一种微反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种微反应器，包括反应通道，反应通道上设有至少两个反应腔室，其中：上游的第一反应腔室的出口与下游的第二反应腔室的入口连通，第一反应腔室的出口与第二反应腔室的入口通过射流通道连通，射流通道包括一段等截面通道，并且对应射流通道中流体的出射方向在第二反应腔室内设有反冲结构。本发明专利技术的流体在等截面的射流通道上游段实现加速、并在该等截面射流通道段维持并传递该高速流体、防止加速后的高速流体被很快的卸速，提高流体的射流冲击的作用、提高流体的混合充分程度，在射流通道出口处对应反冲结构，对高速流体进行反向冲击，通过高速射流与反冲相结合，快速改变流体方向，带来更好的混合效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及反应设备
，具体的说是一种应用在化工、医药等领域使用的微反应器，使反应介质可在微反应器的反应通道内充分混合并进行物理反应或化学反应。
技术介绍
微反应器，是指利用例如精密加工技术等手段制造的微型反应器，其特征尺寸通常在10到3000μm之间。如本领域的技术人员所理解的，微反应器的“微”不是特指微反应器设备的外形尺寸小，也不是指微反应器设备产品的产量小，而是表示工艺流体(反应介质)的反应通道在微米级别(至多到毫米级别)，即，反应通道为微型反应通道。微反应器中可以包含有成百万上千万的这样的微型反应通道，因此也能够实现很高的产量。微反应器比常规的管道式反应器的尺寸仍然要小得多，但微反应器从本质上来讲仍是一种连续流动的管道式反应器。微反应系统通常可以包括换热、混合、分离、分析和控制等高度集成单元。对于微反应器而言，因具备大比表面积、微小反应体积和独特的层流传质等特性，决定了其拥有常规反应器所不可比拟的优良传热、传质和混合性能。良好的传质性能保证了物料的快速混合，传热效率的提高则使得反应能在等温条件下快速反应。CN101873890B公开的名称为“过程加强的微流体装置”，其采用多个相继的腔室，并进一步公开了“多个相继的腔室中的每一个紧接地相继有所述腔室中的另一个腔室，并还包括逐渐变窄的出口和分割改向壁，所述逐渐变窄的出口形成所述相继的腔室的相应的变窄的进口……”。上述设计，采用逐渐变窄的进口在实现流体混合的过程中，仅能通过分流和改变流向的作用实现流体混合。上述设计的缺点在于，腔室中流体的流速变化不明显，不能通过改变流体速度以及与缓冲相结合的方式实现流体的混合。
技术实现思路
针对现有技术的上述现状，本专利技术的主要目的在于提供一种微反应器，通过射流与反冲相结合的方式实现流体快速混合分流，解决现有技术微反应器的腔室中流速变化不大，混合效果不佳的问题。上述目的通过以下技术方案实现：一种微反应器，包括反应通道，所述反应通道上设有至少两个反应腔室，其中：上游的第一反应腔室的出口与下游的第二反应腔室的入口连通，第一反应腔室的出口与第二反应腔室的入口之间通过射流通道连通，所述射流通道包括一段等截面通道，并且对应所述射流通道中流体的出射方向在第二反应腔室内设有反冲结构，使自所述射流通道喷射出的流体在经过反冲结构时改变流向、并沿着反冲结构分流成为至少两股支流，优选地，所述支流中至少两股的流向相对于所述射流通道中流体的出射方向偏转至少90度角，优选地，所述支流在第二反应腔室的出口处汇集。优选地，所述等截面通道的长度L与横截面面积S之间满足关系式L＝4S～10S，优选L＝6S～8S。优选地，所述第二反应腔室的入口的面积小于该入口与所述反冲结构之间形成通道在垂直于流体流动方向的最小截面面积，并且小于所述反冲结构与所述第二反应腔室的侧壁之间形成通道在垂直于流体流动方向的最小截面面积。优选地，所述反冲结构为V形或弧形，并且所述反冲结构的下凹部位对应所述射流通道的出射方向；优选地，所述反冲结构为V形时，所述反冲结构的开口角度α范围为30-160度，优选为60-120度，更优选为75、85或100度。优选地，所述反冲结构的两个翼部的自由端分别设有能够起到扰流并延长流体行程作用的凸块。优选地，在所述反冲结构与第二反应腔室的出口之间设有扰流结构和/或分流对冲结构；优选地，所述扰流结构为扰流块，进一步优选地，所述扰流块自所述反冲结构的下方延伸形成与所述反冲结构一体成型的结构；优选地，所述分流对冲结构为至少一对相对于所述等截面通道的中心线对称且呈V形设置的导流片，成对的两个导流片的尖端之间保留开口且开口朝向所述第二反应腔室的出口；当所述导流片设有两对以上时，位于上游的导流片之间的开口宽度小于位于下游的导流片之间的开口宽度；优选地，所述导流片为直片或者弧形片。进一步优选地，所述扰流块位于所述导流片的开口的下方。优选地，所述第二反应腔室的出口处的侧壁收缩呈V型角；优选地，所述V型角的开口角度β范围为30-160度，优选为60-120度，更优选为为90度。优选地，至少部分所述第二反应腔室的侧壁为直壁；优选地，所述第二反应腔室的两侧的侧壁平行。优选地，所述反应通道包括并排布置的至少两个，所述至少两个反应通道对应的反应腔室之间共用腔室侧壁。优选地，相邻的反应腔室侧壁之间通过混流口连通。优选地，沿流体的流动方向，所述混流口的上端高度高于所述反冲结构的下端高度。