[发明专利]一种集成式逆流强化微反应器

说明书

本发明提出了一种集成式逆流强化微反应器，包括外壳和芯体；芯体安装在外壳内部，芯体内层叠设置有多层反应单元，且相邻的反应单元之间设有一层伴热单元；反应单元由多条并列设置在同一平面上的反应通道组成，伴热单元上设有与相邻的反应单元上的反应通道一一对应的伴热通道；相对应的反应通道和伴热通道，在平行于反应单元和伴热单元的平面上，两者投影的轴线共线。本发明中，通过反应通道的并列设置和反应单元的层叠设置，实现了多通道的微反应器，多个反应通道有序分布。且，通过伴热通道与反应通道的对应设置，保证了对每一条反应通道的温控效果，保证了各反应通道内的反应效率。

技术领域

本发明涉及微反应器领域，尤其涉及一种集成式逆流强化微反应器。

背景技术

目前，化工过程朝着精细和小型化的方向发展，形成了以微流控、微反应、微混合、微分离、微热设备等新型装备及其配套流程工艺为基础的微化工系统，具有小体积、低能耗、高收率等特点。在微化工系统中，微反应器是核心。微反应器是特征尺寸一般在10-1000μm，可用于化学反应的紧凑式三维结构元件，其比表面积大、传热性能，可实现反应过程的精确控制。微反应器是一种连续流动式反应器，与传统的间歇釜式反应器相比，微反应器具有换热和传质效率高、高度集成化、严格控制反应时间、高选择性等优势，但其设计与制造难度较大，通道易堵塞，需要精确的过程设计及控制方法。尤其适用于瞬间反应、快速反应、强吸放热反应、易燃易爆等极端化学反应。

在反应器的放大方面，由于微通道反应器是通过增加通道数量或板片数量的形式的“数增放大”的形式实现放大，理论上不存在反应器的放大效应，可以避免传统反应器由实验室小试装置-中试装置-工业级应用等造成的反应条件恶化、收率及选择性变差等情况，节省大量的投资和时间成本，实现物料的高效利用。

近些年，国内有较多微通道反应器相关的设计和制造技术及产品，与传统的间歇釜式反应器相比，确实体现出一些优势，但目前也存在着一些局限性：设计出的物料注射、微反应、微混合模块需要通过外置管道、阀门、泵等进行连接，无法进行集成；微反应器数量放大只能通过串联多个微反应器实现，常常会导致较高的设备成本和控制成本；现有技术下，反应生产能力仍较弱，反应收率低。

发明内容

为了解决现有技术中微反应器集成度低、反应通道数量少和反应收率低的缺陷，本发明提出了一种集成式逆流强化微反应器。

本发明采用以下技术方案：

一种集成式逆流强化微反应器，包括外壳和芯体；芯体安装在外壳内部，芯体内层叠设置有多层反应单元，且相邻的反应单元之间设有一层伴热单元；

每层反应单元由多条并列设置在同一平面上的反应通道组成，伴热单元上设有与相邻的反应单元上的反应通道一一对应的伴热通道；相对应的反应通道和伴热通道，两者在平行于反应单元和伴热单元的平面上的投影的轴线共线；

芯体上对应每一条反应通道分别设有进料口和出料口，各反应通道的两端分别连通对应的进料口和出料口；芯体上对应每一条伴热通道均设有伴热进口和伴热出口，各伴热通道的两端分别连通对应的伴热进口和伴热出口。

优选的，各反应通道的进料口与相对应的伴热通道的伴热出口位于芯体同一侧；各反应通道的出料口与相对应的伴热通道的伴热进口位于芯体同一侧。

优选的，芯体由交替分布的反应薄板和伴热板堆叠形成，反应薄板上设置作为反应通道的沟槽结构，伴热板上设置作为伴热通道的沟槽结构。

优选的，反应通道的内壁为波浪形结构或者锯齿形结构。

优选的，反应通道在反应薄板上呈矩形波形状。

优选的，外壳上还设有第一物料进口管箱和第二物料进口管箱；第一物料进口管箱和第二物料进口管箱上分别设有用于输入物料的第一物料输入接管和第二物料输入接管；