CN116832733A - 一种微反应器及其微通道 - Google Patents
一种微反应器及其微通道 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116832733A CN116832733A CN202310813717.7A CN202310813717A CN116832733A CN 116832733 A CN116832733 A CN 116832733A CN 202310813717 A CN202310813717 A CN 202310813717A CN 116832733 A CN116832733 A CN 116832733A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- straight
- microchannel
- micro
- tube
- channel
- 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.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 37
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 28
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 23
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 2
- 229960002555 zidovudine Drugs 0.000 description 2
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IQFYYKKMVGJFEH-XLPZGREQSA-N Thymidine Chemical compound O=C1NC(=O)C(C)=CN1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)C1 IQFYYKKMVGJFEH-XLPZGREQSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000010724 circulating oil Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- JBWKIWSBJXDJDT-UHFFFAOYSA-N triphenylmethyl chloride Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C=1C=CC=CC=1)(Cl)C1=CC=CC=C1 JBWKIWSBJXDJDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供一种微通道,用于微反应器,其包括由多个微通道单元串联而成,每个微通道单元包括多条直形管路以及多条弯曲管路,直形管路分别沿直线延伸,每条直形管路的长度为0.5毫米至5毫米,弯曲管路分别沿曲线延伸,连接相邻两直形管路,被连接的相邻两直形管路的延伸方向之间呈90°夹角。其中,微通道任意位置的横截面为圆形,且微通道任意位置的横截面面积不变,横截面的半径为0.05毫米至2.5毫米。通过本微通道能够提升微反应器内部流体的混合、传质和传热效果。
Description
技术领域
本发明涉及微反应器技术领域,尤其涉及一种微反应器及其微通道。
背景技术
微反应器技术兴起于20世纪90年代,是一个涉及化工、机械、物理、化学等多学科交叉的前沿领域。微反应器的内部通道特征尺寸小,具有热质传递速率快、可控性强、本质安全、过程能耗低、集成度高、放大效应小等优点,可以提高目标产物的选择性和收率以及资源和能源的综合利用率,对实现化工过程节能减排和可持续性发展具有重要意义。
微通道及微反应器的设计,一直是微反应器技术领域的一个重点和热点,也是微反应器技术应用于实践过程中的一个难点。微通道设计的一个基本要求是获得较高的传质传热速率,文献中已经报道了各种具有特殊结构的微通道,如内部设置有障碍物的微通道、螺旋形的微通道、具有分支-汇合结构的微通道、具有周期性收缩-膨胀结构的微通道等。
现有的微反应器大多采用上述微通道结构中某一种,能够提高反应过程中传质和传热速率,但这些微通道结构复杂,通过障碍物、分支、突缩的结构在流体中引入湍动,能量耗散大。而且在某些流量条件下结构复杂的微通道容易存在死区,在长时间使用后容易结垢,难以维护。因此,设计开发一种传质传热效率高、同时结构简单的微通道是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微通道,能够提升微反应器内部流体的混合、传质和传热效果。
