微通道反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种微通道反应器。所述微通道反应器包括主通道和至少一个减压空腔，所述减压空腔通过分支通道与所述主通道的顶部相连通，所述减压空腔的横截面积沿所述分支通道的轴线方向先增大后减小，形成扩张部和收缩部，所述扩张部的收口端与所述分支通道相连通，所述扩张部的开口端与所述收缩部的开口端相连，所述收缩部的收口端与真空管相连，所述扩张部的开口端的直径D3是所述扩张部的收口端的直径D2的5～20倍。所述微通道反应器能快速移除副产物水、同时移除大量反应热，促使平衡正向移动，提高了缩聚反应的产品聚合度、产品分子量分布的集中度，同时提高了工艺操作的稳定性，尤其适用于聚酰胺材料PA44的合成。尤其适用于聚酰胺材料PA44的合成。尤其适用于聚酰胺材料PA44的合成。

【技术实现步骤摘要】
微通道反应器


[0001]本技术涉及一种微通道反应器。

技术介绍

[0002]聚酰胺俗称尼龙(Nylon)，英文名称Polyamide(简称PA)，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂的总称，包括脂肪族PA，脂肪
‑
芳香族PA和芳香族PA。其中脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。聚酰胺主要用于合成纤维，其最突出的优点是耐磨性高于其他纤维，比棉花耐磨性高10倍，比羊毛高20倍，在混纺织物中加入少量的聚酰胺纤维，即可大大提高其耐磨性。另外，聚酰胺纤维具有很好的弹性，当其拉伸3％
‑
6％时，弹性回复率可达100％；聚酰胺纤维也具备很好的韧性，其经受上万次折挠可不断裂。
[0003]聚酰胺的合成，通常将原料二元胺与二元酸计量后加入反应釜中，在催化剂作用下，羧基与氨基发生缩合反应，同时生成一定量的水，得到一定分子量的聚酰胺产品。该反应放热量较大，移热不及时容易导致过热飞温，造成副反应增多，影响产品品质，同时生成水的移除也决定了反应的平衡及反应速率。
[0004]新型可生物降解聚酰胺材料PA44，是丁二酸与丁二胺的缩聚产物，具有热稳定好、机械强度高、可加工性优良的特点。同时该材料具备生物酶可降解特性，环境友好，无污染。该聚合物材料的基本结构单元为丁二酸
‑
丁二胺缩聚得到的聚酰胺，可在生物酶(蛋白酶、肽链内切酶、消化酶)等作用下，酶解得到小分子4
‑
氨基丁酸(GABA)，进入微生物代谢。是一种具有广泛应用前景的新型生物可降解聚酰胺材料。材料耐高温性能优良，可长期在高温环境试验，机械强度较好、磨耗低，可作为特种材料广泛用于军工、航空、航天、电子、汽车、通讯等领域。
[0005]聚酰胺材料PA44的分子结构单元为C4二元胺及C4二元酸，相比常规PA66，其缩聚反应放热更显著，更容易发生飞温，导致聚合物分子量分布范围较宽；同时反应生成物水的存在会严重影响反应的正向进行，导致生成的PA44的聚合度偏低。