本专利技术提供的微反应器，流体在等截面的射流通道上游端(流道截面积逐渐缩小)段实现加速、并在该等截面射流通道段维持并传递该高速流体、能够有效防止加速后的高速流体直接进入下游大流道空间从而降速、起不到射流冲击的作用而无法提高流体的混合反应程度，防止加速后的高速流体被很快的卸速，提高流体的射流冲击的作用、提高流体的混合充分程度，在射流通道出口处对应反冲结构，实现对射流通道高速流体的反冲，通过高速射流与反冲相结合，带来更好的混合效果，并进而对流体进行分流，促进流体中的介质充分反应。进一步地，本专利技术的微反应器还能保证微反应通道内流体流动过程中基本不存在流动死区，混合湍流效果明显提高，从而可快速实现例如两种以上流体的均匀混合。附图说明以下将参照附图对根据本专利技术的微反应器的优选实施方式进行描述。图中：图1为本专利技术所述微反应器的结构示意图；图2为图1中A处的一种局部放大示意图；图3为图1中A处的另一种局部放大示意图；图4为图1中A处的又一种局部放大示意图；图5为图1中A处的再一种局部放大示意图；图6为本专利技术所述微反应器的流体流速矢量图。图中：100、第一反应腔室；200、第二反应腔室；201、射流通道；202、反冲结构；203、凸块；205、侧壁；206、混流口；207、导流片；208、扰流块；209、入口；210、出口。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的侧板组件及空调室外机具体实施方式、特征及其功效，详细说明如下。针对现有技术的前述缺点，本专利技术首先对微反应器的微反应通道进行了改进，提出了一种新的微反应器。该微反应器具有微反应通道，反应介质(诸如气体的、液体的或者弥散的)可以在该反应通道内进行物理反应(诸如混合、弥散、乳化、悬浮等)和/或化学反应(诸如氧化；还原；取代；消除；加成；配体交换；金属交换及离子交换或者更具体的说聚合；烷基化；脱烷基化；硝化；过氧化；磺化氧化；环氧化；氨氧化；氢化；脱氢；有机金属反应；贵金属反应/均相催化剂反应；羰基化；硫羰基化；烷氧基化；卤化；脱卤化氢；脱卤化；加氢甲酰化；羧化；脱羧；胺化；芳基化；肽偶联；醇醛缩合；环化缩合；脱氢环化；酯化；酰胺化；杂环合成；脱水；醇解；水解；氨解；醚化；酶合成；酮化；皂化；异构化；季胺化；甲酰化；相转移反应；甲硅烷化；腈合成；磷酸化；臭氧分解；叠氮化学反应；复分解；氢化硅烷化；偶联反应以及酶反应等)。实施例1如图1-6所示，本专利技术实施例提供一种微反应器，包括反应通道，所述反应通道上设有至少两个连续的反应腔室，其中：上游的第一反应腔室100的出口与下游的第二反应腔室200的入口连通，第一反应腔室100的出口与第二反应腔室200的入口之间通过的射流通道201本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微反应器，包括反应通道，所述反应通道上设有至少两个反应腔室，其中：上游的第一反应腔室的出口与下游的第二反应腔室的入口连通，其特征在于，第一反应腔室的出口与第二反应腔室的入口之间通过射流通道连通，所述射流通道包括一段等截面通道，并且对应所述射流通道中流体的出射方向在第二反应腔室内设有反冲结构，使自所述射流通道喷射出的流体在经过反冲结构时改变流向、并沿着反冲结构分流成为至少两股支流，优选地，所述支流中至少两股的流向相对于所述射流通道中流体的出射方向偏转至少90度角，优选地，所述支流在第二反应腔室的出口处汇集。

【技术特征摘要】
1.一种微反应器，包括反应通道，所述反应通道上设有至少两个反应腔室，其中：上游的第一反应腔室的出口与下游的第二反应腔室的入口连通，其特征在于，第一反应腔室的出口与第二反应腔室的入口之间通过射流通道连通，所述射流通道包括一段等截面通道，并且对应所述射流通道中流体的出射方向在第二反应腔室内设有反冲结构，使自所述射流通道喷射出的流体在经过反冲结构时改变流向、并沿着反冲结构分流成为至少两股支流，优选地，所述支流中至少两股的流向相对于所述射流通道中流体的出射方向偏转至少90度角，优选地，所述支流在第二反应腔室的出口处汇集。2.如权利要求1所述的微反应器，其特征在于，所述等截面通道的长度L与横截面面积S之间满足关系式L＝4S～10S，优选L＝6S～8S。3.如权利要求1或2所述的微反应器，其特征在于，所述第二反应腔室的入口的面积小于该入口与所述反冲结构之间形成通道在垂直于流体流动方向的最小截面面积，并且小于所述反冲结构与所述第二反应腔室的侧壁之间形成通道在垂直于流体流动方向的最小截面面积。4.如权利要求1或2所述的微反应器，其特征在于，所述反冲结构为V形或弧形，并且所述反冲结构的下凹部位对应所述射流通道的出射方向；优选地，所述反冲结构为V形时，所述反冲结构的开口角度α范围为30-160度，优选为60-120度，更优选为75、85或100度；优选地，所述反冲结构的两个翼部的自由端分别设有能够起到扰流并延长流体行程作用的凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振，张家庚，李凤，李处来，丁全有，任晓晗，李宁，杨婷婷，
申请(专利权)人：山东豪迈化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37