CN101287540B - 堆叠式反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能根据原料物质的种类调整通道长度(即反应时间)的堆叠式反应器，其使得原料物质能够有足够的时间相互进行反应并将原料物质完全混合以使反应效率最大化。根据本发明的堆叠式反应器包括：上部块，其包括至少两个允许各种原料物质进入的入口以及与该入口流体连通且形成于该上部块下表面的下部通道；和单元块，其包括与上部块的下部通道对应且形成于单元块上表面上的上部通道，该单元块包括形成于单元块下表面且经由穿透其中的连接流道流体连通上部通道的下部通道。上部块和单元块相互结合，以便通过使上部块的下部通道和第一单元块的上部通道对应来形成用作原料物质流路的流道。

Description

堆叠式反应器

技术领域

本发明涉及一种反应器，特别涉及一种能够调整反应时间和通道长度并充分地混合原料物质以使反应效率最大化的反应器。

背景技术

一般而言，两种或更多原料物质接触(或混合)并相互反应以生成反应产物的反应器具有用于原料物质流动的通道。在原料物质沿该通道流动的过程中，原料物质相互接触并混合以发生化学反应，反应结果是获得最终的反应物。

传统的反应器包括各种原料物质分别进入的入口，连接到入口的并作为原料物质流动流道的通道以及连接到该通道并排放最终反应物的出口。

在具有上述结构的反应器中，最终反应物的排出和原料物质的反应同时发生，因此根据物料的种类不同，原料物质难以反应完全。即，原料物质的反应时间取决于其类型而相互不同，因此，根据原料物质的种类的不同，其具有不同的反应时间(即，接触/混合时间)。

在该结构中，入口和出口之间的距离受到限制，然而，所有的原料物质(特别是，需要长反应时间的原料物质)都是以统一限定的时间进行反应以致不能获得原料物质之间的完全反应。

另外，在传统的反应器中，由于原料物质仅仅沿着通道流动，很难期望原料物质能充分地相互接触/混合。因此，难以获得完全的生成物。

发明内容

本发明致力于解决在反应器中产生的上述问题，本发明的目的是提供一种能够根据原料物质的种类来调整通道长度(即，反应时间)的反应器，以使得原料物质能相互反应足够的时间。

本发明的另一目的是提供能够完全混合原料物质以使其反应效率最大化的堆叠式反应器。

本发明的另一目的是提供能够抑制原料物质反应时形成的沉淀物积聚在通道(流道)上以保持原料物质(或者最终反应物)顺畅地流动的堆叠式反应器。

为了达到上述目的，根据本发明的堆叠式反应器包括上部块，该上部块包括至少两个允许各种原料物质进入的入口以及该与入口流体连通并形成于该上部块的下表面的下部通道；单元块，其包括与上部块的下部通道对应且形成于单元块上表面的上部通道，该单元块包括形成于单元块下表面、且经由一个穿透其中的连接流道流体连通上部通道的下部通道。上部块和单元块相互结合，以便通过使上部块的下部通道和第一单元块的上部通道对应来形成用作原料物质流路的流道。

在本发明的堆叠式反应器中，上部块进一步包括至少两个连接各个入口和下部通道的连接通道，并且单元块进一步包括至少两个与上部块的连接通道对应的连接通道，各连接通道的宽度从入口朝向单元块和上部块的上部通道逐渐减小。

而且，本发明的堆叠式反应器进一步包括流速调整构件，其设置于由上部块的连接通道和单元块的对应连接通道其中之一形成的流道的出口处，以增加以较低流速流动的原料物质的流速。

本发明的堆叠式反应器进一步包括至少一个辅助单元块，该辅助单元块具有形成于其上表面上并与在相邻块的下表面上形成的下部通道对应的上部通道，以及经由连接流道与其上部通道流体连通的下部通道。这里，该辅助单元块的流道形成于通道的一端，该通道的一端与相邻单元块通道的形成有流道的一端相反。

在本发明的堆叠式反应器中，各单元块的上部通道和下部通道都包括多个直线通道和连接两个相邻直线通道的弯曲通道，各弯曲通道由从直线通道岔开的第一和第二分支通道组成，分支通道延伸一定距离并且在另一处直线通道处通过出口连接。

