CN110860261A - 一种套管式微通道反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化工技术领域，公开了一种套管式微通道反应器，包括筒体，筒体内部设有若干个腔体，相邻腔体之间通过隔板隔开，所述隔板外侧安装法兰，相邻腔体之间通过若干管道形成的微通环隙进行连通。本发明，所述一种套管式微通道反应器，结构合理，设计新颖，做到了在环隙微通道内混合，环隙微通道内反应，环隙微通道内换热。强化了传质，传热。增加了反应效率。各个腔体可以通过法兰拆卸下来，便于进行清理和检修。相比较于板式微通道反应器，套管式微通道反应器的温度和压力没有上限使用要求，结构安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体是一种套管式微通道反应器。
背景技术
微化工技术是二十世纪九十年代兴起的一个现代化工前沿研究领域，为解决化工生产过程中的诸多问题提供的一种全新的技术，被公认为是化学工程领域前沿的技术之一。微通道反应器是一种单位反应界面尺度为微米级的化学反应系统，由于他具有微尺度，扩散距离短，大比表面积，小体积等特点，其在传质和传热和反应效率等方面表现非常强的能力，微通道反应可以应用于气液，液液，气液固反应。
但是，现有的板式微通道反应器存在处理量小，投资大，制作工艺复杂，无法承受较高的温度和压力，容易堵塞，无法检修等问题，一直难以被大规模的工业化应用。而套管式微通道反应器具有处理量大，投资小，制造工艺简单，对于压力和温度没有限制，可以拆卸检修等一系列优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种套管式微通道反应器，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：
一种套管式微通道反应器，包括筒体，筒体内部设有若干个腔体，相邻腔体之间通过管板隔开，所述管板外侧安装法兰，相邻腔体之间通过若干管道形成的微通环隙进行连通。
作为本发明进一步的方案：所述腔体为6个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔、冷流体管程出水汇集腔、反应生成物汇集腔、冷流体壳程腔、原料A汇集腔、和原料B汇集腔，所述冷流体管程进水汇集腔和冷流体管程出水汇集腔之间通过第一管道和第二管道形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔和原料A汇集腔通过第三管道和第二管道形成的微通环隙相连，第一管道插入第二管道中，第二管道插入第三管道中，原料B汇集腔与原料A汇集腔之间设有第四管道，第四管道插入第三管道中，所述第四管道顶端中部设有混合微孔。
作为本发明进一步的方案：所述腔体为6个，从上而下依次为原料B汇集腔、原料A汇集腔、冷流体壳程腔、反应生成物汇集腔、冷流体管程出水汇集腔和冷流体管程进水汇集腔，所述冷流体管程进水汇集腔和冷流体管程出水汇集腔之间通过第一管道和第二管道形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔和原料A汇集腔通过第三管道和第二管道形成的微通环隙相连，第一管道插入第二管道中，第二管道插入第三管道中，原料B汇集腔与原料A汇集腔之间设有第四管道，第四管道插入第三管道中，所述第四管道顶端中部设有混合微孔。
作为本发明进一步的方案：所述腔体为5个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔、冷流体管程出水汇集腔、反应生成物汇集腔、冷流体壳程腔和原料B汇集腔，所述冷流体管程进水汇集腔和冷流体管程出水汇集腔之间通过第一管道和第二管道形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔和原料B汇集腔通过第三管道和第二管道形成的微通环隙相连，第一管道插入第二管道中，第二管道插入第三管道中。
