CN114247396B - 一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备和应用 - Google Patents

一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114247396B
CN114247396B CN202011010214.9A CN202011010214A CN114247396B CN 114247396 B CN114247396 B CN 114247396B CN 202011010214 A CN202011010214 A CN 202011010214A CN 114247396 B CN114247396 B CN 114247396B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hollow fiber
reactor
fiber membrane
shell
polytetrafluoroethylene
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011010214.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114247396A (zh
Inventor
康国栋
于海军
刘丹丹
曹义鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN202011010214.9A priority Critical patent/CN114247396B/zh
Publication of CN114247396A publication Critical patent/CN114247396A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114247396B publication Critical patent/CN114247396B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093—Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
    • B01D67/0083—Thermal after-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D69/08—Hollow fibre membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36—Polytetrafluoroethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
    • B01D2325/022—Asymmetric membranes
    • B01D2325/023—Dense layer within the membrane
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/22—Thermal or heat-resistance properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
    • B01D2325/30—Chemical resistance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781—Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00905—Separation
    • B01J2219/00907—Separation using membranes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

本发明涉及一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备方法。聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器包括反应器外壳、聚四氟乙烯中空纤维膜、管程入口、管程出口和壳程入口(可包括或不包括壳程出口)；聚四氟乙烯中空纤维膜包括微孔和致密两部分，两部分在反应器中用密封材料填充分隔。该装置制备过程简单、微通道尺寸易控、中空纤维膜成本低，并可实现多通道并行模式的线性放大；聚四氟乙烯材质物化性质稳定、耐腐蚀、耐高低温，比传统微通道反应器材质更能适合强酸性等苛刻环境；聚四氟乙烯中空纤维微孔膜的孔径为微纳米尺度，物相间的混合效果更佳，反应强化效果显著，在工业生产中有良好的应用前景。

Description

一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备和应用
技术领域
本发明属于微反应器领域，具体涉及一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备方法。
背景技术
