【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及了微反应，具体涉及了一种多级串联微反应器及流体混合方法。
技术介绍
1、在化工中，混合是一个至关重要的过程，它涉及到将不同的化学物质、物理状态和颗粒大小的材料混合在一起，以获得所需的物理和化学性质。混合可以确保化学物质在溶液或悬浮液中均匀分布，这对于许多化学反应和物理过程是必要的。均匀分布可以增加反应效率和产物的纯度。通过混合不同的材料，可以获得新的物理和化学性质。通过将反应物混合在一起，可以增加它们之间的接触面积，从而增加反应速率。通过使用高效的混合设备和技术，可以减少生产时间和成本。
2、对于均相混合过程，american chemical society analytical chemistry，2023，95，8850-8858，通过分析微混合器通道横截面上的浓度分布来评价混合效率me(mixing)。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术提供了一种多级串联微反应器及流体混合方法，能使混合流体不断分裂、混合、拉伸和重组，增大接触面积，改善流体的混合性能，从而实现快速混合和高效反应
2、技术方案：本专利技术提出的一种多级串联微反应器包括流动通道和内部蚀有流体流动通道的基底；所述基底上设有与所述流动通道相连通的流体进口和流体出口，所述流体通道包括与所述流体进口相连接的网格状管段、若干条混合槽组、u型管段、与所述流体出口相连的s型管段；每条混合槽组包括若干首尾相连成一列的混合槽，且相邻两混合槽之间通过收缩段连接；相邻两条混合槽组首尾通过
3、优选地，所述前端水滴形微柱位于所述微型混合槽进口端，所述后端水滴形微柱位于所述微型混合槽出口端；所述前端水滴形微柱与后端水滴形微柱关于水平中心线对称。
4、优选地，所述圆形微柱对称设置于所述混合槽中心轴线线两侧，且每侧圆形微柱在所述混合槽内交错分布。
5、优选地，所述相邻两个圆形微柱的几何中心连线与竖直方向的夹角为5°-18°。
6、优选地，所述混合槽出口端形状是以混合槽水平中心线与中心轴线的交点为中心，中心轴线长度为直径的扇形壁面。
7、优选地，所述水滴形微柱数量为4-16个，所述圆形微柱数量为2-8对。
8、优选地，所述流体进口包括第一流体进口和第二流体进口，所述第一流体进口和第二流体进口均与所述网格状管段相连。
9、优选地，所述微型混合槽长度为中心轴线长度。
10、一种多级串联微反应器的流体混合方法，包括以下步骤：将两种流体通过流体进口注入所述流通通道内汇集成一股混合流股，经混合槽中的前端水滴形微柱分流为四股，通过圆形微柱产生几何形状的破碎作用分流为八股，又经混合槽后端水滴形微柱分流，再沿着混合槽扇形壁面对撞混合后于收缩段再次汇集；经若干串联的混合槽和收缩段进行反复分割、合并和重组后通过流体出口导出。
11、优选地，将所述多级串联微反应器串联或并联，实现两种以上流体的混合和反应。
12、有益效果：本专利技术提供了一种多级串联微反应器及使用方法，能够实现多种流体的混合或反应，包括气气、气液以及液液两相等。
13、本专利技术通过微型混合槽内的水滴形和圆形微柱独特的空间布置，能够使流体微团沿流通途径不断地被破碎、剪切、拉伸和折叠来增大流体间的接触面积，增强流体间的传质作用，提升流体混合效果和反应转化率；另一方面采用符合工程流体力学的扇形壁面的外部轮廓的微型混合槽设计，在保证混合效率的前提下，改善了流体均布性能，减小了滞留区范围，改善了停留时间分布情况。
14、本专利技术的多级串联微反应器由于其具有极小的特征尺寸，能够提供极大的比表面积，因此能够实现快速传热传质，大大缩短反应的时间，使连续化生产得以实现。所述微反应器能够用于大多数涉及流体混合的化学反应，例如萃取、硝化、水解、氧化、酯化、羰基化等，可广泛应用于食品、医药等精细化学品的生产过程。
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1.一种多级串联微反应器，其特征在于，包括流动通道和内部蚀有流体流动通道的基底(1)；所述基底(1)上设有与所述流动通道相连通的流体进口和流体出口(5)，所述流体通道包括与所述流体进口相连接的网格状管段(2)、若干条混合槽组、U型管段(10)、与所述流体出口(5)相连的S型管段(11)；每条混合槽组包括若干首尾相连成一列的混合槽(12)，且相邻两混合槽(12)之间通过收缩段(6)连接；相邻两条混合槽组首尾通过U型管段(10)连接；若干条混合槽组中位于最外侧的两条混合槽组，一条通过所述网格状管段(2)与流体进口相连，另一条通过所述S型管段(11)与所述流体出口(5)连接；每个混合槽的进口端通过收缩段(6)或U型管段(10)连接下游相邻混合槽的出口端；所述混合槽(12)包括若干前端水滴形微柱(7)和后端水滴形微柱(9)，所述前端水滴形微柱(7)与后端水滴形微柱(9)间设有若干圆形微柱(8)。