为实现前述目的的微通道,用于微反应器,其包括由多个微通道单元串联而成,每个所述微通道单元包括:
多条直形管路,分别沿直线延伸,每条所述直形管路的长度为0.5毫米至5毫米;以及
多条弯曲管路,分别沿曲线延伸,连接相邻两所述直形管路,被连接的相邻两所述直形管路的延伸方向之间呈90°夹角;
其中,所述微通道任意位置的横截面为圆形,所述横截面的半径为0.05毫米至2.5毫米,且所述微通道任意位置的横截面面积不变。
在一个或多个实施例中,每个所述微通道单元具有相同的构型。
在一个或多个实施例中,所述直形管路包括第一直形管、第二直形管、第三直形管、第四直形管、第五直形管、第六直形管、第七直形管以及第八直形管,所述弯曲管路包括第一弯曲管、第二弯曲管、第三弯曲管、第四弯曲管、第五弯曲管、第六弯曲管、第七弯曲管以及第八弯曲管;
其中,所述第一弯曲管连接所述第一直形管与所述第二直形管,连接状态下的所述第一直形管沿第一方向布设,所述第二直形管自所述第一弯曲管沿第二方向的负方向布设;
所述第二弯曲管连接所述第二直形管与所述第三直形管,连接状态下的所述第三直形管沿第一方向布设;
所述第三弯曲管连接所述第三直形管与所述第四直形管,连接状态下的所述第四直形管沿第三方向布设;
所述第四弯曲管连接所述第四直形管与所述第五直形管,连接状态下的所述第五直形管沿第一方向布设;
所述第五弯曲管连接所述第五直形管与所述第六直形管,连接状态下的所述第六直形管沿第二方向的正方向布设;
所述第六弯曲管连接所述第六直形管与所述第七直形管,连接状态下的所述第七直形管沿第一方向布设;
所述第七弯曲管连接所述第七直形管与所述第八直形管,连接状态下的所述第八直形管沿第三方向布设;
所述第八弯曲管连接所述第八直形管与相邻微通道单元的第一直形管,连接状态下的所述相邻微通道单元的第一直形管沿第一方向布设;
其中,所述第一方向垂直所述第三方向,所述第二方向垂直于所述第一方向与所述第三方向所在平面。
在一个或多个实施例中,所述多条直形管路的长度相同。
在一个或多个实施例中,所述多条弯曲管路的曲率半径均相同。
在一个或多个实施例中,所述弯曲管路的曲率半径为所述横截面半径的1.4至3倍。
在一个或多个实施例中,包括入口管路以及出口管路;
其中,所述入口管路与位于微通道入口处的所述微通道单元的第一直形管连通,所述出口管路与位于微通道出口处的所述微通道单元的第八弯曲管连通。
另一方面,根据本申请的一些实施例还提供了一种微反应器,其包括反应微通道以及换热微通道,所述反应微通道采用如前一个或多个实施例中所记载的微通道;
所述反应微通道由多个在同一平面内串联的微通道单元组成;
所述换热微通道包括相连通的第一管路组以及第二管路组,所述第一管路组与所述第二管路组分别布设于不同平面内,并彼此隔开一段距离,所述反应微通道夹设于所述第一管路组与所述第二管路组,在所述微反应器高度方向所视得的正投影中,所述反应微通道由所述换热微通道遮盖。
在一个或多个实施例中,所述微通道和/或所述第一管路组和/或所述第二管路组内的管路分别沿蜿蜒曲折的方向延伸布设。
在一个或多个实施例中,构成所述第一管路组和/或所述第二管路组的管路横截面为矩形,所述矩形的宽度为3毫米至5毫米,所述矩形的高度为1毫米至3毫米。
在一个或多个实施例中,所述反应微通道的入口与所述换热微通道的入口分别布设于微反应器的对角处。
本发明的有益效果在于:
通过本微通道,使得微通道的延伸方向在三维空间上的不断90度转弯,在流体内部产生以迪恩涡为主的二次流,增强流体的湍动,从而提高流体内部的混合、传质和传热效果。迪恩涡产生的原因是当流体通过弯曲管路时,会受到离心力作用,在一定条件下会在垂直于主体流动的方向上产生两个对称的涡,且两个涡的方向分别是顺时针和逆时针方向,这两个涡即为迪恩涡。与此同时,与现有微通道结构不同,本申请的微通道中不存在障碍物结构,不会导致流体的分裂与重组,能尽量避免死角和死区。同时微通道纵截面为圆形,直径保持不变,除了能进一步减少死区外,还能明显改善微反应器的压降。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中,用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中:
图1示出了根据本申请一些实施例的微通道的立体示意图;
图2示出了根据本申请一些实施例的微通道单元的立体示意图;
图3示出了根据本申请一些实施例的微反应器的立体示意图;
图4示出了根据本申请一些实施例的微通道的纵截面上的速度矢量图;
图5示出了根据本申请一些实施例的微反应器与现有微反应器比较的结果。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
