[发明专利]用于微反应器的微通道装置

说明书

一种用于微反应器的微通道装置，包括：微通道和设置于微通道内的至少一个挡板，其中：挡板等间距沿微通道轴向分布，挡板的外接圆直径与微通道内径相同；在微反应器内混合的流体流入设有挡板的微通道；所述的挡板，按微通道内1～500个/米进行设置，相邻两个挡板的间距为2～500mm；所述的挡板沿微通道的径向截面形状为一字形、十字形或者米字形，挡板的轴向投影面积为微通道径向截面面积的30～95％，沿微通道的轴向厚度为0.1～2.0mm；本发明利用挡板结构有效强化了微通道内流体的混合及传质速率，并且管程压降较填充式微通道更小。本发明方法适用于气‑液、液‑液反应体系，可应用于化学、化工和医药等众多行业。

技术领域

本发明涉及的是一种微反应器设计领域的技术，具体是一种用于微反应器的微通道装置。

背景技术

微反应器技术起始于微机电系统(MEMS)，能有效强化传递或混合控制的化学反应过程。目前，微通道内强化混合的方式主要分为两种，包括主动混合和被动混合。主动混合的主要方式为引入外加的能量输入，使微通道内的流体形成局部二次流；被动混合的主要方式包括在微通道中填充网状结构的多孔金属或石英填料等，利用所形成的附加阻力强化微反应器内的流体混合。这两种方式都在一定程度上有效强化的微通道内的混合及传质过程，但是，主动混合由于引入了外界能量导致总体能耗明显增大，且装置较复杂，不易多通道并行放大；被动混合由于填料间距不易调控，导致系统压降较高，同时多孔填料中易出现流体死区导致微通道体积利用率不高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种用于微反应器的微通道装置，通过在微通道内设置多个一字形、十字形或者米字形内构件作为挡板结构，将混合流体分散成微小流体微团、液滴或者气泡，实现强化流体间混合和传质，在尽可能低的能耗前提下有效强化反应器传递性能，适用于气-液反应过程、液-液反应过程。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：微通道和设置于微通道内的至少一个挡板，其中：挡板等间距沿微通道轴向分布，挡板的外接圆直径与微通道内径相同；在微反应器内混合的流体流入设有挡板的微通道。

所述的挡板，按微通道内1～500个/米进行设置。

所述的相邻两个挡板的间距为2～500mm。

所述的挡板材质为不锈钢、PFA、PEA、PMMA或PTFE。

所述的微通道的径向截面形状为三角形、矩形或者圆形。

所述的微通道的内径为0.25～6.0mm。

所述的微通道的材质为不锈钢、PFA、PEA、PMMA或PTFE。

所述的挡板沿微通道的径向截面形状为一字形、十字形或者米字形。

所述的挡板的轴向投影面积为微通道径向截面面积的30～95％。

所述的挡板沿微通道的轴向厚度为0.1～2.0mm。

所述的微通道、挡板和流体所在的反应器系统的压降小于2MPa。

技术效果

与现有技术相比，本发明利用在微通道内设置不同形状的内构件，使微通道内的流体在层流条件下，形成混沌对流，流体层发生拉伸、分割、扭曲、折叠等现象，增加流体间的接触面积，缩短流体间的传递距离，从而提高混合效率和传质速率；且可以根据不同的处理量来设置不同结构或间距的内构件，在有效提高混合和传质性能的同时，控制系统压降在较低水平。

附图说明

图1为本发明侧视图；

图2为不同截面形状的挡板示意图；

图中：(a)为一字形，(b)为十字形，(c)为米字形；