一种双螺旋微通道反应器及反应系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双螺旋微通道反应器及反应系统，该双螺旋微通道反应器包括外筒体和内筒体；在内筒体的外壁上和/或在外筒体的内壁上设置有呈螺旋状布置的第一沟槽和第二沟槽；并且第一沟槽和第二沟槽的螺旋方向相反，在交叉处能够形成湍流混合区；外筒体套设在内筒体外。本发明专利技术的双螺旋微通道反应器可以在反应器内形成呈双螺旋形式分布在内筒体上的微通道，并交叉处形成了物料混合反应区，由于通道面积小，流体流动速度快，在混合反应区易形成充分的湍流区，从而可以在第一沟槽和第二沟槽的交叉处形成混合效果好，反应效率高的湍流混合区，解决现有常规反应器生产效率低、反应速度慢的问题，几乎可以适用于所有的工程材料；并且具有便于拆卸、清洗和装配的优点；多个双螺旋微通道反应器之间可以根据工艺要求进行串联或并联组合的模块化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种双螺旋微通道反应器及反应系统
本专利技术涉及能源动力环保设备相关
，尤其涉及化工、制药设备相关
，具体地说是涉及一种双螺旋微通道反应器及反应系统。
技术介绍
21世纪由于环境恶化以及能源枯竭等一系列问题，使化学工业面临前所未有的机遇和挑战，随着科学技术的不断发展，上世纪末以来，微尺度的研究成为了工程技术发展的一个重要趋势。由于微反应器表现出的诸多优点，科学界致力于探索新的反应途径使化工生产更加经济和环保。微型反应器将混合、换热、催化反应和分离等操作集成在一个反应器中，其独特的结构给它带来了一系列优质的性能，在药物合成、里特反应、硝化甘油、颜料、复配、催化剂、环氧丙烷等工业领域中得到了广发的应用。但现有常规反应器存在生产效率低、反应速度慢的缺点。
技术实现思路
为了解决现有常规反应器生产效率低、反应速度慢的缺点，本专利技术的一个方面公开了一种混合反应速度快、反应过程易于控制的双螺旋微通道反应器。本专利技术的双螺旋微通道反应器的主要技术方案在于：一种双螺旋微通道反应器，其包括外筒体和内筒体；在所述内筒体的外壁上和/或在所述外筒体的内壁上设置有第一沟槽和第二沟槽；所述第一沟槽和所述第二沟槽分别呈螺旋状布置在所述内筒体的外壁和/或所述外筒体的内壁上，并且所述第一沟槽和所述第二沟槽的螺旋方向相反，使得所述第一沟槽和所述第二沟槽的交叉处能够形成湍流混合区；所述外筒体套设在所述内筒体外。本专利技术的双螺旋微通道反应器通过在内筒体的外壁上设置螺旋方向相反的呈螺旋状布置的第一沟槽和第二沟槽，可以在反应器内形成呈双螺旋形式分布在内筒体上的微通道，并且在呈双螺旋结构的微通道交叉处形成了物料混合反应区，由于通道面积小，流体流动速度快，在混合反应区易形成充分的湍流区，从而可以在第一沟槽和第二沟槽的交叉处形成混合效果好，反应效率高的湍流混合区，从而解决现有常规反应器生产效率低、反应速度慢的问题。根据本专利技术的一个优选实施方式，在所述外筒体的进液端设置有预混合腔。通过在外筒体的进液端设置预混合腔可以使得进入外筒体的多种物料完成预混合，满足物料混合反应前的预混合需求，物料预混合后再进入微通道进行主混合反应有利于提高后续混合反应的效率。根据本专利技术的一个优选实施方式，在所述外筒体的进液端设置有至少一个进液接口；并且所述进液接口沿切向布置在所述外筒体上对应于所述预混合腔的位置处；在所述外筒体的另一端设置有出液接口。通过将多个进液接口沿切向布置在外筒体上对应于预混合腔的位置处，可以使得物料以切向进入混合腔，提高物料的预混合程度。根据本专利技术的一个优选实施方式，在所述内筒体内形成有换热腔。通过在内筒体内形成换热腔，可以满足反应热量转移的需要。根据本专利技术的一个优选实施方式，所述换热腔中插接有一与外界连通的换热管；并且，在所述内筒体上设置有至少一个用于连通所述换热腔内外的换热接口。通过设置用于使换热腔与外界连通的换热管和换热接口，可以使得气/汽/液态传热介质可以从换热管进入换热腔中，再从换热接口流出，从而使得传热介质在内筒体与换热管间流动，满足反应热量转移的需要。根据本专利技术的一个优选实施方式，在所述外筒体的一端设置有第一封板；所述出液接口设置在所述第一封板上；在所述外筒体的另一端与一预混合管的一端相连接；所述预混合管的另一端设置有第一法兰；所述预混合腔形成在所述预混合管内。根据本专利技术的一个优选实施方式，所述内筒体位于所述外筒体内的一端设置有第二封板；在所述内筒体位于所述外筒体外一端的外壁上设置有第二法兰；所述第一法兰与所述第二法兰之间密封连接。外筒体和内筒体之间采用法兰进行连接，拆卸方便，连接强度高，严密性好。根据本专利技术的一个优选实施方式，在所述内筒体的另一端设置有第三封板；换热管一端穿过所述第三封板插接在换热腔中；换热接口设置在所述第三封板上。通过采用上述结构可以使得反应器各部件间连接结构简单，拆卸方便，主体部件易于拆卸下来后进行机械清洗，微通道颗粒沉淀物便于去除。根据本专利技术的一个优选实施方式，所述外筒体的内壁与所述内筒体的外壁之间呈间隙配合结构。外筒体的内壁和内筒体的外壁之间采用间隙配合，拆装方便；也使得反应器内部构件易于拆卸下来进行机械清洗，微反应器通道不易堵塞，适用于易发生颗粒沉淀的流体。本专利技术的另一个方面公开了一种反应系统。所述反应系统包括多个如上任意一项所述的双螺旋微通道反应器；其中，多个所述双螺旋微通道反应器之间以串联和/或并联的方式相连接。根据工艺需要，多个双螺旋微通道反应器之间可以通过管道进行多个单元之间的连接，形成反应系统，满足不同反应的需要。与现有技术相比，本专利技术实施例的双螺旋微通道反应器及反应系统具有如下有益效果：本专利技术实施例的双螺旋微通道反应器及反应系统加工方便、成本低廉，对加工设备要求低，常规机加工设备即可满足加工要求，易于满足需要的加工精度；加热(冷却)介质的间壁式设计，既满足了控制反应的温度的要求，使其易于控制，又避免了对物料的污染及其他危险情况的发生；主体部件表面加工有交错双螺旋沟槽，有非常大的表面积/体积比率，为反应提供流体通道及混合反应场所；微反应器是单独的反应系统，可通过增加微通道数目实现装置的直接并行放大，简单的将微反应器进行平行叠加就可以快速放大，有效地避免了传统反应器放大效应的影响，解决了传统工业化生产和实验室规模之间放大的问题，几乎可以适用于所有的工程材料，特别适用于技术更新快、产品附加值高的微米(纳米)材料的制备及医药生物等产业。进一步的，本专利技术实施例的双螺旋微通道反应器及反应系统还具有便于拆卸、清洗和装配的优点。本专利技术的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本专利技术的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本专利技术披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。附图说明在此所述的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限定。在各图中，相同标号表示相同部件。其中，图1是根据本专利技术的一些实施例所示的双螺旋微通道反应器的结构示意图；图2是根据本专利技术的一些实施例所示的双螺旋微通道反应器中设置有第一沟槽和第二沟槽的内筒体结构示意图；图3是根据本专利技术的一些实施例所示的双螺旋微通道反应器中进液接口设置方式的结构示意图。附图标记列表100-外筒体110-进液接口120-出液接口130-第一封板140-预混合管150-第一法兰200-内筒体210-第一沟槽220-第二沟槽230-第二封板240-第二法兰250-第三封板260-湍流混合区300-预混合腔400-换热腔410-换热管4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双螺旋微通道反应器，其特征在于，所述双螺旋微通道反应器包括外筒体(100)和内筒体(200)；/n在所述内筒体(200)的外壁上和/或在所述外筒体(100)的内壁上设置有第一沟槽(210)和第二沟槽(220)；所述第一沟槽(210)和所述第二沟槽(220)分别呈螺旋状布置在所述内筒体(200)的外壁和/或所述外筒体(100)的内壁上，并且所述第一沟槽(210)和所述第二沟槽(220)的螺旋方向相反，使得所述第一沟槽(210)和所述第二沟槽(220)的交叉处能够形成湍流混合区；/n所述外筒体(100)套设在所述内筒体(200)外。/n

