CN110115965B - 一种插片式微通道连续反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微反应器技术领域，具体涉及一种插片式微通道连续反应器，包括反应层，反应层包括第一固定板、第二固定板和设置在第一固定板与第二固定板之间的活动板，活动板上设有供反应液进出的反应通道，第一固定板上设有进料通道，第二固定板上设有出料通道，进料通道与反应通道的入口端连接，出料通道与反应通道的出口端连接，进料通道内套设有第一连接件，且长度大于进料通道的长度，出料通道内套设有与第二连接件，其长度大于出料通道的长度，第一连接件和第二连接件均为内部中空的柱形。该插片式微通道连续反应器的活动板可与两个固定板分离、抽出，便于直接向反应通道内添加和取出催化剂，无需再将整个反应器拆分开。
Description
技术领域
本发明涉及微反应器技术领域，具体涉及一种插片式微通道连续反应器。
背景技术
化工生产中多需要将一种以上的物料混合，进行反应。传统的可用于混合的反应器主要有连续搅拌反应器、平推流反应器等。这些传统的反应器多存在不能连续生产、传热传质效果差、停留时间难以精确控制等问题。而微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的微型化的化学反应系统，是90年代兴起的微化工技术，是一种连续流动的通道式反应器，也可称之为微通道反应器或微通道连续反应器。相较于传统的混合反应器，微通道连续反应器具有便于精确操作、副反应少、节能减排、可连续操作等优点，它可以提供极大的比表面积、传质传热效率极高，同时实现了流体间的快速均匀混合。
在使用微通道连续反应器进行反应时，多数需要催化剂的使用，催化剂多固定放置在微通道连续反应器的通道中。如申请号为201610623272.6的中国发明专利，公开了一种气固相微反应器，该气固相微反应器的反应单元包括依次叠合在一起的加热或冷却介质层、催化剂填充层、进出气网孔层以及反应及产物介质层。这种结构由于其通道在微米级别，不便于进行催化剂的更换，常会出现废旧的催化剂卡在通道内无法取出更换，此时需要将整个微反应器拆开，取出催化剂填充层或反应层，非常不便，容易导致微通道连续反应器带有催化剂的反应层整个报废，且经常拆卸也会缩短微反应器的寿命也容易造成微反应器损坏。微通道连续反应器的制作成本是较高的，这无疑增加了实验、生产成本。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：提供一种反应层可拆卸的插片式微通道连续反应器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种插片式微通道连续反应器，包括从上至下依次设置的第一换热层、反应层和第二换热层；
所述反应层包括设置在同一水平面上的第一固定板、第二固定板和活动板，所述活动板设置在第一固定板和第二固定板之间；
所述活动板上设有供反应液进出的反应通道，所述反应通道包括多个相互平行的直线段和连接相邻两个所述直线段的弯曲段，所述反应通道的入口端和出口端分别设置于最外侧的两个直线段未与弯曲段连接的一端；
所述第一固定板上设有进料通道，所述第二固定板上设有出料通道，所述进料通道与反应通道的入口端连接，所述出料通道与反应通道的出口端连接，所述进料通道和出料通道均与所述直线段的轴线平行且位于同一水平面上；
所述进料通道内套设有第一连接件，所述第一连接件为内部中空的柱形，且长度大于进料通道的长度，所述出料通道内套设有与第二连接件，所述第二连接件为内部中空的柱形，且长度大于出料通道的长度。
本发明的有益效果在于：通过将反应层分割设置为两个固定板，并在两个固定板中间设置活动板，两个固定板的进料通道和出料通道分别与反应通道的入口端和出口端连接，且通过第一连接件和第一连接件将固定板和活动板连接成一个整体，使得插片式微通道连续反应器在使用时，固定板和活动板组成一个整体的反应层，而当需要更换催化剂时，将第一连接件和第一连接件抽出，进而又可将活动板取出，进行催化剂的更换，整个过程无需将整个插片式微通道连续反应器拆卸，更换催化剂速度快，不易因反复拆卸造成对插片式微通道连续反应器的损坏，增加了整个插片式微通道连续反应器的使用寿命。
