[发明专利]一种微通道混合器及其在液氨吸收过程中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种微通道混合装备及其在液氨吸收中的应用，具体说是 一种微通道混合设备中的新的混合技术，特别是适用于液氨与吸收剂的混 合技术装备，属于液-液混合技术和新型化工混合过程装备领域。

背景技术

氨水和铵盐是重要的化工原料，主要用于生产氮肥及作为工业催化剂 制备过程中的沉淀剂或分子筛催化剂中的氨交换剂使用。在工业上，是由 液氨导入水或稀酸中吸收而成，过程简单，但反应过程快且放热量大。现 有工业生产技术有液氨扩散式和并流喷射混合式。由于吸收为放热过程， 液氨部分汽化，发生气蚀现象导致系统稳定性差、振动大、噪音大，过程 存在着严重的不安全因素。

微通道混合器是指具有通道当量直径(当量水力直径)在数十微米至 数毫米范围的微混合设备，在很多文献中已有所描述：“Microreactors：New Technology for Modern Chemistry(W.Ehrfeld，V.Hessel，H.，Wiley/VCH， Weinheim，Germany，2000)”，“Chemical Micro Process Engineering(V. Hessel，H.，Wiley/VCH，Weinheim，Germany，2004)”，“A Microreactor for the Nitration of Benzene and Toluene，(J.R.Burns，C.Ramshaw，4th Int. Conference on Microreaction Technology(IMRET4)，2000，Atlanta，USA”)。这 些例子大多描述流体在类似T-接头中合并两种流体，却很少或根本没有在 如何安排不等动量通量的两流体更好的混合上作深入研究，尤其对于易挥 发的高蒸汽压流体的考虑是空白的。

微混合器的混合机制等基础理论研究已引起研究者们的广泛兴趣，作 为化工过程中传质与混合单元的新技术装备，必将成为一些新兴领域的核 心装备，将微混合器用于大规模工业过程是其开发应用的目标之一。

本发明即采用微混合技术实现年产十万吨量级的液氨吸收过程，这种 将微混合技术应用于液氨吸收过程的方法及微通道装备尚未见文献报导。

发明内容

本发明是将微混合器应用于大规模工业过程的一次成功实践，旨在克 服现有液氨吸收工艺中诸如系统稳定性差、振动大、噪音大的弊端，以及 现有过程装备的严重安全问题。本发明的目的在于提供一种可用于工业规 模液氨吸收的微通道混合器，其可实现液氨吸收过程安全可靠、连续、无 振动和静音操作，产品质量稳定且易调节。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

制备一种平板状微通道芯片板：于二芯片A和A′上的一面、即正面 分别刻有对称的微通道，将二芯片板A和A′具有对称微通道的平面相互 叠合，使二片芯片板上刻制的微通道扣合为一体，形成第一流体(吸收剂) 的通道；

形成第一流体通道的芯片板A及A′上均设置有贯穿芯片板的两个入 口和一个出口，两个入口之一作为第一流体的入口使用，而另一入口作为 第二流体(液氨)的通道使用；

在第一流体入口及出口之间刻制有微通道，与第一流体入口相连的微通 道为吸收剂入口分布通道，与流体出口相连的微通道为混合通道；

第一流体入口分布通道与混合通道相连通；且，

仅在其中一芯片板A或A′上的第一流体入口分布通道与混合通道相 连通处设置透过微通道板的孔隙；

且仅于在设置有孔隙的芯片板A或A′的背面上刻制第二流体(液氨) 入口分布通道，且此面仅设有第二流体的入口分布通道，第二流体入口分 布通道一端与芯片A及A′上的第二流体入口相连通，另一端通过芯片板 A或A′上的孔隙与第一流体通道相连通；

第一流体与第二流体入口分布通道条数相等；

由具有上述特征的一个芯片A和一个芯片A′构成一个混合单元；

所用微通道混合器由至少一组所述混合单元的芯片板叠加而成，且所有 叠加在一起的混合单元的第一流体入口、第二流体入口及出口分别各自相 互连通。