一种微通道反应器的制作方法

本发明涉及反应装置技术领域，特别是指一种微通道反应器。

背景技术：

微系统包括促进化学和/或生物化学反应的微型反应器。微型反应器包括具有地域1mm的典型横向尺寸的封闭体以促进化学和/或生物化学反应，并且这种封闭体的最典型的形式是微通道。

液相微反应器的种类较少。液液相反应的一个关键影响因素是充分混合，因而液液相微反应器或者与微混合器耦合在一起，或者本身就是一个微混合器。但现有技术的缺陷在于：微通道流程宽度较大，物料混合不均匀，特别是超过300mm宽度时，物料会走短线路，即：物料从进口走最短线路去往出口，使得微通道流程面积大部分是浪费的。

现有技术中对于此种类型的反应器采用的密封方式都是密封件密封，或者辅之以冷却结构，使得微通道反应器结构较为复杂，在温度较高的反应中或带有腐蚀性物质的反应中，溶液泄漏，密封效果较差。

有鉴于此，有必要研发一种混合效果好、同时耐高温、耐腐蚀的微反应设备。

技术实现要素：

本发明提出一种微通道反应器，解决了现有技术中物料混合效果不好的问题。

本发明还提出一种微通道反应器，解决了现有技术中设备不能高温、不能耐腐蚀的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种微通道反应器，包括，微通道；

所述微通道由至少一个单元组成；

所述单元由弧形结构和连通所述弧形结构的直通道组成；

所述弧形结构由直线段及分别连接所述直线段两端的弧形段组成；在所述直线段和弧形段的中部分别设有与所述直通道连通的进口和出口；

在所述弧形结构内还设有弧形反射板，所述直通道的进口正对于所述弧形反射板的中心处，所述弧形反射板的两端具有圆角，所述圆角与直线段具有间隙；当物料进入所述弧形结构后，直接冲击到所述弧形反射板上，此时物料沿着所述弧形反射板的弧形段向所述弧形反射板的两端运动，并经过间隙后转至所述弧形反射板的背侧，最后重新混合后由直通道的出口离开所述弧形结构，进入下一个单元。

作为优选的技术方案，所述直通道的宽度a为100～2000μm。

作为优选的技术方案，所述弧形结构和弧形反射板的形状均为圆弧；所述弧形结构的半径r为所述直通道的宽度a的3～9倍；所述弧形反射板的半径r为所述弧形结构的半径r的1/2～1/6。

作为优选的技术方案，所述间隙的宽度d是所述直通道的宽度a的0.5～2倍。

进一步的，所述弧形结构与弧形反射板两者平行设置。

作为优选的技术方案，所述微通道反应器，还包括微通道板a、微通道板b、换热板a、换热板b、以及紧固件；

其中，所述换热板a、微通道板a、微通道板b、换热板b自上而下依次设置，并通过所述紧固件使各个板层之间密闭连接；

在所述微通道板a和微通道板b之间具有反应通道，所述反应通道与至少一个物料a进料管、至少一个物料b进料管、以及至少一个成品物料出料管相连通；所述反应通道由至少一条的所述微通道组成。

作为优选的技术方案，所述微通道板a与微通道板b的贴合面、所述换热板a与微通道板a的贴合面、所述换热板b与微通道板b的贴合面均研磨成镜面。进一步的，所述贴合面的表面粗糙度为0.025～0.2μm。

作为优选的技术方案，所述微通道反应器承受的物料反应温度为-220℃～1450℃。

作为优选的技术方案，所述微通道反应器承受的物料反应压力≤6.5mpa。

作为优选的技术方案，所述反应通道包括物料a布料槽、物料b布料槽、成品物料收集槽、以及若干条微通道；所述微通道分布于所述物料a布料槽及成品物料收集槽之间，所述物料b布料槽通过管路与所述物料a布料槽相连通，以实现物料a和物料b的汇聚混合。

作为优选的技术方案，所述物料a进料管与物料a布料槽相连通，所述物料a进料管的进口设置于所述微通道板a上；

所述物料b进料管与物料b布料槽相连通，所述物料b进料管的进口设置于所述微通道板b上；

所述成品物料出料管与成品物料收集槽相连通，所述成品物料出料管的出口设置于所述微通道板a和/或微通道板b上。

有益效果

(1)本发明中的微通道采用弧形结构和直通道相结合组成一个单元的形式，当物料进入弧形结构后，直接冲击到弧形反射板上，此时物料沿着弧形反射板的弧形段向所述弧形反射板的两端运动，并经过间隙后转至所述弧形反射板的背侧，最后重新混合后由直通道的出口离开，这种结构使得物料混合均匀，大大提高的反应效率。