技术实现思路

[0006]本技术所要解决的技术问题是克服现有的微通道反应器无法及时移除缩聚反应的生成物水和反应热，导致缩聚反应的产品聚合度低、容易发生飞温、产品分子量分布范围宽的缺陷，提供了一种微通道反应器。本技术提供的微通道反应器能快速移除副产物水、同时移除大量反应热，促使平衡正向移动，提高了缩聚反应的产品聚合度、产品分子量分布的集中度，同时提高了工艺操作的稳定性，尤其适用于聚酰胺材料PA44的合成。
[0007]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0008]本技术提供一种微通道反应器，其包括：主通道和至少一个减压空腔，所述减压空腔通过分支通道与所述主通道的顶部相连通，所述减压空腔的横截面积沿所述分支通道的轴线方向先增大后减小，形成扩张部和收缩部，所述扩张部的收口端与所述分支通道
相连通，所述扩张部的开口端与所述收缩部的开口端相连，所述收缩部的收口端与真空管相连，所述扩张部的开口端直径D3是所述扩张部的收口端直径D2的5～20倍。
[0009]本技术中，所述收缩部的收口端与真空管相连，所述真空管为所述减压空腔提供真空环境，使得所述主通道内产生的水汽化后能快速地从所述分支通道分离出去。
[0010]本技术中，较佳地，所述微通道反应器包括多个所述减压空腔。
[0011]其中，相邻两个所述减压空腔的间距X可为10～40cm，较佳地为20cm或30cm，更佳地为20cm。
[0012]其中，较佳地，相邻两个所述减压空腔的间距X均相等。
[0013]连续酯化反应过程中会连续脱水，间隔设置的多个减压空腔可以使反应液在反应器内不断经过脱水单元，使连续反应生成的水及时通过减压空腔排除出去，促进反应正向进行，不断提高产物的聚合度，得到高分子量的产品。
[0014]本技术中，所述主通道的直径D1可为本领域常规，较佳地为0.5
‑
2mm。
[0015]本技术中，所述分支通道与所述主通道的接口端直径D4与所述主通道的直径D1之比为1:(2
‑
5)。
[0016]本技术中，所述分支通道与所述主通道的夹角可为0～90
°
，优选为30
°
～60
°
。
[0017]本技术中，较佳地，所述扩张部的开口端直径D3是所述扩张部的收口端直径D2的8～12倍，更佳地为10倍。
[0018]本技术中，较佳地，所述减压空腔的截面形状为圆形，所述截面为与所述分支通道的轴线方向垂直的平面。
[0019]本技术中，所述减压空腔的高度H为(0.2～1)D3，较佳地为0.5D3；其中，所述高度H为沿所述轴线方向的长度。
[0020]本技术中，较佳地，所述扩张部的外表面还缠绕有电加热带，所述电加热带可以对所述扩张部进行加热，防止所述减压空腔内的水蒸气液化回流到所述主通道内。
[0021]在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本技术明各较佳实例。
[0022]本技术的积极进步效果在于：能快速移除缩聚反应的副产物水、同时移除大量反应热，促使平衡正向移动、提高产品聚合度和分子量分布的集中度，聚酰胺PA44的分子量可达到800000，PDI可低于1.2；同时提高了工艺操作的稳定性，尤其适用于聚酰胺材料PA44的合成。
附图说明
[0023]图1为实施例1～2的微通道反应器结构示意图。
[0024]附图标记
[0025]1‑
主通道；2
‑
分支通道；3
‑
减压空腔；4
‑
电加热带；D1‑
主通道的直径；D2‑
扩张部的收口端直径；D3‑
扩张部的开口端直径；D4‑
分支通道与主通道的接口端直径；H
‑
减压空腔的高度；X
‑
减压空腔的间距；α
‑
分支通道与主通道夹角。
具体实施方式
[0026]下面通过实施例的方式进一步说明本技术，但并不因此将本技术限制在
所述的实施例范围之中。
[0027]实施例1
[0028]如图1所示的微通道反应器，减压空腔3设置有多个，减压空腔的间距X均为30cm，扩张部的收口端直径D2为0.4D1，分支通道与主通道的接口端直径D4为0.4D1，分支通道与主通道夹角α为30
°
，扩张部的开口端直径D3为8D2，减压空腔的截面为圆形，减压空腔高度H为0.4D3，减压空腔的外表面缠绕有电加热带。
[0029]实施例2
[0030]如图1所示的微通道反应器，减压空腔3设置有多个，减压空腔间距X均为20cm，扩张部收口端直径D2为0.3D1，分支通道与主通道接口端直径D4为0.4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微通道反应器，其特征在于，其包括：主通道和至少一个减压空腔，所述减压空腔通过分支通道与所述主通道的顶部相连通，所述减压空腔的横截面积沿所述分支通道的轴线方向先增大后减小，形成扩张部和收缩部，所述扩张部的收口端与所述分支通道相连通，所述扩张部的开口端与所述收缩部的开口端相连，所述收缩部的收口端与真空管相连，所述扩张部的开口端直径D3是所述扩张部的收口端直径D2的5～20倍。2.如权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，所述微通道反应器包括多个所述减压空腔，相邻两个所述减压空腔的间距X为10～40cm。3.如权利要求2所述的微通道反应器，其特征在于，相邻两个所述减压空腔的间距X均相等且为20cm。4.如权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，所述分支通道与所述主通道的接口端直径D4与所述主通道的直径D1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨东元，孙育滨，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：新型
国别省市：