CN108704590A - 一种碳化硅微通道反应器模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳化硅微通道反应器模块，所述反应器模块包括反应器、第一固定板和第二固定板，所述第一固定板安装在反应器上，所述反应器安装在第二固定板上，所述第一固定板内设置有若干第一进水口和第一出水口，所述反应器内设置有反应通道，所述第一进水口、第一出水口分别与反应通道连通；所述反应器上、下两侧端面分别分别设置有换热通道，所述第一固定板、第二固定板侧面分别设置有第二进水口和第二出水口，所述第二进水口、第二出水口分别与换热通道连通。本发明中冷却液或者加热液体与反应器直接接触，不仅有效降低了能量损失，同时可以大大提高换热效率，结构简单，有效实用。

Description

一种碳化硅微通道反应器模块
技术领域
本发明涉及微通道反应器领域，具体是一种碳化硅微通道反应器模块。
背景技术
反应器模块，一种进行微通道化学反应的基本装置，相当于一个反应容器，可以为各种高危化学反应提供反应场所。
正常来说一套完整的反应器系统应该包含泵组、反应器模块、电气控制装置(各种传感器检测装置)和温度控制装置(加热机、制冷机)，而反应器模块是一套系统中最关键最核心的部件，反应器模块中最为重要的则是微通道反应器。
微通道反应器最初的材料都是金属，用金属材料的反应器结构基本上都是两片合二为一，构造比较简单，而现如今刚刚兴起碳化硅微通道反应器则具有耐腐蚀、高导热的特性，不仅成为我们关注的焦点，同时也是用于制作微通道反应器的最佳之选。
针对上述情况，我们设计了一种碳化硅微通道反应器模块，不仅需要有效提高反应效率，同时还需要增强传热能力，这是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化硅微通道反应器模块，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种碳化硅微通道反应器模块，所述反应器模块包括反应器、第一固定板和第二固定板，所述第一固定板安装在反应器上，所述反应器安装在第二固定板上，所述第一固定板内设置有若干第一进水口和第一出水口，所述反应器内设置有反应通道，所述第一进水口、第一出水口分别与反应通道连通；所述反应器上、下端面分别分别设置有换热通道，所述第一固定板、第二固定板侧面分别设置有第二进水口和第二出水口，所述第二进水口、第二出水口分别与换热通道连通。
进一步的，所述反应器包括芯片和盖板，所述芯片安装在盖板上，所述反应通道位于芯片与盖板的接触面上，所述反应通道两端分别设置有第三进水口和第三出水口，所述第三进水口与第一进水口连通，所述第三出水口与第一出水口连通；所述换热通道分别安装在芯片上端面、盖板下端面上，所述换热通道两端分别设置有第四进水口和第四出水口，所述第二进水口与第四进水口连通，所述第二出水口与第四出水口连通。
本发明设计了第一固定板和第二固定板，他们均为金属固定板，可用于固定反应器；其中反应液体可以进入第一进水口并通过第三进水口进入反应通道进行反应，反应后的液体可通过第三出水口流至第一出水口流出；冷却液或者加热液体可通过第二进水口和第四进水口进入换热通道，再通过第四出水口经过第二出水口流出，冷却液或者加热液体直接与反应器接触，不需要经过任何传热过程，这种设计提高了反应器模块的换热效率，降低能量损失。
进一步的，所述反应器模块还包括第一隔热密封板和第二隔热密封板，所述第一隔热密封板、第二隔热密封板分别安装在第一固定板与芯片之间、第二固定板与盖板之间，所述第一隔热密封板内分别设置有第一通道和第二通道，所述第一进水口通过第一通道与第三进水口连通，所述第一出水口通过第二通道与第三出水口连通；所述第一隔热密封板、第二隔热密封板内分别设置有第三通道和第四通道，所述第二进水口通过第三通道与第四进水口连通，所述第二出水口通过第四通道与第四出水口连通。
