[发明专利]光反应器及流体反应装置

说明书

本发明提供了一种光反应器及流体反应装置。所述光反应器包括至少一个流通管道，所述流通管道连接到流体反应装置的至少一个入口管和流体反应装置的至少一个出口管，还包括光辐射源，被配置为朝着所述流通管道发射限定波长范围内的光；所述光辐射源包括第一光辐射源和第二光辐射源，所述第一光辐射源和第二光辐射源分别设置在所述流通管道穿透腔的内外两侧。本发明通过多个光辐射源及流通管道路径的特殊设置，提高光强和光通量，提高光催化的效率，缩短光催化反应时间。

技术领域

本发明属于化学仪器技术领域，具体涉及一种光反应器及流体反应装置。

背景技术

可见光作为可再生的绿色能源，储量丰富，环境友好，利用可见光催化合成有机分子骨架是合成化学一项重大课题。可见光催化可在温和条件下实现催化剂与底物之间的电子转移，降低反应活化能，是一种绿色、高效的反应途径。同时，还可以和有机小分子催化、过渡金属催化相协同，极大的拓展了反应类型，实现温和条件下复杂天然产物的合成。

但是光催化反应20年才逐渐发展起来。2017年，美国默克公司发展了一类新型光反应器，并带动国内外各公司、研究单位进一步研发多位点的平行光反应器，但其均适用于小规格的反应。而因受限于光照强度及光穿透距离，适用于大规格转化的高效光催化设备一直未得到突破。

光反应器是可以促进光化学反应的容器或系统。光反应器通常包括反应容器和光源。反应容器可以是透明的，使得反应容器内的反应物可以接收来自光源的光。就产品产率或时间而言，使用光反应器来生产期望的产品通常是困难且低效的。可调的光强度，波长，光吸收深度和温度控制是提高光反应效率的重要参数。然而，这些在现有的光反应器中不能很好地实现。

常规的光反应器具有圆柱形的两层结构，其具有密封在内层中的圆柱形光反应管，密封在外层中的圆柱形冷却管以及在光反应管内部的光源。它具有用于将样品引入光反应管的内层的入口和用于排出样品的出口，并且该入口设有到达光反应管的底部的引入管。从引入管引入的样品在光反应管中上升并从排出口排出。引入光反应管的样品从排出口排出的时间用平均停留时间表示。因此，样品可能会在短时间内排出，或者可能停留很长时间而没有排出。如果样品在短时间内排出，则由于光照射时间短，因此不会转换为目标产品。当样品长时间停留在光反应管中时，光的照射时间变长，并且目标产品进一步反应并转化为副产物，存在诸如样品的转化率低和副产物的生成率高的问题。另外，对于传统的基于固定板的光反应器,更换光反应器部件通常是昂贵且费时的过程，其涉及光反应器的长时间停机。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光反应器及流体反应装置。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种光反应器，包括至少一个流通管道，所述流通管道连接到输送反应物的至少一个入口管和输出反应物的至少一个出口管，还包括光辐射源，被配置为朝着所述流通管道发射限定波长范围内的光；所述光辐射源包括第一光辐射源和第二光辐射源，所述第一光辐射源和第二光辐射源分别设置在所述流通管道穿透腔的内外两侧。所述穿透腔为流通管道形成的上下贯通的内部空腔。定义所述穿透腔的垂直中心线为中心轴(X)。

进一步地，所述第一光辐射源和第二光辐射源的光照射方向相对。

进一步地，所述流通管道绕中心轴(X)沿曲折路径行进形成流通路径，进一步地，所述流通管道绕中心轴(X)螺旋形成流通路径。

进一步地，所述第一光辐射源或第二光辐射源绕所述中心轴(X)环形设置。

进一步地，所述第一光辐射源或第二光辐射源包括固定板及若干光源阵列，所述光源阵列可拆卸的连接于所述固定板。

进一步地，所述固定板呈多边形设置，优选正多边形，设置在流通管道穿透腔内侧第一光辐射源的固定板优选正四边形、正五边形、正六边形。设置在流通管道穿透腔外侧的第二光辐射源的固定板优选6-18边形。如果多边形边数高于十八边形，会影响散热平衡。