一种连续流微通道反应器的制作方法

本发明涉及微反应器，具体涉及一种连续流微通道反应器。

背景技术：

1、连续微流反应器是一种用于进行化学反应的微型设备。它由微流道构成，微流道通常由微米级别的通道组成，具有高比表面积和高传热传质效率。在连续微流反应器中，反应物以连续的方式通过微流道，与催化剂或其他反应物接触，从而进行化学反应。

2、公开号为cn112973596a的专利说明书中公开了一种微通道连续流反应器，所述反应器包括下板、催化剂载片、上板和催化剂载栓；下板的上表面开设有第一通道槽，催化剂载片安装在第一通道槽内，上板的下表面开设有与第一通道槽对应的第二通道槽，下板与上板通过工装夹具装夹在一起，第一通道槽与第二通道槽形成微通道；上板开设有若干螺纹孔，螺纹孔由上板的上表面贯穿至第二通道槽；催化剂载栓密封螺纹旋入螺纹孔，将催化剂载片压在第一通道槽的槽底。

3、该种技术方案存在的不足之处在于：首先，该种微流反应器的反应物从进料口处即被加入，添加催化剂时采用的是在反应器流经的微通道路径中隔段添加的方式，这是由于采用的是单层直管形式的微通道，导致可反应的时间较短，通过逐段添加催化剂的形式对反应时间进行弥补，然而该种反应方式仍受单层直管的长度限制，存在反应不充分的情况；此外，因为是逐段添加催化剂，导致反应进程实质为分段反应，分段反应会使各处的反应不均匀，反应制品的成品质量不够稳定；最后，反应器在进行反应过程中会伴生大量的热，该反应器通过两片夹板进行对微通道的夹持，随着反应进行的深入，微通道内催化剂和反应物反应后的余热反作用至反应进程中，而温度的变化是影响反应进程中极为重要的影响因素，该反应器的上下板均为平板状，无法提供散热通道，实际使用过程中无法有效散热，影响反应的正常进行，降低了反应成品的良率。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种连续流微通道反应器，所要解决的技术问题如下：现有的微流反应器在进行反应时，为适应较短的直管单层通道，采用逐段添加催化剂的反应方式进行反应，且在反应时无法有效散热，导致反应不够充分且最终成品质量良率较低、不够稳定。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种连续流微通道反应器，包括第一反应板，所述第一反应板外侧固定连接有第一换热板，所述第一反应板内侧固定连接有隔板，所述隔板一侧固定连接有第二反应板，所述第二反应板底侧固定连接有第二换热板；所述第一反应板一侧设置有第一微流道，所述第一换热板侧边开设有第一进料口、第二进料口和试料口，所述第一进料口、第二进料口和所述试料口均与所述第一微流道连通，所述试料口用于检测反应状态和校准反应液配比；所述第二反应板设置有第二微流道，所述第二微流道与所述第一微流道连通，所述第一微流道和所述第二微流道均匀排布有若干个缓冲反应单元，所述缓冲反应单元用于提高反应饱和度。

4、作为本发明进一步的方案：所述第一进料口和所述试料口设置于所述第一换热板的一侧，所述第二进料口设置于所述第一进料口的相邻侧，所述第一反应板适配所述第一进料口、第二进料口和所述试料口开设有三个注入孔，所述第一微流道一端设置有入料道，所述入料道设置有两个分通道，且所述第一进料口和所述第二进料口连通的两个所述注入孔分别与两个所述分通道对应连通。

5、作为本发明进一步的方案：所述第一微流道中段一侧设置有试料道，所述试料道末端与所述注入孔连通，且所述注入孔对应连通所述试料口，所述第一微流道管口直径为600微米-2毫米。

6、作为本发明进一步的方案：所述第一微流道和所述第二微流道均为连续往复式弯折管道，所述缓冲反应单元包括有隔断块，所述隔断块两侧均设置有分液道。

7、作为本发明进一步的方案：所述隔断块为月牙状，所述分液道沿所述隔断块两侧呈弧形绕设，所述隔断块内凹侧靠近反应液的流入端。

8、作为本发明进一步的方案：所述第一微流道末端设置有换流道，所述隔板设置有换流孔，所述换流道与所述换流孔连通，所述第二微流道一侧设置有接流道，所述接流道与所述换流孔底端相接，所述第二微流道末端设置有出液道，所述出液道末端设置有出液孔，所述第二换热板适配所述出液孔设置有出液口。

9、作为本发明进一步的方案：所述第一换热板、第一反应板、隔板、第二反应板和所述第二换热板两侧于同轴心线处贯穿开设有支撑孔，所述支撑孔内安装有支撑管，所述支撑管内设气流。

10、作为本发明进一步的方案：所述第一换热板和所述第二换热板靠近所述隔板的一侧设置有散热腔，两个所述支撑孔均贯穿所述散热腔，所述支撑管两端适配相邻侧的所述散热腔设置有散热孔组。

11、作为本发明进一步的方案：所述第一反应板和所述第二反应板均为碳化硅制。

12、本发明的有益效果：

13、1、本发明中，在第一换热板一侧固定连接了第一反应板，在第一反应板一侧固定连接了隔板，并在隔板另一侧依次连接第二反应板和第二换热板，通过第一进料口和第二进料口向第一反应板内的第一微流道内注入反应物和催化剂，发生反应后再流入第二反应板的第二微流道，实现了反应器的双层通道反应，延长了反应通道，使反应更加充分；

14、2、本发明中，第一微流道和第二微流道均为连续往复式的弯折通道，并在微流道的路径中设置均匀分布的缓冲反应单元，通过在缓冲反应单元中设置月牙状的隔断块和沿隔断块两侧分流的分液道，使得反应混合物在被减速后沿弧形的分液道连续变向混合，从而延长了反应时间并提高了反应物和催化剂的接触率，进一步提高了反应饱和度；