作为本发明进一步的方案：所述腔体为5个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔、冷流体壳程腔、反应生成物汇集腔、冷流体管程出水汇集腔和原料B汇集腔，所述原料B汇集腔和冷流体管程出水汇集腔之间通过第一管道和第二管道形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔和冷流体管程进水汇集腔通过第三管道和第二管道形成的微通环隙相连，第一管道插入第二管道中，第二管道插入第三管道中。
作为本发明进一步的方案：所述腔体为4个，所述腔体为4个，从上而下依次为原料A汇集腔、原料B汇集腔，冷流体壳程腔和反应生成物汇集腔，原料B汇集腔和反应生成物汇集腔之间通过第一管道和第二管道形成的微通环隙相连，第一管道插入到第二管道中，原料A通过第一管道上面的混合微孔进入第一管道和第二管道之间的微通环隙中。
作为本发明进一步的方案：所述腔体为4个，从上而下依次为反应生成物汇集腔、冷流体壳程腔、原料B汇集腔和原料A汇集腔，原料B汇集腔和反应生成物汇集腔之间通过第一管道和第二管道形成的微通环隙相连，第一管道插入到第二管道中，原料A通过第一管道上面的混合微孔进入第一管道和第二管道之间的微通环隙中。
作为本发明进一步的方案：所述冷流体壳程腔内部安装若干折流板。
作为本发明进一步的方案：所述冷流体管程进水汇集腔顶端安装冷却流体管路进口，筒体底端安装封头，封头底端中部安装B物料进口，所述冷流体管程出水汇集腔、反应生成物汇集腔、冷流体壳程腔和原料A汇集腔中部依次安装冷流体管程出口、反应物出口、冷流体壳程出口、冷流体壳程进口和A物料进口。
作为本发明再进一步的方案：
与现有技术相比，本发明的有益效果是：所述腔体之间还可以通过焊接方式连接。
所述一种套管式微通道反应器，结构合理，设计新颖，做到了在环隙微通道内混合，环隙微通道内反应，环隙微通道内换热。强化了传质，传热。增加了反应效率。各个腔体可以通过法兰拆卸下来，便于进行清理和检修。相比较于板式微通道反应器，套管式微通道反应器的温度和压力没有上限使用要求，结构安全可靠。
附图说明
图1为一种套管式微通道反应器的结构示意图。
图2为一种套管式微通道反应器中实施例2的结构示意图。
图3为一种套管式微通道反应器中实施例3的结构示意图。
图4为一种套管式微通道反应器中实施例4的结构示意图。
图5为一种套管式微通道反应器中实施例5的结构示意图。
图6为一种套管式微通道反应器中实施例6的结构示意图。
图7为一种套管式微通道反应器中原料A和原料B的混合示意图。
图中：1-冷流体管程进水汇集腔，2-冷流体管程出水汇集腔，3-反应生成物汇集腔，4-冷流体壳程腔，5-原料A汇集腔，6-原料B汇集腔，7-第一管道，8-第二管道，9-第三管道，10-第四管道，11-折流板，12-筒体，13-管板，14-法兰，15-封头，16-B物料进口，17-A物料进口，18-冷流体壳程进口，19-冷流体壳程出口，20-反应物出口，21-冷流体管程出口，22-冷流体管程进口、23-混合微孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种套管式微通道反应器，包括筒体12，筒体12内部设有若干个腔体，相邻腔体之间通过管板13隔开，所述管板13外侧安装法兰14，相邻腔体之间通过若干管道形成的微通环隙进行连通，所述冷流体壳程腔4内部安装若干折流板11。所述冷流体管程进水汇集腔1顶端安装冷流体管程进口22，筒体12底端安装封头15，封头15底端中部安装B物料进口16，所述冷流体管程出水汇集腔2、反应生成物汇集腔3、冷流体壳程腔4和原料A汇集腔5中部依次安装冷流体管程出口21、反应物出口20、冷流体壳程出口19、冷流体壳程进口18和A物料进口17。
管程冷流体流向：冷流体从冷流体管程进口22进入冷流体管程进水汇集腔1，由上向下进入第一管道7，到达底部后，由下向上通道由第一管道7和第二管道8组成的环隙进入冷流体管程出水汇集腔2由冷流体管程出口21出反应器。
壳程冷流体流程：冷流体通过冷流体壳程进口18进入冷流体壳程腔4，通过折流板折流11折流由冷流体壳程出口19出反应。
