专利名称：一种微接触混合器的制作方法
技术领域：
本发明属于化学化工的反应与分离装置，特别涉及用于化工过程流体间快速 混合、传质与反应的高性能、双连续多薄层的一种微接触混合器。
技术背景在化学、化工、石化、医药和食品等众多领域，特别是化学化工的反应与分 离过程，都需要进行两股或多股物料间的混合与反应，混合性能对反应过程有着 非常重要的影响。常用的混合设备有混合釜和静态混合器等，前者的设备体积大、 停留时间较长，后者的混合不充分，两者都不能有效强化和控制微观混合。近年 来，随着微器件加工技术的不断发展，研究者开发了各种新型的微通道反应器， 它们具有混合效果好、停留时间短、转化率高、选择性好、能耗低和安全性高的 优点，受到了广泛的关注。但是微通道反应器由于尺寸的限制，只适用于清洁的 物料体系；它们的处理量小，而且加工难度大，设备成本高，难以满足化工过程 的大规模生产。因此，开发高性能混合器是化学化工的反应与分离过程中具有重 要意义的一项工作。发明内容本发明的目的是提出一种微接触混合器，该微接触混合器为双连续多薄层微 接触混合器。它具有流体间混合效果好和处理量大的特点，具有设备结构简单、 成本低、混合效果好、停留时间短、传质效率高、处理量大和能耗低的优点。一种微接触混合器，其特征在于，该微接触混合器由上、下腔室嵌在一个整 体的壳体内或彼此紧密连接的壳件组件搭接而成。所述下腔室的左边连接物料A流体入口管1 ，并和物料A流体分配室2联通， 物料A流体分配室2连接上下两组物料A流体平行通道3;下腔室的右边连接物 料B流体入口管4、并和物料B流体分配室5联通，物料B流体分配室5连接上 下两组物料B流体平行通道6;物料A流体平行通道3和物料B流体平行通道6 成指形对插，在腔室表面均匀交错分布。所述流体混合室7位于上腔室中央部位和混合相流体出口管8相通、混合相流体出口管8连接在上腔室上部，流体混合室7在物料A流体平行通道3和物料 B流体平行通道6成指形对插交错部位和它们相通。所述微接触混合器的物料A和物料B流体平行通道均匀交错分布，它们的 宽度、高度和相邻通道间距依据不同的反应过程进行调节，或根据生产过程的处 理量要求改变平行通道的数量。所述物料A流体平行通道和物料B流体平行通道的每个通道容积、形状相 同，或各自的每个通道容积、形状相同；使保证物料A经物料A流体分配室进 入物料A流体平行通道中每一通道的流量基本相同；使保证物料B经物料B流 体分配室进入物料B流体平行通道中每一通道的流量基本相同。所述物料A流量和物料B流量的混合时流量比或体积比为1: 100 100: 1。本发明的有益效果是可应用于化学、化工、石化、医药和食品等众多领域， 特别是化学化工的反应与分离过程，可实现两股流体的多薄层均匀接触与混合， 传质距离短，传质面积大，传质效率高，停留时间均匀可控；调节每个平行通道 的宽度和高度以及平行通道数量可适应不同规模的生产过程，设备的操作弹性 大；设备结构紧凑，节省制造原料和空间；是一种新型、高效的混合设备。
图1为微接触混合器下腔室结构示意图。 图2为微接触混合器上腔室结构示意图。图中1一物料A流体入口管，2—物料A流体分配室，3—物料A流体平行 通道，4一物料B流体入口管，5 —物料B流体分配室，6—物料B流体平行通道， 7 —流体混合室，8 —混合相流体出口管。
具体实施方式
本发明提出一种微接触混合器，由图l、图2所示的混合器的上、下腔室嵌 在一个整体的壳体内或彼此紧密连接的壳件组件搭接而成。该微接触混合器为双 连续多薄层微接触混合器。操作时物料A和物料B流体分别在流体泵的输送下从物料A流体入口管1和物料B流体入口管4进入混合器，物料A流体经过物料A流体分配室2均匀 地在物料A流体平行通道3中流动，物料B流体经过物料B流体分配室5均匀 地在物料B流体平行通道6中流动，两股流体在流体混合室7中接触，实现两相 的多薄层接触与混合，并一起在流体混合室7中进行混合、传质和反应；之后通 过混合相流体出口管8流出混合器，实现两股流体间的快速混合和反应。下面列举实施例对本发明予以进一步说明。实施例1采用正丁醇萃取丁二酸，对于含有10个平行通道的双连续多薄层微接触混 合器，在油相(物料A)体积流量水相(物料B)体积流量为1: 1时，当停 留吋间为0.21s时，萃取效率为97.6%。 丁二酸溶液处理量可达60 L/h，每个通 道处理量为12L/h。