[發(fā)明專利]一種碳化硅微通道反應(yīng)器制備中間品及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111554811.2
• 申請(qǐng)日: 2021-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114105645A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭春明;趙興;竇康康;楊秋波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢國(guó)新高科科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/565
• 分類號(hào): C04B35/565;C04B35/622;C04B35/64;B28B1/54;B28B3/02;B28B7/00;B28B7/42;B28B11/24
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42247
• 代理人: 曾國(guó)輝

本發(fā)明提出了一種碳化硅微通道反應(yīng)器制備中間品及制備方法，一次成型制備出整個(gè)碳化硅微通道反應(yīng)器，無(wú)需分片制備再鍵合加工，加工工藝簡(jiǎn)單、成本極低、成品率高，且能防止因鍵合加工的不確定性導(dǎo)致的內(nèi)通道間漏液?jiǎn)栴}；采用錫、鉛、包含錫的合金或者包含鉛的合金制作微通道模具或換熱通道模具，便于加工或者澆鑄成型，且預(yù)埋在碳化硅生胚粉體中可以承受高壓，便于在生胚內(nèi)形成高精度微通道或換熱通道；錫、鉛、包含錫的合金或者包含鉛的合金在熔化后，有很好的流動(dòng)性且不會(huì)滲透到碳化硅生胚內(nèi)部，非常容易從進(jìn)出液口排出。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微通道反應(yīng)器制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳化硅微通道反應(yīng)器制備中間品及制備方法。

背景技術(shù)

微通道反應(yīng)器，又稱連續(xù)流反應(yīng)器，是一種內(nèi)部具有細(xì)微孔道的新型化學(xué)反應(yīng)器，當(dāng)反應(yīng)物流經(jīng)這些微通道的時(shí)候就會(huì)發(fā)生混合進(jìn)而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，微通道反應(yīng)器具有一些常規(guī)反應(yīng)器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，比如具有很大的比表面積(5000到50000m²/m³)，常規(guī)反應(yīng)器的比表面很少超過(guò)1000m²/m³，因此微通道反應(yīng)器具有很強(qiáng)的熱交換能力，對(duì)強(qiáng)吸放熱反應(yīng)可以保證反應(yīng)溫度不會(huì)有很多波動(dòng)，同時(shí)反應(yīng)器可以快速實(shí)現(xiàn)熱量的轉(zhuǎn)移，因而也保證了反應(yīng)過(guò)程的安全性。

微通道反應(yīng)器由于其更快的傳質(zhì)傳熱，更好的耐腐蝕性，更精準(zhǔn)的控制，更安全環(huán)保，更經(jīng)濟(jì)節(jié)能，更節(jié)省人工，已經(jīng)成為現(xiàn)代化工和醫(yī)藥生物領(lǐng)域必不可少的反應(yīng)設(shè)備。

目前，碳化硅微通道反應(yīng)器常規(guī)制備工藝流程包括：1、碳化硅生胚壓制；2、在碳化硅生胚上，用數(shù)控機(jī)床雕銑出微通道；3、雕銑好的生胚進(jìn)行無(wú)壓燒結(jié)；4、兩片或多片無(wú)壓燒結(jié)后的碳化硅片鍵合加工，鍵合后即可得到微通道反應(yīng)器主反應(yīng)模塊。

以上制備工藝存在以下問(wèn)題：

(1)在第4環(huán)節(jié)，由于燒結(jié)好的碳化硅片不可避免的會(huì)出現(xiàn)變形，為了保證鍵合面的平面度，需要對(duì)鍵合面進(jìn)行深加工，由于碳化硅片硬度極高，以上平面度的加工非常困難，加工工藝復(fù)雜、成本極高、成品率低；

(2)在完成第4環(huán)節(jié)的鍵合加工后，需要對(duì)微通道反應(yīng)器模塊進(jìn)行成品檢測(cè)，往往通過(guò)注入液體檢測(cè)其整體承壓能力和是否有外圍漏液，無(wú)法檢測(cè)且保證內(nèi)通道之間是否發(fā)生漏液，而內(nèi)通道漏液會(huì)造成產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)化學(xué)反應(yīng)物的殘留、混合不充分等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種碳化硅微通道反應(yīng)器制備中間品及制備方法，無(wú)需對(duì)碳化硅片進(jìn)行鍵合加工，且能有效防止內(nèi)通道間的漏液。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一方面，本發(fā)明提供了一種碳化硅微通道反應(yīng)器制備中間品，其包括碳化硅生胚和微通道模具，微通道模具置于碳化硅生胚內(nèi)且微通道模具的進(jìn)出液口緊貼碳化硅生胚外壁，其中，所述中間品在60～300兆帕壓強(qiáng)的壓力下壓制形成，微通道模具采用熔點(diǎn)低于500℃的金屬材料。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述微通道模具材料采用錫、鉛、包含錫的合金或者包含鉛的合金。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述微通道模具材料采用錫、錫鉛合金、鉛、錫銻合金、鉛銻合金、錫銀合金、錫銅合金、錫銀銅合金或者錫鉍合金。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，還包括換熱通道模具，換熱通道模具置于碳化硅生胚內(nèi)且換熱通道模具的進(jìn)出液口緊貼碳化硅生胚外壁，所述換熱通道模具與微通道模具采用相同材料。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述微通道模具和換熱通道模具形狀為模擬的反應(yīng)器微通道和換熱通道，采用機(jī)加工或者澆鑄成型。

第二方面，本發(fā)明提供了一種碳化硅微通道反應(yīng)器制備方法，包括以下步驟，

S1，將微通道模具或換熱通道模具預(yù)埋在碳化硅粉料中，再整體壓制，形成本發(fā)明第一方面所述的制備中間品；