同样，各单元块的上部通道的第一分支通道被分成从相邻的直线通道到弯曲点的向上倾斜区域和从弯曲点到另一相邻的直线通道的平面区域，该平面区域具有形成在其一部分上的突起，对应于各单元块的上部通道的另一块的下部通道的分支通道被分成对应于上部通道的第一分支通道的向上倾斜区域的向上倾斜区域和对应于平面区域的向下倾斜区域，各单元块的上部通道的第二分支通道被分成从相邻的直线通道到弯曲点的向下倾斜区域和从弯曲点到另一相邻的直线通道的向上倾斜区域，并且对应于各单元块的上部通道的另一块的下部通道的分支通道被分成对应于上部通道的第二分支通道的向下倾斜区域的向下倾斜区域和对应于第二分支通道的向上倾斜区域的平面区域，该平面区域具有形成在其一部分上的突起。

各分支通道的入口的宽度是对应的直线通道的宽度的一半，各分支通道出口的宽度与对应的直线通道的宽度相同，第一分支通道的出口对应着相应直线通道的上侧而第二分支通道的出口对应着相应的直线通道。

具体而言，组成各块下部通道的各弯曲通道的分支通道与组成上部通道的弯曲通道的相应分支通道是垂直且两侧对称的。

在本发明的堆叠式反应器中，由两个结合块的上部通道和下部通道形成的流道包括至少两个整体流道和至少一个连接两个整体流道的连接流道，该连接流道由从一个整体流道岔开的第一和第二分支流道组成，该第一和第二分支流道延伸一定距离并且两个分支流道的出口在另一直线流道处相连。

在流道中，第一分支流道的形状是：在入口和弯曲点之间的区域是向上倾斜的而在弯曲点和出口之间的区域是向下倾斜的，第二分支流道的形状是：在入口和弯曲点之间区域是向下倾斜的而在弯曲点和出口之间的区域是向上倾斜的。

同样，在流道中，第一和第二分支流道都具有连接到一个直线流道且宽度是所连接的直线流道宽度的一半的入口，连接到另一个直线流道且宽度与所连接的直线流道宽度相同的出口，并且第一分支流道的出口与相应直线流道的上侧对应而第二分支流道的出口与相应直线流道对应，使得第二分支流道的出口位于第一流道的出口的下方。

附图说明

结合以下描述、随附的权利要求和附图，本发明的这些及其他特征、方案和优点将更加容易理解，其中：

图1是显示组成根据本发明第一实施例的堆叠式反应器的块的分解立体图；

图2是用于说明在如图1所示的上部块和第一单元块之间形成的流道的示意图；

图3是图1所示的第一单元块的平面视图；

图4和图5是沿图3中的线A-A和线B-B得到的并且显示了上部块的一部分的剖面图；

图6是图1中“E”部分的局部平面图并且详细显示了连接到第一单元块的上部通道的连接通道；

图7是安装在连接通道上的流速调整组件的立体图；及

图8是显示组成根据本发明第二实施例的堆叠式反应器的单元块的分解立体图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。

图1是显示组成根据本发明第一实施例的堆叠式反应器的各个块的分解立体图，根据该实施例的堆叠式反应器500包括一个上部块10和多个单元块20、30、40和50。

至少两个入口11和12形成于上部块10的一侧，原料物质被分别地引导进入入口。从入口11和12延伸的流道11-1和12-1穿透上部块10，并且各个流道的末端对应到上部块10的下表面。

具有一定深度和长度的通道13形成于上部块10的下表面上。连接通道13-1a和13-1b位于通道13的一端，用于将流体通道11-1和12-1与通道13连接起来。

位于上部块10下方的第一单元块20的上表面具有与上部块10下表面相同的形状。即，具有一定深度和长度的上部通道23形成于第一单元块20的上表面上。同样，与上部块10的连接通道13-1a和13-1b对应的连接通道23-2a和23-2b形成于上部通道23的第一末端。

因而，如果上部块10和第一单元块20通过结合装置(未显示)结合在一起，则上部块10的通道13和连接通道13-1a和13-1b分别与第一单元块20的上部通道23和连接通道23-2a和23-2b对应，因此，在两个块10和20之间形成一个具有两端开口的密封型流道。

