[发明专利]一种电场微管式反应装置及其应用

说明书

技术领域

本发明属于化学反应器技术领域，具体涉及一种电场微管式反应装置及其应用。

背景技术

化学反应装置是实现化学反应的设备，按结构型式的特征，可以分为釜式反应器、管式反应器、塔式反应器、固定床反应器和流化床反应器等。

釜式反应器主要用于进行液相均相、液相非均相或气液相反应。可间歇操作，也可连续操作。反应器由壳体、搅拌器和换热装置等组成。搅拌器的作用在于使物料均匀混合，强化传热传质。换热装置保持反应所要求的适宜温度可为夹套式、蛇管或列管式，也可以是外热循环式等。

管式反应器应用于气相或液相连续反应。由于管子通常能承受较高的压力，用于加压下的反应尤为适应，例如油脂或脂肪酸加氢生产高碳醇，多采用管式反应器。裂解反应的管式炉也是管式反应器。如中国专利CN1406151A公开了一种管式反应器、在管式反应器中进行液/液多相反应的方法、和一种在管式反应器中环-硝化芳烃化合物的方法。该管式反应器包括一个管道，所述管道具有一个用于反应混合物进入所述管式反应器的入口端、一个用于产物物流排出的出口端、和设置在所述入口端和出口端之间的所述管道之中的一系列被连合区分隔开的短小的静态混合元件，其中，每个静态混合元件的长度不大于该静态混合元件直径的6倍和每个所述连合区的长度至少为该连合区直径的4倍。管道优选15-50cm。

塔式反应器是指高径比较大的反应设备。广泛应用于气-液反应和液-液反应。如苯烃化制乙苯的烃化塔等。

固定床反应器是指流体通过静态催化剂颗粒进行反应的反应器。基本有机化工中常见的为气-固相固定床反应器，固体为催化剂，气体为反应物料。

流化床反应器是固体在反应器内处理流化状态称流态化，其反应器称流化床反应器。它主要用于气-固相催化反应，如丙烯氨氧化制丙烯腈、萘或邻二甲苯氧化制苯酐等。

微反应器是一种单元反应界面宽度为微米量级的小型化的化学反应装置，通道宽度为50-500μm。

电场是带电体(静电荷)周围空间客观存在的一种物质。电场对置入其中的电荷有电场力的作用，它可以使大量的自由电荷定向移动而形成电流；还可以使导体上电荷重新分布。对于匀强电场，它可以使带电粒子加速和偏转，示波管就是根据匀强电场的这一特性制成的。示波管是由电子柜和偏转电极荧光屏组成。电子柜发射的电子进行加速直线前进，偏转电极(上、下和左、右两组匀强电场)使加速的电子发生偏转。

电工中一般认为电阻率超过10¹⁴欧厘米的物质便归于电介质。电介质的带电粒子是被原子、分子的内力或分子间的力紧密束缚着，因此这些粒子的电荷为束缚电荷。在外电场作用下，这些电荷也只能在微观范围内移动，产生极化。在静电场中，电介质内部可以存在电场，这是电介质与导体的基本区别。电介质处于外加电场中时，会出现电偶极子。电偶极子是指相距很近但有一距离的两个符号相反而量值相等的电荷。若外电场为零，常态下电荷分布是球对称的，正负电荷的平均位置重合，不形成电偶极子。若有外电场时，电场将负电荷向下拉，将正电荷向上推，正电荷与负电荷的平均位置不再重合，将形成电偶极子。

电介质中电偶极矩的矢量和不为零的现象称为极化。电介质可分为两类：一类是非极性电介质(常态下介质内分子的正负电荷的平均位置重合)，另一类是极性电介质(常态下介质内分子的正负电荷的平均位置不重合)，如甲苯。在无外电场作用时，非极性电介质分子的等效电偶极矩为零；极性电介质分子由于排列杂乱无章，其等效电偶极矩的矢量和亦为零。在有外电场作用时，非极性电介质分子的正负电荷平均位置相对位移，极性电介质分子的电偶极矩发生转向。这样，都将出现极化现象。极化的程度，可用电极化强度P表示。P为每单位体积内的电偶极矩，即：

P=limΔv→0ΣPΣV]]>

它是矢量，其单位在国际单位制中是库仑/米²。根据实验，许多电介质的电极化强度P与电场强度E成正比，即：

P＝xε₀E