一种微通道反应器及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种微通道反应器及系统，包括叠置在一起的第一中间板和第二中间板，且第一中间板和第二中间板之间形成混合流道，所述混合流道包括多个依次连接的流道单元，且所述流道单元包括输入流道、全混流微反应单元、连接流道和缓冲流道，其中输入流道与首端的全混流微反应单元相连，缓冲流道与末端的全混流微反应单元相连，相邻全混流微反应单元之间通过对应的连接流道相连，第一物料入口和第二物料入口均与首端流道单元的输入流道相连，混合液出口与末端流道单元的缓冲流道相连，任一流道单元的缓冲流道与相邻流道单元的输入流道连通。本发明专利技术通过高速与缓冲交替的形式达到流体快速、多次、均匀混合的目的，并且可实现反应温度的精确控制。的精确控制。的精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种微通道反应器及系统


[0001]本专利技术涉及反应设备
，具体地说是一种微通道反应器及系统。

技术介绍

[0002]在化工领域，大部分原料混合反应需要一定的温度、压力或提供指定的催化剂才能进行,尤其在微反应系统领域，由容积输送设备输送的原料在进入反应器后，往往由于原料的初步混合没能达到需要的程度，造成原料在反应器中停留时间的增加，影响反应效率。实验表明，在微反应系统中，前端混合器的加入可以对反应效率、产物转化率及收率产生明显的促进作用。
[0003]现有技术中的微混合器外壳上具有两个流体输入装置和一个流体输出装置，并且现有技术中的微混合器通常包括多个上下相叠放置的混合板，混合板的进入孔构成输入产品的副通道，混合板的混合区构成输出产品的主通道，多个混合板的多个混合区之间的主通道依次连通，并且副通道也依次连通，采用上述方案能够使两种不同流体分别通过两个流体输入装置输入到两个不同的副通道，然后通过副通道进入混合区，在混合区内进行混合反应后从混合区的主通道流出，但该结构工作时，物料只能在一个混合区中进行一次混合，当一次混合不均匀时，无法对一次混合后的产品进行二次混合，混合效果不够理想，另外各个混合板通过外壳固定，一个外壳内只能放置固定数量的混合板，使用灵活性较差，适应范围比较窄。
[0004]另外在化工反应过程中，反应温度的精准控制、物料的良好的混合状态等都对反应效果有着重要作用，目前所使用的板式微反应器的反应通道和散热通道是分别加工于两个基板上，再通过相应的紧固方式固定在一起使用。这种结构的反应通道和散热通道不直接接触，反应通道内的热量需经由两个基板才能传至散热通道内，换热效率低；这种结构还需要增加额外的紧固及密封，不仅增加了成本、体积、重量，还带来了散热通道密封失效的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种微通道反应器及系统，其通过高速与缓冲交替的形式达到流体快速、多次、均匀混合的目的，并且换热流道与流道单元直接接触将热量带走，可实现反应温度的精确控制。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种微通道反应器，包括叠置在一起的第一中间板和第二中间板，且所述第一中间板和第二中间板之间形成混合流道，所述混合流道包括多个依次连接的流道单元，且所述流道单元包括输入流道、全混流微反应单元、连接流道和缓冲流道，其中输入流道与首端的全混流微反应单元相连，缓冲流道与末端的全混流微反应单元相连，相邻全混流微反应单元之间通过对应的连接流道相连，第一物料入口和第二物料入口均与首端流道单元的输入流道相连，混合液出口与末端流道单元的缓冲流道相连，任一流道单元的缓冲流道与相
邻流道单元的输入流道连通。
[0008]所述全混流微反应单元的单元腔体内设有第一扰流板、第二扰流板和分流模块，其中第一扰流板和第二扰流板对称设于分流模块两侧，第一扰流板与单元腔体之间形成第一流道，第一扰流板与分流模块之间形成第二流道，所述第二流道为两头窄中间宽的形状，并且第二流道入口端窄于出口端，分流模块与第二扰流板之间形成第三流道，所述第三流道为两头窄中间宽的形状，并且第三流道的出口端窄于入口端，第二扰流板与单元腔体之间形成第四流道，所述第二流道中部和第三流道中部形成使物料停留的反应腔体。
[0009]所述输入流道直径和连接流道的直径均小于缓冲流道直径。
[0010]所述微反应器还包括两侧的固定侧板，且第一中间板与对应侧的固定侧板之间以及第二中间板与对应侧的固定侧板之间均形成了换热流道，所述换热流道的输入端与换热流入口连通，所述换热流道的输出端与换热流出口连通。
[0011]所述换热流道形状与所述混合流道匹配。
[0012]所述第一中间板、第二中间板和固定侧板形成一个微反应器板组。
[0013]一种根据所述的微通道反应器系统，包括第一储罐、第二储罐、冷热一体机、分股阀、多个延时反应器和多个权利要求1所述的微通道反应器，其中第一储罐通过第一管路与所述分股阀的输入端相连，各个微通道反应器上的第一物料入口分别通过对应的连接支路与所述分股阀上对应的输出端连接，且各个连接支路上均设有控制管路通断的控制阀，第二储罐通过第二管路与首位微通道反应器上的第二物料入口相连，而任一微通道反应器的混合液出口通过中间管路与相邻微通道反应器的第二物料入口相连，且所述中间管路上设有延时反应器，末位的微通道反应器与一个连接管路相连，且所述连接管路上也设有延时反应器，冷热一体机一端与首位微通道反应器的换热流入口相连、另一端与末位微通道反应器的换热流出口相连，而任一微通道反应器的换热流出口通过管路与相邻微通道反应器的换热流入口相连。
[0014]所述第一管路上依次设有第一计量泵、第一单向阀、第一换热器、第一温度传感器和第一压力传感器；所述第二管路上依次设有第二计量泵、第二单向阀、第二换热器、第二温度传感器和第二压力传感器。
[0015]本专利技术的优点与积极效果为：
[0016]1、本专利技术的微通道反应器包括多个流道单元，每个流道单元包括多个全混流微反应单元，所述全混流微反应单元经过高速与缓冲交替的形式实现物料的强制混合，并且全混流微反应单元中第二流道和第三流道中间宽的部分会形成一定体积的反应腔体，使物料在通道内停留0.01
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10秒反应，另外流道单元的输入流道和连接流道的直径均小于缓冲流道，且输入流道和连接流道内的混合液均呈高速射流状流出，所述缓冲流道内的混合液则流速放缓，从而进一步形成高速与缓冲交替的形式，达到流体快速、多次、均匀混合的目的。
[0017]2、本专利技术还设有与混合流道匹配的换热流道，所述换热流道配合高速缓冲形式的流道单元直接接触将热量带走，可实现反应温度的精确控制，并且换热流道设于两个中间板与对应的固定侧板之间，此设计能使反应通道内的热量可直接通过中间板自身传至换热流道，换热效率提高30％以上且不易堵塞,且密封性更好。
[0018]3、本专利技术的微通道反应器可与延时反应器等组合形成一个系统，可用于液液(硝化反应)、气液反应中，具有反应速度快，连续化效率高，精准控制反应温度同时产品选择性
高的优势，也可用于液
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液反应中具有反应速度快，连续化效率高，精准反应收率高同时副反应少的优势。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的结构示意图，
[0020]图2为图1中本专利技术的外观示意图，
[0021]图3为图1中的混合流道示意图，
[0022]图4为图3中的全混流微反应单元结构示意图，
[0023]图5为图1中的换热流道示意图，
[0024]图6为采用本专利技术的一种设备系统示意图。
[0025]其中，1为第一储罐，2为第二储罐，3为第一管路，301为第一计量泵，302为第一单向阀，303为第一换热器，4为第二管路，401为第二计量泵，402为第二单向阀，403为第二换热器，5为取样阀，6为分股阀，7为冷热一体机，801为混合液出口，802为第二物料本文档来自技高网...