微通道反应器是利用精密加工技术制造的特征尺寸在微米或亚毫米尺寸的微型反应器。由于其内部的微结构使得微反应器设备具有极大的比表面积，可比搅拌釜大几十甚至几百倍。与传统化工设备相比，微通道反应器具有体积小、传质效率高、本质安全、可控性强等优点，同时有着极好的传热能力，可以实现物料的瞬间混合和高效的传热，因此许多在常规反应器中无法实现的反应都可以微反应器中实现。目前微反应器在化工工艺过程的研究与开发中已经得到广泛的应用，商业化生产中的应用正日益增多。其主要应用领域包括有机合成过程，微纳米材料的制备和日用化学品的生产等。例如，拜耳-埃尔费尔德微技术公司开发的Miprowa系列微反应器已经被世界各大化工公司应用于化工和精细化工产品生产领域的工艺开发与生产中；在药物生产领域，2010年拜耳-埃尔费尔德微技术公司与龙沙公司合作向市场推出了符合GMP认证要求的Flowplate系列微反应器，用于药物和中间体的制备。
微通道反应器中的微通道一般是利用精密加工工艺制造而成，在放大过程中加工工艺复杂、费用昂贵、成本高等缺点；微通道反应器一般采用不锈钢等金属制成，在处理强酸性体系时易被腐蚀，造成通道堵塞等操作问题；此外，多通道并行放大是微反应器放大的基本模式,而流体分布将直接决定其整体性能优劣，而多通道微反应器通过设置进口分布器实现流体的分散，但实际过程中流体在各个微通道中的分布很难保证均匀，混合形式还是宏观意义上的混合，影响传质和传热特性，导致过程强化和反应效率不均衡。
聚四氟乙烯被称为“塑料王”，具有优异的疏水性、化学稳定性和机械强度，可以满足强酸性、强碱性等苛刻条件下的使用，具有出色的耐腐蚀性能；聚四氟乙烯材质表面能极低，具有很好的不粘性；而且，聚四氟乙烯还可以被制成具有一定微孔结构的中空纤维膜形式，其内径尺寸属于微通道范围，其微孔又可实现物料在微纳米尺度上的分散混合；此外，聚四氟乙烯有个特殊性质，即其微孔结构在高于熔点温度烧结一定时间处理时纤维之间可相互熔合转化成致密结构，外形尺寸有一定收缩，但中空结构和管程通道仍保留。鉴于以上基础，本发明提出了一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备方法，可实现微通道反应器的低成本、多通道放大，并可解决常规金属材质微通道反应器不耐酸性介质腐蚀等实际问题。
发明内容
针对现有微通道反应器制作费用高、不耐酸腐蚀、多通道放大困难等问题，本发明提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，将聚四氟乙烯中空纤维膜与微通道反应器相耦合，通过聚四氟乙烯中空纤维膜的相关结构实现微通道反应器的低成本、多通道放大，并解决常规金属材质微通道反应器不耐酸性介质腐蚀等实际问题。该聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器制备方法简单、成本低廉、物相混合均匀、反应强化效果显著，在工业生产中有良好的应用前景。
技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，包括中空密闭的反应器和聚四氟乙烯中空纤维膜，中空纤维膜置于反应器内部，于靠近中空纤维膜二开口端的中空纤维膜的外壁面与反应器内壁面之间分别设置有密封材料，二处密封材料填充区将反应器内部的空腔分隔成三个互不连通的腔室，中部腔室为容置中空纤维膜的腔室，中空纤维膜的二开口端分别穿过二处密封材料填充区与另外二个腔室相连通；
所述处于中部腔室内的每一根中空纤维膜均包括微孔段和致密段两部分；微孔段靠近中空纤维膜的一开口端，致密段靠近中空纤维膜的另一开口端；
于中部腔室所在的反应器外壳上设有壳程入口，或于中部腔室所在的反应器外壳上设有壳程入口和壳程出口；
于与中空纤维膜二开口端相连通的另外二个腔室所在的反应器外壳上分别设有管程入口与管程出口。
所述反应器内部设置的中空纤维膜为1根或2根以上；每一根中空纤维膜均为一体式结构，致密段是于聚四氟乙烯中空纤维微孔膜中的一段经烧结，使微孔结构转化为致密结构而成的。
于中部腔室内中空纤维膜的微孔段与致密段相交处设置密封材料填充区，密封材料填充区将中部腔室分隔成二个互不连通的微孔段腔室和致密段腔室，于所述微孔段腔室所在的反应器外壳上设有壳程入口，或于微孔段腔室所在的反应器外壳上设有壳程入口和壳程出口。
所述聚四氟乙烯中空纤维微孔膜部分内径0.2～2.0mm、外径0.3～5.0mm、孔隙率30～85％、平均孔径0.03～5.0μm。
所述聚四氟乙烯中空纤维致密膜部分内径0.18～1.8mm、外径0.27～4.5mm。
所述聚四氟乙烯中空纤维膜微孔段的长度为0.1～0.5m，致密段的长度为0.2～2.0m；且2根以上中空纤维膜时，微孔段长度相同，致密膜段长度相同。
所述聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器的制备方法为：
(1)制备聚四氟乙烯中空纤维微孔膜；
(2)在高于等于340℃温度下对一部分长度的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜进行彻底烧结，使烧结部分的微孔结构转化为致密结构；
(3)将聚四氟乙烯中空纤维膜裁成所需长度；2根以上中空纤维膜时，其中包括的微孔膜部分长度相同，包括的致密膜部分长度也相同；
(4)根据裁好的聚四氟乙烯中空纤维膜选择反应器外壳长度，并将聚四氟乙烯中空纤维膜用密封材料浇铸密封在反应器外壳内；密封材料填充区共有二段或三段；二段时，分别位于反应器两端靠近中空纤维膜的二开口端处，将反应器内部分成互不连通的三部分；三段时，分别位于反应器两端靠近中空纤维膜的二开口端处以及聚四氟乙烯中空纤维膜微孔段和致密段两部分的交界处，将反应器内部分成互不连通的四部分；
(5)于反应器外壳上设置于管程入口、管程出口和壳程入口的通孔，或于反应器外壳上设置于管程入口、管程出口、壳程入口和壳程出口的通孔；其中管程入口、管程出口位于两端；而壳程入口、或壳程入口和和壳程出口，位于微孔膜段的外壳侧面。
所述聚四氟乙烯中空纤维膜在反应器内可为平直形式或弯曲形式放置；
所述反应器外壳材质为不锈钢、工程塑料等中的一种或二种以上；
