一种多通道微反应器的制作方法

本实用新型涉及一种多通道微反应器，更具体地说，涉及一种适用于连续合成聚α-烯烃合成油的反应器。

背景技术：

聚α-烯烃合成油(PAO)是一种高档润滑油基础油，在军工、航空和航天等领域具有重要的用途。PAO具有黏度指数高、挥发性低、流动性低和剪切性能好的特点，并且在高温条件下具有良好的氧安定性。

CN101054332A公开了一种两釜并联间歇合成PAO的方法。以BF3为催化剂，以醇为引发剂，在0～80℃，0～1MPa的反应条件下，反应1～6h，可以得到PAO，产物中四聚体(PAO-4)最多。

US4045508公开了一种连续两级合成PAO的方法。第一级采用连续搅拌釜，内置取热盘管，第二级为浸没于换热介质中的管式反应器。通过改变实验条件，可以实现产物中三聚体(PAO-3)和四聚体比例的改变。

总体而言，目前PAO合成设备多采用搅拌釜的形式。随着处理量的增加，搅拌釜的放大会越来越困难，并会导致物料产生明显的停留时间分布，进而影响三聚体和四聚体等重要产物的选择性。因此为了消除停留时间分布的影响，必须开发能够维持物料以接近平推流的形式进行流动的连续式反应器，以保证PAO大规模工业化生产。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种多通道微反应器，该多通道反应器适用于作为连续合成聚α-烯烃合成油的反应器。

本实用新型供的多通道微反应器，依次包括分布室6、反应换热区和收集室5，所述的分布室6中设置分布构件13，所述的反应换热区由多个反应通道9和邻接的换热通道8组成，所述的反应通道内设置混合构件10，所述的换热通道8内设置换热隔板12，所述的微反应器入口2经分布室6、反应通道9、收集室5和微反应器出口1依次连通，换热介质入口4经换热通道与换热介质出口3连通。

本实用新型提供的多通道微反应器的反应操作条件为：反应压力为 0.1～4MPa，反应温度为0～100℃。

本实用新型提供的多通道微反应器的有益效果为：

本实用新型提供的多通道微反应器适用于聚α-烯烃合成油(PAO)的合成反应器，与现有技术中公开的PAO合成的反应器相比，本实用新型提供的多通道微反应器能够保持流体近似平推流的流动，可以尽可能保证反应流体停留时间的一致性，避免由于停留时间分布造成的不理想的产物选择性。由于换热通道容积远大于反应通道容积，可以保证反应换热过程稳定，维持理想的反应时间。反应通道内设有混合构件，可以强化反应过程的进行，提高转化率，缩短反应时间。设置换热隔板可以进一步提高换热效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的多通道微反应器结构示意图。

其中：1-微反应器出口；2-微反应器入口；3-换热介质出口；4-换热介质入口；5-收集室；6-分布室；7-反应器筒体；8-换热通道；9-反应通道； 10-混合构件；11-管板；12-换热隔板；13-分布构件。

具体实施方式

本实用新型提供的多通道微反应器是这样具体实施的：

本实用新型提供的多通道微反应器，依次包括分布室6、反应换热区和收集室5，所述的分布室6中设置分布构件13，所述的反应换热区由多个反应通道9和邻接的换热通道8组成，所述的反应通道内设置混合构件 10，所述的微反应器入口2经分布室6、反应通道9、收集室5和微反应器出口1依次连通，换热介质入口4经换热通道与换热介质出口3连通。

本实用新型提供的多通道微反应器中，所述的反应通道9的横截面积为1～150mm²、优选为10～120mm²，长度为50～5000mm、优选100～3000mm 相邻两个反应通道之间的距离为1～50mm、优选为3～30mm。

所述的反应通道9的横截面的形状可以是矩形、圆形或者其他形状，优选为矩形。由于流道面积小，流体在反应通道内的流速高，可以保持流动过程为平推流，减少停留时间分布的影响。

所述的反应通道内设置的混合构件，混合构件可以为交叉翅片、波纹板结构或其他多孔介质，优选为交叉翅片结构或者波纹板结构。所述的混合构件可以强化反应通道内流体的混合与反应过程，缩短反应时间。

本实用新型提供的多通道微反应器中，所述的分布室内设置分布构件，优选所述的分布构件具有分布孔或条缝，所述的分布构件具有能够均匀分布分布室内的流体的结构，保证各条反应通道内的流体流量基本一致。

