CN106964306A - 具有分形蜂窝结构的微通道板、气液反应器及反应系统 - Google Patents

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CN106964306A CN201710338573.9A CN201710338573A CN106964306A CN 106964306 A CN106964306 A CN 106964306A CN 201710338573 A CN201710338573 A CN 201710338573A CN 106964306 A CN106964306 A CN 106964306A
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Abstract

本发明提供一种具有分形蜂窝结构的微通道板、气液反应器及反应系统，所述具有分形蜂窝结构的微通道板的一表面设有微通道管路结构：所述微通道管路结构包括：蜂窝状微通道；第一主管路微通道，位于所述蜂窝状微通道的一侧，且与所述蜂窝状微通道相连通；第二主管路微通道，位于所述蜂窝状微通道远离所述第一主管路微通道的一侧，且与所述蜂窝状微通道相连通。本发明通过在所述具有分形蜂窝结构的微通道板的一表面设置具有蜂窝状微通道的微通道管路结构，即可以有效地分布气液两相，加强传热传质，又可以增加微通道结构的长度，更有利于气液的充分混合。

Description

具有分形蜂窝结构的微通道板、气液反应器及反应系统
技术领域
本发明属于化学工程光催化领域，特别是涉及一种具有分形蜂窝结构的微通道板、气液反应器及反应系统。
背景技术
CO2是造成温室效应以及全球气候变暖的最主要原因，在京都议定书框架下各国都在积极开展低碳绿色的发展路线研究。根据丁铎尔中心“全球碳计划”年度研究成果和最新研究数据，我国已经超过美国成为世界上碳排放量最大的国家。所以积极地开展CO2减排与CO2转化利用的研究是很有必要的。
目前，对CO2减排的处理方式有CCS(CO2捕获封存)和CCUS(CO2捕获封存及利用)等等，然而在这个过程中往往是以消耗能源作为代价的，在CO2减少的同时可能会造成额外的环境污染或能源消耗。
在CO2的总控制压力为常压的情况下，乙醇胺(MEA)水溶液具有吸收速率快，吸收量大，成本低，易解吸等特点，已成为工业上吸收CO2常用的吸收剂，所以，对MEA吸收CO2的研究具有重要意义。但是现有的微通道反应器由于反应微通道长度较短，气液混合物在微通道中的停留时间短，不能很好地进行气液混合，影响气液之间的传质传热能力，降低反应效率。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有分形蜂窝结构的微通道板、气液反应器及反应系统，用于解决现有技术中的微通道反应器由于微通道长度较短而导致的气液混合不充分、停留时间短、反应效率低下的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有分形蜂窝结构的微通道板，所述具有分形蜂窝结构的微通道板的一表面设有微通道管路结构：所述微通道管路结构包括：
蜂窝状微通道；
第一主管路微通道，位于所述蜂窝状微通道的一侧，且与所述蜂窝状微通道相连通；
第二主管路微通道，位于所述蜂窝状微通道远离所述第一主管路微通道的一侧，且与所述蜂窝状微通道相连通。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，所述蜂窝状微通道包括若干个微通道单元；各所述微通道单元均包括分形分叉微通道，相邻所述微通道单元的所述分形分叉微通道相连通。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，所述蜂窝状微通道为六边形蜂窝状微通道，所述微通道单元为六边形微通道单元，各所述微通道单元均包括六个分形分叉微通道，六个所述分形分叉微通道依次首尾相连通围成六边形的所述微通道单元。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，相邻所述分形分叉微通道之间的夹角为120°。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，所述蜂窝状微通道为长方形蜂窝状微通道，所述微通道单元为长方形微通道单元，各所述微通道单元均包括四个分形分叉微通道，四个所述分形分叉微通道依次首位相连通围成长方形的所述微通道单元。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，相邻所述分形分叉微通道之间的夹角为90°。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，所述具有分形蜂窝结构的微通道板为3D打印光敏树脂材料微通道板。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，所述微通道管路结构为中心对称结构。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，所述具有分形蜂窝结构的微通道板设有所述微通道管路结构的表面还设有凹槽，所述凹槽位于所述蜂窝状微通道、所述第一主管路微通道及所述第二主管路微通道的外围。