实施例2采用正丁醇萃取磷酸，对于含有20个平行通道的双连续多薄层微接触混合 器，在油相(物料A)体积流量水相(物料B)体积流量为1: 1时，当停留 时间为0.23s时，萃取效率为98.3%。磷酸溶液处理量可达100L/h，每个通道处 理量为10L/h。实施例3采用30。/。TBP-煤油萃取硝酸，对于含有16个平行通道的双连续多薄层微接 触混合器，在油相(物料A)体积流量水相(物料B)体积流量为1: 1时， 当停留时间为0.25s时，萃取效率为99.1%。硝酸溶液处理量可达150L/h，每个 通道处理量为18L/h。实施例4采用4%的烧碱溶液处理石油酸含量2.061 mgKOH/g的正己烷，在含有10 个平行通道的双连续多薄层微接触混合器中反应脱酸，在油相(物料A)体积流 量水相(物料B)体积流量为3: 2时，当停留时间为0.25s时，脱酸率为98.5 %,碱洗后的酸值小于0.03 mgKOH/g，正己烷处理量可达80 L/h，每个通道处 理量为i6L/h。实施例5采用正己烷萃取环己烷羧酸(CCA)含量为30g/L的50%浓硫酸溶液(酸团 溶液)，对于含有16个平行通道的双连续多薄层微接触混合器，在分散相(物料 A)流量连续相(物料B)流量为3: 2时，当停留时间为1.4s时，萃取效率为 96.7%，酸团溶液处理量可达80L/h，每个通道处理量为10 L/h。从上述实施例可以说明本发明具有流体间混合效果好和处理量大的特点，设 备加工成本低，传质面积大，处理量大，操作简单，萃取效率和反应转化率高； 特别适合于化学化工混合反应领域应用。
权利要求
1.一种微接触混合器，其特征在于，该微接触混合器由上、下腔室嵌在一个整体的壳体内或彼此紧密连接的壳件组件搭接而成。
2. 根据权利要求1所述微接触混合器，其特征在于，所述下腔室的左边连接 物料A流体入口管(1)，并和物料A流体分配室(2)联通，物料A流体分配室(2)连接上下两组物料A流体平行通道(3);下腔室的右边连接物料B流体入 口管(4)、并和物料B流体分配室(5)联通，物料B流体分配室(5)连接上 下两组物料B流体平行通道(6);物料A流体平行通道(3)和物料B流体平行 通道(6)成指形对插，在腔室表面均匀交错分布。
3. 根据权利要求1所述微接触混合器，其特征在于，所述上腔室中央部位的 流体混合室(7)和混合相流体出口管(8)相通、混合相流体出口管(8)连接 在上腔室上部，流体混合室(7)在物料A流体平行通道(3)和物料B流体平 行通道(6)成指形对插交错部位和它们相通。
4. 根据权利要求2所述微接触混合器，其特征在于，所述微接触混合器的物 料A和物料B流体平行通道均匀交错分布，它们的宽度、高度和相邻通道间距 依据不同的反应过程进行调节，或根据生产过程的处理量要求改变平行通道的数
5. 根据权利要求2所述微接触混合器，其特征在于，所述物料A流体平行通 道和物料B流体平行通道的每个通道容积、形状相同，或各自的每个通道容积、 形状相同；使保证物料A经物料A流体分配室进入物料A流体平行通道中每一 通道的流量基本相同；使保证物料B经物料B流体分配室进入物料B流体平行 通道中每一通道的流量基本相同。
6. 根据权利要求1或5所述微接触混合器，其特征在于，所述物料A流量和 物料B流量的混合时流量比或体积比为1: 100 100: 1。
全文摘要
本发明公开了属于化学化工的反应与分离装置领域的涉及用于化工过程流体间快速混合、传质与反应的高性能、双连续多薄层的一种微接触混合器。该微接触混合器由上、下腔室嵌在一个整体的壳体内或彼此紧密连接的壳件组件搭接而成。由物料A流体入口管、分配室和物料A流体平行通道相通，物料B流体入口管、分配室和物料B流体平行通道相通，组成下腔室；流体混合室和混合流体出口管相通组成上腔室。两股流体分别从入口管经分配室进入混合器，在流体混合室中进行多薄层接触，实现快速混合、传质和反应。该微接触混合器的传质效率高，操作弹性大，不易阻塞，便于加工制造，在化学、化工、石化、医药和食品等众多混合反应和分离领域有重要前景。
文档编号B01J19/00GK101234324SQ20071017781
公开日2008年8月6日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者吕阳成, 徐建鸿, 李少伟, 邵华伟, 骆广生 申请人:清华大学