这里，形成于第一单元块20的上表面上的上部通道23的第二末端与连接通道23-1对应，该连接通道23-1垂直地穿透第一单元块20。

另一方面，具有一定深度和长度的下部通道25形成于第一单元块20的下表面上。为了简化附图，下部通道25以平面的形式表示。

下部通道25的第二末端与穿过第二块20的连接通道23-1对应。因而，第一单元块20的上部通道23和下部通道25经由连接通道23-1相互连接。

上述的上部块10和第一单元块20是组成本发明的堆叠式反应器所需的最少构造单元。除了上述块以外，第二单元块30、第三单元块40和第四单元块50(辅助块)可以如图1所见那样装配到第一单元块20的下侧。

另一方面，第二单元块30、第三单元块40和第四单元块50中的每一个都具有相同结构，因此，为了方便，下面仅仅对第二单元块30的结构进行描述。同样，在图1中，形成于上部块10的下表面上以及各单元块20、30、40和50的两个表面上的通道13、23、33、43和53显示为直线形状，各通道的具体形状将参照图3、图4和图5进行具体描述。

如图1所示，位于第一单元块20下方的第二单元块30的上表面具有与第一单元块20的下表面相同的结构。

即，具有一定深度和长度的上部通道33形成于第二块30的上表面上，该上部通道33的两端与第一单元块20的下部通道25的两端对应。

因而，如果第一单元块20和第二单元块30通过结合装置(未示出)相互结合在一起，第一单元块20的下部通道25与第二单元块30的上部通道33对应，因此，在两个块20和30之间形成一个两端开口的密封型流道。

这里，形成于第三单元块30上表面上的上部通道33的第一末端与垂直地穿透第三单元块30的连接通道33-1对应。

另一方面，具有一定深度和长度的下部通道35形成于第二单元块30的下表面上。下部通道35的第一末端与穿透第三块30的连接通道33-1对应。因而，第二单元块30的上部通道33和下部通道35经由连接通道33-1相互连接。

如上所述，在由上部块10和第一单元块20组成的堆叠式反应器中，第一块20的连接通道23-1用作将最终反应物排出的出口，而在由上部块10、第一单元块20和第二单元块30组成的堆叠式反应器中，第二块30的连接通道33-1用作将最终反应物排出的出口。

同样，如图1所示，在由上部块10、第一单元块20、第二单元块30、第三单元块40和第四单元块50组成的堆叠式反应器中，第四块50的连接通道53-1用作将最终反应物排出的出口。

如上所述，除了由两个单元块10和20形成的具有一定长度的流道外，每当单元块30、40或者50被另外安装到上述两个单元块时，具有相同长度的流道也被另外连接上去。

另一方面，为了便于理解，原料物质(或最终反应物)沿着由块形成的流道的流动由图1中的箭头来表示。

如上所述，根据原料物质，通过选择安装的块10、20、30、40和50的数量，可以调整流道的长度，该流道是原料物质的流路。因而，原料物质间的反应可以以充分的时间进行。

下面，将参照图2来说明由第一单元块20的上部通道23和形成于上部块10下表面上的通道13形成的流道的结构。

图2为显示当两单元块10和20相互结合时，在第一单元块20和上部块10的界面处形成的流道的立体图。为了方便起见，流道100显示为箱盒形式。

这里，为形成如图2所示的流道100而采用的上部块10和第一单元块20的结构，即，通道的具体结构将在随后进行描述。

另一方面，与如图2所示流道相同的流道也分别形成于第一单元块20和第二单元块30之间的界面处、第二单元块30和第三单元块40之间的界面处、以及第三单元块40和第四单元块50之间的界面处。然而，沿流道流动的原料物质(或产生的反应产物)的流动方向与沿相邻流道流动的原料物质的流动方向不同。

如图2所示的流道100由位于上部块10下表面的通道13和位于第一单元块20上表面的上部通道23形成，该流道包括多个包括位于两端的整体流道111和114的整体流道111、112、113和114，以及多个分别连接两个相邻整体流道的连接流道140、150和160。

连接第一整体流道111和第二整体流道112的第一连接流道140由第一分支流道141和第二分支流道142组成。另一方面，第一整体流道111经由如图1所示的连接通道13-1a、13-1b和23-2a、23-2b与形成于上部块10的入口11和12流体连通。

两个分支流道141和142的入口(即，与第一整体流道111对应的部分)并排连接至第一整体流道111，两个分支流道141和142的出口(即，与第二整体流道112对应的部分)相互重叠搭接并且连接至第二整体流道112。

