CN109092225A - 红心k型微反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种红心K型微反应器,包括反应板、盖板、第一换热板和第二换热板,所述第二半通槽包括有若干个红心微反应室以及用于将红心微反应室相互连通的通道,所述红心微反应室的内部设置有K型引流块,所述盖板的侧面开设有第二密封槽,所述第一换热板和第二换热板的侧面均开设有呈肠形设置的第一半通槽,且第一半通槽的外侧开设有第一密封槽,所述第一换热板、反应板、盖板和第二换热板通过螺栓紧密装配在一起。本微反应器采用红心K型流道结构设计,反应过程中可多级加压、返混,使得反应物可以充分击碎并混合,从而充分反应;本装置微反应器采用螺栓结构连接装配,同时通过氟橡胶、全氟橡胶密封圈密封,便于拆装。
Description
技术领域
本发明涉及微反应器技术领域,具体为一种红心K型微反应器。
背景技术
20世纪90年代以来,自然科学与工程技术发展的一个重要趋势是向微型化迈进,微型化工设备也逐渐发展起来,微化工技术由于其超强的传热、传质能力,将在化学、化工、能源、环境等领域得到广泛应用。其核心部件为完全或部分采用微加工技术制造出的微型化工系统,通道特征尺度在数微米至数百微米范围。针对不同的应用背景,已派生出具有各种功能的微化工器件,如微全分析系统、微换热器、微混合器、微反应器等,其中微反应器的应用前景最为广泛。微反应器具有结构简单、无放大效应、操作条件易于控制、反应选择性好、内在安全等优点,引起了众多研究者包括化学工程及其相关领域人士的极大关注。
一个好的微反应器必须要解决以下几个问题:
1、大部分反应板流道一般呈肠形排列,反应过程中没有加压设计,反应物不能充分混合。
2、微反应器应具有极强的耐腐蚀性能。
3、微反应器应具有良好的传热性能。
4、微反应器不易堵塞或堵塞后可方便疏通。
因此,为满足良好的生产需要,我们提出一种结构简单,可充分预热、混合、反应的微通道结构,同时具有极强的耐腐蚀性能、传热性能,可方便地反复拆卸清洗的微反应器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种红心K型微反应器,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
红心K型微反应器,包括反应板、盖板、第一换热板和第二换热板,所述反应板的一侧开设有第二半通槽,所述第二半通槽包括有若干个红心微反应室以及用于将红心微反应室相互连通的通道,所述红心微反应室的内部设置有K型引流块,所述盖板的侧面开设有第二密封槽,所述第一换热板和第二换热板的侧面均开设有呈肠形设置的第一半通槽,且第一半通槽的外侧开设有第一密封槽,所述第一换热板、反应板、盖板和第二换热板通过螺栓紧密装配在一起,所述第一换热板上开设有与反应板的进液孔连通的进液口,所述第二换热板上开设有与盖板的出液孔连通的出液口。
优选的,还包括有第一全氟橡胶密封圈、第二氟橡胶密封圈和第三氟橡胶密封圈,所述第一全氟橡胶密封圈安装在第二密封槽内,所述第二氟橡胶密封圈和第三氟橡胶密封圈分别安装在第一换热板和第二换热板上的第一密封槽内。
优选的,所述反应板和盖板均设置为碳化硅方形薄板,且反应板和盖板相紧密接触的侧面均设置为镜面抛光面。
优选的,所述第一换热板和第二换热板的侧面均设置为抛光面,且第一换热板和第二换热板上均开设有与第一半通槽相连通的换热介质入口和换热介质出口。
优选的,所述第一换热板和第二换热板上分别对齐开设有便于螺栓装配的螺栓通孔。
优选的,所述K型引流块的侧面设置为弧形部。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、采用红心K型流道结构设计,反应过程中可多级加压、返混,使得反应物可以充分击碎并混合,从而充分反应;
2、通过在反应板和盖板两侧均设置有换热板,换热介质直接与反应板和盖板接触,加上反应板和盖板碳化硅材质的优良传热性能,可瞬时移走反应热或提供反应所需热量,便于反应温度的精确控制;
3、本装置微反应器采用螺栓结构连接装配,同时通过氟橡胶、全氟橡胶密封圈密封,若反应物堵塞了流道,可轻易地拆卸开来,畅通清洗后,重新装配即可,操作方便。
附图说明
图1为本发明的爆炸结构示意图;
图2为本发明装配侧视结构示意图;
图3为本发明反应板的正视结构示意图;
图4为本发明第二半通槽的侧视结构示意图;
图5为本发明使用时红心微反应室内部液体流向示意图。
图中:1反应板、2盖板、3第一换热板、4第一全氟橡胶密封圈、5第二氟橡胶密封圈、6螺栓、7第三氟橡胶密封圈、8第二换热板、9第一半通槽、10第一密封槽、11第二密封槽、12螺栓通孔、13进液口、14出液口、15进液孔、16出液孔、17第二半通槽、18红心微反应室、19通道、20K型引流块、21弧形部。
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。