为了解决现有技术中存在的问题,一方面,根据本申请的一些实施例,提供了一种用于微反应器中的微通道,如图1示出了根据本申请一些实施例的微通道的立体示意图,微通道100由多个微通道单元1串联而成,其中微通道单元1串联是指相邻两微通道单元1彼此串接并内部连通。
图2示出了根据本申请一些实施例的微通道单元的立体示意图,每个微通道单元1都包括多条直形管路11以及多条弯曲管路12,每条直形管路11分别沿直线延伸,每条直形管路11的长度为0.5毫米至5毫米。每条弯曲管路12分别沿曲线延伸,并连接相邻两直形管路11,被弯曲管路12连接的相邻两两直形管路11的延伸方向之间呈90°夹角。
其中,微通道100任意位置的横截面为圆形,微通道1横截面的半径为0.05毫米至2.5毫米,且微通道100任意位置的横截面面积不变。
通过具有前述构型的微通道,使得微通道的延伸方向在三维空间上的不断90度转弯,在流体内部产生以迪恩涡为主的二次流,增强流体的湍动,从而提高流体内部的混合、传质和传热效果。迪恩涡产生的原因是当流体通过弯曲管路时,会受到离心力作用,在一定条件下会在垂直于主体流动的方向上产生两个对称的涡,且两个涡的方向分别是顺时针和逆时针方向,这两个涡即为迪恩涡。与此同时,与现有微通道结构不同,本申请的微通道中不存在障碍物结构,不会导致流体的分裂与重组,能尽量避免死角和死区。同时微通道纵截面为圆形,直径保持不变,除了能进一步减少死区外,还能明显改善微反应器的压降。
在本文中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本微通道的一些实施例中,微通道是如图1中所示出地、构成微通道100的多个微通道单元1中,每个微通道单元1都具有相同的构型,从而使得微通道100的整体构型更加简单,易于加工制造。
在本微通道的一些实施例中,如图2所示,构成微通道单元1的直形管路11包括第一直形管111、第二直形管112、第三直形管113、第四直形管114、第五直形管115、第六直形管116、第七直形管117以及第八直形管118,构成微通道单元1的弯曲管路12包括第一弯曲管121、第二弯曲管122、第三弯曲管123、第四弯曲管124、第五弯曲管125、第六弯曲管126、第七弯曲管127以及第八弯曲管128。
其中,第一弯曲管121连接第一直形管111与第二直形管112,连接状态下的第一直形管111沿第一方向X布设,第二直形管112自第一弯曲管121沿第二方向Z的负方向布设。第二弯曲管122连接第二直形管112与第三直形管113,连接状态下的第三直形管113沿第一方向X布设。第三弯曲管123连接第三直形管113与第四直形管114,连接状态下的第四直形管114沿第三方向Y布设。第四弯曲管124连接第四直形管114与第五直形管115,连接状态下的第五直形管115沿第一方向X布设。第五弯曲管125连接第五直形管115与第六直形管116,连接状态下的第六直形管116沿第二方向Z的正方向布设。第六弯曲管126连接第六直形管116与第七直形管117,连接状态下的第七直形管117沿第一方向X布设。第七弯曲管127连接第七直形管117与第八直形管118,连接状态下的第八直形118管沿第三方向Y布设。第八弯曲管128连接第八直形管118与相邻微通道单元的第一直形管(如图2所示),连接状态下的相邻微通道单元的第一直形管沿第一方向X布设。其中,第一方向X垂直第三方向Y,第二方向Z垂直于第一方向X与第三方向Y所在平面。经验证,通过将每一构成微通道100的微通道单元1设置成为前述构型,不仅能够使得微通道100中的每个微通道单元1都具有相同的构型,易于加工制造,同时具有前述构型的微通道100整体能明显改善微反应器的压降。在本申请实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”,例如“第一直形管”“第二直形管”,等仅用于区别不同对象,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、特定顺序或主次关系。
在本微通道的一些实施例中,多条直形管路11的长度相同,经验证,具有该构型的微通道1能够减少内部流体的死角和死区。
在本微通道的一些实施例中,多条弯曲管路12的曲率半径均相同,其中,弯曲管路12的曲率半径为弯曲管路12延伸方向的曲率半径,通过该构型能够同样减少内部流体的死角和死区。
在本微通道的一些实施例中,弯曲管路12的曲率半径为横截面半径的1.4至3倍,以起到增强流体的湍动,从而提高流体内部的混合、传质和传热效果。
在本微通道的一些实施例中,反应微通道包括入口管路2以及出口管路(图中未示出),在图中所示实施例中,入口管路2具有两个物料进口20,便于模拟两股流体的混合,当然,在其他一些合适的实施例中,物料进口20的数量可以是一个或者三个及以上的多个。其中,入口管路2与位于微通道入口处的微通道单元的第一直形管连通,出口管路与位于微通道出口处的微通道单元的第八弯曲管连通。