所述密封材料为环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂等中的一种或二种以上；
所述的高于等于340℃温度指340～400℃，优选360～380℃。
所述的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器的应用，管程物相为液相，由反应器管程入口进入反应器，由反应器管程出口流出反应器；
所述的壳程物相为液相和/或气相，由反应器侧面壳程入口进入反应器；或者，如果需要，也可设置壳程出口，用于移去壳程物相。
可通过控制管程物相和壳程物相的操作压力，使壳程物相透过聚四氟乙烯中空纤维微孔膜管壁上的微孔与管程物相在中空纤维膜管内进行混合，之后进入聚四氟乙烯中空纤维致密膜段进一步反应。
有益效果
相比于现有微通道反应器技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的聚四氟乙烯中空纤维膜材质物化性质稳定、耐腐蚀、耐高低温，比传统微通道反应器材质更能适合强酸性等苛刻环境；
(2)本发明的微通道反应器通过聚四氟乙烯中空纤维膜上的微孔实现壳程物相与管程物相中的微混合，尺寸为微纳米级别，显著优于现有微通道反应器的宏观意义上的分散混合；
(3)本发明的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器中微孔段和致密段为同一根膜丝(附图2)，膜管在反应器中自然连通，巧妙实现流体混合后直接进入微通道段进一步反应；
(4)本发明的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，可通过装填中空纤维膜的根数和长度实现反应器的放大，简单易行；
(5)本发明的聚四氟乙烯中空纤维膜成本低，非常适合于放大生产和工业应用。
该装置制备过程简单、微通道尺寸易控、中空纤维膜成本低，并可实现多通道并行模式的线性放大；聚四氟乙烯材质物化性质稳定、耐腐蚀、耐高低温，比传统微通道反应器材质更能适合强酸性等苛刻环境；聚四氟乙烯中空纤维微孔膜的孔径为微纳米尺度，物相间的混合效果更佳，反应强化效果显著，在工业生产中有良好的应用前景。
附图说明
图1为包含微孔段(白色)和致密段(透明)的聚四氟乙烯中空纤维膜。
其中：1为聚四氟乙烯中空纤维膜微孔段；2为聚四氟乙烯中空纤维膜致密段；3为聚四氟乙烯中空纤维膜微孔段和致密段的交界处。
图2为本发明的结构示意图。
其中：1为聚四氟乙烯中空纤维膜微孔段；2为聚四氟乙烯中空纤维膜致密段；3为聚四氟乙烯中空纤维膜微孔段和致密段的交界处；4为密封材料；5为反应器外壳；6为反应器管程入口；7为反应器管程出口；8为反应器壳程入口。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。下文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。
实施例1
本发明提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器、制备方法及其在纳米颗粒制备方面的应用。
a.首先制备聚四氟乙烯中空纤维微孔膜：
1)将聚四氟乙烯分散树脂和溶剂油均匀混合，质量分数分别为77％和23％；
2)将上述均匀混合后的物料在35℃下熟化15h；
3)将熟化后的上述混合物装入预压设备，在2.5MPa下预压3min，制得坯体；
4)将制备的聚四氟乙烯坯体装入挤出设备，90℃下推挤制得初生PTFE中空纤维膜；
5)初生聚四氟乙烯中空纤维膜在250℃下热处理8min进行脱脂以除去溶剂油；
6)将脱脂后的聚四氟乙烯中空纤维膜在200℃下拉伸3.0倍，拉伸速度8m/min；
7)将拉伸后的聚四氟乙烯中空纤维膜在360℃进行烧结定型5min，制得聚四氟乙烯中空纤维微孔膜，其内径0.6mm、外径1.2mm、平均孔径1.0μm，孔隙率68％。
b.微孔-致密聚四氟乙烯中空纤维膜的制备：
8)在370℃温度下对部分长度的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜进行彻底烧结，使微孔结构转化为致密结构，其中致密段尺寸稍有收缩，内径为0.54mm，外径为1.08mm；
c.聚四氟乙烯中空纤维膜的裁切：
9)将上述具有微孔-致密聚四氟乙烯中空纤维膜裁切成1100m长度，其中微孔段250mm，致密段850mm；
d.聚四氟乙烯中空纤维膜在反应器外壳内的密封组装：
10)反应器外壳材质为ABS，长度为1000mm，内径为30mm；用环氧树脂将聚四氟乙烯中空纤维膜封装在反应器外壳内，膜丝根数为300根；其中两端的环氧密封部分长度各为50mm，聚四氟乙烯中空纤维膜微孔和致密两部分的交界部分环氧密封长度为100mm。制备的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器有三个接口，分别为管程入口、管程出口和壳程入口，其中管程入口、管程出口位于两端，而壳程入口位于微孔膜段的外壳侧面；
e.聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器在纳米颗粒制备方面的应用：
11)管程物相为硫酸钠溶液，质量浓度为40g/L，流量为30.0mL/min，操作温度为室温，操作压力为常压；壳程物相为氯化钡溶液，质量浓度为50g/L，总流量为30.0mL/min，操作温度为室温，操作压力为0.15MPa。结果显示，制备的硫酸钡纳米颗粒粒径均匀，分布在40～70nm之间。
实施例2
本发明提供一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器、制备方法及其在烟道气脱碳方面的应用。