【技术特征摘要】
1.一种双螺旋微通道反应器，其特征在于，所述双螺旋微通道反应器包括外筒体(100)和内筒体(200)；
在所述内筒体(200)的外壁上和/或在所述外筒体(100)的内壁上设置有第一沟槽(210)和第二沟槽(220)；所述第一沟槽(210)和所述第二沟槽(220)分别呈螺旋状布置在所述内筒体(200)的外壁和/或所述外筒体(100)的内壁上，并且所述第一沟槽(210)和所述第二沟槽(220)的螺旋方向相反，使得所述第一沟槽(210)和所述第二沟槽(220)的交叉处能够形成湍流混合区；
所述外筒体(100)套设在所述内筒体(200)外。


2.根据权利要求1所述的双螺旋微通道反应器，其特征在于，在所述外筒体(100)的进液端设置有预混合腔(300)。


3.根据权利要求2所述的双螺旋微通道反应器，其特征在于，在所述外筒体(100)的进液端设置有至少一个进液接口(110)；并且所述进液接口(110)沿切向布置在所述外筒体(100)上对应于所述预混合腔(300)的位置处；
在所述外筒体(100)的另一端设置有出液接口(120)。


4.根据权利要求1所述的双螺旋微通道反应器，其特征在于，在所述内筒体(200)内形成有换热腔(400)。


5.根据权利要求4所述的双螺旋微通道反应器，其特征在于，所述换热腔(400)中插接有一与外界连通的换热管(410)；并且，在所述内筒体(200)上设置有至少一个用于连通所述换热腔(400)内外的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓丁，刘玉姗，赵寅，赵虎，戴萍，
申请(专利权)人：王晓丁，
类型：发明
国别省市：四川;51