[发明专利]用于微反应器的无脉动浆料进料装置及使用方法

说明书

本发明提供了一种用于微反应器的无脉动浆料进料装置及使用方法，包括：密闭的储液罐和压力缓冲罐；所述储液罐设有气体输入管、气体输出管和浆料输出管；所述气体输入管上设有流量计；所述气体输出管连接压力缓冲罐；所述浆料输出管的一端伸入储液罐底部，另一端与微反应器连接。其通过气压推动的方式运输浆料，能够实现对浆料进行搅拌的同时施加一个恒定的气体压力，使得浆料的出料流量稳定无脉动且浓度均匀。其结构简单，具有安全可靠，流量恒定无脉动的优点。

技术领域

本发明属于微反应器领域，具体涉及一种用于微反应器的无脉动浆料进料装置及使用方法。

背景技术

微反应器是指利用精密加工技术制造的，特征尺寸在微米级别的微型反应器。微反应器相比于传统搅拌釜式反应器而言，具有优良的传质传热性能，能够强化反应过程同时可以精确地控制反应。在用微反应器进行化工生产的过程中，往往会涉及到浆料（悬浮有固体的浆液）的输送，与普通液体的输送不同的是，浆料输送中的固体颗粒会损坏平流泵的柱塞杆，只能用隔膜泵或者蠕动泵来输送浆料。但是，隔膜泵或者蠕动泵都会不可避免地带来流量的脉动，而微反应器的良好运行需要精确且稳定的操作条件，流量的脉动可能会破坏微反应器中流体运动的流型，影响反应的结果。为了达到流量的稳定，通常会使用注射泵来输送物料，但是注射泵一般不带有搅拌的功能，悬浮性不好固体颗粒会很快沉积在注射泵内。

因此，提供一种针对微反应器的流量平稳无脉动，流量精确，输送浓度均匀浆料的进料装置是目前亟待解决的问题。

Liedtke等人在“Gas–liquid–solid “slurry Taylor” flow: Experimentalevaluation through the catalytic hydrogenation of 3-methyl-1-pentyn-3-ol”（Chemical Engineering Journal, 227(2013),第174-181页）提出一种流量平稳无脉动的浆料的进料装置，该装置以水作为传递介质，用一个袋状的薄膜将水和浆料隔开，通过控制水的流量将袋状的薄膜撑开，从而将浆料从罐中平稳无脉动地排出，同时在罐的底部设有磁子，可以实现一边磁力搅拌一边进料。但是该装置比较复杂，在开始新一轮的进料之前，需要将上一次进料结束后薄膜内充满的水排干净才可以继续使用。而且薄膜会存在老化和腐蚀的问题，存在安全隐患。

Ufer等人在“Suspension catalysis in a liquid–liquid capillarymicroreactor” （Chemical Engineering Journal, 167(2011),第468-474页）提出另一种方法是通过将水泵入与带有浆料悬浮液的烧瓶相连的压力容器中，将压力容器中的空气置换到带有悬浮液的烧瓶中，从而将浆料排出。但是该方法是通过控制泵入的水的体积流量来控制输出的浆料的流量，忽略了装置内气体的压缩性，不容易保证气体压力的恒定，从而不能保证输出的浆料流量恒定。而且也存在着需要将装置内的水排干净才可以开始下一次输送浆料的问题，操作不方便。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种用于微反应器的无脉动浆料进料装置及使用方法，通过气压推动的方式运输浆料，能够实现对浆料进行搅拌的同时施加一个恒定的气体压力，使得浆料的出料流量稳定无脉动且浓度均匀。

该装置主要包括一个装盛浆料的储液罐和一个压力缓冲罐。储液罐连接有一个气体输入管，一个浆料输出管和一个气体输出管。气体输入管和质量流量计相连，浆料输出管一端伸入储液罐的底部，另一端和微反应器系统相连，气体输出管和压力缓冲罐的入口相连。压力缓冲罐带有压力传感器，出口可以连接一个高精度背压阀。本发明通过搅拌的同时在浆料上方施加压力，利用压力的稳定来实现浆料的进料流量平稳无脉动，同时只需要气体作为传递介质，结构简单，具有安全可靠，浆料搅拌均匀，流量恒定无脉动的优点。