一種帶有冷卻系統(tǒng)的非疊層結(jié)構(gòu)微反應器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微反應器裝置，具體地說，是涉及一種帶有冷卻系統(tǒng)的非疊層結(jié)構(gòu)微反應器裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，微反應器在制備微-納顆粒材料的研究方面取得了很多成果，具有很大的潛力和應用前景。與常規(guī)合成微-納顆粒材料的方法相比，微反應器合成微-納顆粒材料易于控制和放大，通過方便、精確地調(diào)節(jié)反應參數(shù)可以得到不同形狀、粒徑和粒徑分布的微-納顆粒材料。又由于微反應器制備的微-納顆粒材料的一些特性，使得微反應器在制備高振實密度和粒徑均一的微-納顆粒材料方面有著廣泛的應用前景。但是微通道的堵塞使得微反應器的應用受到限制。
[0003]為解決微通道堵塞問題，國內(nèi)外相關(guān)研究人員進行了如下研究:
[0004]I)中國發(fā)明專利:一種強化微反應器內(nèi)氣液過程的方法，申請?zhí)?201410109267.4，公開號:CN104162395A，介紹了利用超聲與氣相的空化作用破壞流體中的固體之間的團聚或在微通道壁面的粘附，預防和疏通堵塞。
[0005]2)中國發(fā)明專利:防止連續(xù)反應通道系統(tǒng)堵塞的方法及執(zhí)行該方法的微反應器，申請?zhí)?201080021683.9，公開號:CN102427876A，介紹了采用在工藝流體流動方向進行超聲耦合的方法防止微通道的堵塞。
[0006]3)中國發(fā)明專利:振蕩流微反應器，申請?zhí)?201180064961.3，公開號:CN103328092A，介紹了連接振蕩流設(shè)備的微反應器解決微通道堵塞的問題。
[0007]雖然上述研究一定程度上緩解了微通道堵塞的問題，但很難保證微-納顆粒材料在微通道壁上完全沒有沉積，長期使用仍會造成微通道的堵塞，而由于微通道大多是處于密閉空間，后續(xù)也無法對其進行清洗。且對于放熱反應，產(chǎn)生的熱量無法不及時散發(fā)，可能會導致裝置局部過熱而損壞裝置以及影響產(chǎn)物質(zhì)量。同時，疊層結(jié)構(gòu)的微反應器制造的復雜性及較高的成本進一步限制了微反應器在微-納顆粒材料制備方面的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種帶有冷卻系統(tǒng)的非疊層結(jié)構(gòu)微反應器，可進行拆卸清洗和系統(tǒng)冷卻，有效防止微反應器微通道的堵塞和微反應器裝置的局部過熱，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述帶有冷卻系統(tǒng)的非疊層結(jié)構(gòu)微反應器，包含表面刻有微通道的主體部件，該主體部件外套外殼體，外殼體內(nèi)表面設(shè)有與主體部件外表面的微通道接通的入口和出口通道，在外殼體上設(shè)置密封部件，將設(shè)有微通道的主體部件密封起來，以保證微通道內(nèi)的液體不會泄露，且密封部件與外殼體采用可拆卸的連接方式連接；在所述主體部件和/或所述外殼體中設(shè)置冷卻系統(tǒng)。
[0010]作為一種優(yōu)選方式，所述冷卻系統(tǒng)為隔板式冷卻孔，即分別在反應產(chǎn)物溶液通道兩側(cè)的主體部件和/或外殼體上沿其(主體部件和/或外殼體兩個)軸向設(shè)置盲孔，孔與孔間設(shè)置連通槽，孔中設(shè)置隔板，冷卻液體(比如水)從隔板一邊流入，另一邊流出，再經(jīng)連通槽依次進入相鄰的孔。
[0011]作為一種優(yōu)選方式，所述孔呈環(huán)形分布，各孔到反應產(chǎn)物溶液通道表面的距離相等。所述環(huán)形分布的中心為:主體部件的中心軸線，或外殼體與主體部件共同的中心軸線。
[0012]作為一種優(yōu)選方式，所述孔，直徑為6-10mm，相鄰孔之間的間距為10_15mm。
[0013]作為一種優(yōu)選方式，所有孔與連通槽構(gòu)成一個密封的冷卻通道，該通道只有入口和出口與外界相通。所述入口和出口為半圓孔。因為每個圓形孔都被隔板隔成兩個半圓孔，因此入口和出口是位于每個完整冷卻水通道兩端的半圓孔。
[0014]作為一種優(yōu)選方式，所述主體部件與外殼體之間采用過盈配合。
[0015]作為一種優(yōu)選方式，所述主體部件為圓柱體，所述外殼體的上下端面設(shè)有上蓋、下蓋作為密封部件，上蓋、下蓋共同將設(shè)有微通道的圓柱體密封起來，以保證微通道內(nèi)的液體不會泄露，且上蓋、下蓋與外殼體采用可拆卸的連接方式連接。
[0016]作為一種優(yōu)選方式，所述主體部件為圓錐體，圓錐體上端設(shè)有緊固加壓蓋，以實現(xiàn)對圓錐體的加壓密封作用，緊固加壓蓋與外殼體采用可拆卸的方式連接。
[0017]作為一種優(yōu)選方式，所述主體部件外表面微通道的數(shù)目為2-4條，反應物溶液通道較短，反應產(chǎn)物溶液通道較長，接通方式為T型。
[0018]作為一種優(yōu)選方式，所述外殼體內(nèi)表面的入口通道數(shù)目為2-4個，位置對稱。