另一方面,根据本申请的一些实施例,还提供了一种微反应器,图3示出了根据本申请一些实施例的微反应器的立体示意图。其反应微通道以及换热微通道,反应微通道采用如前一个或多个实施例中所记载的微通道100的构型。
反应微通道由多个在同一平面内串联的微通道单元1组成,换热微通道包括相连通的第一管路组101以及第二管路组102,第一管路组与第二管路组分别布设于不同平面内,并彼此隔开一段距离,反应微通道100夹设于第一管路组与第二管路组,在所述微反应器高度方向所视得的正投影中,所述反应微通道由所述换热微通道遮盖,使得换热微通道分别位于反应微通道的上、下,且能够覆盖整个反应微通道区域。本微反应器可以通过串联或并联微反应器,增加通量等方式实现放大,适合工业化放大,保证工业化生产的需求。
根据本微反应器的一些实施例,微通道100和/或第一管路组101和/或第二管路组102内的管路分别沿蜿蜒曲折的方向延伸布设,从而在有限的空间内形成更长的反应路径。
根据本微反应器的一些实施例,构成第一管路组101和/或第二管路组的管路横截面102为矩形,矩形的宽度为3毫米至5毫米,矩形的高度为1毫米至3毫米。
根据本微反应器的一些实施例,如图3所示,反应微通道的入口20与换热微通道的入口1030分别布设于微反应器的对角处。
如下通过实施例1-3进一步阐释本微反应器极其微通道的进步效果:
实施例1、三维蛇形弯曲圆形截面微通道
采用如图1所示的微通道进行实验,其包含三个微通道单元1,以及一个入口管路2。每个微通道单元1都包含了相互连接的8段直形管路11和8段90度弯曲管路12。本实施例中,微通道的纵截面为半径恒定为0.25毫米的圆形截面,所有直形管路11长度等于1毫米,所有90度弯曲管路12的曲率半径为0.75毫米。入口管路2包含了两个入口,分别是两股不同物料的入口。本实施例中的三维蛇形弯曲微通道的总体积为10.8微升,通过计算流体力学模拟得到通道纵截面上的速度矢量图,如图4所示,可以看到通道纵截面上形成了两个对称的旋涡,即迪恩涡,从而强化通道径向方向上的传质和传热过程。进一步通过计算流体力学模拟,在图1所示微通道的两个入口处连续通入流量相同、物性同25度水的流体,可以得到不同流量下,在本实施所用微通道内不同体积位置处的混合指数,如下表1所示。可以看到,在所研究的流量范围内,即0.248-0.99毫升/分钟范围内,在本实施例所用微通道出口处的混合指数都为1,即在微通道出口处物料都能达到完全混合,同时在微通道1/4体积位置处,也能够有良好的混合指数,说明使用本实施例的微通道,可以在0.65s内实现物料的完全混合,具有优异的混合性能。可以理解的是,表中所提到的混合指数越高,混合性能越好。微通道的体积位置是指流动并填满至该位置的流体体积与填满微通道所用流体的体积的比值。
表1
实施例2、三维蛇形弯曲圆形截面微通道反应器
如图3所示,本实施例中微反应器包含了反应微通道和换热微通道。反应微通道为三维蛇形弯曲圆形截面微通道,包含了相互连接的十列微通道组成。每一列微通道包含了12个微通道单元,每个微通道单元1都包含了相互连接的8段直形管路11和8段90度弯曲管路12。本实施例中,每个微通道单元1的纵截面为半径恒定为0.5毫米的圆形截面,所有直形管路11长度等于1毫米,所有90度弯曲管路12的曲率半径为1毫米。本实施的微通道反应器中,相邻两列微通道通过三维弯曲的通道相连,用于列与列之间相连的三维弯曲管路,包括了5段直形管路和4段90度弯曲管路。本实施的微通道反应器中,反应微通道的体积为2毫升。本实施例的微反应器中,换热通道分为上、下两层,分别位于反应通道的上、下,距离反应通道1毫米,且上、下两层通过一段半径为1.25毫米的圆形截面直形管路相连接。所用换热微通道的纵截面为矩形,通道宽度为5毫米,高度为1毫米。使用超快激光技术进行加工,得到玻璃材质的三维蛇形弯曲圆形截面微通道反应器。
采用化学吸收法测定传质系数,CO2和Na2CO3溶液在微反应器中接触、分散并发生传质。在不同的气液两相流量比下,比较了本实施例微反应器和现有微反应器的传质性能,结果如图5所示,需要说明的是,所设置的气相流量始终保持60毫升/分钟,通过改变液体流量改变气液两相流量比。实验结果表明,在实验研究条件下,本发明的微反应器的传质系数均高于现有微反应器的传质系数,说明本发明的三维弯曲圆形截面微通道具有优异的传质性能。
采用逆流换热方式测定传热系数,冷流体走反应微通道,流量为30毫升/分钟,热流体走换热微通道,通过循环水浴输送,循环水浴温度设置为80度。测量得到本实施微反应器的传热系数为476.6瓦/平方米/摄氏度,明显高于某公司微反应器的传热系数150.8瓦/平方米/摄氏度,说明本发明的微通道反应器具有优异的传热性能。
实施例3、齐多夫定羟基保护反应
