微反应器的制作方法

本发明涉及化学化工设备技术领域，具体涉及一种微反应器。

背景技术：

在化学工业中两种流体的混合是常见的传质过程，常用的反应设备有混料釜、萃取塔、静态混合器等，它们处理量大，能够满足大规模生产的需要；然而，总体来说，这些混合设备为流体提供的是宏观尺度的混合，存在混合效率低下、动力消耗大、设备体积大等缺点，微反应器具有与大反应器完全不同的几何特性，狭窄规整的微通道、非常小的反应空间和非常大的比表面积。

中国专利文献cn205182697u公开了一种层叠式微通道反应器，包括进口盖板、第一反应板、第二反应板和出口盖板；第一反应板、第二反应板依次叠置在相对放置的进口盖板和出口盖板之间；进口盖板中部开有第一反应流体进口，进口盖板下部开有第二反应流体进口；第一反应板中部开有第一反应流体进口，下部开有第二反应流体进口；第一反应板的一面开有与侧面平行的微通道阵列，微通道阵列上部开有均流分布腔，第一反应流体进口位于均流分布腔内，微通道阵列下部闭合，第二反应流体进口在微通道阵列下部；第一反应板的另一面为平面结构；第一反应板上的微通道阵列的微通道的底面上均开有微孔；第二反应板下部开有第二反应流体进口，第二反应板上部开有混合后流体出口；第二反应板的一面开有与侧面平行的微通道阵列，微通道阵列上部开有方形分布腔，混合后流体出口位于方形分布腔内，微通道阵列下部开有均流分布腔，第二反应流体进口位于均流分布腔内，第二反应板的另一面为平面结构；出口盖板上部开有混合后流体出口；由于采用多层层叠的方式形成流道，使得反应器模块化，提高了结构稳定性；然而上述方案具有以下缺陷：1、两种反应液在第二反应板微通道中混合后，混合液在第二反应板微通道阵列中流动并进行反应，由于第二反应板微通道阵列为开设在第二反应板一面的与侧面平行的微通道阵列，混合液在第二反应板微通道阵列中进行层流流动，容易导致反应不充分；2、上述方案中只能由第一反应板、第二反应板层叠构成微通道阵列，无法进行反应腔扩展，也无法进行多组反应器并联。

中国专利文献cn105674765a公开了一种换热器，适用于流体混合反应，包括至少一个待换热单元，待换热单元包括相对设置的第一换热面和第二换热面，且流通空间包括输入区、输出区以及连接二者的通道区，其中在形成通道区的第一换热面上设有若干互不连通、且开口朝向第二换热面的第一容液空间，在形成通道区的第二换热面上设有若干互不连通、且开口朝向第一换热面的第二容液空间，并且，一个第一容液空间的开口与至少两个第二容液空间的部分开口相对，一个第二容液空间的开口与至少两个第一容液空间的部分开口相对，当流体进入输入区后，流体会先进入第一容液空间，然后从与该第一容液空间的开口相对的一个第二容液空间的部分开口位置，流经该第一容液空间的侧壁顶面，再进入该第二容液空间的形式逐渐流到输出区；由于流体在流动的过程中可以与来自不同位置的流体互相自由混合，因而混合效果好，流体在流动过程中充分翻转、冲击，产生大量扰流，从而大大加快了不同流体的混合效率，并增加了换热效率；然而，上述方案具有以下缺陷：1、液体在待换热单元流程较短，无法保证反应液的反应时间，不利于反应液的混合反应；2、通道区的面积较大，液体在通道区的流速差异较大，容易导致部分已经反应完全的反应液还没有流出时，新的反应液已经进入，造成反应空间的浪费，成本增加。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的反应液在反应区内无法充分完成反应并及时排出的缺陷，从而提供一种微反应器。

为解决上述技术问题，本发明提供一种微反应器，包括：

第一反应液进口；

第二反应液进口；

反应液出口；

反应通道，进口与第一反应液进口和第二反应液进口连通，出口与反应液出口连通；

反应单元，至少为两个，串联在所述反应通道上，所述反应单元通过至少两块网格板层叠交错构成互通的通道结构；

从所述第一反应液进口和所述第二反应液进口进入所述反应通道的流体，流经所述反应单元后，由所述反应液出口流出。

作为优选方案，所述反应单元的用于供反应液通过的流通面积大于所述反应通道的用于供反应液通过的流通面积，所述反应通道与所述反应单元的连接处为喇叭口形，所述喇叭口的大口朝向所述反应单元。