作为本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板的一种优选方案，所述具有分形蜂窝结构的微通道板内设有第一安装通孔，所述第一安装通孔位于所述凹槽的外围。
本发明还提供一种气液反应器，所述气液反应器包括：
如上述任一方案中所述的具有分形蜂窝结构的微通道板；
透明盖板，位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板设有所述微通道管路结构的表面，所述透明盖板对应于所述第一主管路微通道及所述第二主管路微通道的位置设有第一通孔；
第一金属盖板，位于所述透明盖板表面；所述第一金属盖板为环形盖板，所述第一金属盖板内侧区域与所述具有分形蜂窝结构的微通道板表面的所述微通道管路结构的分布区域相对应；所述第一金属盖板对应于所述第一通孔的位置设有第二通孔。
作为本发明的气液反应器的一种优选方案，所述透明盖板为亚克力盖板。
作为本发明的气液反应器的一种优选方案，所述气液反应器还包括密封圈，所述密封圈位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板与所述透明盖板之间。
作为本发明的气液反应器的一种优选方案，所述气液反应器还包括第二金属盖板，所述第二金属盖板位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板远离所述透明盖板的一侧表面。
作为本发明的气液反应器的一种优选方案，所述透明盖板、所述第一金属盖板及所述第二金属盖板内均设有第二安装通孔。
本发明还提供一种如上述任一方案中所述的气液反应器的应用，所述气液反应器适用于气液反应。
作为本发明的气液反应器的应用的一种优选方案，所述气液反应器适用于CO2与乙醇胺的反应。
本发明还提供一种气液反应系统，所述气液反应系统包括：如上述任一方案中所述的气液反应器、供气系统、流量计、供液系统、三通阀、恒温控制系统及动力系统；
所述气液反应器经由所述三通阀与所述供气系统及所述供液系统相连通；所述流量计位于所述供气系统的供气管路上，适于控制气体的流量；所述恒温控制系统包括供水装置及与所述供水装置相连通的石英水槽，所述气液反应器位于所述石英水槽内；所述动力系统与所述供液系统及所述恒温控制系统相连接，适于驱动反应液及恒温水的流动。
作为本发明的气液反应系统的一种优选方案，所述气液反应系统还包括尾气分析系统，所述尾气分析系统与所述气液反应器相连接。
作为本发明的气液反应系统的一种优选方案，所述气液反应器的数量为多个，多个所述气液反应器依次串联。
如上所述，本发明的具有分形蜂窝结构的微通道板、气液反应器及反应系统，具有以下有益效果：
本发明通过在所述具有分形蜂窝结构的微通道板的一表面设置具有蜂窝状微通道的微通道管路结构，即可以有效地分布气液两相，加强传热传质，又可以增加微通道结构的长度，更有利于气液的充分混合；
采用3D打印技术打印所述具有分形蜂窝结构的微通道板，可以精确、快速经济的制造出相对复杂的微通道结构；
本发明的气液反应器可以与微流控技术相结合，可以有效快速地控制原料液的流量，从而控制反应物的停留时间，从而提高反应的产率和选择性。
附图说明
图1显示为本发明实施例一中提供的具有分形蜂窝结构的微通道板的俯视结构示意图。
图2显示为本发明实施例一中提供的具有分形蜂窝结构的微通道板的立体结构示意图。
图3显示为本发明实施例二中提供的气液反应器的结构示意图。
图4显示为本发明实施例二中提供的气液反应器中透明盖板的俯视结构示意图。
图5显示为本发明实施例二中提供的气液反应器中的第一金属盖板的俯视结构示意图。
图6显示为本发明实施例二中提供的气液反应器中的第二金属盖板的俯视结构示意图。
元件标号说明
1 具有分形蜂窝结构的微通道板
11 微通道管路结构
111 蜂窝状微通道
1111 微通道单元
11111 分形分叉微通道
112 第一主管路微通道
113 第二主管路微通道
12 凹槽
13 第一安装通孔
2 透明盖板
21 第一通孔
22 第二安装通孔
3 第一金属盖板
31 第二通孔
4 第二金属盖板
