一种组合式层状流体配分混合装置及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及化工行业中的混合装置，具体地说是一种组合式层状流体配分混合装置及其应用，流体配分混合装置为层状结构，内部分别开有容置不同流体且相互独立的驻留腔以及容置混合后流体的混合腔，各驻留腔分别通过层状配分通道与混合腔相连通，流经不同流体的层状配分通道由上至下交替设置、且相互独立，各驻留腔中的不同流体分别通过各自的层状配分通道流出，流出的各流体以层状交替排列，并在混合腔中混合后流出；该流体配分混合装置可用于液-液、液-气或气-气的混合。本发明的混合装置加工简单，便于维护，主要用于快速传质、传热及聚合、硝化、磺化、酯化、重氮化、偶合、酸碱中和等各种化学反应。
【专利说明】一种组合式层状流体配分混合装置及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工行业中的混合装置，具体地说是一种组合式层状流体配分混合装置及其应用。
【背景技术】
[0002]混合是使两种或多种物料相互分散而达到一定均匀程度的单元操作，是一切化学反应首先要完成的步骤，可分为宏观混合与微观混合两类。宏观混合指大尺度的混合，描述物料在整个反应器中的循环、分散和混合的过程；通常采用搅拌器及震动器等设备来完成，如超声波振荡器、磁力搅拌器、以及大型设备中锚式、框式、组合式等等各种搅拌器。微观混合指小尺度的湍流流动将流体破碎成微团，最终通过分子扩散使系统达到分子尺度均匀的过程。分子扩散是实现微观混合的关键控制因素。
[0003]在精细化工、聚合过程、生物化工、制药工程等工业过程中，常常涉及到一些复杂、快速的化学反应或物理过程，强化分子扩散实现良好的微观混合是非常重要的。根据费克定律，物料的扩散时间与扩散距离成正比，因此减小扩散距离可以显著地缩短扩散时间，从而达到快速混合的目的。
[0004]这种强化物料扩散的混合反应装置并不陌生，目前流行的微反应设备就是以此为基础的。K.Jahnisch, V.Hessel.等在《Chemistry in Microstructured Reactors》中介绍微反应器的多种混合装置形式，如Bessoth F G等利用分流方法混合的微混合器,MengeaudV等的Z形微控连续混合器,dertiger S K W等的“圣诞树”形微流控混合器,stroock A D等报道的混沌微混合器等；但这些物料的混合形式大多是以液滴状混合，装置较复杂，加工精度较高。
[0005]US4.239.732介绍一种混合头，可用于两组或多组物料的混合和分散。该设备为喷射式混合，可用于高粘度物质。
[0006]US4.735.359介绍一种液体混合装置，该物料混合形式为层状混合，利用离心装置将物料呈薄层状态送出，薄层厚度约为0.1毫米，最短在0.1毫秒即可完成充分混合。这种装置是固定的，单位时间的混合量是一定的，因此应用上有一定限制；同时机械加工较复杂，设备维护要求高。
[0007]薄层状混合较简单，应用范围广。早在1963年，前苏联科学家Yu B.Kletenik在《苏联物理化学杂志》上发表文章，详细介绍了一种多层状混合装置。该装置对后来的研究有很大的借鉴意义。
[0008]CN101234324同样介绍了一种层状混合器，该混合器由上下腔室嵌在一个整体的壳体内或彼此紧密连接的壳件组件搭接而成，因而该装置明显存在加工困难，可调节度小，以及出口不易与其他装置连接等缺点。
[0009]目前有资料报道的均为一体化的装置，加工精度高，工作条件苛刻，维护费用较高，不便于维修，若出现堵塞，则很难处理，所以一般只能用于不会产生堵塞的液状物质的反应。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种组合式层状流体配分混合装置及其应用。该流体配分混合装置以“减小扩散距离可以显著缩短扩散时间”为理论基础，通过缩短流体的扩散距离，强化流体的扩散，实现两股流体如液-液、液-气、气-气的薄层配分，从而实现快速传质及传热，最终达到物料的快速混合、加速化学反应、提高化学单元反应安全性和可控性等目的。
