【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微化工、强放热反应领域，具体地说是一种具有高通量回流冷却通道的板式微反应器。
技术介绍
1、强放热反应例如过氧化反应、硝化反应、重氮化反应在精细化工、环境保护、生物医药等领域产品的开发和合成中十分常见，但强放热反应过程伴随着剧烈的放热，热量易在反应器局部聚集，在造成副反应的同时，极易引发热失控，甚至发生爆炸。
2、化工行业中目前仍采用传统的釜式反应器来进行强放热反应，釜式反应器一般采用机械搅拌和夹套换热的操作方式强化传质传热，但是其传质传热整体性能还是较差，无法精确控制反应器温度，导致热质不平衡，导致反应的选择性下降以及副产物的产生，同时存在很大的安全隐患。因此，亟需一种新技术来解决传统反应器的诸多问题。
3、微反应器技术由此应运而生。微通道反应器是一种基于微加工技术制造的，通道尺度在10um-3mm范围内的流动化学反应器。由于其较小的通道尺寸和高比表面积等特点，微反应器可以提供更均匀的温度分布、更强烈的混合效果，从而提高反应的选择性和产率，减少局部热点的产生。因此，微反应器在化学工业中具有广泛的应用前景，尤其在强放热反应、连续流反应等领域，通过精确控制流动和反应条件优化，可以实现高效、安全和可持续化的化学反应。板式微反应器是近几年新兴的一种微反应器，相比于其他的微反应器，板式微反应器设计更为紧凑，这使得它具有卓越的比表面积，提供了更均匀的温度分布，减少了局部热点的发生。
4、板式微反应最重要的是其冷却油流道及反应液流道设计，尤其是冷却油流道，目前常采用的设计有波纹板、弯曲通道等
技术实现思路
1、针对现有传统强放热反应设备的不足，本专利技术提供了一种具有高通量回流冷却通道的板式微反应器，包括顺次叠合在一起的第一冷却板、反应板、第二冷却板以及盖板；
2、在一起的第一冷却板、反应板、第二冷却板以及盖板；
3、所述第一冷却板与第二冷却板的结构相同，均设置有供冷却油流通的冷却油流道，其中第一冷却板的冷却油流道开设在第一冷却板与反应板贴合的一侧，第二冷却板的冷却油流道开设在第二冷却板与盖板贴合的一侧；所述冷却油流道包括分配管路、流体分散区以及集流管路；所述分配管路用于将冷却油分配到流体分散区中；所述集流管路用于将流过流体分散区的冷却油进行汇聚；所述流体分散区中设置有多条交错的冷却油分散流道，当冷却油进入到流体分散区后通过冷却油分散流道分散到流体分散区中；在流体分散区中一股冷却油通过冷却油分散流道改变流向后，与另一冷却油分散流道的冷却油相遇时会形成涡流并打破冷却油的层次结构，进而提高冷却效果；
4、所述反应板为反应液进行反应的场所，所述反应板上与第二冷却板贴合的一侧开设有反应液流道；所述反应液流道包括连续s形的通道以及开设在所述通道上的多个微反应室；所述微反应室中设置有阻流挡板和多个扰流圆柱，所述阻流挡板设置在微反应室的正中位置，阻流挡板为一个以微反应室宽度方向中轴线为对称轴的人字档板；所述扰流圆柱的个数为偶数个，所有扰流圆柱对称设置在所述阻流挡板的两侧；
5、所述盖板用于将第二冷却板的冷却油流道进行封闭。
6、作为本专利技术的优选方案，所述流体分散区内阵列排布有多个菱形结构，相邻两排的菱形结构错位设置并预留有供冷却油流通的流道；所述菱形结构的前端开设有具有三个端口的“w”型分散流道；冷却油从“w”型分散流道的中间端口进入后在菱形结构的“w”型分散流道中改变流向，并从“w”型分散流道的左右两个端口流出；从左右两个端口流出的冷却油迎向在菱形结构之间的流道流通的冷却油从而形成涡流并进行融合。
7、作为本专利技术的优选方案，所述第一冷却板、反应板和第二冷却板的上部位置均开设有冷却进油孔且全部所述冷却进油孔对接，第一冷却板和第二冷却板上的冷却进油孔均与各自的冷却油流道的前端导通；反应板、第二冷却板和盖板的下部位置开设有冷却出油孔且全部所述冷却出油孔对接，反应板的冷却出油孔与第一冷却板中冷却油流道的末端导通，第二冷却板的冷却出油孔与第二冷却板中冷却油流道的末端导通。
8、作为本专利技术的优选方案，所述第一冷却板和反应板的上部位置开设有反应液进液孔且全部所述反应液进液孔对接，反应板的反应液进液孔与反应板中反应液流道的前端导通；所述第二冷却板与盖板的下部位置开设有反应液出液孔且全部所述反应液出液孔对接；第二冷却板的反应液出液孔与反应板中反应液流道的尾端导通。
9、作为本专利技术的优选方案，所述第二冷却板的冷却油通道尺寸与第一冷却板的冷却油通道尺寸完全相同，以保证有完全相同的流阻，使第一冷却板与第二冷却板的冷却油流量相同。
10、作为本专利技术的优选方案，第一冷却板、反应板、第二冷却板和盖板之间通过扩散焊接为整体。
11、作为本专利技术的优选方案，所述盖板上设置有冷却油出口和反应液出口。
12、本专利技术还提供了一种应用上述板式微反应器进行强放热反应的方法，包括以下步骤：
13、1)将冷却油通入第一冷却板和第二冷却板中；
14、2)冷却油在第一冷却板或第二冷却板中流动时，先通过分配管路为多个流股，之后进入流体分散区；
