一种连续流动光反应装置

本技术涉及精细化工装置，具体领域为一种连续流动光反应装置。

背景技术：

1、近年来，光催化作为一个崭新的研究领域，受到广泛关注。其本质是在催化剂下所进行的光化学反应，利用该技术可以将太阳能分解水制取绿色能源氢气，可以缓解或部分解决能源危机；可以将太阳能降解有机污染物、还原重金属离子等，还能保护土壤及水源，有效地改善环境。同时，光催化方法作为一种高级氧化过程，可以将低能量密度的太阳能转化为高能量密度的化学能，还可以通过光强、光波长控制反应速度和选择性，从而实现其他方式难以实现的化学反应。

2、通常光催化反应条件比较温和，室温下即可实现反应，是一种环境友好，可持续，低能耗的技术，可以从根本上解决能源和环境污染问题，并且在经济方面也具备可行性，因此需要一定光反应装置以开展相关研发及生产工作。

3、近年来，随着该领域技术不断地成熟，相应的更多光反应器产品被推向市场。如世界著名企业默克公司推出的synled平行光反应器，德国ekato公司的光催化化学反应器，以及国内华太科思平行反应器。上述商品化光反应器设备价格昂贵，且均为间歇反应方式，即在特定的光反应管内通过搅拌方式进行反应，该方式由于反应管透光性及大小影响反应效果，反应时间较长。同时通过放大反应器来扩大生产，会出现光照不均匀、反应物混合不到位等问题，导致该放大策略难以实现。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种连续流动光反应装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种连续流动光反应装置，包括装置底座和控制器，所述装置底座为空腔结构，所述装置底座上安装外部光源组件和内部光源组件，所述装置底座上且位于所述外部光源组件和所述内部光源组件之间设置有管道固定支架，所述控制器上设置有进料泵，所述外部光源组件、所述内部光源组件和所述进料泵均与控制器电连接，所述管道固定支架上缠绕有反应微通道，所述反应微通道与所述进料泵相连接，所述反应微通道的进料端和出料端分别与原料容器和产物容器相连接，所述装置底座上可拆卸连接有遮光罩，所述遮光罩为光反应提供遮光环境，保证内、外部的光源组件不受干扰，启动所述控制器使所述进料泵开启，所述进料泵工作同时使两种不同原料进入所述反应微通道，原料在所述反应微通道内流通过程中，通过外部光源组件和所述内部光源组件分别从外侧和内侧对原料进行立体式的照射，有效提高可光反应效率，本装置将所述反应微通道以环绕的方式设置在所述管道固定支架上，进一步实现对所述反应微通道内的原料均匀光照，使光反应效率得到有效提升，且随所述管道固定支架及内、外部光源组件高度的提升，易实现产能提升。

3、优选的，所述外部光源组件由多个光源发生器组成，光源发生器为竖直条状结构，多个光源发生器沿环形磁吸固定在所述装置底座上，竖直条状结构与所述管道固定支架相适配，可对其上缠绕的所述反应微通道外侧均匀光照，磁吸固定的方式便于检修和拆卸。一般而言，所述的光源可为蓝光405～415nm或紫光390～395nm，光强为30w。

4、优选的，所述内部光源组件磁吸固定在所述装置底座上且位于多个光源发生器所组成的环形中心处，所述内部光源组件由三个光源发生器组成，光源发生器的波长和强度与所述外部光源组件相同，所述内部光源组件在环心处于所述外部光源组件配合使用，对所述反应微通道内侧均匀光照，磁吸固定的方式便于检修和拆卸。

5、优选的，所述管道固定支架包括多个支撑杆，多个所述支撑杆沿环形设置，使得缠绕在其上的所述反应微通道更加紧凑，空间利用率较高，多个所述支撑杆的上端均与固定环固定连接，所述固定环则使多个所述支撑杆可稳固站立。

6、优选的，所述支撑杆上设置有多个卡槽，所述反应微通道缠绕于多个所述支撑杆上且卡接于卡槽内，所述反应微通道卡在卡槽内，缠绕牢固性好。

7、优选的，所述装置底座的侧壁上均匀开设有散热孔，所述装置底座的空腔内设置有散热扇，通过散热扇工作，加速所述装置底座空腔内空气流动，迅速排出电元件工作热量。

8、优选的，所述进料泵为蠕动泵，其输送流体采用对泵内的弹性微通道交替挤压和释放来实现，所述进料泵的流速控制范围为1-10ml/min。

9、优选的，所述控制器采用mage2870+ramps1.4分体板作为核心控制器，电机细分数设置为32细分，所述控制器具有触摸面板，触摸面板用于设置所述外部光源组件、所述内部光源组件和所述进料泵工作参数。

