[发明专利]带有换热器和催化剂载体的微通道化学反应器

说明书

一种带有换热器和催化剂载体的微通道化学反应器，在透明的微反应器主板内制作有反应物微通道a，反应物微通道a的入口位于微反应器主板的一个表面上、出口位于微反应器主板与入口相对的另一个表面上，在反应物微通道a的外围制作有换热微通道b，换热微通道b的入口和反应物微通道a的入口位于微反应器主板的同一个平面上、出口和反应物微通道a的出口位于微反应器主板的同一个平面上，在反应物微通道a的入口和出口内壁上各加工有1道卡槽c、入口与出口之间内壁上至少加工有1道卡槽c，每道卡槽c内设1个磁体或导磁体，磁体或导磁体外表面设置有防腐层，一个磁体或导磁体与相邻一个磁体或导磁体之间设负载或不负载催化剂的催化剂载体。

技术领域

本发明属于化学化工生产设备或装置技术领域，具体涉及到一种微通道化学反应器。

背景技术

传统的化学产业长期存在设备庞大、污染严重、能耗高、效率低等诸多的技术问题，随着社会对环保节能的重视，对现有化工生产设备提出了越来越高的要求。与电子工业类似，传统化工设备向集成化、小型化发展是摆脱目前困境的必然趋势。微反应器作为集成化、小型化的化学反应设备引起众多化学研究者的关注。微反应器是将化学反应的场所限制在毫米甚至微米纳米尺度的化学反应装置，其基本结构是具有数量庞大的微型管道，管道的空间布局对于微反应器性能有较大影响，开发高效多功能的微通道系统是目前微反应器研究的重要方向。

专利200610117935.3、专利201711293622.8涉及使用玻璃刻蚀烧结技术和玻璃铸造腐蚀技术制备玻璃微通道的方法，这些方法只能用于二维平面结构的微通道加工，不适用于复杂的三维立体结构微通道的加工。

专利201120276238.9、专利201120276016.7涉及一种毛虫型微反应器和混沌型微反应器，虽然上述两种微反应器的反应通道结构新颖，但是其反应通道的流体混合催化剂载体固定不变，对于各类不同传质要求的化学反应适用性差；另外上述微反应器都采用盖板结构，相对于一体烧结的玻璃结构其密闭性能较差。微反应器的换热模式仅能通过平板正面传导热量，换热效率较低。

专利CN201821623951.4、专利CN201910843748.0都涉及到一种带有固载催化剂的微反应器，其共同点是催化剂固载到微通道的内壁上，虽然解决了微反应器内非均相催化的问题，但是其催化剂类型不易更换，适用的催化类型有限。

上述微反应器的另外一个最主要的缺点是固体反应物和固体催化剂无法通过微通道，在反应过程中产生大量固体产物，微通道极易堵塞，不能随时进行检修，需停产检修，不能进行连续生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供一种反应速度快、产物收率高、维修方便、能连续生产、适用范围广、能适应不同物质进行化学反应的带有换热器和催化剂载体的微通道化学反应器。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：

在透明的微反应器主板内制作有反应物微通道a，反应物微通道a的入口位于微反应器主板的一个表面上、出口位于微反应器主板与入口相对的另一个表面上，在反应物微通道a的外围制作有换热微通道b，换热微通道b的入口和反应物微通道a的入口位于微反应器主板的同一个平面上、出口和反应物微通道a的出口位于微反应器主板的同一个平面上，在反应物微通道a的入口和出口内壁上各加工有1道卡槽c、入口与出口之间内壁上至少加工有1道卡槽c，每道卡槽c内设置有1个磁体或导磁体，磁体或导磁体外表面设置有防腐层，一个磁体或导磁体与相邻一个磁体或导磁体之间设置有催化剂载体，催化剂载体上负载或不负载催化剂。

本发明的反应物微通道a的几何形状为包含有直段与弯曲段连通的弯曲形，卡槽c制作在反应物微通道a的出口和入口以及直段或弯曲段内壁。

本发明的卡槽c的深度为0.5～2mm，截面为圆形凹槽或矩形。

本发明的反应物微通道a的垂直截面为矩形或圆形。