一种微反应器内构件及微反应器的制作方法

本实用新型涉及一种微反应器内构件，更具体地说，涉及一种适用于强化微反应器通道内流体混合与传递过程的内构件。

背景技术：

微反应器是一种高效的连续式反应器，具有比表面积大，放大效应小、安全可靠，传质与传热效率高的特点，因此在化工、医药等领域得到了比较广泛的关注和应用。

US9393535提供了一种微流体混合的装置，可以进行多种流体的混合。该装置通过混合室接收从不同流道进入的流体，随后混合的流体进入混合区，混合区提供两条不同的流道。两条流道的起点和终点重合，可以保证流道内的流体汇合。

微反应器提高通道内流体的混合与传质效率,多采用异形通道，使得流体能够通过不断的分流与合流，实现强化混合的目的。从工业应用的角度，异形通道难于大规模加工，且加工的成本高。因此在规则的通道内，设置强化混合的内构件是更为理想的技术选择。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题之一是在现有技术的基础上，提供一种能够强化微反应器通道内流体混合与传质效率的内构件。

本实用新型要解决的技术问题之二是提供一种带有微反应器内构件的微反应器。

本实用新型供的微反应器内构件，由基条1和齿条2组成，所述的基条1的一侧或两侧设置一组齿条2，所述的齿条2的一端与基条相连，所述基条的长度为5～2000mm，宽度为0.5～20mm，厚度为0.1～3mm，所述的齿条的长度为5～500mm，宽度为2～200mm，厚度为0.1～3mm。

一种微反应器，由依次相通的反应器入口、反应器微通道和反应器出口组成，其中所述的反应器微通道的长度为5～2000mm，横截面积为 1～150mm²，所述的反应器微通道内设置上述的微反应器内构件。

所述的内构件置于微反应器的通道内，可以单独使用也可以多层叠加使用。

本实用新型提供的微反应器内构件的有益效果为：

与现有技术中公开的微反应器设备相比，本实用新型提供的微反应器内构件显著强化微反应器通道内流体的混合、传质与反应过程，提高流体的混合效率，适合于气液、液液、气液固等多相反应体系。同时还具有压降低，加工难度小的特点。

附图说明

图1为微反应器内构件第一种实施方式结构示意图；

图2为微反应器内构件第二种实施方式结构示意图；

图3为微反应器内构件第三种实施方式的结构示意图；

图4为微反应器内构件第四种实施方式的结构示意图；

图5为本实用新型提供的单通道微反应器的结构示意图。

其中：

1-基条，2-齿条，3-第一层内构件，4-第二层内构件，5-第三层内构件， 6-第四层内构件。

具体实施方式

本实用新型提供的微反应器内构件是这样具体实施的：

一种微反应器内构件，由基条1和齿条2组成，所述的基条1的一侧或两侧设置一组齿条2，所述的齿条2的一端与基条相连，所述的基条的长度为5～2000mm，宽度为0.5～20mm，厚度为0.1～3mm，所述的齿条的长度为5～500mm，宽度为2～200mm，厚度为0.1～3mm。

优选地，所述的基条的长度为50～1000mm，宽度为2～10mm，厚度为 0.2～2mm，所述的齿条的长度为10～300mm，宽度为5～100mm，厚度为 0.2～2mm。

本实用新型提供的微反应器内构件，所述的齿条的形状可以是锯齿形、波浪形、锯齿波浪组合形或其他具有周期性变化的形状，优选地，所述的齿条的形状为锯齿形或波浪形。

优选地，相邻的两个齿条之间的距离为0.5～200mm，更优选为 1～50mm。

一种微反应器，由依次相通的反应器入口、反应器微通道和反应器出口组成，其中所述的反应器微通道的长度为5～2000mm，横截面积为 1～150mm²，所述的反应器微通道内设置微反应器内构件，所述的微反应器内构件由基条1和齿条2组成，所述的基条1的两侧均可设置至少一个齿条2，所述的齿条2的一端与基条相连，所述基条的长度为5～2000mm，宽度为0.5～20mm，厚度为0.1～3mm，所述的齿条的长度为5～500mm，宽度为2～200mm，厚度为0.1～3mm。。

