[发明专利]一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器及其打印工艺

权利要求书

1.一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器，其特征在于，由若干个相同的模块化单元(1)通过串联和/或并联形成阵列排布组成，每个所述模块化单元(1)包括钢材质的保护外壳(2)和镍材质的反应催化内芯(3)，在所述反应催化内芯(3)内设有若干个催化通道(4)，所述催化通道(4)内表面通过高温诱导，对反应催化内芯形成温度上的梯度，以便在后续急冷的过程中能够由于温度不均衡而产生收缩不同的现象，促进晶格缺陷的形成，并且还能够产生微裂缝，使得整个反应催化内芯的孔隙较多，并且还能够在收缩不均匀时沿着打印缝形成通道，在反应催化内芯内部形成网状结构，以促进整个催化反应；并经过酸浸和碱溶处理形成微孔反应界面；

所述保护外壳(2)和所述反应催化内芯(3)之间通过冶金结合一次成型制备，且在所述保护外壳(2)和反应催化内芯(3)之间形成合金过渡相带(5)。

2.根据权利要求1所述的一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器，其特征在于，在每个所述模块化单元(1)的保护外壳(2)的端口处均设有遮蔽网帘(6)，在每个所述保护外壳(2)的端口处边缘均固定安装有挂扣(7)，所述遮蔽网帘(6)通过挂钩(8)与所述挂扣(7)活动连接，在所述遮蔽网帘(6)上固定安装有用于嵌合在所述保护外壳(2)端部凹槽内的磁性吸附条(9)。

3.根据权利要求1所述的一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器，其特征在于，每个所述模块化单元(1)的保护外壳(2)的两个相邻侧面和两个相邻的端面上均设有闭合凹槽(10)，且在另外的侧面和端面上均设有与所述闭合凹槽(10)嵌合连接的连接棱柱(11)，所述连接棱柱(11)的长度小于所述闭合凹槽(10)，且在所述闭合凹槽(10)两端与所述连接棱柱(11)的连接处设有镶嵌凹槽(12)。

4.根据权利要求3所述的一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器，其特征在于，所述闭合凹槽(10)成型后在内部均套设有絮状纤维棉，且在所述镶嵌凹槽(12)在成型后内部填充有球状纤维棉，所述絮状纤维棉和球状纤维棉内均充填有密封油。

5.根据权利要求1所述的一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器，其特征在于，所述反应催化内芯(3)包括若干组相互平行的打印缝(13)，且在每组所述打印缝(13)内均设有点状岛架(14)，相邻所述打印缝(13)之间通过点状岛架(14)形成网状通道。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述煤气制天然气的3D打印微通道反应器的3D打印工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、通过3D模型软件制作相应的3D模型，并将3D模型的格式转化为二进制格式；

步骤200、将钢材质的保护外壳和镍材质的反应催化内芯按照结构模型分别进行切片，并将切片信息进行编程处理，在编程软件中确定结构轮廓，对打印路径进行规划，选择切换粉末的打印位置，最终生成数控程序；

步骤300、使用同轴送粉式激光3D打印机进行模型的制备；

步骤400、将打印后的模型依次通过高温诱导、酸浸和碱溶处理后得到成品。

7.根据权利要求6所述的微通道反应器的3D打印工艺，其特征在于，在步骤300中3D打印过程中使得模型始终处于氩气环境下打印。

8.根据权利要求6所述的微通道反应器的3D打印工艺，其特征在于，在步骤400中，对打印后模型进行高温诱导、酸浸和碱溶的具体处理方法为：

将打印后的模型放置在高温反应釜中进行800℃以下温度的诱导产生晶格缺陷；

将高温诱导后的样品在室温条件下使用1mol/L浓度的酸溶液对微通道的孔洞表面进行酸浸24h，再将样品放入0.25mol/L碱溶液中进行碱溶24h。