[发明专利]用于液-液非均相放热反应的一体式微反应器及使用方法

说明书

本发明涉及一种用于液‑液非均相放热反应的一体式微反应器及其使用方法。该用于液‑液非均相放热反应的一体式微反应器中，反应器壳体内部设置导热转筒，并且使反应器壳体与导热转筒之间具有反应间隙，当反应进行时，基于微化工技术的微时空尺度效应和平推流特性，反应物在反应间隙形成的旋转微通道内反应。随着反应物的不断加入，在导热转筒的空腔内进行轻相和重相的分离。在此过程中，两相之间的分离和反应物的反应分别集成在导热转筒的内侧区域和外侧区域，反应放出的热量能够通过导热转筒及时且高效地由导热转筒的内侧传递到导热转筒的外侧，有效提高了反应过程中热量的利用率。

技术领域

本发明涉及反应器领域，尤其是涉及一种用于液-液非均相放热反应的一体式微反应器及使用方法。

背景技术

在化学反应过程中，热量的传递和利用对反应的进程和产物的收率等具有重要的影响。比如，在众多的化学反应类型中，硝化反应是一类使用广泛、意义重大的反应。在进行硝化反应时，传统的方式通常是采用多级串联釜式工艺，该工艺能够较好地促成硝化反应进行，具有较好的成熟性，但是往往存在热量利用率低的问题，需要额外的升降温干预来使反应顺利进行，并且额外的升降温干预需要使用到额外的设备，这样也相应提高了反应的成本和复杂性。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够有效提高反应过程中热量利用率的用于液-液非均相放热反应的一体式微反应器及其使用方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种用于液-液非均相放热反应的一体式微反应器，包括反应器壳体、导热转筒以及驱动机构；

所述导热转筒连接于所述反应器壳体的内部，所述导热转筒的外壁与所述反应器壳体的内壁之间具有反应间隙，所述导热转筒的外顶部抵接于所述反应器壳体的内顶部；所述导热转筒的内部具有空腔，所述导热转筒的底部设有开口，所述开口、所述空腔以及所述反应间隙相连通；

所述反应器壳体上设有轻相进料口、重相进料口、轻相出料口以及重相出料口；所述轻相进料口和所述重相进料口均与所述反应间隙相连通；所述轻相出料口和所述重相出料口均设于所述反应器壳体的顶部，所述轻相出料口和所述重相出料口均与所述空腔相连通，且所述轻相出料口较所述重相出料口更加靠近所述导热转筒的中轴线；

所述驱动机构与所述导热转筒连接以用于带动所述导热转筒自转。

在其中一个实施例中，所述反应器壳体的顶部还设有轻相引流堰和重相引流堰，所述轻相引流堰靠近所述轻相出料口以用于为轻相引流，所述重相引流堰靠近所述重相出料口以用于为重相引流。

在其中一个实施例中，所述反应器壳体的内径为0.6cm～10cm；和/或，

所述反应器壳体的内部高度为2cm～32cm；和/或，

所述反应间隙的宽度为0.05cm～1cm。

在其中一个实施例中，所述导热转筒的外径为0.5cm～10cm；和/或，

所述导热转筒的高度为2cm～30cm；和/或，

所述导热转筒的壁厚为0.1cm～1cm；和/或，

所述开口的直径为0.05cm～1.5cm。

在其中一个实施例中，所述轻相进料口和所述重相进料口均位于所述反应器壳体的侧壁；和/或，

所述轻相进料口的直径为0.2mm～6mm；和/或，

所述重相进料口的直径为0.2mm～6mm。

在其中一个实施例中，所述轻相进料口的轴线和所述重相进料口的轴线之间的夹角为90°～180°。

在其中一个实施例中，所述导热转筒的材质为不锈钢和/或哈氏合金。