基于3D打印机技术制作的微通道反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及化工装置技术领域，特别涉及一种基于3D打印机技术制作的微通道反应器。本实用新型专利技术采用的技术方案是：包括至少一个D技术打印的微反应通道模块单元，所述微反应器模块单元为方形体，微反应器模块单元内部有多条规则排列的微通道反应管内嵌，微通道反应管同时设有内层换热介质腔体、物料反应腔体和环绕换热介质腔体；内层换热介质腔体处于微通道反应管的中央位置，物料反应腔体包围环绕换热介质腔体，环绕换热介质腔体包围物料反应腔体。微通道中反应腔体通过螺旋导流隔板结构及挡板的作用，不仅增大了反应接触面积及时长，能使反应物料混合更加充分均匀，促使反应快速稳定进行，利于提高反应速率和产品质量。利于提高反应速率和产品质量。利于提高反应速率和产品质量。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印机技术制作的微通道反应器


[0001]本技术涉及化工装置
，特别涉及一种基于3D打印机技术制作的微通道反应器。

技术介绍

[0002]微通道反应器又称微反应器或微流反应器等，其本质是使流体通过当量直径为微米至毫米尺度的机械通道，强制进行气
‑
液、液
‑
液、气
‑
液
‑
液等混合，以实现增大传质、传热界面，提高传质、传热和反应效率之目的。
[0003]传统的微通道反应器最初是利用金属材料通过两片合二为一，构造比较简单，且这种结构的微通道反应器在使用一段时间后，反应器管路通过反复热胀冷缩过程，会出现连接处渗漏现象。为了达到物料尽可能的混合均匀，传统的微通道反应器多在反应通道的形状上做不同的设计和改变，易造成加工材料的不合理利用。同时，由于微通道反应器的特征尺寸是微米级别，传统的精密加工制造技术很难实现微通道反应器内部更加复杂的微小结构的制造，无法满足一些条件要求比较严格的反应。随着当前社会环境安全形势和微反应器技术的不断发展，微通道反应器可实现在大直径传质与反应设备中较难实现的精准传质，特别是在光化学催化转化、硝化等危险反应等过程具有明显优势，因此逐渐受到许多有机合成行业的青睐，吸引越来越多的人关注研究。

