[發(fā)明專利]一種片狀微通道反應器的制作方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210098405.4
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN103182279A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 胡萬鵬;謝亞杰;王專;徐松
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬化學工程領域，特別是涉及一種高寬-高比微通道的制作方法。

背景技術

微反應器的優(yōu)勢是混合強化和傳熱、傳質強化。高效的熱質傳遞過程使微型反應器能夠對快速反應(混合控制)，強放熱反應(傳熱控制)進行有效的強化，顯著提高反應速率，或縮小反應體積。其適用范圍不僅在于均相反應，非均相反應在微反應器內也可以有效進行。傳統(tǒng)攪拌反應器難以將溶液破碎成為100μm以下的碎片和液滴，而微反應器可以做到。反應物料體系被分散成100μm以下液滴或液膜，這樣微反應器能夠縮短傳質距離，提高單位體積的傳質表面積。如果反應過程中伴隨反應級數(shù)或活化能較高的副反應，利用微型反應器內均勻的濃度與溫度分布，還能夠大幅度提高反應選擇性和產(chǎn)品純度，并可能因此簡化甚至省去后處理工藝。

微反應器的其中一個重要的類型是微通道反應器。微通道內氣液兩相流的傳質行為受諸多因素影響，其中液膜厚度和氣泡的流速(Taylor流中氣彈和液彈的速率)都是至關重要的因素。因此，研究微通道的傳質性能必須對上述兩個因素給予系統(tǒng)的測定。

Irandoust?S和Andersson?B給出微通道內液膜厚度的經(jīng)驗公式：

δdt=0.18{1-exp[-0.31(μUbσ)054]}]]>

微通道內形成的液膜厚度與液體的粘度和表面張力有關，但是當一種流體一旦固定不變，直接影響液膜厚度的便是氣泡的流速U_b。因此，采用光學或光電設備觀測氣泡的流速，絕大多數(shù)情況下要求微通道必須是透明的。

Bercic和Pintar于1997提出了估算單通道微反應器內體積傳質系數(shù)k_La的經(jīng)驗方程式：

kLa=0.111(UG+UL)119LSlug057]]>

公式表明，微通道內氣液的傳質性能分別與為氣體和液體的表觀速度(U_G和U_L)和液彈長度L_Slug有關。Irandoust?S和Andersson?B通過數(shù)值計算發(fā)現(xiàn)在氣泡與微通道的管壁之間液膜內存在二次循環(huán)流，二次循環(huán)流解釋了彈狀流的超級傳質特性。文獻研究發(fā)現(xiàn)，觀測微通道內高速流過的氣泡，可以采用高速攝影或者光電轉換方法及相關設備，而這些設備的使用前提是氣泡必須可以被觀測到，這就要求微通道制作成透明的。

0.5～6mm的微通道可以采用玻璃圓管來制造，但是對于具有片狀空間(寬高比較大)的微通道，往往是沒有可以通用的材料可以直接利用。廉價的無機硅酸鹽玻璃片是制作高寬高比微通道的首選。普通的實驗室借助于熱熔膠和烘箱能夠實現(xiàn)自行制作微通道的設計。便于觀察和測量，須使用透明材質，包括無機硅酸鹽玻璃、硅片，有機玻璃(Acrylic)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。如果使用了憎水性的有機玻璃，可以視流體物理性質決定是否對有機玻璃進行親水性處理。