本发明中还设计了第一隔热密封板和第二隔热密封板，可有效隔绝反应器传出的热量，同时有效保持反应器的密封性；第一隔热密封板中设计了第一通道和第二通道，便于反应液体进入反应通道；同时第一隔热密封板、第二隔热密封板中均设计了第三通道和第四通道，便于冷却液或者加热液体进行换热操作。
进一步的，所述第一进水口、第一出水口、第二进水口、第二出水口上均设置有胶塞。
本发明中设计了若干个胶塞，不仅可以隔绝杂质的进入，也使得反应器模块具有良好的密封性，便捷有效。
进一步的，所述第一固定板、第二固定板之间设置有若干紧固件，所述第一固定板与第二固定板之间通过紧固件固定安装，所述紧固件包括螺栓、螺母和橡胶垫，所述橡胶垫安装在螺栓、螺母之间，所述紧固件通过螺栓、螺母配合固定。
本发明中设计了一种紧固件，不仅能够让反应器模块活动固定，同时也可以在有需要的时候进行拆卸，便于我们使用。
进一步的，所述第一固定板、第二固定板均为金属固定板；所述第一隔热密封板、第二隔热密封板均为聚醚醚酮树脂板(PEEK)；所述芯片、盖板分别为碳化硅芯片、碳化硅盖板。
本发明中第一隔热密封板、第二隔热密封板均为PEEK板，它不仅具有热固性塑料的耐热性，同时化学稳定性好，还具有优异的耐热性，在200℃的高温下仍可保持较高的拉伸强度和弯曲模量，可有效实现我们的设计；芯片和盖板采用碳化硅材料，它不仅具有高强度、耐高温、耐腐蚀性、抗热震性好、导热好和热效率高等特点，同时制备的碳化硅芯片可用于易燃、易爆、剧毒等恶劣反应工况中，有效实用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在使用时，反应液体可从第一进水口进入第一通道，再通过第三进水口进入反应通道反应，反应结束后可由第三出水口流至第二通道，由第一出水口流出；同时第一隔热密封板、第二隔热密封板中冷却液或者加热液体可分别通过第二进水口进入第三通道，再流至第四进水口进入换热通道，进行换热操作后再由第四出水口流至第四通道，由第二出水口流出。
本发明设计了一种碳化硅微通道反应器模块，可以让冷却液或者加热液体与反应器直接接触，不仅有效降低了能量损失，还可以大大提高换热效率，同时芯片的独特设计也能够让反应更加平稳进行，结构简单，有效实用。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种碳化硅微通道反应器模块的整体结构示意图；
图2为本发明一种碳化硅微通道反应器模块的结构分解图一；
图3为本发明一种碳化硅微通道反应器模块的结构分解图二；
图4为本发明一种碳化硅微通道反应器模块的紧固件结构示意图。
图中：1-第一固定板、11-第一出水口、12-第二进水口、13-第二出水口、14-第一进水口、2-紧固件、21-螺栓、22-橡胶垫、23-螺母、3-第二固定板、4-第二隔热密封板、5-反应器、51-芯片、511-第三出水口、512-反应通道、513-第三进水口、52-盖板、521-换热通道、522-第四出水口、523-第四进水口、6-第一隔热密封板、61-第二通道、62-第三通道、63-第四通道、64-第一通道、7-胶塞。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1、图2、图3所示，一种碳化硅微通道反应器模块，所述反应器模块包括反应器5、第一固定板1和第二固定板3，所述第一固定板1安装在反应器5上，所述反应器5安装在第二固定板3上，所述第一固定板1内设置有若干第一进水口14和第一出水口11，所述反应器5内设置有反应通道512，所述第一进水口14、第一出水口11分别与反应通道512连通；所述反应器5上、下端面分别分别设置有换热通道521，所述第一固定板1、第二固定板3侧面分别设置有第二进水口12和第二出水口13，所述第二进水口12、第二出水口13分别与换热通道521连通。