[0011]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0012]本发明的流体配分混合装置为多层板依次密封连接而成的层状结构，其中位于首层的盖板上开有多个供不同流体进入的进料口及至少一个供混合后流体流出的出料口，在所述流体配分混合装置内部分别开有容置不同流体且相互独立的驻留腔以及容置混合后流体的混合腔，每个驻留腔均与一进料口相连通，所述混合腔与出料口相连通；所述各驻留腔分别通过层状配分通道与混合腔相连通，流经不同流体的层状配分通道由上至下交替设置、且相互独立，各驻留腔中的不同流体分别通过各自的层状配分通道流出，流出的各流体以层状交替排列，并在所述混合腔中混合后由出料口流出。
[0013]其中:所述位于首层的盖板与位于底层的底板之间的各层板上分别开有形成各驻留腔的通孔以及形成所述混合腔的通孔；
[0014]所述位于首层的盖板与位于底层的底板之间的各层板包括多个夹板及多个隔板，各夹板与隔板交替设置，所述各夹板上形成混合腔的通孔通过通道与形成各驻留腔的通孔相连通，相邻夹板上与所述通道相连通的形成驻留腔的通孔所形成的驻留腔内容置不同的流体；每个夹板上的通道及与该夹板相邻的隔板上和所述通道对应的部分形成该层的所述层状配分通道；所述各夹板上通道的厚度与所在夹板的厚度相同；所述盖板、底板、夹板及隔板的形状、厚度均相同，形状均为“T”形或均为“Y”形；为“T”形时，所述盖板在“T”形横边的两端分别开有第一进料口及第二进料口，盖板在“T”形竖边的端部开有一个出料口 ；所述各夹板及隔板在“T”形横边的两端分别开有第一通孔及第二通孔，各夹板及隔板上的第一通孔形成与第一进料口相连通、容置流体A的驻留腔，各夹板及隔板上的第二通孔形成与第二进料口相连通、容置流体B的驻留腔；所述各隔板在“T”形竖边的端部开有第三通孔，各夹板在“T”形竖边的端部开设的第三通孔与各夹板上的所述通道的一端相连通，各夹板及隔板上的第三通孔形成与出料口相连通、容置混合后流体的混合腔；所述各夹板上的通道开设在各夹板“T”形的竖边，相邻夹板上的通道的另一端分别连通于第一通孔及第二通孔 '为“Y”形时所述盖板在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口及第二进料口，盖板在“Y”形竖边的端部开有一个出料口 ；所述各夹板及隔板在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔及第二通孔，各夹板及隔板上的第一通孔形成与第一进料口相连通、容置流体A的驻留腔，各夹板及隔板上的第二通孔形成与第二进料口相连通、容置流体B的驻留腔；所述各隔板在“Y”形竖边的端部开有第三通孔，各夹板在“Y”形竖边的端部开设的第三通孔与各夹板上的所述通道的一端相连通，各夹板及隔板上的第三通孔形成与出料口相连通、容置混合后流体的混合腔；所述各夹板上的通道开设在各夹板“Y”形的竖边，相邻夹板上的通道的另一端分别连通于第一通孔及第二通孔；
[0015]所述位于首层的盖板与位于底层的底板之间的各层板为多个夹板，所述各夹板上形成混合腔的通孔通过凹槽与形成各驻留腔的通孔相连通，相邻夹板上与所述凹槽相连通的形成驻留腔的通孔所形成的驻留腔内容置不同的流体；所述各夹板上的凹槽形成该层的所述层状配分通道；所述盖板、底板及各夹板的形状、厚度均相同，形状均为“T”形或均为“Y”形；为“T”形时，所述盖板在“T”形横边的两端分别开有第一进料口及第二进料口，盖板在“T”形竖边的端部开有一个出料口 ；所述各夹板在“T”形横边的两端分别开有第一通孔及第二通孔，各夹板上的第一通孔形成与第一进料口相连通、容置流体A的驻留腔，各夹板上的第二通孔形成与第二进料口相连通、容置流体B的驻留腔；所述各夹板在“T”形竖边的端部开有第三通孔，各夹板上的第三通孔分别与各夹板上的所述凹槽的一端相连通，各夹板上的第三通孔形成与出料口相连通、容置混合后流体的混合腔；所述各夹板上的凹槽开设在各夹板“T”形的竖边，相邻夹板上的凹槽的另一端分别连通于第一通孔及第二通孔；为“Y”形时，所述盖板在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口及第二进料口，盖板在“Y”形竖边的端部开有一个出料口 ；所述各夹板在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔及第二通孔，各夹板上的第一通孔形成与第一进料口相连通、容置流体A的驻留腔，各夹板上的第二通孔形成与第二进料口相连通、容置流体B的驻留腔；所述各夹板在“Y”形竖边的端部开有第三通孔，各夹板上的第三通孔分别与各夹板上的所述凹槽的一端相连通，各夹板上的第三通孔形成与出料口相连通、容置混合后流体的混合腔；所述各夹板上的凹槽开设在各夹板“Y”形的竖边，相邻夹板上的凹槽的另一端分别连通于第一通孔及第二通孔；
