本实用新型专利技术公开了一种微通道反应器，微通道反应器包括微混合器(a)与微反应器(b)，其中微混合器(a)出口与微反应器(b)入口通过连接管路(7)连接，所述微混合器包括：水相原料入口(1)、油相原料入口(2)、混合通道(3)、锥型微筛孔(4)、混合器套管(5)、混合器喷嘴(6)，所述微反应器包括：气相产物出口(8)、液相原料入口(9)、反应器外壁(10)、反应通道(11)、加热管壁(12)、液相产物出口(13)、气相原料入口(14)、加热介质入口(15)采用的技术方案，较好的解决了现有技术的问题，可用于微通道反应领域。
【技术实现步骤摘要】
微通道反应器
本技术涉及一种微通道反应器。
技术介绍
微通道反应器是指在10～1000微米之间的三维结构工艺流体通道中进行化学反应、换热、混合、分离和控制的一种新型过程强化技术，是一个高度集成的微型反应系统。与常规反应器相比，微通道反应器具有极小的传质传热距离，使得温度梯度、浓度梯度、压力梯度等显著增大,可以提高传热传质效率与空间利用率，对反应温度、反应时间、物料比例进行精确控制，具有本质安全性。同时微通道反应器采用数量放大模式进行规模化生产，开发周期短且无放大效应。1981年，TurkermanD.B.和PeaseR.F.首次提出了微通道散热器的概念，成功地解决了集成电路大规模和超大规模化所面临的热障问题。1985年，SwiftG.等人首先研制出用于两种流体热交换的微尺度换热器。1996年LerousJ.J.和Ehrfeld.W等分别系统阐述了微通道反应器在化学工程领域的应用原理及其独特优势。由此，微通道反应技术概念就迅速引起发达国家研究机构和大公司的关注，美国、德国、英国、法国、日本等重要的研究机构、高校以及许多大化工公司(比如麻省理工学院MIT、美国西北太平洋国家实验室PNNL、杜邦公司DuPont、巴斯夫公司BASF、德国美因兹微技术研究所IMM、德国拜耳公司Bayer、美国UOP公司等)相继开展了微化学工程与技术的研究。微反应器主要通过特殊的微尺度结构产生的微尺度效应实现反应过程中的传热传质强化作用，在以液相反应为主的有机合成领域微通道技术已经取得了很多突破性的成果，而对于非均相反应体系微通道技术的应用存在一定的局限性，需要开发更多具有针对性作用的微尺度结构来实现对于特定的非均相反应过程的高效的传热传质效果。中国专利CN201811039937公开了一种具有内插式翅片的微通道反应器，上述两种微反应器均可以实现高效的液相体系均相混合，但是对于物性差异较大的不互溶液相体系其混合效果并不十分理想，同时在气固、液固等非均相体系的应用中更容易出现混合不均甚至堵塞的现象，在规模化生产中具有一定难度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于微通道技术适用于非均相体系的混合反应分离多过程耦合的微通道反应器。一种微通道反应器，包括微混合器(a)与微反应器(b)，其中微混合器出口与微反应器入口通过连接管路(7)连接；所述微混合器包括：水相原料入口(1)、油相原料入口(2)、混合通道(3)、微筛孔(4)、混合器套管(5)、混合器喷嘴(6)，所述微反应器包括：气相产物出口(8)、液相原料入口(9)、反应器外壁(10)、反应通道(11)、加热管壁(12)、液相产物出口(13)、气相原料入口(14)、加热介质入口(15)；所述微混合器(a)的个数大于等于2，优选为偶数个并且对称分布；微混合器(a)位于微反应器(b)两侧的对称位置，微混合器中轴线与微反应器的中轴线夹角为30-150°，优选为60-120°。所述微混合器(a)中的混合通道(3)为混合器套管(5)与混合器喷嘴(6)之间形成的环隙间距为10～1000微米的环隙空间I，环隙间距优选为50～750微米，更优选为400～600微米。所述微筛孔(4)分布于混合器喷嘴(6)柱状体的侧面，选自折型微筛孔、梯型微筛孔或Z型微筛孔。所述折型微筛孔水力学直径为5～500微米，优选20～200微米，开孔率为1-70％，优选为10-20％，折型夹角为20-160°，优选为60-120°。所述梯型微筛孔水力学直径为10～400微米，优选40～200微米，开孔率为8-60％，优选为20-30％，梯型折角为30-80°，优选为30-60°。所述Z型微筛孔水力学直径为5～300微米，优选40～100微米，开孔率为15-30％，优选为12-25％，Z型夹角为10-80°，优选为15-40°。所述微反应器的液相原料入口(9)为倾角在5-45°的折型挡板，折型挡板末端与微反应器外壁(10)之间形成的环隙间距为100～500微米的环隙空间II，优选200～300微米。所述反应通道(11)为加热管壁(12)与反应器外壁(10)之间形成的环隙间距为500～5000微米的环隙空间Ⅲ，优选1000～4000微米，更优选2000～3000微米。所述的微通道反应器，其混合器套管(5)和混合器喷组(6)采用不锈钢、玻璃和高分子聚合材料，优选为哈氏合金C、特种硼硅玻璃、聚四氟乙烯塑料；反应器外壁(10)与加热管壁(12)采用不锈钢和陶瓷材质，优选为哈氏合金C和碳化硅陶瓷，混合器套管(5)与混合器喷嘴(6)在组装时要保证同轴度在φ0.5-5微米范围内，反应器外壁(10)与加热管壁(12)在组装时要保证同轴度在φ5-50微米范围内。所述的微通道反应器采用导热油或电加热加热。与现有技术相比，本专利技术提供的微通道装置集成了混合、反应、分离多种功能，可以用于非均相反应体系多过程耦合，可以更高效地在微通道装置中进行具有平衡反应性质的反应过程附图说明图1为本专利技术提供的微通道反应器的结构示意图。