附图说明
图1所示为本发明具体实施方式的插片式微通道连续反应器的爆炸图；
图2所示为本发明具体实施方式的插片式微通道连续反应器的结构示意图；
图3所示为本发明具体实施方式的插片式微通道连续反应器的正视剖面结构示意图；
图4为图1中A处的放大图；
标号说明：1、第一换热层；11、介质通道；
2、反应层；21、第一固定板；211、进料通道；212、第一连接件；
213、连接片；22、第二固定板；221、出料通道；222、第二连接件；
23、活动板；231、直线段；232、弯曲段；233、阻流块；
3、第二换热层；
4、把手。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：将反应层分割为固定板和活动板，并将需要放置催化剂的反应通道设置在活动板上，固定板与反应器的其他结构连接，活动板可单独取出，进行催化剂的更换。
请参照图1至图4所示，本发明的一种插片式微通道连续反应器，包括从上至下依次设置的第一换热层1、反应层2和第二换热层3；
所述反应层2包括设置在同一水平面上的第一固定板21、第二固定板22和活动板23，所述活动板23设置在第一固定板21和第二固定板22之间，所述第一固定板21的上下两侧分别与第一换热层1和第二换热层3固定连接，所述第二固定板22的上下两侧分别与第一换热层1和第二换热层3固定连接；
所述活动板23上设有供反应液进出的反应通道，所述反应通道的顶部开口，所述第一换热层1的底面即为反应通道的盖板，所述反应通道包括多个相互平行的直线段231和连接相邻两个所述直线段231的弯曲段232，所述反应通道的入口端和出口端分别设置于最外侧的两个直线段231未与弯曲段232连接的一端；
所述第一固定板21上设有进料通道211，所述第二固定板22上设有出料通道221，所述进料通道211与反应通道的入口端连接，所述出料通道221与反应通道的出口端连接，所述进料通道211和出料通道221均与所述直线段231的轴线平行且位于同一水平面上；
所述进料通道211内套设有第一连接件212，所述第一连接件212为内部中空的柱形，且长度大于进料通道211的长度，所述出料通道221内套设有与第二连接件222，所述第二连接件222为内部中空的柱形，且长度大于出料通道221的长度。
本发明的工作过程为：在活动板23上的反应通道内放置催化剂，然后将活动板23插入到第一固定板21和第二固定板22之间，将第一连接件212插入进料通道211内，第一连接件212的长度大于进料通道211的长度，使得第一连接件212的一部分插在反应通道内的直线段231内，将第二连接件222插入出料通道221内，第二连接件222的长度大于出料通道221的长度，使得第二连接件222的一部分插在反应通道内的直线段231内，第一连接件212和第二连接件222将第一固定板21、第二固定板22和活动板23连接为一个整体，将待反应的反应液从第一连接件212的中空处向反应通道内注入，反应液在反应通道内流动、混匀，然后从第二连接件222的中空处流出，完成反应；
当催化剂使用一段时间后，抽出第一连接件212和第二连接件222，将活动板23抽出，将废旧的催化剂剔除，更换新的催化剂。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过将反应层分割设置为两个固定板，并在两个固定板中间设置活动板，两个固定板的进料通道和出料通道分别与反应通道的入口端和出口端连接，且通过第一连接件和第一连接件将固定板和活动板连接成一个整体，使得插片式微通道连续反应器在使用时，固定板和活动板组成一个整体的反应层，而当需要更换催化剂时，将第一连接件和第二连接件抽出，进而又可将活动板取出，进行催化剂的更换，整个过程无需将整个插片式微通道连续反应器拆卸，更换催化剂速度快，不易因反复拆卸造成对插片式微通道连续反应器的损坏，增加了整个插片式微通道连续反应器的使用寿命。
