流量控制器及其控制流量的方法与流程

本发明涉及微通道设备领域，特别是指一种流量控制器及其控制流量的方法。

背景技术：

化工行业是我国的传统行业，也是优势行业，在国民经济中占有极为重要的地位。随着生活水平的不断提高，国家对环境保护和安全生产越来越重视，清洁、环保、安全的化工工艺研发显得十分重要。微通道装置技术就是近年发展起来的一项用于化学合成的新技术。现在微通道装置技术吸引了众多学者开展深入的研究，形式多样的新型微反应器层出不穷，成为化学工程学科发展的一个新亮点。

作为一项新兴的反应技术，微通道装置相比常见的间歇式反应器无论从反应器本身、工艺研究还是放大生产等方面的优势都非常突出：1、良好的可操作性；2、结构保证安全；3、反应工艺条件精确控制；4、反应效率大大提高实现绿色生产工艺；5、轻松应对复杂化学反应；6、工艺条件快速筛选优化；7、小时工艺不需要中试可以直接放大；8、研发周期大幅缩减；9、连续化工艺方便自动化控制。

对传统化工装置而言，微通道装置是一项革命性的创新技术，为化工产业开启了崭新的高效精细化时代，为行业转型升级、提升创新能力、实现绿色发展提供了有效的技术手段。微化学工程与技术是当前化工行业科技创新的热点和重点之一。微通道装置被认为是21世纪化工产业的革命性技术。

但是，由于对微通道技术的研究不够深入，尤其是用于工业化方面还处于起步阶段，在微通道领域没有相应的控制阀用于调节物料的流量；例如市场上几乎没有尺寸小于dn2的自控阀门，在耐腐蚀、耐高温、耐高压工况，甚至难以采购尺寸小于dn6的自控阀门。目前，微通道只能实现简单的工艺过程，由于没有与之配套的流量控制器，只能通过物料输送泵的开启、关闭或计量来控制物料流量，局限性非常明显；并且，因为通道内的物料流量不可控，除了串联和并联，微通道很难组成复杂的工艺流程，完成复杂的化学工程；传统的电磁阀、电控阀、气动阀的规格尺寸都在dn3以上，不能用于微通道装置；即使用上了，也由于传统流量控制阀的体积庞大，与微通道装置不相适应。在传统流量控制器不能适用于微通道技术的情况下，如何实现对微通道反应物流量的精准控制就成为一个难题，使得微通道系统的工业化应用受到极大的限制。

技术实现要素：

本发明提出一种流量控制器及其控制流量的方法，解决现有技术中微通道中物料流量难以控制的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种流量控制器，包括第一进料口、第二进料口、流量通道、气液分离器、气体出口、液体出口以及间歇式进料控制器；

所述第一进料口、第二进料口分别与所述流量通道连通，所述流量通道与所述气液分离器连通；物料经由第一进料口或所述第二进料口导入所述流量通道，进而导入所述气液分离器；

所述气体出口、液体出口设置在所述气液分离器上；

所述流量通道为用于物料流通的管道；

所述间歇式进料控制器控制第一进料口的进料或者控制所述第二进料口的进料。

作为优选的技术方案，所述间歇式进料控制器为一个，当需要的物料需要从第一进料口进入时，则间歇式进料口控制所述第二进料口的进料；当需要的物料需要从第二进料口进入时，则间歇式进料口控制所述第一进料口的进料。

作为优选的技术方案，所述间歇式进料控制器为两个，分别控制第一进料口的进料、第二进料口的进料。

作为优选的技术方案，所述间歇式进料控制器为脉冲式控制器。

作为优选的技术方案，所述流量通道、气液分离器为一体化设计。

作为优选的技术方案，所述气体出口位于所述气液分离器的上端；所述液体出口位于所述气液分离器的底部。

本发明的流量控制器应用于微通道系统或管道系统。

一种用流量控制器控制流量的方法，包括：

液体通过所述第一进料口进入所述流量通道，气体通过所述第二进料口进入所述流量通道；所述间歇式进料控制器控制所述第一进料口或所述第二进料口；

所述液体和气体在所述流量通道内混合，进入所述气液分离器；

所述气体通过所述气体出口导入下一步骤；所述液体通过所述液体出口导入下一步骤。

作为优选的技术方案，所述第一进料口与所述第二进料口同时通入物料；或先后通入物料。

有益效果

(1)本发明的控制器构思新颖，结构简单，便于工业化应用。

(2)该控制器通过空气或惰性气体，简单又方便地控制强腐蚀性、高危险性液体物料的流量。或者，通过普通或常规液体，简单又方便地可以控制强腐蚀性、高危险性气体物料的流量；解决了物料流量难以控制的难题，扩大了微通道技术的应用领域和应用范围。

