[发明专利]通道流速均布的层叠型微通道反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流体器件，尤其是涉及用于微化学反应的一种通道流速均布的层叠型微通道反应器。

技术背景

微通道反应器是一种单元反应界面尺度为微米级的微型化学反应系统，与常规宏观反应器相比，微反应器有以下优势：（1）较高的比表面积，因此传热、传质得到强化，有利于流体的快速均匀混合以及等温操作；（2）反应更加安全，传递过程的强化使反应器内的反应过程更容易控制；（3）独特的流动特性，其流体流动通常为层流，具有较强的方向性、对称性和有序性，有利于对过程进行精确的理论描述和模拟；（4）催化剂的高通量筛选。近年来，随着微加工技术的不断发展，微通道反应器得到了越来越广泛的应用，已成为化学工程学科中一个新的发展方向和研究热点。

对一个特定的微通道反应器，有两个影响其性能的关键因素：（1）流体在微通道阵列之间的流速分布的均匀程度，（2）流体流过微通道反应器的压降损失。

流体在微通道阵列之间的流速分布的均匀程度直接影响到微通道反应器的传热传质性能，均匀的流速分布有利于提高传热传质性能和反应速率。目前大多数的微通道反应器一般只有一个流体进口、一个流体出口，例如中国发明专利（申请号 200580034708.8）公开了一种均匀加热的微通道加热器，流体从一个进口流入和一个出口流出，均流腔为三角形形状。这种微通道反应器结构简单，制造成本低，但是流体在微通道阵列的流速分布均匀度不高。为提高微通道的流速均布率，许多研究者对微通道反应器的结构进行了优化。潘敏强等撰写论文《非等宽微通道阵列速度均布的优化设计》（化工学报[J]，2007(09)）研究了非等宽微通道的设计，以提高微通道阵列流速均布率。

此外，流体经过微通道反应器的压降损失也是衡量一个微通道反应器效率的重要因素。压力降过大将直接影响流路系统的消耗功率，降低微通道反应器的效率。中国发明专利（申请号 201210032698.6）公开了一种微通道换热器的分流结构，其使流入的流体分成若干股，最后依次分成需要的流体通道数量。该微通道换热器有效解决了流体在微通道反应器流动压力降损失过大的问题，但是该微通道换热器的分流结构复杂，制造成本较高。

综上所述，现有的传统微通道反应器流速分布均匀度不高，其传热传质效率受到限制，此外流体压力损失过大，需要较高的流路系统功率。因此，有必要设计一种流速分布均匀度高，流体压力降较小，传质传热效率较高的微通道反应器。

发明内容

为了克服上述背景技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种通道流速均布的层叠型微通道反应器，是一种流体分布均匀，流体压降损失小的微通道反应器。反应流体通过一个进口流入微通道阵列从两个出口流出，提高了反应流体在微通道阵列的流速分布均匀性，从而能有效提高微通道反应器的反应效率。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括进口盖板，第一反应板，第二反应板及出口盖板；第一反应板和第二反应板交替叠置在相对放置的进口盖板和出口盖板之间。

所述的进口盖板上面中间开有第一反应流体进口，进口盖板下面中间开有第反应二流体进口；

所述的出口盖板下面两侧角上分别开有第一反应流体出口和第二反应流体出口，出口盖板上面两侧角上分别开有第三反应流体出口和第四反应流体出口。

所述的第一反应板上面中间开有第一反应流体进口，第一反应板下面两侧角上分别开有第一反应流体出口和第二反应流体出口，第一反应板下面中间开有第二反应流体进口，第一反应板上面两侧角上分别开有第三反应流体出口和第四反应流体出口；

所述的第一反应板的一面开有与侧面平行的微通道阵列，微通道阵列上部开有均流分布腔，第一反应流体进口位于均流分布腔内，微通道阵列下部开有集流分布腔，第一反应流体出口和第二反应流体出口位于集流分布腔内，第一反应板的另一面为平面结构。

所述的第二反应板上面中间开有第一反应流体进口，第二反应板下面两侧角上分别开有第一反应流体出口和第二反应流体出口，第二反应板下面中间开有第二反应流体进口，第二反应板上面两侧角上分别开有第三反应流体出口和第四反应流体出口；

所述的第二反应板的一面开有与侧面平行的微通道阵列，微通道阵列上部开有集流分布腔，第三反应流体出口和第四反应流体出口位于集流分布腔内，微通道阵列下部开有均流分布腔，第二反应流体进口位于均流分布腔内，第二反应板的另一面为平面结构。

所述的第一反应板和第二反应板的微通道阵列面朝向相同。

本发明具有的有益效果：