[發明專利]具有分形結構的氣液管式反應器、氣液反應系統及其應用

有效

• 申請號: 201710375007.5
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107175052B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 盧悅;孫予罕;呂敏;唐志永
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海高等研究院
• 主分類號: B01J10/00
• 分類號: B01J10/00
• 代理公司: 31219 上海光華專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 余明偉<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供一種具有分形結構的氣液管式反應器、氣液反應系統及其應用，所述具有分形結構的氣液管式反應器包括氣液反應管路，所述氣液反應管路呈hilbert分形曲線狀分布。本發明的具有分形結構的氣液管式反應器通過將氣液反應管路設置為呈hilbert分形曲線狀分布，可以通過利用多次彎折來增強湍動，從而有效地混合氣液兩相，加強傳質；同時，所述氣液反應管路呈hilbert分形曲線狀分布，可以保證所述氣液反應管路在相同的長度尺寸下，縮小具有分形結構的氣液管式反應器的體積，可以實現最大化的對空間的利用。

技術領域

本發明屬于化學工程催化領域，特別是涉及一種具有分形結構的氣液管式反應器、氣液反應系統及其應用。

背景技術

CO₂是造成溫室效應以及全球氣候變暖的最主要原因，在京都議定書框架下各國都在積極開展低碳綠色的發展路線研究。根據丁鐸爾中心“全球碳計劃”年度研究成果和最新研究數據，我國已經超過美國成為世界上碳排放量最大的國家。所以積極地開展CO₂減排與CO₂轉化利用的研究是很有必要的。

目前，對CO₂減排的處理方式有CCS(CO₂捕獲封存)和CCUS(CO₂捕獲封存及利用)等等，對于后者(CCUS)，不僅可減少CO₂排放，而且能創造產值。由于CO₂自身的熱力學穩定性，其參與的反應，尤其是價態改變(這里多指碳被還原)的反應，并不容易進行，需要較為苛刻的條件。

現在用于常溫常壓下的CO₂催化還原的催化劑較少，目前已知的有銅/N雜環卡賓(NHC)復合物、基于鈷的催化劑體系等等，所生成的產物大多是甲酸，而由于反應條件的限制所以產率和選擇性不高。目前，對催化體系進行創新和改性來提高CO₂的催化還原的反應的產率和選擇性的研究較多。但是現有的管式反應器不能很好地進行氣液混合，影響了氣液之間的傳質傳熱效果，降低反應效率。

目前，分形在新型反應器中的應用仍停留于簡單的分叉結構，對分形圖形的應用很少，因此，在對分形圖形的應用研究是值得嘗試的。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種具有分形結構的氣液管式反應器、氣液反應系統及其應用，用于解決現有技術中的管式反應器采用分叉結構而存在的氣液混合不充分，從而影響了氣液之間的傳熱效果，降低反應效率的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種具有分形結構的氣液管式反應器，所述具有分形結構的氣液管式反應器包括氣液反應管路，所述氣液反應管路呈hilbert分形曲線狀分布。

作為本發明的具有分形結構的氣液管式反應器的一種優選方案，所述氣液反應管路呈N階hilbert分形曲線狀分布，其中，N為大于或等于2的整數。

作為本發明的具有分形結構的氣液管式反應器的一種優選方案，所述氣液反應管路的一端為進液口，另一端為排出口；所述具有分形結構的氣液管式反應器還包括進氣管，所述進氣管與所述氣液反應管路的內部相連通。

作為本發明的具有分形結構的氣液管式反應器的一種優選方案，所述進氣管位于靠近所述氣液反應管路進液口的一側。

作為本發明的具有分形結構的氣液管式反應器的一種優選方案，所述進氣管的長度方向與所述氣液反應管路所在的平面相垂直。

作為本發明的具有分形結構的氣液管式反應器的一種優選方案，所述進氣管的長度方向位于所述氣液反應管路所在的平面內。

作為本發明的具有分形結構的氣液管式反應器的一種優選方案，所述具有分形結構的氣液管式反應器為3D打印光敏樹脂材料管式反應器。