15、在流体分散区中，冷却油通过流体分散区中设置的多条交错的冷却油分散流道在流体分散区中进行分散；其中在流体分散区中一股冷却油通过冷却油分散流道改变流向后迎向另一冷却油分散流道的冷却油，两股冷却油相遇时会形成涡流从而打破冷却油的层次结构；
16、3)待冷却油充满第一冷却板和第二冷却板并从冷却板流出后，将反应液通入反应板；
17、4)当反应液流经所述微反应室时，反应液会先被冲击挡板阻挡，分为左右两个支流，然后在扰流圆柱的扰动下产生漩涡强化混合，在微反应室的末端重新汇集为一股流体，产生碰撞，进一步强化流体的混合；
18、5)第一冷却板和第二冷却板中的冷却油在流动过程中快速带走反应板中反应液反应释放出的热量，减少副反应的发生并提升产率。
19、与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果有：
20、1.冷却油通量高，通过特殊的高通量单元设计，以及对单元的连接设计，在保证较低压降以及高效冷却油湍动的同时，具有极高的冷却油通量。
21、2.压降小，由于冷却油板采用了串并联的连接设计，大大降低了冷却油路的流阻，在保证流量均匀分配的同时，降低了泵的操作成本。
22、3.混合效果好，反应液通道的单元经过特殊设计，例如设置冲击挡板、扰流圆柱等，可以有效破坏流体边界层，强化流体湍动程度，从而强化混合效果。
23、4.换热效率高，由于通道单元的超高比表面积，以及各种微结构对于传热边界层的破坏和再生长，可以大大提高对流换热系数，提升换热效率。
24、5.设计紧凑，灵活性高，通过冷却通道-反应通道-冷却通道的间隔式设计，可以按照需要灵活叠加冷却通道和反应通道的层数，并保持紧凑的体积，减小设备体积。
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1.一种具有高通量回流冷却通道的板式微反应器，其特征在于，包括顺次叠合在一起的第一冷却板、反应板、第二冷却板以及盖板；
2.根据权利要求1所述的板式微反应器，其特征在于，所述流体分散区内阵列排布有多个菱形结构，相邻两排的菱形结构错位设置并预留有供冷却油流通的流道；所述菱形结构的前端开设有具有三个端口的“W”型分散流道；冷却油从“W”型分散流道的中间端口进入后在菱形结构的“W”型分散流道中改变流向，并从“W”型分散流道的左右两个端口流出；从左右两个端口流出的冷却油迎向在菱形结构之间的流道流通的冷却油从而形成涡流并进行融合。
3.根据权利要求1所述的板式微反应器，其特征在于，所述第一冷却板、反应板和第二冷却板的上部位置均开设有冷却进油孔且全部所述冷却进油孔对接，第一冷却板和第二冷却板上的冷却进油孔均与各自的冷却油流道的前端导通；反应板、第二冷却板和盖板的下部位置均开设有冷却出油孔且全部所述冷却出油孔对接，反应板上的冷却出油孔与第一冷却板中冷却油流道的末端导通，第二冷却板的冷却出油孔与第二冷却板中冷却油流道的末端导通。
4.根据权利要求1所述的板式微
5.根据权利要求1所述的板式微反应器，其特征在于，所述第二冷却板的冷却油通道尺寸与第一冷却板的冷却油流道尺寸完全相同，冷却油在冷却油流道中有完全相同的流阻，从而使第一冷却板与第二冷却板的冷却油流量相同。
6.根据权利要求1所述的板式微反应器，其特征在于，第一冷却板、反应板、第二冷却板和盖板之间通过扩散焊接为整体。
7.根据权利要求1所述的板式微反应器，其特征在于，所述微反应室为蝶形。
8.根据权利要求1所述的板式微反应器，其特征在于，所述盖板上设置有冷却油出口和反应液出口。
9.一种应用权利要求1所述板式微反应器进行强放热反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种具有高通量回流冷却通道的板式微反应器，其特征在于，包括顺次叠合在一起的第一冷却板、反应板、第二冷却板以及盖板；
2.根据权利要求1所述的板式微反应器，其特征在于，所述流体分散区内阵列排布有多个菱形结构，相邻两排的菱形结构错位设置并预留有供冷却油流通的流道；所述菱形结构的前端开设有具有三个端口的“w”型分散流道；冷却油从“w”型分散流道的中间端口进入后在菱形结构的“w”型分散流道中改变流向，并从“w”型分散流道的左右两个端口流出；从左右两个端口流出的冷却油迎向在菱形结构之间的流道流通的冷却油从而形成涡流并进行融合。
3.根据权利要求1所述的板式微反应器，其特征在于，所述第一冷却板、反应板和第二冷却板的上部位置均开设有冷却进油孔且全部所述冷却进油孔对接，第一冷却板和第二冷却板上的冷却进油孔均与各自的冷却油流道的前端导通；反应板、第二冷却板和盖板的下部位置均开设有冷却出油孔且全部所述冷却出油孔对接，反应板上的冷却出油孔与第一冷却板中冷却油流道的末端导通，第二冷却板的冷却出油孔与第二冷却板中冷却油流道的末端导通。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈安，张仕凯，罗沧海，徐峰，胡志华，陈东，
申请(专利权)人：深圳智微通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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