[实用新型]微反应器、化学反应系统、丙烯腈聚合反应系统

说明书

本实用新型公开了一种微反应器、化学反应系统以及用于碳纤维纺丝的丙烯腈聚合反应系统。其中，微反应器包括：多路反应通道，多路反应通道包括多个反应通路，多个反应通路交错连通，以及多路换热通道，与多路反应通道层叠设置，多路换热通道包括多个换热通路，多个换热通路覆盖多个反应通路。通过应用本实用新型微反应器的化学反应系统，可以提高共聚反应效率，提升聚合纺丝液的性能，为高效制备高品质的碳纤维原丝和碳纤维打下坚实基础。

技术领域

本实用新型涉及化工产品生产设备技术领域，尤其涉及一种微反应器、化学反应系统以及用于碳纤维纺丝的丙烯腈聚合反应系统。

背景技术

碳纤维是国家战略性新兴产业，碳纤维产业的发展关系到国家重点领域、重大工程和国计民生等诸多方面的进步和发展。根据相关技术可知，碳纤维纺丝原料往往利用丙烯腈的共聚反应来制得。

目前，虽然我国碳纤维产业发展快速，但是其产能利用率并不高。其中，影响碳纤维产能利用率的因素主要在于碳纤维原丝质量不高。然而影响碳纤维原丝质量的因素又在于碳纤维纺丝聚合液的质量。

根据相关技术可知，当前碳纤维纺丝聚合液采用釜式聚合反应器通过间歇式操作制取。然而，基于釜式聚合反应器通过间歇式操作制取碳纤维纺丝聚合液，将产生聚合反应效率低、反应周期过长、换热效果不佳、批次间质量控制不稳定、占地面积大、反应单体和溶剂回收量大、能源消耗高等现实问题。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型提供一种微反应器、化学反应系统以及用于碳纤维纺丝的丙烯腈聚合反应系统。

本实用新型实施例的第一方面提供一种微反应器。其中，所述微反应器包括：多路反应通道，所述多路反应通道包括多个反应通路，多个所述反应通路交错连通，以及多路换热通道，与所述多路反应通道层叠设置，所述多路换热通道包括多个换热通路，多个所述换热通路覆盖所述多个反应通路。

在一种实施方式中，多个所述反应通路包括多个管道；所述多个管道通过串联连接和并联连接中的至少一种方式进行连接；所述多个管道包括：直通管道、变径管道、弯曲管道和腔室管道中的至少一种。

在又一种实施方式中，所述换热通路包括多个管道，用于控制所述反应通路的温度；所述换热通路的所述管道的内径通过以下式1确定：式1：S＝(K*△t_m)/Q；其中，S为所述换热通路的所述管道的内径、Q为发生反应时的反应热、K为发生反应的总传热系数、△t_m为反应温度与目标温度之差。

本实用新型实施例的第二方面提供一种化学反应系统，其中，所述化学反应系统包括：多个原料储罐；混合器，与所述多个原料储罐相连接；以及至少一个微反应器，所述微反应器为本实用新型第一方面或第一方面任意一种实施例中所述的微反应器，所述混合器与至少一个所述微反应器相连接。

在一种实施方式中，所述混合器包括多个混合器入口和至少一个混合器出口，多个所述原料储罐分别与多个所述混合器入口连接；至少一个所述混合器出口与至少一个所述微反应器入口连接。

在另一种实施方式中，所述化学反应系统还包括：产物储罐，与所述微反应器的微反应器出口相连接。

在又一种实施方式中，所述混合器包括：多个输运管道，多个所述输运管道的第一端分别与所述多个原料储罐相连接；混合腔，多个所述输运管道的第二端分别与所述混合腔相连接，经过多个所述输运管道流入的原料在所述混合腔内进行混合。

在又一种实施方式中，一个以上所述微反应器通过串联连接和并联连接中的至少一种方式进行连接。

在又一种实施方式中，在所述原料储罐与所述混合器之间进一步设置有：球阀、泵、压力表、单向阀、过滤器和流量控制器。

在又一种实施方式中，在所述微反应器和所述产物储罐之间进一步设置有汽提塔和脱泡塔，其中，经所述汽提塔处理后的产物流入所述脱泡塔。