[發明專利]一種整體式振蕩流反應器

在審

• 申請號: 202010846037.1
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111939865A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 黃穎;范曉梅;胡文萍
• 申請（專利權）人: 黃穎;范曉梅;胡文萍
• 主分類號: B01J19/28
• 分類號: B01J19/28
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

本發明涉及反應器技術領域，公開了一種整體式振蕩流反應器，包括搖床、支架和流體管道，所述支架設置在所述搖床的頂部，所述流體管道布置在所述支架上，所述搖床的搖動方向與所述管道的布置方向一致。流體管道布置在支架上，搖床在搖動時通過支架帶動流體管道在搖床上一起搖動，流體管道內的所有流體都直接受到搖床的慣性力作用而搖蕩，慣性力向流體施加一個周期性變化的振蕩流，該振蕩流與流體原本的流速疊加后擾動流體的流場，從而增強流體的混合；另外由于搖床的搖動是施加在整個管道上的，管道的布置方向與搖床的搖動方向一致，搖床搖動產生的振蕩流沿管道長度方向無衰減，且不受管道內氣泡的影響，保證了流體的混合效果。

技術領域

本發明涉及反應器技術領域，特別是涉及一種整體式振蕩流反應器。

背景技術

基于微小管道的連續式反應器由于傳熱傳質速度快、多相流可控、過程安全、設備成本低、操作簡單、快速放大等優點，在精細化學品和醫藥材料合成領域正在得到了廣泛應用，然而，單純的將流體在空管道中利用流體自身的流動混合是比較弱的，特別是在流速比較低、流動狀態未達到湍流時，會存在對流混合弱、容易被固體堵塞等問題。

為了增強管道內流體的混合，常見的做法是在管道內設置一些混合結構，如將管道彎折、變形等，或者是在管道內內置靜態混合構件、擋板等，這些混合結構在流體經過時能切割流體或產生局部渦流，達到增強流體混合的效果。但是上述方法有兩個缺點，首先，微小管道本身就很容易被固體顆粒物堵塞，設置這些混合結構會進一步增加管道堵塞的風險；其次，這種混合方法極度依賴流體的流速，只有在流速較大時才有較好的混合效果，從而導致其操作彈性差、操作窗口窄，不利于需要流體停留時間較長的過程。

主動式混合器通過外場(如超聲、電磁場、壓力波動)在管道內擾動流體或形成局部渦流，可以強化流體的混合，當外場足夠劇烈時，該方法往往能利用外場預防或疏通管道內的固體堵塞，能很好的解決對流混合弱、容易被固體堵塞等問題。另外該方法的混合效果主要由外場強度決定，不依賴于流體流速，因此流體的混合效果和停留時間可以分開調節，操作區間大、彈性好，同時適合低流速或高流速操作。基于超聲、電磁場的主動式混合雖然被證明十分有效，但反應器結構復雜，需要昂貴的超聲或電磁發生裝置，導致其放大和應用推廣困難。

相比其他主動式混合方法，利用壓力擾動在管道中形成振蕩流的方法被認為最有工業應用前景的方法。該方法利用一個振蕩流設備在管道中產生流速周期性變化的流動(振蕩流)，振蕩流與原有的流速恒定的穩定流動疊加，可以擾動流場、增強流體的混合。該方法通常與被動式混合結構結合，例如在管道中設置一些擋板或者彎折結構，振蕩流在經過這些結構時會產生局部渦流，從而進一步增強流體混合。

如CN103328092B的發明專利公開了一種振蕩流微反應器，US6429268公開了一種相分離合成方法和裝置，這些微反應器和裝置所用的振蕩流設備通常是一個與管道入口相連的活塞泵或隔膜泵，該泵的止回閥被除掉，泵的活塞或隔膜周期性的往復運動，在管道中產生周期性的壓力(流速)波動。

上述的產生振蕩流的方法有一個嚴重的缺點，由于振蕩流在管道的入口產生，振蕩流的幅度沿著管道的長度方向會衰減。特別是當流體管道中有少量氣泡時，這些氣體由于有較大的可壓縮性會消散振蕩流的能量，使振蕩流的強度沿管道方向劇烈衰減，大大減弱該方法的混合效果。一些研究者在管道中每隔一段管長度就設置一個壓力振蕩源，但這種方式增加了裝置的復雜性和成本，且無法徹底解決氣泡引起的能量衰減問題。

發明內容

本發明的目的是：提供一種整體式振蕩流反應器，以解決現有技術中在流體管道入口布置振蕩源，管道中的氣泡使振蕩流的強度沿管道方向劇烈衰減，減弱混合效果的問題。

為了實現上述目的，本發明提供了一種整體式振蕩流反應器，包括搖床、支架和流體管道，所述支架設置在所述搖床的頂部，所述流體管道布置在所述支架上，所述搖床的搖動方向與所述管道的布置方向一致。

優選地，所述流體管道包括主體段和內徑小于所述主體段的縮頸段。