进一步的，所述活动板23的底部设有多个滑轮，所述第二换热层3的上底面上设有用于容纳滑轮的第一凹槽。
从上述描述可知，通过在活动板的底部设置滑轮，且滑轮可设置于第二换热层的上底面上的第一凹槽内，便于将活动板抽出，且保证活动板的底部大部分仍然与第二换热层接触，保证了换热的均匀性。
进一步的，所述第一连接件212的一端设有连接片213，所述连接片213上设有连接孔，所述连接片213所在的平面与第一连接件212的中心轴所在的平面相互垂直。
进一步的，所述第二连接件222与第一连接件212完全相同，且设有相同的连接片213。
从上述描述可知，通过在第一连接件和第二连接件的一端设置连接片，将第一连接件和第二连接件分别插入进料通到和出料通道后，可使用螺栓穿过连接孔，配合螺母将第一连接件和第二连接件固定在第一固定板和第二固定板上，增强了第一连接件和第二连接件的连接的稳定性，且第一连接件和第二连接件采用相同的结构和大小，便于生产，同时连接片也可避免使用不当造成第一连接件或第二连接件滑入反应通道内，有效地起到限位的作用。
进一步的，所述进料通道211和出料通道221沿其内壁的长度延伸方向上均设有条状凸起，所述第一连接件212和第二连接件222的外壁上设有与条状凸起适配的第二凹槽。
从上述描述可知，通过在进料通道和出料通道设置条状凸起，并配合在第一连接件和第二连接件上设置第二凹槽，使得第二凹槽和条状凸起配合，增强第一连接件和第二连接件的连接的稳定性。
进一步的，所述活动板23的外侧壁上设有卡扣，所述第一固定板21、第二固定板22与活动板23的外侧壁位于同一水平面上的一面设有与卡扣相适配的卡槽。
从上述描述可知，通过设置卡扣和卡槽，配合第一连接件和第二连接件，可增强可活动板连接的稳定性和反应层的整体性，卡扣和卡槽的种类和大小可根据具体插片式微通道连续反应器的大小、使用场景进行选择。
进一步的，所述反应通道内设有阻流块233，所述阻流块233横截面的形状为圆形、椭圆形、半圆形、矩形、正方形、梯形、菱形或三角形。
从上述描述可知，通过在反应通道内设置阻流块，阻流块可以增强反应过程中的混合力。
本发明的实施例一为：
一种插片式微通道连续反应器，包括从上至下依次设置的第一换热层1、反应层2和第二换热层3；
所述反应层2包括设置在同一平面上的第一固定板21、第二固定板22和活动板23，所述活动板23设置在第一固定板21和第二固定板22之间，所述第一固定板21的上下两侧分别与第一换热层1和第二换热层3固定连接，所述第二固定板22的上下两侧分别与第一换热层1和第二换热层3固定连接；
所述活动板23上设有供反应液进出的反应通道，所述反应通道的顶部开口，所述第一换热层1的底面即为反应通道的盖板，所述反应通道包括多个相互平行的直线段231和连接相邻两个所述直线段231的弯曲段232，所述反应通道的入口端和出口端分别设置于最外侧的两个直线段231未与弯曲段232连接的一端；
所述第一固定板21上设有进料通道211，所述第二固定板22上设有出料通道221，所述进料通道211与反应通道的入口端连接，所述出料通道221与反应通道的出口端连接，所述进料通道211和出料通道221均与所述直线段231的轴线平行且位于同一水平面上；
所述进料通道211内套设有第一连接件212，所述第一连接件212为内部中空的柱形，且长度大于进料通道211的长度，所述出料通道221内套设有与第二连接件222，所述第二连接件222为内部中空的柱形，且长度大于出料通道221的长度；
所述第一连接件212的一端设有连接片213，所述连接片213上设有连接孔，所述连接片213所在的平面与连接件的中心轴所在的平面相互垂直；所述第二连接件222与第一连接件212的形状、结构、尺寸均完全相同，且设有相同的连接片213；
所述活动板23未与第一固定板21、第二固定板22、第一换热层1和第二换热层3接触的一外侧壁上设有把手4。