即，各分支流道141和142的入口的宽度大约是第一整体流道111的宽度的一半，各分支流道141和142的出口的宽度与第二整体流道112的宽度相同。

另一方面，分支流道141和142的中部以相反方向弯曲。这样，一个分支流道(例如，141)的中部的位置高于整体流道111和112，并且另一个分支流道(例如，142)的位置低于整体流道111和112。

如图2所示，上述结构也应用在组成其它连接流道150和160的分支流道151、152和161、162上。

如图1所示，通过上部块10的入口11和12引入的两种或更多种原料物质首先在第一整体流道111中相互接触/混合并反应，然后进入第一连接流道140。

即，从第一整体流道111排出的原料物质(已经初步混合)被左右分开，然后进入两个分支流道141和142。随后，当原料物质在各分支流道141和142中向上流和向下流时，原料相互混合并反应。

从第一连接流道140的第一分支流道141和第二分支流道142排出的混合后的原料物质进入第二整体流道112，从第一分支流道141排出的原料物质和从第二分支流道142排出的混合原料垂直重叠。因此，原料物质混合和反应更加完全。

从第二整体流道112排出的原料物质，在第二连接流道150的两分支流道151和152、第三整体流道113和第三连接流道160的两个分支流道161和162中重复进行上述工序，因此原料物质重复地进行混合和反应。

从第四整体流道114排出的原料物质进入一个如图1所示的在第一单元块20和第二单元块30之间形成的流道(即，由第一单元块20的下部通道25和第二单元块30的上部通道33形成)，然后再次经过与上述工序相同的处理。

另一方面，通过足够的时间进行反应而产生的最终反应物被引入并贮存在一个外部存储设备中(未显示)。

这里，尽管图2和上述描述说明了由两单元块10和20形成的流道100由四个(4)整体流道111、112、113和114和在每两个整体流道之间形成的三个连接流道140、150和160组成，但本发明不限于此。即，整个流道的长度以及组成流道的整体流道和连接流道的数量应该根据反应设备的种类、各流道的宽度和长度、原料物质的类型和物理特性(例如，粘度等等)来决定。

如上所述，当原料物质流入由两单元块形成的流道100，具体为，多个整体流道111、112和113以及多个连接流道140、150和160(即，分支流道)时，由分支流道引起的右/左分开、由分支流道形状所引起的向上/向下运动以及原料物质混合的工艺过程被重复地执行若干次，因此，两种原料物质充分地相互接触和混合，然后完全地反应。

这里，为了促进原料物质的反应，催化剂层可以位于各个单元块的通道的表面上。用来形成催化剂层的材料可以根据原料物质从各种材料中选取，因此，在该说明书中对其的描述从略。

另一方面，附图标记“210”、“220”、“230”和“240”分别表示位于两单元块之间的垫圈。如上所述，两单元块，例如，上部块10和第一单元块20通过结合装置(未显示)相互结合，因此，流道100(如图2)由形成于单元块10和20的相应表面上的通道13和23形成。

以平面相互对应的状态被相互结合的上部块10和第一单元块20之间存在一个微小间隙，因此，流入以凹槽形状形成的通道13和23中的原料物质可能会通过该微小间隙泄漏到外部。

为了防止上述问题的发生，各垫圈210、220、230和240被放置于两单元块之间。

组成垫圈210、220、230和240的扁平构件211、221、231和241分别具有与块10、20、30、40和50的通道(例如，13、23、25和33)对应的开口212、222、232和242。因而，块10、20、30、40和50的通道通过开口212、222、232和242与相邻单元块的相应通道连通，因此，垫圈210、220、230和240不影响流道的形成。

如果两单元块，例如，上部块10和第一单元块20，通过在两个块的中间放置垫圈210来结合，尽管在块10和20之间存在间隔，但是流道100通过垫圈210被完全密封住了。因而，流入流道100(即通道)中的原料物质不能从块中泄漏。

下面将描述当两个块相互对应时，在形成流道100的各个单元块的表面上形成的通道的结构。为了简便，以图1所示的形成于第一单元块20上的通道13作为实例进行描述。

图3是图1所示的第一单元块的平面视图，图4和图5是沿图3中的线A-A和线B-B得到的剖面图。在图4和图5中，表明了第一单元块20的结构，即，形成于第一单元块20的上表面的上部通道23，而实线箭头表明原料物质的流动。

