專利名稱：一種微通道反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及流體混合與反應設備，具體地說，涉及一種能夠實現(xiàn)兩種流體混合的 微通道反應器。
背景技術：
在化學工業(yè)中兩種流體的混合是常見的傳質過程，常用的反應設備有混料釜、萃取 塔、靜態(tài)混合器等，它們處理量大，能夠滿足大規(guī)模生產的需要。然而，總體來說，這些混合設 備為流體提供的是宏觀尺度的混合，存在混合不均勻、動力消耗大、設備體積大等缺點。隨著人們對反應要求的提高和微加工技術的不斷發(fā)展，微反應技術及其設備成為 關注和研究的熱點。葉明星等撰寫論文《微混合技術研究進展》(化工進展[J]，2007，(06)) 介紹了微混合技術研究進展。從本質上說，微通道反應器是一種連續(xù)流動的管式反應器，其 通道尺寸在IOum 3mm的范圍，由于尺度效應，微通道反應器有許多不同于宏觀體系的特 點，例如分子間擴散距離短、微通道的比表面積大、傳熱和傳質速度快等，同常規(guī)反應容器 相比較，在微通道反應器中進行合成反應，具有反應速度快、反應容易控制、能夠實現(xiàn)劇烈 條件下的反應、可以避免在常規(guī)的容器里反應物的混合不均勻而引起副反應和局部過熱等 特點。微反應系統(tǒng)可以準確地進行短停留時間以及等溫條件下的反應，為大型反應器性能 的提高提供準確的數(shù)據，節(jié)省巨大的投資，而且研究可以在幾周內完成。此外，微化工設備 設備安全性高、易于控制、適應面廣，可實現(xiàn)過程連續(xù)和高度集成、分散與柔性生產，達到真 正意義上的按時、按地、按需生產。這些都是現(xiàn)有設備不能實現(xiàn)的?，F(xiàn)有的微通道反應器在工業(yè)放大生產中存在如下問題微通道反應器的處理能力 可通過增加功能單元的數(shù)目來提高，即通道數(shù)目的放大。通道數(shù)目的放大有兩種方法方法 一，可以通過增加微通道反應器的數(shù)量來實現(xiàn)；方法二，可以將增加的功能單元放在單個微 通道反應器，使單個微通道反應器外尺寸擴大。方法一在工業(yè)運行中會造成系統(tǒng)控制點多， 精度要求高，生產成本高；方法二存在每個功能單元的位置與進料處距離不等，進入每個功 能單元的流體性能不均等，存在“放大效應”，影響整體混合和反應效果的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種微通道反應器，將克服現(xiàn)有的微通道反應器的不足，具 有混合效果好、能耗低，并適用于大規(guī)模工業(yè)化生產裝置運行的特點。一種微通道反應器，該反應器由模塊A和模塊B對扣組合，通過螺銓或其它緊固方 式連接。模塊A由流體A進口通道、流體A平行分配通道、流體混合通道、混合料出口平行 分配通道、兩個混合料出口通道構成；模塊B由流體B進口通道、流體B分配通道、流體B緩 沖室構成。其中流體A進口通道和流體A平行分配通道連通，流體A平行分配通道和流體混 合通道連通，流體混合通道和混合料出口平行分配通道連通，混合料出口平行分配通道和 兩個混合料出口通道連通；流體B進口通道和流體B分配通道連通，流體B分配通道和流體B緩沖室連通，流體B緩沖室和流體混合通道連通。流體混合通道是流體A和流體B混合場所，混合料通過流體混合通道共同進入混 合料出口平行分配通道及兩個混合料出口通道。流體混合通道的流通橫截面呈窄細長方 形，窄細長方形的高，即，混合料的流層厚度為10 μ m 3mm ；窄細長方形的寬，即，混合料的 流層寬度根據流體A和流體B需要的總流量及設備加工所需要的要求進行調整，其尺寸在 3mm 5000mm之間，流層厚度和流層寬度根據混合需要來制作加工流體混合通道。本發(fā)明提出了流體A及流體B預分配、混合料再分配；流體A及流體B等距離流經 微通道反應器，形成流體整體均勻分布的微通道反應器。