作为优选方案，所述反应通道为蛇形弯道。

本发明还提供一种微反应器，包括：依次层叠设置的第一隔板、第一反应板、第二反应板和第二隔板；

所述第一反应板上设有第一反应通道槽孔和第一反应单元槽孔；所述第一反应单元槽孔具有至少两个，分别串联在第一反应通道槽孔上；

所述第二反应板上具有第二反应通道槽孔和第二反应单元槽孔，所述第二反应单元槽孔具有至少两个，分别串联在第二反应通道槽孔上；

所述第一反应通道槽孔与所述第二反应通道槽孔上下相对，被所述第一隔板和所述第二隔板封闭上下开口后，形成反应通道；

所述第一反应单元槽孔与所述第二反应单元槽孔上下相对，被所述第一隔板和所述第二隔板封闭上下开口后，形成反应单元；

还包括：

第一反应液进口结构，与所述第一反应通道槽孔的进口连通；

第二反应液进口结构，与所述第二反应通道槽孔的进口连通；

反应液出口结构，与所述反应通道的出口连通。

作为优选方案，所述第一反应液进口结构包括：

第一反应液进口，设置在所述第一隔板上，与所述第一反应通道槽孔的进口连通；

或者包括：

第一反应液进口，设置在所述第二隔板上；

第一反应液过孔，设置在所述第二反应板上，两端分别与所述第一反应液进口和所述第一反应通道槽孔的进口相对；

或者包括：

第一反应液进口，同时设置在所述第一隔板和第二隔板上；

第一反应液过孔，设置在所述第二反应板上，两端分别与所述第一反应液进口和所述第一反应通道槽孔的进口相对。

作为优选方案，所述第二反应液进口结构包括：

第二反应液进口，设置在所述第一隔板上；

第二反应液过孔，设置在所述第一反应板上，两端分别与所述第二反应液进口和所述第二反应通道槽孔的进口相对；

或者包括，

第二反应液进口，设置在所述第二隔板上，与所述第二反应通道槽孔的进口连通；

或者包括：

第二反应液进口，同时设置在所述第一隔板和第二隔板上；

第二反应液过孔，设置在所述第一反应板上，两端分别与所述第二反应液进口和所述第二反应通道槽孔的进口相对。

作为优选方案，所述出口结构包括：

反应液出口，设置在所述第一隔板和/或所述第二隔板上。

作为优选方案，所述第一反应单元槽孔和第二反应单元槽孔层叠后形成的反应单元的流通面积大于所述第一反应通道槽孔和第二反应通道槽孔层叠后形成的反应通道的流通面积，所述反应通道与所述反应单元的连接处为喇叭口形，所述喇叭口的大口朝向所述反应单元。

作为优选方案，所述第一反应通道槽孔和第二反应通道槽孔为蛇形弯道。

作为优选方案，所述第一反应单元槽孔和第二反应单元槽孔为网格孔，所述第一反应单元槽孔和第二反应单元槽孔层叠交错构成互通的通道结构。

作为优选方案，所述第一反应板具有至少一个，所述第二反应板具有至少一个，至少一个所述第一反应板和至少一个所述第二反应板交错并列设置在所述第一隔板和第二隔板之间。

作为优选方案，其特征在于，所述第一隔板、第一反应板、第二反应板和第二隔板具有并列设置的至少两组。

作为优选方案，还包括依次层叠设置的盖板、第一换热板和第二换热板，所述第二换热板与所述第一隔板贴靠；

所述第一换热板具有冷却液流道第一槽孔；

所述第二换热板具有冷却液流道第二槽孔；

所述冷却液流道第一槽孔与冷却液流道第二槽孔层叠形成冷却液流道；

所述冷却液流道的进口与设置在盖板和/或第二隔板上的冷却液进口连通，所述冷却液流道的出口与设置在盖板和/或第二隔板上的冷却液出口连通。

作为优选方案，所述冷却液流道为蛇形弯道。

作为优选方案，所述冷却液流道的进口处设有扇形布置的菱形凸起。

作为优选方案，所述冷却液流道的内部均布有圆柱凸起和条形凸起。

作为优选方案，所述第一换热板和所述第二换热板具有至少两组，并列设置在所述盖板和第一隔板之间。

作为优选方案，所述盖板、第一换热板和第二换热板具有至少两组，其中第二换热板与第二隔板或所述盖板贴靠。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明的微反应器，反应单元通过至少两块网格板层叠交错构成互通的通道结构，两种反应液在反应单元内流通需要依次上下穿过网格板层叠构成的互通通道，在网格结构中混合反应，网格结构中流体的流动方向时刻改变且上下流动相互冲撞实现快速、均匀混合，反应液在反应单元内的流动状态为紊流，能够提高混合反应效果；在反应通道上串联至少两个反应单元，使反应液进行混合反应的流程增长，使得反应连续且效率高。