另一方面，为了更清楚地说明流道100，图4和图5中显示了设置于第一单元块20上并和第一单元块共同组成流道100的上部块10的一部分。

如上所述，连接通道23-2a和23-2b以及上部通道23形成于第一单元块20的上表面。穿透第二单元块20的连接通道23-1形成于上部通道23的一个端部。

在连接通道23-2a(和23-2b)和连接通道23-1之间的通道23被区分为包括第一、第二和第三直线通道23a、23b和23c的多个直线通道直线和多个连接两个相邻直线通道的弯曲通道23a-1、23b-1。

这里，直线通道23a、23b和23c形成如图2所示的整体通道111、112和113，弯曲通道23a-1和23b-1形成连接流道140和150。

另一方面，连接通道23-2a和23-2b只在与上部块10对应的第一单元块20上形成，如图1所示。

下面，仅将组成第一单元块20的上部通道23的第一和第二直线通道23a和23b以及与上述直线通道23a和23b连接的一个弯曲通道23a-1作为实例来说明。

如图3所示，弯曲通道23a-1从第一直线通道23a处被分成第一和第二分支通道23a-1-1和23a-1-2。

第一和第二分支通道23a-1-1和23a-1-2从第一直线通道23a以向外的方向分别延伸出来。同时，分支通道23a-1-1和23a-1-2在其中心部都是向内弯曲的，并且各分支通道的后部朝向第二直线通道23b延伸。因此，第一和第二分支通道23a-1-1和23a-1-2的端部在第二直线通道23b处连接。

如图4所示，第一分支通道23a-1-1被分成一个从第一直线通道23a到弯曲点P的向上倾斜区域(P1～P)以及从弯曲点P到第二直线通道23b的平面区域(P～P2)。该平面部分(P～P2)与第一单元块20的上表面处于相同的水平。这里，具有一定高度的突起29形成于弯曲点P和第二直线通道23b之间，也就是说，形成于平面部分(P～P2)上。

另一方面，与第一单元块20的上部通道23对应的上部块10的下部通道13具有与上部通道25相同的结构。然而，在下部通道13中，与第一分支通道23a-1-1的向上倾斜区域(P1～P)对应的部分是倾斜向上的，与平面区域(P～P2)对应的部分是倾斜向下的。

因此，由第一单元块20的第一分支通道23a-1-1形成的流道(在图2中第一分支流道141)使得其中流动的原料物质如箭头所示向上和向下移动。

在此，第一分支通道23a-1-1的入口(在与第一直线通道23a对应的P1点处)的宽度大约是第一直线通道23a的宽度的一半，出口(在与第二直线通道23b对应的P2点处)的宽度与第二直线通道23b的宽度相同。

如图5所示，第一分支通道23a-1-2被分成从第一直线通道23a到弯曲点P的向下倾斜的区域(P1～P)和从弯曲点P到第二直线通道23b的向上倾斜的区域(P～P2)。

另一方面，与第一单元块20的上部通道23相对应的上部块10的下部通道13具有与上部通道25相同的结构。然而，在下部通道13中，与第一分支通道23a-1-1的向下倾斜区域(P1～P)对应的部分是倾斜向下的，与向上的倾斜区域(P～P2)对应的部分是平面的。平面部分(P～P2)与第一单元块20的下表面处于相同水平。这里，具有一定高度的突起19形成于弯曲点P和第二直线通道23b之间，也就是说，处于平面部分(P～P2)上。

因此，由第一单元块20的第二分支通道23a-1-2形成的流道(图2中的第一分支流道142)使得原料物质在其中如箭头所示向下和向上移动。

这里，第二分支通道23a-1-2的入口(位于与第一直线通道23a对应的P1点处)的宽度大约是第一直线通道23a宽度的一半，而出口(位于与第二直线通道23b对应的P2点处)的宽度与第二直线通道23b的宽度相同。

另一方面，如图4所示，与第二通道23b对应的第一分支通道23a-1-1的出口(即，平面区域)与流道(图2中的112)的上侧对应，该流道由上部块10的下部通道13和第一单元块20的第二通道23b形成，因此，从第一分支通道23a-1-1排出的原料物质进入流道的上侧。

相反地，如图5所示，与第二通道23b对应的第二分支通道23a-1-2的出口与由上部块10的下部通道13和第一单元块20的第二通道23b形成的流道(图2中的112)的下侧对应，因此，从第二分支通道23a-1-2排出的原料物质进入流道的下侧。

