CN213160745U - 适用于多种反应的微反应器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及化工设备技术领域，公开了一种适用于多种反应的微反应器，本申请微反应器通过空心转轴进行强力搅拌，且反应通道内外均设置有换热媒介通道，传热和传质效果更好。

Description

适用于多种反应的微反应器

技术领域

本申请涉及化工设备技术领域，具体涉及一种适用于多种反应的微反应器，如可以适用于气液反应、气固反应、液液反应或气液固三相反应等。

背景技术

微反应器(Microreactor)又称为微通道反应器(Micro-channel reactor)，从本质上讲是一种连续流动型的管道式反应器，其内部通道尺寸远远小于传统的常规反应器。与传统的反应器相比，微反应器(Micro reactor)具有效率高、速度快、操作灵活等优点。

众所周知，在精细化工行业中，最危险的地方是反应单元，造成危险的主要原因之一是换热面积不足，不能将反应热及时移走。与普通反应器相比，微反应器可以在最大程度上减少发生安全事故和质量事故的可能性，是一种能够做到化工本质安全的重要设备。

为了提高换热效率，CN107073583A公开了一种微反应器，该微反应器的特征在于被包裹在导热基体材料内的耐蚀微通道网络，在该基体材料内可以限定出一个或多个中空的热交换通道；CN107433174A公开了一种微反应器，其包括外壳和内芯，所述外壳具有中空内腔，所述内芯设置于所述外壳的所述中空内腔中、并在所述内芯外壁与所述外壳的内壁之间形成用于进行微反应的反应通道，其中所述反应通道为螺旋形状的螺旋通道。并通过在中空管结构的所述内芯的内表面也设置内螺纹结构的方式，增大换热介质与内心内壁之间的接触面积，提升其与内芯管外介质的换热面积，从而有效地提高微反应器的换热效率。

为了进一步提高化工生产的安全性，有必要开发一款传热和传质效率更高的微反应器。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，发明人提出了本申请，目的在于提供一种传热、传质效率更高，且适用于多种反应的微反应器。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

适用于多种反应的微反应器，包括套管式反应器主体，所述套管式反应器主体包括内套管、中间套管和外套管，所述内套管的外壁和中间套管的内壁之间形成的流通路径作为反应通道，所述中间套管的外壁和外套管的内壁之间形成的流通路径作为换热媒介通道Ⅰ，所述内套管作为换热媒介通道Ⅱ，所述内套管为一根空心转轴，所述空心转轴的上下密封，所述空心转轴内部设有一根管道。

进一步地，所述空心转轴内部的管道顶部设有旋转接头，所述旋转接头与外接换热媒介管相连。

进一步地，所述空心转轴两端配装有双端面机械密封或单端面机械密封，实现空心转轴的上下密封。

进一步地，所述空心转轴的两端各配装有一副带座轴承。

进一步地，所述适用于多种反应的微反应器还包括传动机构，所述传动机构与空心转轴连接。

优选的，所述内套管的外壁和中间套管的内壁设有翅片结构。

优选的，所述内套管的内壁、中间套管的外壁和外套管的内壁均有螺纹结构。

进一步地，所述翅片结构为螺旋状，从反应器的一端观察，内套管的外壁和中间套管的内壁的翅片结构，一个翅片的方向为顺时针旋转，另一个翅片的方向为逆时针旋转。

进一步地，形成流通路径的壁面上相对的螺纹，从反应器的一端观察，一个螺纹的方向为顺时针旋转，另一个螺纹的方向为逆时针旋转。

进一步地，所述适用于多种反应的微反应器包括物料进口、物料出口，换热媒介通道Ⅰ的换热媒介进口Ⅰ和换热媒介出口Ⅰ，以及换热媒介通道Ⅱ的换热媒介进口Ⅱ和换热媒介出口Ⅱ。

