[发明专利]紫外光微通道反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外光微通道反应器，具体属于光催化微通道反应器领域。

背景技术

光化学是研究光与物质相互作用所引起的永久性化学效应的化学分支学科，取值一般在可见光或者紫外光的照射下产生化学反应。光化学反应与一般反应相比有许多不同的地方，主要表现在：加热使分子活化，体系中分子能量的分布服从波尔兹曼分布；而分子受到光激活时，原则上可以做到选择性激发，体系中的分子能量的分布属于非平衡分布。所以光化学反应的途径与产物往往和基态热化学反应不同，只要光的波长适合，能为物质所吸收，及时在很低的温度下，光化学反应仍然可以进行。

微通道反应器可取代常规的化学实验室的各种功能和方法，集成性高，自动控制，精确反应参数。微通道内进行的微化学反应，由于比表面积大，传热传质迅速，使得转化率明显提高，对反应的控制和选择性也是常规反应所无法企及的，因此两者结合可相互发挥优势，强化反应，缩短反应时间提高反应效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种可供紫外催化反应的紫外光微通道反应器微通道反应器及其中的透紫外光管的制造方法。

该紫外光微通道反应器，可广泛的运用于光催化领域内的反应，对于反应工艺条件的精确获取具有重要意义，以及可进行精细化工和药物合成等领域的应用。

技术方案：本发明的一种可供紫外催化反应的微通道反应器，包括透紫外光管、设置在透紫外光管内的紫外光发生器、和反应微通道；反应微通道设置在透紫外光管的管壁外或管壁中。本发明所述的透紫外光管为能通过紫外线的材料制成的管道，可以是石英管或其它本领域技术人员知道可用来制造可透过紫外线并可作为本发明中透紫外光管使用的管道。进一步地，透紫外光管密封并设置有换热流体进口和换热流体出口，这样，可以通过换热流体加热或冷却紫外光发生器，更好地控制反应微通道处反应体系的温度。进一步地，透紫外光管上设置有密封件以密封该透紫外光管，密封件可以避免换热流体的外流，提高换热效率。换热流体可以是气体或者液体，使用气体作为换热流体可以简化装置，使用液体作为换热流体可以提高换热效率。紫外光微通道反应器各接口通过卡套接头连接。

具体而言，本发明的技术方案可分为将反应微通道设置的与透紫外光管的管壁中和管壁外的两种技术方案实现：

方案一，反应微通道设置在透紫外光管的管壁外，反应微通道由为缠绕在透紫外光管管壁外的柔性管道组成。柔性管道为内径为0.2～3mm的聚四氟乙烯管。

方案二，反应微通道设置在透紫外光管的管壁中，反应微通道的宽度为0.2～3mm，深度为0.2～1mm，该反应微通道的形状呈螺旋结构。

在方案一与方案二的基础上，进一步地，选择透紫外光管为石英管，反应微通道（3）进口处设置有微型混合器和精密注射器。

进一步的，紫外光微通道反应器还包括包裹在反应微通道外的恒温导热层，恒温导热层与油浴或水浴装置相连通以保持恒温或者为设置的电加热层以保护为微反应通道处恒温；进一步地，紫外光微通道反应器还包括包覆在反应微通道外的遮光层。恒温导热层应当为了尽可能地设置于靠近反应微通道处以控制反应微通道处的反应温度，因此应当尽量将遮光层设置于恒温导热层外，但将遮光层设置于恒温导热层与反应微通道之间亦并不会影响本发明的实现。遮光层可以防止外界光源对反应微通道中光化学反应产生干扰。

进一步地，紫外光发生器激发的紫外光发射谱峰值为254纳米或365纳米。

进一步地，透紫外光管采用如下制造方法加工得到设置在透紫外光管（2）的管壁中的反应微通道（3）：

（1）在透紫外光管外壁蚀刻或机加工成型所述的反应微通道（3）；

（2）将另一透紫外光管过盈配合套在步骤（1）得到的透紫外光管外壁上；

（3）高温煅烧步骤（2）得到的产品，使两层透紫外光管熔融为一体，形成密闭的反应微通道（3）。

该制造方法特别适合当透紫外光管为石英管的情形。

本发明提供了一种可供紫外催化反应的微通道反应器，该反应器由微通道和紫外发生器以及换热单元、高效微型混合器和精密注射泵组成。该微反应器主体结构为多层体系，内部为紫外光发生器，同轴的中部为石英管，石英管外部为微通道反应器，最外层可设置为电加热带。紫外光发生器可以为254nm或365nm波长可选择型紫外光发生器；微通道为透明聚四氟乙烯管或石英上刻蚀的微通道，可透过紫外光，并在紫外光条件下进行化学反应。电加热带可为反应提供相应的能量，加速反应的进程。石英管内可通入气体或液体，用于加热或冷却。进口处配有高效微型混合器和精密注射泵。