一种连续超声化学反应芯板制造技术

本实用新型专利技术公开了一种连续超声化学反应芯板，包括第一板体、第二板体、分隔板和超声波换能器，第一板体上端面向下凹陷形成第一凹槽，第一板体上端面密封连接有分隔板，用于将第一凹槽形成密封反应腔体，第二板体下端面向上凹陷形成第二凹槽，第二板体下端面与分隔板上端面密封连接，用于将第二凹槽形成密封换热腔体，第一板体外侧安装有至少一个超声波换能器，反应腔体上开设有物料进口和物料出口，换热腔体上开设有换热介质入口和换热介质出口。其将超声波产生的能量直接作用在反应通路上，减少传递过程，大大提高超声波功率效率，提高反应腔体内的超声能量密度，从而更有效地强化反应条件。反应条件。反应条件。

【技术实现步骤摘要】
一种连续超声化学反应芯板


[0001]本技术涉及连续化学反应装置
，具体涉及一种连续超声化学反应芯板。

技术介绍

[0002]功率超声波又称大功率超声波，是利用较大功率的超声波对物质的作用，改变或加速改变物质一些物理或化学的性质，从而引起一些特殊的物理和化学变化。近年来超声波在化学、化工领域的应用有了较快的发展，表现出了较为广阔的工业化应用前景。超声波在化学反应中的强化作用主要分为传质强化、压力强化和热强化。一定功率的超声波作用在反应体系时，反应液体内部物质跟随超声波频率发生强烈的震动，超声波在液体中发生的折射、衍射、波的叠加、消除效果使得反应体系内部质点震动的方向和速度各不相同，在反应液体系内产生强烈的剪切和碰撞效果，质点最大加速度可达重力加速度400倍以上。化学反应速度很大程度上取决于反应物质之间的接触速度，接触速度越快，反应速度也就越快。化学反应中反应物质通常在溶液体系中和溶剂发生溶剂化作用，形成溶剂团或称溶剂簇，将反应物质包裹在其中，使反应物质之间通过溶剂屏障才能接触，减缓了反应速度。相较于传统反应，反应物之间靠分子扩散传递，在超声波的作用下，体系内部传递着各个方向的微射流，时速可达400km，体系内部溶剂簇一直处于被打散再结合再打散的循环过程，反应物质不断地倍暴露，有效地促进的物质的接触，大大加速反应速度。
[0003]正因如此，越来越多的研究人员开始重视超声化学的研究。超声化学特别在液液非均相反应、金属化反应、气液反应、催化氢化、乳化等反应和过程有着明显的优势。但超声反应在工业化应用中推进速度却不甚理想，主要原因是超声波能量是一种场能量，传统批次反应体系中超声波作用于一点，随着距离的增加，能量以平方关系衰减，造成能量分布不均，反应时间、转换率等方面不尽如人意，阻碍了超声波应用的发展。
[0004]连续反应是指将物料以一定比例输送到反应通道内，在一定条件下进行反应，连续反应尺寸相较于传统批次反应大大减小，恰恰适合超声能量的应用，超声波促进的连续反应必定会是未来化工工艺发展的热点。
[0005]现有超声波连续反应器主要形式为管式反应器，包括了反应管道和换热浴槽，换热浴槽中承装换热浴液，换热浴槽底部或侧面安装有超声波换能器，反应管道浸没在换热液体中，超声波作用于换热浴槽外部。使用时通过输送泵将反应物料按一定比例连续输送到反应管道中，超声波换能器将能量作用于换热浴槽壁，能量通过换热液体传递作用在反应管壁，再作用在反应物料上达到强化传质和促进反应的效果。
[0006]现有超声波连续反应器虽然可以达到一定的超声强化反应效果，但从结构和原理上还存在如下问题：第一、超声波强化的管式反应器的管径不能太大，如果管径太大造成接受的超声能量太低，达不到预期的效果，因此这类管式反应器比较适合实验室或研发环节使用，不适合工业放大生产使用；第二、超声波作用在换热浴槽壁，传导至换热液体，再传导至反应管道，再作用到反应液，每一次传导就意味着能量的损失，为了达到预期效果，不得
不将超声功率放大，超声波功率效率比较低；第三、换热浴槽一般体积较大，反应管道放热或吸热，会造成换热浴槽内换热液体温度不均一，解决的方法是对热液体进行搅拌，但运动的液体对超声波的传递是有影响的，具体地说是影响空爆效应的产生，运动速度越快尤其是在强烈湍流条件下，影响十分明显，从而影响超声波功率的传递。

