[发明专利]一种微反应器、并联式高效微反应器及其应用

说明书

本发明公开了一种微反应器及并联式高效微反应器，二者均将内管构造成具有卡门涡街生成部的管状结构，物料A经过卡门涡街生成部后产生卡门涡街现象，之后将物料B注入此位置，在卡门涡街的作用下使得两物料混合反应充分均匀。本发明在两种物料混合充分的前提下，提高了混合反应效率，进而提高了生产效率。本发明适用于两相混合反应的技术领域。

技术领域

本发明涉及一种微反应器及并联式高效微反应器及其应用。

背景技术

微反应器，即微通道反应器，是一种借助于特殊微加工技术以固体基质制造的可用于进行化学反应的三维结构元件，微反应器通常含有小的通道尺寸和通道多样性，流体在这些通道中流动，并要求在这些通道中发生所要求的反应。这样就导致了在微构造的化学设备中具有非常大的表面积/体积比率，微反应器中可以包含有成百万上千万的微型通道，因此也实现很高的产量。

微反应器具有与大反应器完全不同的特性：狭窄规整的微通道、非常小的反应空间和非常大的比表面积。其几何特性决定了微反应器内流体的传递特性和宏观流动特性，其具有温度控制好、反应器体积小、转化率和收率高及安全性能好等一系列超越传统反应器的独特的优越性，具有广阔的应用前景，如应用于有机合成过程，微米和纳米材料的制备和化学品的生产等领域。

传统微反应器中流体流动通常属于层流，虽然具有很强的方向性、对称性和高度有序性，但是层流也容易导致液液、气液混合不均匀不充分，从而导致反应不彻底。

专利201710532951.7公开了一种液-液多相反应用微反应器，包括同轴的内管和外套管；内管与外套管之间形成环形微通道；内管由外径相同的第一导流管、内膜管和第二导流管依次连接而构成；第一导流管的第一端口设有轻相入口，第二端口与所述内膜管的第一端口导通；内膜管的第二端口与所述第二导流管的第一端口之间封堵，所述第二导流管的第二端口封闭于所述外套管内部；外套管的上侧设有重相入口；所述外套管的一端与所述第一导流管的管壁之间设有堵头，另一端设有产物出口；重相入口与内管的布置使重相流体与轻相流体的接触方式为并流；环形微通道内设有定距结构。从进口1流入并通过膜渗透入环形微通道的流体1与从进口2进入环形微通道的流体2在微通道内混合后发生反应，产物经由产品出口进入下一工艺，此微型反应器可以实现物料的连续反应，但是两种流体混合不够均匀、接触不充分，因此造成反应不够彻底、反应速度低。

发明内容

本发明提供一种微反应器及并联式高效微反应器，解决了现有技术中两相流体不能充分均匀混合，界面接触面积较小的不足。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种微反应器，包括由外而内依次套装的外管、反应管及内管，所述内管具有沿其长度方向间隔设置的卡门涡街生成部，物料A流经反应管和内管之间的空间，物料B经反应管进入反应管和内管之间的空间并与物料A混合，且物料B进入的位置为两卡门涡街生成部之间处。

进一步的，一混料管穿经外管并与反应管连通，且所述混料管与反应管连接的位置位于两卡门涡街生成部之间，并靠近前一卡门涡街生成部处，物料B经混料管进入反应管和内管之间的空间。

进一步的，所述混料管为多根，且间隔连通于反应管内腔。

进一步的，所述反应管包括一微孔膜管，于所述微孔膜管上沿其长度方向间隔构造有与反应管内部空间连通的管状微孔部，各所述管状微孔部位于两卡门涡街生成部之间。

进一步的，各所述卡门涡街生成部沿内管的径向向外凸起，且卡门涡街生成部的轴截面为中部高于两端的圆弧形。

本发明还公开了一种并联式高效微反应器，包括多个内管，及分别套装于多个内管外的多个反应管，所述多个反应管内置于反应器壳体内，冷却介质分别流经各内管和反应器壳体，且物料A经第一料管上的多个支管分别进入各反应管和相对应的内管之间的空间，物料B经第二料管进入各反应管和相对应的内管之间的空间。