[0016]本发明组合式层状流体配分混合装置的应用，其特征在于:所述层状流体配分混合装置可用于液-液、液-气或气-气的混合；所述层状流体配分混合装置可作为不同性质化学物质的化学反应的进料装置、快速乳化装置或化学反应装置，也可作为管道反应器的一个组成部分；所述层状流体配分混合装置可用于微流控式、管道式及釜式的连续反应装置或间歇式反应装置中。
[0017]本发明的优点与积极效果为:
[0018]1.本发明的流体配分混合装置由多层板依次连接、以积木的方式组合而成，便于高精度加工；预混合的各组分物料经配分后，以相互交错的薄层状接触，扩大了润湿周边，缩短了扩散距离，可实现瞬时传质和充分混合。
[0019]2.本发明各层夹板上的通道或是凹槽的形状相同，没有死角，保证流体在各自的层状配分通道内流量一致。
[0020]3.本发明各层板的材料可选择性强。可使用金属板材如不锈钢、铁板、铝板、铜板及各种合金板材等，也可以是HDPE，PET, PS, PC, PVC, PP等塑料板材，也可以选用木材、纤维织物、无纺布等；对一些腐蚀性物质可以通过不同的选材来解决腐蚀问题，对黏度大的物料也可以实现快速混合。适用范围广。
[0021]4.本发明的流体配分混合装置采用一个维度上的微尺度，有效减少通道堵塞的几率，原料适用性强。
[0022]5.本发明的流体配分混合装置加工方便、成本低，可根据物料量大小随意变换尺寸；各层板通过螺栓相连，方便拆卸和组装，易于局部维修。
[0023]6.本发明的流体配分混合装置可用于液-液、液-气或气-气的混合，液体可以是各种溶液、乳液或均匀分散的悬浮液。
[0024]7.本发明的流体配分混合装置可作为不同性质化学物质的化学反应的进料装置，也可以作为快速乳化装置，也可作为管道反应器的一个组成部分。
[0025]8.本发明的流体配分混合装置可用于聚合、硝化、还原、酯化、磺化、重氮化、偶合、酸碱中和等单元化学反应中，可提高该类化学反应速度，提高安全性和可控性。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明组合式层状流体配分混合装置的结构示意图；
[0027]图2为本发明组合式层状流体配分混合装置的原理示意图；
[0028]图3为本发明实施例一的结构示意图；
[0029]图4为本发明实施例二的结构示意图；
[0030]其中:I为流体配分混合装置,2为流体A, 3为流体B, 4为进料管,5为出料管,6为泵，7为产物，8为驻留腔,9为混合腔,10为盖板,11为夹板,12为隔板,13为第一进料口，14为第二进料口，15为出料口，16为第一通孔，17为第二通孔，18为第三通孔，19为通道，20为底板，21为凹槽。
【具体实施方式】
[0031 ] 下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0032]如图1及图2所示，本发明的流体配分混合装置I为多层板依次密封连接而成的层状结构，以积木组合的方式，可根据混合量大小随意增加或减少板层的数量，实现多层组
口 ο
[0033]位于首层的盖板10上开有多个供不同流体进入的进料口及至少一个供混合后流体流出的出料口 15，在流体配分混合装置I内部分别开有容置不同流体且相互独立的驻留腔8以及容置混合后流体的混合腔9，每个驻留腔8均与一进料口相连通，混合腔9与出料口 15相连通。位于首层的盖板10与位于底层的底板20之间的各层板上分别开有形成各驻留腔8的通孔以及形成所述混合腔9的通孔。各驻留腔8分别通过层状配分通道与混合腔9相连通，流经不同流体的层状配分通道由上至下交替设置、且相互独立，各驻留腔8中的不同流体分别通过各自的层状配分通道流出，流出的各流体以层状交替排列，并在混合腔9中混合后由出料口 15流出。
[0034]实施例一
