CN201308831Y - 一种微结构反应器 - Google Patents
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Abstract
一种能够实现流体混合与反应的微结构反应器，包括左模块(9)、右模块(10)、连续相流体进口通道(1)、连续相流体平行分配通道(2)、两相混合通道(3)等，左模块(9)与右模块(10)对扣连接，在左模块(9)的沿周分别开有连续相流体进口通道(1)、上混合料出口通道(5－1)、下混合料出口通道(5－2)；在右模块(10)的中部安装有分散相流体缓冲室(7)，分散相流体进口通道(6)与分散相流体缓冲室(7)连通，可应用于相际混合传质的众多相关领域，具有工程化运行整体混合效果好的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及流体混合与反应设备，具体地说，涉及一种能够实现流体混合与反应的微结构反应器。
背景技术
在化学工业中两种流体的混合是常见的传质过程，特别是当两种流体混合传质后再进行两相分离时，如液-液萃取、气体吸收等，其混合性能对反应过程有着非常重要的影响。常用的反应设备有混料釜、萃取塔或静态混合器等，它们处理量大，能够满足大规模生产的需要，但存在动力消耗大、混合不均匀、混合后相际分离困难、设备体积大等缺点。
近年来，随着微加工技术的不断发展，相关科研工作者在微结构反应器方面开展研究，并取得一些成果，开发出了设备构造简单，操作条件易于控制，在低能耗下即可实现良好的传质混合与分离效果的微结构反应器。CN1736577提出了一种多通道微结构反应器，该反应器传质面积大，反应转化率；设备费用低，操作简单；调节单通道宽度和平等通道数量实现规模化生产，设备处理量大；在化学、化工、石化、医药和食品等众多混合反应领域有重要应用。然而，通过研究我们发现，该反应器在处理量大的工业生产中存在连续相整体分布不均匀，混合效果下降问题，
发明内容
本实用新型的目的是提出一种微结构反应器，它具有混合效果好、能耗低，并适用于大规模工业化生产装置运行的特点。
本实用新型是这样实现的：包括左模块、右模块、连续相流体进口通道、连续相流体平行分配通道、两相混合通道、两相混合料出口平行分配通道、上混合料出口通道、下混合料出口通道、分散相流体进口通道、分散相流体缓冲室、多孔分散介质，左模块与右模块对扣连接，在左模块的沿周分别开有连续相流体进口通道、上混合料出口通道、下混合料出口通道，在左模块的中部开有两相混合通道，在两相混合通道的两侧设置有连续相流体平行分配通道、两相混合料出口平行分配通道；在右模块的中部安装有分散相流体缓冲室，分散相流体进口通道与分散相流体缓冲室连通，分散相流体缓冲室上填有多孔分散介质。
由左模块与右模块对扣组合，通过螺铨紧固连接。
连续相流体进口通道与连续相流体平行分配通道连通，连续相流体平行分配通道与两相混合通道连通，两相混合通道与两相混合料出口平行分配通道连通，两相混合料出口平行分配通道分别与上混合料出口通道、下混合料出口通道连通。
分散相流体进口通道和分散相流体缓冲室连通，分散相流体缓冲室与多孔分散介质连通，多孔分散介质与两相混合通道连通。
两相混合通道与分散相流体缓冲室由多孔分散介质隔开。
多孔分散介质的孔径为0.1～500微米。
本实用新型的优点在于：混合效果好、能耗低，并适用于大规模工业化生产的新型高性能反应器对化学工业的反应与分离过程有着重要的意义。本实用新型采用的多孔分散介质为有机膜或无机膜，如金属纤维毡、金属纤维网、有机聚合物膜或其它多孔过滤介质，孔径在0.1微米～500微米；两相混合通道的宽度和高度根据不同的连续相流量和反应过程进行调节；连续相流体平行分配通道和两相混合料出口平行分配通道含有一系列均匀分布的平行通道，其宽度和高度根据不同的连续相流量和两相混合料流量及反应过程进行调节。操作时分散相流体在压差的作用下以微小液滴或气泡的形式通过多孔分散介质进入连续相中，实现快速混合和反应。
附图说明
附图1为本实用新型左模块9的结构示意图；
附图2为本实用新型右模块10的结构示意图。
具体实施方式
如附图1、附图2所示，由左模块9、右模块10、连续相流体进口通道1、连续相流体平行分配通道2、两相混合通道3、两相混合料出口平行分配通道4、上混合料出口通道5-1、下混合料出口通道5-2、分散相流体进口通道6、分散相流体缓冲室7、多孔分散介质8组成，左模块9与右模块10对扣连接，在左模块9的沿周分别开有连续相流体进口通道1、上混合料出口通道5-1、下混合料出口通道5-2，在左模块9的中部开有两相混合通道3，在两相混合通道3的两侧设置有连续相流体平行分配通道2、两相混合料出口平行分配通道4；在右模块10的中部安装有分散相流体缓冲室7，分散相流体进口通道6与分散相流体缓冲室7连通，分散相流体缓冲室7上填有多孔分散介质8。