请参阅图1-5,本发明提供一种技术方案:该红心K型微反应器,包括反应板1、盖板2、第一换热板3和第二换热板8,所述反应板1的一侧开设有第二半通槽17,所述第二半通槽17包括有若干个红心微反应室18以及用于将红心微反应室18相互连通的通道19,所述红心微反应室18的内部设置有K型引流块20,所述盖板2的侧面开设有第二密封槽11,所述第一换热板3和第二换热板8的侧面均开设有呈肠形设置的第一半通槽9,且第一半通槽9的外侧开设有第一密封槽10,所述第一换热板3、反应板1、盖板2和第二换热板8通过螺栓6紧密装配在一起,所述第一换热板3上开设有与反应板1的进液孔15连通的进液口13,所述第二换热板3上开设有与盖板2的出液孔16连通的出液口14。
具体的,还包括有第一全氟橡胶密封圈4、第二氟橡胶密封圈5和第三氟橡胶密封圈7,所述第一全氟橡胶密封圈4安装在第二密封槽11内,所述第二氟橡胶密封圈5和第三氟橡胶密封圈7分别安装在第一换热板3和第二换热板8上的第一密封槽10内。通过全氟橡胶密封圈的设计,与反应介质接触的反应板1和盖板2之间,不仅保持了良好的密封性能,且耐腐蚀性能好。而反应板1与第一换热板3之间、盖板2与第二换热板8之间,通过氟橡胶密封圈的设计,可保持良好的密封性能,同时可耐受导热油、水、水蒸汽等换热介质的腐蚀,耐氟橡胶比全氟橡胶成本低很多,经济性更好。
具体的,所述反应板1和盖板2均设置为碳化硅方形薄板,且反应板1和盖板2相紧密接触的侧面均设置为镜面抛光面。通过碳化硅材质的设计,不仅可以起到良好的导热传热效果,且耐腐蚀性能好。镜面抛光面的设计,以确保反应板1和盖板2之间结合紧密,保证流道之间不会泄漏引起反应介质走“短路”的现象发生。
具体的,所述第一换热板3和第二换热板8的侧面均设置为抛光面,且第一换热板3和第二换热板8上均开设有与第一半通槽10相连通的换热介质入口和换热介质出口。
具体的,所述第一换热板3和第二换热板8上分别对齐开设有便于螺栓6装配的螺栓通孔12。通过螺栓通孔12和螺栓的设计,便于进行拆装。
具体的,所述K型引流块20的侧面设置为弧形部21。弧形部21的设计,便于在冲击时进行分流引流混合。
工作原理:在使用时,反应板1一侧表面上加工出来的第二半通槽17,其整体呈肠形弯曲结构设置在反应板1表面上,即多个连续的S形。反应液通过红心微反应室18时,先通过较小端入口高速喷入,由K型引流块上方弧形部21阻挡,分两路返流,沿着红心边缘流动,并被K型引流块20侧方阻挡形成漩涡,然后进入K型引流块20下方,两路反应液碰撞混合,最后由红心微反应室18下方逐渐缩小的流道,加速后喷入下一个红心微反应室18中。如此结构的微反应器使得反应液在通道中流动时,不断的相互混合、冲撞、返混,可将同相或不同相的多种反应液体充分的混合均匀,甚至可将气液两相充分混合、均匀扩散。可极大的增加各反应介质相互接触的比表面积,大大提高反应效率。
使用过程中,若反应微通道被物料堵塞了,可拆卸螺栓6,将反应板1和盖板2分开,即能方便的清洗反应微通道了。清洗完成后,再进行装配。同时本发明的微反应器,根据不同的反应要求,可通过增加或减少红心微反应室18的数量,来延长或缩短反应停留时间。也可在不同的微反应器上增加或减少进料、出料口,来适合各种反应需要。向不同的微反应器换热板内通入加热或冷却介质,来精确控制微反应器的温度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.红心K型微反应器,包括反应板(1)、盖板(2)、第一换热板(3)和第二换热板(8),其特征在于:所述反应板(1)的一侧开设有第二半通槽(17),所述第二半通槽(17)包括有若干个红心微反应室(18)以及用于将红心微反应室(18)相互连通的通道(19),所述红心微反应室(18)的内部设置有K型引流块(20),所述盖板(2)的侧面开设有第二密封槽(11),所述第一换热板(3)和第二换热板(8)的侧面均开设有呈肠形设置的第一半通槽(9),且第一半通槽(9)的外侧开设有第一密封槽(10),所述第一换热板(3)、反应板(1)、盖板(2)和第二换热板(8)通过螺栓(6)紧密装配在一起,所述第一换热板(3)上开设有与反应板(1)的进液孔(15)连通的进液口(13),所述第二换热板(3)上开设有与盖板(2)的出液孔(16)连通的出液口(14)。
2.根据权利要求1所述的红心K型微反应器,其特征在于:还包括有第一全氟橡胶密封圈(4)、第二氟橡胶密封圈(5)和第三氟橡胶密封圈(7),所述第一全氟橡胶密封圈(4)安装在第二密封槽(11)内,所述第二氟橡胶密封圈(5)和第三氟橡胶密封圈(7)分别安装在第一换热板(3)和第二换热板(8)上的第一密封槽(10)内。
3.根据权利要求1所述的红心K型微反应器,其特征在于:所述反应板(1)和盖板(2)均设置为碳化硅方形薄板,且反应板(1)和盖板(2)相紧密接触的侧面均设置为镜面抛光面。
4.根据权利要求1所述的红心K型微反应器,其特征在于:所述第一换热板(3)和第二换热板(8)的侧面均设置为抛光面,且第一换热板(3)和第二换热板(8)上均开设有与第一半通槽(9)相连通的换热介质入口和换热介质出口。
5.根据权利要求1所述的红心K型微反应器,其特征在于:所述第一换热板(3)和第二换热板(8)上分别对齐开设有便于螺栓(6)装配的螺栓通孔(12)。
6.根据权利要求1所述的红心K型微反应器,其特征在于:所述K型引流块(20)的侧面设置为弧形部(21)。
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