向β-胸苷(1.817克)与三苯基氯甲烷(6.273克)中加入少量吡啶,再将混合物放入超声波清洗仪中促进固体快速溶解,直至溶液澄清透明。然后将溶液倒入20毫升容量瓶定容,得到反应原料液。使用注射泵输送原料液,设置注射泵流量为0.033毫升/分钟,将原料液输送进入实施例2中微反应器的反应微通道,反应通道出口处连接背压阀,压力约为0.52兆帕。使用循环油浴输送换热流体(硅油),换热流体入口温度为100度,进入实施例2中微反应器的换热微通道。带系统达到稳态后,收集反应流出液,通过HPLC分析测得反应收率为98.6%。在相同的实验条件下,使用毛细管微通道反应器进行齐多夫定羟基保护反应,所用毛细管微通道反应器内径0.5毫米,总体积为2毫升,得到反应收率为93.2%。两个微反应器内反应结果的比较表明,本发明的微通道反应器具有优异的反应性能。
在本申请实施例的描述中,术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;也可以是机械连接,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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
需要理解,文中提及的两个方向“垂直”、“一致”、“平行”等并不需要满足数学意义上严格的角度要求,而是容许一定的容差范围,例如,相比于数学意义上要求的角度相差5°以内,而“沿着”某一方向意指在该方向上至少有分量,优选地,与该方向的夹角在10°以内,更优选地,夹角在5°以内。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围,其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (11)
1.一种微通道,用于微反应器,其特征在于,包括由多个微通道单元串联而成,每个所述微通道单元包括:
多条直形管路,分别沿直线延伸,每条所述直形管路的长度为0.5毫米至5毫米;以及
多条弯曲管路,分别沿曲线延伸,连接相邻两所述直形管路,被连接的相邻两所述直形管路的延伸方向之间呈90°夹角;
其中,所述微通道任意位置的横截面为圆形,所述横截面的半径为0.05毫米至2.5毫米,且所述微通道任意位置的横截面面积不变。
2.如权利要求1所述的微通道,其特征在于,每个所述微通道单元具有相同的构型。
3.如权利要求2所述的微通道,其特征在于,所述直形管路包括第一直形管、第二直形管、第三直形管、第四直形管、第五直形管、第六直形管、第七直形管以及第八直形管,所述弯曲管路包括第一弯曲管、第二弯曲管、第三弯曲管、第四弯曲管、第五弯曲管、第六弯曲管、第七弯曲管以及第八弯曲管;
其中,所述第一弯曲管连接所述第一直形管与所述第二直形管,连接状态下的所述第一直形管沿第一方向布设,所述第二直形管自所述第一弯曲管沿第二方向的负方向布设;
所述第二弯曲管连接所述第二直形管与所述第三直形管,连接状态下的所述第三直形管沿第一方向布设;
所述第三弯曲管连接所述第三直形管与所述第四直形管,连接状态下的所述第四直形管沿第三方向布设;
所述第四弯曲管连接所述第四直形管与所述第五直形管,连接状态下的所述第五直形管沿第一方向布设;
所述第五弯曲管连接所述第五直形管与所述第六直形管,连接状态下的所述第六直形管沿第二方向的正方向布设;
所述第六弯曲管连接所述第六直形管与所述第七直形管,连接状态下的所述第七直形管沿第一方向布设;
所述第七弯曲管连接所述第七直形管与所述第八直形管,连接状态下的所述第八直形管沿第三方向布设;
所述第八弯曲管连接所述第八直形管与相邻微通道单元的第一直形管,连接状态下的所述相邻微通道单元的第一直形管沿第一方向布设;
其中,所述第一方向垂直所述第三方向,所述第二方向垂直于所述第一方向与所述第三方向所在平面。
4.如权利要求1所述的微通道,其特征在于,所述多条直形管路的长度相同。
5.如权利要求1所述的微通道,其特征在于,所述多条弯曲管路的曲率半径均相同。
6.如权利要求1所述的微通道,其特征在于,所述弯曲管路的曲率半径为所述横截面半径的1.4至3倍。
7.如权利要求1所述的微通道,其特征在于,包括入口管路以及出口管路;
其中,所述入口管路与位于微通道入口处的所述微通道单元的第一直形管连通,所述出口管路与位于微通道出口处的所述微通道单元的第八弯曲管连通。
8.一种微反应器,其特征在于,包括反应微通道以及换热微通道,所述反应微通道采用如权利要求1至7任一项所述的微通道;
所述反应微通道由多个在同一平面内串联的微通道单元组成;
所述换热微通道包括相连通的第一管路组以及第二管路组,所述第一管路组与所述第二管路组分别布设于不同平面内,并彼此隔开一段距离,所述反应微通道夹设于所述第一管路组与所述第二管路组,在所述微反应器高度方向所视得的正投影中,所述反应微通道由所述换热微通道遮盖。