图中：(a)微混合器：水相原料入口(1)；油相原料入口(2)；混合通道(3)；锥型微筛孔(4)；混合器套管(5)；混合器喷嘴(6)(b)微反应器：气相产物出口(8)；液相原料入口(9)；反应器外壁(10)；反应通道(11)；加热管壁(12)；液相产物出口(13)；气相原料入口(14)；导热油入口(15)；连接管路(7)。图2为本专利技术提供的微通道反应器的俯视图。图3为本专利技术微混合器内微筛孔的结构示意图图中：(c)折型微筛孔；(d)梯型微筛孔；(e)Z型微筛孔。图4为本专利技术微混合器内微筛孔的布局示意图具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明，但并不因此而限制本专利技术的内容。下列实施例系根据本专利技术方法的要求在微反应器中进行。【实施例1】微通道装置主体均采用不锈钢316L加工而成，具有4个微混合器，其均匀分布在微反应器四周，微混合器与微反应器的中轴线夹角为90°，混合器喷嘴上采用折型微筛孔结构，其水力学直径为100微米，开孔率为15％，结构夹角为为90°，混合通道的环隙间距为500微米，微反应器液相原料入口倾角为30°，液相原料入口为250微米的环隙，反应通道的环隙间距为2500微米。微混合器套管同轴度为φ1微米，微反应器套管同轴度为φ10微米。参照图1所示的装置示意图搭建微通道反应装置，上述装置通过冷热一体机进行温度控制，反应产品可从微反应器液相出口处进行收集。使用上述装置进行ε-己内酯合成，用计量泵分别输送含催化剂的水相原料和含有带水剂的油相原料，其中水相原料中双氧水质量分数为50％，催化剂质量分数为2％，油相原料中带水剂甲苯质量分数为50％。两股物料分别通过预热器预热在微混合器中50℃下充分进行混合过程。微混合器出口液体经过连接管路后进入微反应器作为液相原料，通过液相原料入口进入微反应器中在与由下部气相入口进入的空气逆流接触并进行环己酮氧化反应，通过加热管壁中的加热介质提供反应所需热量。反应通道内部通过加热管本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微通道反应器，包括微混合器(a)与微反应器(b)，其中微混合器出口与微反应器入口通过连接管路(7)连接；其特征在于所述微混合器包括：水相原料入口(1)、油相原料入口(2)、混合通道(3)、微筛孔(4)、混合器套管(5)、混合器喷嘴(6)；所述微反应器包括：气相产物出口(8)、液相原料入口(9)、反应器外壁(10)、反应通道(11)、加热管壁(12)、液相产物出口(13)、气相原料入口(14)、加热介质入口(15)；所述微混合器(a)的个数大于等于2，为偶数个并且对称分布；微混合器(a)位于微反应器(b)两侧的对称位置，微混合器中轴线与微反应器的中轴线夹角为30-150°。/n
【技术特征摘要】
1.一种微通道反应器，包括微混合器(a)与微反应器(b)，其中微混合器出口与微反应器入口通过连接管路(7)连接；其特征在于所述微混合器包括：水相原料入口(1)、油相原料入口(2)、混合通道(3)、微筛孔(4)、混合器套管(5)、混合器喷嘴(6)；所述微反应器包括：气相产物出口(8)、液相原料入口(9)、反应器外壁(10)、反应通道(11)、加热管壁(12)、液相产物出口(13)、气相原料入口(14)、加热介质入口(15)；所述微混合器(a)的个数大于等于2，为偶数个并且对称分布；微混合器(a)位于微反应器(b)两侧的对称位置，微混合器中轴线与微反应器的中轴线夹角为30-150°。
2.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征是微混合器中轴线与微反应器的中轴线夹角为60-120°。
3.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征是所述微混合器(a)中的混合通道(3)为混合器套管(5)与混合器喷嘴(6)之间形成的环隙间距为10～1000微米的环隙空间I。
4.根据权利要求3所述的微通道反应器，其特征是环隙空间I的环隙间距为50～750微米。
5.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征是所述微筛孔(4)分布于混合器喷嘴(6)柱状体的侧面，选自折型微筛孔、梯型微筛孔或Z型微筛孔。
6.根据权利要求5所述的微通道反应器，其特征是所述折型微筛孔水力学直径为5～500微米，开孔率为1-70％，折型夹角为20-160°。
7.根据权利要求6所述的微通道反应器，其特征是所述折型微筛孔水力学直径为20～200微米，开孔率为10-20％，折型夹角为60-120°。
8.根据权利要求5所述的微通道反应器，其特征是所述梯型微筛孔水力学直径为10～400微米，开孔率为20-30％，梯型折角为30-80°。
9.根据权利要求8所述的微通道反应器，其特征是所述梯型微筛孔水力学直径为40～200微米，开孔率为20-30％，梯型折角为30-60°。
10.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：储博钊，钟思青，何乐路，王菊，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11
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