一种集束式对流微反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种化工机械设备，特别涉及一种多束对流微反应器。
【背景技术】
[0002]近年来，随着能源资源的日益紧张和环境的不断恶化，化工生产环节中的节能减排尤为重要，化工生产设备的微型化是一个优秀的解决方案。微反应器相对于常规规模的反应器在能源效率、反应速率和产率、安全性、可靠性、可扩展性和过程控制的精细程度等方面有较大的优势，因此微反应器是目前工程技术领域重点研宄方向。微反应器核心部件为完全或部分采用微加工技术制造出的微型化工系统，通道特征尺度在数微米至数百微米范围。针对不同的应用背景，已派生出具有各种功能的微化工器件，如微分析系统、微换热器、微混合器、微反应器等。
[0003]微反应器的概念比较广泛，它一般被称为微通道反应器，也可被称为微结构反应器。在微反应器中发生的化学反应通常被限制在横向尺寸小于I _的结构中，其中最典型的限制形式便是微通道。与间歇式反应器不同的是，大多数微反应器是一个反应物为连续流动形式的反应器。在化学微处理工程领域，研宄者们主要研宄微反应器连同其它设备(如微热交换器)内部流体发生的物理和化学过程。在微尺度反应器中，混合对反应过程有极其重要的影响。
[0004]微反应器有一个根本特点，那就是把化学反应控制在尽量微小的空间内，化学反应空间的尺寸数量级一般为微米甚至纳米。微反应器必须要确保反应物能充分混合，反应室的精度要高；微反应器的外壳及内部的反应通道要耐腐蚀能力强、强度高、耐压能力强、耐磨损性好；微反应器的接口要耐压能力强、与设备适配性强、易拆装；微反应器的整体结构要易于制造。
[0005]微反应器的放大过程不同于传统反应器的尺寸放大(Scale up)，它仅需要简单地提高其微通道结构的数量，即数目放大(Numbering up)，而并不需要将其内部的微通道结构的尺寸放大，因此微反应器的放大过程有着无“放大效应”的优势。目前，微通道反应器的数目放大方法基本采用的是并行放大的方式，微通道之间采用平行并联的方式增加数目，因此微反应器的处理通量随着微通道数量的增加而增大。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种集束式对流微反应器，该反应器有较好混合性能、处理量大、耐腐蚀能力强而且易于制造和拆装。
[0007]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
一种集束式对流微反应器，包括空腔壳体，壳体两端具有端盖，端盖上设置有流体入口，壳体中央位置设置流体出口，其特征在于:
所述空腔壳体内设有多组单束式对流微反应器，单束式对流微反应器两端与端盖的内侧之间设置有缓冲腔，所述单束式对流微反应器为管壁中部设有开孔的毛细管。
[0008]所述空腔壳体为圆柱形空腔壳体。
[0009]所述端盖为法兰盖，法兰盖和空腔壳体之间螺纹连接并采用橡胶密封圈进行密封。
[0010]所述缓冲腔的宽度为毫米级别。
[0011]所述开孔为矩形孔，矩形孔的宽度小于1mm，深度为毛细管半径。
[0012]所述空腔壳体由有机玻璃或不锈钢制成，所述端盖由塑料或者不锈钢制成。
[0013]所述毛细管由聚四氟乙烯或不锈钢制成。
[0014]所述多组单束式对流微反应器之间以及单束式对流微反应器与空腔外壳之间使用环氧树脂进行粘结和密封。
[0015]本发明的另一个目的是提供一种单束式对流微反应器，技术方案如下:
单束式对流微反应器为中部管壁设有矩形开孔的毛细管。
[0016]所述矩形开孔的宽度小于1mm，深度为毛细管半径，使用激光技术进行加工。
[0017]本发明的有益效果是:本发明的集束式对流微反应器的内部由多个单束式对流微反应器组成，单束式对流微反应器是基于微通道反应器的原理，流体在通道尺寸很小的管道内低流速状态下以层流形式混合，混合方式以分子扩散为主，较小的通道尺寸缩小了分子扩散的距离，可具有与微通道反应器相近的混合性能；集束式对流微反应器所集成的单束式反应器结构简单、易于加工，开孔使用激光技术加工，尺寸精度高；使用一定的集成方式可简单地实现单束式对流微反应器的并联数增放大，无“放大效应”，使用环氧树脂粘结密封的密封性较好，且承压能力较强；集束式对流微反应器所需的操作流速较低，管路压降损失较小，可降低能耗，易于操作。
【附图说明】
