[发明专利]一种双相流分子反应器撬装系统

说明书

本发明公开了一种双相流分子反应器撬装系统，该系统可以创造瞬间微观混合体系、达到分子尺度的混合与反应。此系统包括原料储罐、高压柱塞计量泵、双相流雾化器、高压气源、数字气体流量计、异形五通反应器、高速平板离心机、旋流气液分离器和延时反应釜；高低温接口，排风机尾气回收处理系统和PLC控制系统。异形五通反应器为圆锥形，带有控温夹套，高速双相流可在异形五通反应器内形成涡流，通过调节液体与气体流量比来控制物料在反应器中的出料速度、雾化效果、流体混合效果以及物料间的化学反应速率；在反应区中心四个双相流雾化器喷射出高速双相流快速混合达到瞬间反应的效果，且出流速度高。该反应系统对大多数化学反应有广谱适用性。

技术领域

本发明涉及一种双相流分子反应器撬装系统。

背景技术

微反应器，即微通道反应器，利用精密加工技术制造的特征尺寸在10～300微米(或者1000微米)之间的微型反应器，微反应器的“微”表示工艺流体的通道在微米级别，而不是指微反应设备的外形尺寸小或产品的产量小。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。微通道反应器可以让普通的化学反应的反应时间从几小时～几十小时缩短到几秒钟～几分钟，同时解决了反应中释放的大量热和大量副产物的的难题。微通道反应器对于反应温度的精准控制，对于强放热反应，如果混合和换热效率不高的话，容易出现局部过热的现象。而微通道内部具有很好的传热、传质特点，使得反应温度不会过度堆积，并精准控制在一定范围内。微通道反应器技术易于推广安全化生产，因为控温能力好，所以可以减少潜在的生产隐患，保证项目的安全实施。而因为微反应器的中的反应物属于微量级，即使产生副产物也不会产生很多，从而实现本质的安全。基于此微通道反应器的优点为如下几点：

(1)、比表面积大，传递速率高，接触时间短，副产物少

微反应通道特征尺度小，单位体面积上传热、传质能力、反应速率显著增强。微通道设备的比表面积可以达到1000～5000m²/m³，传热系数高达2000～20000W/(m²·K)。

(2)、快速、直接放大

传统放大过程存在着放大效应，通过增大生产设备体积和规模达到放大目的，过程耗时费力。而微反应系统呈多通道结构，每一通道相当于一独立反应器，在扩大生产时不再需要对微反应器进行尺度放大，只需进行增加微反应器的数量，即所谓的“数增放大”。

(3)、安全性高

大量热量也可以及时移走，从而保证反应温度维持在设定范围以内，最大程度上减少了发生事故的可能性。

(4)、操作性好

微反应系统呈现模块结构，便携性好，可实现在产品使用地分散建设并就地生产、供货、并可根据市场情况增减通道数和更换模块来调节生产、具有很高的操作弹性。

因此微通道反应器技术受到广泛的关注，也是未来化工合成设备发展的趋势。但是微通道反应器也有缺点，与传统釜式反应器相比，其缺点主要有四个方面。

⑴微通道易堵塞，难清理

目前已经有许多研究利用微反应器来制备纳米材料，微反应器由于混合效率非常高，得到的颗粒粒径有窄分布特点。微反应器内部微通道尺寸小、结构复杂，固体物料无法通过微通道，如果反应中有大量固体产生，微通道极易堵塞，导致生产无法连续进行，而且很难清理。目前微反应器的堵塞问题已经成为微反应器替代间歇式反应器的最大障碍。

⑵泵的脉动问题

微通道反应器一般是通过机械泵驱动流体，但大部分机械泵都会产生脉动流，造成微反应器内流体的不稳定。目前能实现稳定连续流的一个解决方案是电渗流。

⑶设备腐蚀问题