[0035]如图1、图2及图3所示，本实施例以两种流体(流体A与流体B)配发混合为例，位于首层的盖板10与位于底层的底板20之间的各层板包括多个夹板11及多个隔板12，夹板11与隔板12的数量可根据混合量大小随意增加或减少。本实施例的盖板10、底板20、夹板11及隔板12的形状、厚度均相同，形状均为“T”形。盖板10在“T”形横边的两端分别开有第一进料口 13及第二进料口 14，盖板10在“T”形竖边的端部开有一个出料口 15 ;第一进料口 13及第二进料口 14上分别通过进料管4与流体A2和流体B3相连接，并分别在连接的管路上设有泵6，出料口 15上连接有出料管5，由出料管5流出混合后的产物7 (或混合物)。盖板10与底板20之间的各夹板11与隔板12交替设置,盖板10、底板20及各层的夹板11、隔板12通过螺栓固接，可方便拆卸清洗和重组；盖板10、底板20及各层的夹板11、隔板12可根据板层厚度的要求选择不同厚度的材料，也可以根据两种流体的腐蚀性、反应放热性选择不同的耐腐蚀、耐温变等材料；盖板10、底板20及各层的夹板11、隔板12的材质可以是铁板、不锈钢板、铝板、钛板、PVC、PP、PS、玻璃、PMMA、PE、HDPE、PC、木材、各种纤维织物、无纺布以及各种合金及高分子复合材料等中的一种，也可以采用某几种材料组合；各层板的厚度可为0.05mm?IOOmm,优选0.1mm?IOmm,最佳优选厚度为0.1mm?1mm。
[0036]各夹板11及隔板12在“T”形横边的两端分别开有第一通孔16及第二通孔17，各夹板11及隔板12上的第一通孔16的开设位置、形状及大小均相同，各夹板11及隔板12上的第一通孔16形成与第一进料口 13相连通、容置流体A2的驻留腔8，各夹板11及隔板12上的第二通孔17的开设位置、形状及大小均相同，各夹板11及隔板12上的第二通孔17形成与第二进料口 15相连通、容置流体B3的驻留腔8 ;各隔板12在“T”形竖边的端部开有第三通孔18，各隔板12上的第三通孔18的开设位置、形状及大小均相同。各夹板11在“T”形的竖边开有通道19 (该通道19为条形的长孔)，每个夹板11上的通道19及与该夹板11相邻的隔板12上和所述通道19对应的部分形成该层的所述层状配分通道。各夹板11在“T”形竖边的端部开设的第三通孔与各夹板11上的所述通道19的一端相连通，各夹板11及隔板12上的第三通孔18形成与出料口 15相连通、容置混合后流体(产物7或混合物)的混合腔9 ;相邻夹板11上的通道19的另一端分别连通于第一通孔16及第二通孔17，即排在奇数层的夹板11上通道19的另一端分别连通于第一通孔16，排在偶数层的夹板11上通道19的另一端分别连通于第二通孔17，这样一来，流体A就由排在奇数层的夹板11及位于奇数层夹板11下方的隔板12所形成的层状配分通道流向混合腔9，而流体B就由排在偶数层的夹板11及位于偶数层夹板11下方的隔板12所形成的层状配分通道流向混合腔
9。各夹板11上通道19的厚度与所在夹板11的厚度相同。
[0037]本实施例盖板10、底板20、夹板11及隔板12的形状也可为“Y”形，盖板10在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口 13及第二进料口 14，盖板10在“Y”形竖边的端部开有一个出料口 15 ;各夹板11及隔板12在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔16及第二通孔17，各隔板12在“Y”形竖边的端部开有第三通孔18，各夹板11在“Y”形的竖边开有通道19(该通道19为条形的长孔)，其他结构均与上述为“T”形时的结构相同。
[0038]实施例二
[0039]如图1、图2及图4所示，本实施例与实施例一的区别在于:位于首层的盖板10与位于底层的底板20之间的各层板为多个夹板11，夹板11的数量可根据混合量大小随意增加或减少。