a.首先制备聚四氟乙烯中空纤维微孔膜：
1)将聚四氟乙烯分散树脂和溶剂油均匀混合，质量分数分别为76％和24％；
2)将上述均匀混合后的物料在40℃下熟化10h；
3)将熟化后的上述混合物装入预压设备，在2.0MPa下预压5min，制得坯体；
4)将制备的聚四氟乙烯坯体装入挤出设备，70℃下推挤制得初生PTFE中空纤维膜；
5)初生聚四氟乙烯中空纤维膜在200℃下热处理10min进行脱脂以除去溶剂油；
6)将脱脂后的聚四氟乙烯中空纤维膜在200℃下拉伸2.0倍，拉伸速度10m/min；
7)将拉伸后的聚四氟乙烯中空纤维膜在360℃进行烧结定型5min，制得聚四氟乙烯中空纤维微孔膜，其内径2.0mm、外径4.0mm、平均孔径0.25μm，孔隙率50％。
b.微孔-致密聚四氟乙烯中空纤维膜的制备：
8)在370℃温度下对部分长度的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜进行彻底烧结，使微孔结构转化为致密结构，其中致密段尺寸稍有收缩，内径为1.81mm，外径为3.7mm；
c.聚四氟乙烯中空纤维膜的裁切：
9)将上述具有微孔-致密聚四氟乙烯中空纤维膜裁切成600m长度，其中微孔段150mm，致密段450mm；
d.聚四氟乙烯中空纤维膜在反应器外壳内的密封组装：
10)反应器外壳材质为不锈钢，长度为500mm，内径为100mm；用聚氨酯将聚四氟乙烯中空纤维膜封装在反应器外壳内，膜丝根数为350根；其中两端的环氧密封部分长度各为30mm，四氟乙烯中空纤维膜微孔和致密两部分的交界部分环氧密封长度为50mm。制备的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器有三个接口，分别为管程入口、管程出口和壳程入口，其中管程入口、管程出口位于两端，而壳程入口位于微孔膜段的外壳侧面；
e.聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器在烟道气脱碳方面的应用：
11)管程物相为醇胺溶液，具体质量组成为N-甲基二乙醇胺:哌嗪:水＝40:5:55，流量为15L/h，操作温度为25℃，操作压力为0.01MPa；壳程物相为烟道气，CO2含量12％，流量为0.5Nm3/h，操作温度为50℃，操作压力为0.05MPa。结果显示，CO2捕集效率为95％。

Claims (11)

1.一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，其特征在于：包括中空密闭的反应器和聚四氟乙烯中空纤维膜，
中空纤维膜置于反应器内部，于靠近中空纤维膜二开口端的中空纤维膜的外壁面与反应器内壁面之间分别设置有密封材料，二处密封材料填充区将反应器内部的空腔分隔成三个互不连通的腔室，中部腔室为容置中空纤维膜的腔室，中空纤维膜的二开口端分别穿过二处密封材料填充区与另外二个腔室相连通；
所述处于中部腔室内的每一根中空纤维膜均包括微孔段和致密段两部分；微孔段靠近中空纤维膜的一开口端，致密段靠近中空纤维膜的另一开口端；
于中部腔室所在的反应器外壳上设有壳程入口，或于中部腔室所在的反应器外壳上设有壳程入口和壳程出口；
于与中空纤维膜二开口端相连通的另外二个腔室所在的反应器外壳上分别设有管程入口与管程出口。
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，其特征在于：反应器内部设置的中空纤维膜为1根或2根以上；
每一根中空纤维膜均为一体式结构，致密段是于聚四氟乙烯中空纤维微孔膜中的一段经烧结，使微孔结构转化为致密结构而成的。
3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，其特征在于：于中部腔室内中空纤维膜的微孔段与致密段相交处设置密封材料填充区，密封材料填充区将中部腔室分隔成二个互不连通的微孔段腔室和致密段腔室，于所述微孔段腔室所在的反应器外壳上设有壳程入口，或于微孔段腔室所在的反应器外壳上设有壳程入口和壳程出口。
4.根据权利要求1或2所述的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，其特征在于：所述聚四氟乙烯中空纤维微孔膜部分内径0.2~2.0mm、外径0.3~5.0mm、孔隙率30~85%、平均孔径0.03~5.0μm。
5.根据权利要求4所述的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，其特征在于：所述聚四氟乙烯中空纤维致密膜部分内径0.18~1.8mm、外径0.27~4.5mm。
6.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器，其特征在于：聚四氟乙烯中空纤维膜微孔段的长度为0.1~0.5m，致密段的长度为0.2~2.0m；且2根以上中空纤维膜时，微孔段长度相同，致密膜段长度相同。
7.一种权利要求1-6任一所述聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器的制备方法，其特征在于：
（1）制备聚四氟乙烯中空纤维微孔膜；
（2）在高于等于340°C温度下对一部分长度的聚四氟乙烯中空纤维微孔膜进行彻底烧结，使烧结部分的微孔结构转化为致密结构；
（3）将聚四氟乙烯中空纤维膜裁成所需长度；2根以上中空纤维膜时，其中包括的微孔膜部分长度相同，包括的致密膜部分长度也相同；
（4）根据裁好的聚四氟乙烯中空纤维膜选择反应器外壳长度，并将聚四氟乙烯中空纤维膜用密封材料浇铸密封在反应器外壳内；密封材料填充区共有二段或三段；二段时，分别位于反应器两端靠近中空纤维膜的二开口端处，将反应器内部分成互不连通的三部分；三段时，分别位于反应器两端靠近中空纤维膜的二开口端处以及聚四氟乙烯中空纤维膜微孔段和致密段两部分的交界处，将反应器内部分成互不连通的四部分；