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图6，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
请参阅图1至图2，本发明提供一种具有分形蜂窝结构的微通道板1，所述具有分形蜂窝结构的微通道板1的一表面设有微通道管路结构11：所述微通道管路结构11包括：蜂窝状微通道111；第一主管路微通道112，所述第一主管路微通道112位于所述蜂窝状微通道111的一侧，且与所述蜂窝状微通道111相连通；第二主管路微通道113，所述第二主管路微通道113位于所述蜂窝状微通道111远离所述第一主管路微通道112的一侧，且与所述蜂窝状微通道111相连通。本发明通过在所述具有分形蜂窝结构的微通道板1的一表面设置具有所述蜂窝状微通道111的微通道管路结构11，即可以有效地分布气液两相，加强传热传质，又可以增加微通道结构的长度，更有利于气液的充分混合。
作为示例，如图1所示，所述蜂窝状微通道111包括若干个微通道单元1111；各所述微通道单元1111均包括分形分叉微通道11111，相邻所述微通道单元1111的所述分形分叉微通道11111相连通。
在一示例中，如图1及图2所示，所述蜂窝状微通道111为六边形蜂窝状微通道，所述微通道单元1111为六边形微通道单元，各所述微通道单元1111均包括六个分形分叉微通道11111，六个所述分形分叉微通道11111依次首尾相连通围成六边形的所述微通道单元1111，即图1及图2中的每一个六边形即为一个所述微通道单元11111。
作为示例，各所述微通道单元1111均为正六边形微通道单元，即在每个所述微通道单元1111内，相邻所述分形分叉微通道11111之间的夹角为120°。
以如图1及图2中所示的所述微通道单元1111为六边形微通道单元作为示例，所述分形分叉微通道11111的长度、所述分形分叉微通道11111的深度、所述分形分叉微通道11111的宽度、所述第一主管路微通道112的长度、所述第一主管路微通道112的深度、所述第一主管路微通道112的宽度、所述第二主管路微通道113的长度、所述第二主管路微通道113的深度及所述第二主管路微通道113的宽度可以根据实际需要进行设定，优选地，本实施例中，所述分形分叉微通道11111的长度可以为8mm，所述第一主管路微通道112的长度及所述第二主管路微通道113的长度可以均为15mm，所述分形分叉微通道11111的深度、所述第一主管路微通道112的深度及所述第二主管路微通道113的深度可以均为2.5mm。所述分形分叉微通道11111的宽度可以为2mm，所述第一主管路微通道112的宽度及所述第二主管路微通道113的宽度可以均为6mm。当然，上述尺寸仅为一种示例，在其他示例中，上述微通道的长度及深度的尺寸可以根据实际需要进行设定，并不以上述示例尺寸为限。
在另一示例中，所述蜂窝状微通道111还可以为长方形蜂窝状微通道，所述微通道单元1111为长方形微通道单元，各所述微通道单元1111均包括四个分形分叉微通道11111，四个所述分形分叉微通道11111依次首位相连通围成长方形的所述微通道单元1111。
作为示例，各所述微通道单元1111可以均为矩形微通道单元，即在每一个所述微通道单元1111内，相邻所述分形分叉微通道11111之间的夹角为90°。
需要说明的是，在其他示例中，所述微通道单元1111的形状还可以根据实际需要设计成其他的形状，譬如，三角形、五边形等等。
作为示例，所述具有分形蜂窝结构的微通道板1可以为3D打印光敏树脂材料微通道板。采用3D打印技术打印所述具有分形蜂窝结构的微通道板1，可以精确、快速经济的制造出相对复杂的微通道结构。
作为示例，所述微通道管路结构11为中心对称结构。当然，在其他示例中，所述微通道管路结构11也可以设置为非中心对称的偏置结构。
作为示例，所述具有分形蜂窝结构的微通道板1设有所述微通道管路结构11的表面还设有凹槽12，所述凹槽12位于所述蜂窝状微通道111、所述第一主管路微通道112及所述第二主管路微通道113的外围，即所述凹槽12环绕所述蜂窝状微通道111、所述第一主管路微通道112及所述第二主管路微通道113的外围。所述凹槽12作为密封圈的安装槽，适于在所述具有分形蜂窝结构的微通道板1与其他结构密封组装时放置密封圈。所述凹槽12的深度及宽度可以根据实际需要进行设定，在一示例中，所述凹槽12的深度可以为1.5mm，所述凹槽12的宽度可以为2mm。所述凹槽12纵截面(即沿所述凹槽12长度方向的截面)的形状可以为椭圆形。
作为示例，所述具有分形蜂窝结构的微通道板1内设有第一安装通孔13，所述第一安装通孔13位于所述凹槽12的外围。所述第一安装通孔13用于所述具有分形蜂窝结构的微通道板1与其他结构进行安装时进行安装固定。所述第一安装通孔13的数量及直径可以根据实际需要进行设定，图1及图2以所述第一安装通孔13的数量为10个，每个所述第一安装通孔13均为3/8英制螺纹孔作为示例。