因此，由于分支通道的上述结构，如图2所示，分别从第一分支流道141和第二分支流道142排出的原料物质能够以垂直叠加的状态进入第二整体流道112(见图2)。然后，第二整体流道中的原料物质左右分开，并进入相邻的两个分支流道151和152中(见图2)。

形成于上部块10下表面的通道13的结构与第一单元块20的上部通道23(由直线通道和弯曲通道组成)的结构相同。如图4和图5所示，上部块10与第一单元块20结合时，上部块10的下部通道13和第一单元块20的上部通道23相互对应以形成如图2所示的流道100。

由第一和第二分支通道23a-1-1和23a-1-2组成的第一弯曲通道23a-1的结构适用于包括第二弯曲通道23b-1和在所有单元块30、40和50上形成的通道的所有弯曲通道。

尽管在图4和图5中仅仅示出了第一单元块20和与第一单元块对应的上部块10，形成于单元块30、40和50的下表面和上表面的通道33、43和53的结构和功能与上部块和第一单元块的通道13和23的结构和功能相同。

然而，在图1所示的堆叠式反应器500中，优选的是如图4和5所示根据原料物质流入通道(流道)的流向，在上部通道中的分支通道的结构与对应的每个块的下部通道中的分支通道的结构是垂直且双向对称的。

另一方面，形成于上部块和单元块的通道的第一和第二分支通道23a-1-1和23a-1-2在其中间部分都具有弯曲部分，不是具有曲率半径的弯曲部分，因此，由于上述弯曲部分使得不同种类的原料物质被均匀地混合。

在不同种类的原料物质在第一直线通道23a中(即，在整体流道111中)混合之后，原料物质被分开进入第一和第二分支通道23a-1-1和23a-1-2中。当原料物质通过弯曲部分时，在第一和第二分支通道23a-1-1和23a-1-2中流动的原料物质变成湍流流动，因此原料物质由于湍流流动能够更有效地进行混合。

图6是图1中的部分“E”的放大平面图，其显示了组成第一单元块的上部通道的连接通道。如上所述，通过上部块10的入口11和12进入的原料物质经过上部块10的延伸流道11-1和12-1，然后进入由上部块10的上部通道13和第一单元块20的上部通道23形成的流道(图2中的100)。

不同的原料物质(溶液)保持它们的最佳浓度，因此每一种原料物质的流速取决于原料物质的浓度。为了最佳地将两种或更多种原料物质混合并反应到规定的等价物，优选的是原料物质的流速没有差异或者使原料物质的流速差异最小化。

例如，在litigation反应中，在高流速进入的四氢呋喃(THF；溶液)与低流速进入的丁基锂组合的情况下，在以低流速排出丁基锂的出口处，氢氧化锂的沉淀物积聚起来。结果，原料物质不能顺畅地供给，因此原料物质之间不能发生混合和反应。

在本发明中，为了解决上述问题，形成于上部块10的连接通道13-1a和13-1与形成于第一单元块20上的连接通道23-2a和23-2b形成为使得每个连接通道的宽度在其整个长度是不同的。

即，如图6所示，将上部块10中的入口11和12连接到由通道13和23形成的流道上的各连接通道13-1a和13-1b，23-2a和23-2b的宽度在朝向块10和20的通道13和23方向上都是逐渐减小的。

因而，当上部块10和第一单元块20结合时，由连接通道13-1a、23-2a和13-1b、23-2b形成的流道的截面表面面积朝向由通道13和23形成的流道是逐渐减小的。因此，在由上部块10和第一单元块20的通道13和23形成的流道的入口处，流入由连接通道13-1a和23-2a形成的流道的原料物质的流速与流入由连接通道13-1b和23-2b形成的流道的另一种原料物质的流速变得相同。

图7是设置于由上部块10和一个连接通道(例如，13-1a)和第一单元块20的一个连接通道(例如，23-2a)形成的流道中的流速调整元件300的立体图。

这种由主体301、穿透主体301的流道302和流道302组成的流速调整元件300具有一个出口302b和一个截面表面积比出口302的截面表面积大的入口301。

如果在原料物质以低速流过的、由两个对应连接通道(例如，13-Ia和23-2a)形成的任何一个流道中设置了具有上述结构的流速调整元件300，则原料物质会经过该流速调整元件300的流道302，因此，原料物质的流速在流速调整元件300的出口302b出增大。因此，能够将进入由上部块10和第一单元块20形成的流道100中的两种原料物质的流速调整至相同值。

