CN215901720U - 一种微反应结构及微通道反应器 - Google Patents

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周家焱
刘斌
夏雨
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Abstract

本实用新型属于化学反应装置技术领域，尤其涉及一种微反应结构及微通道反应器，所述微反应结构包括微反应通道，所述微反应通道的前端连通两个进料口，所述微反应通道的末端连通出料口，所述微反应通道的两个所述进料口与所述出料口之间连通至少一个变径腔体，所述变径腔体的两端分别为进口端和出口端，所述变径腔体两端连通微通道，所述变径腔体内设有导流件。本实用新型中的微反应结构采用椭圆形腔体结构，在变径腔体内设置导流件，将流体分离成两部分，流体沿变径腔体的侧壁和导流件流动，到变径腔体的出口端重新混合，使得物料混合均匀，进而增强混合效果，从而大大提高了反应效率。

Description

一种微反应结构及微通道反应器
技术领域
本实用新型属于化学反应装置技术领域，尤其涉及一种微反应结构及微通道反应器。
背景技术
连续流微反应器技术对于传统化工装置来说是一门颠覆性的创新技术，此技术最大的创举就是让医药化工连续制造生产，开启了崭新的高效精细化、大数据智能化时代，毫米级别通道可实现年产量千吨级别生产，研发和生产可以使用同一套装置，连续流微反应器因传质、传热效率高、传质速度快，在降低能耗的同时还能提高产物选择性，能保持环境清洁减少化工生产过程中对环境影响。
而目前连续流微反应器在反应混合的过程中仍存在混合效果不佳，使得反应效率降低。
实用新型内容
本实用新型为了解决上述混合效果不佳、反应效率低的问题提供一种微反应结构及微通道反应器。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种微反应结构，包括微反应通道，所述微反应通道的前端连通两个进料口，所述微反应通道的末端连通出料口，所述微反应通道的两个所述进料口与所述出料口之间连通至少一个变径腔体，所述变径腔体的两端分别为进口端和出口端，所述变径腔体两端连通微通道，所述变径腔体内设有导流件。
进一步地，所述导流件为波浪形或者折线形，所述导流件的两端正对着变径腔体的进口端与出口端中间位置。
优选的，所述变径腔体为椭圆形腔体。
进一步地，所述变径腔体内设置有两个扰流件，两个所述扰流件分别位于所述导流件两侧。
优选的，所述扰流件为圆柱状。
优选的，所述微反应通道包含多个变径腔体且相邻的所述变径腔体之间依次通过微通道串联相连通。
另一优选的，所述微反应通道包含多个变径腔体且变径腔体平均分为多组，每组内的变径腔体依次通过微通道串联连通，各组并联且相邻两组间的变径腔体一一对应并在中部位置通过微通道连通。
进一步地，所述微反应结构包括混合板、盖板，所述盖板密封贴合在所述混合板的侧面上并通过紧固件固定；所述混合板上设有至少两个进料口与至少一个出料口，所述进料口和所述出料口贯通混合板的侧面，所述进料口和所述出料口之间连通有所述微反应通道，所述微反应通道设置在混合板靠近盖板的侧面上；在所述混合板与所述盖板外侧面上设有热交换夹层。
进一步地，所述热交换夹层内为中空的腔体，热交换夹层上设有夹层进液口与夹层出液口。
一种包括所述微反应结构的微通道反应器，还包括机架、热交换循环装置、夹层热交换回液管、夹层热交换进液管，所述微反应结构与所述热交换循环装置分别设置在所述机架上，夹层热交换进液管连通热交换夹层的夹层进液口，夹层热交换回液管连通热交换夹层的夹层出液口，并流入热交换循环装置内。
本实用新型对照现有技术，有益效果有：
1、本实用新型的微反应结构都采用圆弧形结构，可以让流体形成湍流，并且在变径腔体内设置导流件将流体分离成两部分，流体沿变径腔体的侧壁和导流件流动，到变径腔体的出口端重新混合，使得物料在单个变径腔体内混合均匀，进而增强混合效果。