所述反应器5包括芯片51和盖板52，所述芯片51安装在盖板52上，所述反应通道512位于芯片51与盖板52的接触面上，所述反应通道512两端分别设置有第三进水口513和第三出水口511，所述第三进水口513与第一进水口14连通，所述第三出水口511与第一出水口11连通；所述换热通道521分别安装在芯片51上端面、盖板52下端面上，所述换热通道521两端分别设置有第四进水口523和第四出水口522，所述第二进水口12与第四进水口523连通，所述第二出水口13与第四出水口522连通。
本发明设计了第一固定板1和第二固定板3，他们均为金属固定板，可用于固定反应器5；其中反应液体可以进入第一进水口14并通过第三进水口513进入反应通道512进行反应，反应后的液体可通过第三出水口511流至第一出水口11流出；冷却液或者加热液体可通过第二进水口12和第四进水口523进入换热通道521，再通过第四出水口522经过第二出水口13流出，冷却液或者加热液体直接与反应器5接触，不需要经过任何传热过程，这种设计提高了反应器模块的换热效率，降低能量损失。
所述反应器模块还包括第一隔热密封板6和第二隔热密封板4，所述第一隔热密封板6、第二隔热密封板4分别安装在第一固定板1与芯片51之间、第二固定板3与盖板52之间，所述第一隔热密封板6内分别设置有第一通道64和第二通道61，所述第一进水口14通过第一通道64与第三进水口513连通，所述第一出水口11通过第二通道61与第三出水口511连通；所述第一隔热密封板6、第二隔热密封板4内分别设置有第三通道62和第四通道63，所述第二进水口12通过第三通道62与第四进水口523连通，所述第二出水口13通过第四通道63与第四出水口522连通。
本发明中还设计了第一隔热密封板6和第二隔热密封板4，可有效隔绝反应器5传出的热量，同时有效保持反应器5的密封性；第一隔热密封板6中设计了第一通道64和第二通道61，便于反应液体进入反应通道512；同时第一隔热密封板6、第二隔热密封板4中均设计了第三通道62和第四通道63，便于冷却液或者加热液体进行换热操作。
所述第一进水口14、第一出水口11、第二进水口12、第二出水口13上均设置有胶塞7。
本发明中设计了若干个胶塞7，不仅可以隔绝杂质的进入，也使得反应器模块具有良好的密封性，便捷有效。
如图4所示，所述第一固定板1、第二固定板3之间设置有若干紧固件2，所述第一固定板1与第二固定板3之间通过紧固件2固定安装，所述紧固件2包括螺栓21、螺母23和橡胶垫22，所述橡胶垫22安装在螺栓21、螺母23之间，所述紧固件2通过螺栓21、螺母23配合固定。
本发明中设计了一种紧固件2，不仅能够让反应器模块活动固定，同时也可以在有需要的时候进行拆卸，便于我们使用。
所述第一固定板1、第二固定板3均为金属固定板；所述第一隔热密封板6、第二隔热密封板4均为聚醚醚酮树脂板(PEEK)；所述芯片51、盖板52分别为碳化硅芯片、碳化硅盖板。
本发明中第一隔热密封板6、第二隔热密封板4均为PEEK板，它不仅具有热固性塑料的耐热性，同时化学稳定性好，还具有优异的耐热性，在200℃的高温下仍可保持较高的拉伸强度和弯曲模量，可有效实现我们的设计；芯片51和盖板52采用碳化硅材料，它不仅具有高强度、耐高温、耐腐蚀性、抗热震性好、导热好和热效率高等特点，同时制备的碳化硅芯片51可用于易燃、易爆、剧毒等恶劣反应工况中，有效实用。
本发明在使用时，反应液体可从第一进水口14进入第一通道64，再通过第三进水口513进入反应通道512反应，反应结束后可由第三出水口511流至第二通道61，由第一出水口11流出；同时第一隔热密封板6、第二隔热密封板4中冷却液或者加热液体可分别通过第二进水口12进入第三通道62，再流至第四进水口523进入换热通道521，进行换热操作后再由第四出水口522流至第四通道63，由第二出水口13流出。