15、3、本发明中，在第一换热板处设置了试料口，并且试料口与第一微流道的中段连通，在进行反应的整体过程中，反应物和催化剂通过第一进料口和第二进料口同步注入，随后进行连续不间断的双层反应，期间通过试料口在反应初期进行反应状态监测和反应混合物的比例调整，既保持了反应的连续性，保证了反应成品质量的稳定，又为反应提供了检测和校准功能；

16、4、本发明中，在反应器的两侧于竖直向贯穿设置了支撑孔，并在支撑孔内安装了带有散热孔组的支撑管，第一换热板和第二换热板设置了散热腔，且散热腔和散热孔组为连通状态，通过向支撑管内通入空气，持续的将反应器内反应产生的热量排出，配合碳化硅的高导热性和隔板对双层反应层的隔离，使得反应过程更加稳定。

技术特征：

1.一种连续流微通道反应器，包括第一反应板(5)，其特征在于，所述第一反应板(5)外侧固定连接有第一换热板(1)，所述第一反应板(5)内侧固定连接有隔板(10)，所述隔板(10)一侧固定连接有第二反应板(12)，所述第二反应板(12)底侧固定连接有第二换热板(16)；所述第一反应板(5)一侧设置有第一微流道(6)，所述第一换热板(1)侧边开设有第一进料口(2)、第二进料口(3)和试料口(4)，所述第一进料口(2)、第二进料口(3)和所述试料口(4)均与所述第一微流道(6)连通，所述试料口(4)用于检测反应状态和校准反应液配比；所述第二反应板(12)设置有第二微流道(13)，所述第二微流道(13)与所述第一微流道(6)连通，所述第一微流道(6)和所述第二微流道(13)均匀排布有若干个缓冲反应单元(18)，所述缓冲反应单元(18)用于提高反应饱和度。

2.根据权利要求1所述的一种连续流微通道反应器，其特征在于，所述第一进料口(2)和所述试料口(4)设置于所述第一换热板(1)的一侧，所述第二进料口(3)设置于所述第一进料口(2)的相邻侧，所述第一反应板(5)适配所述第一进料口(2)、第二进料口(3)和所述试料口(4)开设有三个注入孔，所述第一微流道(6)一端设置有入料道(7)，所述入料道(7)设置有两个分通道，且所述第一进料口(2)和所述第二进料口(3)连通的两个所述注入孔分别与两个所述分通道对应连通。

3.根据权利要求2所述的一种连续流微通道反应器，其特征在于，所述第一微流道(6)中段一侧设置有试料道(8)，所述试料道(8)末端与所述注入孔连通，且所述注入孔对应连通所述试料口(4)，所述第一微流道(6)管口直径为600微米-2毫米。

4.根据权利要求1所述的一种连续流微通道反应器，其特征在于，所述第一微流道(6)和所述第二微流道(13)均为连续往复式弯折管道，所述缓冲反应单元(18)包括有隔断块(181)，所述隔断块(181)两侧均设置有分液道(182)。

5.根据权利要求4所述的一种连续流微通道反应器，其特征在于，所述隔断块(181)为月牙状，所述分液道(182)沿所述隔断块(181)两侧呈弧形绕设，所述隔断块(181)内凹侧靠近反应液的流入端。

6.根据权利要求1所述的一种连续流微通道反应器，其特征在于，所述第一微流道(6)末端设置有换流道(9)，所述隔板(10)设置有换流孔(11)，所述换流道(9)与所述换流孔(11)连通，所述第二微流道(13)一侧设置有接流道(14)，所述接流道(14)与所述换流孔(11)底端相接，所述第二微流道(13)末端设置有出液道(15)，所述出液道(15)末端设置有出液孔，所述第二换热板(16)适配所述出液孔设置有出液口(17)。

7.根据权利要求1所述的一种连续流微通道反应器，其特征在于，所述第一换热板(1)、第一反应板(5)、隔板(10)、第二反应板(12)和所述第二换热板(16)两侧于同轴心线处贯穿开设有支撑孔(20)，所述支撑孔(20)内安装有支撑管(21)，所述支撑管(21)内设气流。

8.根据权利要求7所述的一种连续流微通道反应器，其特征在于，所述第一换热板(1)和所述第二换热板(16)靠近所述隔板(10)的一侧设置有散热腔(19)，两个所述支撑孔(20)均贯穿所述散热腔(19)，所述支撑管(21)两端适配相邻侧的所述散热腔(19)设置有散热孔组(22)。

9.根据权利要求1所述的一种连续流微通道反应器，其特征在于，所述第一反应板(5)和所述第二反应板(12)均为碳化硅制。

技术总结
本发明公开了一种连续流微通道反应器，涉及微反应器技术领域。本发明包括第一反应板，所述第一反应板外侧固接有第一换热板，第一反应板内侧固接有隔板，隔板一侧固接有第二反应板，第二反应板底侧固接有第二换热板；第一反应板一侧设置有第一微流道，第一换热板侧边开设有第一进料口、第二进料口和试料口，第一进料口、第二进料口和试料口均与第一微流道连通，第二反应板设置有第二微流道，第二微流道与第一微流道连通，第一微流道和第二微流道均匀排布有若干个缓冲反应单元。本发明通过设置中设隔板的双层反应板，配合缓冲反应单元对反应物的缓速和混合，提高了反应成品的质量。

技术研发人员：金斐,葛仲庭,陈军,彭志凯,廖卫国,周瑶瑶,章鹏飞,谢君
受保护的技术使用者：安徽东至广信农化有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1