[發明專利]一種微反應器

有效

• 申請號: 201610965286.6
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN106492719B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 黃振;張家庚;李鳳;李處來;丁全有;任曉晗;李寧;楊婷婷
• 申請（專利權）人: 山東豪邁化工技術有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所11522
• 代理人: 梁永芳

技術領域

本發明涉及反應設備技術領域，具體的說是一種應用在化工、醫藥等領域使用的微反應器，使反應介質可在微反應器的反應通道內充分混合并進行物理反應或化學反應。

背景技術

微反應器，是指利用例如精密加工技術等手段制造的微型反應器，其特征尺寸通常在10到3000μm之間。如本領域的技術人員所理解的，微反應器的“微”不是特指微反應器設備的外形尺寸小，也不是指微反應器設備產品的產量小，而是表示工藝流體(反應介質)的反應通道在微米級別(至多到毫米級別)，即，反應通道為微型反應通道。微反應器中可以包含有成百萬上千萬的這樣的微型反應通道，因此也能夠實現很高的產量。

微反應器比常規的管道式反應器的尺寸仍然要小得多，但微反應器從本質上來講仍是一種連續流動的管道式反應器。微反應系統通常可以包括換熱、混合、分離、分析和控制等高度集成單元。對于微反應器而言，因具備大比表面積、微小反應體積和獨特的層流傳質等特性，決定了其擁有常規反應器所不可比擬的優良傳熱、傳質和混合性能。良好的傳質性能保證了物料的快速混合，傳熱效率的提高則使得反應能在等溫條件下快速反應。

CN101873890B公開的名稱為“過程加強的微流體裝置”，其采用多個相繼的腔室，并進一步公開了“多個相繼的腔室中的每一個緊接地相繼有所述腔室中的另一個腔室，并還包括逐漸變窄的出口和分割改向壁，所述逐漸變窄的出口形成所述相繼的腔室的相應的變窄的進口……”。上述設計，采用逐漸變窄的進口在實現流體混合的過程中，僅能通過分流和改變流向的作用實現流體混合。上述設計的缺點在于，腔室中流體的流速變化不明顯，不能通過改變流體速度以及與緩沖相結合的方式實現流體的混合。

發明內容

針對現有技術的上述現狀，本發明的主要目的在于提供一種微反應器，通過射流與反沖相結合的方式實現流體快速混合分流，解決現有技術微反應器的腔室中流速變化不大，混合效果不佳的問題。

上述目的通過以下技術方案實現：

一種微反應器，包括反應通道，所述反應通道上設有至少兩個反應腔室，其中：上游的第一反應腔室的出口與下游的第二反應腔室的入口連通，第一反應腔室的出口與第二反應腔室的入口之間通過射流通道連通，所述射流通道包括一段等截面通道，并且對應所述射流通道中流體的出射方向在第二反應腔室內設有反沖結構，使自所述射流通道噴射出的流體在經過反沖結構時改變流向、并沿著反沖結構分流成為至少兩股支流，優選地，所述支流中至少兩股的流向相對于所述射流通道中流體的出射方向偏轉至少90度角，優選地，所述支流在第二反應腔室的出口處匯集。

優選地，所述等截面通道的長度L與橫截面面積S之間滿足關系式L＝4S～10S，優選L＝6S～8S。

優選地，所述第二反應腔室的入口的面積小于該入口與所述反沖結構之間形成通道在垂直于流體流動方向的最小截面面積，并且小于所述反沖結構與所述第二反應腔室的側壁之間形成通道在垂直于流體流動方向的最小截面面積。

優選地，所述反沖結構為V形或弧形，并且所述反沖結構的下凹部位對應所述射流通道的出射方向；

優選地，所述反沖結構為V形時，所述反沖結構的開口角度α范圍為30-160度，優選為60-120度，更優選為75、85或100度。

優選地，所述反沖結構的兩個翼部的自由端分別設有能夠起到擾流并延長流體行程作用的凸塊。

優選地，在所述反沖結構與第二反應腔室的出口之間設有擾流結構和/或分流對沖結構；

優選地，所述擾流結構為擾流塊，進一步優選地，所述擾流塊自所述反沖結構的下方延伸形成與所述反沖結構一體成型的結構；

優選地，所述分流對沖結構為至少一對相對于所述等截面通道的中心線對稱且呈V形設置的導流片，成對的兩個導流片的尖端之間保留開口且開口朝向所述第二反應腔室的出口；當所述導流片設有兩對以上時，位于上游的導流片之間的開口寬度小于位于下游的導流片之間的開口寬度；優選地，所述導流片為直片或者弧形片。

進一步優選地，所述擾流塊位于所述導流片的開口的下方。

優選地，所述第二反應腔室的出口處的側壁收縮呈V型角；

優選地，所述V型角的開口角度β范圍為30-160度，優選為60-120度，更優選為為90度。

優選地，至少部分所述第二反應腔室的側壁為直壁；優選地，所述第二反應腔室的兩側的側壁平行。

優選地，所述反應通道包括并排布置的至少兩個，所述至少兩個反應通道對應的反應腔室之間共用腔室側壁。