[实用新型]一种3D打印多孔道微反应器

说明书

本实用新型涉及一种3D打印多孔道微反应器，属于冶金过程快速混合与萃取设备技术领域。该3D打印多孔道微反应器，包括多孔道微反应器本体、第一流体隔室、第二流体隔室、两相流体混合室、混合相分配室、多孔微通道、混合相缓冲室、水相入口A、油相入口B、液滴切割筛板C、混合相分配室入口D和混合液出口E。该3D打印多孔道微反应器应用，包括单相或多相反应微流体萃取，包括气液反应、液液反应。本3D打印多孔道微反应器结合了两相流体热质传递速率高和处理量大的特点，且设备成本低；传质面积大和对流扩散系数高，设备费用低，操作安全简单；调节锯齿形通道数量实现规模化生产，设备处理量大；选择性好、能耗低。

技术领域

本实用新型涉及一种3D打印多孔道微反应器，属于冶金过程快速混合与萃取设备技术领域。

背景技术

在冶金、化学、化工、石化、医药和食品等众多领域，特别是冶金产业的低效高耗单元的混合、萃取和换热过程，都需要进行两相或多相流体间的混合与反应，混合性能对反应过程有重要的影响。传统的反应设备有平推流和全混釜反应器等，他们处理量大，可以满足工业大规模生产要求，但是存在以下问题：1、混合效果不理想。2、设备体积大。3、流体在反应器中停留时间长。近年来，随着微加工和精密加工制造技术的不断发展，市场上出现各种新型微反应器，由于微反应器的有效通道或腔室的物理尺寸缩小到微米级别，使得流体间温度、压力、浓度和密度等物理量的梯度急剧增加，导致传热传质推动力大大增加，可使传热系数提高几个数量级而传质反应时间降低几个数量级，优势还表现在能耗低和安全性高等。但是微反应器由于尺寸限制，处理量小，无法满足工业大规模生产要求；且制造成本高，不易加工。因此，开发一种热质传递速率高和处理量大的反应器对冶金过程两相流体快速混合与萃取反应工过程有十分重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种3D打印多孔道微反应器。本3D打印多孔道微反应器结合了两相流体热质传递速率高和处理量大的特点，且设备成本低；传质面积大和对流扩散系数高，设备费用低，操作安全简单；调节锯齿形通道数量实现规模化生产，设备处理量大；选择性好、能耗低。本实用新型通过以下技术方案实现。

一种3D打印多孔道微反应器，包括多孔道微反应器本体、第一流体隔室、第二流体隔室、两相流体混合室、混合相分配室、多孔微通道、混合相缓冲室、水相入口A、油相入口B、液滴切割筛板C、混合相分配室入口D和混合液出口E，多孔道微反应器本体一端上下位置处分别设有水相入口A、油相入口B，水相入口A、油相入口B分别与位于多孔道微反应器本体内部的第一流体隔室、第二流体隔室相通，第一流体隔室、第二流体隔室中间位置处设有两相流体混合室，第一流体隔室底部与两相流体混合室顶部通过液滴切割筛板C相通，两相流体混合室底部通过与第二流体隔室顶部通过液滴切割筛板C相通，两相流体混合室内端与位于多孔道微反应器本体内部的混合相分配室的混合相分配室入口连通，混合相分配室混合相分配室出口端面上设有若干出口孔，若干出口孔均与位于多孔道微反应器本体内部的多孔微通道入口相通，多孔微通道出口与位于多孔道微反应器本体内部的混合相缓冲室相通，混合相缓冲室出口与位于多孔道微反应器本体端面上的混合液出口E相通。

所述混合相分配室呈拱形，厚度为2～3mm，使多孔微通道入口处萃取混合液的压力基本相同，保证每个通道的实时流量相同。

所述混合相分配室内部均匀分布横置的、直径为0.5～1mm的圆柱体，使两相流体进入混合室时形成碰撞流，保证两相流体进一步混合，同时缩小了混合相分配室的体积，缩短了混合相的停留时间，避免了两相液体的分层问题。

所述多孔微通道为若干均匀分布连续多孔通道，每个多孔通道截面为圆形（每个多孔通道形状为蛇形或螺旋形），圆形孔径为100～1000μm，其中每层中部分首尾相连的连续多孔通道构成锯齿形，锯齿的角度为20～100°，锯齿的长度和角度可进行调节，使混合流体更容易形成紊流，对流扩散系数更高。

所述多孔微通道为50个以上均匀分布的连续多孔通道。