一种液-液/液-固两相流管式螺旋微通道反应器

摘要

本实用新型为一种液‑液/液‑固两相流管式螺旋微通道反应器，由微通道反应器主体(1)、螺旋微通道(2)、传热夹套层(3)、换热介质出口(4)、换热介质入口(5)、液体入口(6)、液体出口(7)及结构件(8)组成，微通道反应器主体(1)内部分布有螺旋微通道(2)，该通道可以作为反应空间，也可以作为催化剂装填空间，微通道反应器主体(1)外部附着有传热夹套层(3)，螺旋微通道(2)为螺旋线结构，沿垂直方向螺旋上升，螺旋微通道(2)内每隔一定距离安装有结构件(8)。本实用新型具有结构合理、适用范围广、使用安全等优点。

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种液-液/液-固两相流管式螺旋微通道反应器，属于化工反应器设计技术领域。

背景技术：

在精细化工、石油化工、医药化工、冶金、轻工等行业中都离不开反应器，作为实现反应过程的设备，常见的反应器有管式反应器和釜式反应器,常见的反应有：液/液、气/液、气/固/液的均相、非均相反应。

随着微加工技术的发展和人们对反应要求的提高，微反应技术及其设备成为人们研究的热点。微通道反应器运用连续操作的模式，微通道反应器内的流体流动状态比较接近平推流，这样就降低了反应器内的轴向扩散作用，从而可以很精确的控制反应时间。微通道反应器有很大的传热面积，在传热和传质方面有很大的优势，可以有效的控制反应温度，从而提高化学反应的选择性。

微通道反应器对于强放热反应、反应物或产物不稳定的反应、反应物配比要求严格的快速反应、危险化学反应及高温高压反应等方面表现出卓越的性能，通过微通道反应器可以缩短反应时间，提高反应选择性，提高产品收率及纯度，消除安全隐患等。

传质、传热、化合反应过程中均伴随着流体流动过程，螺旋通道借助其结构特点能够造成管内径向全混流、轴向平推流的流动形式，这种二次流能够促进管内流体的微观混合。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种适用于液-液均相混合反应、液-液非均相混合反应、液-固非均相混合反应，具有螺旋形结构的，使用安全的液-液/液-固两相流管式螺旋微通道反应器。

本实用新型所述一种液-液/液-固两相流管式螺旋微通道反应器，包括微通道反应器主体(1)、螺旋微通道(2)、传热夹套层(3)、换热介质出口(4)、换热介质入口(5)、液体入口(6)、液体出口(7)及结构件(8)，其特征在于：所述的微通道反应器主体(1)内部分布有螺旋微通道(2)，微通道反应器主体(1)外部附着有传热夹套层(3)，所述的传热夹套层(3)下端有换热介质出口(4)，传热夹套层(3)上端有换热介质入口(5)，所述的螺旋微通道(2)为螺旋线结构，沿垂直方向螺旋上升，该通道可以作为反应空间，也可以作为催化剂装填空间，螺旋微通道(2)下端连接液体入口(6)，螺旋微通道(2)上端连接液体出口(7)，螺旋微通道(2)内每隔一定距离安装有结构件(8)。

所述的结构件(8)为圆柱形结构，结构件(8)上面分布有流体入口(10)，结构件(8)下面分布有流体出口(11)，结构件(8)内部分布有扰流板(9)，所述的扰流板(9)按照正三角形或正四边形或正五边形或正六边形排布，流体入口(10)的半径与流体出口(11)的半径比为1：1～3：1，结构件(8)能让流过的不同液体原料产生扰动而混合，以保证能混合后的反应物浓度均匀的进入到微通道中参加反应。

所述的螺旋微通道(2)中可以装填固体催化剂或者空置使用。

所述的微通道反应器主体(1)的温度通过传热夹套层(3)的加热或冷却来控制，当需要对微通道反应器主体(1)加热时，传热夹套层(3)内流动的流体为高温热流体，当需要对微通道反应器主体(1)冷却时，传热夹套层(3)内的流体为低温冷流体。

所述的微通道反应器主体(1)的材质为：玻璃或不锈钢或合金材料或工程塑料，使用温度：-50℃～900℃，使用压力：真空或常压或加压。

本实用新型的有益效果是：

1、将微通道设计成螺旋型是为了避免换热过程中因热胀冷缩产生的热应力而引起微通道扭曲变形、脱焊、密封等问题，同时通过改变流体的湍动程度来提高换热效率。

2、螺旋微通道(2)为螺旋线结构，沿垂直方向螺旋上升，该通道可以作为反应空间，也可以作为催化剂装填空间。液体能连续通过微通道，并进行螺旋混合，然后发生反应。

3、应用范围广。该反应器适合液-液相均相混合反应、液-液相非均相混合反应。不同种类的液体，进入反应器后，在螺旋通道内，会被一定距离上放置内构件扰动混合，使液体原料能够均匀混合后发生反应。该反应器也适合液-固两相反应。螺旋微通道(2)内放置固体催化剂，不同种类的液体，进入反应器后，在螺旋通道内，会被一定距离上放置内构件扰动混合，使液体原料能够均匀混合后通过固体催化剂床层而发生反应。该反应器适用于液相硝化、磺化、聚合、缩合等反应过程。

附图说明：

图1为一种液-液/液-固两相流管式螺旋微通道反应器结构示意图。

图2为结构件(8)结构示意图。

图3为扰流板(9)在结构件(8)中的排布示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示一种液-液/液-固两相流管式螺旋微通道反应器，由微通道反应器主体(1)、螺旋微通道(2)、传热夹套层(3)、换热介质出口(4)、换热介质入口(5)、液体入口(6)、液体出口(7)及结构件(8)组成，微通道反应器主体(1)内部分布有螺旋微通道(2)，微通道反应器主体(1)外部附着有传热夹套层(3)，传热夹套层(3)下端有换热介质出口(4)，传热夹套层(3)上端有换热介质入口(5)，螺旋微通道(2)为螺旋线结构，沿垂直方向螺旋上升，该通道可以作为反应空间，也可以作为催化剂装填空间，螺旋微通道(2)下端连接液体入口(6)，螺旋微通道(2)上端连接液体出口(7)，螺旋微通道(2)内每隔一定距离安装有结构件(8)，结构件(8)为圆柱形结构，结构件(8)上面分布有流体入口(10)，结构件(8)下面分布有流体出口(11)，结构件(8)内部分布有扰流板(9)，扰流板(9)按照正三角形或正四边形或正五边形或正六边形排布，流体入口(10)的半径与流体出口(11)的半径比为1：1～3：1，结构件(8)能让流过的不同液体原料产生扰动而混合，以保证能混合后的反应物浓度均匀的进入到微通道中参加反应，微通道反应器主体(1)的材质为：玻璃或不锈钢或合金材料或工程塑料，使用温度：-50℃～900℃，使用压力：真空或常压或加压，螺旋微通道(2)中可以装填固体催化剂或者空置使用，微通道反应器主体(1)的温度通过传热夹套层(3)的加热或冷却来控制。当需要对微通道反应器主体(1)加热时，传热夹套层(3)内流动的流体为高温热流体，当需要对微通道反应器主体(1)冷却时，传热夹套层(3)内的流体为低温冷流体。

这里本实用新型描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中，因此，本实用新型不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本实用新型保护的范围内。