6和载热体出口 7与壳程相连通，其特征在于:所述反应管3中紧密插装有三维微通道组件4，所述三维微通道组件4的外表面与反应管内壁面之间形成有若干条上下贯通的um/mm级(微米或毫米级)的微形通道5。相比在反应管3中加填料，由于填料是离散性的、不定形的，长时间使用后，在自重等原因下势必会凝积阻塞反应管，造成反应管上下气流不通透、阻塞形成液泛，而三维微通道组件4很好地解决了此问题。
[0028]可以理解的是，壳体I为耐蚀材质，适用于所需载热体传导；壳体的形状可为长方体或圆柱体形等，宜选圆柱体形；反应管3能满足良好热传导性、耐蚀、耐压强等条件；三维微通道组件4满足耐蚀，微形通道5有充分的体表面积、具有良好液膜流动性、能始终保持上下气流通透。反应管3内腔为管程，壳体I与反应管3之间的腔体为壳程，反应管3供反应物料在内反应，即反应物料流经管程，载热体流经壳程。对于壳体I的大小、分级与否，反应管3的直径大小和数目需要根据实际需要进行设计，反应管内径宜取6mm?16mm，数量一般为数十至数百根，反应管的壁厚宜为0.5?3.0毫米，但不仅限于以上数量范围，根据反应料液的化学性质不同，反应管3的材质可为各类不锈钢、钛、锆、钽或其合金等材料，一些常压反应器及对热交换要求不高的反应管还可以使用聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯等，本实用新型实施例对此不做限定。
[0029]可以理解的是:载热体进口 6、载热体出口 7、原料入口 8和产物出口 9的位置、数量均是根据实际需要进行设计、确定的，如I所示，原料入口 8位于壳体I的底部，产物出口9位于壳体I的顶部，但并不代表只有这一种布置方法，原料入口 8亦可位于壳体I的顶部，此时产物出口 9位于壳体I的底部，故本实用新型实施例对此不做限定，也不应以具体实施例来限制本申请的保护范围。
[0030]微形通道5形成于三维微通道组件4的外表面与反应管内壁面之间，即微形通道5可在三维微通道组件4的外表面上加工形成，也可在反应管3的内壁面上加工形成，抑或在三维微通道组件4的外表面及反应管3的内壁面上均有加工，但为了方便加工，节约加工工艺和加工成本，优选的，所述微形通道在三维微通道组件的外表面上凹陷地形成，如通过在三维微通道组件的外表面上进行刻槽的方法形成。由于三维微通道组件与反应管3紧密结合，故液相反应物料仅可从微形通道5中通过。
[0031]本实施例提供的智能工业化微通道连续反应器的使用方法为:将反应所需液/液、气/液、气/固/液物料，用相应压力、扬程的输液栗、计量栗经智能控制混合后分别打入智能工业化微通道连续反应器。进入反应管3后在通过三维微通道组件时，反应物料无论流量大小均会被微形通道5分割为细小的(横截面小)、剧烈地微通道湍流进入微形通道5中，并相互反复充分混合、再分离、再混合。由于上述反应中的微通道湍流横截面极小，流动形态转换很快，因此传质阻力极低；同时，反应会产生热能，甚至是剧烈地放热，热能通过反应管壁可即时、迅速地传导至壳体内的热载体并被吸收交换。同时通过智能调整载热体温度、流量即可精确控制管程内连续进行的化学反应温度。如可以通过壳程中热载体(比如导热油)对反应管内的物料反应温度进行设定。由此，该反应器在工业化生产中可以做到精确控制反应温度；液相反应物料以微通道湍流形态经过漫长的微形通道5的路径(一般为反应管长度的10倍以上)，汇集到反应器的产物出口 9处流出，不会出现任何反应物料再接触初始原料的返混现象。需要说明的是，无论是液液、气液或是气固液反应，反应物料在进入该智能工业化微通道连续反应器时，需要根据反应具体条件和要求决定混合和预处理方式。
[0032]为了延长微形通道5的路径、增加反复混合机会和体表面积，优选的，所述微形通道为弯曲的任意几何图案形状，由于目的是满足延长微形通道5的路径和增加反复分离和汇合的机会即可，故微形通道5可以设计加工出无数种图案，故本实用新型实施例对图案的具体形态不做限定。
[0033]如图3所示，为了提高混合效率，优选的，各微形通道5之间彼此相连通。即微形通道5之间反复分离并汇合。可以理解的是汇合点可为一个也可为多个，汇合点也可在反应管3长度方向上任意位置处，微形通道5之间可杂乱地交汇也可有规律地交汇，如两两交汇等。
[0034]上述实施例提供的智能工业化微通道连续反应器，对于液液相反应、气液相反应、气液固相反应，优先选择将圆柱型智能工业化微通道连续反应器垂直安装，而长方体智能工业化微通道连续反应器选择水平安装。
[0035]优选的，所述三维微通道组件为内柱或内套管。
