；相邻两个开孔区在通道壁竖切线方向重叠率为0‑30％；相邻两个开孔区微孔开孔方向形成的二面角为20‑150°。

【技术特征摘要】
1.一种微孔涡流板式反应器，其特征在于，包括：板式双通道组合单元，板式双通道组合单元包括两个毗邻微通道，毗邻微通道之间的通道壁上设有多组不连续的微孔阵列，开孔区的数量≥3，开孔率0.5-75％；相邻两个开孔区在通道壁竖切线方向重叠率为0-30％；相邻两个开孔区微孔开孔方向形成的二面角为20-150°。2.根据权利要求1所述的微孔涡流板式反应器，其特征在于：通道壁上设有不连续多组微孔阵列，开孔区的数量在4到10个。3.根据权利要求1所述的微孔涡流板式反应器，其特征在于：相邻开孔区微孔阵列在平行于连续相流动方向的通道中剖面为界位置上错开分布，相邻两个开孔区在通道壁竖切线方向重叠率为0-20％。4.根据权利要求1所述的微孔涡流板式反应器，其特征在于：相邻开孔区微孔阵列中微孔开孔方向形成的二面角为30-120度；开孔率为1-60％；微孔的平均孔径大小为0.05微米～2毫米。5.根据权利要求1所述的微孔涡流板式反应器，其特征在于：通道壁开孔区上的微孔阵列为均布排列，或者是直线...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘翠芳，邓菊莲，
申请(专利权)人：睦化上海流体工程有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31