一种微通道反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种微通道反应器，包括原料入口(1)、产物出口(2)、基板(3)和流体通道(4)，所述基板(3)包括上基板和下基板，所述流体通道(4)由所述上基板和所述下基板压合而成，所述流体通道(4)包括预热段通道(6)、混合段通道(7)和反应段通道(8)。本实用新型专利技术提供的微通道反应器利用微尺度效应对于多相流体内的气泡尺寸进行有效地全程限制，可以保证全工艺流程中高效的混合效率和良好的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种微通道反应器
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特征尺寸在微米级范畴内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和多过程耦合的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。CN104312616A公开了一种耦合了外加电场的微通道装置，可以高效地实现乳液体系聚并破乳这一物理过程，但是此装置无法进行需要外加电场强化的化学过程，在精细化工领域中的此装置的应用因此会受到了一定的限制。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种微通道反应器，本技术提供的微通道反应器利用微尺度效应对于多相流体内的气泡尺寸进行有效地全程限制，可以保证全工艺流程中高效的混合效率和良好的安全性。根据本技术，所述微通道反应器包括原料入口(1)、产物出口(2)、基板(3)和流体通道(4)，所述基板(3)包括上基板和下基板，所述流体通道(4)由所述上基板和所述下基板压合而成，所述流体通道(4)包括预热段通道(6)、混合段通道(7)和反应段通道(8)。根据本技术的一些实施方式，所述上基板和所述下基板具有相吻合的凹槽结构。根据本技术的一些实施方式，所述上基板的凹槽结构和所述下基板的凹槽结构对称。根据本技术的一些实施方式，所述上基板的凹槽结构和所述下基板的凹槽结构相同。根据本技术的一些实施方式，所述凹槽结构可以被称为微尺度结构。根据本技术的一些实施方式，所述基板(3)的材料选自合金或陶瓷。根据本技术的一些实施方式，所述基板(3)的材料选自不锈钢316L、哈氏合金C或碳化硅陶瓷。根据本技术的一些实施方式，所述基板的厚度为2-8cm。根据本技术的一些实施方式，所述预热段通道(6)的水力学直径为300-3000μm。根据本技术的一些实施方式，所述预热段通道包括气相预热通道(6a)和液相预热通道(6b)。根据本技术的一些实施方式，所述气相预热通道的长度和液相预热通道的长度为2-20cm。根据本技术的一些实施方式，混合段通道(7)的水力学直径为200-2000μm。根据本技术的一些实施方式，所述混合段通道包括气相入口通道(7a)、液相入口通道(7b)和混合出口通道(7c)，所述气相入口通道与所述液相入口通道的夹角为20°-120°，优选为30°-100°，更优选为60°-90°。根据本技术的一些实施方式，所述气相入口通道、液相入口通道和混合出口通道的长度均为1-10cm，优选为2-5cm。根据本技术的一些实施方式，所述反应段通道(7)的水力学直径为200-2000μm。根据本技术的一些实施方式，所述反应段通道(7)的长度为10-200cm。根据本技术的一些实施方式，所述预热段通道(6)的水力学直径大于所述混合段通道(7)的水力学直径，所述预热段通道(6)的水力学直径大于反应段通道(8)的水力学直径。根据本技术的一些实施方式，所述混合段通道(7)的水力学直径与所述反应段通道(8)的水力学直径相等根据本技术的一些实施方式，还包括金属泡沫内构件(9)。根据本技术的一些实施方式，所述金属泡沫内构件包括位于混合段通道的Y型金属泡沫内构件和位于反应段通道的I型金属泡沫内构件。根据本技术的一些实施方式，所述Y型金属泡沫内构件的尺寸大小与混合入口通道和出口通道的长度一致。根据本技术的一些实施方式，所述I型金属泡沫内构件在反应段通道内的长度为1-3cn，间距为5-25cm，优选为10-20cm。根据本技术的一些实施方式，所述金属泡沫内构件选自泡沫铝内构件、泡沫铁内构件、泡沫镍内构件、泡沫钛内构件和泡沫铜内构件中的一种或多种。根据本技术的一些实施方式，所述金属泡沫内构件选自泡沫铁内构件或泡沫钛内构件。根据本技术的一些实施方式，所述金属泡沫内构件的微孔的水力学直径为10-100μm，优选为50-100μm，孔隙率为50％-95％，优选为50％-80％。根据本技术的一些实施方式，还包括电极装置(5)，所述电极装置包括两块电极板，优选地，所述电极板间距为5-30cm，优选为10-20cm。根据本技术的一些实施方式，所述电极装置的电场强度为10-100V/m，优选为20-50V/m。根据本技术的一些实施方式，所述基板设置于所述电极装置的两块电极板中间，优选地，将所述基板的反应段通道设置于所述电极装置的两块电极板中间。根据本技术的一些实施方式，微通道反应器采用导热油或电加热加热。根据本技术的一些实施方式，所述流体通道(4)采用高精度激光加工制造而成，通道尺寸精度在±0.5-2.0微米范围内。本技术所提供的微通道反应器可进行外加电场条件下的非均相体系的混合反应耦合强化过程，非均相原料进入微反应器进行混合接触并进行反应过程，采用外加电极平板方式在反应区域形成外加电场提高催化剂效率，实现复杂非均相反应过程的高效进行，可用于微通道技术进行混合反应以及外加电场耦合过程强化领域。在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本技术各较佳实例。附图说明图1为本技术提供的微通道反应器示意图。图2为本技术提供的流体通道结构示意图。图3为金属泡沫材料的扫描电镜图谱。图1中：1-原料入口；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微通道反应器，其特征在于，包括原料入口(1)、产物出口(2)、基板(3)和流体通道(4)，/n所述基板(3)包括上基板和下基板，所述流体通道(4)由所述上基板和所述下基板压合而成，所述流体通道(4)包括预热段通道(6)、混合段通道(7)和反应段通道(8)。/n

【技术特征摘要】
1.一种微通道反应器，其特征在于，包括原料入口(1)、产物出口(2)、基板(3)和流体通道(4)，
所述基板(3)包括上基板和下基板，所述流体通道(4)由所述上基板和所述下基板压合而成，所述流体通道(4)包括预热段通道(6)、混合段通道(7)和反应段通道(8)。


2.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，所述上基板和所述下基板具有相吻合的凹槽结构；和/或，
所述基板(3)的材料选自金属或陶瓷。


3.根据权利要求1或2所述的微通道反应器，其特征在于，所述基板(3)的材料选自不锈钢316L、哈氏合金C或碳化硅陶瓷；和/或，
所述基板的厚度为2-8cm。


4.根据权利要求1或2所述的微通道反应器，其特征在于，所述预热段通道(6)的水力学直径为300-3000μm；所述预热段通道包括气相预热通道(6a)和液相预热通道(6b)，所述气相预热通道的长度为2-20cm；所述液相预热通道的长度为2-20cm。


5.根据权利要求1或2所述的微通道反应器，其特征在于，所述混合段通道(7)的水力学直径为200-2000μm；和/或，
所述混合段通道包括气相入口通道(7a)、液相入口通道(7b)和混合出口通道(7c)，所述气相入口通道与所述液相入口通道的夹角为20°-120°；和/或，
所述气相入口通道的长度为1-10cm；和/或，
所述液相入口通道的长度为1-10cm；和/或，
所述混合出口通道的长度为1-10cm。

【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