本发明专利技术属于化学反应强化技术领域，具体涉及一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器。本发明专利技术通过沿反应板的反应流道内的流体行进方向，在反应流道上设置有用于固定固体催化剂的缩颈状的凹穴，可解决扩散焊微通道反应器在通道内精准固定催化剂位置以及层流下反应侧热交换能力弱的问题。此外，本发明专利技术的催化剂更换方法则利用催化剂与可拆管箱的配合，可解决固体催化剂在微通道内更换难的问题。同时，本发明专利技术的反应板与换热板的特定堆叠形式，则可解决扩散焊微通道反应器的催化剂填充以及扩散焊微通道反应器在放大过程中的反应流道温度分布不均匀的问题。不均匀的问题。不均匀的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器
[0001]本专利技术属于化学反应强化
，具体涉及一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器。
技术介绍
[0002]与间歇式反应釜相比，微通道反应器可实现反应过程的精细化、连续化，可精准控制反应时间，并可提高反应转化率和选择性，在化学反应强化
具有极其重要的经历、安全和环保价值。但由于微通道反应器通道小的特点，需要将微通道反应器进行放大来提高产量。
[0003]为此，公告号为CN112403413B的中国专利中，公开了一种集成式逆流强化扩散焊微通道反应器，扩散焊微通道反应器的特征在于先通过化学蚀刻技术在每张板上蚀刻出多条并行半圆形通道，通道半径一般在0.5～2.5mm，然后利用真空扩散焊工艺将多张具有并行半圆形通道的板焊接形成芯体，最终再经过其他工艺形成具有数量放大特性的扩散焊微通道反应器。这种扩散焊微通道反应器不仅显著提高了反应物通量，而且还保持了微通道反应器高效紧凑的特点。然而，由于大多数化学反应需要固体催化剂，因此除了实现微通道反应器的内部放大过程以外，对微通道填充固体催化剂的技术也有很高的要求；单纯的进行内部的放大，而忽视了基础的催化剂填充过程，显然是不合适的。
[0004]目前微通道与固体催化剂的结合方式可以分为填充与涂覆两种。公告号为CN105968123B的中国专利中将催化剂制成泡沫金属并填充至通道中，其利用泡沫金属的微孔道完成催化剂与微通道的结合，泡沫金属的平均孔径为0.1mm～10mm，长度为10mm～1000mm，泡沫金属一般需要将板片机加工较大的沟槽后才能被填充至通道内，这种填充方式不适合于扩散焊微通道反应器中，而且填充泡沫金属存在较大的流动阻力。在公布号为CN115245790A的中国专利中，其通过将管道放至盛有前驱体液体中浸渍、然后晾干、焙烧将催化剂涂覆在通道内表面，这种方式使催化剂与反应器成为一体化，但明显的问题在于通道内使用的催化剂量较少，而且催化剂失活后难以更换，最重要的是，扩散焊微通道反应器的真空扩散焊过程需要的温度为1800℃～2000℃，即使率先完好地将催化剂涂覆至管道内壁，也很难保证在扩散焊过程中催化剂的活性组分不会在超高温的环境下失活。基于此，是否能够研发出一种新型的扩散焊微通道反应器，以在确保自身的反应物料的高处理量以及高紧凑特点的同时，还能具备固体催化剂填充方便、定位简单乃至整体构造拆装便捷的优点，为本领域近年来所亟待解决的技术难题。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器，可以轻松实现固体催化剂单点位甚至多点位的精准固定，有利于提高固体催化剂的灵活使用，并能有效节约反应流道的反应空间，固体催化剂的填充方便性亦可得到有效保证。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器，其特征在于：沿反应板的反应流道内的流体行进方向，在反应流道上设置有用于固定固体催化剂的缩颈状的凹穴；所述凹穴满足以下关系式：
[0008][0009]其中：
[0010]P
n
为以反应流道的物料入口为坐标原点时，第n级的凹穴的位置点，单位mm；
[0011]n为凹穴的级数；
[0012]L为反应板的长度，单位mm；
[0013]D
n
为第n级的凹穴的凹陷幅度，单位mm；
[0014]i为凹穴的缩颈段长度，单位mm。
[0015]优选的，所述固体催化剂为外形呈空心直圆柱状的圆柱形可控结构催化剂，该固体催化剂的外壁处设置有槽长方向平行固体催化剂轴线的直通槽，直通槽槽底与固体催化剂的空心通道之间依靠径向延伸的连通孔连接彼此；直通槽的最小深度大于或等于0.5mm；所述直通槽构成扰流区域，固体催化剂的实心区域构成多孔介质区域；固体催化剂的水力半径为0.5～2.5mm，且该水力半径小于反应流道的水力半径且大于凹陷幅度最大的凹穴的水力半径，固体催化剂的长度为1～10mm，固体催化剂的直径与反应流道的直径之差小于0.1mm。
[0016]优选的，所述固体催化剂为外形呈空心直圆柱状的圆柱形可控结构催化剂，该固体催化剂的外壁和内壁处均设置有贯通固体催化剂两端的W型槽，W型槽槽底与固体催化剂的空心通道之间依靠径向延伸的连通孔连接彼此；W型槽的最小深度大于或等于0.5mm；所述W型槽构成扰流区域，固体催化剂的实心区域构成多孔介质区域；固体催化剂的水力半径为0.5～2.5mm，且该水力半径小于反应流道的水力半径且大于凹陷幅度最大的水力半径，固体催化剂的长度为1～10mm，固体催化剂的直径与反应流道的直径之差小于0.1mm。