[0019]與現(xiàn)有疊層微反應器相比，本發(fā)明微反應器裝置結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，加工成本低。尤其重要的是，當反應產(chǎn)物顆粒沉積在微通道內(nèi)壁上時，可拆卸下來進行清洗，以防止微反應器微通道的堵塞，且拆裝方便。更進一步地，裝置中設(shè)置的冷卻系統(tǒng)可有效吸收反應產(chǎn)生的熱量，防止微反應器裝置的局部過熱。
【附圖說明】
[0020]圖1a是本發(fā)明一較優(yōu)實施例圓柱體非疊層結(jié)構(gòu)微反應器的爆炸分解圖；
[0021]圖1b是圖1a所述實施例微反應器的裝配圖；
[0022]圖1c是圖1b所示的B-B剖視圖；
[0023]圖2a是本發(fā)明一較優(yōu)實施例中圓柱體非疊層結(jié)構(gòu)微反應器圓柱體上微通道和冷卻孔分布圖；
[0024]圖2b是圖2a所示的A-A剖視圖；
[0025]圖2c是圖2a所示的B-B剖視圖；
[0026]圖2d是圖2c所示的C-C剖視圖；
[0027]圖3a是本發(fā)明一較優(yōu)實施例中圓柱體非疊層結(jié)構(gòu)微反應器外殼體上出入口通道和冷卻孔分布圖；
[0028]圖3b是圖3a所示的D-D剖視圖；
[0029]圖3c是圖3a所示的B-B剖視圖；
[0030]圖3d是圖3c所示的F-F剖視圖；
[0031]圖4a是本發(fā)明另一較優(yōu)實施例中圓錐體非疊層結(jié)構(gòu)微反應器爆炸分解圖；
[0032]圖4b是圖4a所示實施例中微反應器中外殼體倒置立體圖；
[0033]圖4c是圖4a所示實施例中微反應器裝配圖；
[0034]圖4d是圖4c所示B-B剖視圖；
[0035]圖5a是本發(fā)明另一較優(yōu)實施例中圓錐體非疊層結(jié)構(gòu)微反應器圓錐體上微通道和冷卻孔分布圖；
[0036]圖5b是圖5a所示A-A剖視圖；
[0037]圖5c是圖5a所示B-B剖視圖；
[0038]圖5d是圖5c所示C-C剖視圖；
[0039]圖6a是本發(fā)明另一較優(yōu)實施例中圓錐體非疊層結(jié)構(gòu)微反應器外殼體上出入口通道和冷卻孔分布圖；
[0040]圖6b是圖6a所示D-D剖視圖；
[0041]圖6c是圖6a所示E-E剖視圖；
[0042]圖6d是圖6c所示F-F剖視圖；
[0043]圖中:圓柱體或圓錐體中冷卻系統(tǒng)入口 I，外殼體中冷卻系統(tǒng)入口 2，圓柱體或圓錐體中冷卻系統(tǒng)出口 3，外殼體中冷卻系統(tǒng)出口 4，孔5，連通槽6，隔板7 ;上蓋11，外殼體12，圓柱體13，下蓋14 ;緊固加壓蓋21，外殼體22，圓錐體23。
【具體實施方式】
[0044]以下對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明，以下的說明僅為理解本發(fā)明技術(shù)方案之用，不用于限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準。
[0045]實施例1
[0046]如圖1a-1c所示，為本發(fā)明一較優(yōu)實施例的帶有冷卻系統(tǒng)的圓柱體非疊層結(jié)構(gòu)微反應器裝置爆炸分解圖和裝配圖，其包含表面刻有微通道al、bl、Cl的圓柱體13 (細節(jié)參見圖2a、2b)，該圓柱體13外套外殼體12，外殼體12內(nèi)表面設(shè)有與圓柱體13外表面的微通道al、bl、cl接通的入口 Al、B1、Cl和出口 Dl通道(細節(jié)參見圖3a、3b)，在外殼體12上設(shè)置上蓋11和下蓋14，將設(shè)有微通道al、bl、Cl的圓柱體13密封起來，以保證微通道al、bl、Cl內(nèi)的液體不會泄露，且上蓋11和下蓋14與外殼體12采用可拆卸的連接方式連接；同時在圓柱體13和外殼體12中設(shè)置冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)采用隔板式冷卻孔，即分別在反應產(chǎn)物溶液通道Cl兩側(cè)的圓柱體13和外殼體12上沿其(主體部件和外殼體)軸向打盲孔5(細節(jié)參見圖lc、2b、3b)，孔5與孔5間設(shè)置連通槽6，孔5中鑲?cè)敫舭? (隔板比孔深略短)，冷卻液從隔板7 —邊流入，另一邊流出，再經(jīng)連通槽6依次進入相鄰的孔5 (細節(jié)參見圖2c、2d和圖3c、3d)；
[0047]作為一種優(yōu)選，所述圓柱體13與外殼體12之間采用過盈配合。
[0048]作為一種優(yōu)選，所述圓柱體13外表面微通道有al、bl、cl三條，其中反應物溶液通道al、bl長度為圓柱體13所在截面圓周長的四分之一，反應產(chǎn)物溶液通道Cl長度為圓柱體13周長的二分之一，接通方式為T型(細節(jié)參見圖2a、2b)。
[0049]作為一種優(yōu)選，所述外殼體12內(nèi)的入口通道的數(shù)目為Al、B1、Cl三條，A1、B1分別位于al和bl通道的兩端，呈對稱性，Cl位于T型交叉口處，作為第三種反應物溶液的接入口。出口通道Dl數(shù)目為一條，位于Cl通道的端處(細節(jié)參見圖3a、3b)。
[0050]作為一種優(yōu)選，各孔到反應產(chǎn)物溶液通道表面的距離相等，呈環(huán)形分布(見圖lc) ο
[0051]作為一種優(yōu)選，所述孔5，直徑為6mm，相鄰孔5之間的間距為10mm。