(3)该控制器应用领域广泛，能够应用于微通道反应系统、管道反应系统等。

(4)该控制器由于能够控制物料流量，多个微通道通过不同连接方式组成复杂的微通道系统就成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种流量控制器的结构示意图一；

图2为本发明一种流量控制器的结构示意图二；

其中：第一进料口10、第二进料口11、流量通道12、气液分离器13、气体出口14、液体出口15、间歇式进料控制器16。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

参见图1所示：一种流量控制器1，包括第一进料口10、第二进料口11、流量通道12、气液分离器13、气体出口14、液体出口15以及间歇式进料控制器16。其中流量通道12为用于物料流通的管道；在一些实施例中可以是带涂层的耐腐蚀管道，或具有其它功能的管道，也可以根据需要配置该部件。第一进料口10、第二进料口11分别与流量通道12连通，流量通道12与气液分离器13连通。这样物料(如腐蚀性液体)经由第一进料口10进入流量通道12，进而导入气液分离器13。物料(如气体)经由第二进料口11进入流量通道12，进而导入气液分离器13。这样液体和气体现在流量通道12混合，之后进入气液分离器13。为了便于分离气体和液体，在一些实施例中将气体出口14位于气液分离器13的上端；液体出口15位于气液分离器13的底部。间歇式进料控制器16的功能在于间歇式控制大流量的物料。所以根据需要控制第一进料口10的进料或者控制第二进料11口的进料(如图2所示的流量控制器2)。对于间歇式进料控制器属于现有技术的应用，即能够间歇控制物料流动的设备均可，没有特定要求，本领域技术人员根据需要可以选择脉冲式控制器，或者其它具有类似功能的控制器。在一些实施例中，间歇式进料器一个即可。比如有效物料为气体，无效物料为液体，如果需要的气体的量为混合物料的1/10，则可以选用脉冲式控制器控制液体的流量，以避免在流量通道12的狭长管道内液体的含量过高，无法均匀配置。这时气体就可以按照正常的物料进入即可，不需要脉冲式控制器的控制。在一些实施例中如果两者均需要间歇进入流量通道12时，则采用两个脉冲式控制器。一般情况下，设置一个脉冲式控制器即可。流量通道12与气液分离器13连通，所以为了更好的控制物料的流动，在一些实施例中采用一体化设计。

该流量控制器1或2应用于微通道系统或管道系统。

应用例1

应用上述的流量控制器1控制流量的方法，用于微通道系统；

有效物料为氟化氢(20℃以上为气体)，需要进料量为1ml/s。目前的微通道系统还无法满足此种进料量。

具体步骤如下：

步骤s1：硫酸通过第一进料口10进入流量通道12(耐腐蚀管道)，脉冲式控制器(通过脉冲式控制器控制回转阀可控制流量)控制第一进料口10的液体流量；氟化氢气体(1000ml/s)通过第二进料口11进入流量通道12。其中气体和液体同时充入流量通道12中，在流量通道12中呈现的是一段气体一段液体。

步骤s2：上述硫酸和氟化氢气体在流量通道12内混合(氟化氢气体在混合的物料中的占比为1/1000)，之后进入气液分离器13。

步骤s3：氟化氢气体通过气体出口14导入下一步骤进入反应；液体通过液体出口15分离出来，继续用于无效物料或用作它用。

应用例2

应用上述的流量控制器1控制流量的方法，用于微通道系统；

有效物料为液态氟化氢(氟化氢在19℃以下为液体)，需要进料量为10ml/s。

步骤s1：氮气通过第二进料口11进入流量通道12，脉冲式控制器第二进料口11的气体流量；液态氟化氢(1000ml/s)通过第一进料口10进入流量通道12。其中气体先充入流量通道12，液体后充入流量通道12，在流量通道12中呈现的是一段气体一段液体。

步骤s2：上述液态氟化氢和氮气在流量通道12内混合(液态氟化氢在混合的物料中的占比为1/100)，之后进入气液分离器13。

步骤s3：液态氟化氢通过液体出口15导入下一步骤进入反应；氮气通过气体出口14分离出来，继续用于无效物料或用作它用。

通过上述应用例1、2可以看出，只需要控制有效物料在混合物料的占比(如1/5、1/20、1/100、1/1000等等)，即可控制有效物料的进料量。所以控制方法简单、高效。设备结构布局合理、结构本身较为简单，便于大规模的推广应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。