2、本发明的微反应器，反应单元的用于供反应液通过的流通面积大于反应通道的用于供反应液通过的流通面积，反应液从反应通道进入反应单元时，流通面积变大，反应液的压力变小，反应液从反应单元流出进入反应通道时，流通面积变小，反应液的压力变大，当反应液压力变大时，反应液内分子剧烈运动，使反应液的混合效果得到大幅提高；反应通道与反应单元的连接处为喇叭口形，喇叭口的大口朝向反应单元，反应液流经反应单元后经过喇叭口进行加压进入反应通道，再由反应通道喷射进入下一个反应单元，经过加压喷射能够使得反应物充分混合，最终从反应液出口流出。

3、本发明的微反应器，反应通道为蛇形弯道，增加了反应液在反应通道内流通的距离，延长了反应液的反应时间，提高反应效果。

4、本发明的微反应器，通过第一隔板、第一反应板、第二反应板和第二隔板层叠组合而成，组装方式简单，降低了微反应器的制作难度，减少生产成本；反应单元串联在反应通道上，增加了反应液的流程，保证反应液有足够的反应时间，提高反应混合效果；反应液在反应单元和反应通道内的流通面积较小，液体在通道区的流速差异不到，能够及时将混合好的反应液排出，使新的待反应液进入混合，提高效率。

5、本发明的微反应器，第一反应液进口可以设置在第一隔板和/或第二隔板上，第一反应液可以从第一隔板和/或第二隔板进入到达第一反应通道槽孔(21)的进口。

6、本发明的微反应器，第二反应液进口可以设置在第一隔板和/或第二隔板上，第二反应液可以从第一隔板和/或第二隔板进入到达第二反应通道槽孔(21)的进口。

7、本发明的微反应器，反应液出口可以设置在第一隔板和/或第二隔板上，反应液可以从第一隔板和/或第二隔板流出。

8、本发明的微反应器，第一反应板和第二反应板交错并列设置在第一隔板和第二隔板之间，其中第一反应板和第二反应板的数量可以根据反应液流通面积的需要进行增加，以满足不同的生产需要。

9、本发明的微反应器，可以将第一隔板、第一反应板、第二反应板和第二隔板可以根据需要并列布置设置多组，增加一次进行的反应液数量，适合大规模的工业化生产装置。

10、本发明的微反应器，在第一隔板的外侧设置有通过盖板、第一换热板和第二换热板层叠构成的换热器，冷却液进口可以设置在盖板和/或第二隔板上，冷却液出口可以设置在盖板和/或第二隔板上，使冷却液的接入更加灵活。

11、本发明的微反应器，冷却液流道为蛇形弯道，增加冷却液的流通时间，提高冷却液的作用效果。

12、本发明的微反应器，冷却液流道的进口处设有扇形布置的菱形凸起，支撑冷却液流道的同时具有将冷却液快速分流进入冷却液流道的作用。

13、本发明的微反应器，冷却液流道的内部均布有圆柱凸起和条形凸起，在支撑冷却液流道的同时对冷却液起到均匀分流的作用。

14、本发明的微反应器，在盖板和第一隔板之间可以根据实际需要，设置多组并列设置的第一换热板和第二换热板，以提高冷却液的流量，提高冷却液的作用效果。

15、本发明的微反应器，通过盖板、第一换热板和第二换热板层叠构成的换热器可以根据实际需要，设置多组，多组换热器可以在第一隔板和第二隔板两侧对称设置，也可以在第一隔板或第二隔板任一侧并列设置。

16、本发明的微反应器，反应器材料可用不锈钢、钛、玻璃、陶瓷、哈氏合金等，通过蚀刻加工或冲压成型，根据不同反应条件选择合适的材料及加工方法，大大降低了使用局限性；换热层中冷却液或加热液可选择水、油、乙二醇、和三氯乙烯等；反应器可实现液液混合反应，也可实现气液混合反应，混合反应和加热或冷却可在同一反应器中进行；采用扩散结合而成的反应器无需焊料，具有良好的耐腐蚀能力，无接触热阻，能承受较大的压力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的第一种实施方式的立体结构爆炸图。