（5）于反应器外壳上设置于管程入口、管程出口和壳程入口的通孔，或于反应器外壳上设置于管程入口、管程出口、壳程入口和壳程出口的通孔；其中管程入口、管程出口位于两端；而壳程入口、或壳程入口和壳程出口，位于微孔膜段的外壳侧面。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯中空纤维膜在反应器内为平直形式或弯曲形式放置；
反应器外壳材质为不锈钢、工程塑料等中的一种或二种以上；
所述密封材料为环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂等中的一种或二种以上；
所述的高于等于340°C温度指340~400°C。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述的温度指360~380°C。
10.一种权利要求1-6任一所述的聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器的应用，其特征在于：
管程物相为液相，由反应器管程入口进入反应器，由反应器管程出口流出反应器；
壳程物相为液相和/或气相，由反应器侧面壳程入口进入反应器，由反应器壳程出口流出反应器。
11.根据权利要求10所述的应用，其特征在于：可通过控制管程物相和壳程物相的操作压力，使壳程物相透过聚四氟乙烯中空纤维微孔膜管壁上的微孔与管程物相在中空纤维膜管内进行混合，之后进入聚四氟乙烯中空纤维致密膜段进一步反应。
CN202011010214.9A 2020-09-23 2020-09-23 一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备和应用 Active CN114247396B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011010214.9A CN114247396B (zh) 2020-09-23 2020-09-23 一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011010214.9A CN114247396B (zh) 2020-09-23 2020-09-23 一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114247396A CN114247396A (zh) 2022-03-29
CN114247396B true CN114247396B (zh) 2022-11-08

Family

ID=80788657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011010214.9A Active CN114247396B (zh) 2020-09-23 2020-09-23 一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114247396B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1392802A (zh) * 2000-08-02 2003-01-22 东丽株式会社 中空纤维膜组件、中空纤维膜组件装置以及中空纤维膜组件的制造方法
CN102527245A (zh) * 2010-12-23 2012-07-04 新奥科技发展有限公司 一种对膜分离性能进行测试的装置、系统及方法
CN103949165A (zh) * 2014-03-27 2014-07-30 宁波净源膜科技有限公司 一种聚四氟乙烯非均相中空纤维膜的制备方法
CN105833733A (zh) * 2016-04-28 2016-08-10 山东金汇膜科技股份有限公司 一种聚四氟乙烯中空纤维微孔膜的预封装方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2566003B1 (fr) * 1984-06-13 1987-07-24 Inst Nat Rech Chimique Fibres creuses, leur procede de fabrication et leurs applications notamment dans le domaine des separations par membranes
EP1485193B1 (en) * 2002-03-19 2007-09-12 Entegris, Inc. Hollow fiber membrane contact apparatus and process
CN101362044B (zh) * 2008-09-08 2011-01-26 江南大学 一种甲醛废气高效膜吸收技术
KR20110021218A (ko) * 2009-08-25 2011-03-04 코오롱인더스트리 주식회사 유체 여과 장치
CN103282109A (zh) * 2010-12-27 2013-09-04 东丽株式会社 中空丝膜组件和化学品的制造方法
US9061251B2 (en) * 2011-09-27 2015-06-23 Markel Corporation Self sealing membrane contactor with PTFE tubular membranes