作为示例，所述具有分形蜂窝结构的微通道板1的尺寸及所述微通道管路结构11分布区域的尺寸可以根据实际需要进行设定，在一示例中，所述具有分形蜂窝结构的微通道板1的总体尺寸为140mm×108mm×6mm，所述微通道管路结构11分布区域的尺寸为64mm×41.5mm。需要说明的是，上述尺寸仅为示例，在实际示例中并不以上述尺寸为限。
实施例二
请参阅图3至图6，本发明还提供一种气液反应器，所述气液反应器包括：如实施例一中所述的具有分形蜂窝结构的微通道板1；透明盖板2，所述透明盖板2位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板1设有所述微通道管路结构11的表面，所述透明盖板2对应于所述第一主管路微通道112及所述第二主管路微通道113的位置设有第一通孔21；第一金属盖板3，所述第一金属盖板3位于所述透明盖板2表面；所述第一金属盖板3为环形盖板，所述第一金属盖板3内侧区域与所述具有分形蜂窝结构的微通道板1表面的所述微通道管路结构11的分布区域相对应；所述第一金属盖板3对应于所述第一通孔21的位置设有第二通孔31，所述第二通孔31经由所述第一通孔21与所述第一主管路微通道112及所述第二主管路微通道113相连通。
作为示例，所述透明盖板2可以为亚克力盖板。
作为示例，所述透明盖板2的厚度可以根据实际需要进行设定，在一示例中，所述透明盖板2的厚度可以为2mm。
作为示例，所述第一金属盖板3可以为不锈钢盖板，优选地，所述第一金属盖板3由304不锈钢非标定做。所述第一金属盖板3的厚度可以根据实际需要进行设定，在一示例中，所述第一金属盖板3的厚度可以为10mm。
作为示例，所述第一金属盖板3内设有第二安装通孔22，所述第二安装通孔22沿所述第一金属盖板3的周向分布，且与所述第一安装通孔13上下对应设置；所述第二安装通孔22的数量及宽度可以根据实际需要设定，优选地，本实施例中，所述第二安装通孔22的数量为10，每个所述第二安装通孔22均为3/8英制螺纹孔。
作为示例，所述气液反应器还包括密封圈(未示出)，所述密封圈位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板1与所述透明盖板2之间，且位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板1表面的所述凹槽12内。所述透明盖板2压制于所述具有分形蜂窝结构的微通道板1设有所述微通道管路结构11的表面，所述具有分形蜂窝结构的微通道板1对应的所述微通道管路结构11区域与所述透明盖板2形成反应液的流通通道，所述密封圈可以增强所述具有分形蜂窝结构的微通道板1与所述透明盖板2之间的密封效果，可以避免工作时反应液的泄露。
作为示例，所述气液反应器还包括第二金属盖板4，所述第二金属盖板4位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板1远离所述透明盖板2的一侧表面。
作为示例，所述第二金属盖板4可以为不锈钢盖板，优选地，所述第二金属盖板4由304不锈钢非标定做。所述第二金属盖板4的厚度可以根据实际需要进行设定，在一示例中，所述第二金属盖板4的厚度可以为10mm。
作为示例，所述第二金属盖板4内设有第二安装通孔22，所述第二安装通孔22沿所述第二金属盖板4的周向分布，且与所述第一安装通孔13上下对应设置；所述第二安装通孔22的数量及宽度可以根据实际需要设定，优选地，本实施例中，所述第二安装通孔22的数量为10，每个所述第二安装通孔22均为3/8英制螺纹孔。
本发明的所述气液反应器的工作原理为：CO2气体从气瓶出来用流量计对其流量进行控制，制备一定浓度的乙醇胺溶液，乙醇胺溶液经蠕动泵在三通处与CO2气体汇合，形成气液两相从所述气液反应器的入口进入所述气液反应器(即经由所述第一金属盖板3的第二通孔31及所述透明盖板2的第一通孔21进入到所述第一主管路微通道112，并经由所述第一主管路微通道112流入所述蜂窝状微通道111内)；经过所述蜂窝微通道111的多次分流又回合后，反应物中的CO2气体与乙醇胺溶液形成了比较均匀、接触充分的两相混合物；在整个过程中，液相进行循环，反应后的气体经由所述第二主管路微通道113、所述第一金属盖板3的第二通孔31及所述透明盖板2的第一通孔21排出。需要说明的是，在所述气液反应器的外侧还应该加一个恒温水槽，将所述气液反应器置于所述恒温水槽中，可以确保所述气液反应器在适宜恒定的温度下进行反应。
本发明的所述气液反应器所述气液反应器适用于气液反应，优选地，所述气液反应器适用于CO2与乙醇胺的反应。但不排除所述气液反应器在其他生物、化工、环境等方面具体的反应体系的应用。
实施例三