图2为本发明的第二种实施方式的立体结构爆炸图。

图3为本发明的第三种实施方式的立体结构爆炸图。

图4为本发明的第四种实施方式的立体结构爆炸图。

图5为本发明的第五种实施方式的立体结构爆炸图。

图6为图5中a区域的放大图。

图7为本发明的第一反应板与第二反应板层叠后的主视图。

图8为本发明的第一换热板与第二换热板层叠后的主视图。

附图标记说明：

1、第一隔板；2、第一反应板；3、第二反应板；4、第二隔板；5、盖板；6、第一换热板；7、第二换热板；11、第一反应液进口；12、第二反应液进口；21、第一反应通道槽孔；22、第一反应单元槽孔；23、第二反应液过孔；31、第二反应通道槽孔；32、第二反应单元槽孔；33、第一反应液过孔；41、反应液出口；42、冷却液出口；51、冷却液进口；61、冷却液流道第一槽孔；71、冷却液流道第二槽孔；231、反应通道；232、反应单元；671、冷却液流道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，微反应器包括：第一反应液进口11、第二反应液进口12、反应液出口41、反应通道231和反应单元232。

反应通道231进口与第一反应液进口11和第二反应液进口12连通，出口与反应液出口41连通；反应单元232至少为两个，串联在所述反应通道231上，所述反应单元232通过至少两块网格板层叠交错构成互通的通道结构；反应单元232的用于供反应液通过的流通面积大于所述反应通道231的用于供反应液通过的流通面积；反应通道231为蛇形弯道。

反应液的流体从第一反应液进口11和第二反应液进口12进入反应通道231，流经反应单元232后，由反应液出口41流出。

作为上述实施例的可替换方式，反应通道231可以不仅是蛇形弯道。

作为上述实施例的可替换方式，反应单元232的用于供反应液通过的流通面积可以不大于反应通道231的用于供反应液通过的流通面积。

实施例2

如图3所示，微反应器包括：盖板5、第一换热板6、第二换热板7、第一隔板1、第一反应板2、第二反应板3和第二隔板4，还包括第一反应液进口结构、第一反应液进口结构和反应液出口结构。

如图4所示，第一隔板1、第一反应板2、第二反应板3和第二隔板4具有并列设置的至少两组；第一反应板2具有至少一个，第二反应板3具有至少一个，至少一个所述第一反应板2和至少一个所述第二反应板3交错并列设置在所述第一隔板1和第二隔板4之间。

如图5所示，盖板5、第一换热板6、第二换热板7、第一隔板1、第一反应板2、第二反应板3和第二隔板4依次层叠设置；所述盖板5、第一换热板6和第二换热板7具有至少两组，其中另一组的第二换热板7与第二隔板4或所述盖板5贴靠；在盖板5和第一隔板1之间，或在盖板5和第二隔板4之间，或在相邻的两个盖板5之间，第一换热板6和第二换热板7具有并列设置的至少两组。

如图8所示，所述第一换热板6具有冷却液流道第一槽孔61；第二换热板7具有冷却液流道第二槽孔71；所述冷却液流道第一槽孔61与冷却液流道第二槽孔71层叠形成冷却液流道671。

所述冷却液流道671的进口与设置在盖板5和/或第二隔板4上的冷却液进口51连通，所述冷却液流道671的出口与设置在盖板5和/或第二隔板4上的冷却液出口42连通。

如图2所示，第一反应板2上设有第一反应通道槽孔21和第一反应单元槽孔22；所述第一反应单元槽孔22具有至少两个，分别串联在第一反应通道槽孔21上；第二反应板3上具有第二反应通道槽孔31和第二反应单元槽孔32，所述第二反应单元槽孔32具有至少两个，分别串联在第二反应通道槽孔31上。

如图7所示，所述第一反应通道槽孔21与所述第二反应通道槽孔31上下相对，被所述第一隔板1和所述第二隔板4封闭上下开口后，形成反应通道231；所述第一反应单元槽孔22与所述第二反应单元槽孔32上下相对，被所述第一隔板1和所述第二隔板4封闭上下开口后，形成反应单元232。

