一種連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置及其組成的微反應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置及其組成的微反應(yīng)系統(tǒng)，屬于化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]膜化學(xué)反應(yīng)器，即膜與化學(xué)反應(yīng)過(guò)程相結(jié)合構(gòu)成的反應(yīng)設(shè)備或系統(tǒng)，旨在通過(guò)膜的特殊功能，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的原位分離、反應(yīng)物的控制輸入、反應(yīng)與反應(yīng)的耦合、相間傳遞的強(qiáng)化、反應(yīng)分離過(guò)程集成等，達(dá)到提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、改善反應(yīng)選擇性、反應(yīng)速率
[0003]目前，膜化學(xué)反應(yīng)器的相關(guān)研究主要集中在提高膜材料性能、分離系數(shù)、熱滲透率、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、等方面的改進(jìn)。因?yàn)闉榱耸沟梅磻?yīng)的充分進(jìn)行，目前常規(guī)的膜化學(xué)反應(yīng)器對(duì)透水膜的技術(shù)性能要求都很高。這樣增加了反應(yīng)器使用的成本和技術(shù)難度，極大地限制了該反應(yīng)器的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)透水膜透水性能要求不高，卻可以使得反應(yīng)充分進(jìn)行的連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置及其組成的連續(xù)化微反應(yīng)系統(tǒng)。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置，該連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置設(shè)置有反應(yīng)腔體、原料進(jìn)口、產(chǎn)物出口、出水口和透水膜，所述的透水膜將反應(yīng)腔體分隔為兩個(gè)部分，其中第一部分反應(yīng)腔體連通至原料進(jìn)口和產(chǎn)物出口，第二部分反應(yīng)腔體連通至出水口，所述的透水膜與連通至原料進(jìn)口和產(chǎn)物出口的第一部分反應(yīng)腔體內(nèi)壁之間的間距為50 μ m ?2mmο
[0006]進(jìn)一步地，具體反應(yīng)腔體的形成方法包括兩種方案:
[0007](I)連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置還包括管殼、第一封蓋和第二封蓋以形成所述的反應(yīng)腔體，所述第一封蓋和第二封蓋分別密封管殼的兩端以形成所述的反應(yīng)腔體。
[0008](2)連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置還包括上密封板和下密封板，所述的上密封板和/或下密封板相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有反應(yīng)槽，所述的上密封板和下密封板相對(duì)緊固貼合以形成所述的反應(yīng)腔體。
[0009]進(jìn)一步地，對(duì)于方案⑴和⑵，連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置通過(guò)控制膜管長(zhǎng)度控制酯化反應(yīng)的程度。如通過(guò)控制膜管長(zhǎng)度來(lái)控制酯化反應(yīng)的程度；或在膜管長(zhǎng)度不變的條件下，通過(guò)改變物料進(jìn)給速度，進(jìn)而來(lái)控制酯化反應(yīng)的進(jìn)程。
[0010]進(jìn)一步地，對(duì)于方案(I)和(2)，連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置還包括若干試劑入口，所述的試劑入口連通至與原料進(jìn)口和產(chǎn)物出口連通的第一部分反應(yīng)腔體。
[0011]進(jìn)一步地，對(duì)于方案(I)和(2)，連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置還包括熱交換層，所述的熱交換層設(shè)置于連通至原料進(jìn)口和產(chǎn)物出口的第一部分反應(yīng)腔體的內(nèi)壁上。
[0012]進(jìn)一步地，對(duì)于方案(I)和(2)，熱交換層為電加熱層、熱輻射帶、微波加熱層。
[0013]進(jìn)一步地，對(duì)于方案(I)和(2)，連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置還包括油浴或水浴裝置，所述的熱交換層與油浴或水浴裝置相連通。
[0014]進(jìn)一步地，對(duì)于方案(I)，管殼為金屬制管殼、陶瓷制管殼或工程塑料制管殼。