9.如权利要求8所述的微反应器,其特征在于,所述微通道和/或所述第一管路组和/或所述第二管路组内的管路分别沿蜿蜒曲折的方向延伸布设。
10.如权利要求8所述的微反应器,其特征在于,构成所述第一管路组和/或所述第二管路组的管路横截面为矩形,所述矩形的宽度为3毫米至5毫米,所述矩形的高度为1毫米至3毫米。
11.如权利要求8所述的微反应器,其特征在于,所述反应微通道的入口与所述换热微通道的入口分别布设于微反应器的对角处。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310813717.7A CN116832733A (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种微反应器及其微通道 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310813717.7A CN116832733A (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种微反应器及其微通道 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116832733A true CN116832733A (zh) | 2023-10-03 |
Family
ID=88173886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310813717.7A Pending CN116832733A (zh) | 2023-07-04 | 2023-07-04 | 一种微反应器及其微通道 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116832733A (zh) |
-
2023
- 2023-07-04 CN CN202310813717.7A patent/CN116832733A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6674933B2 (ja) | プロセス強化マイクロ流体装置 | |
TWI826386B (zh) | 改良的處理強化的流動反應器 | |
CN103638853B (zh) | 一种s型被动式微混合器 | |
Kumar et al. | Slug flow in curved microreactors: hydrodynamic study | |
CN210131619U (zh) | 一种微通道反应结构及微通道反应器 | |
CN108212046B (zh) | 一种蜂窝型通道微反应器 | |
CN101979116B (zh) | 带微凸台阵列结构的微层叠平板式液体燃料蒸发器 | |
CN112403413B (zh) | 一种集成式逆流强化微反应器 | |
CN108579116A (zh) | 一种精馏管、精馏塔及精馏板 | |
AU2019358885A1 (en) | Continuous flow reactor for viral inactivation | |
CN212215458U (zh) | 一种专用于催化氢化的管式反应器 | |
CN204107488U (zh) | 集成微反应装置 | |
CN103877905A (zh) | 一种被动式微混合器 | |
CN113893796B (zh) | 一种链式微反应器 | |
CN103349958A (zh) | 一组双扰动环管反应器 | |
CN104096525B (zh) | 一种实现规模化生产的微通道反应器 | |
CN113198402B (zh) | 一种多级串联微反应器及流体混合方法 | |
CN116832733A (zh) | 一种微反应器及其微通道 | |
CN207237948U (zh) | 一种微反应通道、基板以及微反应器 | |
CN113499744A (zh) | 基于3d打印机技术制作的微通道反应器 | |
CN116550245A (zh) | 含立体阶梯通道的双层复合微反应通道板、微通道反应器 | |
CN215693872U (zh) | 基于3d打印机技术制作的微通道反应器 | |
CN113926405A (zh) | 一种结构化板式反应器 | |
CN108775828B (zh) | 超导换热单元及其装置、系统 | |
CN109331757B (zh) | 管式微反应器、微流体混合方法及其制备方法 |
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 |