CN109092223A - 一种集成组合式微通道反应器 - Google Patents

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陈晓堂
王永庆
李赵
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Abstract

一种集成组合式微通道反应器，它包括n+1个盖板和n个流道板，n+1个所述盖板与n个所述流道板交错层叠组装，所述流道板上设有流体通道，各所述流体通道的一端设有气体进口和液体进口，各所述流体通道的另一端设有气液混合出口，各所述盖板上均设有气体管路、液体管路和气液混合管路，各所述气体管路与各所述气体进口在层叠组合方向上依次连通，各所述液体管路与各所述液体进口在层叠组合方向上依次连通，各所述气液混合管路与所述气液混合出口在层叠组合方向上依次连通。该集成组合式微通道反应器具有设计科学、生产效率高、集成度高、占地面积小、产量自由、空间利用率高、增强传质传热性能的优点。

Description

一种集成组合式微通道反应器
技术领域
本发明涉及气液两相流混合反应设备技术领域，具体的说，涉及一种集成组合式微通道反应器。
背景技术
随着时代的进步，近年来大型传热传质以及反应设备早已不足以满足化工、化学、机械、材料等领域的发展。随之而来的是微设备逐渐登上时代的舞台，作为一个全新的课题被广大研究生所讨论。进入21世纪以来，微设备在反应、传热传质、分离等化工技术方面发展迅猛，并且被冠以“微”字眼。何谓之“微”，相对于常规设备而言，微设备主要在尺寸上进行了微型化，使其尺寸得到了极尽的缩小并且随之带来了一系列的便利，使得其成功应用于化工、医学等国家重点领域，并被大众所认同。
正如前所述，微设备与常规反应器相比，有以下几个特点：
（1）比表面积增加 微设备其通道的截面积通常是亚毫米级乃至微米级，所以微通道反应器的比表面积往往比常规反应器较大的多。
（2）强化了传热传质 由于增大了微通道的比表面积，所以反应器内对流传热传质的场所同样得到大幅度的提高。除此之外，由于微通道内的流体流动是以层流为主的，所以导致传质过程的主要方式是分子扩散。
（3）减少了反应所需的试剂量 由于微通道体积的减小，所以所需的试剂量得到大幅度减少，从而在反应试剂足够的情况下，极大地避免了反应物的浪费以及反应物对环境的污染，做到了经济性与环境保护。
（4）安全性 由于整个过程中反应试剂的微量化，更加容易控制反应器的反应过程，从而使整个反应过程安全稳定地进行。
（5）缩短工业放大的时间 与常规工艺不同，一般采用“数量放大”方式，即将多个微反应器并行操作来进行工业放大，使实际生产更加灵活。
鉴于以上优点，微反应器可以方便，安全，高效的应用于化工过程。但是在微反应器的应用中，实现较大规模工业化生产的技术还比较有限，而且如何让反应更加高效、更加安全的进行以及如何创建绿色化工是微尺度化工技术的研究重点问题。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、生产效率高、集成度高、占地面积小、产量自由、空间利用率高、增强传质传热性能的集成组合式微通道反应器。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种集成组合式微通道反应器，它包括n+1个盖板和n个流道板，n+1个所述盖板与n个所述流道板交错层叠组装，所述流道板上设有流体通道，各所述流体通道的一端设有气体进口和液体进口，各所述流体通道的另一端设有气液混合出口，各所述盖板上均设有气体管路、液体管路和气液混合管路，各所述气体管路与各所述气体进口在层叠组合方向上依次连通，各所述液体管路与各所述液体进口在层叠组合方向上依次连通，各所述气液混合管路与所述气液混合出口在层叠组合方向上依次连通。
基上所述，所述流体通道包括若干曲线段通道。
基上所述，所述流体通道为多行平行的直线槽，各所述直线槽按照流体流动方向依次通过弧型槽连接。
基上所述，所述流体通道为多行平行的正弦型槽，各所述正弦型槽按照流体流动方向依次通过弧型槽连接。
