CN220990784U - 一种微通道反应器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及微化工的技术领域，公开了一种微通道反应器，包括换热管、设于换热管内部的反应管、设于反应管内部的搅拌推动件以及用于驱动搅拌推动件运动的驱动件，换热管与反应管之间形成换热腔，反应管内部形成反应腔，换热管设有与换热腔连通的换热介质进口以及换热介质出口，反应管设有与反应腔连通的反应介质进口以及反应介质出口，驱动件驱动搅拌推动件运动，以使搅拌推动件对反应腔中的反应介质进行搅拌并朝向所述反应介质出口所在的方向推动。本申请驱动件用于对搅拌推动件进行驱动，以使搅拌推动件对反应管中的反应介质进行搅拌推动，以避免较为粘稠或易堵塞的反应介质堵塞反应管的情况，从而保证反应介质的反应效率。

Description

一种微通道反应器

技术领域

本申请属于微化工的技术领域，具体涉及一种微通道反应器。

背景技术

微通道反应器是一种新型的化学反应器，它的原理是利用微通道的特殊结构来实现高效的化学反应。

目前，微通道反应器的结构通常由两个平行的平板组成，中间有一些微小的通道连接两个平板，虽然通道的直径较小，但是它们的长度可以达到几十厘米或者几百米，以提高反应物在微通道反应器中停留的时间，从而提高反应速率以及反应效率。

由于，微通道反应器具有微小的通道，继而在使用其对较为粘稠或易堵塞的反应介质进行反应时，容易堵塞，进而影响介质的反应效率，并且不便对其通道内部进行清理。

实用新型内容

本申请提供了一种微通道反应器，以解决上述技术问题中的至少一个。

本申请所采用的技术方案为：

一种微通道反应器，包括换热管、设于所述换热管内部的反应管、设于所述反应管内部的搅拌推动件以及用于驱动所述搅拌推动件运动的驱动件，所述换热管与所述反应管之间形成换热腔，所述反应管内部形成反应腔，所述换热管设有与所述换热腔连通的换热介质进口以及换热介质出口，所述反应管设有与所述反应腔连通的反应介质进口以及反应介质出口，所述驱动件驱动所述搅拌推动件运动，以使所述搅拌推动件对所述反应腔中的反应介质进行搅拌并朝向所述反应介质出口所在的方向推动。

通过采用上述技术方案，对较为粘稠或易堵塞的反应介质进行反应时，启动驱动件，驱动件驱动搅拌推动件运动，同时将反应介质经反应介质进口注入反应腔中，此时搅拌推动件对反应腔中的反应介质进行搅拌并对其朝向反应介质出口所在方向进行推动，以使反应介质朝向反应介质出口所在的方向运动，从而避免了因反应介质较为粘稠或易堵塞容易堵塞反应腔的情况发生，进而保证了反应介质的反应效率，并且搅拌推动件还可以对反应腔中的反应介质进行搅拌，即可以增加反应介质的反应效果及反应效率。

在对微通道反应器进行清洗时，在反应介质进口注入清洗剂，并增大驱动件的速度，此时清洗剂在挤压力的作用下将反应管的内壁清洗干净，一方面可以达到便于对微通道反应器进行清理的效果，另一方面清洗剂在挤压力的作用下在反应管中不存在流动死区，进而增加微通道反应器的清洁性。

可选地，所述搅拌推动件包括转动轴以及设于所述转动轴的搅拌推动结构，所述驱动件驱动所述转动轴转动，以使所述搅拌推动结构对所述反应腔中的反应介质进行搅拌并朝向所述反应介质出口推动。

通过采用上述技术方案，将较为粘稠或易堵塞的反应介质注入反应腔中时，驱动件驱动转动轴转动，继而使得搅拌推动结构对反应腔中的反应介质进行搅拌并对其朝向反应介质出口方向推动，从而避免反应介质堵塞反应腔的情况，保证微通道反应器的反应效率。

可选地，所述搅拌推动结构为设于所述转动轴周面的螺旋槽，所述转动轴的周面与所述反应管的内壁间隙配合。

通过采用上述技术方案，驱动件驱动着转动轴转动时，转动轴带动着螺旋槽转动，以使位于螺旋槽中的反应介质在槽壁的作用下对反应介质进行挤压，以使反应介质朝向反应介质出口的方向流动，以避免反应介质堵塞反应腔的情况。