[0015]此外，由若干上述方案(I)或方案(2)的連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置組成的連續(xù)化微反應(yīng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的若干連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置的原料進(jìn)口和產(chǎn)物出口依次串聯(lián)組成連續(xù)化微反應(yīng)系統(tǒng)。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:本發(fā)明的連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置運(yùn)用于生成水的反應(yīng)器，可以將反應(yīng)中的水移除處反應(yīng)體系，促使反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行，從而增加產(chǎn)率，提高產(chǎn)物純度，比如對(duì)傳統(tǒng)的酯化反應(yīng)而言，不管是連續(xù)式還是間隙式的反應(yīng)而言，都存在著當(dāng)酯化所產(chǎn)生的水相沒(méi)有及時(shí)移除反應(yīng)體系時(shí)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，出現(xiàn)可逆現(xiàn)象，酯類(lèi)重新分解成酸和醇，使得產(chǎn)率下降，產(chǎn)物純度下降。本發(fā)明介于此原因，設(shè)計(jì)了一套微型酯化反應(yīng)裝置可完美的解決以上問(wèn)題，使得酯化具有選擇性的推進(jìn)，并減小了逆向反應(yīng)的可能。此外，由于透水膜的透過(guò)能力正比于透水膜的面積正比于透水膜的透水性能，而反應(yīng)腔中為達(dá)到一定反應(yīng)平衡所必須排除體系內(nèi)的水正比于反應(yīng)腔的容積，本發(fā)明通過(guò)透水膜的反應(yīng)器與微反應(yīng)器技術(shù)的融合，降低反應(yīng)體系內(nèi)排除水分的需求，從而降低對(duì)透水膜性能的苛刻要求，降低成本。結(jié)合本發(fā)明具體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，由于單位面積內(nèi)的透水膜大致只需要選擇性滲透單位面積乘以透水膜與第一部分空腔內(nèi)壁間距(約為50μπι?2mm)內(nèi)的反應(yīng)液生成的水即可使得反應(yīng)平衡進(jìn)行的較為充分，減少了反應(yīng)器對(duì)透水膜性能的要求，極大地降低了成本。并且，透水膜作為柔性材料，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并不高
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]如圖1所示，實(shí)施例1的連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置主體由一個(gè)管狀的管殼(4)加上兩端密封管殼的第一封蓋I和第二封蓋8在管殼4內(nèi)部形成一個(gè)密閉的反應(yīng)腔體15。在本實(shí)施例中，為了達(dá)到更好地密封固定效果，在第一封蓋I與管殼4接合處還設(shè)置有第一端口密封件2，在第二封蓋8與管殼4接合處還設(shè)置有第二端口密封件9。在本實(shí)施例中的透水膜3為管狀，該管狀透水膜3的兩端分別接合至第一密封件2和第二密封件9處，從而將該密閉的反應(yīng)腔體15分隔成了管狀透水膜3和管殼4之間的第一部分反應(yīng)腔體15和管狀透水膜內(nèi)部的第二部分反應(yīng)腔體16。這種分隔方式只是優(yōu)選的分隔方式之一，本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易想到，比如將透水膜3設(shè)置在管殼的縱截面處，或者管殼4的橫截面處，等替代的設(shè)置方式，只要不改變相關(guān)接口與兩部分腔體分別的連接關(guān)系，都不會(huì)影響到本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)。此外，透水膜3與第一部分反應(yīng)腔體15內(nèi)壁之間的間距為2mm，該距離指的是自透水膜表面上一點(diǎn)到自該點(diǎn)沿垂直于透水膜3表面方向向外延伸的射線(xiàn)與第一部分反應(yīng)腔體的管殼4內(nèi)壁相交的另一點(diǎn)之間的距離。本實(shí)施例在管殼4的內(nèi)管壁上還設(shè)置有一層熱交換層5，在本實(shí)施例中，該熱交換層5為電加熱層，用來(lái)提供需要加熱的化學(xué)反應(yīng)所需要的熱量。本實(shí)施例中，在管殼4的兩端壁上分別有原料進(jìn)口 6和產(chǎn)品出口 10連通至第一部分反應(yīng)腔體15，并且原料進(jìn)口 6和產(chǎn)品出口 10安裝的位置為對(duì)角180度，這樣可以有利于避免出現(xiàn)設(shè)備上的反應(yīng)死區(qū)，從而降低產(chǎn)品純度。此外，在管殼4的側(cè)壁上還開(kāi)有若干試劑入口 61。本實(shí)施例的連續(xù)化為反應(yīng)器還設(shè)置有排水口 8，該排水口 8穿過(guò)第二封蓋7和第二端口密封件2，從而連通第二部分反應(yīng)腔體16。
[0022]實(shí)施例2:
[0023]如圖2所示，實(shí)施例2的連續(xù)酯化微反應(yīng)裝置包括上密封板12和下密封板11，本實(shí)施例中，上密封板12與下密封板11相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有反應(yīng)槽13，下密封板11與上密封板12相對(duì)的一側(cè)設(shè)置有反應(yīng)槽13，上密封板12與下密封板11相對(duì)貼合，上密封板12和下密封板11相對(duì)緊固貼合，在上密封板12和下密封板11上設(shè)置的反應(yīng)槽13拼合構(gòu)成了一個(gè)密閉的反應(yīng)腔體14，在反應(yīng)腔體14內(nèi)沿平行于下密封板11方向設(shè)置透水膜3，該透水膜3將反應(yīng)腔體14分隔成了第一部分反應(yīng)腔體15和第二部分反應(yīng)腔體16。此外，透水膜3與第一部分反應(yīng)腔體15內(nèi)壁之間的間距為50 μπι