本技術(shù)屬于化工設(shè)備，具體涉及一種管式超聲微通道反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

1、相比于傳統(tǒng)的管式反應(yīng)器，微通道反應(yīng)器有較高的混合、傳質(zhì)和傳熱效果，大大提高化學(xué)反應(yīng)選擇性和安全性，顧此，微通道反應(yīng)器現(xiàn)在是研究和開發(fā)的重中之重。目前市面上各式各樣的微通道反應(yīng)器，在結(jié)構(gòu)和性能都有很大的提高，但，微通道反應(yīng)器的適用范圍比較窄，且復(fù)雜的結(jié)構(gòu)帶來了較大的壓降，這也提高了對(duì)微通道反應(yīng)器材質(zhì)的要求。

2、現(xiàn)在的微通道反應(yīng)器在大的方面劃分有兩大類，一類是管內(nèi)沒有內(nèi)混合元件，另一類管內(nèi)如靜態(tài)混合器一樣有內(nèi)混合元件；但是無論是哪種形式的微通道反應(yīng)器，物料流經(jīng)的通道比較小，這樣就不適用原料含有微量固體或反應(yīng)產(chǎn)生微量的固體的反應(yīng)體系；另外，如果反應(yīng)物的粘度增大，流動(dòng)性變差的反應(yīng)體系也很難適用于目前微通道反應(yīng)器。

3、因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員急需要研發(fā)一種適合含有微量固形物或反應(yīng)物流動(dòng)變差的反應(yīng)體系的微通道反應(yīng)器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供了一種管式超聲微通道反應(yīng)器，不僅能夠解決含有微量固形物或反應(yīng)物流動(dòng)變差的反應(yīng)體系，還利用內(nèi)混合元件實(shí)現(xiàn)了對(duì)體系能量的快速添加和移除，大大提高反應(yīng)的選擇性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案：

3、一種管式超聲微通道反應(yīng)器，包括首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段、至少1個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段和出口結(jié)構(gòu)段，至少1個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段通過連接通道依次串聯(lián)連接，所述首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段的出口與第一個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段的進(jìn)口連接，所述出口結(jié)構(gòu)段與最后一個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段的出口連接；所述主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段包括主反應(yīng)管，在所述主反應(yīng)管的內(nèi)腔設(shè)有混合單元，所述混合單元為中空結(jié)構(gòu)，混合單元的最大外徑小于主反應(yīng)管的內(nèi)徑，在第一個(gè)主反應(yīng)管靠近首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段一端的上管壁上穿設(shè)有冷熱媒介進(jìn)管，在最后一個(gè)主反應(yīng)管靠近出口結(jié)構(gòu)段一端的下管壁上的穿設(shè)有冷熱媒介出管，所述冷熱媒介進(jìn)管與第一個(gè)主反應(yīng)管內(nèi)的混合單元進(jìn)口連通，所述冷熱媒介出管與最后一個(gè)主反應(yīng)管內(nèi)的混合單元出口連通，至少1個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段中的混合單元通過連接管串聯(lián)連接，連接管穿設(shè)相鄰兩個(gè)主反應(yīng)管。

4、進(jìn)一步的，所述混合單元包括多個(gè)依次串聯(lián)連接的中空結(jié)構(gòu)的混合元件組成，所述混合元件的形狀為“心”形、三角形或菱形中的一種或多種。

5、進(jìn)一步的，所述連接通道為u型管。

6、進(jìn)一步的，所述首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段為y型結(jié)構(gòu)，包括第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道和預(yù)混合區(qū)，所述第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道之間的呈銳角設(shè)置，預(yù)混合區(qū)出口與第一個(gè)主反應(yīng)管進(jìn)口連接。

7、進(jìn)一步的，所述第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道之間的夾角為60°。

8、進(jìn)一步的，所述首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段為t型結(jié)構(gòu)，包括第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道和預(yù)混合區(qū)，所述第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道之間的夾角為180°，預(yù)混合區(qū)出口與第一個(gè)主反應(yīng)管進(jìn)口連接。

9、進(jìn)一步的，所述首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段為套管式結(jié)構(gòu)，包括第一進(jìn)料通道、第二進(jìn)料通道和預(yù)混合區(qū)，所述第二進(jìn)料通道和預(yù)混合區(qū)呈“┌”型連通布置，且預(yù)混合區(qū)水平設(shè)置，預(yù)混合區(qū)出口與第一個(gè)主反應(yīng)管進(jìn)口連通；所述第一進(jìn)料通道的外徑小于預(yù)混合區(qū)的內(nèi)徑，第一進(jìn)料通道的出口端伸入預(yù)混合區(qū)內(nèi)部，且第一進(jìn)料通道與預(yù)混合區(qū)同中心軸設(shè)置。

10、進(jìn)一步的，在每個(gè)所述主反應(yīng)管的外側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)超聲發(fā)生探頭，多個(gè)所述超聲發(fā)生探頭沿管壁長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，且在主反應(yīng)管的上下管壁上鏡像對(duì)稱設(shè)置。

11、本實(shí)用新型的管式超聲微通道反應(yīng)器的主反應(yīng)管外部設(shè)置有超聲裝置，超聲裝置可以強(qiáng)化反應(yīng)過程氣液固混合、傳質(zhì)、分散效果，而由于沒有超聲作用導(dǎo)致副產(chǎn)物多、生產(chǎn)過程易堵塞等問題；本實(shí)用新型的超聲效果強(qiáng)化了固體分散及流體流變指數(shù)變化，提高流體混合及反應(yīng)選擇性問題。

