CN211562906U - 一种微通道反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及精细化工技术领域，公开了一种微通道反应器，其包括一体成型的混合单元，混合单元包括内部限定有内腔的壳体及设于内腔的若干隔板，内腔的前、后两端分别具有进液口及出液口，相邻两隔板之间限定有微通道，各微通道均连通进液口及出液口，混合单元一体成型制成，不易出现渗漏现象，反应安全、高效、无污染，适合化工行业推行。

Description

一种微通道反应器

技术领域

本实用新型涉及精细化工技术领域，特别是涉及一种微通道反应器。

背景技术

微通道反应器是一种以固体基质制造的可用于化学反应的三维结构单元。通常是指流体通道当量直径在几微米或几百微米的反应器，在这种狭窄的流体通道中，动边界层厚度大大减小，平均热、质扩散距离大幅度缩短，使得微通道内的化学反应能够利用快速表面反应动力学的固有特性。与传统化学反应器相比，微通道反应器的主要优点是表面积与体积比较高，比表面积的增大除了可以强化传热外，也可以强化反应过程；而且，微通道反应器的热传导率也较传统热交换器高得多，较高的热交换效率使反应可在等温下进行；在微通道反应器中热传递和质量传递同时得到改善；微通道中的流体是层流，因而过程参数，如温度、压力、停留时间和流速等容易控制；另外，微通道反应器是单独的反应系统，反应器放大只是简单地将微通道反应器进行平行叠加，反应器工业化不存在放大效应。

混合反应通常伴随着大量的放热，一般会在混合反应器外部设置传热流体以便于为混合反应器尽快散热。目前国内出现了不少针对微通道反应器的设计和制造，但是，现有的微通道反应器中存在以下缺点：1、目前用于混合反应的微通道反应器产品的制备方法通常为：先采用机加工，然后进行机械拼合或焊接而成，该种方法制备的微通道反应器的夹缝部位极易出现腐蚀渗漏现象，从而产品寿命短；此外，该种方法制备的微通道反应器拼接完成后，外部结构布满螺丝和螺孔，在使用时，微通道反应器置于传热介质流体中，存在微通道反应器内部的工作流体与外部的传热流体渗漏混合的风险，而一旦发生渗漏混合，会造成原料的浪费及设施的损坏，极大的增加企业的成本；2、现有的微通道反应器结构对于一些难混合的流体存在混合不均匀，混合效果不理想的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种不易发生腐蚀渗漏、使用寿命长的并且可提升混合效果的微通道反应器。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种微通道反应器，其包括一体成型的混合单元，所述混合单元包括内部限定有内腔的壳体及设于所述内腔的若干隔板，所述内腔的前、后两端分别具有进液口及出液口，相邻两所述隔板之间限定有微通道，各所述微通道均连通所述进液口及所述出液口。

作为优选方案，所述内腔具有至少两个所述进液口。

作为优选方案，所述隔板的前端与所述进液口之间、以及所述隔板的后端与所述出液口之间均限定有混合区。

作为优选方案，沿所述微通道反应器的纵截面观察，所述混合区的内径从靠近所述隔板的一端至另一端逐渐减小。

作为优选方案，沿所述微通道反应器的纵截面观察，所述混合区的内侧壁从远离所述隔板的一端至另一端包括依次相连的第一混合段及第二混合段，

所述第一混合段呈朝内侧凸起的弧面，所述第二混合段呈朝外侧凸起的弧面。

作为优选方案，沿所述微通道反应器的任一横截面观察，所述壳体的厚度相等。

作为优选方案，所述进液口的内径为0.5mm～10mm，所述微通道的内径为0.5mm～10mm。

作为优选方案，包括至少两个所述混合单元，各所述混合单元从前至后依次相连，所述混合单元的进液口与位于其前侧的所述混合单元的出液口相连。

作为优选方案，所述混合单元采用金属材料或陶瓷材料或玻璃材料制成。

本实用新型实施例一种微通道反应器与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型实施例的微通道反应器包括一体成型的混合单元，混合单元包括内部限定有内腔的壳体及设于内腔的若干隔板，内腔的前、后两端分别具有进液口及出液口，相邻两隔板之间限定有微通道，各微通道均连通进液口及出液口；本实用新型微通道反应器的混合单元一体成型制成，不易出现渗漏现象，反应安全、高效、无污染，适合化工行业推行；

进一步的，本实用新型微通道反应器包括至少两个混合单元，各混合单元从前至后依次相连，混合单元的进液口与位于其前侧的混合单元的出液口相连，反应流体由进液口进入壳体后，经过多级微分散和混合交替，最终达到均匀混合的目的，对于难混合的流体，只需串联更多的混合单元即可提升混合效果，简单易行，易于实现工业化放大。

附图说明

图1是本实用新型实施例一种微通道反应器的混合单元的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一种微通道反应器的混合单元的纵截面示意图；

图3是本实用新型实施例一种微通道反应器的整体结构示意图。

图中，1、混合单元；2、壳体；21、内腔；22、进液口；23、出液口；24、混合区；25、第一混合段；26、第二混合段；3、隔板；4、微通道。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1－图3所示，本实用新型实施例优选实施例的第一方面提供一种微通道反应器，包括一体成型的混合单元1，混合单元1包括内部限定有内腔21的壳体2及设于内腔21的若干隔板3，内腔21的前、后两端分别具有进液口22及出液口23，相邻两隔板3之间限定有微通道4，各微通道4均连通进液口22及出液口23。

