一种带有冷却系统的非叠层结构微反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种微反应器装置，具体地说，是涉及一种带有冷却系统的非叠层结构微反应器装置。
【背景技术】
[0002]近几年，微反应器在制备微-纳颗粒材料的研究方面取得了很多成果，具有很大的潜力和应用前景。与常规合成微-纳颗粒材料的方法相比，微反应器合成微-纳颗粒材料易于控制和放大，通过方便、精确地调节反应参数可以得到不同形状、粒径和粒径分布的微-纳颗粒材料。又由于微反应器制备的微-纳颗粒材料的一些特性，使得微反应器在制备高振实密度和粒径均一的微-纳颗粒材料方面有着广泛的应用前景。但是微通道的堵塞使得微反应器的应用受到限制。
[0003]为解决微通道堵塞问题，国内外相关研究人员进行了如下研究:
[0004]1)中国发明专利:一种强化微反应器内气液过程的方法，申请号:201410109267.4，公开号:CN104162395A，介绍了利用超声与气相的空化作用破坏流体中的固体之间的团聚或在微通道壁面的粘附，预防和疏通堵塞。
[0005]2)中国发明专利:防止连续反应通道系统堵塞的方法及执行该方法的微反应器，申请号:201080021683.9，公开号:CN102427876A，介绍了采用在工艺流体流动方向进行超声耦合的方法防止微通道的堵塞。
[0006]3)中国发明专利:振荡流微反应器，申请号:201180064961.3，公开号:CN103328092A，介绍了连接振荡流设备的微反应器解决微通道堵塞的问题。
[0007]虽然上述研究一定程度上缓解了微通道堵塞的问题，但很难保证微-纳颗粒材料在微通道壁上完全没有沉积，长期使用仍会造成微通道的堵塞，而由于微通道大多是处于密闭空间，后续也无法对其进行清洗。且对于放热反应，产生的热量无法不及时散发，可能会导致装置局部过热而损坏装置以及影响产物质量。同时，叠层结构的微反应器制造的复杂性及较高的成本进一步限制了微反应器在微-纳颗粒材料制备方面的应用。
【实用新型内容】
[0008]针对上述现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型提供一种带有冷却系统的非叠层结构微反应器，可进行拆卸清洗和系统冷却，有效防止微反应器微通道的堵塞和微反应器装置的局部过热，且结构简单，成本低。
[0009]为实现上述目的，本实用新型所述带有冷却系统的非叠层结构微反应器，包含表面刻有微通道的主体部件，该主体部件外套外壳体，外壳体内表面设有与主体部件外表面的微通道接通的入口和出口通道，在外壳体上设置密封部件，将设有微通道的主体部件密封起来，以保证微通道内的液体不会泄露，且密封部件与外壳体采用可拆卸的连接方式连接；在所述主体部件和/或所述外壳体中设置冷却系统。
[0010]作为一种优选方式，所述冷却系统为隔板式冷却孔，即分别在反应产物溶液通道两侧的主体部件和/或外壳体上沿其(主体部件和/或外壳体两个)轴向设置盲孔，孔与孔间设置连通槽，孔中设置隔板，冷却液体(比如水)从隔板一边流入，另一边流出，再经连通槽依次进入相邻的孔。
[0011]作为一种优选方式，所述孔呈环形分布，各孔到反应产物溶液通道表面的距离相等。所述环形分布的中心为:主体部件的中心轴线，或外壳体与主体部件共同的中心轴线。
[0012]作为一种优选方式，所述孔，直径为6-10mm，相邻孔之间的间距为10_15mm。
[0013]作为一种优选方式，所有孔与连通槽构成一个密封的冷却通道，该通道只有入口和出口与外界相通。所述入口和出口为半圆孔。因为每个圆形孔都被隔板隔成两个半圆孔，因此入口和出口是位于每个完整冷却水通道两端的半圆孔。
[0014]作为一种优选方式，所述主体部件与外壳体之间采用过盈配合。
[0015]作为一种优选方式，所述主体部件为圆柱体，所述外壳体的上下端面设有上盖、下盖作为密封部件，上盖、下盖共同将设有微通道的圆柱体密封起来，以保证微通道内的液体不会泄露，且上盖、下盖与外壳体采用可拆卸的连接方式连接。
[0016]作为一种优选方式，所述主体部件为圆锥体，圆锥体上端设有紧固加压盖，以实现对圆锥体的加压密封作用，紧固加压盖与外壳体采用可拆卸的方式连接。
[0017]作为一种优选方式，所述主体部件外表面微通道的数目为2-4条，反应物溶液通道较短，反应产物溶液通道较长，接通方式为T型。
[0018]作为一种优选方式，所述外壳体内表面的入口通道数目为2-4个，位置呈对称性。
