[发明专利]微通道反应器

说明书

优先权

本申请要求2008年12月23日提交的题为“微通道反应器(Microchannel Reactors)”的欧洲专利申请第08306012.9号的优先权。

背景技术

本发明一般涉及微通道反应器，更具体来说，涉及微通道反应器，该微通道反应器设置用于重力辅助流，包括火焰阻挡插入件，允许高放热反应的工艺过程。

发明概述

微型反应器通常被称作微结构反应器、微通道反应器、微型线路反应器或微流体装置，是一种可将样品约束在其中，进行工艺过程的装置。所述样品可以是移动的或者静止的，但是通常是移动的样品。在一些情况下，所述工艺过程包括化学反应分析。在其它的情况下，所述工艺过程作为使用两种不同的反应物的制造工艺的部分来进行。在另外的情况下，将移动的或静止的目标样品约束在微型反应器中，在样品和相关的热交换流体之间进行热交换。在任意的情况下，所述约束的空间的尺寸可以约为1毫米。微通道是此种约束的最常见的形式，微型反应器通常是连续流动反应器，而不是间歇式反应器。所述微通道的内部尺寸为传质和传热速率提供了很大的改进。使用微通道的微型反应器提供了许多优于常用规模反应器的优点，包括大大改进能量效率、反应速度、反应产率、安全性、可靠性、可量测性等。

尽管可以获得这些优点，但是一些反应条件会给微型反应器带来挑战。例如，高放热反应只有在控制温度升高的条件下才能处理。例如，已知臭氧分解反应是高爆炸性反应，因此微型反应器可以利用微型反应器内的低反应体积和约束装置防止火焰蔓延。另一个问题在于，两相流，例如气/液流会在反应器内造成无法接受的高压降。

本发明涉及微型反应器，具体来说，本发明涉及设置用于重力辅助流的微型反应器或降膜式微型反应器，其特别有利于危险的反应，例如臭氧分解反应。另外，所述微型反应器能够处理两相(气/液)流，同时在反应器内不会产生无法接受的压降。

根据本发明的一个实施方式，提供了一种微通道反应器。所述微通道反应器包括微通道外壳和设置在所述微通道外壳之上的上部微结构，该微通道外壳包括设置用于重力辅助流的多个通道。所述上部微结构包括气体进料线路，液体进料线路，以及至少一个混合腔。所述微通道外壳包括至少一个反应通路，所述混合腔与所述反应通路流体连通。所述气体进料线路包括至少一个气体进料入口，该入口可以进行操作，将气体进料输送到所述混合腔。所述液体进料线路包括至少一个液体进料入口和与所述混合腔相邻的至少一个液体储器，所述液体进料与所述至少一个液体进料入口流体连通。所述液体储器可以进行操作，将液体进料输送到所述混合腔中。

在另外的实施方式中，所述混合腔可以包括火焰阻挡插入件，该插入件可以在危险的反应，例如臭氧分解反应中，防止火焰蔓延。

通过结合附图阅读以下详述，可以更充分地理解本发明实施方式给出的这些特征以及其它的特征。

附图简要说明

结合以下附图阅读本发明后便可以最好地理解以下本发明具体实施方式的详细描述，在附图中，相同的结构用相同的编号表示：

图1是根据本发明一个或多个实施方式的微通道反应器的侧视截面图；

图2是根据本发明一个或多个实施方式的微通道反应器的上部微结构的分解侧视截面图；

图3是图1的根据本发明一个或多个实施方式的微通道反应器的部分顶视截面图，具体显示了上部微结构的液体线路、气体线路、冷却线路、两个混合腔，以及微通道外壳的反应通道和冷却通道；

图4是图1的根据本发明的一个或多个实施方式的微通道反应器的部分侧视截面图，具体显示了上部微结构的液体进料从液体线路溢流进入混合腔中；

图5是图1的根据本发明一个或多个实施方式的微通道反应器部分侧视截面图，具体显示了下部微结构；

图6是包括16个混合腔的微通道反应器的液体和气体线路的示意图；

图7是包括16个混合腔的微通道反应器的液体、气体和冷却线路的示意图。

图中所示的实施方式的性质为举例说明，不是用来限定由权利要求书定义的本发明。另外，通过阅读发明详述，可以更清楚地理解附图和本发明的各个特征。

发明详述