[發明專利]一種多級碰撞混合微反應器及應用

在審

• 申請號: 202011058954.X
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN114307892A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 鄢冬茂;王珂;楊林濤;周川;劉東;邊策;劉嵩;廉鵬飛;賈志遠
• 申請（專利權）人: 沈陽化工研究院有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 汪海;何薇

本發明涉及反應設備技術領域，具體地說是一種多級碰撞混合微反應器及應用，包括由上到下依次疊置的反應器上蓋、上分流板、上直流通道板、碰撞混合通道板、下直流通道板、下分流板和反應器下蓋，其中上分流板和下分流板均設有呈Y型的分流通道，碰撞混合通道板中設有呈Y型的匯聚碰撞通道以及包括多個鼓腔反應室的出料混合通道，且各個鼓腔反應室依次通過細徑噴射通道連通。本發明使兩股物料在碰撞混合通道板、匯聚碰撞通道以及中間碰撞通道內發生多次碰撞混合，在出料混合通道中經細徑噴射通道加壓后高速撞擊鼓腔反應室內壁使液體顆粒破碎至微米級，并在鼓腔反應室的弧形內壁引導下產生渦流，從而大大強化了碰撞混合通道板混合和傳質作用。

技術領域

本發明涉及反應設備技術領域，具體地說是一種多級碰撞混合微反應器及應用。

背景技術

隨著科學技術的進步，化工設備正在不斷向著高效、節能的方向發展，其中微反應器內部通道特征尺度通常在幾十微米至數百微米，流體薄層間距離較短，可實現反應物料間的超快速微觀混合，能夠大幅度提高傳質傳熱效率，而微型化連續反應裝備可確保有毒易爆物質的安全使用和不穩定物質合成反應的順利進行，可適用于危險工藝的改良，有利于提高能源及資源利用效率，達到節能降耗的目的。因此化工設備的微結構化成為了化工行業發展的一個重要趨勢，近幾年來在微加工、微測試技術的不斷發展下，關于微尺度下混合、換熱等方面的科技發展極為迅速。

專利號為US4735359的美國專利中公開了一種液體混合裝置，其采用層狀混合結構，需要用離心裝置將物料呈薄層狀態送出，薄層厚度為0.1毫米，最短在0.1毫秒即可混合均勻。這種微結構裝置主要問題是裝置固定，單位通量一定，因此應用受到限制。同時，機械加工較為復雜，設備維護成本較高。

公開號為CN101116798的中國專利中公開了一種層狀結構的碰撞反應器和混合方法,該反應器將分別經過導流板分流的兩種物料再分別經過相應的隔板,再在兩隔板之間的導流板上碰撞,實現快速混合。該方法受反應器結構的限制，兩物料通量和角度難以調整，在應用上具有一定的局限性。

公開號為CN106423004A的中國專利中公開了一種層狀膜分散式微通道換熱混合裝置及其應用，其主要采用多層配分的方式，兩種物料分別通過一個腔室進行多股分配，然后在狹窄通道內瞬間混合。這種結構裝置主要存在問題是流體經過分配后只能一次混合，出料腔體體積較大，難以實現兩股流體的精細混合以及再次混合。尤其針對液液多相體系，以及反應時間長的反應物料，無法在反應器內實現較高的反應轉化率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多級碰撞混合微反應器及應用，本發明使兩股物料在碰撞混合通道板、匯聚碰撞通道以及中間碰撞通道內發生多次碰撞混合，在出料混合通道中經細徑噴射通道加壓后高速撞擊鼓腔反應室內壁使液體顆粒破碎至微米級，并在鼓腔反應室的弧形內壁引導下產生渦流，從而大大強化了碰撞混合通道板混合和傳質作用，具有流體混合效果好、處理量大的特點，并且反應時間短，設備加工成本低，操作簡單，反應轉化率高，特別適合于化工混合反應領域應用。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種多級碰撞混合微反應器，包括由上到下依次疊置的反應器上蓋、上分流板、上直流通道板、碰撞混合通道板、下直流通道板、下分流板和反應器下蓋，其中上分流板內部和下分流板內部均設有中間通道和分流通道，上直流通道板和下直流通道板均設有直流細孔，所述分流通道設有一個輸入端和兩個輸出端，且所述輸入端與所述中間通道連通，所述輸出端細孔與對應側直流通道板上的直流細孔連通，碰撞混合通道板中設有中間碰撞通道和匯聚碰撞通道，且所述匯聚碰撞通道設有兩個入料端和一個出料端，并且所述入料端細孔兩端分別與對應側直流通道板上對應的直流細孔連通，所述出料端與所述中間碰撞通道連通，所述中間碰撞通道通過一出料混合通道與設于碰撞混合通道板一側的出料口連通，所述出料混合通道包括多個依次通過細徑噴射通道連通的鼓腔反應室，且相鄰兩個細徑噴射通道分設于鼓腔反應室兩側。

所述分流通道呈Y型，且所述上分流板內以及下分流板內均至少設有2個分流通道。