10、优选的，所述反应微通道为pfa塑料管，通过商业途径可购买获得，一般其材质为少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物，管径为3mm；所述反应微通道的光照部分体积为8ml，所述反应微通道前端增设t型混合器用于气体和液体物料预混合。

11、优选的，所述遮光罩上固定连接有卡柱，所述装置底座上开设有与卡柱相适配的卡槽，所述遮光罩易于安装及拆卸。

12、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

13、(1)通过外部光源组件和内部光源组件分别从外侧和内侧对原料进行立体式的照射，有效提高光反应效率，本装置将反应微通道以环绕的方式设置在管道固定支架上，进一步实现对反应微通道内的原料均匀光照，使光反应效率得到有效提升，且随管道固定支架及内、外部光源组件高度的提升，易实现产能提升。

14、(2)通过进料泵将一种或者两种反应物料不断通入光反应装置，实现连续流动光催化反应，具备更多用途。

15、(3)外部光源组件和内部光源组件呈竖直条状结构与管道固定支架相适配，可对其上缠绕的所述反应微通道外侧和内侧形成均匀光照，且磁吸固定的方式便于检修和拆卸。

技术特征：

1.一种连续流动光反应装置，其特征在于：包括装置底座(1)和控制器(2)，所述装置底座(1)为空腔结构，所述装置底座(1)上安装外部光源组件(3)和内部光源组件(4)，所述装置底座(1)上且位于所述外部光源组件(3)和所述内部光源组件(4)之间设置有管道固定支架(5)，所述控制器(2)上设置有进料泵(6)，所述外部光源组件(3)、所述内部光源组件(4)和所述进料泵(6)均与控制器(2)电连接，所述管道固定支架(5)上缠绕有反应微通道(7)，所述反应微通道(7)与所述进料泵(6)相连接，所述反应微通道(7)的进料端和出料端分别与原料容器和产物容器相连接，所述装置底座(1)上可拆卸连接有遮光罩(8)。

2.根据权利要求1所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述外部光源组件(3)由多个光源发生器组成，光源发生器为竖直条状结构，多个光源发生器沿环形磁吸固定在所述装置底座(1)上。

3.根据权利要求2所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述内部光源组件(4)磁吸固定在所述装置底座(1)上且位于多个光源发生器所组成的环形中心处，所述内部光源组件(4)由三个光源发生器组成，光源发生器的波长和强度与所述外部光源组件(3)相同。

4.根据权利要求3所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述管道固定支架(5)包括多个支撑杆(501)，多个所述支撑杆(501)沿环形设置，多个所述支撑杆(501)的上端均与固定环(502)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述支撑杆(501)上设置有多个卡槽，所述反应微通道(7)缠绕于多个所述支撑杆(501)上且卡接于卡槽内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述装置底座(1)的侧壁上均匀开设有散热孔(9)，所述装置底座(1)的空腔内设置有散热扇。

7.根据权利要求6所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述进料泵(6)为蠕动泵，其输送流体采用对泵内的弹性微通道交替挤压和释放来实现，所述进料泵(6)的流速控制范围为1-10ml/min。

8.根据权利要求6所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述控制器(2)采用mage2870+ramps1.4分体板作为核心控制器，电机细分数设置为32细分，所述控制器(2)具有触摸面板，触摸面板用于设置所述外部光源组件(3)、所述内部光源组件(4)和所述进料泵(6)工作参数。

9.根据权利要求6所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述反应微通道(7)为pfa塑料管，管径为3mm；所述反应微通道(7)的光照部分体积为8ml，所述反应微通道(7)前端增设t型混合器用于气体和液体物料预混合。

10.根据权利要求1所述的一种连续流动光反应装置，其特征在于：所述遮光罩(8)上固定连接有卡柱，所述装置底座(1)上开设有与卡柱相适配的卡槽。

技术总结
本技术公开了一种连续流动光反应装置，包括装置底座和控制器，通过外部光源组件和内部光源组件分别从外侧和内侧对原料进行立体式的照射，有效提高光反应效率，本装置将反应微通道以环绕的方式设置在管道固定支架上，进一步实现对微通道内的反应原料均匀光照，使反应效率得到有效提升，且随管道固定支架及内、外部光源组件高度的提升，易实现转化率提升。外部光源组件和内部光源组件呈竖直条状结构与管道固定支架相适配，可对其上缠绕的所述反应微通道外侧和内侧形成均匀光照，且磁吸固定的方式便于检修和拆卸。

技术研发人员：高志刚,孙培琦,高国月,汪永安,芦悦,孟庆伟,赵静喃
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：20230306
技术公布日：2024/1/13