第一管道7、第二管道8和第四管道10一头焊接，一头为自由端，不存在热应力的问题。原料A通过A物料进口17进入原料A汇集腔5，进入第三管道9和第四管道10形成的环隙，原料B通过B物料进口16进入反应物B汇集腔6，通过第四管道10进入，在环隙内和原料A混合后进入第三管道9和第四管道8的环隙，待反应完成后进入反应生成物汇集腔3，由反应物出口20出反应器
实施例1
参阅图1和图7，本发明实施例中，一种套管式微通道反应器，所述腔体为6个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔1、冷流体管程出水汇集腔2、反应生成物汇集腔3、冷流体壳程腔4、原料A汇集腔5和原料B汇集腔6，所述冷流体管程进水汇集腔1和冷流体管程出水汇集腔2之间通过第一管道7和第二管道8形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔3和原料A汇集腔5通过第三管道9和第二管道8形成的微通环隙相连，第一管道7插入第二管道8中，第二管道8插入第三管道9中，原料B汇集腔6与原料A汇集腔5之间设有第四管道10，第四管道10插入第三管道9中，所述第四管道10顶端中部设有混合微孔23。
实施例2
参阅图2，一种套管式微通道反应器，所述腔体为6个，从上而下依次为冷流体管程原料B汇集腔6、原料A汇集腔5、冷流体壳程腔4、反应生成物汇集腔3、冷流体管程出水汇集腔2和进水汇集腔1，所述冷流体管程进水汇集腔1和冷流体管程出水汇集腔2之间通过第一管道7和第二管道8形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔3和原料A汇集腔5通过第三管道9和第二管道8形成的微通环隙相连，第一管道7插入第二管道8中，第二管道8插入第三管道9中，原料B汇集腔6与原料A汇集腔5之间设有第四管道10，第四管道10插入第三管道9中，所述第四管道10顶端中部设有混合微孔23。
实施例3
参阅图3，本发明实施例中，一种套管式微通道反应器，所述腔体为5个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔1、冷流体管程出水汇集腔2、反应生成物汇集腔3、冷流体壳程腔4和原料B汇集腔6，所述冷流体管程进水汇集腔1和冷流体管程出水汇集腔2之间通过第一管道7和第二管道8形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔3和原料B汇集腔6通过第三管道9和第二管道8形成的微通环隙相连，第一管道7插入第二管道8中，第二管道8插入第三管道9中。
实施例4
参阅图4，本发明实施例中，一种套管式微通道反应器，所述腔体为5个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔1、冷流体壳程腔4、反应生成物汇集腔3、冷流体管程出水汇集腔2和原料B汇集腔6，所述原料B汇集腔6和冷流体管程出水汇集腔2之间通过第一管道7和第二管道8形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔3和冷流体管程进水汇集腔1通过第三管道9和第二管道8形成的微通环隙相连，第一管道7插入第二管道8中，第二管道8插入第三管道9中。
实施例5
参阅图5，本发明实施例中，一种套管式微通道反应器，所述腔体为4个，所述腔体为4个，从上而下依次为原料A汇集腔5、原料B汇集腔6，冷流体壳程腔4和反应生成物汇集腔3，原料B汇集腔6和反应生成物汇集腔3之间通过第一管道7和第二管8道8形成的微通环隙相连，第一管道7插入到第二管道8中，原料A通过第一管道7上面的混合微孔23进入第一管道7和第二管道8之间的微通环隙中
实施例6
参阅图6，本发明实施例中，一种套管式微通道反应器，所述腔体为4个，所述腔体为4个，从上而下依次为反应生成物汇集腔3、冷流体壳程腔4、原料B汇集腔6和原料A汇集腔5，原料B汇集腔6和反应生成物汇集腔3之间通过第一管道7和第二管8道8形成的微通环隙相连，第一管道7插入到第二管道8中，原料A通过第一管道7上面的混合微孔23进入第一管道7和第二管道8之间的微通环隙中。
需要注意的是，本申请中单台反应可以设计若干通道，而不仅仅是限于本实施例中设置的一条通道。