如图2所示，第一反应液进口结构，与所述第一反应通道槽孔21的进口连通；包括：

第一反应液进口11，设置在所述第一隔板1和/或第二隔板4上，与所述第一反应通道槽孔21的进口连通；

第一反应液过孔33，设置在所述第二反应板3上，两端分别与所述第一反应液进口11和所述第一反应通道槽孔21的进口相对。

如图2所示，第二反应液进口结构，与所述第二反应通道槽孔31的进口连通；包括：

第二反应液进口12，设置在所述第一隔板1和/或第二隔板4上；

第二反应液过孔23，设置在所述第一反应板2上，两端分别与所述第二反应液进口12和所述第二反应通道槽孔31的进口相对。

如图2所示，反应液出口结构，与所述反应通道231的出口连通；包括：

反应液出口41，设置在所述第一隔板1和/或所述第二隔板4上。

如图7所示，所述第一反应单元槽孔22和第二反应单元槽孔32层叠后形成的反应单元232的流通面积大于所述第一反应通道槽孔21和第二反应通道槽孔31层叠后形成的反应通道231的流通面积；所述第一反应通道槽孔21和第二反应通道槽孔31为蛇形弯道。

如图6所示，所述第一反应单元槽孔22和第二反应单元槽孔32为网格孔，所述第一反应单元槽孔22和第二反应单元槽孔32层叠交错构成互通的通道结构。

如图7所示，所述冷却液流道671为蛇形弯道。

如图7所示，所述冷却液流道671的进口处设有扇形布置的菱形凸起。

如图7所示，所述冷却液流道671的内部均布有圆柱凸起和条形凸起。

作为上述实施例的可替换方式，如图3、图4所示，所述盖板5、第一换热板6和第二换热板7仅具有一组。

作为上述实施例的可替换方式，所述第一换热板6和所述第二换热板7仅具有一组。

作为上述实施例的可替换方式，所述冷却液流道671内部均布的圆柱凸起和条形凸起可以省略。

作为上述实施例的可替换方式，所述冷却液流道671的进口处设置的扇菱形凸起可以省略。

作为上述实施例的可替换方式，所述冷却液流道671可以不设置成蛇形弯道。

作为上述实施例的可替换方式，所述盖板5、第一换热板6和第二换热板7可以省略。

作为上述实施例的可替换方式，所述第一隔板1、第一反应板2、第二反应板3和第二隔板4可以仅具有一组。

作为上述实施例的可替换方式，所述第一反应板2和第二反应板3均可仅具有一个。

作为上述实施例的可替换方式，所述第一反应单元槽孔22和第二反应单元槽孔32为网格孔的特征可以省略，所述第一反应单元槽孔22和第二反应单元槽孔32层叠构成普通的通道结构。

作为上述实施例的可替换方式，所述第一反应通道槽孔21和第二反应通道槽孔31可以不设置成蛇形弯道的结构。

作为上述实施例的可替换方式，所述第一反应单元槽孔22和第二反应单元槽孔32层叠后形成的反应单元232的流通面积可以不大于所述第一反应通道槽孔21和第二反应通道槽孔31层叠后形成的反应通道231的流通面积。

作为上述实施例的可替换方式，当第二反应液进口12仅设置在第二隔板4上时，第二反应液进口12与第二反应通道槽孔31的进口连通，第二反应液过孔23可以省略。

作为上述实施例的可替换方式，当第一反应液进口11仅设置在第一隔板1上时，第一反应液进口11与第一反应通道槽孔21的进口连通时，第一反应液过孔33可以省略。

工作原理

如图5所示，关于反应液的流向：第一反应液首先穿过盖板5、第一换热板6和第二换热板7，通过第一隔板1上的第一反应液进口11，进入第一反应通道槽孔21；第二反应液首先穿过盖板5、第一换热板6和第二换热板7，通过第一隔板1上的第二反应液进口12，并穿过第一反应板2上的第二反应液过孔23进入第二反应通道槽孔31；如图7所示，第一反应液和第二反应液在反应通道231内混合，流经多个反应单元232后，由反应液出口41流出。

如图5所示，关于冷却液的流向：冷却液通过盖板5上的冷却液进口51进入冷却液流道671，在冷却液流道671的进口通过扇形布置的菱形凸起，使冷却液迅速向冷却液流道671内扩散，经过蛇形弯道的冷却液流道671，由冷却液流道671的出口流出。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。