基于上述技术方案，本实施例中提供一种微通道反应器，包括一体成型的混合单元1，混合单元1一体成型制成，不易出现渗漏现象，反应安全、高效、无污染，适合化工行业推行。

优选地，内腔21具有至少两个进液口22。示例性的，在本实施例中，内腔21具有三个进液口22，需要说明的是，进液口22的数量与反应流体的种类数量相同，每个进液口22通入一种反应流体。

优选地，隔板3的前端与进液口22之间、以及隔板3的后端与出液口23之间均限定有混合区24。反应流体由进液口22进入混合单元1的内腔21后，依次流经混合区24、微通道4及混合区24，使得反应流体经过分散和混合交替，能够达到均匀混合的目的。

优选地，为了提高混合效果，沿微通道反应器的纵截面观察，混合区24的内径从靠近隔板3的一端至另一端逐渐减小。

优选地，沿微通道反应器的纵截面观察，混合区24的内侧壁从远离隔板3的一端至另一端包括依次相连的第一混合段25及第二混合段26，第一混合段25呈朝内侧凸起的弧面，第二混合段26呈朝外侧凸起的弧面。反应流体由微通道4流出后进入混合区24先由第一混合段25及第二混合段26阻挡，在混合区24形成涡流，有利于提高混合效率，再通过第二混合段26输送至出液口23，该种结构设计便于加工并且有利于提高混合效果。

优选地，沿微通道反应器的任一横截面观察，壳体2的厚度相等。

优选地，进液口22的内径为0.5mm～10mm，微通道4的内径为0.5mm～10mm。示例性的，在本实施例中，进液口22的内径与微通道4的内径均为3mm。

如图3所示，优选地，微通道反应器包括至少两个混合单元1，示例性的，在本实施例中，微通道反应器包括三个混合单元1，各混合单元1从前至后依次相连，混合单元1的进液口22与位于其前侧的混合单元1的出液口23相连。反应流体经过多级微分散和混合交替，最终达到均匀混合的目的，对于较难混合的流体，只需串联更多的混合单元1即可提升混合效果。

优选地，混合单元1采用具有防腐蚀功能的金属材料或陶瓷材料或玻璃材料制成。可以防止微反应器本体被腐蚀，防止反应物被干扰及污染。

优选地，为了便于控制反应流体的流速、停留时间等过程参数，沿微通道反应器的纵截面观察，进液口22处的内径等于出液口23处的内径，进液口22处的内径大于等于微通道4的内径。

优选地，微通道4的横截面为圆形或椭圆形或多边形。

优选地，微通道反应器的混合区24的外径为5mm～50mm。

优选地，为保证微反应器本体结构的强度，壳体2的壁厚及隔板3的厚度均大于0.5mm。

本实用新型实施例的第二方面还提供一种所述微通道反应器的制造方法，所述微通道反应器采用3D打印成型。通过3D打印可快速构建三维结构的多孔微通道结构微反应器，操作简单，速度快，易于产业化生产，并且通过3D打印一体式成型的微通道反应器不易出现腐蚀渗漏现象，使用寿命长，避免了微通道反应器内部的工作流体与外部的传热流体渗漏混合。

优选地，3D打印包括激光3D打印、电子束3D打印、粘结剂挤出式3D打印及热挤出式3D打印。当微反应器本体采用金属材料时，微通道反应器采用激光3D打印或电子束3D打印成型，当微反应器本体采用陶瓷材料时，微通道反应器采用粘结剂挤出式3D打印成型，当微反应器本体采用玻璃材料时，微通道反应器采用热挤出式3D打印成型。

本实用新型的工作过程为：根据反应需求，在串联若干个混合单元1，反应流体由进液口22进入混合单元1的内腔21后，依次流经混合区24、微通道4及混合区24，反应流体经过多级微分散和混合交替，最终实现均匀混合的目的。

综上，本实用新型实施例提供一种微通道反应器，混合单元1一体成型制成，不易出现渗漏现象，反应安全、高效、无污染，适合化工行业推行；反应流体经过多级微分散和混合交替，混合均匀性好，对于难混合的流体，只需串联更多的混合单元1即可提升混合效果，简单易行，易于实现工业化放大。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种微通道反应器，其特征在于，包括一体成型的混合单元，所述混合单元包括内部限定有内腔的壳体及设于所述内腔的若干隔板，所述内腔的前、后两端分别具有进液口及出液口，相邻两所述隔板之间限定有微通道，各所述微通道均连通所述进液口及所述出液口。

2.如权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，所述内腔具有至少两个所述进液口。

3.如权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，所述隔板的前端与所述进液口之间、以及所述隔板的后端与所述出液口之间均限定有混合区。

4.如权利要求3所述的微通道反应器，其特征在于，沿所述微通道反应器的纵截面观察，所述混合区的内径从靠近所述隔板的一端至另一端逐渐减小。

5.如权利要求4所述的微通道反应器，其特征在于，沿所述微通道反应器的纵截面观察，所述混合区的内侧壁从远离所述隔板的一端至另一端包括依次相连的第一混合段及第二混合段，

所述第一混合段呈朝内侧凸起的弧面，所述第二混合段呈朝外侧凸起的弧面。

6.如权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，沿所述微通道反应器的任一横截面观察，所述壳体的厚度相等。

7.如权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，所述进液口的内径为0.5mm～10mm，所述微通道的内径为0.5mm～10mm。

8.如权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，包括至少两个所述混合单元，各所述混合单元从前至后依次相连，所述混合单元的进液口与位于其前侧的所述混合单元的出液口相连。

9.如权利要求1－8中任一项所述的微通道反应器，其特征在于，所述混合单元采用金属材料或陶瓷材料或玻璃材料制成。

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