本发明还提供一种气液反应系统，所述气液反应系统包括：如实施例二中所述的气液反应器、供气系统、流量计、供液系统、三通阀、恒温控制系统及动力系统；所述气液反应器经由所述三通阀与所述供气系统及所述供液系统相连通；所述流量计位于所述供气系统的供气管路上，适于控制气体的流量；所述恒温控制系统包括供水装置及与所述供水装置相连通的石英水槽，所述气液反应器位于所述石英水槽内；所述动力系统与所述供液系统及所述恒温控制系统相连接，适于驱动反应液及恒温水的流动。
作为示例，所述供气系统可以包括气瓶、减压阀及气体质量流量计，所述气瓶、所述减压阀及所述气体质量流量计经由导气管依次串接，所述气体质量流量计与所述三通阀相连通；所述光源可以为但不仅限于氙灯灯源；所述动力系统可以为但不仅限于蠕动泵。
作为示例，所述气液反应系统还包括尾气分析系统，所述尾气分析系统与所述气液反应器相连接。
作为示例，所述气液反应器的数量为多个，多个所述气液反应器依次串联。将所述气液反应器的数量设置为多个，只需要根据增设的所述气液反应器的数量加大进气流量及进液流量就可以增加产能。
本发明的所述气液反应系统的工作原理为：利用容量瓶制备一定浓度的乙醇胺溶液，打开供气系统中的气路开关设置好流量计流量，并开启蠕动泵，在一示例中，CO2气体可以为100ml/min，所述液体的流量可以为20ml/min；打开恒温控制系统开关，使得所述石英水槽中额水温控制在恒定的温度(譬如室温)；CO2气体从气瓶经减压阀及所述流量计控制输出后，与所述乙醇胺在三通阀处汇合后形成的气液两相相混合物，所述气液两相混合物经由所述第一金属盖板3的第二通孔31及所述透明盖板2的第一通孔21进入到所述第一主管路微通道112，并经由所述第一主管路微通道112流入所述蜂窝状微通道111内；经过所述蜂窝微通道111的多次分流又回合后，反应物中的CO2气体与乙醇胺溶液形成了比较均匀、接触充分的两相混合物；在整个过程中，液相进行循环，反应后的气体经由所述第二主管路微通道113、所述第一金属盖板3的第二通孔31及所述透明盖板2的第一通孔21排出；将反应后的气体连入质谱在线监测仪进行实时分析
本发明的气液反应器可以与微流控技术相结合，可以有效快速地控制原料液的流量，从而控制反应物的停留时间，从而提高反应的产率和选择性。
综上所述，本发明提供一种具有分形蜂窝结构的微通道板、气液反应器及反应系统，所述具有分形蜂窝结构的微通道板的一表面设有微通道管路结构：所述微通道管路结构包括：蜂窝状微通道；第一主管路微通道，位于所述蜂窝状微通道的一侧，且与所述蜂窝状微通道相连通；第二主管路微通道，位于所述蜂窝状微通道远离所述第一主管路微通道的一侧，且与所述蜂窝状微通道相连通。本发明通过在所述具有分形蜂窝结构的微通道板的一表面设置具有蜂窝状微通道的微通道管路结构，即可以有效地分布气液两相，加强传热传质，又可以增加微通道结构的长度，更有利于气液的充分混合；采用3D打印技术打印所述具有分形蜂窝结构的微通道板，可以精确、快速经济的制造出相对复杂的微通道结构；本发明的气液反应器可以与微流控技术相结合，可以有效快速地控制原料液的流量，从而控制反应物的停留时间，从而提高反应的产率和选择性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (20)

1.一种具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于，所述具有分形蜂窝结构的微通道板的一表面设有微通道管路结构：所述微通道管路结构包括：
蜂窝状微通道；
第一主管路微通道，位于所述蜂窝状微通道的一侧，且与所述蜂窝状微通道相连通；
第二主管路微通道，位于所述蜂窝状微通道远离所述第一主管路微通道的一侧，且与所述蜂窝状微通道相连通。
2.根据权利要求1所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：所述蜂窝状微通道包括若干个微通道单元；各所述微通道单元均包括分形分叉微通道，相邻所述微通道单元的所述分形分叉微通道相连通。
3.根据权利要求2所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：所述蜂窝状微通道为六边形蜂窝状微通道，所述微通道单元为六边形微通道单元，各所述微通道单元均包括六个分形分叉微通道，六个所述分形分叉微通道依次首尾相连通围成六边形的所述微通道单元。
4.根据权利要求3所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：相邻所述分形分叉微通道之间的夹角为120°。
5.根据权利要求2所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：所述蜂窝状微通道为长方形蜂窝状微通道，所述微通道单元为长方形微通道单元，各所述微通道单元均包括四个分形分叉微通道，四个所述分形分叉微通道依次首位相连通围成长方形的所述微通道单元。
