一种双温区连续微通道反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及微反应器领域，公开了一种双温区连续微通道反应器，包括均设有双温区的物料预温流通板、物料混合反应流通板以及若干设于物料预温流通板和物料混合反应流通板两侧的换热媒介流通板。一方面，本实用新型专利技术在微反应器中增设物料预温流通板，有利于反应物料在反应前的充分换热；另一方面，本实用新型专利技术通过对物料预温流通板、物料混合反应流通板以及换热媒介流通板的优化设计，提高了微反应器的集成度；结合上述两方面的改进，本实用新型专利技术微反应器可以实现两步不同温度条件的反应的连续化生产，换热效果好，可降低中间产物不稳定、难处理或危险等因素的影响。难处理或危险等因素的影响。难处理或危险等因素的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种双温区连续微通道反应器


[0001]本技术涉及微反应器领域，尤其涉及一种双温区连续微通道反应器。

技术介绍

[0002]微通道反应器是一种借助于特殊微加工技术以固体基质制造的可用于进行化学反应的三维结构元件。微通道反应器通常含有小的通道尺寸和通道多样性，流体在这些通道中流动，并要求在这些通道中发生所要求的反应。在微构造的化学设备中具有非常大的比表面积，相比于反应釜，微通道反应器有着更好地传热和传质能力。
[0003]在微反应系统领域，微反应器的发展正朝着工业化的连续化生产方向迈进。对于特定的反应，需要按工艺要求设计特定的反应器，集成化、便捷化，同时也能够更安全化。一般化合物的得到，都需要经过多步特定反应来生成，在这些反应中，常常会出现中间产物不稳定、后处理困难或易燃易爆炸等因素，大大制约了中试化及工业化的放大生产。
[0004]在专利201711226642.3中，公开了一种多温区连续流微通道反应器合成4
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氨基
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氯苯酚的方法，其中所述微通道反应器包括一个以上预热模块和一个以上反应模块组，通过串联或并联单个模块反应器的方式，来实现预热、多温区控制。但是该方法集成度不高，在模块的管路连接中，势必会产生热量的流失以及增加堵塞、泄漏的风险。
[0005]专利200610088398.4中公开了一种复合换热式反应器，在一个基板上设有一个微化学反应通道并集成了多温区的换热通道。但是该设计对放大和工业化并不友好，换热接口分散，不利于集成；换热通道不够，较理想的换热通量是流体通量的3
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10倍，才能达到比较好的换热效果；且该反应器未设计预冷/热通道，若反应为低温反应，且反应速率较快放热量大，根本来不及换热。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中多温区微反应器集成度不高、换热效果欠佳的技术问题，本技术提供了一种双温区连续微通道反应器。一方面，本技术在微反应器中 ；另一方面，本技术通过对物料预温流通板、物料混合反应流通板以及换热媒介流通板的优化设计，提高了微反应器的集成度；结合上述两方面的改进，本技术微反应器可以实现两步不同温度条件的反应的连续化生产，换热效果好，可降低中间产物不稳定、难处理或危险等因素的影响。
[0007]本技术的具体技术方案为：一种双温区连续微通道反应器，包括叠层连接的：
[0008]物料预温流通板：所述物料预温流通板的一侧表面分为温度Ⅰ区和温度Ⅱ区；所述物料预温流通板的温度Ⅰ区表面设有A反应物料预温通道、B反应物料预温通道、温度Ⅰ区换热媒介出口通腔和温度Ⅰ区换热媒介辅助通腔；所述物料预温流通板的温度Ⅱ区表面设有C反应物料预温通道、温度Ⅱ区换热媒介出口通腔和温度Ⅱ区换热媒介辅助通腔。
[0009]物料混合反应流通板：所述物料混合反应流通板的表面设有AB物料反应通道和CD物料反应通道；所述AB物料反应通道的入口分别与A反应物料预温通道的出口、B反应物料
预温通道的出口连通；所述CD物料反应通道的入口分别与AB物料反应通道的出口和C反应物料预温通道的出口连通；所述物料混合反应流通板的一侧表面分为温度Ⅰ区和温度Ⅱ区；所述物料混合反应流通板的温度Ⅰ区表面设有温度Ⅰ区换热媒介进口通腔和温度Ⅰ区换热媒介辅助通腔，所述物料混合反应流通板的温度Ⅱ区表面设有温度Ⅱ区换热媒介进口通腔和温度Ⅱ区换热媒介辅助通腔。
[0010]若干换热媒介流通板：所述换热媒介流通板设于物料预温流通板和物料混合反应流通板的两侧，换热媒介流通板的一侧表面分为温度Ⅰ区和温度Ⅱ区；换热媒介流通板的温度Ⅰ区和温度Ⅱ区表面分别设有温度Ⅰ区换热媒介通道、温度Ⅱ区换热媒介通道；所述温度Ⅰ区换热媒介进口通腔、温度Ⅰ区换热媒介辅助通腔、温度Ⅰ区换热媒介通道和温度Ⅰ区换热媒介出口通腔之间贯通后构成温度Ⅰ区换热液循环通道；所述温度Ⅱ区换热媒介进口通腔、温度Ⅱ区换热媒介辅助通腔、温度Ⅱ区换热媒介通道和温度Ⅱ区换热媒介出口通腔之间贯通后构成温度Ⅱ区换热液循环通道。