[0040]本实施例的盖板10、夹板11及底板20的形状、厚度均相同，形状均为“T”形。盖板10在“T”形横边的两端分别开有第一进料口 13及第二进料口 14，盖板10在“T”形竖边的端部开有一个出料口 15;第一进料口 13及第二进料口 14上分别通过进料管4与流体A2和流体B3相连接，并分别在连接的管路上设有泵6，出料口 15上连接有出料管5，由出料管5流出混合后的产物7 (或混合物)。盖板10、底板20及各层的夹板11通过螺栓固接，可方便拆卸清洗和重组；盖板10、底板20及各层夹板11可根据板层厚度的要求选择不同厚度的材料，也可以根据两种流体的腐蚀性、反应放热性选择不同的耐腐蚀、耐温变等材料；本实施例盖板10、底板20及各层夹板11的材质可以是铁板、不锈钢板、铝板、钛板、PVC、PP、PS、玻璃、PMMA、PE、HDPE、PC、木材、各种纤维织物、无纺布以及各种合金及高分子复合材料等中的一种，也可以采用某几种材料组合；各层板的厚度可为0.05mm?IOOmm,优选
0.1mm?IOmm,最佳优选厚度为0.1mm?1_。[0041]各夹板11在“T”形横边的两端分别开有第一通孔16及第二通孔17，各夹板11上的第一通孔16的开设位置、形状及大小均相同，各夹板11上的第一通孔16形成与第一进料口 13相连通、容置流体Α2的驻留腔8，各夹板11上的第二通孔17的开设位置、形状及大小均相同，各夹板11上的第二通孔17形成与第二进料口 14相连通、容置流体Β3的驻留腔8 ;各夹板11在“Τ”形竖边的端部开有第三通孔18，各夹板11上的第三通孔18的开设位置、形状及大小均相同。各夹板11在“Τ”形的竖边开有条形的凹槽21，该凹槽21即形成各层的所述层状配分通道，各夹板11上的第三通孔18分别与各夹板11上的所述凹槽21的一端相连通，各夹板11上的第三通孔18形成与出料口 15相连通、容置混合后流体的混合腔9。相邻夹板11上的凹槽21的另一端分别连通于第一通孔16及第二通孔17，即排在奇数层的夹板11上凹槽21的另一端分别连通于第一通孔16，排在偶数层的夹板11上凹槽21的另一端分别连通于第二通孔17，这样一来，流体A就由排在奇数层的夹板11上由凹槽21形成的层状配分通道流向混合腔9，而流体B就由排在偶数层的夹板11上由凹槽21形成的层状配分通道流向混合腔9。
[0042]本实施例盖板10、夹板11及底板20的形状也可为“Y”形，盖板10在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口 13及第二进料口 14，盖板10在“Y”形竖边的端部开有一个出料口 15 ;各夹板11在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔16及第二通孔17，各夹板11在“Y”形竖边的端部开有第三通孔18，各夹板11在“Y”形的竖边开有条形的凹槽21，其他结构均与上述为“Τ”形时的结构相同。
[0043]本发明流体配分混合装置I的各层板的宽度、长度可根据物料的性质、流量进行调节。
[0044]本发明的层状流体配分混合装置I可用于液-液、液-气或气-气等两股流体的快速混合，液体可为各种溶液、乳液或均匀分散的悬浮液。
[0045]本发明的层状流体配分混合装置I可作为不同性质化学物质的化学反应的进料装置，也可作为快速乳化装置或可作为管道反应器的一个组成部分。
[0046]本发明的层状流体配分混合装置I可作为化学反应装置，化学反应可为中和、乳化、混合、快速升温降温等物理过程，也可为聚合、硝化、还原、酯化、磺化、重氮化、偶合、酸碱中和等单元化学反应，可提高该类化学反应速度，提高安全性和可控性；由于增大了两种流体间的接触面积，当其中一股为制冷或制热剂时，可实现物料的快速升温或快速制冷的效果。
[0047]本发明的层状流体配分混合装置I可用于微流控式、管道式及釜式的连续反应装置或间歇式反应装置中，提高反应速度。
[0048]本发明层状流体配分混合装置I的工作原理为:
[0049]流体Α、流体B在外力的作用下,分别由第一进料口 13、第二进料口 14进入流体配分混合装置I内部的两个相对独立的驻留腔8中，然后进入各自层状配分通道，两种流体的层状配分通道是相互交替排列的，因而两种流体形成相互交错的薄层状分布；层状配分通道使流体A及流体B以等体积的ABABAB形式交替流出，两种流体经配分后，以相互交错的薄层状进入混合腔9，相互交错地接触。由于薄层较薄，有效缩短了两种流体的扩散距离，从而达到了快速传质和充分混合的效果。两种流体在混合腔9中完成混合，混合后的产物7 (混合物)再由出料口 15流出。[0050]应用例一(用于两种牛顿流体的混合)