本发明的实施例二为：
一种插片式微通道连续反应器，包括从上至下依次设置的第一换热层1、反应层2和第二换热层3；
所述反应层2包括设置在同一水平面上的第一固定板21、第二固定板22和活动板23，所述活动板23设置在第一固定板21和第二固定板22之间，所述第一固定板21、第二固定板22的上下两侧分别与第一换热层1和第二换热层3固定连接；
所述活动板23上设有供反应液进出的反应通道，所述反应通道的顶部开口，所述第一换热层1的底面即为反应通道的盖板，所述反应通道包括多个相互平行的直线段231和连接相邻两个所述直线段231的弯曲段232，所述反应通道的入口端和出口端分别设置于最外侧的两个直线段231未与弯曲段232连接的一端；
所述第一固定板21上设有进料通道211，所述第二固定板22上设有出料通道221，所述进料通道211与反应通道的入口端连接，所述出料通道221与反应通道的出口端连接，所述进料通道211和出料通道221均与所述直线段231的轴线平行且位于同一水平面上；
所述进料通道211内套设有第一连接件212，所述第一连接件212为内部中空的柱形，且长度大于进料通道211的长度，所述出料通道221内套设有与第二连接件222，所述第二连接件222为内部中空的柱形，且长度大于出料通道221的长度；
所述活动板23的底部设有多个滑轮，所述第二换热层3的上底面上设有用于容纳滑轮的第一凹槽；
所述第一连接件212的一端设有连接片213，所述连接片213上设有连接孔，所述连接片213所在的平面与连接件的中心轴所在的平面相互垂直；所述第二连接件222与第一连接件212完全相同，且设有相同的连接片213；
所述反应通道内设有阻流块233，所述阻流块233横截面的形状为圆形、椭圆形、半圆形、矩形、正方形、梯形、菱形或三角形。
本发明的实施例三为：
一种插片式微通道连续反应器，包括从上至下依次设置的第一换热层1、反应层2和第二换热层3；
所述反应层2包括设置在同一水平面上的第一固定板21、第二固定板22和活动板23，所述活动板23设置在第一固定板21和第二固定板22之间，所述第一固定板21、第二固定板22的上下两侧分别与第一换热层1和第二换热层3固定连接；
所述活动板23上设有供反应液进出的反应通道，所述反应通道的顶部开口，所述第一换热层1的底面即为反应通道的盖板，所述反应通道包括多个相互平行的直线段231和连接相邻两个所述直线段231的弯曲段232，所述反应通道的入口端和出口端分别设置于最外侧的两个直线段231未与弯曲段232连接的一端；
所述第一固定板21上设有进料通道211，所述第二固定板22上设有出料通道221，所述进料通道211与反应通道的入口端连接，所述出料通道221与反应通道的出口端连接，所述进料通道211和出料通道221均与所述直线段231的轴线平行且位于同一水平面上；
所述进料通道211内套设有第一连接件212，所述第一连接件212为内部中空的柱形，且长度大于进料通道211的长度，所述出料通道221内套设有与第二连接件222，所述第二连接件222为内部中空的柱形，且长度大于出料通道221的长度；
所述第一换热层1包括从上至下依次设置的第一顶板和第一隔板，所述第二换热层3包括从上至下依次设置的第二顶板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板上均设有介质通道11，所述介质通道11的顶部开口，所述活动板23的底部设有多个滑轮，所述第二换热层3的上底面上设有用于容纳滑轮的第一凹槽，即，所述第二换热层3的第二顶板上设有用于容纳滑轮的第一凹槽；
所述第一连接件212的一端设有连接片213，所述连接片213上设有连接孔，所述连接片213所在的平面与连接件的中心轴所在的平面相互垂直；所述第二连接件222与第一连接件212完全相同，且设有相同的连接片213；
所述进料通道211和出料通道221沿其内壁的长度延伸方向上均设有条状凸起，所述第一连接件212和第二连接件222的外壁上设有与条状凸起适配的第二凹槽。