由左模块9与右模块10对扣组合，通过螺铨紧固连接。
连续相流体进口通道1与连续相流体平行分配通道2连通，连续相流体平行分配通道2与两相混合通道3连通，两相混合通道3与两相混合料出口平行分配通道4连通，两相混合料出口平行分配通道4分别与上混合料出口通道5-1、下混合料出口通道5-2连通。
分散相流体进口通道6和分散相流体缓冲室7连通，分散相流体缓冲室7与多孔分散介质8连通，多孔分散介质8与两相混合通道3连通。多孔分散介质8的孔径为0.1～500微米。
两相混合通道3与分散相流体缓冲室7由多孔分散介质8隔开。
本实用新型提出了连续相预分配、混合料再分配；连续相等距离流经反应器结构通道形成均匀分布的微结构反应器。连续相流体平行分配通道2使进入两相混合通道3的连续相保持均匀流动状态，实现预分配，连续相流体进口通道1位于左模块9反应器进口一侧正中，上混合料出口通道5-1、下混合料出口通道5-2位于左模块9反应器出口一侧两端，同时由于两相混合料出口平行分配通道4的再分配作用，使得连续相流体从进入反应器到形成两相混合料流出反应器所流历的路线都是等距离的，这样的一个总体效果使得连续相在反应器中呈现总体均匀分布，对透过分散介质的分散相的剪切与混合总体均匀，消除了反应器的“放大效应”，保持了反应器良好的混合状态和效果。
本实用新型的操作过程简述如下；首先将反应器的左模块9和右模块10对扣组合，通过螺铨或其它紧固方式连接，再将反应器与连续相、分散相流体输送管线及泵连接，反应器两个出料口用外管线等距离中央合并连接后成为一根出料管线。操作时分散相和和连续相流体分别在流体泵的输送下从连续相流体进口通道1和分散相流体进口通道6进入反应器，连续相流体经过连续相流体平行分配通道2进入两相混合通道3，分散相流体进入分散相流体缓冲室7，在多孔分散介质8两侧，由于分散相流体压力大于连续相流体压力，分散相流体缓冲室7内分散相流体透过多孔分散介质8以与连续相流动方向垂直的流动方向进入两相混合通道3并形成瞬间分散相流柱，分散相流柱被一定流速的连续相剪切为微小液滴或气泡，形成两相混合料，之后流经两相混合料出口平行分配通道4，从上混合料出口通道5-1、下混合料出口通道5-2流出反应器，实现两种液体的快速混合和反应。
本实用新型可应用于相际混合传质的众多相关领域，具有工程化运行整体混合效果好的特点。
Claims (6)
1.一种微结构反应器，包括左模块(9)、右模块(10)、连续相流体进口通道(1)、连续相流体平行分配通道(2)、两相混合通道(3)、两相混合料出口平行分配通道(4)、上混合料出口通道(5-1)、下混合料出口通道(5-2)、分散相流体进口通道(6)、分散相流体缓冲室(7)、多孔分散介质(8)，其特征在于：左模块(9)与右模块(10)对扣连接，在左模块(9)的沿周分别开有连续相流体进口通道(1)、上混合料出口通道(5-1)、下混合料出口通道(5-2)，在左模块(9)的中部开有两相混合通道(3)，在两相混合通道(3)的两侧设置有连续相流体平行分配通道(2)、两相混合料出口平行分配通道(4)；在右模块(10)的中部安装有分散相流体缓冲室(7)，分散相流体进口通道(6)与分散相流体缓冲室(7)连通，分散相流体缓冲室(7)上填有多孔分散介质(8)。
2.根据权利要求1所述的一种微结构反应器，其特征在于：左模块(9)与右模块(10)对扣组合，通过螺铨紧固连接。
3.根据权利要求1所述的一种微结构反应器，其特征在于：连续相流体进口通道(1)与连续相流体平行分配通道(2)连通，连续相流体平行分配通道(2)与两相混合通道(3)连通，两相混合通道(3)与两相混合料出口平行分配通道(4)连通，两相混合料出口平行分配通道(4)分别与上混合料出口通道(5-1)、下混合料出口通道(5-2)连通。
4.根据权利要求1所述的一种微结构反应器，其特征在于：分散相流体进口通道(6)和分散相流体缓冲室(7)连通，分散相流体缓冲室(7)与多孔分散介质(8)连通，多孔分散介质(8)与两相混合通道(3)连通。
5.根据权利要求4所述的一种微结构反应器，其特征在于：两相混合通道(3)与分散相流体缓冲室(7)由多孔分散介质(8)隔开。
6.根据权利要求1所述的一种微结构反应器，其特征在于：多孔分散介质(8)的孔径为0.1～500微米。
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