[發(fā)明專利]微通道反應器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480064474.0
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN105764603B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設計）人: 尹錫炫;卞煐昌;崔在薰;尹泰勛
• 申請（專利權）人: LG化學株式會社
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06;B01J19/24
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權代理有限公司11327
• 代理人: 李琳,許向彤

技術領域

本發(fā)明涉及一種微通道反應器，更具體地，涉及一種具有能夠使流體的停滯(stagnation)最小化并且使流體的混合最大化的新穎結(jié)構(gòu)的微通道反應器，從而，在所述微通道反應器被應用到微粒合成(synthesis of particles)的情況下，可以使由于反應產(chǎn)物(reaction productions)的沉積和停滯而導致的通道阻塞最小化，同時獲得高反應物混合效率。

背景技術

已經(jīng)提出了多種用于混合至少兩種流體的靜態(tài)混合反應器。這些靜態(tài)混合反應器被用于通過化學反應或者結(jié)晶來制造超細微粒。在靜態(tài)混合反應器中的微通道反應器用于將要被混合的流體供應至微通道中。所述微通道反應器正引起人們的關注。

所述微通道反應器設置有通道寬度為10μm至1000μm的微通道。在所述微通道反應器中，至少兩種流體通過微通道岔開然后彼此會合(join)。在所述微通道反應器中，流體岔開，由此減小流體擴散(diffused)的距離。因此，增加了流體混合的速度。因而，與當使用傳統(tǒng)的靜態(tài)混合反應器時相比，在所述微通道反應器中，可以在更短的時間內(nèi)有效地混合流體。

具有Y型通道的反應器作為這種微通道反應器的一個實例為人們所熟知。在這種類型的混合反應器中，引入第一流體的通道和引入第二流體的通道相交成Y型以形成單個的會合通道。被供應至各通道中的流體以層流的狀態(tài)在通道相交部分處彼此會合。隨后，各流體被擴散和混合。

圖1是示出了傳統(tǒng)的堆疊型(stacked type)微通道反應器的照片。

參見圖1，傳統(tǒng)的微通道反應器10包括上板11和下板12，上板11具有微通道，反應物A在該微通道中流動，并且，下板12具有微通道，反應物B在該微通道中流動。也就是說，上板11和下板12面對彼此的界面(interface)設置有：引入通道，流體被引入到所述引入通道中；混合通道，流體流動的方向在所述混合通道中改變，并且在所述混合通道中，流體被一次或多次地分成幾個部分，以便混合流體；以及排出通道，混合的流體從所述排出通道排出?；旌贤ǖ腊ㄖ魍ǖ篮头种ǖ溃沟卯斏习?1和下板12被放置成一個在另一個上時，流體從上板11向下板12交替地流動

因此，在所述微通道反應器中，各流體被混合。在圖2的典型視圖中示出了混合行為(mixing behaviors)50。

參見圖2和圖1，被引入到引入通道中的流體51和52被堆疊成如圖2(a)所示的形狀。隨后，所述混合流體在第一岔開部分處岔開。因此，所述混合流體中的一些流向主通道，所述混合流體的剩余部分流向分支通道。隨后，所述流體再次彼此會合。由于分支通道被截斷，所以堆疊成如圖2(b)和圖2(c)所示的形狀的上流體和下流體在下一個會合部分處彼此會合。結(jié)果，所述流體被堆疊成如圖2(d)所示。在第三會合部分處，所述混合流體具有如圖2(e)所示的層。作為上述過程重復的結(jié)果，所述混合流體在第n個會合部分處具有2ⁿ層。

在具有上述構(gòu)造的微通道反應器中，形成界面的層流(laminar flows)通過如上所述配置的通道的結(jié)構(gòu)交替地布置成一個在另一個上，從而加快流體的混合。

也就是，具有上述構(gòu)造的微通道反應器被設計成具有能夠使反應物之間的混合最大化的結(jié)構(gòu)，大多數(shù)情況下反應產(chǎn)物為溶液。為此，反應產(chǎn)物的停滯不是問題。因此，對于低粘度的反應物，可以使得反應物彼此之間能夠連續(xù)不斷地反應，同時使得反應物的混合最大化。然而，所述通道間斷地出現(xiàn)以及消失，其結(jié)果是所述通道突然地改變。因此，在所述反應產(chǎn)物被沉積的情況下，如果所述通道具有滯點(stagnation point)，那么所述通道可能會很容易被阻塞。而且，所述微通道反應器的微通道具有微小結(jié)構(gòu)。因此，所述通道可能會很容易地被阻塞。因此，對于微通道反應器而言，在反應產(chǎn)物為固態(tài)物質(zhì)，例如，納米粒子的情況下，具有能夠防止反應產(chǎn)物的停滯同時獲得高混合效率的新穎結(jié)構(gòu)是很有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

技術問題

本發(fā)明是為了解決上述問題和其他尚未被解決的技術問題。

作為為了解決上述問題而進行的多種廣泛和深入的研究和實驗的結(jié)果，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在根據(jù)本發(fā)明的具有新穎結(jié)構(gòu)的微通道反應器被應用于發(fā)生沉積的反應，如微粒合成(the synthesis of particles)的情況下，可以使在通道滯點(stagnation point)處的反應產(chǎn)物的沉積和基于其的阻塞現(xiàn)象最小化，同時獲得高反應物混合效率。基于這些發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明已經(jīng)完成。

技術方案