[发明专利]一种高效反应器

说明书

本发明公开了一种高效反应器，涉及反应器技术领域，包括反应装置、换热壳体和换热层，反应装置固定于换热壳体内，换热层位于反应装置与换热壳体之间，换热层具有换热入口和换热出口，反应装置具有反应入口和反应出口，反应入口和反应出口均穿过换热壳体，反应装置内还设有反应层，反应层为纤维模块。本发明的特点是结构简单，能够大批量生产，并且传质效率以及换热效果较好，将纤维模块作为反应层，提高反应物的混合效果。

技术领域

本发明涉及反应器技术领域，特别是涉及一种高效反应器。

背景技术

化学工业与我们的日常生产活动和生活密切相关，药品、高分子聚合物、石油等都是化学工业的产品。传统的化工生产设备中，釜式反应器以及大管径管式反应器可满足大规模生产需求，但随着对生产企业节能环保要求的提高，其在生产过程中能耗高、安全性差且环境污染严重等缺点逐渐显现。此外，这种传统化工设备是在宏观尺度进行流体混合，混合效率低，换热性能差，难以解决化学反应伴随的传质、传热问题，导致反应效率低，安全性差。因此，当反应从实验室规模放大至工业生产时应用传统大容积反应设备，会出现数据偏差，从而造成放大周期长、放大效果差等缺点，不利于一些精细化工产品的制备。

为了解决上述问题，近年来微通道反应器逐渐受到了人们的广泛关注。微通道反应器是一种拥有小尺寸、超大比表面积的连续反应器，其特征通道尺寸通常都是微米级(50-1000μm)，可以使反应物在微米尺度下反应，保证了流体流动的均匀性和理想性。与传统大尺度的釜式或管式设备相比，其传热和传质性能得到了显著强化，因此微通道反应器可以使反应的转化率、选择性、操作安全性显著提高。微通道反应器可以进行均相的催化反应，可以在管壁上负载催化剂进行非均相催化反应。反应系统可以以单一微通道反应器为基础单元，根据实际反应需求实现多反应器的并联。这一数增效应可省去中试环节，实现实验研究到工业化生产的无副作用放大，缩短了放大周期，节约了试验成本，促进了产学研一体化。此外，由于微通道反应器的反应单元相互独立，其结构简单、操作条件易于控制，在应用过程中便于拆分、检查、清洗。

但现有的微通道反应器内部空间利用率低，反应物料流量范围小，混合效率低，加工效率低，只适用于实验室研究，难以满足工业生产的要求。此外，现有不同的加工方法呈现出各种不同的弊端，如化学蚀刻法会产生污染环境的酸碱废液；激光刻蚀生产效率低，且局限于小尺寸的微流控芯片加工；离子刻蚀局限于硅基材料和聚合物，加工质量也受到深宽比的影响；模压法需要制作高成本的精密微通道磨具；徽细电火花加工等特种微型机械加工技术工艺复杂，周期长；微注射成型易形成为小裂纹等。

因此，市场上急需一种新型反应器，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效反应器，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，有效的降低制造成本，提高传质效果与换热性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种高效反应器，包括反应装置和换热壳体，所述反应装置固定于所述换热壳体内，所述换热层位于所述反应装置与所述换热壳体之间，所述换热层具有换热入口和换热出口，所述反应装置具有反应入口和反应出口，所述反应入口和所述反应出口均穿过所述换热壳体，所述反应装置内还设有反应层。

优选地，所述纤维模块经烧结成型或模压成型。

优选地，所述纤维模块为由纤维编制的丝网堆叠而成。

优选地，所述纤维模块为由纤维烧结的纤维毡卷缠或折叠而成。

优选地，所述纤维模块包括玄武岩纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、金属纤维或石棉纤维中的一种或多种，所述玄武岩纤维的直径为0.1μm-200μm，所述陶瓷纤维的直径范围为0.01μm-50μm，所述玻璃纤维的直径为0.01μm-5mm，所述金属纤维的直径为1μm-500μm。