流體A平行分配通道使進入流體 混合通道的流體A保持均勻流動狀態(tài)，實現(xiàn)預分配；流體B平行分配通道使進入流體混合通 道的流體B保持均勻流動狀態(tài)，實現(xiàn)預分配，混合料出口平行分配通道對混合料進行再分 配。流體A進口通道和流體B進口通道分別位于模塊A和模塊B反應器進口 一側正中，兩 個混合料出口通道位于模塊A反應器出口一側兩端，流體A進口通道與兩個混合料出口通 道的距離是相等的，流體B進口通道與兩個混合料出口通道的距離也是相等的，這樣的微 通道結構能夠確保流體A和流體B流經反應器時整體均勻混合，消除了反應器的“放大效 應”，微通道反應器能夠具有大處理能力并保持好的混合狀態(tài)和效果。模塊A中流體A平行分配通道含有2 2000均勻分布的平行通道，其寬度和高度 根據不同的流體A流量進行加工制作。模塊B中流體B平行分配通道為含有2 2000均 勻分布的圓形管通道，其管直徑根據不同的流體B流量進行加工制作。模塊A中混合料出 口平行分配通道含有2 2000均勻分布的平行通道，其寬度和高度根據不同的混合料流量 和反應過程進行加工制作。本發(fā)明的操作過程簡述如下首先將反應器的模塊A和模塊B對扣組合，通過螺 銓或其它緊固方式連接，再將反應器與流體A、流體B輸送管線及泵連接，反應器兩個出料 口用外管線等距離中央合并連接后成為一根出料管線。操作時流體B和和流體A分別在流 體泵的輸送下從流體A進口通道和流體B進口通道進入反應器，流體A經過流體A平行分 配通道進入流體混合通道，流體B經過流體B平行分配通道、流體B緩沖室進入流體混合通 道，在流體混合通道流體A和流體B形成混合料，之后流經混合料出口平行分配通道，從兩 個混合料出口通道流出反應器，實現(xiàn)兩種液體的快速混合和反應。本發(fā)明可應用于兩流體間混合傳質的眾多相關領域，操作簡單，管理費用低，具有 工程化運行整體混合效果好的特點，適合于工業(yè)生產應用。


圖1為微通道反應器模塊A結構示意圖，其中1流體A進口通道，2流體A平行分配通道，3流體混合通道，4混合料出口平 行分配通道，5-1混合料出口通道，5-2混合料出口通道，圖2為微通道反應器模塊B結構示意圖，其中6流體B進口通道，7流體B平行分配通道，8)流體B緩沖室。
具體實施例方式一種微通道反應器，該反應器由模塊A和模塊B對扣組合，通過螺銓或其它緊固方式連接。模塊A由流體A進口通道1、流體A平行分配通道2、流體混合通道3、混合料出口 平行分配通道4、兩個混合料出口通道5-1、5-2構成；模塊B由流體B進口通道6、流體B分 配通道7、流體B緩沖室8構成。其中流體A進口通道1和流體A平行分配通道2連通，流體A平行分配通道2和 流體混合通道3連通，流體混合通道3和混合料出口平行分配通道4連通，混合料出口平行 分配通道4和兩個混合料出口通道5-1、5-2連通；流體B進口通道6和流體B分配通道7 連通，流體B分配通道7和流體B緩沖室8連通，流體B緩沖室8和流體混合通道3連通。流體混合通道3的通道橫截面呈窄細長方形，窄細長方形的高，即，混合料的流層 厚度為IOym 3mm;窄細長方形的寬，S卩，混合料的流層寬度為3mm 5000mm。模塊A中流體A平行分配通道含有2 2000個均勻分布的長方形管通道，模塊B 中流體B平行分配通道含有2 2000個均勻分布的圓形管通道。模塊A中混合料出口平 行分配通道含有2 2000個均勻分布的長方形管通道。 模塊A中流體A進口通道和模塊B中流體B進口通道分別位于模塊A和模塊B反 應器進口 一側正中，兩個混合料出口通道位于模塊A反應器出口 一側兩端，流體A進口通道 與兩個混合料出口通道的距離相等，流體B進口通道與兩個混合料出口通道的距離相等。實施例1 采用2%的氫氧化鈉溶液(流體B)堿洗直餾柴油(流體A)中的石油酸，微通道反 應器中的混合料流層厚度尺寸為1mm，混合料的流層寬度尺寸為1100mm。