6.根据权利要求5所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：相邻所述分形分叉微通道之间的夹角为90°。
7.根据权利要求1所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：所述具有分形蜂窝结构的微通道板为3D打印光敏树脂材料微通道板。
8.根据权利要求1所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：所述微通道管路结构为中心对称结构。
9.根据权利要求1所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：所述具有分形蜂窝结构的微通道板设有所述微通道管路结构的表面还设有凹槽，所述凹槽位于所述蜂窝状微通道、所述第一主管路微通道及所述第二主管路微通道的外围。
10.根据权利要求9所述的具有分形蜂窝结构的微通道板，其特征在于：所述具有分形蜂窝结构的微通道板内设有第一安装通孔，所述第一安装通孔位于所述凹槽的外围。
11.一种气液反应器，其特征在于，所述气液反应器包括：
如权利要求1至10中任一项所述的具有分形蜂窝结构的微通道板；
透明盖板，位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板设有所述微通道管路结构的表面，所述透明盖板对应于所述第一主管路微通道及所述第二主管路微通道的位置设有第一通孔；
第一金属盖板，位于所述透明盖板表面；所述第一金属盖板为环形盖板，所述第一金属盖板内侧区域与所述具有分形蜂窝结构的微通道板表面的所述微通道管路结构的分布区域相对应；所述第一金属盖板对应于所述第一通孔的位置设有第二通孔。
12.根据权利要求11所述的气液反应器，其特征在于：所述透明盖板为亚克力盖板。
13.根据权利要求11所述的气液反应器，其特征在于：所述气液反应器还包括密封圈，所述密封圈位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板与所述透明盖板之间。
14.根据权利要求11所述的气液反应器，其特征在于：所述气液反应器还包括第二金属盖板，所述第二金属盖板位于所述具有分形蜂窝结构的微通道板远离所述透明盖板的一侧表面。
15.根据权利要求14所述的气液反应器，其特征在于：所述透明盖板、所述第一金属盖板及所述第二金属盖板内均设有第二安装通孔。
16.一种如权利要求11至15所述的气液反应器的应用，其特征在于：所述气液反应器适用于气液反应。
17.根据权利要求16所述的气液反应器的应用，其特征在于：所述气液反应器适用于CO2与乙醇胺的反应。
18.一种气液反应系统，其特征在于，所述气液反应系统包括：如权利要求11至14中任一项所述的气液反应器、供气系统、流量计、供液系统、三通阀、恒温控制系统及动力系统；
所述气液反应器经由所述三通阀与所述供气系统及所述供液系统相连通；所述流量计位于所述供气系统的供气管路上，适于控制气体的流量；所述恒温控制系统包括供水装置及与所述供水装置相连通的石英水槽，所述气液反应器位于所述石英水槽内；所述动力系统与所述供液系统及所述恒温控制系统相连接，适于驱动反应液及恒温水的流动。
19.根据权利要求18所述的气液反应系统，其特征在于：还包括尾气分析系统，所述尾气分析系统与所述气液反应器相连接。
20.根据权利要求18所述的气液反应系统，其特征在于：所述气液反应器的数量为多个，多个所述气液反应器依次串联。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108212046A (zh) * 2018-04-04 2018-06-29 山东豪迈化工技术有限公司 一种蜂窝型通道微反应器
CN108311070A (zh) * 2018-01-30 2018-07-24 中国科学院上海高等研究院 一种微通道反应板、气固反应器及气固反应系统
CN109758984A (zh) * 2019-03-14 2019-05-17 中国科学院上海高等研究院 基于星型曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用
CN109758985A (zh) * 2019-03-14 2019-05-17 中国科学院上海高等研究院 基于十字曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用
CN110227397A (zh) * 2018-03-06 2019-09-13 山东豪迈化工技术有限公司 一种可视流动微反应器
