TWI634320B - 微通道反應教學裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種微通道反應教學裝置，其包含:一本體，其為透明狀，本體之兩端分別設有兩導引微通道及一集合微通道，兩導引微通道為相互連通，用於分別注入一醇類及一油脂；複數反應部，其連通於兩導引微通道及集合微通道，且反應部彼此相互連通，各反應部包含複數反應微通道；以及複數擾流塊，其凸設於各反應微通道之內壁兩側，擾流塊為同向傾斜設置。藉此，當轉酯化反應完之後，反應部中的醇類及油脂會沿著擾流塊往集合微通道方向流動，俾使擾流塊不會殘留額外醇類或油脂之液體。

Description

微通道反應教學裝置

本發明為一種生質柴油轉酯化反應的教學裝置，尤指一種將醇類及油脂透過微通道進行轉酯化反應之微通道反應教學裝置。

按，在生質柴油製程的轉酯化反應是作為關鍵技術之一，其中，轉酯化反應是指油脂與醇類在某一比例下混合、反應，產製出另外一種酯類的過程，而目前的常見的轉酯化反應方法係將油脂與催化劑持續攪拌混合，並以加熱方式裂解油脂產生柴油及甘油，此種方法需要消耗許多電能，不符合經濟成本。

因此，目前市場上根據上述轉酯化反應手段之缺點，利用微通道技術進行轉酯化反應，微通道技術係將生物油脂與催化劑以微粒的形式在微通道內混合，在學術研究中，為了明確教導學生轉酯化反應之機制，將微通道技術製備成體型小的教學裝置，如圖1及圖2所示，板體1設有長條狀之一反應微通道2，反應微通道2中凸設有複數止擋單元3，止擋單元3為彼此交錯排列，且止擋單元3與反應微通道2呈垂直設置。

在進行轉酯化反應時，將醇類5及油脂6分別注射至板體1之兩導引微通道4時，此時醇類5與油脂6分別會流向反應微通道2進行混合，其中，醇 類5與油脂6在反應微通道2流動會受到止擋單元3的阻擋，造成醇類5與油脂6彼此因擾動而相互混合，提升醇類5中的催化劑與油脂6的接觸面積，進而增加反應速率。

然而，在轉酯化反應之後，由於止擋單元3與反應微通道2的內壁係為直角，因而造成醇類5與油脂6會殘留在止擋單元3與反應微通道2的夾角中，即使利用針筒吸取也無法完全清除殘留的液體；藉此，如何設計一種微通道反應教學裝置，在轉酯化反應完之後反應微通道內不會殘留液體，而且還可以提升反應效率。

為解決上述課題，本發明提供一種微通道反應教學裝置，其本體具有複數個反應部，反應部包含複數反應微通道，各反應微通道之內壁凸設有傾斜狀之複數擾流塊，各擾流塊為同向傾斜且彼此交錯排列，使醇類與油脂流過反應微通道時，不會殘留在擾流塊與反應微通道內壁間的夾角。

本發明之一項實施例提供一種微通道反應教學裝置，其包含：一本體，其為透明狀，本體之一端具有兩導引微通道，而另一端設有一集合微通道，使兩導引微通道與集合微通道相互遠離，兩導引微通道為相互連通，用於分別注入一醇類及一油脂；複數反應部，其連通於兩導引微通道及集合微通道，且反應部彼此相互連通，各反應部包含複數反應微通道；以及複數擾流塊，其凸設於各反應微通道之內壁兩側，擾流塊為同向傾斜設置且彼此交錯排列，於醇類及油脂經由兩導引微通道分別引導至反應微通道並流向集合微通道。

藉此，本發明功效之一，於轉酯化反應過程中，各反應部的反應 微通道與分流微通道能增加醇類與油脂的反應次數，進而提升油脂轉酯化反應的效率，並且達到直接觀察教學的功效。

藉此，本發明功效之二，當轉酯化反應完之後，反應部中的醇類及油脂往集合微通道方向流動，由於反應部中的擾流塊係由第一側邊朝第二側邊方向呈鈍角設置，因此醇類與油脂會沿著擾流塊的傾斜面往第二側邊方向流動，俾使反應部之擾流塊不會殘留額外醇類或油脂之液體。