[0011]本技术的双温区连续微反应器适用于两步反应，其特点在于：
[0012]（1）本技术在微反应器中增设物料预温流通板，有利于反应物料在反应前的充分换热。尤其是对于一些低温反应，可以提供充分的换热时间（低温反应的反应速率普遍较快，因此需要更充分的换热时间）。
[0013]（2）本技术通过对物料预温流通板、物料混合反应流通板以及换热媒介流通板的优化设计，提高了微反应器的集成度。本技术双温区连续微反应器的工作原理为：首先，两种不同温度的换热液分别由物料混合反应流通板的温度Ⅰ区/Ⅱ区换热液进口通腔进入微反应器内，通过贯穿整个微反应器的温度Ⅰ区/Ⅱ区换热液辅助通腔扩散至微反应器内的各换热媒介流通板、物料混合反应流通板和物料预温流通板的温度Ⅰ区/Ⅱ区，最终由物料预温流通板的温度Ⅰ区/Ⅱ区换热液出口通腔流出。在换热液循环流通的情况下，将反应原料A/B/C物料分别由物料预温流通板的A反应物料预温通道、B反应物料预温通道和C反应物料预温通道通入，其中A物料和B物料与温度Ⅰ区的换热液进行初步换热，C物料与温度Ⅱ区的换热液进行初步换热。初步换热后，A/B/C物料分别通入物料混合反应流通板中，其中，A/B物料在AB物料反应通道内混合并进一步进行换热，生成D物料，D物料进一步与C物料在CD物料反应通道中混合并进行换热，生成产物E，最终产物E由CD物料反应通道的出口排出并被收集。
[0014]综上，本技术通过增设物料预温流通板以及合理布置微反应器的内部结构以提高集成度，形成了两个热量交换区（温度Ⅰ区和温度Ⅱ区），可以实现两步不同温度条件的反应的连续化生产，换热效果好，可降低中间产物不稳定、难处理或危险等因素的影响。
[0015]作为优选，所述物料混合反应流通板上的AB物料反应通道和CD物料反应通道的分布包括两种并列方案：
[0016]方案一：所述AB物料反应通道位于温度Ⅰ区；CD物料反应通道位于温度Ⅱ区。
[0017]方案二：在运行状态下所述温度Ⅰ区的温度低于温度Ⅱ区；所述AB物料反应通道先后贯穿温度Ⅰ区和温度Ⅱ区；CD物料反应通道位于温度Ⅰ区。
[0018]本技术设计了两种不同的物料混合反应流通板。其中：
[0019]方案一的工作原理为：A、B物料进入物料混合反应流通板后在AB物料反应通道内混合，与温度Ⅰ区的换热液进行换热并生成D物料，D物料与C物料在CD物料反应通道混合，与
温度Ⅱ区的换热液进行换热并生成产物E。
[0020]方案一的优势在于：将不同温度的两步反应，设计在同一个反应面上，减少了不同反应器衔接时管路能量损耗和管路连接风险。在某些反应中，第一步是较低温反应，第二步较高温反应，同时第一步反应中时间过长会逐步生成固体，需要在反应完毕后及时地处理或者投入下一步反应中。这时，该设计能够很好地解决第一步产物不稳定的问题，且无多余管路通道，工艺优化后基本无堵塞风险。
[0021]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双温区连续微通道反应器，其特征是：包括盖封板、换热媒介流通板、物料预温流通板、隔板和物料混合反应流通板，所述盖封板包括第一盖封板和第二盖封板，所述换热媒介流通板包括第一换热媒介流通板、第二换热媒介流通板、第三换热媒介流通板和第四换热媒介流通板，所述反应器包括依次叠层连接的：第一盖封板、第一换热媒介流通板、物料预温流通板、第二换热媒介流通板、隔板、第三换热媒介流通板、物料混合反应流通板、第四换热媒介流通板和第二盖封板；所述物料预温流通板用于反应物料的预冷或预热；所述物料混合反应流通板用于反应物料的混合反应；所述换热媒介流通板用于反应物料的控温；所述物料混合反应流通板的表面设有AB物料反应通道和CD物料反应通道，反应物料在AB物料反应通道及CD物料反应通道进行混合反应；所述物料混合反应流通板的一侧表面分为温度Ⅰ区和温度Ⅱ区；所述AB物料反应通道位于温度Ⅰ区、CD物料反应通道位于温度Ⅱ区，或所述AB物料反应通道先后贯穿温度Ⅰ区和温度Ⅱ区、CD物料反应通道位于温度Ⅰ区；所述物料预温流通板、物料混合反应流通板和换热媒介流通板的一侧表面均通过真空腔分隔为温度Ⅰ区和温度Ⅱ区。2.如权利要求1所述的一种双温区连续微通道反应器，其特征是：所述物料预温流通板的温度Ⅰ区表面设有A反应物料预温通道、B反应物料预温通道、温度Ⅰ区换热媒介出口通腔和温度Ⅰ区换热媒介辅助通腔；所述A反应物料预温通道的出口、B反应物料预温通道的出口分别与所述AB物料反应通道的进口联通。3.如权利要求2所述的一种双温区连续微通道反应器，其特征是：所述物料预温流通板的温度Ⅱ区表面设有C反应物料预温通道、温度Ⅱ区换热媒介出口通腔和温度Ⅱ区换热媒介辅助通腔温度Ⅱ区换热媒介辅助通腔；所述AB物料反应通道的出口、C反应物料预温通道的出口分别与所述CD物料反应通道的进口连通。4.如权利要求1或2或3所述的一种双温区连续微通道反应器，其特征是： 所述换热媒介...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄迪辉，邹益波，马文超，张达，
申请(专利权)人：宁波玄流智造有限公司，
类型：新型
国别省市：