本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，具體地涉及一種微通道反應(yīng)器。在此基礎(chǔ)上，還涉及一種微通道反應(yīng)裝置和一種微通道反應(yīng)方法。

背景技術(shù)：

1、連續(xù)流微通道反應(yīng)器是近幾年在化工領(lǐng)域新興的新技術(shù)，它借助于高端的微加工技術(shù)，將化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)的尺度控制在10～1000μm之間。小尺度效應(yīng)，使反應(yīng)空間具有很高的比表面積，強(qiáng)化熱對(duì)流速率，縮短分子擴(kuò)散的時(shí)間。目前連續(xù)流微通道反應(yīng)器主要應(yīng)用于液-液相反應(yīng)和氣-液相反應(yīng)。與傳統(tǒng)的攪拌反應(yīng)釜技術(shù)相比，連續(xù)流微通道反應(yīng)具有連續(xù)流動(dòng)反應(yīng)、瞬時(shí)微型處理、高效安全、易于采用自動(dòng)化控制、傳質(zhì)傳熱效率提升上千倍、物料配比精確等優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用范圍越來越廣。

2、連續(xù)流微通道反應(yīng)器應(yīng)用于氣-液相反應(yīng)時(shí)，一般采用兩種方式，一種方式是將氣體介質(zhì)和液體介質(zhì)分別從反應(yīng)器的兩個(gè)入口直接通入反應(yīng)器，氣液兩相在微通道反應(yīng)器中混合并反應(yīng)；另一種方式是將氣液兩相在進(jìn)入反應(yīng)器之前先進(jìn)行預(yù)混合，然后將氣液混合液在一定壓力下送入微通道反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、混合效果好、反應(yīng)效率高的新型微通道反應(yīng)器，包括該微通道反應(yīng)器的微通道反應(yīng)裝置，以及微通道反應(yīng)方法。

2、本發(fā)明提供的微通道反應(yīng)器包括沿第一方向?qū)盈B的氣相板和微通道反應(yīng)板，所述氣相板的面向所述微通道反應(yīng)板的一側(cè)形成有多個(gè)相互隔離的氣相室，所述氣相板上設(shè)置有分別與多個(gè)所述氣相室連通的多個(gè)進(jìn)氣口；所述微通道反應(yīng)板的面向所述氣相板的一側(cè)形成有多個(gè)流體連通的微通道區(qū)，多個(gè)所述微通道區(qū)與多個(gè)所述氣相室一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，多個(gè)所述微通道區(qū)的排布方向與流體流動(dòng)方向一致，每個(gè)所述微通道區(qū)與對(duì)應(yīng)的所述氣相室之間密封設(shè)置有微孔膜。

3、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的微通道反應(yīng)器不僅體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且在使用時(shí)，氣相室內(nèi)的氣體可以通過微孔膜以微氣泡的形式進(jìn)入微通道反應(yīng)板的微通道中，使得氣相與微通道內(nèi)的液相充分混合；另外，可以通過多個(gè)進(jìn)氣口分別向多個(gè)氣相室進(jìn)氣，使得多個(gè)氣相室的氣壓可以獨(dú)立調(diào)控，可以在減小能耗的同時(shí)避免微通道中的液體反向進(jìn)入氣相室形成短路，保證氣相室內(nèi)的氣相反應(yīng)物順利通過微孔膜進(jìn)入微通道中，從而有效提高反應(yīng)效率。

4、可選地，所述微孔膜的孔徑為50-1000nm。

5、可選地，所述氣相板或所述微通道反應(yīng)板上設(shè)置有供所述微孔膜嵌設(shè)的凹槽，所述凹槽的深度與所述微孔膜的厚度一致。

6、可選地，多個(gè)所述微通道區(qū)和多個(gè)所述氣相室分別沿垂直于所述第一方向的第二方向排布，所述微通道反應(yīng)板上的微通道設(shè)置為沿所述第二方向呈腸形排布，所述微通道反應(yīng)板上設(shè)置有分別與所述微通道的兩端連通的微通道入口和微通道出口。

7、可選地，所述多個(gè)進(jìn)氣口設(shè)置在所述氣相板的背向所述微通道反應(yīng)板的一側(cè)，并且所述進(jìn)氣口的進(jìn)氣方向與所述第一方向一致。

8、本發(fā)明提供的微通道反應(yīng)裝置包括氣壓控制系統(tǒng)和上述微通道反應(yīng)器，所述氣壓控制系統(tǒng)分別與多個(gè)所述進(jìn)氣口連通，以用于分別向多個(gè)所述氣相室進(jìn)氣并控制多個(gè)所述氣相室的壓力。

9、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的微通道反應(yīng)裝置在使用時(shí)，氣相室內(nèi)的氣體可以通過微孔膜以微氣泡的形式進(jìn)入微通道反應(yīng)板的微通道中，使得氣相與微通道內(nèi)的液相充分混合；另外，可以通過氣壓控制系統(tǒng)分別控制多個(gè)氣相室的氣壓，能夠在減小能耗的同時(shí)避免微通道中的液體反向進(jìn)入氣相室形成短路，保證氣相室內(nèi)的氣相反應(yīng)物順利通過微孔膜進(jìn)入微通道中，從而有效提高反應(yīng)效率。

10、可選地，所述氣壓控制系統(tǒng)設(shè)置為使每個(gè)所述氣相室的壓力微大于對(duì)應(yīng)的所述微通道區(qū)流體壓力和所述微孔膜壓降的總和。