CN103055721B (zh) * 2013-01-30 2015-06-17 四川大学 高通量高强度聚四氟乙烯中空纤维膜的制备方法
CN105602838A (zh) * 2016-02-02 2016-05-25 中国科学院成都有机化学有限公司 一种沼气甲烷化脱碳系统和方法
WO2017180167A1 (en) * 2016-04-13 2017-10-19 Board Of Regents, The University Of Texas System Oil recovery using microporous hydrophobic membrane contactors
CN108114673A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 中国科学院大连化学物理研究所 一种中空纤维膜接触反应器及在气液两相反应中的应用
CN108144456B (zh) * 2016-12-02 2021-06-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种聚四氟乙烯中空纤维膜的制备及膜和膜接触器与应用
KR102160201B1 (ko) * 2017-10-26 2020-09-25 주식회사 엘지화학 불소계 수지 다공성 막 및 그 제조방법
CN111408284B (zh) * 2020-04-14 2022-03-29 自然资源部天津海水淡化与综合利用研究所 一种聚四氟乙烯微孔膜及其制备方法
CN114247395B (zh) * 2020-09-23 2023-04-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种中空纤维膜式微通道反应器及应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1392802A (zh) * 2000-08-02 2003-01-22 东丽株式会社 中空纤维膜组件、中空纤维膜组件装置以及中空纤维膜组件的制造方法
CN102527245A (zh) * 2010-12-23 2012-07-04 新奥科技发展有限公司 一种对膜分离性能进行测试的装置、系统及方法
CN103949165A (zh) * 2014-03-27 2014-07-30 宁波净源膜科技有限公司 一种聚四氟乙烯非均相中空纤维膜的制备方法
CN105833733A (zh) * 2016-04-28 2016-08-10 山东金汇膜科技股份有限公司 一种聚四氟乙烯中空纤维微孔膜的预封装方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114247396A (zh) 2022-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101433815B (zh) 一种膜分散式微通道反应器
CN102974255B (zh) 一种被动式螺旋微结构混合装置及应用
JP2007519510A (ja) 多孔膜マイクロ構造デバイス及びその製造方法
CN102241694B (zh) 一种快速合成MOFs纳米粒子的方法
Tan et al. Membrane microreactors for catalytic reactions
CN108525622B (zh) 一种多级反应微流控装置及其制备纳米材料的应用
CN107244653B (zh) 带等孔径孔隙率渐变催化剂载体的制氢微反应器
CN114247396B (zh) 一种聚四氟乙烯中空纤维膜微通道反应器及其制备和应用
CN106669556B (zh) 一种利用变换微流控通道制备毫米级颗粒的方法
CN211586547U (zh) 一种微反应器
Zentel et al. 3D printing as chemical reaction engineering booster
Lan et al. Controllable preparation of microscale tubes with multiphase co-laminar flow in a double co-axial microdevice
DE10249724A1 (de) Hochleistungs-Temperierkanäle
DE19909180A1 (de) Verfahren zur Durchführung chemischer Umsetzungen in einem Mikroreaktor und solch ein Mikroreaktor
CN210584998U (zh) 一种可反复拆装和更换组件的复合微液滴生成装置
DE10218278B4 (de) Mikroreaktor
CN112974828A (zh) 一种规模化连续制备金属纳米粒子的装置和方法
CN114247395B (zh) 一种中空纤维膜式微通道反应器及应用
CN109745931A (zh) 一种基于中空泡沫材料的微型反应装置及其应用
Seelam et al. Microreactors and membrane microreactors: fabrication and applications
CN110155946B (zh) 一种具有分形结构催化剂载体的制氢微重整器
CN110801783A (zh) 用于微化工精馏的3d打印矿物填料
CN207237880U (zh) 一种流体物料的微混合器件
CN1676209A (zh) 泡沫陶瓷环形填料
CN219272696U (zh) 一种微液滴制备装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant