一種微反應單元及微反應器制造技術

本發明專利技術公開了一種微反應單元，包括本體，所述本體為板狀結構，本體上設有反應物進口和反應物出口，反應物進口和反應物出口之間通過反應通道相連通，所述反應通道圍繞所述反應物進口或反應物出口呈螺旋形盤繞。本發明專利技術在此基礎上，采用螺旋形結構的換熱通道，強化流體換熱，提高微反應換熱的可控性能。本發明專利技術的另一優點是，便于多級微反應器組合使用，可以根據需求自由組合，靈活應用，形成微反應系統。

A micro reaction unit and microreactor

The invention discloses a micro reaction unit comprises a body, wherein the body is a plate structure, reactant inlet and reactant outlet are arranged on the body, between the reactant inlet and the reactant outlet are communicated through the reaction channel, the reaction channels around the reactant inlet reactant outlet or a spiral winding. On the basis of the invention, a spiral structure heat exchange passage is adopted to strengthen fluid heat exchange, and the controllable performance of micro reaction heat exchange is improved. Another advantage of the invention is that it is convenient for combination of multistage micro reactors, and can be flexibly applied according to demand and form a micro reaction system flexibly.

【技術實現步驟摘要】
一種微反應單元及微反應器
本專利技術涉及反應設備
，具體的說是一種應用在化工、醫藥等領域使用的微反應器，使反應介質可在微反應器的反應通道內充分混合并進行物理反應或化學反應。
技術介紹
微反應器，是利用精密加工技術制造的特征尺寸在10到3000μm之間的微型反應器。反應介質可以是氣體的、液體的或者彌散物，用于反應物在該通道內進行物理反應，如混合、彌散、乳化、懸浮等；或者化學反應，如氧化、還原、取代、消除、加成、配體交換、及離子交換，或者更具體的說聚合、烷基化、脫烷基化、硝化、過氧化、磺化氧化、環氧化、氨氧化、氫化、脫氫、有機金屬反應、貴金屬反應/均相催化劑反應、羰基化、硫羰基化、烷氧基化、鹵化、脫鹵化氫、脫鹵化、加氫甲酰化、羧化、脫羧、胺化、芳基化、肽偶聯、醇醛縮合、環化縮合、脫氫環化、酯化、酰胺化、雜環合成、脫水、醇解、水解、氨解、醚化、酶合成、酮化、皂化、異構化、季胺化、甲酰化、相轉移反應、甲硅烷化、腈合成、磷酸化、臭氧分解、疊氮化學反應、復分解、氫化硅烷化、偶聯反應或酶反應等。微反應器的“微”不是特指微反應器設備的外形尺寸大小；也不是指微反應器設備產品的產量小；而是表示工藝流體的通道在微米級別；微反應器中可以包含有成百萬上千萬的微型通道，因此也能實現很高的產量。微反應器比常規的通道式反應器的尺寸要小得多，但微反應器從本質上來講仍是一種連續流動的通道式反應器。微反應系統通常包括換熱、混合、分離、分析和控制等高度集成單元。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。良好的傳質性能保證了物料的快速混合，傳熱效率的提高使得反應能在等溫條件下快速反應。微反應器相比于傳統釜式反應器優勢：1.高的熱傳導系數，實現反應條件精確控制；2.毫秒或納微秒混合時間縮小了反應器體積；3.高比表面積增大強化反應過程4.提高產品轉化率和反應收率；5.無放大效應，減少中試環節，縮短工藝開發周期；6.良好的安全性能；7.大量減少有毒、有污染溶劑的使用；8.連續化生產。現有技術的微反應器，其主要有以下幾個問題：1.微反應器上非反應通道部分多，單個反應片的有效利用率低，反應片上的微反通道距離短，通道持液量小，處理量小；2.每個相鄰通道上都需要完成180°轉向，壓力損失大，能耗高；3.換熱通道與反應通道相隔至少一個片的厚度，換熱效率低；4.微反應器上非反應通道部分多，單個反應片的有效利用率低，反應片上的微反通道距離短，完成一定的混合和/或反應需要的片數多，成本高。
技術實現思路
本專利技術克服了現有技術中的缺陷，提供了一種微反應單元及微反應器。本專利技術的目的通過以下技術方案來具體實現：一方面，本專利技術提供一種微反應單元，包括本體，所述本體為板狀結構，本體上設有反應物進口和反應物出口，反應物進口和反應物出口之間通過反應通道相連通，所述反應通道圍繞所述反應物進口或反應物出口呈螺旋形盤繞。優選地，板狀結構的所述本體包括相背的第一端面和第二端面，且所述反應物進口或反應物出口具有中心線，在所述第一端面和/或所述第二端面上沿所述中心線方向、且圍繞所述中心線地開設有至少一條第一螺旋形槽，形成所述的反應通道。優選地，還包括與具有所述第一螺旋形槽的所述本體的端面相接的封板。優選地，在所述反應通道上的任意位置還設置有用于對流經該位置的流體起到擾流作用的擾流結構；和/或，在所述反應通道上的任意位置還設置有用于對流經該位置的流體起到分流作用的分流結構。優選地，所述擾流結構包括在所述反應通道中的任意位置處設置用以阻擋反應流體流動的阻擋結構，和/或，所述擾流結構包括在所述反應通道中的任意位置將該處通道進行擴張而形成的擴張結構；優選地，所述阻擋結構和所述擴張結構在所述中心線的垂直平面上的截面形狀均為圓形或方形；優選地，所述分流結構包括設置在所述反應通道中的任意位置處的“V”字型結構。優選地，在所述本體上還設有換熱介質進口和換熱介質出口，以及圍繞所述換熱介質進口或所述換熱介質出口設置在所述本體上的呈螺旋形盤繞的換熱通道；優選地，所述本體上在所述第一端面和/或所述第二端面上沿所述中心線方向、且圍繞所述中心線還開設有至少一條第二螺旋形槽，形成用于換熱的換熱通道，且所述第二螺旋形槽的兩端分別形成換熱介質進口和換熱介質出口。優選地，所述換熱通道與所述反應通道形成于所述本體的相同端面或不同端面上，且所述換熱通道與反應通道不相交。優選地，所述本體為圓形板狀結構，所述反應通道為圓形螺旋線結構；或者，所述本體為多邊形板狀結構，所述反應通道為多邊形螺旋線結構。另一方面，本專利技術還提供一種微反應器，包括至少兩個以上所述的微反應單元，相鄰的所述微反應單元通過端面相貼合的方式相接，并且一微反應單元的反應物出口與另一微反應單元的反應物進口相連通。優選地，當相鄰的兩個所述微反應單元均包括換熱通道時，其中一微反應單元的換熱介質出口與另一微反應單元的換熱介質進口相連通；或者，其中一微反應單元的換熱介質進口與另一微反應單元的換熱介質進口相連通，所述一微反應單元的換熱介質出口與所述另一微反應單元的換熱介質出口相連通。本專利技術有益效果：本專利技術對微反應器的反應通道進行結構改進，采用螺旋形結構，使微反應流體形成螺旋形，有利于反應流體的充分混合。同時，有效的減小反應壓降。進一步的，本專利技術在此基礎上，采用螺旋形結構的換熱通道，強化流體換熱，提高微反應換熱的可控性(換熱通道的換熱效率高，并且和反應通道可以設計的相鄰，能夠迅速帶走反應熱度，因此可以通過控制換熱介質的流量來控制換熱的熱量)。本專利技術的另一優點是，便于多級微反應器組合使用，可以根據需求自由組合，靈活應用，形成微反應系統。下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細的描述。附圖說明附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本專利技術的實施例一起用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的限制。在附圖中：圖1是一種微反應單元結構示意圖；圖2是一種微反應單元結構示意圖；圖3是一種微反應單元示意圖；圖4是一種微反應單元示意圖；圖5是一種微反應單元示意圖；圖6是一種多級組合的微反應單元示意圖；圖7是帶換熱通道的微反應器結構示意圖；圖8是多級組合的帶換熱通道的微反應器結構示意圖；圖9是一種微反應器結構示意圖；圖中，1-本體，12-封板，2-反應通道，21-擾流結構，211-擴張結構，212-阻擋結構，22、分流結構，3-反應物進口，4-反應物出口，5-反應通道間的連接通道，6-換熱通道，7-換熱介質進口，8-換熱介質出口，9-換熱通道間的連熱門通道。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術具體實施例及相應的附圖對本專利技術技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。首先需要指出，本專利技術的實施例僅僅公開幾個優選的實施方式，不應該理解成對本專利技術實施的限制，本專利技術的保護范圍仍以權利要求書所公開的內容為準。實施例1：如圖1所示，本專利技術實施例提供一種微反應單元，包括本體1，所述本體1為板狀結構，本體1上設有反應物進口3本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種微反應單元，其特征在于：包括本體，所述本體為板狀結構，本體上設有反應物進口和反應物出口，反應物進口和反應物出口之間通過反應通道相連通，所述反應通道圍繞所述反應物進口或反應物出口呈螺旋形盤繞。