需要注意的是，本申请中法兰连接可以改为焊接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种套管式微通道反应器，包括筒体（12），筒体（12）内部设有若干个腔体，相邻腔体之间通过管板（13）隔开，所述管板（13）外侧安装法兰（14），其特征在于，相邻腔体之间通过若干管道形成的微通环隙进行连通，所述腔体为6个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔（1）、冷流体管程出水汇集腔（2）、反应生成物汇集腔（3）、冷流体壳程腔（4）、原料A汇集腔（5）和原料B汇集腔（6），所述冷流体管程进水汇集腔（1）和冷流体管程出水汇集腔（2）之间通过第一管道（7）和第二管道（8）形成的环隙相连，反应生成物汇集腔（3）和原料A汇集腔（5）通过第三管道（9）和第二管道（8）形成的微通环隙相连，第一管道（7）插入第二管道（8）中，第二管道（8）插入第三管道（9）中，原料B汇集腔（6）与原料A汇集腔（5）之间设有第四管道（10），第四管道（10）插入第三管道（9）中，所述第四管道（10）顶端中部设有混合微孔（23）。
2.根据权利要求1所述的一种套管式微通道反应器，其特征在于，所述腔体为6个，从上而下依次为原料B汇集腔（6）、原料A汇集腔（5）、冷流体壳程腔（4）、反应生成物汇集腔（3）、冷流体管程出水汇集腔（2）和冷流体管程进水汇集腔（1），所述冷流体管程进水汇集腔（1）和冷流体管程出水汇集腔（2）之间通过第一管道（7）和第二管道（8）形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔（3）和原料A汇集腔（5）通过第三管道（9）和第二管道（8）形成的微通环隙相连，第一管道（7）插入第二管道（8）中，第二管道（8）插入第三管道（9）中，原料B汇集腔（6）与原料A汇集腔（5）之间设有第四管道（10），第四管道（10）插入第三管道（9）中，所述第四管道（10）顶端中部设有混合微孔（23）。
3.根据权利要求1所述的一种套管式微通道反应器，其特征在于，所述腔体为5个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔（1）、冷流体管程出水汇集腔（2）、反应生成物汇集腔（3）、冷流体壳程腔（4）和原料B汇集腔（6），所述冷流体管程进水汇集腔（1）和冷流体管程出水汇集腔（2）之间通过第一管道（7）和第二管道（8）形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔（3）和原料B汇集腔（6）通过第三管道（9）和第二管道（8）形成的微通环隙相连，第一管道（7）插入第二管道（8）中，第二管道（8）插入第三管道（9）中。
4.根据权利要求1所述的一种套管式微通道反应器，其特征在于，所述腔体为5个，从上而下依次为冷流体管程进水汇集腔（1）、冷流体壳程腔（4）、反应生成物汇集腔（3）、冷流体管程出水汇集腔（2）和原料B汇集腔（6），所述原料B汇集腔（6）和冷流体管程出水汇集腔（2）之间通过第一管道（7）和第二管道（8）形成的微通环隙相连，反应生成物汇集腔（3）和冷流体管程进水汇集腔（1）通过第三管道（9）和第二管道（8）形成的微通环隙相连，第一管道（7）插入第二管道（8）中，第二管道（8）插入第三管道（9）中。
5.根据权利要求2-4中任意一项所述的一种套管式微通道反应器，其特征在于，所述冷流体壳程腔（4）内部安装若干折流板（11）。
6.根据权利要求1或2所述的一种套管式微通道反应器，其特征在于，所述冷流体管程进水汇集腔（1）顶端安装冷流体管程进口（22），筒体（12）底端安装封头（15），封头（15）底端中部安装B物料进口（16），所述冷流体管程出水汇集腔（2）、反应生成物汇集腔（3）、冷流体壳程腔（4）和原料A汇集腔（5）中部依次安装冷流体管程出口（21）、反应物出口（20）、冷流体壳程出口（19）、冷流体壳程进口（18）和A物料进口（17）。
7.根据权利要求1所述的一种套管式微通道反应器，其特征在于，所述腔体之间还可以通过焊接方式连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |