[发明专利]电热式微型反应器制备系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微化工过程机械，尤其是一种成本低廉，控制简单且精度较高的，工作环境友好的基于微反应器的医化产品制备系统，具体地说是一种可用于量子点实验和制备的电热式微型反应器制备系统。

背景技术

众所周知，目前工艺过程的强化通道分为两个分支，一个是设备的超大型化，高温高压和临界条件的应用；另外一个就是设备的微型化发展。前者资金投入大，且实际产能数据与小批量试验数据会有较大的出入，而微型化具有投资少，反应稳定的优点，尤其是在微尺度下反应的转化率、选择性明显提高，传热系数和传质性能得到极大的加强，因此微化工设备与过程被公认为当今化学工程学科发展的重要方向之一。

微反应器内流体的微通道尺寸在亚微米到亚毫米量级，与传统反应设备相比，其优点在于对质量和热量传递过程的强化以及流体流动方式的改进。在微反应器内，温度梯度随着线尺度的减小很快增加，传热推动力的显著增加，扩大了单位体积或单位面积的热扩散通量；此外，通过减小流体厚度，相应增加了面积体积比。因此通过精确的控制反应时间和反应温度，来控制反应的进程，提高原料的转化率，并且由于反应体积的减小，可最大限度的降低危险发生所产生的危害。

在微反应器换热方式方面，早期多借助于油浴、水浴、烘箱或冷箱等方式。这种方式影响微反应器与系统元件的集成与温度的精确控制，而且不利于在线监测。因此集成换热单元与原料的混合与反应成为微反应器的发展趋势。

在油浴加热时，油浴整体上可视为一稳定的温度场，但流体在加热过程中的流动性，造成了在局部区域间温度的差异，仪表显示非真实试验温度； 而且油浴设备体积较大、笨重，受场地等条件限制；加热油受热过程中容易造成空气污染，给周围环境带来不良影响受；而且加热油沸点的影响，反应体系最高加热温度受到限制，更由于导热油在高温状态下易挥发，对于长时间需要加热的反应来说，也因此也限制了加热时间的延长。中国发明专利(申请号200610088398.4)公开了一种复合换热式微反应器，可实现多温度区的控制；中国发明专利(申请号200710048166.0)公开了一种复合式换热填充式微反应器，中国发明专利(申请号200610085433.7)公开了一种利用微通道反应器制备生物柴油的方法，中国发明专利(申请号200710134498.0)公开了一种微通道反应器制备脂肪酸脂的方法以及中国发明专利(申请号200710021824.7)一种利用微通道反应器制备纳米沸石的方法，以上反应的热量提供，都是通过油浴加热获得。通过比较可以发现，以上油浴加热普遍存在加热不均匀和设备体积庞大不利于集成等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有的微反应器采用油浴加热所存在的加热不均匀和设备体积庞大不利于集成的缺点，设计一种成本较低，工作环境良好，操作条件容易控制以及利于加工的电热式微型反应器制备系统。

本发明的技术方案是：

一种电热式微型反应器制备系统，其特征是它包括蠕动泵3、微混合器为4、智能PID温度控制器5、微流体反应器8和电加热器9，所述的蠕动泵3的输入端通过两个或两个以上的连接管与不同的反应原料容器1相连，蠕动泵3的输出端通过连接管与微混合器4的输入端相连，微混合器4的输出端通过连接管与微流体反应器8的输入端相连，微流体反应器8连接有产品收集装置6，微流体反应器8安装在电加热器9上，电加热器9与智能PID温度控制器5电气连接，在微流体反应器8中的供液流道上安装有微型温度传感器10。

所述的电加热器9依次由底板93、隔热层94、热电阻层95、绝缘层96、加热板97组成，它们通过紧固件98连接成一个整体，在热电阻层95上均匀缠绕有电阻丝92，在加热板97上安装有多个温度传感器7，温度传感器7的输出端与智能PID温度控制器5的对应输入端相连。

所述的温度传感器7嵌装在所述加热板97中。

所述的微型温度传感器10的感温头位于微流体反应器8内的供液流道中。

所述的微流体反应器8为不锈钢微反应器，其内部的供液流道的水力半径为通道0.05-0.07毫米。

本发明的有益效果：

1、本发明采用电加热避免了油浴加热温度场的不均匀性，可在整个板面实现温度的恒定统一，同时通过采用智能PID温度控制器能实现整个温度的智能化恒温控制且能自动调节，控制方便，是先进控温技术在微反应器领域的创新性应用；

2、本发明避免了油浴加热设备体积笨重，受场地限制的缺点，可在一个较小的空间内完成温度的加热，实现简洁轻便的效果；