[发明专利]一种块孔式碳化硅微反应器及其应用

说明书

本申请涉及一种块孔式碳化硅微反应器及其应用，涉及化工换热领域，包括基质块和封板；所述基质块上设置有至少一条用于流体介质进出的导料通道和至少一条用于换热介质进出的换热通道；所述封板上设置有多组通孔，所述封板密封固定于基质块上，使所述通孔与导料通道连通或同时与导料通道和换热通道连通；块孔式碳化硅微反应器用于流体介质的混合和/或换热。本申请具有保障碳化硅微反应器在高温高压环境下保持高通量的效果。

技术领域

本申请涉及化工换热的领域，尤其是涉及一种块孔式碳化硅微反应器及其应用。

背景技术

微反应器是一种通过精密加工技术在固体基质上开设有大量微米级通道的设备。微反应器既可以用作流体介质的混合，亦可以对流体介质快速换热。其中，碳化硅微反应器因传热速度快、强腐蚀耐受能力强，故常常用于对化工类流体介质的混合、换热。

在实际应用中，碳化硅反应器基本为管式微反应器和板式微反应器两种。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：管式微反应器耐高温和耐高压效果差，板式微反应器通量有限；在实际应用中，为了满足反应需求，操作人员往往要增加微反应器的数量，这使得维系反应所投入的成本大大增加。

发明内容

为了改善普通微反应器难以在高温高压下保持高通量的问题，本申请提供了一种块孔式碳化硅微反应器及其应用。

第一方面，本申请提供的一种块孔式碳化硅微反应器采用如下的技术方案：

一种块孔式碳化硅微反应器，包括基质块和封板；所述基质块上设置有至少一条用于流体介质进和出的导料通道和至少一条用于换热介质进和出的换热通道；所述封板上设置有多组通孔，所述封板密封固定于基质块上，使所述通孔与导料通道连通或同时与导料通道和换热通道连通。

通过采用上述技术方案，碳化硅材质的基质块和封板结构稳定、高温高压耐受度强，可在恶劣环境下稳定应用；同时，封板相对基质块封装简单，操作人员通过通孔向基质块内通入流体介质的操作简单；封装后，封板与基质块的密封压力高，可保障流体介质在设备内的混合、换热稳定性；此外，碳化硅材质的基质块和封板耐酸碱性强，适合高酸、碱性的化工类流体介质通入以混合、换热；导料通道的内径尺寸可根据应用需求向大调节，满足了扩大导料通道内流体介质通量的需求。

优选的，所述基质块包括反应块和侧板；所述换热通道和导料通道均设置于反应块上，所述封板密封固定于反应块的一侧，所述侧板密封固定于反应块远离封板的一侧。

通过采用上述技术方案，蛇形盘旋的导料通道比表面积大，与换热通道的接触面积亦大大增加，提高了流体介质在反应块内的混合效率、换热效率；侧板与封板用于封堵转接槽和换向槽，可保障流体介质在导料通道内的流通稳定性及效率。

优选的，所述导料通道为直线型或螺旋型或沟槽型。

通过采用上述技术方案，直线型的导料通道便于流体介质快速穿过，通过导料通道比表面积大的特性，可保障流体介质在反应块内的换热效率；螺旋型和沟槽型的导料通道延长了流道的长度，使得流体介质与换热介质的换热时间延长，提高了设备对流体介质的换热效率；此外，通过螺旋凹槽和台阶槽减缓了流体介质在流道内的流动速度，提高了流体介质在导料通道内的流动稳定性。

优选的，所述导料通道与换热通道的排布方向相同或不同。

通过采用上述技术方案，导料通道与换热通道的排布方向不同时，换热通道的数量远远多于导料通道，每一根换热通道内均可不断通入流动的换热介质，提高了反应块对流体介质的换热效率和速度；此外，封板的通孔只通入流体介质，操作简单，不易出现误将换热介质通入导料通道的现象；导料通道与换热通道的排布方向相同时，换热通道和导料通道的数量较为平衡，且二者的所有流道均处于相互平行的状态，使得流体介质和换热介质易于充分换热，流体介质在反应块内的换热效率有保障；此外，反应块内的空间利用率高，减少了多余开孔的现象。