〈習知〉

1‧‧‧板體

2‧‧‧反應微通道

3‧‧‧止擋單元

4‧‧‧導引微通道

5‧‧‧醇類

6‧‧‧油脂

〈本發明〉

10‧‧‧本體

11‧‧‧導引微通道

12‧‧‧集合微通道

13‧‧‧第一側邊

14‧‧‧第二側邊

15‧‧‧反應部

151‧‧‧反應微通道

152‧‧‧分流微通道

16‧‧‧集流處

17‧‧‧擾流塊

171‧‧‧順流面

172‧‧‧逆流面

20‧‧‧蓋體

21‧‧‧螺孔

22‧‧‧注射口

23‧‧‧收集口

30‧‧‧螺件

40‧‧‧注射管

41、51‧‧‧連接部

50‧‧‧收集管

圖1係為習知微通道反應裝置之外觀示意圖。

圖2係圖1之局部放大圖。

圖3係為本發明之外觀示意圖。

圖4係為本發明之結構分解圖。

圖5係為本發明之前側示意圖。

圖6係圖5之局部放大圖。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖3至圖6所示，本發明提供一種微通道反應教學裝置，其包含： 一本體10，其為透明扁平矩形狀，且本體10係為壓克力製成，本體10之一端凹設有兩導引微通道11，而另一端設有一集合微通道12，使兩導引微通道11與集合微通道12相互遠離，兩導引微通道11為相互連通，用於分別注入一醇類及一油脂，其中，兩導引微通道11之內壁為平整狀，集合微通道12為縱向設置，於本發明實施例中，本體10具有一第一側邊13及相反設置之一第二側邊14，兩導引微通道11靠近第一側邊13，集合微通道12靠近第二側邊14。

本體10凹設有複數反應部15，反應部15設於兩導引微通道11及集合微通道12間，反應部15彼此相互連通並且連通於兩導引微通道11及集合微通道12，各反應部15包含複數反應微通道151，如圖5所示，各反應部15之反應微通道151係為四個，四個反應微通道151等邊圍成菱角狀之反應部15，且每一反應部15之一側具有一集流處16，集流處16用於連通兩相鄰之兩反應部15；此外，各反應部15包含概呈V字狀之一分流微通道152，分流微通道152之尖端處連通集流處16，俾使醇類及油脂進入分流微通道152時，會集中流向集流處16並往另一反應部15方向流動。

如圖5及圖6所示，本體10設有複數擾流塊17，擾流塊17凸設於各反應微通道151及分流微通道152之內壁兩側，擾流塊17為同向傾斜設置且彼此交錯排列，於本發明實施例中，擾流塊17由第一側邊13朝第二側邊14方向傾斜設置，且各擾流塊17與各反應微通道151及各分流微通道152的內壁具有一順流面171及一逆流面172，其中，順流面171呈鈍角設置，逆流面172呈銳角設置；藉此，醇類及油脂經由兩導引微通道11分別引導至反應部15，此時醇類及油脂會沿著擾流塊17之順流面171的方向流向集合微通道12。

一蓋體20，其結合於本體10，如圖4及圖5所示，蓋體20之周邊設 有複數個螺孔21，螺孔21分別以供穿設一螺件30，以鎖固方式將蓋體20與本體10相互結合。蓋體20之頂端橫向排列兩注射口22，兩注射口22分別對應連接兩導引微通道11，兩注射口22以供分別穿設安裝一注射管40，當蓋體20與本體10相互結合時，兩注射管40用於各別注射醇類及油脂至兩導引微通道11中，於本發明實施例中，兩注射管40之一端各別穿設有一連接部41，其中，兩注射管40係為軟性塑料材質，連接部41係為硬性塑料材質，俾使兩連接部41穿設連接兩注射口22，使兩注射管40分別連通於兩導引微通道11。

此外，蓋體20異於兩注射口22之一端設有兩收集口23，兩收集口23相對兩注射口22呈縱向排列，兩收集口23對應連接集合微通道12，兩收集口23以供分別穿設安裝一收集管50，兩收集管50之一端各別穿設有與兩注射管40相同之一連接部51，當醇類及油脂集中流向集合通道後，將兩連接部51穿設連接兩兩收集口23，使收集管50與集合微通道12相互連通，用來進行收集醇類及油脂之分層液體。

於本發明實施例中，於進行轉酯化反應時，首先將本體10及蓋體20相互疊合且平放在桌面，並使兩注射口22對應連接兩導引微通道11以及收集口23對應連接集合微通道12，接著透過螺件30把本體10及蓋體20相互鎖固，隨後把兩收集口23密封，並在兩注射口22各別安裝注射管40，且開始注入醇類及油脂製兩導引微通道11中，其中，醇類為甲醇且混合有氫氧化鉀作為催化劑。