[0019]与现有叠层微反应器相比，本实用新型微反应器装置结构简单，加工容易，加工成本低。尤其重要的是，当反应产物颗粒沉积在微通道内壁上时，可拆卸下来进行清洗，以防止微反应器微通道的堵塞，且拆装方便。更进一步地，装置中设置的冷却系统可有效吸收反应产生的热量，防止微反应器装置的局部过热。
【附图说明】
[0020]图la是本实用新型一较优实施例圆柱体非叠层结构微反应器的爆炸分解图；
[0021]图lb是图la所述实施例微反应器的装配图；
[0022]图lc是图lb所示的B-B剖视图；
[0023]图2a是本实用新型一较优实施例中圆柱体非叠层结构微反应器圆柱体上微通道和冷却孔分布图；
[0024]图2b是图2a所示的A-A剖视图；
[0025]图2c是图2a所示的B-B剖视图；
[0026]图2d是图2c所示的C-C剖视图；
[0027]图3a是本实用新型一较优实施例中圆柱体非叠层结构微反应器外壳体上出入口通道和冷却孔分布图；
[0028]图3b是图3a所示的D-D剖视图；
[0029]图3c是图3a所示的B-B剖视图；
[0030]图3d是图3c所示的F-F剖视图；
[0031]图4a是本实用新型另一较优实施例中圆锥体非叠层结构微反应器爆炸分解图；
[0032]图4b是图4a所示实施例中微反应器中外壳体倒置立体图；
[0033]图4c是图4a所示实施例中微反应器装配图；
[0034]图4d是图4c所示B-B剖视图；
[0035]图5a是本实用新型另一较优实施例中圆锥体非叠层结构微反应器圆锥体上微通道和冷却孔分布图；
[0036]图5b是图5a所示A-A剖视图；
[0037]图5c是图5a所示B-B剖视图；
[0038]图5d是图5c所示C-C剖视图；
[0039]图6a是本实用新型另一较优实施例中圆锥体非叠层结构微反应器外壳体上出入口通道和冷却孔分布图；
[0040]图6b是图6a所示D-D剖视图；
[0041]图6c是图6a所示E-E剖视图；
[0042]图6d是图6c所示F-F剖视图；
[0043]图中:圆柱体或圆锥体中冷却系统入口 1，外壳体中冷却系统入口 2，圆柱体或圆锥体中冷却系统出口 3，外壳体中冷却系统出口 4，孔5，连通槽6，隔板7 ;上盖11，外壳体12，圆柱体13，下盖14 ;紧固加压盖21，外壳体22，圆锥体23。
【具体实施方式】
[0044]以下对本实用新型的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本实用新型技术方案之用，不用于限定本实用新型的范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
[0045]实施例1
[0046]如图la-lc所示，为本实用新型一较优实施例的带有冷却系统的圆柱体非叠层结构微反应器装置爆炸分解图和装配图，其包含表面刻有微通道al、bl、cl的圆柱体13(细节参见图2a、2b)，该圆柱体13外套外壳体12，外壳体12内表面设有与圆柱体13外表面的微通道al、bl、cl接通的入口 A1、B1、C1和出口 D1通道(细节参见图3a、3b)，在外壳体12上设置上盖11和下盖14，将设有微通道al、bl、cl的圆柱体13密封起来，以保证微通道al、bl、cl内的液体不会泄露，且上盖11和下盖14与外壳体12采用可拆卸的连接方式连接；同时在圆柱体13和外壳体12中设置冷却系统，该冷却系统采用隔板式冷却孔，即分别在反应产物溶液通道cl两侧的圆柱体13和外壳体12上沿其(主体部件和外壳体)轴向打盲孔5(细节参见图lc、2b、3b)，孔5与孔5间设置连通槽6，孔5中镶入隔板7 (隔板比孔深略短)，冷却水从隔板7 —边流入，另一边流出，再经连通槽6依次进入相邻的孔5 (细节参见图2c、2d和图3c、3d)；
[0047]作为一种优选，所述圆柱体13与外壳体12之间采用过盈配合。
[0048]作为一种优选，所述圆柱体13外表面微通道有al、bl、cl三条，其中反应物溶液通道al、bl长度为圆柱体13所在截面圆周长的四分之一，反应产物溶液通道cl长度为圆柱体13周长的二分之一，接通方式为T型(细节参见图2a、2b)。
[0049]作为一种优选，所述外壳体12内的入口通道的数目为A1、B1、C1三条，A1、B1分别位于al和bl通道的两端，呈对称性，Cl位于T型交叉口处，作为第三种反应物溶液的接入口。出口通道D1数目为一条，位于cl通道的端处(细节参见图3a、3b)。
[0050]作为一种优选，各孔到反应产物溶液通道表面的距离相等，呈环形分布(见图lc) ο
[0051]作为一种优选，所述孔5，直径为6mm，相邻孔5之间的间