[实用新型]微混合芯片和微通道反应系统

说明书

技术领域

本申请涉及一种化学反应器，特别是涉及一种微混合芯片和微通道反应系统，属于微流控技术领域。

背景技术

化学反应器是实现化学反应过程的设备，广泛应用于精细化工、制药、石油化工、冶金、轻工等行业。常用的反应设备如间歇式反应釜，灵活简单，能够满足各种各样的反应工艺的需求。然而，由于间歇式反应釜比表面积小，在工艺放大过程中需要多步优化，对人力物力消耗极大，且存在传质传热不均匀、设备占地面积大、能耗高、连续化生产困难、安全系数低等缺点。21世纪，随着微流控技术的兴起及飞速发展，整个化工行业也将伴随着工业4.0的革新及升级换代，而基于微流控技术的微通道反应器正是这场革新中的核心与关键所在。

微通道反应器是指特征尺度在数百微米以下的化学反应过程装备，其具有比表面积大、传质传热效率高、返混几率小及流动状态接近平推流等优点，从而可以很精确地控制反应停留时间，使反应温度范围分布变窄，加快化学反应速率，提高化学反应的选择性，展现了高效、安全、稳定、节能环保、自动化连续化生产等无可比拟的优势。

然而，现有的微通道反应器主要存在以下问题：

1、现有的微通道反应器灵活度不够，对许多化学工艺的适应性不是很好，尤其对多种物料、多步温区的反应工艺适应性不够；

2、反应模块与换热模块集成化太高，从而对于许多仅常温就可以进行的反应而言，设备造价成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微混合芯片和微通道反应系统，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种微混合芯片，包括至少两个物料入口和一条反应工艺管道，每个所述物料入口分别通过一条物料预热管道连通于所述反应工艺管道的同一端，该反应工艺管道的另一端形成有一物料出口，所述物料预热管道和反应工艺管道曲线延伸并形成多个U形转角。

优选的，在上述的微混合芯片中，所述反应工艺管道内阵列分布有多个混合凸柱。

优选的，在上述的微混合芯片中，所述物料入口和物料出口位于同一直线上，且位于所述微混合芯片同一侧的同一边缘。

本申请实施例还公开了一种微通道反应系统，包括：

至少一个所述的微混合芯片；

夹具，与所述微混合芯片的一个边缘固定，夹具上设有与所述物料入口、物料出口分别连通的流道过孔；

换热器，具有供所述微混合芯片插置的插槽。

优选的，在上述的微通道反应系统中，所述夹具包括夹具底板和夹具盖板，该夹具底板和夹具盖板之间可拆卸固定，所述夹具底板和夹具盖板之间形成有对所述微混合芯片边缘进行容纳的卡槽，所述流道过孔开设于所述卡槽上。

优选的，在上述的微通道反应系统中，所述夹具底板和夹具盖板之间通过紧固螺栓固定。

优选的，在上述的微通道反应系统中，所述换热器包括两块互为镜像的换热器外板、以及两块互为镜像的换热器内板，所述换热器内板夹持于两块所述换热器外板之间，两块所述换热器内板之间形成有芯片插置槽，所述换热器内板与所述换热器外板之间形成有由折流板围成的流道。

优选的，在上述的微通道反应系统中，两块所述换热器内板之间还形成有温度传感器探头插入槽。

优选的，在上述的微通道反应系统中，所述换热器内板材质为铝，所述换热器外板材质为树脂，表面喷金属漆。

优选的，在上述的微通道反应系统中，还包括：

至少一个微反应芯片，微反应芯片与微混合芯片之间连通，每个所述微反应芯片分别包括一个反应物入口和一个反应物出口，所述反应物入口和一个反应物出口之间连通有反应管道，该反应管道曲线延伸并形成多个U形转角。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型提供的微通道反应器装置由于比表面积大，在工艺放大过程中步骤简化，节约了人力物力，且具有传质传热均匀、设备占地面积小、能耗小、连续化过程操作、安全系数高等优点。且微反应芯片配置灵活，换热器独立，能适应多种物料，多步复杂工艺的连续化生产过程。本实用新型中，预热管道是为了使反应发生之前，多种物料充分预热，达到反应所需要的热力学能量值(活化能)，之后混合、反应能迅速进行，提高效率；弯曲管道是可以增大流体的湍动，进而增大对流传热的传热膜系数，提高传热效率。

反应芯片与换热器之间随时插入随时取出，极大地提高了灵活性，换热器与反应器采用对流传热，可以根据需求设置多个温区(多个换热器)。

附图说明