图8是显示组成根据本发明第二实施例的反应器的单元块的分解立体图。如同图1中所示的反应器500，根据该实施例的反应器600包括上部块610、多个单元块620、630和640以及多个垫圈。另一方面，垫圈没有在图8中表明。

上部块610和单元块620、630和640的结构与功能与第一实施例中的上部块10和单元块20、30、40和50的结构与功能相同，并且形成于块610、620、630和640上的通道的结构和功能也与图1所示的形成于块10、20、30、40和50上的通道的结构和功能相同。因而，对其的描述从略。

根据本发明该实施例的堆叠式反应器600的最重要的特征是各个块610、620、630和640都具有倾斜的表面。

如图8所示，每个块(例如，第一单元块620)都具有倾斜的上表面621和在与倾斜上表面621的倾斜方向相反的方向倾斜的下表面622。同样，各个块的各个表面(下表面或者上表面)在与结合块的对应表面的倾斜方向相同的方向上倾斜。

在这时候，各个块610、620、630和640的表面的倾斜方向决定了沿着流道(即，形成于块中的通道)流动的原料物质应该是向下流动的。

因而，由于所述倾斜表面，在由块610、620、630和640组成的反应器600中形成了向下倾斜的流道。由于该倾斜流道，可以获得如下的优点。

沉淀物伴随着由原料物质的反应最终反应物一起生成，该沉淀物随同最终反应物一起从反应器中排出。然而，一部分沉淀物残留在流道中。

如果反应器长久的运行而没有清理或者修复，沉淀物将逐渐地积聚，并且该积聚的沉淀物将妨碍原料物质的平滑流动。因而，原料物质或者最终反应物会发生淤塞，所以原料物质间的反应本身也由于原料物质或者最终反应物的过度淤塞而无法进行。

通过将块610、620、630和640的上表面611、621、631和641以及下表面612、622、632和642形成为倾斜表面，如图8所示，由结合的两单元块形成的流道具有倾斜的结构，因此流入倾斜流道的原料物质(或生成的反应物)的流速比流入水平流道的原料物质的流速要高。

因而，存在于流道中的沉淀物随着高速流动的原料物质(或者最终反应物)一起流动从而能够防止沉淀物在流道中积聚。

在所述的根据本发明的反应器中，反应时间和反应路径能够根据具有不同反应时间的原料物质通过调整组成反应器的块的数量来进行调整，从而得到最佳的反应。

同样，由于原料物质(或者最终反应物)流过的倾斜流道，能够改善在流道中积聚沉淀物的问题。

为了进行说明，已经对本发明的优选实施例进行了描述，并且本领域技术人员应该理解的是，在不脱离如附带的权利要求所公开的本发明的范围和实质的前提下，可以作出各种适当的改进、增加和替换。

Claims (18)

1.一种堆叠式反应器，包括：

上部块，其包括至少两个允许各种原料物质进入的入口以及与所述入口流体连通并形成于所述上部块的下表面的下部通道；

单元块，其包括与所述上部块的下部通道对应且形成于所述单元块的上表面的上部通道，所述单元块包括形成于其下表面且经由穿透其中的连接流道流体连通所述上部通道的下部通道；及

至少一个辅助单元块，所述辅助单元块具有形成于其上表面上并与在相邻块的下表面上形成的下部通道对应的上部通道，以及经由连接流道与其上部通道流体连通的下部通道，

其中，所述上部块和所述单元块相互结合，以便通过使所述上部块的下部通道和单元块的上部通道对应来形成用作所述原料物质流路的流道，

所述辅助单元块的所述连接流道形成于所述通道的与相邻单元块通道的形成有所述连接流道的一端相反的一端。

2.如权利要求1所述的堆叠式反应器，其中所述上部块进一步包括至少两个连接各个入口和所述下部通道的连接通道，并且所述单元块进一步包括至少两个与所述上部块的连接通道对应的连接通道，各个连接通道的宽度从所述入口朝向所述单元块的上部通道和所述上部块的下部通道逐渐减小。

3.如权利要求2所述的堆叠式反应器，进一步包括流速调整构件，其设置于由所述上部块的连接通道和所述单元块的对应连接通道的其中之一形成的流道的出口处，以增加以较低流速流动的原料物质的流速。