可选地，所述转动轴的周面与所述反应管内壁之间的间隙D满足：0.05mm≤D≤0.1mm。

通过采用上述技术方案，将转动轴的周面与反应管的内壁之间的间隙设为0.05mm-0.1mm之间，一方面可以避免转动轴的周面与反应管的内壁接触导致两者之间摩擦力较大的情况，从而减少转动轴转动时的摩擦力，另一方面保证螺旋槽对反应介质的推动效果，提高对反应介质的推动效率。

可选地，所述搅拌推动结构为设于所述转动轴周面的螺旋叶片，所述螺旋叶片的外端与所述反应管的内壁间隙配合。

通过采用上述技术方案，转动轴转动时，转动轴带动着螺旋叶片转动，螺旋叶片对反应腔中的反应介质进行搅拌并对其朝向反应介质出口方向推动，以使反应介质在反应介质出口流出，避免了反应介质堵塞反应管的情况。

可选地，所述反应管的内壁设有陶瓷涂层结构。

通过采用上述技术方案，在反应管路内壁设有陶瓷涂层结构，一方面可以增加反应管的耐磨性，从而增加微通道反应器的使用寿命，另一方面可以防止反应管的内壁产生结垢，进而保证微通道反应器的效率。

可选地，还包括基体，所述驱动件以及所述换热管均设于所述基体。

通过采用上述技术方案，将驱动件以及换热管均设于基体，可以使得驱动件与换热管连为一体，从而达到便于对微通道反应器进行搬运的效果，并且还可以增加微通道反应器工作时的稳定性，避免驱动件与搅拌推动件分离的情况。

可选地，所述换热管的两端均密封连接有支座，所述搅拌推动件的一端伸入其中一个所述支座中，所述搅拌推动件的另一端穿出另一个所述支座并通过传动件与所述驱动件连接。

通过采用上述技术方案，支座对换热管进行支撑，以对搅拌推动件进行抬高，以便将搅拌推动件与驱动件连接在一起。

可选地，所述搅拌推动件的两端均套设有与对应所述支座转动连接的密封件，以增加所述反应腔的密封性。

通过采用上述技术方案，在搅拌推动件的两端均套设有密封件，可以增加搅拌推动件与支座的连接密封性，从而增加反应腔的密封性，避免反应介质泄露的情况。

可选地，所述反应介质进口至少设有两个。

通过采用上述技术方案，由于在对反应介质进行混合反应时，通常是需要多种介质进行混合，而至少设置两个反应介质进口，可以使得每一种反应介质均可以经单独的进口进入反应腔中，以增加反应介质的混合均匀性以及便于对反应介质进行精准的配比。

由于采用了上述技术方案，本申请所取得的有益效果为：

1.通过设置换热管、反应管、搅拌推动件以及驱动件，驱动件用于对搅拌推动件进行驱动，以使搅拌推动件对反应管中的反应介质进行搅拌推动，以避免较为粘稠或易堵塞的反应介质堵塞反应管的情况，从而保证反应介质的反应效率；

2.通过设置转动轴以及设于转动轴的搅拌推动结构，驱动件驱动转动轴转动，以使转动轴带动搅拌推动结构运动，继而使得搅拌推动结构对反应管中的反应介质进行搅拌并对其朝向反应介质出口方向推动，以避免反应介质堵塞反应管的情况；

3.通过将搅拌推动结构设为螺旋槽，以使位于螺旋槽中的反应介质在槽壁的作用下对反应介质进行挤压，以使反应介质朝向反应介质出口的方向流动，以避免反应介质堵塞反应腔的情况。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一种实施方式下所述微通道反应器的结构示意图；

图2为图1中A部位的放大图；

图3为图1中B部位的放大图；

图4为本申请一种实施方式下所述换热管以及所述反应管的剖视图；

图5为图4中C部位的放大图；

图6为本申请一种实施方式下所述搅拌推动件的结构示意图。

附图标记：

1、换热管；11、换热介质进口；12、换热介质出口；2、反应管；21、反应介质进口；22、反应介质出口；3、搅拌推动件；31、转动轴；311、密封件；32、搅拌推动结构；4、驱动件；41、传动件；5、基体；51、支座。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本申请的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是，本申请还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及各实施例中的特征可以相互结合。

另外，在本申请的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，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；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1至图6，一种微通道反应器，包括换热管1、反应管2、搅拌推动件3以及驱动件4，其中反应管2内部形成反应腔，反应管2设有与反应腔连通的反应介质进口21以及反应介质出口22，搅拌推动件3设于反应腔中，并且搅拌推动件3的一端伸出反应腔与驱动件4传动连接，以使驱动件4驱动搅拌推动件3运动，继而使得搅拌推动件3对经反应介质进口21进入反应腔中的反应介质进行搅拌并对其朝向反应介质出口22所在的方向推动，以避免反应介质堵塞反应腔的情况，保证微通道反应器的反应效率。换热管1套设在反应管2的外部，以使换热管1与反应管2之间共同形成换热腔，换热管1设有与换热腔连通的换热介质进口11以及换热介质出口12。