本发明设计了一种碳化硅微通道反应器模块，可以让冷却液或者加热液体与反应器5直接接触，不仅有效降低了能量损失，还可以大大提高换热效率，同时芯片51的独特设计也能够让反应更加平稳进行，结构简单，有效实用。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种碳化硅微通道反应器模块，其特征在于：所述反应器模块包括反应器(5)、第一固定板(1)和第二固定板(3)，所述第一固定板(1)安装在反应器(5)上，所述反应器(5)安装在第二固定板(3)上，所述第一固定板(1)内设置有若干第一进水口(14)和第一出水口(11)，所述反应器(5)内设置有反应通道(512)，所述第一进水口(14)、第一出水口(11)分别与反应通道(512)连通；所述反应器(5)上、下端面分别分别设置有换热通道(521)，所述第一固定板(1)、第二固定板(3)侧面分别设置有第二进水口(12)和第二出水口(13)，所述第二进水口(12)、第二出水口(13)分别与换热通道(521)连通。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅微通道反应器模块，其特征在于：所述反应器(5)包括芯片(51)和盖板(52)，所述芯片(51)安装在盖板(52)上，所述反应通道(512)位于芯片(51)与盖板(52)的接触面上，所述反应通道(512)两端分别设置有第三进水口(513)和第三出水口(511)，所述第三进水口(513)与第一进水口(14)连通，所述第三出水口(511)与第一出水口(11)连通；所述换热通道(521)分别安装在芯片(51)上端面、盖板(52)下端面上，所述换热通道(521)两端分别设置有第四进水口(523)和第四出水口(522)，所述第二进水口(12)与第四进水口(523)连通，所述第二出水口(13)与第四出水口(522)连通。
3.根据权利要求2所述的一种碳化硅微通道反应器模块，其特征在于：所述反应器模块还包括第一隔热密封板(6)和第二隔热密封板(4)，所述第一隔热密封板(6)、第二隔热密封板(4)分别安装在第一固定板(1)与芯片(51)之间、第二固定板(3)与盖板(52)之间，所述第一隔热密封板(6)内分别设置有第一通道(64)和第二通道(61)，所述第一进水口(14)通过第一通道(64)与第三进水口(513)连通，所述第一出水口(11)通过第二通道(61)与第三出水口(511)连通；所述第一隔热密封板(6)、第二隔热密封板(4)内分别设置有第三通道(62)和第四通道(63)，所述第二进水口(12)通过第三通道(62)与第四进水口(523)连通，所述第二出水口(13)通过第四通道(63)与第四出水口(522)连通。
4.根据权利要求3所述的一种碳化硅微通道反应器模块，其特征在于：所述第一进水口(14)、第一出水口(11)、第二进水口(12)、第二出水口(13)上均设置有胶塞(7)。
5.根据权利要求4所述的一种碳化硅微通道反应器模块，其特征在于：所述第一固定板(1)、第二固定板(3)之间设置有若干紧固件(2)，所述第一固定板(1)与第二固定板(3)之间通过紧固件(2)固定安装，所述紧固件(2)包括螺栓(21)、螺母(23)和橡胶垫(22)，所述橡胶垫(22)安装在螺栓(21)、螺母(23)之间，所述紧固件(2)通过螺栓(21)、螺母(23)配合固定。
6.根据权利要求5所述的一种碳化硅微通道反应器模块，其特征在于：所述第一固定板(1)、第二固定板(3)均为金属固定板；所述第一隔热密封板(6)、第二隔热密封板(4)均为聚醚醚酮树脂板(PEEK)；所述芯片(51)、盖板(52)分别为碳化硅芯片、碳化硅盖板。
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