11、可選地，所述氣壓控制系統(tǒng)包括進(jìn)氣總管以及分別與多個(gè)所述進(jìn)氣口連接的多個(gè)進(jìn)氣支管，多個(gè)所述進(jìn)氣支管與多個(gè)所述進(jìn)氣口一一對(duì)應(yīng)連接，每個(gè)所述進(jìn)氣支管上設(shè)置有控制閥和流量計(jì)。

12、可選地，所述微通道反應(yīng)裝置還包括換熱板，所述換熱板貼設(shè)于所述微通道反應(yīng)板的背向所述氣相板的一側(cè)。

13、可選地，所述微通道反應(yīng)裝置包括相對(duì)層疊的兩個(gè)所述微通道反應(yīng)器，所述換熱板夾設(shè)于兩個(gè)所述微通道反應(yīng)板之間，兩個(gè)所述微通道反應(yīng)板的微通道流體串聯(lián)。

14、本發(fā)明提供的微通道反應(yīng)方法包括以下步驟：

15、s1、將液相反應(yīng)物或者由液相反應(yīng)物和固相反應(yīng)物形成的固液混合液從微通道入口通入微通道中并使其沿所述微通道朝向微通道出口流動(dòng)；

16、s2、在上述流動(dòng)過程中，沿流動(dòng)方向，以壓力依次減小的方式不斷將氣相反應(yīng)物分區(qū)以微氣泡的形式通入所述微通道中，與所述液相反應(yīng)物或者所述固液混合液充分混合并反應(yīng)。

17、上述微通道反應(yīng)方法的有益效果同上述微通道反應(yīng)器。

18、可選地，所述步驟s1還包括：將固相反應(yīng)物研磨成平均粒徑小于2μm的粉末，將該粉末與液相反應(yīng)物進(jìn)行預(yù)混合形成所述固液混合液。

19、可選地，所述方法采用上述微通道反應(yīng)裝置進(jìn)行。

20、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種微通道反應(yīng)器，其特征在于，包括沿第一方向?qū)盈B的氣相板(10)和微通道反應(yīng)板(20)，所述氣相板(10)的面向所述微通道反應(yīng)板(20)的一側(cè)形成有多個(gè)相互隔離的氣相室(11)，所述氣相板(10)上設(shè)置有分別與多個(gè)所述氣相室(11)連通的多個(gè)進(jìn)氣口(12)；所述微通道反應(yīng)板(20)的面向所述氣相板(10)的一側(cè)形成有多個(gè)流體連通的微通道區(qū)(21)，多個(gè)所述微通道區(qū)(21)與多個(gè)所述氣相室(11)一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，多個(gè)所述微通道區(qū)(21)的排布方向與流體流動(dòng)方向一致，每個(gè)所述微通道區(qū)(21)與對(duì)應(yīng)的所述氣相室(11)之間密封設(shè)置有微孔膜(30)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微通道反應(yīng)器，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微通道反應(yīng)器，其特征在于，多個(gè)所述微通道區(qū)(21)和多個(gè)所述氣相室(11)分別沿垂直于所述第一方向的第二方向排布，所述微通道反應(yīng)板(20)上的微通道(22)設(shè)置為沿所述第二方向呈腸形排布，所述微通道反應(yīng)板(20)上設(shè)置有分別與所述微通道(22)的兩端連通的微通道入口(23)和微通道出口(24)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微通道反應(yīng)器，其特征在于，所述多個(gè)進(jìn)氣口(12)設(shè)置在所述氣相板(10)的背向所述微通道反應(yīng)板(20)的一側(cè)，并且所述進(jìn)氣口(12)的進(jìn)氣方向與所述第一方向一致。

5.一種微通道反應(yīng)裝置，其特征在于，包括氣壓控制系統(tǒng)(40)和權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的微通道反應(yīng)器，所述氣壓控制系統(tǒng)(40)分別與多個(gè)所述進(jìn)氣口(12)連通，以用于分別向多個(gè)所述氣相室(11)進(jìn)氣并控制多個(gè)所述氣相室(11)的壓力。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微通道反應(yīng)裝置，其特征在于，所述氣壓控制系統(tǒng)(40)設(shè)置為使每個(gè)所述氣相室(11)的壓力微大于對(duì)應(yīng)的所述微通道區(qū)(21)流體壓力和所述微孔膜(30)壓降的總和。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的微通道反應(yīng)裝置，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微通道反應(yīng)裝置，其特征在于，所述微通道反應(yīng)裝置包括相對(duì)層疊的兩個(gè)所述微通道反應(yīng)器，所述換熱板(50)夾設(shè)于兩個(gè)所述微通道反應(yīng)板(20)之間，兩個(gè)所述微通道反應(yīng)板(20)的微通道(22)流體串聯(lián)。

9.一種微通道反應(yīng)方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微通道反應(yīng)方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，公開了一種微通道反應(yīng)器、微通道反應(yīng)裝置及方法。所述微通道反應(yīng)器包括沿第一方向?qū)盈B的氣相板和微通道反應(yīng)板，氣相板的面向微通道反應(yīng)板的一側(cè)形成有多個(gè)相互隔離的氣相室，氣相板上設(shè)置有分別與多個(gè)氣相室連通的多個(gè)進(jìn)氣口；微通道反應(yīng)板的面向氣相板的一側(cè)形成有多個(gè)流體連通的微通道區(qū)，多個(gè)微通道區(qū)與多個(gè)氣相室一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，多個(gè)微通道區(qū)的排布方向與流體流動(dòng)方向一致，每個(gè)微通道區(qū)與對(duì)應(yīng)的氣相室之間密封設(shè)置有微孔膜。本發(fā)明的微通道反應(yīng)器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、混合效果好、反應(yīng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：吳慧軍,林民,雷霆,白洋,鄭景榮,肖敏
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19