[0051]流体配分混合装置I采用实施例一的结构，材质为316L。盖板10、底板20的厚度均为4mm，夹板11与隔板12的厚度均为0.2mm。隔板12与夹板11相互交错排列，其中隔板12为15片，夹板11为16片，供两种流体通过的层状配分通道各8层，每层的层状配分通道长均为60mm,宽均为6mm,厚均为0.2_。混合腔9长10_、宽6_、高6.2mm ;出料口 15连接一内径为6.5mm的出料管5 (透明PVC管)。
[0052]取活性艳红K2G (C.1.活性红15) 50g,加水10Kg，搅拌溶解，配成红色溶液。
[0053]取活性蓝KN-R (C.1.活性蓝19) 50g,加水10Kg，搅拌溶解，配成蓝色溶液。
[0054]将红色溶液(流体A)通过进料管4连接第一进料口 13，蓝色溶液(流体B)通过进料管4连接第二进料口 14。开动泵6 (精密计量泵)，以40L/h的流量向流体配分混合装置I内进料，由出料口 15连接的透明PVC管观察现象。
[0055]透明PVC管观测到出口处管内流体为均匀的蓝紫色。
[0056]计算混合时间:
[0057]总流量为:80L/h
[0058]混合腔以0.37ml计
[0059]物料混合时间约为0.017s,实现了物料的瞬时混合。
[0060]对比应用例
[0061]采用普通外径为IOmm的等径直角卡套式三通连接PVC管作为混合件，管道内径为
6.5mmο
[0062]按照应用例I所述配制活性红K2G与活性蓝KN-R的溶液。
[0063]开动精密计量泵，以40L/h的流量同时通过混合件向透明管道中注料。由出口的透明管观察两股溶液混合状况。
[0064]前期物料为红色和蓝色两股，当物料流过管内3m后，管内物料颜色均匀，为紫色。计算此时物料流经时间:
[0065]总流量为:80L/h
[0066]管内截面积:33.166mm2
[0067]物料流经时间4.48s
[0068]不采用本发明流体配分混合装置I而是直接混合，则物料完全扩散时间约为
4.48s，远远滞后于使用本发明流体配分混合装置I混合。
[0069]应用例二 (用于芳香伯胺的重氮化反应)
[0070]流体配分混合装置I与应用例一相同。
[0071]准确称取苯胺930g，溶解于2534.7g浓度为36%的盐酸与4000g水配制的盐酸溶液中，加冰水至总质量为7kg，温度为O?2°C。将此溶液连接到流体配分混合装置I的第一进料口 13。
[0072]准确称取696.9g亚硝酸钠，溶解于3000g水中，补加冰水至7000g，温度为O?2°C，将此溶液连接到流体配分混合装置I的第二进料口 14。
[0073]以30L/h的流量进料，此时流速为0.50m/s。在出料管5的2m处取样，用氨基试剂显无色，淀粉碘化钾试纸显微蓝色，说明两物料混合均匀，且重氮化反应结束。此时两物料从接触反应到出料用时为2.0s。[0074]应用例三(用于偶合反应)
[0075]流体配分混合装置I采用实施例二的结构，材质为316L。盖板10、底板20的厚度均为4mm,夹板11的厚度为0.6mm ;夹板11上凹槽21的宽为6mm,槽深0.3mm。夹板11共12片，供两种流体通过的层状配分通道各6层，每层的层状配分通道长均为60mm，宽均为6mm,厚均为0.3_。混合腔9长10_、宽6_、高7.2mm ;出料口 15连接一内径为6.5mm的出料管5 (透明PVC管)。
[0076]准确称取3-氨基一 4 -甲氧基苯甲酰替苯胺242g，3000g水和283.9g36%的盐酸混合，搅拌Ih,加冰冷却至O?2°C。在IOmin内加入69.7g亚硝酸钠配制的浓度25%的溶液，搅拌30min，过滤得重氮盐溶液。用冰水调整总重量为6000g，搅拌均匀，将此溶液连接到流体配分混合装置I的第一进料口 13。
[0077]另准确称取2’，5’_ 二甲氧基一 4’-氯-3-羟基一 2_萘甲酰苯胺365g，水3000g，氢氧化钠80g，搅拌加热至溶解，过滤去除不溶物，滤液加冷水至总质量6000g，搅拌均匀，连接到流体配分混合装置I的第二进料口 14。
[0078]以30L/h的流量进料，此时流速为0.50m/s。在出料管5的前0.4m范围内可以观测到有透明溶液和红色不溶物，这种不均一状态随着管线的延长而逐渐变弱，在0.4m以后，观测到的物料为均一的红色不透明悬浮液。在出料管5的0.4m处用P H计检测体系PH值稳定，同时用H酸溶液检测重氮液不过量。本发明的流体配分混合装置I对于提高偶合反应速度是有帮助的。