[0018]图1是本发明中单束式对流微反应器的原理示意图；
图2是本发明中单束式对流微反应器的结构示意图；
图3是本发明中集束式对流微反应器的外形示意图；
图4是本发明中集束式对流微反应器的结构示意图；
图5是本发明中集束式对流微反应器的管路分布示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面通过实施例对本发明做进一步的描述:
实施例1
如图2-5所示，一种集束式对流微反应器，包括壳体3，壳体3为圆柱形，由有机玻璃或不锈钢经过机床切削制成，集束式对流微反应器入口 I设置在法兰盖7上，法兰盖7由塑料或不锈钢制成，法兰盖7与壳体3之间使用螺纹连接，内置橡胶密封圈进行密封，法兰盖7与壳体3之间旋紧后，会留有一定的距离，形成一处缓冲空腔2。壳体3内有多组单束式对流微反应器4，单束式对流微反应器4为直径小于1_的毛细管，由聚四氟乙烯或不锈钢制成，中部管壁开有宽度小于1mm，深度为毛细管半径的矩形开孔5，使用激光技术进行加工，单束式对流微反应器4之间以及与反应器与外壳3之间使用环氧树脂进行粘结和密封。壳体3中央位置设置集束式对流微反应器出口 6。
[0020]本发明中单束式对流微反应器的原理如图1所示，两股反应流体以较低的速率从毛细管两端进入，在中部区域以层流的形式混合均匀后从中部出口排出。由于毛细不锈钢管的通道直径很小，流体流速不高，流体在管内的流动近似于微通道反应器内流体的流动，在混合区域以层流的形式混合，主要扩散方式为分子扩散。
[0021]本发明的集束式对流微反应器在使用时，两股反应流体经过平流泵的作用从集束式对流微反应器入口 I进入，经过缓冲腔室2分配后进入各个单束对流微反应器4，在每个单束对流微反应器中进行混合后从中部出口 5流出，最后通过集束式对流微反应器总出口6导出。
[0022]本发明的集束式对流微反应器，长200mm，直径35mm (不含外壳)、55mm (含外壳)，可应用于快速液相沉淀反应、液液萃取等领域。
[0023]需要强调的是:以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
【主权项】
1.一种集束式对流微反应器，包括空腔壳体，壳体两端具有端盖，端盖上设置有流体入口，壳体中央位置设置流体出口，其特征在于: 所述空腔壳体内设有多组单束式对流微反应器，单束式对流微反应器两端与端盖的内侧之间设置有缓冲腔，所述单束式对流微反应器为管壁中部设有开孔的毛细管。2.如权利要求1所述的一种集束式对流微反应器，其特征在于，所述空腔壳体为圆柱形空腔壳体。3.如权利要求1所述的一种集束式对流微反应器，其特征在于，所述端盖为法兰盖，法兰盖和空腔壳体之间螺纹连接并采用橡胶密封圈进行密封。4.如权利要求1所述的一种集束式对流微反应器，其特征在于，所述缓冲腔的宽度为毫米级别。5.如权利要求1所述的一种集束式对流微反应器，其特征在于，所述开孔为矩形孔，矩形孔的宽度小于1mm，深度为毛细管半径。6.如权利要求1所述的一种集束式对流微反应器，其特征在于，所述空腔壳体由有机玻璃或不锈钢制成，所述端盖由塑料或者不锈钢制成。7.如权利要求1所述的一种集束式对流微反应器，其特征在于，所述毛细管由聚四氟乙烯或不锈钢制成。8.如权利要求1所述的一种集束式对流微反应器，其特征在于，所述多组单束式对流微反应器之间以及单束式对流微反应器与空腔外壳之间使用环氧树脂进行粘结和密封。9.一种单束式对流微反应器，其特征在于，单束式对流微反应器为中部管壁设有矩形开孔的毛细管。10.如权利要求9所述的一种单束式对流微反应器，其特征在于，所述矩形开孔的宽度小于1mm，深度为毛细管半径，使用激光技术进行加工。
【专利摘要】本发明提供一种集束式对流微反应器，包括空腔壳体，壳体两端具有端盖，端盖上设置有流体入口，壳体中央位置设置流体出口，所述空腔壳体内设有多组单束式对流微反应器，单束式对流微反应器两端与端盖的内侧之间设置有缓冲腔，所述单束式对流微反应器为管壁中部设有开孔的毛细管。该反应器有较好混合性能、处理量大、耐腐蚀能力强而且易于制造和拆装。
【IPC分类】B01J19/00
【公开号】CN104907026
【申请号】CN201510301227
【发明人】文利雄, 方轲, 陈建峰
【申请人】北京化工大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月5日