【技術特征摘要】
1.一種微反應單元，其特征在于：包括本體，所述本體為板狀結構，本體上設有反應物進口和反應物出口，反應物進口和反應物出口之間通過反應通道相連通，所述反應通道圍繞所述反應物進口或反應物出口呈螺旋形盤繞。2.根據權利要求1所述的微反應單元，其特征在于：板狀結構的所述本體包括相背的第一端面和第二端面，且所述反應物進口或反應物出口具有中心線，在所述第一端面和/或所述第二端面上沿所述中心線方向、且圍繞所述中心線地開設有至少一條第一螺旋形槽，形成所述的反應通道。3.根據權利要求2所述的微反應單元，其特征在于：還包括與具有所述第一螺旋形槽的所述本體的端面相接的封板。4.根據權利要求1-3之一所述的微反應單元，其特征在于：在所述反應通道上的任意位置還設置有用于對流經該位置的流體起到擾流作用的擾流結構；和/或，在所述反應通道上的任意位置還設置有用于對流經該位置的流體起到分流作用的分流結構。5.根據權利要求4所述的微反應單元，其特征在于：所述擾流結構包括在所述反應通道中的任意位置處設置用以阻擋反應流體流動的阻擋結構，和/或，所述擾流結構包括在所述反應通道中的任意位置將該處通道進行擴張而形成的擴張結構；優選地，所述阻擋結構和所述擴張結構在所述中心線的垂直平面上的截面形狀均為圓形或方形；優選地，所述分流結構包括設置在所述反應通道中的任意位置處的“V”字型結構。6.根據權利要求1-5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李鳳，李處來，楊志華，任苗苗，黃振，李鵬飛，
申請(專利權)人：山東豪邁化工技術有限公司，
類型：發明
國別省市：山東,37