进一步地，所述适用于多种反应的微反应器包括气体进口，用于有气体参与的反应。所述物料进口、物料出口以及气体进口可以设置一个或多个。

进一步地，所述内套管、中间套管和外套管通过压紧螺杆进行固定。

进一步地，所述适用于多种反应的微反应器在物料进口和换热媒介进口Ⅰ处还分别设置有供料集箱。

进一步地，还包括整体支架，两端带座轴承固定于整体支架上。

进一步地，所述套管式反应器主体两端通过法兰密封。

本申请微反应器在使用时，传动机构带动空心转轴进行旋转，内套管的换热媒介通过空心转轴内部的管道进入转轴的空腔内，再从空心转轴与其内部管道的环隙间排出。

与现有技术相比，本申请微反应器具有以下有益效果：

(1)本申请微反应器通过空心转轴进行强力搅拌，在空心转轴的运转过程中，物料在空心转轴的一侧上升，在中间套管一侧下降，增强了反应过程中的传质效果；

(2)反应通道内外均设置有换热媒介通道，且内部的换热媒介通过转轴内部的管道不断地被输入和输出，传热效果更好；

(3)本申请微反应器适用范围广，可应用于多种反应，提高化工行业生产过程中的安全性；

(4)将流通路径做成螺旋状，也进一步增加了换热媒介与器壁垂直碰撞概率与碰撞强度，进一步提高微反应器的传质和传热系数。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例1微反应器的纵向剖面图；

附图标记：1-内套管，2-中间套管，3-外套管，4-反应通道，5-换热媒介通道Ⅰ，6-换热媒介通道Ⅱ，7-管道，8-旋转接头，9-双端面机械密封，10-带座轴承，11-传动机构，12-双槽带轮，13-物料出口，14-物料进口，15-换热媒介进口Ⅰ，16-换热媒介出口Ⅰ，17-换热媒介进口Ⅱ，18-换热媒介出口Ⅱ，19-供料集箱，20-支架，21-气体进口。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本申请进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本申请，但不以任何形式限制本申请。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本申请的保护范围。

实施例1

如图1所示，适用于多种反应的微反应器，包括套管式反应器主体，所述套管式反应器主体包括内套管1、中间套管2和外套管3，所述内套管1的外壁和中间套管2的内壁之间形成的流通路径作为反应通道4，所述中间套管2的外壁和外套管3的内壁之间形成的通路径作为换热媒介通道Ⅰ5，所述内套管1作为换热媒介通道Ⅱ6，所述内套管1为一根空心转轴，所述空心转轴的上下密封，所述空心转轴内部套设有一根管道7。

所述空心转轴8内部的管道7顶部设有旋转接头8，所述旋转接头8与外接换热媒介管(图中未显示)相连，可在管道7上安装法兰，法兰与旋转接头连接。

所述空心转轴两端配装有双端面机械密封9，实现空心转轴的上下密封。本实施例中选取内含稳定轴承的双端面机械密封，带压力平衡装置，从而降低双端面机械密封承受的压力，提高耐用性。本实施例中，管道7的底部与空心转轴底部有一定的高度差，例如50-100mm左右。

所述空心转轴的两端各配装有一副带座轴承10，本实施例中轴承为角接触球轴承，角接触球轴承适合高转速并可承受较大轴向力。

所述适用于多种反应的微反应器还包括传动机构11，所述传动机构11与空心转轴连接。本实施例中，所述传动机构为电机，具体为2.2KW 6极电机；所述电机输出轴上套装双槽带轮12，通过双槽带轮等速传动带动空心转轴进行转动。

本申请微反应器在使用时，传动机构带动空心转轴进行旋转，内套管的换热媒介通过外接的旋转接头进入空心转轴的空腔内，换热媒介再通过套设于空心转轴内的管道8排出。

所述内套管的外壁和中间套管的内壁设有翅片结构，本实施例中所述翅片结构为螺旋状，从反应器的一端观察，内套管的外壁和中间套管的内壁的翅片结构，一个翅片的方向为顺时针旋转，另一个翅片的方向为逆时针旋转。