【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：包括叠置在一起的第一中间板(810)和第二中间板(811)，且所述第一中间板(810)和第二中间板(811)之间形成混合流道，所述混合流道包括多个依次连接的流道单元，且所述流道单元包括输入流道(806)、全混流微反应单元(807)、连接流道(808)和缓冲流道(809)，其中输入流道(806)与首端的全混流微反应单元(807)相连，缓冲流道(809)与末端的全混流微反应单元(807)相连，相邻全混流微反应单元(807)之间通过对应的连接流道(808)相连，第一物料入口(803)和第二物料入口(802)均与首端流道单元的输入流道(806)相连，混合液出口(801)与末端流道单元的缓冲流道(809)相连，任一流道单元的缓冲流道(809)与相邻流道单元的输入流道(806)连通。2.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于：所述全混流微反应单元(807)的单元腔体内设有第一扰流板(8071)、第二扰流板(8072)和分流模块(8073)，其中第一扰流板(8071)和第二扰流板(8072)对称设于分流模块(8073)两侧，第一扰流板(8071)与单元腔体之间形成第一流道(8074)，第一扰流板(8071)与分流模块(8073)之间形成第二流道(8075)，所述第二流道(8075)为两头窄中间宽的形状，并且第二流道(8075)入口端窄于出口端，分流模块(8073)与第二扰流板(8072)之间形成第三流道(8076)，所述第三流道(8076)为两头窄中间宽的形状，并且第三流道(8076)的出口端窄于入口端，第二扰流板(8072)与单元腔体之间形成第四流道(8077)，所述第二流道(8075)中部和第三流道(8076)中部形成使物料停留的反应腔体。3.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于：所述输入流道(806)直径和连接流道(808)的直径均小于缓冲流道(809)直径。4.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于：所述微反应器(8)还包括两侧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：鄢冬茂，王珂，周川，孙文瑄，边策，康鑫，刘东，王瀚德，张建军，李书龙，
申请(专利权)人：沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：