[實用新型]一種超重力微管道反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320343861.0
• 申請日: 2013-06-13
• 公開（公告）號: CN203408696U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈劍;王家榮;張皓薦
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波工程學(xué)院
• 主分類號: B01J14/00
• 分類號: B01J14/00
• 代理公司: 寧波誠源專利事務(wù)所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛(wèi)

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于流體混合反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微管道反應(yīng)器，尤其涉及一種用于液液兩相強(qiáng)放熱反應(yīng)的超重力微管道反應(yīng)器。

背景技術(shù)

硝化、磺化、鹵化等強(qiáng)放熱反應(yīng)是工業(yè)生產(chǎn)中常見的反應(yīng)過程，廣泛應(yīng)用于藥物中間體、含能化合物、染料、殺蟲劑等的制備和生產(chǎn)中（Albright?L?F,Carr?R?V?C,Schmitt?R?J.Nitration:Recent?laboratory?and?industrial?developments?[M].Washington:American?Chemical?Society,1996.）。強(qiáng)放熱反應(yīng)的特點(diǎn)是反應(yīng)速率快、放熱量大，一旦溫度控制不好，就會在短時間內(nèi)釋放大量的熱，導(dǎo)致反應(yīng)失控，引起冒料等一系列嚴(yán)重后果（Chen?C?Y,Wu?C?W.Thermal?hazard?assessment?and?macrokinetics?analysis?of?toluene?mononitration?in?a?batch?reactor?[J].Journal?of?Loss?Prevention?in?the?Process?Industries,1996,9(5):309-316.）。在強(qiáng)放熱反應(yīng)中，有相當(dāng)部分是涉及液液兩相的反應(yīng)（如用混酸硝化單芳烴的反應(yīng)），由于反應(yīng)速率快，相間傳質(zhì)往往成為控制步驟，兩相的混合和傳質(zhì)情況對產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量有著決定性的影響（Schofield?K.Aromatic?Nitration?[M].Cambridge:Cambridge?University?Press,1980.）。針對液液兩相強(qiáng)放熱反應(yīng)具有強(qiáng)放熱和相間傳質(zhì)控制的特點(diǎn)，開發(fā)能強(qiáng)化傳熱和相間傳質(zhì)的新型反應(yīng)器，對于提高對反應(yīng)過程的安全性、選擇性和產(chǎn)率具有重要意義。

微通道反應(yīng)器（microchannel?reactor）也稱為微管道反應(yīng)器（microtube?reactor），是一種流動通道的特征尺度在數(shù)百微米內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)器（KobayashiJ,MorY,Kobayashi?S.Multiphase?organic?synthesis?in?microchannel?reactors?[J].Chemistry-An?Asian?Journal,2006,1(1&2):22-35.）。它的主要特點(diǎn)是特征尺寸小、比表面積大、擴(kuò)散距離小，從而強(qiáng)化傳熱和傳質(zhì)過程，因此適用于強(qiáng)放熱和傳質(zhì)控制的液液兩相硝化反應(yīng)（宋紅燕,王鵬,孟文君,韓駿奇,孟子暉,周智明.微反應(yīng)器在強(qiáng)放熱反應(yīng)中的應(yīng)用[J].含能材料,2008,16(6):762-765.）。微通道內(nèi)液液兩相的流型主要有以下三種形式（駱廣生,徐建鴻,李少偉,王玉軍,汪家鼎.微結(jié)構(gòu)設(shè)備內(nèi)液-液兩相流行為研究及其進(jìn)展[J].現(xiàn)代化工,2006,26(3):19-23.）：1、液液無相分散微接觸流動和混合，即平行流（parallel?flow）；2、液柱分散流動和混合，即柱狀流（slug?flow）；3、液滴分散流動和混合，即滴狀流（droplet?flow）。微通道中液液兩相流流型的形成：在設(shè)備上，取決于進(jìn)口混合器、管徑、管材，不同類型的進(jìn)口混合器適用的管徑范圍不同，且加工精度要求高；在操作條件上，主要受兩相流速（切應(yīng)力）的影響；在體系物性上，主要受界面力和黏度的影響，而密度差所起的作用較小。在傳統(tǒng)液液兩相混合設(shè)備（如填料萃取塔）中密度差對混合所起作用較大，因此強(qiáng)化密度差的作用或許是進(jìn)一步提高微通道中液液兩相混合和傳質(zhì)的有效方法。超重力（high?gravity）是強(qiáng)化密度差作用的常用方法。