本实用新型提供的多通道微反应器中，所述的换热通道与反应通道的容积比为4～30：1，优选为5～20：1。所述的反应通道的容积是指各反应通道容积之和，单条反应通道的容积是指该通道入口面、出口面与反应通道内壁所形成的空间的体积。所述的换热通道的容积是指反应换热区壳程内壁、所有反应通道外壁以及相连的管板表面所围成的空间的体积。由于换热通道容积远大于反应通道容积，可以及时移出反应热，保证换热过程稳定，维持理想的反应时间。

本实用新型提供的多通道微反应器中，所述的微反应器的换热通道中设有至少一个换热隔板12。

所述的换热隔板12的横截面积为所述的换热通道的横截面积的 40～90％。

本实用新型提供的多通道微反应器，所述的微反应器可以水平放置或竖直放置。

本实用新型提供的多通道微反应器，可用于聚α-烯烃合成油(PAO) 的连续合成，具有转化率高，选择性好和操作温度稳定的优点。用于聚α- 烯烃合成油(PAO)的连续合成的反应操作条件为：反应压力为0.1～4MPa，反应温度为0～100℃。

以下参照附图1说明本实用新型多通道微反应器的结构及用于连续合成聚α-烯烃合成油的反应。

如附图1所示，本实用新型提供的多通道微反应器，依次包括分布室 6、反应换热区和收集室5，所述的分布室6中设置分布构件13，所述的反应换热区由多个反应通道9和邻接的换热通道8组成，所述的反应通道内设置混合构件10，所述的换热通道中设有多个换热隔板12，所述的微反应器入口2经分布室6、反应通道9、收集室5和微反应器出口1依次连通，换热介质入口4经换热通道与换热介质出口3连通。

反应物混合物由α-烯烃(C6～C13)、BF3(与α-烯烃的重量比为0.1～4％) 和醇类物质(与α-烯烃的重量比为0.01～2％)组成，由多通道微反应入口 2进入分布室6。经过分布构件13的作用，混合物流体均匀的进入各个反应通道9。反应通道9内部设有混合构件10，可以强化混合物的混合与反应过程。完成反应的混合物流体进入收集室5，最后由反应出口1排出反应器。换热介质由换热入口4进入换热通道，并在换热隔板的作用的发生多次折流，最后由换热出口3离开反应器。反应过程中放出的热量由换热介质带离反应器。

连续合成聚α-烯烃合成油的反应的操作条件为反应压力0.1～4MPa、优选0.5～3MPa，反应温度为0～100℃、优选为5～50℃。

以上结合附图描述了本实用新型的具体实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

以下通过实施例进一步说明本实用新型的实施方法，但并不因此而限制本实用新型。

实施例1

采用如附图1所示的多通道微反应器。依次包括分布室6、反应换热区和收集室5，所述的分布室6中设置分布构件13，所述的反应换热区由多个反应通道9和邻接的换热通道8组成，所述的反应通道内设置混合构件10，所述的换热通道中设有多个换热隔板12，所述的微反应器入口2经分布室6、反应通道9、收集室5和微反应器出口1依次连通，所述的换热介质入口4经换热通道与换热介质出口3连通。

多通道微反应器壳体的直径为60mm，长度为2600mm，分布室6的长度为300mm，反应换热区的长度为2000mm，收集室的长度为300mm。微反应换热区内包含4个反应通道，每条反应通道的横截面为矩形，横截面积为20mm²，反应通道的长度为2000mm。反应通道内的混合构件为交叉翅片结构。换热通道与反应通道的容积比为20:1。换热隔板的截面积为 1300mm²。

反应混合物由1-癸烯、BF3和引发剂为丁醇组成，其中BF3与1-癸烯的质量比为3％，丁醇与癸烯的质量比为0.3％，1-癸烯的进料量为15g/min。反应混合物由反应器入口2进入分布室，经过分布构件分布后进入各个反应通道。在反应温度为25℃，反应压力为0.6MPa的条件下反应。完成反应的混合物流体进入收集室，最后由反应出口排出反应器。换热介质由换热入口进入换热通道，入口温度为10℃，在换热隔板的作用的发生多次折流，最后由换热出口离开反应器，出口温度为16.8℃。

经检测反应的转化率为99.1％，其中三聚体与四聚体占产物总质量的 75％。