具体地，换热管1与反应管2同轴设置，以使反应管2的周侧与换热管1之间的间隙保持一致，以保证微通道反应器的换热效果。搅拌推动件3与反应管2同轴设置，以保证搅拌推动件3对反应介质的驱动效果，进一步避免反应介质堵塞反应管2的情况。

通过设置搅拌推动件3，使得搅拌推动件3对反应腔中的反应介质施加朝向反应介质出口22方向的推力，以避免因反应介质较为粘稠或者易堵塞导致反应腔堵塞的情况。另外，在对微通道反应器进行清洗时，将清洗剂经反应介质注入反应腔中，并提高驱动件4对搅拌推动件3的驱动速度，以加快搅拌推动件3对清洗剂的搅拌和推动速度，一方面可以加快清洗剂在反应腔中的流动速度，从而增加对微通道反应器的清洗效果，另一方面搅拌推动件3对清洗剂进行施压，避免了反应腔中存在清洗死角的情况，进而增加对微通道反应器的清洗效果，同时还可以达到便于对微通道反应器进行清洗的效果。

本申请对搅拌推动件3的结构不做具体的限定，优选地，参照图1、图4和图6，搅拌推动件3包括转动轴31以及搅拌推动结构32，其中搅拌推动结构32设于转动轴31的周侧，驱动件4驱动转动轴31转动，以使搅拌推动结构32对反应腔中的反应介质进行搅拌并朝向反应介质出口22方向推动，以避免反应介质堵塞反应腔中的情况。

当然，在其他实施方式中，搅拌推动件3还可以包括滑动连接于反应管2内部的推动杆，推动杆的一端设有推动片，推动片上设有通孔，以使驱动件4驱动推动杆沿反应管2的轴向滑动，继而使得推动片对反应腔中的反应介质进行推动，同时部分反应介质经通孔回流，以实现对反应介质的搅拌和推动。

本申请对螺旋推动结构的结构不做具体的限定，其可以采用下述实施例中的任意一种：

实施例1，参照图1、图4和图6，搅拌推动结构32为设于转动轴31周面的螺旋槽，螺旋槽沿转动轴31的周向设置，转动轴31的周面与反应管2的内壁间隙配合，以使驱动件4驱动转动轴31转动时，转动轴31带动着螺旋槽转动，以使螺旋槽的槽壁对反应介质施加朝向反应介质出口22方向的挤压力，以使反应介质朝向反应介质出口22运动，以避免反应介质堵塞反应腔的情况。

进一步地，转动轴31的周面与反应管2内壁之间的间隙D满足：0.05mm≤D≤0.1mm。

经试验得出，若D＜0.05mm，则可能造成转动轴31与反应管2内壁之间的间隙较小，导致转动轴31可能与反应管2接触导致转动轴31摩擦力较大的情况，若D＞0.1mm，则可能造成转动轴31与反应管2内壁之间的间隙较大，导致螺旋槽对反应介质的推动效果较差的情况。

实施例2，搅拌推动结构32为设于转动轴31周面的螺旋叶片，螺旋叶片的外端与反应管2的内壁间隙配合，以使驱动件4驱动转动轴31转动时，转动轴31带动着螺旋叶片转动，螺旋叶片对反应介质进行搅拌并对其朝向反应介质出口22方向推动，以避免反应介质堵塞反应腔的情况。

需要说明的是，螺旋叶片外端与反应管2内壁之间的间隙H同样设为满足：0.05mm≤H≤0.1mm,从而所起到的效果与实施例1中的效果相同。

在一种优选的实施方式中，反应管2的内壁设有陶瓷涂层结构，即反应管2的内壁喷涂有陶瓷涂层，以增加反应管2的耐磨性，增加微通道反应器的使用寿命，另外还可以避免反应管2的内壁容易结垢的情况，保证微通道反应器的反应效率。

在一种优选的实施方式中，参照图1和图4，微通道反应器还包括基体5，驱动件4以及换热管1设于基体5，以使驱动件4与其他部件通过基体5连为一个整体，一方面达到便于对微通道反应器进行移动运输的效果，另一方面增加驱动件4与搅拌推动件3的连接稳定性。

在一种优选的实施例中，参照图1和图4，换热管1的两端均密封连接有支座51，搅拌推动件3的一端伸入其中一个支座51中，搅拌推动件3的另一端穿出另一个支座51并通过传动件41与驱动件4传动连接，以使两个支座51对换热管1进行支撑，从而抬高搅拌推动件3的高度，以便将搅拌推动件3与驱动件4连接。