2%的氫氧化鈉溶 液和直餾柴油的進料量分別達200千克/小時和10000千克/小時，堿洗效率達99. 8%。實施例2 采用工業(yè)新水(流體B)洗脫原油(流體A)中的水溶性鹽，微通道反應器中的混 合料流層厚度尺寸為2mm，混合料的流層寬度尺寸為3100mm。工業(yè)新水和原油的進料量分 別達3000千克/小時和100000千克/小時，脫鹽效率達99. 5%0實施例3 采用的氫氧化鈉溶液(流體B)堿洗直餾柴油(流體A)中的石油酸，微通道反 應器中的混合料流層厚度尺寸為50um，混合料的流層寬度尺寸為2000mm。的氫氧化鈉 溶液和直餾柴油的進料量分別達40千克/小時和1000千克/小時，堿洗效率達99. 9%。實施例4 采用工業(yè)新水(流體B)洗脫原油(流體A)中的水溶性鹽，微通道反應器中的混 合料流層厚度尺寸為200 μ m,混合料的流層寬度尺寸為3000mm。工業(yè)新水和原油的進料量 分別達300千克/小時和10000千克/小時，脫鹽效率達99. 7%。
權利要求
一種微通道反應器，其特征在于該反應器由模塊A和模塊B對扣組合；模塊A由流體A進口通道、流體A平行分配通道、流體混合通道、混合料出口平行分配通道、兩個混合料出口通道構成；模塊B由流體B進口通道、流體B分配通道和流體B緩沖室構成；其中流體A進口通道和流體A平行分配通道連通，流體A平行分配通道和流體混合通道連通，流體混合通道和混合料出口平行分配通道連通，混合料出口平行分配通道和兩個混合料出口通道連通；流體B進口通道和流體B分配通道連通，流體B分配通道和流體B緩沖室連通，流體B緩沖室和流體混合通道連通。
2.根據權利要求1所述的一種微通道反應器，其特征在于流體混合通道的通道橫截 面呈窄細長方形，窄細長方形的高，即，混合料的流層厚度為10 μ m 3mm ；窄細長方形的 寬，即，混合料的流層寬度為3mm 5000mm。
3.根據權利要求1所述的一種微通道反應器，其特征在于所述的模塊A中流體A進 口通道和模塊B中流體B進口通道分別位于模塊A和模塊B反應器進口一側正中，兩個混 合料出口通道位于模塊A反應器出口一側兩端，流體A進口通道與兩個混合料出口通道的 距離相等，流體B進口通道與兩個混合料出口通道的距離相等。
4.根據權利要求1所述的一種微通道反應器，其特征在于所述的模塊A中流體A平 行分配通道含有2 2000個均勻分布的長方形管通道。
5.根據權利要求1所述的一種微通道反應器，其特征在于所述的模塊B中流體B平 行分配通道為含有2 2000個均勻分布的圓形管通道。
6.根據權利要求1所述的一種微通道反應器，其特征在于所述的模塊A中混合料出 口平行分配通道含有2 2000個均勻分布的長方形管通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微通道反應器；由模塊A和模塊B對扣組合；模塊A由流體A進口通道、流體A平行分配通道、流體混合通道、混合料出口平行分配通道、兩個混合料出口通道構成；模塊B由流體B進口通道、流體B分配通道和流體B緩沖室構成；其中流體A進口通道和流體A平行分配通道連通，流體A平行分配通道和流體混合通道連通，流體混合通道和混合料出口平行分配通道連通，混合料出口平行分配通道和兩個混合料出口通道連通；流體B進口通道和流體B分配通道連通，流體B分配通道和流體B緩沖室連通，流體B緩沖室和流體混合通道連通；可應用于兩流體間混合傳質的眾多相關領域，結構簡單，操作方便，具有工程化運行整體混合效果好的特點。
文檔編號B01J19/00GK101920183SQ20091008661
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權日2009年6月12日
發(fā)明者劉江華, 周華, 帕提古力, 海熱古力, 熊良銓, 牛春革, 甄新平, 魏軍 申請人:中國石油天然氣股份有限公司