一種集束式對流微反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化工機械設備，特別涉及一種多束對流微反應器。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著能源資源的日益緊張和環(huán)境的不斷惡化，化工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的節(jié)能減排尤為重要，化工生產(chǎn)設備的微型化是一個優(yōu)秀的解決方案。微反應器相對于常規(guī)規(guī)模的反應器在能源效率、反應速率和產(chǎn)率、安全性、可靠性、可擴展性和過程控制的精細程度等方面有較大的優(yōu)勢，因此微反應器是目前工程技術領域重點研宄方向。微反應器核心部件為完全或部分采用微加工技術制造出的微型化工系統(tǒng)，通道特征尺度在數(shù)微米至數(shù)百微米范圍。針對不同的應用背景，已派生出具有各種功能的微化工器件，如微分析系統(tǒng)、微換熱器、微混合器、微反應器等。
[0003]微反應器的概念比較廣泛，它一般被稱為微通道反應器，也可被稱為微結構反應器。在微反應器中發(fā)生的化學反應通常被限制在橫向尺寸小于I _的結構中，其中最典型的限制形式便是微通道。與間歇式反應器不同的是，大多數(shù)微反應器是一個反應物為連續(xù)流動形式的反應器。在化學微處理工程領域，研宄者們主要研宄微反應器連同其它設備(如微熱交換器)內(nèi)部流體發(fā)生的物理和化學過程。在微尺度反應器中，混合對反應過程有極其重要的影響。
[0004]微反應器有一個根本特點，那就是把化學反應控制在盡量微小的空間內(nèi)，化學反應空間的尺寸數(shù)量級一般為微米甚至納米。微反應器必須要確保反應物能充分混合，反應室的精度要高；微反應器的外殼及內(nèi)部的反應通道要耐腐蝕能力強、強度高、耐壓能力強、耐磨損性好；微反應器的接口要耐壓能力強、與設備適配性強、易拆裝；微反應器的整體結構要易于制造。
[0005]微反應器的放大過程不同于傳統(tǒng)反應器的尺寸放大(Scale up)，它僅需要簡單地提高其微通道結構的數(shù)量，即數(shù)目放大(Numbering up)，而并不需要將其內(nèi)部的微通道結構的尺寸放大，因此微反應器的放大過程有著無“放大效應”的優(yōu)勢。目前，微通道反應器的數(shù)目放大方法基本采用的是并行放大的方式，微通道之間采用平行并聯(lián)的方式增加數(shù)目，因此微反應器的處理通量隨著微通道數(shù)量的增加而增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中的問題，提供一種集束式對流微反應器，該反應器有較好混合性能、處理量大、耐腐蝕能力強而且易于制造和拆裝。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
一種集束式對流微反應器，包括空腔殼體，殼體兩端具有端蓋，端蓋上設置有流體入口，殼體中央位置設置流體出口，其特征在于:
所述空腔殼體內(nèi)設有多組單束式對流微反應器，單束式對流微反應器兩端與端蓋的內(nèi)側之間設置有緩沖腔，所述單束式對流微反應器為管壁中部設有開孔的毛細管。
[0008]所述空腔殼體為圓柱形空腔殼體。
[0009]所述端蓋為法蘭蓋，法蘭蓋和空腔殼體之間螺紋連接并采用橡膠密封圈進行密封。
[0010]所述緩沖腔的寬度為毫米級別。
[0011]所述開孔為矩形孔，矩形孔的寬度小于1mm，深度為毛細管半徑。
[0012]所述空腔殼體由有機玻璃或不銹鋼制成，所述端蓋由塑料或者不銹鋼制成。
[0013]所述毛細管由聚四氟乙烯或不銹鋼制成。
[0014]所述多組單束式對流微反應器之間以及單束式對流微反應器與空腔外殼之間使用環(huán)氧樹脂進行粘結和密封。
[0015]本發(fā)明的另一個目的是提供一種單束式對流微反應器，技術方案如下:
單束式對流微反應器為中部管壁設有矩形開孔的毛細管。
[0016]所述矩形開孔的寬度小于1mm，深度為毛細管半徑，使用激光技術進行加工。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的集束式對流微反應器的內(nèi)部由多個單束式對流微反應器組成，單束式對流微反應器是基于微通道反應器的原理，流體在通道尺寸很小的管道內(nèi)低流速狀態(tài)下以層流形式混合，混合方式以分子擴散為主，較小的通道尺寸縮小了分子擴散的距離，可具有與微通道反應器相近的混合性能；集束式對流微反應器所集成的單束式反應器結構簡單、易于加工，開孔使用激光技術加工，尺寸精度高；使用一定的集成方式可簡單地實現(xiàn)單束式對流微反應器的并聯(lián)數(shù)增放大，無“放大效應”，使用環(huán)氧樹脂粘結密封的密封性較好，且承壓能力較強；集束式對流微反應器所需的操作流速較低，管路壓降損失較小，可降低能耗，易于操作。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明中單束式對流微反應器的原理示意圖；