所述内套管的内壁、中间套管的外壁和外套管的内壁均有螺纹结构，本实施例中，形成流通路径的壁面上相对的螺纹，从反应器的一端观察，一个螺纹的方向为顺时针旋转，另一个螺纹的方向为逆时针旋转。

所述适用于多种反应的微反应器还包括物料进口14和物料出口13，以及换热媒介通道Ⅰ5的换热媒介进口Ⅰ15和换热媒介出口Ⅰ16，还包括换热媒介通道Ⅱ6的换热媒介进口Ⅱ17和换热媒介出口Ⅱ18。

进一步地，所述适用于多种反应的微反应器包括气体进口21，用于有气体参与的反应，并可以根据反应的具体情况选择是否设置气体出口。所述物料进口、物料出口以及气体进口可以设置一个或多个。

本申请所述的气体出口，可以根据反应需要进行封闭，当出料中仅含有较少的气体时，例如反应中没有气体生成物、仅有部分残余的反应气体时，可以将气体与液体共同从物料出口出料，并可以根据需要在物料出口后设置气液分离器；当出料中含有较多的气体时，例如，反应中有气体生成物或/和有过多的反应气体剩余，也可以单独在反应通道的端部分别设置液体物料出口和气体物料出口。

当本专利涉及的微反应器作为气固两相或者气液固三相反应时，可以将固体物料溶解或者熔化，或者将固体物料粉碎成细小粉末后制作成浆料，从物料进口送入微反应器，并且在反应后同反应物料一同从物料出口出料；也可以将固体物料处理后，从另设的固体物料进料通道进入微反应器，本领域技术人员可以根据反应的类型、反应物料的性质等进行选择。当应用于气液固三相反应，且固相为催化剂时，也可以通过催化剂壁载化技术将催化剂负载于微反应器内。

所述内套管、中间套管和外套管通过压紧螺杆进行固定。

进一步地，所述适用于多种反应的微反应器在物料进口和换热媒介进口Ⅰ15处还分别设置有供料集箱19。

进一步地，还包括整体支架20，两端带座轴承固定于整体支架上。本实施例中整体支架采用型钢焊接而成，整体支架上可设置两个或多个可调固定点。

进一步地，所述套管式反应器主体两端通过法兰密封。

以上对本申请的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本申请并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本申请的实质内容。

Claims (10)

1.适用于多种反应的微反应器，其特征在于，包括套管式反应器主体，所述套管式反应器主体包括内套管、中间套管和外套管，所述内套管的外壁和中间套管的内壁之间形成的流通路径作为反应通道，所述中间套管的外壁和外套管的内壁之间形成的流通路径作为换热媒介通道Ⅰ，所述内套管作为换热媒介通道Ⅱ，所述内套管为一根空心转轴，所述空心转轴的上下密封，所述空心转轴内部设有一根管道。

2.根据权利要求1所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，所述空心转轴内部的管道顶部设有旋转接头，所述旋转接头与外接换热媒介管相连。

3.根据权利要求1所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，所述空心转轴两端配装有双端面机械密封或单端面机械密封。

4.根据权利要求1所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，所述空心转轴的两端各配装有一副带座轴承。

5.根据权利要求1所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，还包括传动机构，所述传动机构与空心转轴连接。

6.根据权利要求1所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，所述内套管的外壁和中间套管的内壁设有翅片结构。

7.根据权利要求1所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，所述内套管的内壁、中间套管的外壁和外套管的内壁均有螺纹结构。

8.根据权利要求6所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，所述翅片结构为螺旋状，从反应器的一端观察，内套管的外壁和中间套管的内壁的翅片结构，一个翅片的方向为顺时针旋转，另一个翅片的方向为逆时针旋转。

9.根据权利要求1所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，包括物料进口、物料出口、换热媒介通道Ⅰ的换热媒介进口Ⅰ和换热媒介出口Ⅰ，以及换热媒介通道Ⅱ的换热媒介进口Ⅱ和换热媒介出口Ⅱ。

10.根据权利要求1所述适用于多种反应的微反应器，其特征在于，还包括气体进口。

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