當醇類與油脂經由導引微通道11進入反應部15時，醇類與油脂的流動會受到擾流塊17的干擾，使醇類與油脂的接觸面積增加，而且各反應部15的反應微通道151與分流微通道152能增加醇類中的催化劑與油脂的反應次數，進而提升油脂轉酯化反應的效率，其中，於轉酯化反應過程中，可將放置在烤 箱中進行加熱或者運用光化學反應，來提升轉酯化反應的效能。

當轉酯化反應完之後，將本體10之第二側邊14抵靠於桌面，使本體10與蓋體20保持豎立狀態，接著將兩收集管50分別穿設安裝在兩收集口23中，兩收集管50依據醇類與油脂的密度各別收集分層的液體，而且當反應部15中的醇類及油脂往集合微通道12方向流動時，由於反應部15中的擾流塊17係由第一側邊13朝第二側邊14方向呈鈍角設置，因此醇類與油脂會沿著擾流塊17的傾斜面往第二側邊14方向流動，俾使反應部15之擾流塊17不會殘留額外醇類或油脂之液體，而在反應過程中，使用者可藉由透明狀的本體10直接觀察醇類與油脂於反應部15流動之過程，進而達到提供立即觀察教學之效果。

對於所屬技術領域之人許多改良及變化在不脫離本發明之範疇和精神內是明顯地。本發明之其他實施例對於所屬技術領域之人從說明書思考及於此所揭露本發明之作法係明顯地。說明書及實施例僅為例示性，本發明之真實範疇及精神將於以下申請專利範圍指出。

Claims (10)

1. 一種微通道反應教學裝置，其包含：一本體，其為透明狀，該本體之一端具有兩導引微通道，而另一端設有一集合微通道，使該兩導引微通道與該集合微通道相互遠離，該兩導引微通道為相互連通設置，用於分別注入一醇類及一油脂；複數反應部，其連通於該兩導引微通道及該集合微通道，各該反應部包含複數反應微通道，相鄰之兩反應部透過各該反應微通道相互連接，使該等反應部呈現網狀排列，且彼此相互連通；以及複數擾流塊，其凸設於各該反應微通道之內壁兩側，該等擾流塊為同向傾斜設置，於該醇類及該油脂經由該兩導引微通道分別引導至該等反應微通道並流向該集合微通道。
2. 如請求項1所述之微通道反應教學裝置，其中，該本體具有一第一側邊及相反設置之一第二側邊，該兩導引微通道靠近該第一側邊，該集合微通道靠近該第二側邊，該等擾流塊由該第一側邊朝該第二側邊方向傾斜設置。
3. 如請求項2所述之微通道反應教學裝置，其中，各該反應部概為菱角狀，每一反應部之一側具有一集流處，該集流處用於連通兩相鄰之該兩反應部。
4. 如請求項3所述之微通道反應教學裝置，其中，每一該反應部包含一分流微通道，該分流微通道之一端連通該集流處。
5. 如請求項4所述之微通道反應教學裝置，其中，該分流微通道概呈V字狀。
6. 如請求項5所述之微通道反應教學裝置，其中，該分流微通道之內 壁設有與該等反應微通道相同之該等擾流塊，該等擾流塊具有一順流面及一逆流面，該順流面呈鈍角設置，該逆流面呈銳角設置。
7. 如請求項1所述之微通道反應教學裝置，更包含一蓋體，其結合於該本體，該蓋體設有兩注射口，該兩注射口分別對應連接該兩導引微通道，且該兩注射口以供分別安裝一注射管，該兩注射管用於各別注射該醇類及該油脂至該兩導引微通道中。
8. 如請求項7所述之微通道反應教學裝置，其中，該蓋體異於該兩注射口之一端設有兩收集口，該兩收集口相對該兩注射口呈縱向設置，該兩收集口對應連通該集合微通道，用於收集該醇類及該油脂之分層液體。
9. 如請求項7所述之微通道反應教學裝置，其中，該兩注射管之一端各設有一連接部，該兩連接部用於穿透連接該兩注射口，使該兩注射管分別連通於該兩導引微通道。
10. 如請求項7所述之微通道反應教學裝置，其中，該蓋體係以鎖固方式與該本體相互結合。