技术实现思路

[0004]本技术提供了一种基于3D打印机技术制作的微通道反应器，实现更精密的微通道反应器内部构件，有效提高反应的传质传热效率，降低工业生产能量消耗。
[0005]为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0006]基于D打印机技术制作的微通道反应器，包括至少一个D技术打印的微反应通道模块单元，所述微反应器模块单元为方形体，微反应器模块单元内部有多条规则排列的微通道反应管内嵌，微通道反应管同时设有内层换热介质腔体、物料反应腔体和环绕换热介质腔体；
[0007]内层换热介质腔体处于微通道反应管的中央位置，物料反应腔体包围环绕换热介质腔体，环绕换热介质腔体包围物料反应腔体，内层换热介质腔体、物料反应腔体和环绕换热介质腔体间相互隔绝，内层换热介质腔体、物料反应腔体和环绕换热介质腔体间的隔绝层材料为整体结构打印；
[0008]内层换热介质腔体、物料反应腔体和环绕换热介质腔体在收尾端部分别设有独立的进口和出口，同一微反应器模块单元上相邻的微通道反应管并联或串联，多个微反应器模块单元并联或串联组成完整的微通道反应器。
[0009]进一步的说明，物料反应腔体内设有螺旋导流隔板，螺旋导流隔板的内外边缘位置连接与物料反应腔体的内外壁，螺旋导流隔板将物料反应腔体隔离出螺旋状流动通道，螺旋状流动通道内设有挡板，挡板固定于物料反应腔体内壁或螺旋导流隔板但不隔绝螺旋
状流动通道。
[0010]再进一步的说明，所述挡板分为固定在物料反应腔体内壁的内壁挡板和固定在物料反应腔体外壁上的外壁挡板，内壁挡板和外壁挡板交替设置。
[0011]再进一步的说明，螺旋导流隔板层间距大小为反应腔体外径的一半，挡板高度与螺旋导流隔板层间距一致，长度为反应腔体内外壁间距的/；所述环绕换热介质腔体内外壁由杆状连接装置固定。
[0012]再进一步的说明，单微通道反应管外壁直径μm，内层换热介质腔体直径μm，物料反应腔体直径μm，环绕换热介质腔体直径μm，螺旋导流隔板每层间隔μm，内外壁挡板高度与绞龙高度一致，宽μm，长μm。
[0013]进一步的说明，微反应器模块单元长μm，宽μm，高μm，上述微通道反应管按横排、竖排的排列方式均匀分布在模板单元中，每排相邻微通道反应管的头部相连或尾部相连，头部相连与尾部相连在每排微通道反应管上间隔设置，每排微通道反应管串联后与相邻排微通道反应管串联，两端部排的微通道反应管设置汇集进口和汇集出口，汇集进口和汇集出口分别通过管线与物料或换热介质储罐建立对应连接，可实现各物质在对应腔体通道内精准注入和流出。
[0014]进一步的说明，微通道反应器可以选择为不锈钢合金、聚四氟乙烯、陶瓷或碳化硅等材质中的任意一种、两种或多种的组合打印制作。
[0015]再进一步的说明，，相邻微通道反应管的头部相连或尾部的相连管道内部设置内层换热介质管、物料管和环绕换热介质管，内层换热介质管与两相连微通道反应管的内层换热介质腔体相连，物料管与相连的两微通道反应管的两物料反应腔体相连，环绕换热介质管与相连的两微通道反应管的环绕换热介质腔体相连。
[0016]进一步的优选，所述环绕换热介质腔体的外壁与微反应器模块单元为一体结构。
[0017]本技术3D打印制备的微通道反应器，利用3D打印技术制作出普通制造技术无法实现的复杂构造的微通道反应器，每个微通道通过两层介质腔体包裹反应腔体，形成内中外的三层结构，有效提高反应的传质传热效率，降低工业生产能量消耗。微通道中反应腔体通过螺旋导流隔板结构及挡板的作用，不仅增大了反应接触面积及时长，能使反应物料混合更加充分均匀，促使反应快速稳定进行，利于提高反应速率和产品质量。3D打印的器件表面均更加粗糙，用作反应容器，能有效增大了反应接触面积，进一步促进反应的有效进行。
附图说明
[0018]图1为微通道反应管结构示意图。
[0019]图2为微通道反应管俯视图。
[0020]图3为微反应器模块单元结构示意图。
[0021]图4为微反应器模块单元内微通道反应管的连接关系图。
[0022]图5为多个微反应器模块单元间的串联结构图。
[0023]图6为多个微反应器模块单元间的并联结构图。
[0024]图7为两微通道反应管间的连接关系结构图。
[0025]附图标记：1、内层换热介质腔体，2、物料反应腔体，201、螺旋导流隔板，202、外壁
挡板，203、内壁挡板，3、环绕换热介质腔体，4微反应器模块单元，5微通道反应管，6物料管，7环绕换热介质管，8内层换热介质管，9汇流进口10汇流出口。
具体实施方式
[0026]下面对本技术的具体内容进行进一步的说明：
[0027]本技术是一种基于3D打印机技术制作的微通道反应器，由多个3D技术打印的微反应通道模块单元组成。
[0028]本技术微反应器模块单元为方形体，如图3和图4所示，微反应器模块单元内部有多条规则排列的微通道反应管内嵌，微通道反应管可以与微反应器模块单元为一体结构，也可以微反应器模块单元嵌入微反应器模块单元内。
[0029]微通道反应管结构如图1所示，包括设有内层换热介质腔体1、物料反应腔体2和环绕换热介质腔体3。
[0030]如图1所示，内层换热介质腔体1处于微通道反应管的中央位置，物料反应腔体2包围内层换热介质腔体1，环绕换热介质腔体3包围物料反应腔体2，内层换热介质腔体1、物料反应腔体2和环绕换热介质腔体3间相互隔绝不连通，内层换热介质腔体1、物料反应腔体2和环绕换热介质腔体3间的隔绝层材料为整体结构打印。物料反应腔体2内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印机技术制作的微通道反应器，其特征是，包括至少一个3D技术打印的微反应通道模块单元，所述微反应器模块单元为方形体，微反应器模块单元内部有多条规则排列的微通道反应管内嵌，微通道反应管同时设有内层换热介质腔体（1）、物料反应腔体（2）和环绕换热介质腔体（3）；内层换热介质腔体（1）处于微通道反应管的中央位置，物料反应腔体（2）包围环绕换热介质腔体（3），环绕换热介质腔体（3）包围物料反应腔体（2），内层换热介质腔体（1）、物料反应腔体（2）和环绕换热介质腔体（3）间相互隔绝，内层换热介质腔体（1）、物料反应腔体（2）和环绕换热介质腔体（3）间的隔绝层材料为整体结构打印；内层换热介质腔体（1）、物料反应腔体（2）和环绕换热介质腔体（3）在收尾端部分别设有独立的进口和出口，同一微反应器模块单元上相邻的微通道反应管并联或串联，多个微反应器模块单元并联或串联组成完整的微通道反应器。2.根据权利要求1所述的基于3D打印机技术制作的微通道反应器，其特征是，物料反应腔体（2）内设有螺旋导流隔板（201），螺旋导流隔板（201）的内外边缘位置连接与物料反应腔体（2）的内外壁，螺旋导流隔板（201）将物料反应腔体（2）隔离出螺旋状流动通道，螺旋状流动通道内设有挡板，挡板固定于物料反应腔体（2）内壁或螺旋导流隔板（201）但不隔绝螺旋状流动通道。3.根据权利要求2所述的基于3D打印机技术制作的微通道反应器，其特征是，所述挡板分为固定在物料反应腔体（2）内壁的内壁挡板（203）和固定在物料反应腔体（2）外壁上的外壁挡板（202），内壁挡板（203）和外壁挡板交替设置。4.根据权利要求3所述的基于3D打印机技术制作的微通道反应器，其特征是，螺旋导流隔板层间距大小为反应腔体外径的一半，挡板高度与螺旋导流隔板层间距一致，长度为反应腔体内外壁间距的2/...

【专利技术属性】
技术研发人员：程终发，马志刚，杨光，
申请(专利权)人：山东泰和水处理科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：