圖2是本發(fā)明中單束式對流微反應器的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明中集束式對流微反應器的外形示意圖；
圖4是本發(fā)明中集束式對流微反應器的結構示意圖；
圖5是本發(fā)明中集束式對流微反應器的管路分布示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步的描述:
實施例1
如圖2-5所示，一種集束式對流微反應器，包括殼體3，殼體3為圓柱形，由有機玻璃或不銹鋼經(jīng)過機床切削制成，集束式對流微反應器入口 I設置在法蘭蓋7上，法蘭蓋7由塑料或不銹鋼制成，法蘭蓋7與殼體3之間使用螺紋連接，內(nèi)置橡膠密封圈進行密封，法蘭蓋7與殼體3之間旋緊后，會留有一定的距離，形成一處緩沖空腔2。殼體3內(nèi)有多組單束式對流微反應器4，單束式對流微反應器4為直徑小于1_的毛細管，由聚四氟乙烯或不銹鋼制成，中部管壁開有寬度小于1mm，深度為毛細管半徑的矩形開孔5，使用激光技術進行加工，單束式對流微反應器4之間以及與反應器與外殼3之間使用環(huán)氧樹脂進行粘結和密封。殼體3中央位置設置集束式對流微反應器出口 6。
[0020]本發(fā)明中單束式對流微反應器的原理如圖1所示，兩股反應流體以較低的速率從毛細管兩端進入，在中部區(qū)域以層流的形式混合均勻后從中部出口排出。由于毛細不銹鋼管的通道直徑很小，流體流速不高，流體在管內(nèi)的流動近似于微通道反應器內(nèi)流體的流動，在混合區(qū)域以層流的形式混合，主要擴散方式為分子擴散。
[0021]本發(fā)明的集束式對流微反應器在使用時，兩股反應流體經(jīng)過平流泵的作用從集束式對流微反應器入口 I進入，經(jīng)過緩沖腔室2分配后進入各個單束對流微反應器4，在每個單束對流微反應器中進行混合后從中部出口 5流出，最后通過集束式對流微反應器總出口6導出。
[0022]本發(fā)明的集束式對流微反應器，長200mm，直徑35mm (不含外殼)、55mm (含外殼)，可應用于快速液相沉淀反應、液液萃取等領域。
[0023]需要強調(diào)的是:以上僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種集束式對流微反應器，包括空腔殼體，殼體兩端具有端蓋，端蓋上設置有流體入口，殼體中央位置設置流體出口，其特征在于: 所述空腔殼體內(nèi)設有多組單束式對流微反應器，單束式對流微反應器兩端與端蓋的內(nèi)側之間設置有緩沖腔，所述單束式對流微反應器為管壁中部設有開孔的毛細管。2.如權利要求1所述的一種集束式對流微反應器，其特征在于，所述空腔殼體為圓柱形空腔殼體。3.如權利要求1所述的一種集束式對流微反應器，其特征在于，所述端蓋為法蘭蓋，法蘭蓋和空腔殼體之間螺紋連接并采用橡膠密封圈進行密封。4.如權利要求1所述的一種集束式對流微反應器，其特征在于，所述緩沖腔的寬度為毫米級別。5.如權利要求1所述的一種集束式對流微反應器，其特征在于，所述開孔為矩形孔，矩形孔的寬度小于1mm，深度為毛細管半徑。6.如權利要求1所述的一種集束式對流微反應器，其特征在于，所述空腔殼體由有機玻璃或不銹鋼制成，所述端蓋由塑料或者不銹鋼制成。7.如權利要求1所述的一種集束式對流微反應器，其特征在于，所述毛細管由聚四氟乙烯或不銹鋼制成。8.如權利要求1所述的一種集束式對流微反應器，其特征在于，所述多組單束式對流微反應器之間以及單束式對流微反應器與空腔外殼之間使用環(huán)氧樹脂進行粘結和密封。9.一種單束式對流微反應器，其特征在于，單束式對流微反應器為中部管壁設有矩形開孔的毛細管。10.如權利要求9所述的一種單束式對流微反應器，其特征在于，所述矩形開孔的寬度小于1mm，深度為毛細管半徑，使用激光技術進行加工。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種集束式對流微反應器，包括空腔殼體，殼體兩端具有端蓋，端蓋上設置有流體入口，殼體中央位置設置流體出口，所述空腔殼體內(nèi)設有多組單束式對流微反應器，單束式對流微反應器兩端與端蓋的內(nèi)側之間設置有緩沖腔，所述單束式對流微反應器為管壁中部設有開孔的毛細管。該反應器有較好混合性能、處理量大、耐腐蝕能力強而且易于制造和拆裝。
【IPC分類】B01J19/00
【公開號】CN104907026
【申請?zhí)枴緾N201510301227
【發(fā)明人】文利雄, 方軻, 陳建峰
【申請人】北京化工大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月5日