[发明专利]一种集混合反应冷却为一体的微通道反应器及应用方法

权利要求书

1.一种集混合反应冷却为一体的微通道反应器，它包括联接件（3）、中心分布管（4）、外管（6）、反应管（7）、散热翅片（8）、前置段（11）、过渡件（12）、密封元件（13）、混合元件（14）、端口过渡件（15），其特征是：所述外管（6）两端安装有密封元件（13），外管（6）的两端焊接有冷媒进口（5）和冷媒出口（9），外管（6）内安装有反应管（7），其反应管（7）外表上焊接有散热翅片（8）；所述反应管（7）的两端焊接有过渡件（12）及端口过渡件（15），其过渡件(12)与前置段(11)由连接件(3)将其连接固定，前置段（11）的端口为反应介质甲进口（1），中心分布管（4）一端与其固定，中心分布管（4）另一端穿过过渡件（12）进入反应管（7）中；反应介质乙进口（2）设置在前置段（11）上，反应介质乙自此进入由中心分布管（4）及前置段（11）形成的环腔内，且环腔延伸到过渡段（12）最终进入到反应管（7）中，反应管（7）外表焊接有散热翅片（8），其反应管（7）内填充有混合元件（14），反应管（7）的端头与端口过渡件（15）相连接，端口过渡件（15）的端口为反应物出口（10）。

2.根据权利要求1所述的一种集混合反应冷却为一体的微通道反应器，其特征是：所述中心分布管（4）的另一端设置有若干舌形斜孔（16），其斜度为30-60度；每个舌形斜孔（16）的缝隙宽度为1-5mm。

3.根据权利要求1所述的一种集混合反应冷却为一体的微通道反应器，其特征是：所述散热翅片（8）焊接在反应管（7）的外表，散热翅片（8）间隔并均匀布置，其每个散热翅片（8）的长度为50-100mm，高度为8-11mm，厚度≤3mm。

4.根据权利要求1所述的一种集混合反应冷却为一体的微通道反应器，其特征是：中心分布管（4）的舌形斜孔（16）开口方向朝向介质流动方向，第一个舌形斜孔的安装位置位于冷媒进口（5）处。

5.权利要求1所述一种集混合反应冷却为一体的微通道反应器的应用方法，其特征是：反应介质甲由反应介质甲进口（1）进入中心分布管（4），中心分布管（4）一端设有若干舌形斜孔（16），反应介质甲便由中心分布管（4）上的舌形斜孔（16）流出；而此时另种反应介质乙便由前置段（11）上的进口（2）进入中心分布管（4）外的环腔内，经由过渡件（12）流向反应管（7），在流动过程中与中心分布管（4）上舌形斜孔（16）流出的甲介质在反应管（7）内相遇，随即产生剧烈的化学反应，所产生的反应热量迅即通过反应管（7）被冷媒吸收移除，热量无法累积；此后两种反应介质在反应管（7）内边流动边混合反应，其产生的反应热量也随即被冷媒吸收移除，此后的反应强度及反应热量均呈直线下降趋势；整个反应过程中，两种介质瞬间参与反应量较少，没有大体量介质参与反应，不会产生失控的热量，况且反应管（7）都在冷媒中，再加上反应管（7）外壁的散热翅片（8），强化了散热效果；本装置的前置段（11）用于两反应介质进料，甲乙反应介质虽同时进入前置段（11）中，但甲乙两种介质并不相接触，而设置的中心分布管（4）暂用于将两种反应介质隔离，以免发生反应；而将其引入到反应管（7）的设定部位，才允许甲乙介质相接触，乙介质在中心分布管（4）与反应管（7）形成的环腔内流动，此刻甲介质便由分布管（4）的舌形斜孔（16）内流出，这时才开始发生反应，随着时间的推移及反应介质的流动，中心分布管（4）上布置了若干舌形斜孔（16），随着甲介质的陆续喷出，其反应也陆续发生，由此产生的反应热量也被陆续移出，由于两种反应介质被人为地间隔释放，量小而分散，连续且稳定的混合反应，其产生的反应热量也容易被吸收移除；没有大体量介质参与集中反应，也不会产生失控的热量，更不会发生爆炸等安全事故，整个反应均处于可控状态；由于初始反应处于冷媒进口处，此处温度较低，温差大，有利于反应热量的移出，先考虑为顺流换热，根据情况也可将冷媒进出口置换，实现逆流换热，要根据实际情况而定；通过采取这些措施，使本来会产生剧烈的化学反应，演化为平缓连续可控的化学反应，实现了本质的生产安全，解除了操作工人惧怕心理，生产安全可靠。