具体地，支座51设于基,5，换热管1和反应管2的两端均通过焊接或者其他的密封方式与支座51固定连接，以使换热管1、反应管2以及两个支座51共同形成换热腔，反应管2与两个支座51共同形成反应腔，并且反应介质进口21以及反应介质出口22分别设于两个支座51。

本申请对传动件41的结构不做具体的限定，优选地，参照图1，传动件41为万向联轴器，以避免驱动件4与搅拌推动件3之间具有高度差影响对搅拌推动件3驱动的情况，从而保证对搅拌推动件3的正常驱动。当然，在其他实施示例中，传动件41还可以为减速器。

本申请对驱动件4的结构不做具体的限定，优选地，驱动件4为伺服电机，伺服电机的输出轴与传动件41连接，以便控制搅拌推动件3的转动速度。当然，在其他实施示例中，驱动件4还可以为气动马达。

进一步地，参照图4，搅拌推动件3的两端均套设有与对应支座51转动连接的密封件311，即转动轴31的两端均套设有密封件311，以增加反应腔的密封性，避免反应介质泄露的情况。

本申请对密封件311的结构不做具体的限定，优选地，密封件311为密封轴承，一方面可以增加反应腔的密封性，另一方面可以减小转动轴31转动时的摩擦力。当然，密封件311还可以为密封圈。

在一种优选的实施方式中，参照图2，反应介质进口21至少设有两个，继而使得一种反应介质经一个反应介质进口21进入反应腔中，一方面增加反应介质的混合均匀性，增加多种反应介质的反应效果，另一方面实现多种反应介质的精准配比。

本申请对反应介质进口21的数量不做具体的限定，其可以根据反应介质的种类数对应设置多个，其也可以直接设置多个，然后在使用时对多余的反应介质进口21进行封堵。

本申请中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种微通道反应器，其特征在于，包括换热管(1)、设于所述换热管(1)内部的反应管(2)、设于所述反应管(2)内部的搅拌推动件(3)以及用于驱动所述搅拌推动件(3)运动的驱动件(4)，所述换热管(1)与所述反应管(2)之间形成换热腔，所述反应管(2)内部形成反应腔，所述换热管(1)设有与所述换热腔连通的换热介质进口(11)以及换热介质出口(12)，所述反应管(2)设有与所述反应腔连通的反应介质进口(21)以及反应介质出口(22)，所述驱动件(4)驱动所述搅拌推动件(3)运动，以使所述搅拌推动件(3)对所述反应腔中的反应介质进行搅拌并朝向所述反应介质出口(22)所在的方向推动；

所述反应管(2)的内壁设有陶瓷涂层结构。

2.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，所述搅拌推动件(3)包括转动轴(31)以及设于所述转动轴(31)的搅拌推动结构(32)，所述驱动件(4)驱动所述转动轴(31)转动，以使所述搅拌推动结构(32)对所述反应腔中的反应介质进行搅拌并朝向所述反应介质出口(22)推动。

3.根据权利要求2所述的微通道反应器，其特征在于，所述搅拌推动结构(32)为设于所述转动轴(31)周面的螺旋槽，所述转动轴(31)的周面与所述反应管(2)的内壁间隙配合。

4.根据权利要求3所述的微通道反应器，其特征在于，所述转动轴(31)的周面与所述反应管(2)内壁之间的间隙D满足：0.05mm≤D≤0.1mm。

5.根据权利要求2所述的微通道反应器，其特征在于，所述搅拌推动结构(32)为设于所述转动轴(31)周面的螺旋叶片，所述螺旋叶片的外端与所述反应管(2)的内壁间隙配合。

6.根据权利要求1所述的微通道反应器，其特征在于，还包括基体(5)，所述驱动件(4)以及所述换热管(1)均设于所述基体(5)。

7.根据权利要求6所述的微通道反应器，其特征在于，所述换热管(1)的两端均密封连接有支座(51)，所述搅拌推动件(3)的一端伸入其中一个所述支座(51)中，所述搅拌推动件(3)的另一端穿出另一个所述支座(51)并通过传动件(41)与所述驱动件(4)连接。

8.根据权利要求7所述的微通道反应器，其特征在于，所述搅拌推动件(3)的两端均套设有与对应所述支座(51)转动连接的密封件(311)，以增加所述反应腔的密封性。

9.根据权利要求1-8任一项所述的微通道反应器，其特征在于，所述反应介质进口(21)至少设有两个。