技术实现思路

[0007]为了解决上述
技术介绍
中存在的问题，本技术提供一种连续超声化学反应芯板，其将超声波产生的能量直接作用在反应通路上，减少传递过程，大大提高超声波功率效率，提高反应腔体内的超声能量密度，从而更有效地强化反应条件。
[0008]为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：
[0009]本技术提供一种连续超声化学反应芯板，包括第一板体、第二板体、分隔板和超声波换能器，所述第一板体上端面向下凹陷形成第一凹槽，所述第一板体上端面密封连接有所述分隔板，用于将所述第一凹槽形成密封反应腔体，所述第二板体下端面向上凹陷形成第二凹槽，所述第二板体下端面与所述分隔板上端面密封连接，用于将所述第二凹槽形成密封换热腔体，所述第一板体外侧安装有至少一个所述超声波换能器，所述反应腔体上开设有物料进口和物料出口，所述换热腔体上开设有换热介质入口和换热介质出口。
[0010]进一步地改进在于，所述反应腔体和所述换热腔体为扁平的狭长形结构，且所述反应腔体和所述换热腔体的深度为0.1
‑
10mm。通过设置，增大了反应腔体和换热腔体内流通截面积，反应芯板可在高流量下工作，并且换热腔体内流动的换热介质与反应腔体内的反应物料可进行快速的换热，同时使得超声波换能器产生的能量能够均匀全面的覆盖至整个反应腔体。
[0011]进一步地改进在于，所述分隔板为金属材质，且所述分隔板的厚度为0.5
‑
5mm。
[0012]进一步地改进在于，所述第一板体的长度大于所述第二板体的长度，所述第一板体的宽度与所述第二板体的宽度相同，所述分隔板在长度方向上伸出所述第二板体的两部分上分别开设有与所述反应腔体相连通的物料进口和物料出口。使用时，物料进口和物料出口通过连接件连接在反应液管道上。
[0013]进一步地改进在于，所述分隔板上设有多个安装件，所述安装件上开设有安装孔。通过安装件上的安装孔，方便将反应芯板固定安装在支架上。
[0014]进一步地改进在于，所述第二板体上端面沿长度方向上两侧分别开设有与所述换热腔体内部相连通的换热介质入口和换热介质出口。使用时，换热介质入口和换热介质出口通过连接件连接在换热介质管道上。
[0015]进一步地改进在于，所述超声波换能器沿所述第一板体长度方向上间隔均匀的分布。具体地，超声波换能器安装在第一板体底部。
[0016]与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：
[0017]本技术中反应腔体和换热腔体由分隔板分隔而成，通过换热腔体内流动的换热介质为反应腔体内反应物料提供反应所需温度条件，超声波换能器直接作用在由第一板体上的第一凹槽与分隔板密封形成的反应腔体，通过腔壁直接将能量传递给内部的反应物料，大大提高了超声波的功率效率，超声功率集中作用在扁平的反应腔体内，反应物料在集中的声场作用下可大大强化液液、气液、固液、气液固的多相传质，加速反应的进行；该反应
芯板体积小，在使用时可根据实际使用需要进行串联或并联组装，有利于灵活的设计产能，而且现场安装方便。
附图说明
[0018]下面结合附图与具体实施例对本技术作进一步详细说明。
[0019]图1为本技术中连续超声化学反应芯板的整体结构示意图；
[0020]图2为本技术中连续超声化学反应芯板的爆炸图；
[0021]图3为本技术中第二板体的结构示意图；
[0022]其中，具体附图标记为：第一板体1，第一凹槽2，分隔板3，物料进口4，物料出口5，安装件6，安装孔7，第二板体8，第二凹槽9，换热介质入口10，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连续超声化学反应芯板，其特征在于，包括第一板体、第二板体、分隔板和超声波换能器，所述第一板体上端面向下凹陷形成第一凹槽，所述第一板体上端面密封连接有所述分隔板，用于将所述第一凹槽形成密封反应腔体，所述第二板体下端面向上凹陷形成第二凹槽，所述第二板体下端面与所述分隔板上端面密封连接，用于将所述第二凹槽形成密封换热腔体，所述第一板体外侧安装有至少一个所述超声波换能器，所述反应腔体上开设有物料进口和物料出口，所述换热腔体上开设有换热介质入口和换热介质出口。2.根据权利要求1所述的连续超声化学反应芯板，其特征在于，所述反应腔体和所述换热腔体为扁平的狭长形结构，且所述反应腔体和所述换热腔体的深度为0.1
‑
10mm。3.根据权利要求1所述的连续超声化学反应芯板，其特征在于，所述分隔板为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜恒，
申请(专利权)人：上海硼森化学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：