2、本实用新型的微反应结构在腔体扩大部分增加扰流件也能进一步增加混合效果。
3、本实用新型的微反应结构的圆弧结构也可以有效减少流体在形状内流动阻力；同时，圆弧结构无物料残留死角，方便清洗。
4、本实用新型的微通道反应器通过合理布置微反应结构和热交换循环装置，可以简化结构，并且方便进行温度控制，操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为微反应结构的变径腔体串联结构示意图；
图2为微反应结构的变径腔体并联与串联结构示意图；
图3为本实用新型混合板侧面变径腔体串联结构示意图；
图4为本实用新型混合板外侧热交换夹层结构示意图；
图5为微反应结构的连接结构示意图；
图6为微通道反应器的连接结构示意图。
附图标记：1、混合板，2、盖板，3、进料口，4、出料口，5、变径腔体，51、微通道，6、导流件，7、扰流件，8、热交换夹层，9、夹层进液口，10、夹层出液口，11、微反应结构，12、热交换循环装置，13、机架，14、夹层热交换回液管，15、夹层热交换进液管，16、密封圈，17、环形固定槽。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
一种微反应结构，包括微反应通道，所述微反应通道的前端连通两个进料口3，所述微反应通道的末端连通出料口4，所述微反应通道的两个所述进料口3与所述出料口4之间连通至少一个变径腔体5，所述变径腔体5的两端分别为进口端和出口端，所述变径腔体5两端连通微通道51，相邻的变径腔体5之间依次通过微通道51串联相连通，所述变径腔体5内设有导流件6。所述变径腔体5为椭圆形腔体，所述导流件6呈波浪形或折线形，如“S”型导流结构；导流件6的两端正对着变径腔体5的进口端与出口端中间位置。流体进入变径腔体5后，被导流件6分成离成两部分，沿着变径腔体5的侧壁和导流件6流动，随后在变径腔体5的出口端重新混合，经微通道51进入下一变径腔体。
进一步地，在所述变径腔体5内设置两个圆柱体状的扰流件7，两个所述扰流件7位于所述导流件6两侧。如两个扰流件7分别位于“S”型导流结构的导流件6的弯曲开口处。导流件6和扰流件7使变径腔体5内呈太极图形结构。
所述椭圆形的变径腔体5的长轴尺寸为12～32mm，短轴尺寸为5～16mm，深度为0.1～3mm；所述导流件6和所述扰流件7的高度等于变径腔体5的深度；所述导流件6与扰流件7弧径尺寸应保持在一定的比值范围，所述弧径尺寸比值为3.5～5。所述导流件6的宽度与导流件6两端分别到变径腔体两端开口位置的距离应保持在一定比值范围，所述比值为0.85～0.45。
所述微通道51的剖截面为U形，所述微通道的U形开口端宽度为1mm-5mm，深度为0.1mm-3mm。
如图2所示，作为上述实施例的另一变形，所述微反应结构设置有多个变径腔体5，并将变径腔体5平均分为多组，比如2、3、4、5组等，每组内的变径腔体5依次通过微通道51串联连通，各组并联且相邻两组间的变径腔体5一一对应并在中部位置通过微通道51连通。
如图3、4、5所示，所述微反应结构11，还包括混合板1、盖板2，所述盖板2密封贴合在所述混合板1的侧面上，混合板1与盖板2之间通过紧固螺栓与密封圈16密封紧固连接，如图3所示密封圈16卡入环形固定槽17内，所述混合板1上设有至少两个进料口3与至少一个出料口4，所述进料口3和所述出料口4之间连通有所述微反应通道，两个进料口3分别通过进料通道与微反应通道相连通，出料口4通过出料通道与微反应通道相连通，进料通道、出料通道和微反应通道均设置在混合板1靠近盖板2的侧面上，同时进料口3和出料口4贯通混合板1的侧面或者位于混合板1的侧边设置。
所述微反应结构11还包括分别设置在所述混合板1与所述盖板2外侧面上的热交换夹层8，所述热交换夹层8内为中空的腔体，热交换夹层8上设有夹层进液口9与夹层出液口10，通过向热交换夹层8内导入液体来均匀调节混合板1上变径腔体5内的温度。