【权利要求】
1.一种组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:该流体配分混合装置(I)为多层板依次密封连接而成的层状结构，其中位于首层的盖板(10)上开有多个供不同流体进入的进料口及至少一个供混合后流体流出的出料口( 15)，在所述流体配分混合装置(I)内部分别开有容置不同流体且相互独立的驻留腔(8)以及容置混合后流体的混合腔(9)，每个驻留腔(8)均与一进料口相连通，所述混合腔(9)与出料口(15)相连通；所述各驻留腔(8)分别通过层状配分通道与混合腔(9)相连通，流经不同流体的层状配分通道由上至下交替设置、且相互独立，各驻留腔(8)中的不同流体分别通过各自的层状配分通道流出，流出的各流体以层状交替排列，并在所述混合腔(9 )中混合后由出料口( 15 )流出。
2.按权利要求1所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述位于首层的盖板(10)与位于底层的底板(20)之间的各层板上分别开有形成各驻留腔(8)的通孔以及形成所述混合腔(9)的通孔。
3.按权利要求2所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述位于首层的盖板(10)与位于底层的底板(20)之间的各层板包括多个夹板(11)及多个隔板(12)，各夹板(11)与隔板(12 )交替设置，所述各夹板(11)上形成混合腔(9 )的通孔通过通道(19 )与形成各驻留腔(8)的通孔相连通，相邻夹板(11)上与所述通道(19)相连通的形成驻留腔(8)的通孔所形成 的驻留腔(8)内容置不同的流体；每个夹板(11)上的通道(19)及与该夹板(11)相邻的隔板(12)上和所述通道(19)对应的部分形成该层的所述层状配分通道。
4.按权利要求3所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述各夹板(11)上通道(19)的厚度与所在夹板(11)的厚度相同。
5.按权利要求3或4所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述盖板(10)、底板(20)、夹板(11)及隔板(12)的形状、厚度均相同，形状均为“T”形或均为“Y”形；为“T”形时，所述盖板(10)在“T”形横边的两端分别开有第一进料口( 13)及第二进料口(14)，盖板(10)在“T”形竖边的端部开有一个出料口(15);所述各夹板(11)及隔板(12)在“T”形横边的两端分别开有第一通孔(16)及第二通孔(17)，各夹板(11)及隔板(12)上的第一通孔(16)形成与第一进料口(13)相连通、容置流体A (2)的驻留腔(8)，各夹板(11)及隔板(12)上的第二通孔(17)形成与第二进料口(15)相连通、容置流体B (3)的驻留腔(8);所述各隔板(12)在“T”形竖边的端部开有第三通孔(18)，各夹板(11)在“T”形竖边的端部开设的第三通孔与各夹板(11)上的所述通道(19)的一端相连通，各夹板(11)及隔板(12)上的第三通孔(18)形成与出料口(15)相连通、容置混合后流体的混合腔(9);所述各夹板(11)上的通道(19)开设在各夹板(11) “T”形的竖边，相邻夹板(11)上的通道(19)的另一端分别连通于第一通孔(16)及第二通孔(17);为“Y”形时所述盖板(10)在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口( 13)及第二进料口( 14)，盖板(10)在“Y”形竖边的端部开有一个出料口(15);所述各夹板(11)及隔板(12)在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔(16)及第二通孔(17)，各夹板(11)及隔板(12)上的第一通孔(16)形成与第一进料口(13)相连通、容置流体A (2)的驻留腔(8)，各夹板(11)及隔板(12)上的第二通孔(17)形成与第二进料口(15)相连通、容置流体B (3)的驻留腔(8);所述各隔板(12)在“Y”形竖边的端部开有第三通孔(18 )，各夹板(11)在“ Y”形竖边的端部开设的第三通孔与各夹板(11)上的所述通道(19)的一端相连通，各夹板(11)及隔板(12)上的第三通孔(18)形成与出料口(15)相连通、容置混合后流体的混合腔(9);所述各夹板(11)上的通道(19)开设在各夹板(11) “Y”形的竖边，相邻夹板(11)上的通道(19)的另一端分别连通于第一通孔(16)及第二通孔(17)。