4.如权利要求3所述的堆叠式反应器，其中所述流速调整构件包括主体和穿透所述主体的流道，所述流道具有入口和截面面积小于所述入口的截面面积的出口。

5.如权利要求1所述的堆叠式反应器，其中每一个所述通道的表面都具有催化剂层。

6.如权利要求1所述的堆叠式反应器，其中所述各单元块的上部通道和所述下部通道每一个都包括多个直线通道和连接两个相邻直线通道的弯曲通道，各弯曲通道由从一个直线通道处岔开的第一和第二分支通道组成，所述分支通道延伸一定距离并且在另一直线通道处通过出口连接。

7.如权利要求6所述的堆叠式反应器，其中第一和第二分支通道的每一个都具有朝向所述直线通道弯曲的部分。

8.如权利要求7所述的堆叠式反应器，其中各个块的上部通道的第一分支通道被分成从相邻的直线通道到弯曲点的向上倾斜区域和从弯曲点到另一相邻的直线通道的平面区域，所述平面区域具有形成在其一部分上的突起，

对应于各单元块的上部通道的另一块的下部通道的分支通道被分成对应于所述上部通道的第一分支通道的向上倾斜区域的向上倾斜区域和对应于平面区域的向下倾斜区域，

各个单元块的上部通道的第二分支通道被分成从相邻的直线通道到弯曲点的向下倾斜区域和从所述弯曲点到另一相邻的直线通道的向上倾斜区域，并且

对应于各个单元块的上部通道的另一块的下部通道的分支通道被分成对应于所述上部通道的第二分支通道的向下倾斜区域的向下倾斜区域和对应于所述第二分支通道的向上倾斜区域的平面区域，所述平面区域具有形成在其一部分上的突起。

9.如权利要求8所述的堆叠式反应器，其中各个分支通道的入口的宽度是对应的直线通道的宽度的一半，各个分支通道出口的宽度与对应的直线通道的宽度相同，所述第一分支通道的出口对应着相应直线通道的上侧而所述第二分支通道的出口对应着相应的直线通道。

10.如权利要求8所述的堆叠式反应器，其中组成各个块的下部通道的各个弯曲通道的分支通道与组成上部通道的弯曲通道的相应的分支通道是垂直且两侧对称的。

11.如权利要求1所述的堆叠式反应器，其中由两个结合块的上部通道和下部通道形成的流道包括至少两个整体流道和至少一个连接两个整体流道的连接流道，

所述连接流道由从一个整体流道岔开的第一和第二分支流道组成，所述第一和第二分支流道延伸一定距离并且两个分支流道的出口在另一整体流道处相连。

12.如权利要求11所述的堆叠式反应器，其中第一和第二分支流道的每一个在其中心部都是向内弯曲的。

13.如权利要求11所述的堆叠式反应器，其中所述第一分支流道的形状是：在入口和所述弯曲点之间的区域是向上倾斜的而在所述弯曲点和出口之间的区域是向下倾斜的，第二分支流道的形状是：在入口和所述弯曲点之间的区域是向下倾斜的而在所述弯曲点和出口之间的区域是向上倾斜的。

14.如权利要求11所述的堆叠式反应器，其中第一和第二分支流道的每一个都具有连接到一个直线流道且宽度是所连接的直线流道宽度的一半的入口，连接到另一直线流道且宽度与所连接的直线流道宽度相同的出口，并且所述第一分支流道的出口与相应直线流道的上侧对应而第二分支流道的出口与相应直线流道对应，使得所述第二分支流道的出口位于所述第一流道的出口的下方。

15.如权利要求2所述的堆叠式反应器，进一步包括多个垫圈，各个垫圈放置于两个块之间以防止所述原料物质泄漏到外部。

16.如权利要求15所述的堆叠式反应器，其中各垫圈是平面形状的构件并且具有与在所述块上形成的通道对应的开口。

17.如权利要求1所述的堆叠式反应器，其中各个块形成为使得所述上表面在与所述下表面的倾斜方向相反的方向上相对于水平方向倾斜，并且各个块的各个表面的倾斜方向和与其结合的块的对应表面的倾斜方向相同。

18.如权利要求17所述的堆叠式反应器，其中各个块的上下表面的倾斜方向被确定为使得原料物质能够沿着由所述块的通道形成的流道向下流动。

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