[发明专利]一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器及其打印工艺

说明书

本发明实施例公开了一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器，由若干个相同的模块化单元通过串联和/或并联形成阵列排布组成，每个所述模块化单元包括钢材质的保护外壳和镍材质的反应催化内芯，在所述反应催化内芯内设有若干个催化通道，所述催化通道内表面通过高温诱导，并经过酸浸和碱溶处理形成微孔反应界面，还包括一种3D打印工艺，其特征在于，包括3D模型的打印过程以及对3D打印模型的后处理过程；本发明可以快速稳定的制备微通道反应器，可以一次成型，无需组装和二次加工，微通道反应器可以模块化累加，同时形成微通道孔洞中的催化剂耐磨损，不会积碳粉化堵塞通道，反应速度快，可提高生产效率。

技术领域

本发明实施例涉及化工装置技术领域，具体涉及一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器及其打印工艺。

背景技术

随着经济发展，大气污染的问题日益严重，焦炉煤气是炼焦过程中产生的副产物。但是由于大多数焦化企业未能经济有效地回收焦炉煤气，大量的焦炉煤气被直接排放燃烧，不仅造成了极大的经济损失，而且造成了资源的极大浪费，同时也加重了周边地区的环境污染。回收焦炉煤气制取天然气可以降低焦化企业经济损失，节约能源，减少污染物排放，实现工业企业绿色发展，产生良好的经济效益、环境效益和社会效益。

目前焦炉煤气制天然气的方法主要为绝热多段固定床工艺、绝热多段固定床工艺、甲烷化催化剂等方式。目前制天然气的化工厂多为大规模连续工艺或者是中小规模的批次工艺，这两种工艺无法解决效率和灵活性的问题。同时，在实验室到逐级放大到再到投产的过程中会需要大量的研发经费，成本高昂。微通道反应器具有产量大，效率高，生产灵活等优点，是各国新一代化工厂的主要生产模式。

当前传统等微通道反应器加工方式主要为微连接技术，单晶硅各向异性湿式刻蚀法，湿式化学刻蚀腐蚀法，LIGA法，微电火花加工，离子束干式刻蚀法，机械加工或注模法等。而异种金属3D打印技术可以快速稳定的实现微通道反应器加超高活性催化剂的精密加工。3D打印制备微通道反应器具有良好的前景。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器及其打印工艺，以解决现有技术中微通道反应器加工不变，需要后期改造组装以及催化效果不理想的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种煤气制天然气的3D打印微通道反应器，由若干个相同的模块化单元通过串联和/或并联形成阵列排布组成，每个所述模块化单元包括钢材质的保护外壳和镍材质的反应催化内芯，在所述反应催化内芯内设有若干个催化通道，所述催化通道内表面通过高温诱导，并经过酸浸和碱溶处理形成微孔反应界面；

所述保护外壳和所述反应催化内芯之间通过冶金结合一次成型制备，且在所述保护外壳和反应催化内芯之间形成合金过渡相带。

作为本发明的一种优选方案，在每个所述模块化单元的保护外壳的端口处均设有遮蔽网帘，在每个所述保护外壳的端口处边缘均固定安装有挂扣，所述遮蔽网帘通过挂钩与所述挂扣活动连接，在所述遮蔽网帘上固定安装有用于嵌合在所述保护外壳端部凹槽内的磁性吸附条。

作为本发明的一种优选方案，每个所述模块化单元的保护外壳的两个相邻侧面和两个相邻的端面上均设有闭合凹槽，且在另外的侧面和端面上均设有与所述闭合凹槽嵌合连接的连接棱柱，所述连接棱柱的长度小于所述闭合凹槽，且在所述闭合凹槽两端与所述连接棱柱的连接处设有镶嵌凹槽。

作为本发明的一种优选方案，所述闭合凹槽成型后在内部均套设有絮状纤维棉，且在所述镶嵌凹槽在成型后内部填充有球状纤维棉，所述絮状纤维棉和球状纤维棉内均充填有密封油。

作为本发明的一种优选方案，所述反应催化内芯包括若干组相互平行的打印缝，且在每组所述打印缝内均设有点状岛架，相邻所述打印缝之间通过点状岛架形成网状通道。

另外，本发明提供了一种微通道反应器的3D打印工艺，包括如下步骤：