2.根据权利要求1所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述前端水滴形微柱(7)位于所述混合槽(12)进口端，所述后端水滴形微柱(9)位于所述微型混合槽(12)出口端；所述前端水滴
3.根据权利要求1所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述圆形微柱(8)对称设置于所述混合槽(12)中心轴线两侧，且每侧圆形微柱(8)在所述微型混合槽(12)内交错分布。
4.根据权利要求3所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述相邻两个圆形微柱(8)的几何中心连线与竖直方向的夹角为5°-18°。
5.根据权利要求2所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述混合槽(12)出口端形状是以混合槽(12)水平中心线与中心轴线的交点为中心，中心轴线长度为直径的扇形壁面。
6.根据权利要求1所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述水滴形微柱数量为4-16个，所述圆形微柱(8)数量为2-8对。
7.根据权利要求1所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述流体进口包括第一流体进口(3)和第二流体进口(4)，所述第一流体进口(3)和第二流体进口(4)均与所述网格状管段(2)相连。
8.根据权利要求1所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述混合槽(12)长度为中心轴线长度。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种多级串联微反应器的流体混合方法，其特征在于，包括以下步骤：将两种流体通过流体进口注入所述流通通道内汇集成一股混合流股，经混合槽(12)中的前端水滴形微柱(7)分流为四股，通过圆形微柱(8)产生几何形状的破碎作用分流为八股，又经混合槽(12)后端水滴形微柱(9)分流，再沿着微型混合槽扇形壁面对撞混合后于收缩段(6)再次汇集；经若干串联的混合槽(12)和收缩段(6)进行反复分割、合并和重组后通过流体出口(5)导出。
10.根据权利要求9所述的多级串联微反应器的流体混合方法，其特征在于，将所述多级串联微反应器串联或并联，实现两种以上流体的混合和反应。
...【技术特征摘要】
1.一种多级串联微反应器，其特征在于，包括流动通道和内部蚀有流体流动通道的基底(1)；所述基底(1)上设有与所述流动通道相连通的流体进口和流体出口(5)，所述流体通道包括与所述流体进口相连接的网格状管段(2)、若干条混合槽组、u型管段(10)、与所述流体出口(5)相连的s型管段(11)；每条混合槽组包括若干首尾相连成一列的混合槽(12)，且相邻两混合槽(12)之间通过收缩段(6)连接；相邻两条混合槽组首尾通过u型管段(10)连接；若干条混合槽组中位于最外侧的两条混合槽组，一条通过所述网格状管段(2)与流体进口相连，另一条通过所述s型管段(11)与所述流体出口(5)连接；每个混合槽的进口端通过收缩段(6)或u型管段(10)连接下游相邻混合槽的出口端；所述混合槽(12)包括若干前端水滴形微柱(7)和后端水滴形微柱(9)，所述前端水滴形微柱(7)与后端水滴形微柱(9)间设有若干圆形微柱(8)。
2.根据权利要求1所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述前端水滴形微柱(7)位于所述混合槽(12)进口端，所述后端水滴形微柱(9)位于所述微型混合槽(12)出口端；所述前端水滴形微柱(7)与后端水滴形微柱(9)关于水平中心线对称。
3.根据权利要求1所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述圆形微柱(8)对称设置于所述混合槽(12)中心轴线两侧，且每侧圆形微柱(8)在所述微型混合槽(12)内交错分布。
4.根据权利要求3所述的一种多级串联微反应器，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈啸，刘嘉成，于超，王庆，李雲龙，何嘉伦，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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