基上所述，所述流体通道为螺旋盘型槽。
基上所述，各所述盖板与各所述流道板的形状、大小均相同；各所述流道板上的所述流体通道形状、结构、尺寸均相同，而且在层叠组合方向上投影重合。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明的各所述流道板上的所述流体通道形状、结构、尺寸均相同，各所述气体管路与各所述气体进口在层叠组合方向上依次连通，各所述液体管路与各所述液体进口在层叠组合方向上依次连通，各所述气液混合管路与所述气液混合出口在层叠组合方向上依次连通，当层叠组合的所述流道板和所述盖板的数目增大，则混合反应得到的产品越多，并且每层流道板的结构相同，叠加得到的产品也是一致的，所以该集成组合式微反应器具有生产效率高、集成度高、占地面积小、产量自由、空间利用率高的优点。
进一步的，所述流体通道为多行平行的直线槽、多行平行的正弦型槽、螺旋盘型槽中的任意一种结构，而且所述流体通道包括若干曲线段，气液两相流在所述流体通道中能够不断改变流动方向，往复回流，增大了所述流体通道的长度，如此，可延长流体的流动反应时间，使气液流体混合反应更加充分，并能增大流体的流动扰动，减小层流边界层厚度，增强传质传热性能。
其具有设计科学、生产效率高、集成度高、占地面积小、产量自由、空间利用率高、增强传质传热性能的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例1的流道板结构示意图
图3是本发明实施例2的流道板结构示意图。
图4是本发明实施例3的流道板结构示意图。
图中：1.盖板；2.流道板；3.流体通道；4.气体进口；5.液体进口；6.气液混合出口；7.气体管路；8.液体管路；9.气液混合管路。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，一种集成组合式微通道反应器，它包括n+1个盖板1和n个流道板2，n+1个所述盖板1与n个所述流道板2交错层叠组装，所述流道板2上设有流体通道3，各所述流体通道3的一端设有气体进口4和液体进口5，各所述流体通道3的另一端设有气液混合出口6，各所述盖板1上均设有气体管路7、液体管路8和气液混合管路9，各所述气体管路7与各所述气体进口4在层叠组合方向上依次连通，各所述液体管路8与各所述液体进口5在层叠组合方向上依次连通，各所述气液混合管路9与所述气液混合出口6在层叠组合方向上依次连通。
所述流体通道3包括若干曲线段通道。
所述流体通道3为多行平行的直线槽，各所述直线槽按照流体流动方向依次通过弧型槽连接。
各所述盖板1与各所述流道板2的形状、大小均相同；各所述流道板2上的所述流体通道3形状、结构、尺寸均相同，而且在层叠组合方向上投影重合。
本发明的集成组合式微通道反应器的各所述流道板2上的所述流体通道3形状、结构、尺寸均相同，各所述气体管路7与各所述气体进口4在层叠组合方向上依次连通，各所述液体管路8与各所述液体进口5在层叠组合方向上依次连通，各所述气液混合管路9与所述气液混合出口6在层叠组合方向上依次连通，当层叠组合的所述流道板2和所述盖板1的数目增大，则混合反应得到的产品越多，并且每层流道板2的结构相同，叠加得到的产品也是一致的，所以该集成组合式微反应器具有生产效率高、集成度高、占地面积小、产量自由、空间利用率高的优点。
实施例2
如图3所示，所述流体通道3为多行平行的正弦型槽，各所述正弦型槽按照流体流动方向依次通过弧型槽连接。
实施例3
如图4所示，所述流体通道3为螺旋盘型槽。
根据实施例1-实施例3，所述流体通道3为多行平行的直线槽、多行平行的正弦型槽、螺旋盘型槽中的任意一种结构，而且所述流体通道3包括若干曲线段，气液两相流在所述流体通道3中能够不断改变流动方向，往复回流，增大了所述流体通道3的长度，如此，可延长流体的流动反应时间，使气液流体混合反应更加充分，并能增大流体的流动扰动，减小层流边界层厚度，增强传质传热性能。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (6)