(2)采用贴合面为镜面，并通过紧固件密封，不采用其它密封材料，使得该微通道反应器的耐高温、耐腐蚀能力提高了很多，适合于更多的反应中。

(3)本发明的微通道反应器承受的物料反应温度为-220℃～1450℃；承受的物料反应压力≤65mpa。

(4)本发明的微通道反应器可进行多相化学介质的混合、反应。

(5)本发明的微通道反应器可以方便的进行温度调控，而且操作简便，性能高。

(6)本发明的微通道反应器具有多种功能，还可以用作微通道换热器。

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：一种微通道反应器的微通道的结构示意图；

图2为本发明：一种微通道反应器的剖面结构示意图；

图3为本发明：一种微通道反应器的整体结构示意图。

其中：

微通道100、单元101、弧形结构1011、直通道1012、直线段10111、弧形段10112、弧形反射板1013、微通道板a10、微通道板b11、换热板a13、换热板b14、紧固件15、反应通道21、物料a进料管22、物料b进料管23、成品物料出料管24、物料a布料槽31、物料b布料槽32、成品物料收集槽33。

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。

实施例1

参见图1所示，一种微通道反应器，包括，微通道100。该微通道100由至少一个单元101组成。本领域技术人员根据需要，可以设置1-120个该单元101。其中该单元101由弧形结构1011和连通弧形结构1011的直通道1012组成。弧形结构1011由直线段10111及分别连接直线段10111两端的弧形段10112组成。弧形段10112的弧度可以根据需要选择，弧形段10112和直线段10111组成的结构可以是半圆，也可以是其它接近半圆的结构。在直线段10111和弧形段10112的中部分别设有与直通道1012连通的进口和出口(图中未标出)。在弧形结构1011内还设有弧形反射板1013，直通道1012的进口正对于弧形反射板1013的中心处，弧形反射板1013的两端具有圆角，圆角与直线段10111具有间隙；当物料进入弧形结构1011后，直接冲击到弧形反射板1013上，此时物料沿着弧形反射板1013的弧形段10112向弧形反射板1013的两端运动，并经过间隙后转至弧形反射板1013的背侧，最后重新混合后由直通道1012的出口离开弧形结构1011，进入下一个单元。上述直通道1012的宽度a可以在100～2000μm内选择。本实施例中的弧形结构1011和弧形反射板1013的形状均为圆弧。弧形结构1011的半径r为直通道1012的宽度a的3～9倍；弧形反射板1013的半径r为弧形结构1011的半径r的1/2～1/6。间隙的宽度d是直通道1012的宽度a的0.5～2倍。同时，弧形结构1011与弧形反射板1013两者平行设置，混合效果更佳。该结构的微通道100避免了现有微通道流程宽度较大，物料混合不均匀，特别是超过300mm宽度时，物料会走短线路，即：物料从进口走最短线路去往出口，使得微通道流程面积大部分是浪费的。该结构的微通道100使得物料能够混合均匀，反应效率也大大提高。

实施例2

参见图2-3所示，微通道反应器，包括微通道板a10、微通道板b11、换热板a13、换热板b14、以及紧固件15。其中，换热板a13、微通道板a10、微通道板b11、换热板b14自上而下依次设置，并通过紧固件15使各个板层之间密闭连接。现有技术中为了更好的密封都是采用的加密封材料的方式，但是该密封材料不能耐高温、耐腐蚀，也即在高温、有腐蚀性的情况下，会发生泄漏，不能可靠密封。本实施例中的密封，不加任何密封材料，而是采用如下方式：微通道板a10与微通道板b11的贴合面、换热板a13与微通道板a10的贴合面、换热板b14与微通道板b11的贴合面均研磨成镜面。其贴合面的表面粗糙度为0.025～0.2μm。在镜面的情况下，采用紧固件15方式，将各层达到密封的状态。该中镜面密封可以不受高温腐蚀的影响，密封效果也不错。在微通道板a10和微通道板b11之间具有反应通道21，反应通道21与至少一个物料a进料管22、至少一个物料b进料管23、以及至少一个成品物料出料管24相连通。该反应通道21由至少一条的实施例1中的微通道100组成。

反应通道21还包括物料a布料槽31、物料b布料槽32以及成品物料收集槽33。实施例1中的微通道100分布于物料a布料槽31及成品物料收集槽33之间，物料b布料槽32通过管路与物料a布料槽31相连通，以实现物料a和物料b的汇聚混合。

比较好的方案是，物料a进料管22与物料a布料槽31相连通，物料a进料管22的进口设置于微通道板a10上。物料b进料管23与物料b布料槽32相连通，物料b进料管23的进口设置于微通道板b11上。成品物料出料管24与成品物料收集槽33相连通，成品物料出料管24的出口设置于微通道板a10和/或微通道板b11上。这样比较容易控制反应进度。

上述微通道反应器承受的物料反应温度为-220℃～1450℃。微通道反应器承受的物料反应压力≤6.5mpa。

上述的微通道反应器，适合于二元反应器。当需要多元反应器时，只需在上述微通道反应器的基础上，增加布料槽即可。这样物料c、物料d、物料e等可以进入，参与多元反应。

另外，可以不设置布料槽或者将进料口封闭，这样可以作为微通道换热器使用。

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。