6.按权利要求2所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述位于首层的盖板(10)与位于底层的底板(20)之间的各层板为多个夹板(11)，所述各夹板(11)上形成混合腔(9)的通孔通过凹槽(21)与形成各驻留腔(8)的通孔相连通，相邻夹板(11)上与所述凹槽(21)相连通的形成驻留腔(8)的通孔所形成的驻留腔(8)内容置不同的流体；所述各夹板(11)上的凹槽(21)形成该层的所述层状配分通道。
7.按权利要求6所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述盖板(10)、底板(20)及各夹板(11)的形状、厚度均相同，形状均为“T”形或均为“Y”形；为“T”形时，所述盖板(10)在“T”形横边的两端分别开有第一进料口(13)及第二进料口(14)，盖板(10)在“T”形竖边的端部开有一个出料口(15);所述各夹板(11)在“T”形横边的两端分别开有第一通孔(16)及第二通孔(17)，各夹板(11)上的第一通孔(16)形成与第一进料口(13)相连通、容置流体A (2)的驻留腔(8)，各夹板(11)上的第二通孔(17)形成与第二进料口(14)相连通、容置流体B (3)的驻留腔(8);所述各夹板(11)在“T”形竖边的端部开有第三通孔(18)，各夹板(11)上的第三通孔(18)分别与各夹板(11)上的所述凹槽(21)的一端相连通，各夹板(11)上的第三通孔(18)形成与出料口(15)相连通、容置混合后流体的混合腔(9);所述各夹板(11)上的凹槽(21)开设在各夹板(11) “T”形的竖边，相邻夹板(11)上的凹槽(21)的另一端分别连通于第一通孔(16)及第二通孔(17);为“Y”形时，所述盖板(10)在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口(13)及第二进料口(14)，盖板(10)在“Y”形竖边的端部开有一个出料口( 15);所述各夹板(11)在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔(16)及第二通孔(17)，各夹板(11)上的第一通孔(16)形成与第一进料口(13)相连通、容置流体A(2)的驻留腔(8)，各夹板(11)上的第二通孔(17)形成与第二进料口(14)相连通、容置流体B (3)的驻留腔(8);所述各夹板(11)在“Y”形竖边的端部开有第三通孔(18)，各夹板(11)上的第三通孔(18)分别与各夹板(11)上的所述凹槽(21)的一端相连通，各夹板(11)上的第三通孔(18)形成与出料口(15)相连通、容置混合后流体的混合腔(9);所述各夹板(11)上的凹槽(21)开设在各夹板(11) “Y”形的竖边，相邻夹板(11)上的凹槽(21)的另一端分别连通于第一通孔(16)及第二通孔(17)。
8.一种按权利要求1至7任一权利要求所述组合式层状流体配分混合装置的应用，其特征在于:所述层状流体配分混合装置(I)可用于液-液、液-气或气-气的混合。
9.按权利要求8所述的应用，其特征在于:所述层状流体配分混合装置(I)可作为不同性质化学物质的化学反应的进料装置、快速乳化装置或化学反应装置，也可作为管道反应器的一个组成部分。
10.按权利要求8所述的应用，其特征在于:所述层状流体配分混合装置(I)可用于微流控式、管道式及釜式的连续反应装置或间歇式反应装置中。
【文档编号】B01F5/06GK103977720SQ201310409412
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2013年9月10日 优先权日:2013年9月10日
【发明者】王永华, 杨林涛, 罗鸿椾 申请人:中国中化股份有限公司, 沈阳化工研究院有限公司