本实用新型的微反应结构都采用圆弧形结构，可以让流体形成湍流，并且在变径腔体内设置导流件将流体分离成两部分，流体沿变径腔体的侧壁和导流件流动，到变径腔体的出口端重新混合，使得物料混合均匀，进而增强混合效果，在腔体扩大部分增加扰流件7也能进一步增加混合效果；圆弧结构也可以有效减少流体在形状内流动阻力；同时，圆弧结构无物料残留死角，方便清洗。本实用新型中的微反应结构采用椭圆形腔体结构使得物料在单个变径腔体内混合效率大大提高，从而大大提高了反应效率。
一种微通道反应器，如图6所示，包括机架13、热交换循环装置12、夹层热交换回液管14、夹层热交换进液管15与所述微反应结构11，微反应结构11与热交换循环装置12分别设置在机架13上，夹层热交换进液管15分别与所述混合板1和所述盖板2外侧面上热交换夹层8的夹层进液口9相连通，夹层热交换回液管14连通热交换夹层8的夹层出液口10，并流入热交换循环装置12内。本微通道反应器通过合理布置微反应结构和热交换循环装置，可以简化结构，并且方便进行温度控制，操作方便。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种微反应结构，其特征在于：包括微反应通道，所述微反应通道的前端连通两个进料口(3)，所述微反应通道的末端连通出料口(4)，所述微反应通道的两个所述进料口(3)与所述出料口(4)之间连通至少一个变径腔体(5)，所述变径腔体(5)的两端分别为进口端和出口端，所述变径腔体(5)两端连通微通道(51)，所述变径腔体(5)内设有导流件(6)，所述导流件为波浪形或者折线形，所述导流件(6)的两端正对着变径腔体(5)的进口端与出口端中间位置。
2.根据权利要求1所述的一种微反应结构，其特征在于：所述变径腔体(5)为椭圆形腔体。
3.根据权利要求1所述的一种微反应结构，其特征在于：所述变径腔体(5)内设置有两个扰流件(7)，两个所述扰流件(7)分别位于所述导流件(6)两侧。
4.根据权利要求3所述的一种微反应结构，其特征在于：所述扰流件(7)为圆柱状。
5.根据权利要求1所述的一种微反应结构，其特征在于：所述微反应通道包含多个变径腔体(5)且相邻的所述变径腔体(5)之间依次通过微通道(51)串联相连通。
6.根据权利要求1所述的一种微反应结构，其特征在于：所述微反应通道包含多个变径腔体(5)且变径腔体(5)平均分为多组，每组内的变径腔体(5)依次通过微通道(51)串联连通，各组并联且相邻两组间的变径腔体(5)一一对应并在中部位置通过微通道(51)连通。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种微反应结构，其特征在于：所述微反应结构包括混合板(1)、盖板(2)，所述盖板(2)密封贴合在所述混合板(1)的侧面上并通过紧固件固定；所述混合板(1)上设有至少两个进料口(3)与至少一个出料口(4)，所述进料口(3)和所述出料口(4)贯通混合板(1)的侧面，所述进料口(3)和所述出料口(4)之间连通有所述微反应通道，所述微反应通道设置在混合板(1)靠近盖板(2)的侧面上；在所述混合板(1)与所述盖板(2)外侧面上设有热交换夹层(8)。
8.根据权利要求7所述的一种微反应结构，其特征在于：所述热交换夹层(8)内为中空的腔体，热交换夹层(8)上设有夹层进液口(9)与夹层出液口(10)。
9.一种包括权利要求8所述的微反应结构的微通道反应器，其特征在于，还包括机架(13)、热交换循环装置(12)、夹层热交换回液管(14)、夹层热交换进液管(15)，所述微反应结构(11)与所述热交换循环装置(12)分别设置在所述机架(13)上，夹层热交换进液管(15)连通热交换夹层(8)的夹层进液口(9)，夹层热交换回液管(14)连通热交换夹层(8)的夹层出液口(10)，并流入热交换循环装置(12)内。
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