[发明专利]三维超重力微反应集成塔

说明书

本发明涉及一种三维超重力微反应集成塔，包括一壳体，所述壳体中部设一可绕轴旋转的塔体，所述塔体内布设有用以反应物混合反应的微反应以及为微反应器提供反应物的料液通道；所述塔体按结构不同分为位于中心的塔体内层和位于塔体内层外侧的塔体外层；所述料液通道和微反应器以特定结构及方式分别布设在塔体内层和外层上。该塔利用超重力场和微反应器的协同作用强化传质传热及反应过程，克服传统超重力设备的端效应，随着塔半径的增大，流体的混合效果不会下降，反而更好，精确控制反应物在塔内的流向和速度，实现多个反应过程在一个塔内的集成，调整塔高实现处理量的低成本快速放大。

技术领域

本发明涉及一种三维超重力微反应集成塔，应用于化工、制药、生物、轻工等领域，属于超重力技术领域。

背景技术

超重力技术开发研究始于20世纪70年代末，经过大量研究者研究发现超重力环境下流体间的表面张力在高速旋转的填料对流体的剪切力的作用下显得微不足道，原本在微重力场中凝聚在一起的液体迅速被分离，使液体在填料区的存在方式呈现为液滴状、液膜状及液丝状，从而相间接触面积迅速增加，相界面更新速度很快，相间相对运动速度也迅速增加，因此超重力技术自发明以来被应用于化工、制药、生物、轻工等领域，然而存在如下缺点：（1）存在端效应，随着转子半径的增加，传质或反应效率并没有线性增加；（2）随着转子半径的增大，转子外周存在着大量干区，流体在转子外周的相间接触及混合效果不佳；（3）很难大批量生产或大尺寸放大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种混合效果好，效率高，可实现处理量的低成本快速放大的三维超重力微反应集成塔。

本发明采用以下方案实现：一种三维超重力微反应集成塔，包括一壳体，所述壳体中部设一可绕轴旋转的塔体，所述塔体内布设有用以反应物混合反应的微反应器以及为微反应器提供反应物的料液通道。

进一步的，所述塔体包括位于中心的塔体内层和位于塔体内层外侧的塔体外层；所述微反应器分布在塔体外层上，塔体内层的上端或下端设置有至少一个反应物进口，所述塔体内层上设置有至少一组料液通道，每组料液通道连通至少一个反应物进口；料液通道的出口与微反应器的入口相连通。

进一步的，所述塔体外层沿轴向或周向或同时沿轴向和周向阵列微反应器，所述塔体内层由多组料液通道沿轴向交替阵列而成，一组料液通道流通一种反应物，所述料液通道进口设置在塔体上端或下端，所述料液通道出口与塔体外层的微反应器入口相连通。

进一步的，每组料液通道包括位于塔体内层端部的主流通道、沿轴向层级分布的分布通道和定位通道，每组料液通道的主流通道与对应的反应物进口相连通，并且主流通道经定位通道与同组的各个分布通道串联连通，所述分布通道与微反应器的入口相连通，不同组的分布通道沿轴向交替排列。

进一步的，微反应器沿轴向设置为层状分布，每层的微反应器沿周向设置为轴对称分布，每个微反应器设置有至少一个入口和一个出口，同层的微反应器上通入相同反应物的入口与同一个分布通道连通。

进一步的，所述的塔体内层设置为转轴，转轴两端伸出壳体，塔体外层固套在转轴上。

进一步的，所述塔体由圆柱形塔节分块组装而成，每个圆柱形塔节高度为0.01m~1m。

进一步的，所述塔体采用3D打印技术、板印刷术、化学刻蚀技术、光刻电铸注塑技术、钻石切削技术、线切割技术、激光加工技术和离子束加工技术中的任一种技术加工而成。

进一步的，塔体的材质为高分子轻质材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）该利用超重力场和微反应器的协同作用强化传质传热及反应过程，克服传统超重力设备的端效应，随着塔半径的增大，流体的混合效果不会下降，反而更好；