[发明专利]一种教学用组装式的微型管式反应实验装置

说明书

本发明公开了一种教学用组装式的微型管式反应实验装置，它包括两组对应连接的配料釜和高压计量泵，配料釜连接高压计量泵的进口，高压计量泵出口分别连接预混合器的进口，预混合器的出口依次连接微型管式反应器和产品釜，两个配料釜的原料物经对应的高压计量泵送料进入预混合器充分混合后进入微型管式反应器进行反应，结束后产品经产品釜收集。本发明既能够保持微型管式反应器高传质、高传热、易控温的特点，特别有利于极度放热的学生实验，以及适用于使用贵金属催化剂的学生实验。又能够提供装置的组装式、可视化的微型管式反应器组件，特别适用于开设学生实验探索不同条件对实验的影响因素。该装置对学生实验的场地、资金压力小，安全系数高。

技术领域

本发明属于化工实验设备技术领域，具体涉及一种教学用组装式的微型管式反应实验装置，它可以根据学生实验的目的和要求，切换实验装置的不同模块组件。

背景技术

管式反应器是一种呈管状、长径比很大的可连续操作的反应器，与釜式反应器相比，其返混较小，换热面积较大，适用于大型化和连续化的工业生产。管式反应器集“三传一反”的理论于一体，对于学生实验具有特别典型性。但是由于其尺寸较大，对于开设学生实验而言存在许多的阻碍，如:1)所需实验装置占地较大，使得台套数难以增设，给学生实验开设增加经济与场地的压力；2)开设实验所需的药品损耗量较多，对于环境造成一定压力，特别是反应较为剧烈的强放热反应、需使用贵重催化剂的反应、使用易燃易爆有毒有害原料的反应等，实验安全管理难度加大；3)由于常用管式反应器尺寸较大，实验过程中存在反应死区或者飞温现象，实验控制的精准度降低，给学生实验造成很多不确定性；4)管道反应器装置比较大，在实验过程中很难根据学生条件的设定组装或者更换实验组件，使得学生实验条件相对单一。

微通道反应器是一种连续流动型的管式反应器，从宏观上可视为平推流模型，其传承了管式反应器的低返混和高换热面积的优点，且由于微通道反应器的通道十分狭小，尺寸在10-1000μm，其轴径比远远大于100，其尺寸的微型化引起了一系列新的特性，具有传质传热效率更高、返混几率更小，且比普通管式反应器更易控温、易控反应时间等优点，同时也缓解了普通管式反应对于学生实验的场地、环境和安全的要求。但是一方面，其内部通道尺寸在10-1000μm导致它的加工制造精确度和成本提高，用于学生实验的成本也大大提高，同时目前对于微通道系统的自动控制方面还存在许多技术难点；目前微通道管式反应器均为成套设备，可拆卸或者组装部件比较少，应用于学生对各实验条件和实验现象的探索实验装置十分少见。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种教学用组装式的微型管式反应实验装置，它既能够保持微型管式反应器低返混高传质效率的特性，又能够提供装置的可拆卸和组装部件，特别适用于开设学生实验。

所述的一种教学用组装式的微型管式反应实验装置，包括配料釜Ⅰ、高压计量泵Ⅰ、配料釜Ⅱ及高压计量泵Ⅱ，其特征在于配料釜Ⅰ连接高压计量泵Ⅰ的进口，配料釜Ⅱ连接高压计量泵Ⅱ的进口，高压计量泵Ⅰ和高压计量泵Ⅱ的出口分别连接预混合器的进口，预混合器的出口依次连接微型管式反应器和产品釜，配料釜Ⅰ中的原料物Ⅰ经高压计量泵Ⅰ送料，配料釜Ⅱ中的原料物Ⅱ经高压计量泵Ⅱ送料，两股物料进入预混合器充分混合后进入微型管式反应器进行反应，反应结束后得到产品经产品釜收集。

所述的一种教学用组装式的微型管式反应实验装置，其特征在于还包括换热装置，换热装置设置在预混合器和微型管式反应器外围，换热装置上设有换热介质入口和换热介质出口，换热介质从换热介质入口流入，经过换热装置后由换热介质出口流出。

所述的一种教学用组装式的微型管式反应实验装置，其特征在于换热装置为恒温槽。

所述的一种教学用组装式的微型管式反应实验装置，其特征在于预混合器为静态混合器，预混合器的内径为1-10mm。

所述的一种教学用组装式的微型管式反应实验装置，其特征在于静态混合器为T型混合器、L型混合器、Z型混合器的任意一种。