[发明专利]一种微反应器

说明书

技术领域

本发明涉及反应设备技术领域，具体的说是一种应用在化工、医药等领域使用的微反应器，使反应介质可在微反应器的反应通道内充分混合并进行物理反应或化学反应。

背景技术

微反应器，是指利用例如精密加工技术等手段制造的微型反应器，其特征尺寸通常在10到3000μm之间。如本领域的技术人员所理解的，微反应器的“微”不是特指微反应器设备的外形尺寸小，也不是指微反应器设备产品的产量小，而是表示工艺流体(反应介质)的反应通道在微米级别(至多到毫米级别)，即，反应通道为微型反应通道。微反应器中可以包含有成百万上千万的这样的微型反应通道，因此也能够实现很高的产量。

微反应器比常规的管道式反应器的尺寸仍然要小得多，但微反应器从本质上来讲仍是一种连续流动的管道式反应器。微反应系统通常可以包括换热、混合、分离、分析和控制等高度集成单元。对于微反应器而言，因具备大比表面积、微小反应体积和独特的层流传质等特性，决定了其拥有常规反应器所不可比拟的优良传热、传质和混合性能。良好的传质性能保证了物料的快速混合，传热效率的提高则使得反应能在等温条件下快速反应。

CN101873890B公开的名称为“过程加强的微流体装置”，其采用多个相继的腔室，并进一步公开了“多个相继的腔室中的每一个紧接地相继有所述腔室中的另一个腔室，并还包括逐渐变窄的出口和分割改向壁，所述逐渐变窄的出口形成所述相继的腔室的相应的变窄的进口……”。上述设计，采用逐渐变窄的进口在实现流体混合的过程中，仅能通过分流和改变流向的作用实现流体混合。上述设计的缺点在于，腔室中流体的流速变化不明显，不能通过改变流体速度以及与缓冲相结合的方式实现流体的混合。

发明内容

针对现有技术的上述现状，本发明的主要目的在于提供一种微反应器，通过射流与反冲相结合的方式实现流体快速混合分流，解决现有技术微反应器的腔室中流速变化不大，混合效果不佳的问题。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种微反应器，包括反应通道，所述反应通道上设有至少两个反应腔室，其中：上游的第一反应腔室的出口与下游的第二反应腔室的入口连通，第一反应腔室的出口与第二反应腔室的入口之间通过射流通道连通，所述射流通道包括一段等截面通道，并且对应所述射流通道中流体的出射方向在第二反应腔室内设有反冲结构，使自所述射流通道喷射出的流体在经过反冲结构时改变流向、并沿着反冲结构分流成为至少两股支流，优选地，所述支流中至少两股的流向相对于所述射流通道中流体的出射方向偏转至少90度角，优选地，所述支流在第二反应腔室的出口处汇集。

优选地，所述等截面通道的长度L与横截面面积S之间满足关系式L＝4S～10S，优选L＝6S～8S。

优选地，所述第二反应腔室的入口的面积小于该入口与所述反冲结构之间形成通道在垂直于流体流动方向的最小截面面积，并且小于所述反冲结构与所述第二反应腔室的侧壁之间形成通道在垂直于流体流动方向的最小截面面积。

优选地，所述反冲结构为V形或弧形，并且所述反冲结构的下凹部位对应所述射流通道的出射方向；

优选地，所述反冲结构为V形时，所述反冲结构的开口角度α范围为30-160度，优选为60-120度，更优选为75、85或100度。

优选地，所述反冲结构的两个翼部的自由端分别设有能够起到扰流并延长流体行程作用的凸块。

优选地，在所述反冲结构与第二反应腔室的出口之间设有扰流结构和/或分流对冲结构；

优选地，所述扰流结构为扰流块，进一步优选地，所述扰流块自所述反冲结构的下方延伸形成与所述反冲结构一体成型的结构；

优选地，所述分流对冲结构为至少一对相对于所述等截面通道的中心线对称且呈V形设置的导流片，成对的两个导流片的尖端之间保留开口且开口朝向所述第二反应腔室的出口；当所述导流片设有两对以上时，位于上游的导流片之间的开口宽度小于位于下游的导流片之间的开口宽度；优选地，所述导流片为直片或者弧形片。

进一步优选地，所述扰流块位于所述导流片的开口的下方。

优选地，所述第二反应腔室的出口处的侧壁收缩呈V型角；

优选地，所述V型角的开口角度β范围为30-160度，优选为60-120度，更优选为为90度。

优选地，至少部分所述第二反应腔室的侧壁为直壁；优选地，所述第二反应腔室的两侧的侧壁平行。

优选地，所述反应通道包括并排布置的至少两个，所述至少两个反应通道对应的反应腔室之间共用腔室侧壁。