CN110614070A (zh) * 2019-10-09 2019-12-27 重庆大学 具有多孔泡沫载体结构的扩散式气液固三相微反应器
WO2021057109A1 (zh) * 2019-09-27 2021-04-01 株洲国创轨道科技有限公司 一种基于3d打印的mems封装件及封装方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1758405A (zh) * 2005-09-20 2006-04-12 北方夜视技术股份有限公司 带有实体边的微通道板制作方法
US20060214092A1 (en) * 2005-03-08 2006-09-28 Seiko Epson Corporation Microchannel structure and manufacturing method therefor, light source device, and projector
CN201975364U (zh) * 2010-11-23 2011-09-14 于海涛 一种新型小通道微通道板
CN204429264U (zh) * 2015-01-26 2015-07-01 深圳市一正科技有限公司 微反应器
CN105423649A (zh) * 2015-10-23 2016-03-23 珠海格力电器股份有限公司 微通道换热器及具有其的空调器
CN106311110A (zh) * 2016-09-23 2017-01-11 中国科学院上海高等研究院 具有分形结构的微通道板、光催化反应器及其应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060214092A1 (en) * 2005-03-08 2006-09-28 Seiko Epson Corporation Microchannel structure and manufacturing method therefor, light source device, and projector
CN1758405A (zh) * 2005-09-20 2006-04-12 北方夜视技术股份有限公司 带有实体边的微通道板制作方法
CN201975364U (zh) * 2010-11-23 2011-09-14 于海涛 一种新型小通道微通道板
CN204429264U (zh) * 2015-01-26 2015-07-01 深圳市一正科技有限公司 微反应器
CN105423649A (zh) * 2015-10-23 2016-03-23 珠海格力电器股份有限公司 微通道换热器及具有其的空调器
CN106311110A (zh) * 2016-09-23 2017-01-11 中国科学院上海高等研究院 具有分形结构的微通道板、光催化反应器及其应用

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108311070A (zh) * 2018-01-30 2018-07-24 中国科学院上海高等研究院 一种微通道反应板、气固反应器及气固反应系统
CN110227397A (zh) * 2018-03-06 2019-09-13 山东豪迈化工技术有限公司 一种可视流动微反应器
CN110227397B (zh) * 2018-03-06 2024-03-29 山东豪迈化工技术有限公司 一种可视流动微反应器
CN108212046A (zh) * 2018-04-04 2018-06-29 山东豪迈化工技术有限公司 一种蜂窝型通道微反应器
CN108212046B (zh) * 2018-04-04 2024-04-12 山东豪迈化工技术有限公司 一种蜂窝型通道微反应器
CN109758984A (zh) * 2019-03-14 2019-05-17 中国科学院上海高等研究院 基于星型曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用
CN109758985A (zh) * 2019-03-14 2019-05-17 中国科学院上海高等研究院 基于十字曲线的微通道板、气液反应器、反应系统及应用
WO2021057109A1 (zh) * 2019-09-27 2021-04-01 株洲国创轨道科技有限公司 一种基于3d打印的mems封装件及封装方法
CN110614070A (zh) * 2019-10-09 2019-12-27 重庆大学 具有多孔泡沫载体结构的扩散式气液固三相微反应器

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