所述活动板23的外侧壁上设有卡扣，所述第一固定板21、第二固定板22与活动板23的外侧壁位于同一水平面上的一面设有与卡扣相适配的卡槽；
所述反应通道内设有阻流块233，所述阻流块233横截面的形状为圆形、椭圆形、半圆形、矩形、正方形、梯形、菱形或三角形。
综上所述，本发明提供的通过将反应层分割设置为两个固定板，并在两个固定板中间设置活动板，两个固定板的进料通道和出料通道分别与反应通道的入口端和出口端连接，且通过第一连接件和第一连接件将固定板和活动板连接成一个整体，使得插片式微通道连续反应器在使用时，固定板和活动板组成一个整体的反应层，而当需要更换催化剂时，将第一连接件和第一连接件抽出，进而又可将活动板取出，进行催化剂的更换，整个过程无需将整个插片式微通道连续反应器拆卸，更换催化剂速度快，不易因反复拆卸造成对插片式微通道连续反应器的损坏，增加了整个插片式微通道连续反应器的使用寿命；
通过在活动板的底部设置滑轮，且滑轮可设置于第二换热层的上底面上的第一凹槽内，便于将活动板抽出，且保证活动板的底部大部分仍然与第二换热层接触，保证了换热的均匀性；
通过在第一连接件和第二连接件的一端设置连接片，将第一连接件和第二连接件分别插入进料通到和出料通道后，可使用螺栓穿过连接孔将第一连接件和第二连接件分别固定在第一固定板和第二固定板上，增强了第一连接件和第二连接件的连接的稳定性，且第一连接件和第二连接件采用相同的结构和大小，便于生产，同时连接片也可避免使用不当造成第一连接件和第二连接件滑入反应通道内；
通过在进料通道和出料通道设置条状凸起，并配合在第一连接件和第二连接件上设置第二凹槽，使得第二凹槽和条状凸起配合，增强第一连接件和第二连接件与两块固定板连接的稳定性；
通过设置卡扣和卡槽，配合第一连接件和第二连接件，增强活动板连接的稳定性和反应层的整体性，卡扣和卡槽的种类和大小可根据具体插片式微通道连续反应器的大小、使用场景进行选择；
通过在反应通道内设置阻流块，阻流块多设置在反应通道的底部，阻流块可以增强反应过程中的混合力。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种插片式微通道连续反应器，其特征在于，包括从上至下依次设置的第一换热层、反应层和第二换热层；
所述反应层包括设置在同一水平面上的第一固定板、第二固定板和活动板，所述活动板设置在第一固定板和第二固定板之间；
所述活动板上设有供反应液进出的反应通道，所述反应通道包括多个相互平行的直线段和连接相邻两个所述直线段的弯曲段，所述反应通道的入口端和出口端分别设置于最外侧的两个直线段未与弯曲段连接的一端；
所述第一固定板上设有进料通道，所述第二固定板上设有出料通道，所述进料通道与反应通道的入口端连接，所述出料通道与反应通道的出口端连接，所述进料通道和出料通道均与所述直线段的轴线平行且位于同一水平面上；
所述进料通道内套设有第一连接件，所述第一连接件为内部中空的柱形，且长度大于进料通道的长度，所述出料通道内套设有第二连接件，所述第二连接件为内部中空的柱形，且长度大于出料通道的长度；
所述活动板的底部设有多个滑轮，所述第二换热层的上底面上设有用于容纳滑轮的第一凹槽；
所述第一连接件的一端设有连接片，所述连接片上设有连接孔，所述连接片所在的平面与第一连接件的中心轴所在的平面相互垂直；
所述进料通道和出料通道沿其内壁的长度延伸方向上均设有条状凸起，所述第一连接件和第二连接件的外壁上设有与条状凸起适配的第二凹槽；
所述活动板的外侧壁上设有卡扣，所述第一固定板、第二固定板与活动板的外侧壁位于同一水平面上的一面设有与卡扣相适配的卡槽。
2.根据权利要求1所述的插片式微通道连续反应器，其特征在于，所述反应通道内设有阻流块，所述阻流块横截面的形状为圆形、椭圆形、半圆形、矩形、梯形、菱形或三角形。
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