12、本實(shí)用新型的主反應(yīng)管內(nèi)部設(shè)有強(qiáng)化混合、分散和傳質(zhì)傳熱的混合元器件，這些元器件不僅能夠使反應(yīng)物混合更加均勻，同時(shí)混合元器件還設(shè)有冷熱媒體，能夠快速將反應(yīng)體系能量的添加或移除，提高反應(yīng)選擇性和反應(yīng)速度，獲得較高產(chǎn)品收率和質(zhì)量，并增大反應(yīng)的生產(chǎn)能力。

技術(shù)特征：

1.一種管式超聲微通道反應(yīng)器，其特征在于，包括首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段、至少1個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段和出口結(jié)構(gòu)段，至少1個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段通過連接通道依次串聯(lián)連接，所述首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段的出口與第一個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段的進(jìn)口連接，所述出口結(jié)構(gòu)段與最后一個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段的出口連接；所述主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段包括主反應(yīng)管，在所述主反應(yīng)管的內(nèi)腔設(shè)有混合單元，所述混合單元為中空結(jié)構(gòu)，混合單元的最大外徑小于主反應(yīng)管的內(nèi)徑，在第一個(gè)主反應(yīng)管靠近首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段一端的上管壁上穿設(shè)有冷熱媒介進(jìn)管，在最后一個(gè)主反應(yīng)管靠近出口結(jié)構(gòu)段一端的下管壁上的穿設(shè)有冷熱媒介出管，所述冷熱媒介進(jìn)管與第一個(gè)主反應(yīng)管內(nèi)的混合單元進(jìn)口連通，所述冷熱媒介出管與最后一個(gè)主反應(yīng)管內(nèi)的混合單元出口連通，至少1個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段中的混合單元通過連接管串聯(lián)連接，連接管穿設(shè)相鄰兩個(gè)主反應(yīng)管。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式超聲微通道反應(yīng)器，其特征在于，所述混合單元包括多個(gè)依次串聯(lián)連接的中空結(jié)構(gòu)的混合元件組成，所述混合元件的形狀為“心”形、三角形或菱形中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式超聲微通道反應(yīng)器，其特征在于，所述連接通道為u型管。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式超聲微通道反應(yīng)器，其特征在于，所述首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段為y型結(jié)構(gòu)，包括第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道和預(yù)混合區(qū)，所述第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道之間的呈銳角設(shè)置，預(yù)混合區(qū)出口與第一個(gè)主反應(yīng)管進(jìn)口連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種管式超聲微通道反應(yīng)器，其特征在于，所述第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道之間的夾角為60°。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式超聲微通道反應(yīng)器，其特征在于，所述首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段為t型結(jié)構(gòu)，包括第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道和預(yù)混合區(qū)，所述第一進(jìn)料通道和第二進(jìn)料通道之間的夾角為180°，預(yù)混合區(qū)出口與第一個(gè)主反應(yīng)管進(jìn)口連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式超聲微通道反應(yīng)器，其特征在于，所述首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段為套管式結(jié)構(gòu)，包括第一進(jìn)料通道、第二進(jìn)料通道和預(yù)混合區(qū)，所述第二進(jìn)料通道和預(yù)混合區(qū)呈“┌”型連通布置，且預(yù)混合區(qū)水平設(shè)置，預(yù)混合區(qū)出口與第一個(gè)主反應(yīng)管進(jìn)口連通；所述第一進(jìn)料通道的外徑小于預(yù)混合區(qū)的內(nèi)徑，第一進(jìn)料通道的出口端伸入預(yù)混合區(qū)內(nèi)部，且第一進(jìn)料通道與預(yù)混合區(qū)同中心軸設(shè)置。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管式超聲微通道反應(yīng)器，其特征在于，在每個(gè)所述主反應(yīng)管的外側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)超聲發(fā)生探頭，多個(gè)所述超聲發(fā)生探頭沿管壁長(zhǎng)度方向間隔設(shè)置，且在主反應(yīng)管的上下管壁上鏡像對(duì)稱設(shè)置。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供了一種管式超聲微通道反應(yīng)器，包括依次連接的首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段、至少1個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段和出口結(jié)構(gòu)段，至少1個(gè)主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段通過連接通道依次串聯(lián)連接，主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段包括主反應(yīng)管，在主反應(yīng)管的內(nèi)腔設(shè)有中空混合單元，在第一個(gè)主反應(yīng)管靠近首段反應(yīng)結(jié)構(gòu)段一端的上管壁上穿設(shè)有與第一個(gè)主反應(yīng)管內(nèi)的混合單元進(jìn)口連通的冷熱媒介進(jìn)管，在最后一個(gè)主反應(yīng)管靠近出口結(jié)構(gòu)段一端的下管壁上的穿設(shè)有與最后一個(gè)主反應(yīng)管內(nèi)的混合單元出口連通的冷熱媒介出管，主反應(yīng)結(jié)構(gòu)段中的混合單元通過連接管串聯(lián)連接，連接管穿設(shè)相鄰兩個(gè)主反應(yīng)管。本技術(shù)的微通道反應(yīng)器適用于含有微量固形物或反應(yīng)物流動(dòng)差的反應(yīng)體系，可對(duì)體系能量的快速添加和移除。

技術(shù)研發(fā)人員：張全華,姜洲,黎興燕,劉華宗,李輝,李干祿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京志坤環(huán)?？萍加邢薰?br/>技術(shù)研發(fā)日：20240320
技術(shù)公布日：2025/1/2