[發(fā)明專利]通道流速均布的層疊型微通道反應器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310361125.2
• 申請日: 2013-08-19
• 公開（公告）號: CN103418321A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 梅德慶;梁靈威;錢淼;婁心洋;陳子辰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發(fā)明涉及一種微流體器件，尤其是涉及用于微化學反應的一種通道流速均布的層疊型微通道反應器。

技術背景

微通道反應器是一種單元反應界面尺度為微米級的微型化學反應系統，與常規(guī)宏觀反應器相比，微反應器有以下優(yōu)勢：（1）較高的比表面積，因此傳熱、傳質得到強化，有利于流體的快速均勻混合以及等溫操作；（2）反應更加安全，傳遞過程的強化使反應器內的反應過程更容易控制；（3）獨特的流動特性，其流體流動通常為層流，具有較強的方向性、對稱性和有序性，有利于對過程進行精確的理論描述和模擬；（4）催化劑的高通量篩選。近年來，隨著微加工技術的不斷發(fā)展，微通道反應器得到了越來越廣泛的應用，已成為化學工程學科中一個新的發(fā)展方向和研究熱點。

對一個特定的微通道反應器，有兩個影響其性能的關鍵因素：（1）流體在微通道陣列之間的流速分布的均勻程度，（2）流體流過微通道反應器的壓降損失。

流體在微通道陣列之間的流速分布的均勻程度直接影響到微通道反應器的傳熱傳質性能，均勻的流速分布有利于提高傳熱傳質性能和反應速率。目前大多數的微通道反應器一般只有一個流體進口、一個流體出口，例如中國發(fā)明專利（申請?zhí)?200580034708.8）公開了一種均勻加熱的微通道加熱器，流體從一個進口流入和一個出口流出，均流腔為三角形形狀。這種微通道反應器結構簡單，制造成本低，但是流體在微通道陣列的流速分布均勻度不高。為提高微通道的流速均布率，許多研究者對微通道反應器的結構進行了優(yōu)化。潘敏強等撰寫論文《非等寬微通道陣列速度均布的優(yōu)化設計》（化工學報[J]，2007(09)）研究了非等寬微通道的設計，以提高微通道陣列流速均布率。

此外，流體經過微通道反應器的壓降損失也是衡量一個微通道反應器效率的重要因素。壓力降過大將直接影響流路系統的消耗功率，降低微通道反應器的效率。中國發(fā)明專利（申請?zhí)?201210032698.6）公開了一種微通道換熱器的分流結構，其使流入的流體分成若干股，最后依次分成需要的流體通道數量。該微通道換熱器有效解決了流體在微通道反應器流動壓力降損失過大的問題，但是該微通道換熱器的分流結構復雜，制造成本較高。

綜上所述，現有的傳統微通道反應器流速分布均勻度不高，其傳熱傳質效率受到限制，此外流體壓力損失過大，需要較高的流路系統功率。因此，有必要設計一種流速分布均勻度高，流體壓力降較小，傳質傳熱效率較高的微通道反應器。

發(fā)明內容

為了克服上述背景技術的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種通道流速均布的層疊型微通道反應器，是一種流體分布均勻，流體壓降損失小的微通道反應器。反應流體通過一個進口流入微通道陣列從兩個出口流出，提高了反應流體在微通道陣列的流速分布均勻性，從而能有效提高微通道反應器的反應效率。

本發(fā)明采用的技術方案是：

本發(fā)明包括進口蓋板，第一反應板，第二反應板及出口蓋板；第一反應板和第二反應板交替疊置在相對放置的進口蓋板和出口蓋板之間。

所述的進口蓋板上面中間開有第一反應流體進口，進口蓋板下面中間開有第反應二流體進口；

所述的出口蓋板下面兩側角上分別開有第一反應流體出口和第二反應流體出口，出口蓋板上面兩側角上分別開有第三反應流體出口和第四反應流體出口。

所述的第一反應板上面中間開有第一反應流體進口，第一反應板下面兩側角上分別開有第一反應流體出口和第二反應流體出口，第一反應板下面中間開有第二反應流體進口，第一反應板上面兩側角上分別開有第三反應流體出口和第四反應流體出口；

所述的第一反應板的一面開有與側面平行的微通道陣列，微通道陣列上部開有均流分布腔，第一反應流體進口位于均流分布腔內，微通道陣列下部開有集流分布腔，第一反應流體出口和第二反應流體出口位于集流分布腔內，第一反應板的另一面為平面結構。

所述的第二反應板上面中間開有第一反應流體進口，第二反應板下面兩側角上分別開有第一反應流體出口和第二反應流體出口，第二反應板下面中間開有第二反應流體進口，第二反應板上面兩側角上分別開有第三反應流體出口和第四反應流體出口；

所述的第二反應板的一面開有與側面平行的微通道陣列，微通道陣列上部開有集流分布腔，第三反應流體出口和第四反應流體出口位于集流分布腔內，微通道陣列下部開有均流分布腔，第二反應流體進口位于均流分布腔內，第二反應板的另一面為平面結構。

所述的第一反應板和第二反應板的微通道陣列面朝向相同。

本發(fā)明具有的有益效果：