[實用新型]一種微反應通道、基板以及微反應器

有效

• 申請號: 201720964157.5
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN207237948U
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 丁全有;尤琳;孟凡國;厲曉英
• 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: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本實用新型涉及一種微反應通道、基板以及微反應器。

背景技術

通常所說的微反應器是指在制造技術上至少部分采用了微反應技術或超精密加工技術，其內部結構(如流道)的特征尺寸在亞微米與亞毫米之間。微反應器與常規反應設備(如反應釜，管式反應器)相比特征尺寸要小得多，這使其具備大的比表面積、得到強化的傳質和傳熱過程，并且可一定程度節省反應試劑用量，讓反應過程更加安全可靠，通過眾多的微反應通道進行的數增放大，可簡單、靈活得實現工業放大，從而實現連續、高效、安全的化工生產。

同時，從本質上講，微反應器是一種連續流動的管道式反應器，將包括換熱、混合、分離、分析和控制等各種功能高度集成于一身。同時，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；且其結構簡單、無放大效應、操作條件易于控制、內在安全等優點，也引起了各領域專家學者的廣泛關注。

如上所述，微反應器區別于其他反應器的一個重要特點是將化學(或物理) 反應控制在盡量微小的空間內，反應空間的尺寸數量級一般為微米甚至納米。

因此，如何設計非常微小尺寸的反應通道，以實現在微反應器內布置成百上萬的微型反應通道，使其具備更高的效率、可實現更大的產量，進一步提高微反應器的傳熱、傳質及混合特性，是本領域技術人員面臨的重大問題。

如本領域技術人員所理解的，微通道結構如果非常簡單，會存在傳熱、傳質及混合效率不高，達不到生產要求的情況，但如果微通道結構復雜，也會引起其他的附加問題。

例如，CN101873890B公開了一種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。其缺點在于：腔室缺乏穩定的混合反應區，使用的物料范圍窄，通道結構復雜，不能靈活地改變參數，同時清洗、維護工作存在不便，加工難度及成本高。

CN106492719A公開了一種微反應器，其通過設置連通的第一反應腔室和第二反應腔室，通過反沖結構使從第二反應腔室流出的流體改變流向，并形成至少兩股支流，且至少兩股支流的流向相對于出射方向偏轉至少90度，以加快反應腔室內的流速變化，提高混合效果。其缺點在于：通道結構復雜，不連貫且斷點多，在通道的精密加工、光刻或刻蝕過程中，加工工藝比較復雜，要求高，且無相對獨立、穩定的混合反應區。

因此，在保證傳熱、傳質及混合效率及要求的前提下，研究能夠通用性更強、適應物料范圍更廣、更高效節能、通道結構更簡單、清洗維護方便、加工難度小的微反應器技術方案具有重要意義，且具有較大的困難。

實用新型內容

本實用新型為了解決上述問題，提出了一種微反應通道、基板以及微反應器，本實用新型具有通用性強、通道結構簡單、使用物料范圍廣、高效節能、清洗維護方便、加工難度小的優點。

本實用新型的第一目的是提供一種微反應通道，該微反應通道通過子通道和強化混合反應區相對于底板獨立且相互連通，能夠為通道的介質提供一個穩定的區域和反應時間，使其發生兩次強化反應，實現充分反應，提高混合效率。

本實用新型的第二目的是提供一種微反應基板，該微反應基板基于多組上述微反應通道，通過各個微反應通道之間的耦合與組配，為微反應器底板提供具備大的比表面積、得到強化的傳質和傳熱過程的反應區域，實現數增放大。

本實用新型的另一目的是提供一種微反應器，該反應器具有多層、多級強化混合的反應區，具有較強的通用性，且可處理的介質種類廣泛，易于加工的優點。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種微反應通道，包括若干個依次連通的通道單元，所述通道單元的出口處通過一延長通道和由所述延長通道延展出的兩個分流通道進行過渡，與下一級通道單元的入口相連通。

兩個分流通道的延伸方向不同，且延伸方向的夾角為120°-180°。

一種微反應通道，包括若干個依次連通的通道單元，每個通道單元包括至少兩條子通道和一個強化混合反應區；

所述強化混合反應區包括耦合的延長通道和分流通道，所述延長通道為兩個子通道流入的介質提供碰撞和一次混合反應的獨立場所，所述延長通道末端延展為兩個獨立的分流通道，使介質因結構變化引起湍動而再次強化混合及反應。