1.一种集成组合式微通道反应器，其特征在于：它包括n+1个盖板和n个流道板，n+1个所述盖板与n个所述流道板交错层叠组装，所述流道板上设有流体通道，各所述流体通道的一端设有气体进口和液体进口，各所述流体通道的另一端设有气液混合出口，各所述盖板上均设有气体管路、液体管路和气液混合管路，各所述气体管路与各所述气体进口在层叠组合方向上依次连通，各所述液体管路与各所述液体进口在层叠组合方向上依次连通，各所述气液混合管路与所述气液混合出口在层叠组合方向上依次连通。
2.根据权利要求1所述的集成组合式微通道反应器，其特征在于：所述流体通道包括若干曲线段通道。
3.根据权利要求2所述的集成组合式微通道反应器，其特征在于：所述流体通道为多行平行的直线槽，各所述直线槽按照流体流动方向依次通过弧型槽连接。
4.根据权利要求2所述的集成组合式微通道反应器，其特征在于：所述流体通道为多行平行的正弦型槽，各所述正弦型槽按照流体流动方向依次通过弧型槽连接。
5.根据权利要求2所述的集成组合式微通道反应器，其特征在于：所述流体通道为螺旋盘型槽。
6.根据权利要求3-5任一项所述的集成组合式微通道反应器，其特征在于：各所述盖板与各所述流道板的形状、大小均相同；各所述流道板上的所述流体通道形状、结构、尺寸均相同，而且在层叠组合方向上投影重合。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110115968A (zh) * 2019-06-19 2019-08-13 深圳市一正科技有限公司 一种制备三维微通道反应器的方法
CN110508195A (zh) * 2019-09-03 2019-11-29 扬州大学 一种微通道混合流体单元、装置及系统
CN112206727A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 中国石油化工股份有限公司 一种微通道气液反应装置和强化气液反应的方法及制备己二酸的方法
CN113828366A (zh) * 2021-11-05 2021-12-24 北华大学 微流控芯片
CN113960020A (zh) * 2021-11-05 2022-01-21 北华大学 一种基于臭氧化学发光法的水体cod检测的实验系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1907555A (zh) * 2006-07-17 2007-02-07 南京工业大学 复合换热式微反应器
WO2009121827A2 (de) * 2008-03-31 2009-10-08 Basf Se Verbessertes verfahren zur herstellung von blausäure durch katalytische dehydratisierung von gasförmigem formamid - direktheizung
CN206746517U (zh) * 2016-12-27 2017-12-15 苏州汶颢微流控技术股份有限公司 微混合芯片和微通道反应系统
CN108367291A (zh) * 2015-11-10 2018-08-03 Illumina公司 惯性液滴的生成和颗粒的包封

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1907555A (zh) * 2006-07-17 2007-02-07 南京工业大学 复合换热式微反应器
WO2009121827A2 (de) * 2008-03-31 2009-10-08 Basf Se Verbessertes verfahren zur herstellung von blausäure durch katalytische dehydratisierung von gasförmigem formamid - direktheizung
CN108367291A (zh) * 2015-11-10 2018-08-03 Illumina公司 惯性液滴的生成和颗粒的包封
CN206746517U (zh) * 2016-12-27 2017-12-15 苏州汶颢微流控技术股份有限公司 微混合芯片和微通道反应系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110115968A (zh) * 2019-06-19 2019-08-13 深圳市一正科技有限公司 一种制备三维微通道反应器的方法
CN112206727A (zh) * 2019-07-10 2021-01-12 中国石油化工股份有限公司 一种微通道气液反应装置和强化气液反应的方法及制备己二酸的方法
CN112206727B (zh) * 2019-07-10 2024-01-05 中国石油化工股份有限公司 一种微通道气液反应装置和强化气液反应的方法及制备己二酸的方法
CN110508195A (zh) * 2019-09-03 2019-11-29 扬州大学 一种微通道混合流体单元、装置及系统
CN113828366A (zh) * 2021-11-05 2021-12-24 北华大学 微流控芯片
CN113960020A (zh) * 2021-11-05 2022-01-21 北华大学 一种基于臭氧化学发光法的水体cod检测的实验系统

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