优选地，所述的反应器微通道的长度为50～1000mm，横截面积为 5～100mm²。

微反应器的微通道内设置上述的微反应器内构件，可以设置单层也可以设置多层叠加。优选设置多层微通道内构件，更优选设置3-4层微反应器内构件。

本实用新型提供的微反应器内构件置于微反应器通道内，通过齿条将通道内空间分为若干子空间，并通过齿条结构增强流体的扰动与混合，从而保证子空间内流体混合均匀，进而保证整个通道的混合均匀性。所述的内构件可用于气液、液液、气液固等多相反应体系。

以下结合附图具体说明本实用新型的具体实施方式。

附图1是微通道内构件的第一种实施方式的结构示意图。如附图1可见，微反应器内构件由基条1和齿条2组成，所述的基条1的一侧设置一组锯齿状齿条2，所述的齿条2的一端与基条相连，齿条的数目为12根。

附图2是微通道内构件的第二种实施方式的结构示意图。如附图2可见，微反应器内构件由基条1和齿条2组成，所述的基条1的两侧分别设置两组波浪状齿条2，所述的齿条2的一端与基条相连，一组齿条的数目为8根。

附图3是微通道内构件的第三种实施方式的结构示意图。如附图3可见，微反应器内构件由两层附图1所示的单层内构件叠加而成，其中一层内构件保持与附图1相同的形态，另外一层内构件为附图1所示当层内构件水平翻转后的形态。

附图4是微通道内构件的第四种实施方式的结构示意图。如附图4可见，微反应器内构件由四层附图1所示的单层内构件叠加而成。

图5为本实用新型提供的微反应器的结构示意图。如附图5所示，微反应器由依次相通的反应器入口、反应器微通道和反应器出口组成，其中所述的反应器微通道的长度为5～2000mm，横截面积为1～150mm²，所述的反应器微通道内设置微反应器内构件，所述的微反应器内构件由基条1和齿条2组成。

以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

以下通过实施例进一步说明本实用新型的实施方法，但并不因此而限制本实用新型。

实施例和对比例中，采用市售1-癸烯、丁醇、BF3。

分析方法标准采用ASTM-D5442。

对比例1

微反应器由微反应器入口、分布室、多个微反应器通道和微反应器出口组成，微反应器通道的横截面为矩形，横截面积为20mm²，反应通道的长度为2000mm。

液体进料经微反应器入口引入，与气体进料在分布室内混合后进入微反应器通道内反应，反应后物料经微反应器出口引出。反应温度为25℃，反应压力为0.6MPa。液体进料为1-癸烯，进料量为15g/min，其中含有0.3％的丁醇作为引发剂。气体进料为BF3，其与癸烯的质量比为3％。经检测反应的转化率为56.6％，其中三聚体与四聚体占产物总质量的65.1％。

实施例1

采用对比例1中的微反应器，将如附图4所示的多层微反应器内构件叠加之后置于微反应器通道内。

微反应器通道的横截面为矩形，横截面积为20mm²，反应通道的长度为2000mm。每一层内构件的厚度为1mm，相邻齿条的间距为5mm，齿条的宽度为3mm。

液体进料经微反应器入口引入，与气体进料在分布室内混合后进入微反应器通道内反应，并在微反应器通道内强化传质传热，反应后物料经微反应器出口引出。

反应温度为25℃，反应压力为0.6MPa。液体进料为1-癸烯，进料量为15g/min，其中含有0.3％的丁醇作为引发剂。气体进料为BF3，其与癸烯的质量比为3％。经检测反应的转化率为98.5％，其中三聚体与四聚体占产物总质量的74％。

实施例2

采用对比例1中的微反应器，将如附图3所示的两层微反应器内构件叠加之后置于微反应器通道内。

液体进料经微反应器入口引入，与气体进料在分布室内混合后进入微反应器通道内进行气液混合反应，并在微反应器通道内强化传质传热，反应后物料经微反应器出口引出。

微反应器通道的横截面为矩形，横截面积为20mm²，反应通道的长度为2000mm。每一层内构件的厚度为1mm，相邻齿条的间距为5mm，齿条的宽度为3mm。

反应温度为25℃，反应压力为0.6MPa。微反应器液体进料为1-癸烯，进料量为15g/min，其中含有0.3％的丁醇作为引发剂。气体进料为BF3，其与癸烯的质量比为3％。经检测反应的转化率为87.6％，其中三聚体与四聚体占产物总质量的62.2％。

由对比例和实施例可见，使用本实用新型提供的微反应器内构件可以强化反应的传质与反应效率，并能实现更好的产物分布。