[0017]优选的，所述固体催化剂为外形呈空心球状的球形可控结构催化剂，该固体催化剂的外壁和内壁之间径向贯穿设置有贯通孔，贯通孔的最小孔径大于或等于0.5mm；所述贯通孔构成扰流区域，固体催化剂的实心区域构成多孔介质区域；固体催化剂的水力半径为0.5～2.5mm，且该水力半径小于反应流道的水力半径且大于凹陷幅度最大的凹穴的水力半径，固体催化剂的直径与反应流道的直径之差小于0.1mm。
[0018]优选的，所述多孔介质区域由煅烧工艺形成，多孔介质区域内的孔洞直径为1～100μm，孔隙率为20％～45％；
[0019]优选的，催化剂更换方法包括以下步骤：
[0020]S1.拆卸反应进口管箱；
[0021]S2.反应出口管箱内通入高压干燥流体，使得高压干燥流体经由反应板的物料出口进入反应流道，反应流道内的原有的固体催化剂被冲出；
[0022]S3.向反应流道内填充新的固体催化剂；
[0023]S4.将反应进口管箱装回，完成催化剂更换流程。
[0024]优选的，还包括芯体，包括由上而下依序层叠布置的第一换热板、第一反应板、第二反应板及第二换热板，所述第一反应板和第二反应板的相邻面均凹设有凹槽，以使得两反应板彼此贴合时，两反应板上的凹槽彼此配合形成所述反应流道，第一换热板自带上换热流道或第一换热板处预制槽与第一反应板上板面配合形成上换热流道，第二换热板具备下换热流道或第二换热板处预制槽与第二反应板下板面配合形成下换热流道；沿平行芯体的装配方向作投影面，上换热流道与反应流道之间以及下换热流道与反应流道之间的管口朝向均彼此交叉，反应流道与两换热流道的其余流道区域彼此重合。
[0025]优选的，以由上而下依序层叠布置的第一换热板、第一反应板、第二反应板及第二换热板为一组子模块，所述子模块为两组以上且沿芯体的装配方向依序装配。
[0026]优选的，芯体处的上换热流道和下换热流道在平行芯体的装配方向的投影上彼此重合；芯体的各换热流道的管入口及管出口处均分别布置换热进口管箱和换热出口管箱，芯体的反应流道的管入口端和管出口端分别固接反应出口管箱和反应入口管箱，其中：
[0027]芯体与反应进口管箱之间通过螺栓及密封垫形成可拆装的螺纹密封配合，芯体另一端与反应出口管箱之间焊接；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器，其特征在于：沿反应板的反应流道内的流体行进方向，在反应流道上设置有用于固定固体催化剂(20)的缩颈状的凹穴(11)；所述凹穴(11)满足以下关系式：其中：P
n
为以反应流道的物料入口为坐标原点时，第n级的凹穴(11)的位置点，单位mm；n为凹穴(11)的级数；L为反应板的长度，单位mm；D
n
为第n级的凹穴(11)的凹陷幅度，单位mm；i为凹穴(11)的缩颈段长度，单位mm。2.根据权利要求1所述的一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器，其特征在于：所述固体催化剂(20)为外形呈空心直圆柱状的圆柱形可控结构催化剂，该固体催化剂(20)的外壁处设置有槽长方向平行固体催化剂(20)轴线的直通槽，直通槽槽底与固体催化剂(20)的空心通道之间依靠径向延伸的连通孔连接彼此；直通槽的最小深度大于或等于0.5mm；所述直通槽构成扰流区域(22)，固体催化剂(20)的实心区域构成多孔介质区域(21)；固体催化剂(20)的水力半径为0.5～2.5mm，且该水力半径小于反应流道的水力半径且大于凹陷幅度最大的凹穴(11)的水力半径，固体催化剂(20)的长度为1～10mm，固体催化剂(20)的直径与反应流道的直径之差小于0.1mm。3.根据权利要求1所述的一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器，其特征在于：所述固体催化剂(20)为外形呈空心直圆柱状的圆柱形可控结构催化剂，该固体催化剂(20)的外壁和内壁处均设置有贯通固体催化剂(20)两端的W型槽，W型槽槽底与固体催化剂的空心通道之间依靠径向延伸的连通孔连接彼此；W型槽的最小深度大于或等于0.5mm；所述W型槽构成扰流区域(22)，固体催化剂(20)的实心区域构成多孔介质区域(21)；固体催化剂(20)的水力半径为0.5～2.5mm，且该水力半径小于反应流道的水力半径且大于凹陷幅度最大的水力半径，固体催化剂(20)的长度为1～10mm，固体催化剂(20)的直径与反应流道的直径之差小于0.1mm。4.根据权利要求1所述的一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器，其特征在于：所述固体催化剂(20)为外形呈空心球状的球形可控结构催化剂，该固体催化剂(20)的外壁和内壁之间径向贯穿设置有贯通孔，贯通孔的最小孔径大于或等于0.5mm；所述贯通孔构成扰流区域(22)，固体催化剂(20)的实心区域构成多孔介质区域(21)；固体催化剂(20)的水力半径为0.5～2.5mm，且该水力半径小于反应流道的水力半径且大于凹陷幅度最大的凹穴(11)的水力半径，固体催化剂(20)的直径与反应流道的直径之差小于0.1mm。5.根据权利要求2或3或4所述的一种载带催化剂的扩散焊微通道反应器，其特征在于：所述多孔介质区域(21)由煅烧工艺形成，多孔介质区域(21)内的孔洞直径为1～100μm，孔
隙率为2...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈永东，邹宏伟，韩冰川，刘孝根，于改革，
申请(专利权)人：合肥通用机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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