[0036]优选的，所述反应管为直排反应管或回转反应管(即反应管不仅仅为直管这一方式)，所述三维微通道组件的整体形状与反应管相配适。优选的，反应管内加装的三维微通道流体组件材质与反应管宜为相同材质，膨胀系数相同。上述实施例提供的智能工业化微通道连续反应器中，反应管3的直径、根数和管的类型(直排、回转)可根据设备、反应物料流量大小，反应热能传导需要以及易于安装相应三维微通道组件4等条件进行确定。而反应管的长度基本等于反应器的有效长度，取决于充分反应或阶段反应完成所需的时间。因此，某些较为和缓的反应需要增加反应器长度，或者串联2台以上反应器，或者使用回转反应管才能完成。即使这样，连续化、高效率、高收率，低排放和相比较低的投资、运营成本，比之任何一种传统反应器都要优越。
[0037]优选的，智能工业化微通道连续反应器可以设置远程数据监测、自动取样、授权级别操控等多种智能化功能。
[0038]优选的，反应管外壁面上可以加工有不同纹路，以增加其在壳程内的热交换比表面积，在相对紧凑的壳程空间内，可达到最佳热交换效果。
[0039]当所述三维微通道组件为内套管时，内套管的内腔中流动有载热体，即载热体既在壳程内流动又在内套管的内腔中流动，可大大增强热交换效率。关于内套管的内腔与载热体进口 6和载热体出口 7间的连接方式非本申请的实质重点且运用现有的一些技术手段即可容易的实现，故不进行赘述。
[0040]宜使所有微形通道的路径长度相同，特别是在该智能工业化微通道连续反应器竖直安装时，管程内的物料宜在压力的作用下由底部进入，由顶部射出(即原料入口 8设于壳体I的底部，产物出口 9设于壳体I的顶部)，如此物料在管程内可齐平运动，同时进入同时导出，反应均匀。如果随着反应进行产物会逐渐增稠的反应，则采取上进下出，或水平安装的方式。
[0041]在实际应用过程中，可将本实用新型实施例提供的智能工业化微通道连续反应器串联或者并联使用，或者与其他设备组合、连接使用，并不局限于单独使用。
[0042]对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的原理或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.智能工业化微通道连续反应器，包括:具有载热体进口和载热体出口的壳体、原料入口、产物出口、封堵于壳体两端处的封头和用于供反应物料反应的反应管，所述反应管设置于壳体内，所述反应管的内腔为管程，所述壳体与反应管之间的腔体成为壳程，所述原料入口和产物出口与管程相连通，所述载热体进口和载热体出口与壳程相连通，其特征在于:所述反应管中紧密插装有三维微通道组件，所述三维微通道组件的外表面与反应管内壁面之间形成有若干条始终贯通的um/mm级(微米或毫米级)的微形通道。2.根据权利要求1所述智能工业化微通道连续反应器，其特征在于:所述微形通道在三维微通道组件的外表面上凹陷地形成。3.根据权利要求1或2所述智能工业化微通道连续反应器，其特征在于:所述微形通道为弯曲的形状。4.根据权利要求1所述智能工业化微通道连续反应器，其特征在于:各微形通道之间相连通。5.根据权利要求1所述智能工业化微通道连续反应器，其特征在于:所述三维微通道组件为内柱或内套管。6.根据权利要求1所述智能工业化微通道连续反应器，其特征在于:所述反应管为直排反应管或回转反应管，所述三维微通道组件的整体形状与反应管相配适。7.根据权利要求5所述智能工业化微通道连续反应器，其特征在于:所述三维微通道组件为内套管，内套管的内腔中流动有载热体。8.根据权利要求1所述智能工业化微通道连续反应器，其特征在于:所有微形通道的路径长度相同。
【专利摘要】本实用新型涉及石油化工、精细化学、制药、塑料、合成橡胶、涂料、食品加工等使用的反应设备技术领域。更具体地说，涉及一种大幅提高安全与环保性能，大幅节能，大幅提高生产效率的智能工业化微通道连续反应器。其包括：壳体、原料入口、产物出口、封头和反应管，其特征在于：反应管中紧密插装有三维微通道组件，三维微通道组件的外表面与反应管内壁面之间形成有若干条始终贯通的um/mm级的微形通道。它大幅降低了反应物料间的传质阻力，可及时迅速传导反应热能，缩短反应时间，减少返混与副反应，减少或免除溶剂使用，安全可靠性高，并可大幅节能减排，增加收率，提高生产效率。
【IPC分类】B01J19/00
【公开号】CN205164690
【申请号】CN201520701322
【发明人】张苏明
【申请人】青岛钛钽铌锆连续化反应器有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年9月6日