一种连续流反应模块、反应器及填料单元制造技术

本实用新型专利技术涉及一种连续流反应模块、反应器及填料单元，其中连续流反应模块包括外管和在该外管内顺次安置的多个填料单元。各填料单元包括分割筛板、汇合填料和分割填料。分割筛板上形成有孔或缝隙，使得流体能够流经其两端面。汇合填料的两端面上形成有凹槽，凹槽底面间有通道。分割填料至少一端面上形成凹槽，并设连通两端面的多个通道。分割筛板的孔或缝隙的当量小于汇合填料、分割填料上当量直径。外管的内壁与分割筛板、汇合填料、分割填料的端面及端面上的凹槽能够围成汇合腔、反射混流腔、分布腔，流体顺次流经在各腔之间，不断循环地受到切割

【技术实现步骤摘要】
一种连续流反应模块、反应器及填料单元


[0001]本技术涉及连续流反应
，具体而言其涉及到的是一种能够促进流体在连续流动过程中混流效果的反应模块，装有该反应模块的反应器以及设反应模块内的填料单元。

技术介绍

[0002]管式反应器和釜式反应器等是当前化工、制药领域常用的流体反应设备。
[0003]其中，釜式反应器一般会在反应釜中装入搅拌装置，用于液相反应物混合，存在合成物纯度、反应转化率较低，能耗和污染较为严重的问题。由于化工、制药领域对产品的纯度要求较高，因此连续流管式反应器相对成为使用更多的反应设备类型。
[0004]鉴于管式反应器内的化学反应物浓度与反应速率随管长变化。因此为达到要求的效果，管式反应器内一般设置了需要满足化学反应所需要的管长。为保证效果，现有的直管反应器或U形管反应器如果要做到内部设置较长的管长，则整个反应器的体积必然要足够大。另外，因为反应管内反应物的流动的状态会直接影响不间断混合效果和反应的传热速率，所以为避免反应装置的体积过于庞大，亟待作出相关设计，以期在保证管长基本不变的情形下，通过改变管道内部的结构来达到改善混合效果、反应速率的目的。
[0005]为了克服管式反应器的某些不足，在现有技术中发展起了一些微通道结构的反应器。微通道反应器借助流体在微通道内流动会发生受到撞击(流体-流体、流体-通道壁)、切割、汇合、湍流等作用，都有利于连续流动过程中流体内不同物质发生混合。所以，相对管式反应器而言微通道反应器能在长度基本相当的条件下，能够实现明显改善流体的混合效果的目的。

技术实现思路

[0006]本技术提供了一种连续流反应模块，其结构能够强化流体在流动过程中的切割
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混合作用，而使得流体混合传质效率被显著强化，到达实现充分混合和高效混合的目的。
[0007]另外，本技术还涉及到安装有所述反应模块的反应器及设置在反应模块内的能够影响切割
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混合作用效果的填料单元。
[0008]本技术解决其技术问题所采取的技术方案涉及连续流反应模块、反应器和填料单元。
[0009]针对所述连续流反应模块，其方案如下：
[0010]一种连续流反应模块，包括外管和安置在该外管内的多个填料单元。所述的多个填料单元在所述外管内顺次布置。所述的各填料单元包括分割筛板、汇合填料和分割填料，并且依次按照分割筛板、汇合填料、分割填料的顺序排列，或者依次按照汇合填料、分割填料、分割筛板的顺序排列。这样，相邻两个填料单元间，处于上游的分割填料的下游端面与处于下游的分割筛板的上游端面相对；或者，相邻两个填料单元间，处于上游的分割筛板的
下游端面与处于下游的汇合填料的上游端面相对。
[0011]对于安置在同一外管内的多个填料单元，各填料单元中的分割筛板、汇合填料、分割填料相互之间的间距大小可以完全一致或部分地一致或者完全不同的。而且，两两相邻的两个填料单元相对面之间的间距也可以是一致的或者部分一致的或者完全不同的。
[0012]一般将所述外管的内径控制在2mm至100mm范围内，优选5mm至20mm区间。所述的分割筛板、汇合填料、分割填料的侧壁与外管的内壁接触，并压合使得相互之间相对固定。
[0013]所述分割筛板上形成有规则或不规则的孔或缝隙，使得流体能够由分割筛板的一端面流向另一端面。所述汇合填料的两端面上分别形成有凹槽，且该两个凹槽的底面之间形成有将该两个凹槽连通的通道。所述分割填料的两端面中至少在处于上游的端面上形成有凹槽，且设有两端分别延伸至两端面边缘处的能将该两个端面连通的多个通道，通道个数可以是两个、三个、五个或者八个，该多个通道一般是绕圆周相间均布的。
[0014]下面两种情况下，所述分割填料的下游端面可以不形成凹槽结构，即(1)在相邻的两个填料单元间，上游填料单元中的分割填料与下游填料单元中的分割筛板之间的相对面是有间距的；(2)在一个填料单元中，汇合填料与分割筛板之间的相对面是有间距的。前述两种情况下，如果形成的间距相对较小，还是建议在分割填料的下游端面形成凹槽结构。所述分割填料的下游端面没有形成凹槽结构时，流体从上游端面的凹槽与通道端口衔接处进入通道后，在下游端端面边缘与通道端口的衔接处流出至间距空间。如果前述第(1)种情况下分割填料与分割筛板之间的相对面是相接触的或者仅存在装配形成的间隙，是需要在分割填料的下游端面形成凹槽结构的。如果前述第(2)种情况下汇合填料与分割筛板之间的相对面是相接触的或者仅存在装配形成的间隙，也是需要在分割填料的下游端面形成凹槽结构的。总之，作为优选方案，在分割填料的两端面均形成有凹槽，此时于分割填料上所设通道的两端分别延伸至两端面上所形成凹槽的槽口边沿并将该两个凹槽连通。
[0015]所述分割筛板上形成的孔或缝隙的当量直径远小于所述汇合填料、所述分割填料上所设的各通道的当量直径。或者说，所述分割筛板上形成的孔或缝隙的通道宽度远小于所述汇合填料、所述分割填料上所设的各通道的通道宽度。
[0016]在某些具体实施方案中，所述分割筛板的厚度或者说轴向尺寸可以设置在0.1mm至50mm范围内，优选设定在1mm至5mm区间。所述分割筛板上形成的孔或缝隙的径向尺寸(或说当量直径)可以设置在1μm至800μm范围内，优选设定在10微米至200微米区间。当孔或缝隙的整个长度上，通道呈不规则变化状态时，理解前述当量直径时，其取值是范围区间，同一分割筛板上的不同孔或缝隙，取值区间可不完全一样，即相接近；不同位置设置的分割筛板上，孔或缝隙的取值区间可以不一样。
[0017]所述分割筛板可选用多孔结构的材料制作，例如烧结金属粉末、烧结金属网、金属海绵泡沫、烧结陶瓷粉、陶瓷海绵泡沫、激光加工的微孔板、熔喷塑料网块等。在每个填料单元中，其所包含的分割筛板、汇合填料和分割填料之间，相邻二者的相对端面之间可以是相接触的或者是有间距的。相邻的两个填料单元之间，处于上游的分割填料与处于下游的分割筛板的相对面之间，或者处于上游的分割筛板与处于下游的汇合填料的相对面之间，都可以是相接触的或者有间距的。
[0018]将所述填料单元安置在所述外管内后，外管内壁与汇合填料和/或分割筛板之间形成一个汇合腔，液体能够在此汇聚后经汇合填料上设置的通道而向下游流动；外管内壁
与汇合填料和分割填料之间形成一个反射混流腔，液体由汇合腔流入反射混流腔后，会沿径向朝分割填料上所设的通道口流动而流向下游，期间，液体会不断受到反射混流腔的两个凹槽底面作用，循环地进行返流，而得到充分混合；外管内壁与分割填料和分割筛板之间形成一个分布腔，液体由反射混流腔流入分布腔时，会沿径向地不断向腔内汇聚，最终使得液体在该腔内重新分部在分割筛板的端面上，继而继续向下游流动。
[0019]所述汇合填料的外径尺度同外管内径相同，汇合填料的轴向长度在2mm-20mm，优选5～10mm，其上通道的孔道直径在0.1mm～5mm，并需要与相应的外管内径匹配确定具体取值，优选0.5～2mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续流反应模块，其特征为：包括外管及于外管内顺次布置的多个填料单元；所述的各填料单元包括分割筛板、汇合填料和分割填料，并且依次按照分割筛板、汇合填料、分割填料的顺序排列，或者依次按照汇合填料、分割填料、分割筛板的顺序排列；所述分割筛板上形成有规则或不规则的孔或缝隙，使得流体能够由分割筛板的一端面流向另一端面；所述汇合填料的两端面上分别形成有凹槽，且该两个凹槽的底面之间形成有将该两个凹槽连通的通道；所述分割填料的两端面中至少上游端面上形成有凹槽，且设有两端分别延伸至两端面边缘处的能将两端面连通的多个通道；所述分割筛板上形成的孔或缝隙的当量直径小于所述汇合填料、所述分割填料上所设的各通道的当量直径。2.根据权利要求1所述的连续流反应模块，其特征为：所述汇合填料的端面上设置的凹槽底面为弧面，和/或所述分割填料的端面上设置的凹槽底面为弧面。3.根据权利要求1或2所述的连续流反应模块，其特征为：所述汇合填料上所设通道的下游端延伸至该汇合填料下游端面上所设凹槽的底面外部并形成喷嘴。4.根据权利要求1或2所述的连续流反应模块，其特征为：所述填料单元中的分割筛板、汇合填料及分割填料相互之间通过插接结构连成一个整体；或者所述填料单元中的分割筛板、汇合填料及分割填料相互之间通过环体连接成一个整体。5.根据权利要求4所述的连续流反应模块，其特征为：所述环体为螺环，在分割筛板、汇合填料及分割填料的侧壁端部设有外螺纹与所述螺环匹配。6.根据权利要求1所述的连续流反应模块，其特征为：所述分割填料上所设通道为设置在侧壁上的槽或者处于侧壁内侧边沿处的通孔。7.根据权利要求6所述的连续流反应模块，其特征为：于所述分割填料侧壁上所设槽为斜槽或螺旋槽。8.根据权利要求6所述的连续流反应模块，其特征为：于所述分割填料的侧壁内侧边沿处的通孔，其轴线延伸方向与所述分割填料的轴线方向一致，或者沿自上游至下游朝靠近所述分割填料轴心的方向倾斜。9.一种连续流反应器，其特征为：含有权利要求1至5中任意一项所涉及的连续流反应模块。10.一种填料单元，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凯，宁萌，张雯，周在国，杨勇，
申请(专利权)人：南通微著智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：