[发明专利]微通道反应装置及其配比溶液的方法

说明书

本发明涉及微通道装置领域，公开了一种微通道反应装置及其配比溶液的方法。该微通道反应装置包括多个反应芯片，每个反应芯片的内部均设有流体反应通道，每个流体反应通道的内部均间隔设有多个旋流混合结构，每个反应芯片上均连接有调温装置和调压装置。该配比溶液的方法包括以下步骤：以溶剂作为惰性介质充满各个流体反应通道；反应底物与氧化剂通过最上游的入口通道进入到流体反应通道内，并通过旋流混合结构进行混合反应后流向次阶流体反应通道；反应体系在次阶流体反应通道内继续进行混合反应，通过旋流混合结构将反应体系与新引入的氧化剂混合，混合后的反应产物流向下游次阶流体反应通道内，以此类推，直至反应产物通过出口通道流出。

技术领域

本发明涉及微通道装置领域，具体地涉及一种微通道反应装置及其配比溶液的方法。

背景技术

微通道技术是指在特征尺寸为微米级的三维结构工艺流体通道中进行化学反应、换热、混合、分离的过程强化技术，可以显著提高传热传质效率与空间利用率，实现对反应条件的精准控制，具有本质安全性。近年来，微通道反应技术在精细化工、医药化工领域取得了迅猛的发展。由于微通道反应技术可以实现高效转化和连续化生产的特点，对于热效应剧烈的精细化学品合成过程相比于传统间歇釜工艺具有极为明显的优势和十分广阔的应用前景。在精细化工中存在很多工艺复杂的反应过程，同时很多高附加值精细化工产品的生产工艺包括了传热、混合、反应、分离等多种过程，通过微通道反应器中实现对于产品生产过程的精准调控可以大幅提高过程的原子经济性与经济附加值。

ε-己内酯是一种典型的高附加值精细化工品，其主要用途用于生产可降解医用高端材料聚己内酯，而聚己内酯的后续生产过程中对于粗己内酯中的杂质含量要求严格。中国发明专利CN103539770A公开了一种基于过氧乙酸氧化环己酮制备ε-己内酯的微通道反应技术；中国发明专利CN106279093A公开了一种基于间氯过氧苯甲酸氧化环己酮制备ε-己内酯的微通道反应技术。上述两种工艺较好地实现了非均相体系高效混合和反应，但是对于杂质含量的控制并没有针对性的措施，影响了最终产品的选择性也增加了后续的分离成本，在规模化生产中具有一定的难度。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种微通道反应装置及其配比溶液的方法。

本发明提供了一种微通道反应装置，包括多个依次串联的反应芯片，每个反应芯片的内部均设有流体反应通道，流体反应通道具有一个出口通道和至少两个入口通道，流体反应通道的出口通道和处于其下游的另一个流体反应通道的其中一个入口通道连通，每个流体反应通道的内部均间隔设有多个旋流混合结构，每个反应芯片上均连接有用于调节其内部温度的调温装置以及用于调节其内部压力的调压装置。

优选地，旋流混合结构包括设置在流体反应通道内部的多个具有不同相位的半月板，多个半月板交替排列。

优选地，半月板按照相位0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°周期性循环排放形成旋流混合结构。

优选地，半月板的平面朝向流体流动方向倾斜的角度为15-75°。

优选地，相邻两个半月板之间的距离为500-50000μm。

优选地，每个旋流混合结构的长度为5-10cm，相邻两个旋流混合结构之间的距离为0.5-2m。

优选地，调温装置为换热芯片，每个反应芯片的侧面至少贴合有一个换热芯片，换热芯片的内部设有换热通道，换热通道具有换热流体入口和换热流体出口，换热流体入口和换热流体出口均连接有穿板通道，穿板通道和其相邻的反应芯片连通。

优选地，多个换热芯片与多个反应芯片交替叠合，穿板通道与反应芯片的连接处以及穿板通道与换热芯片的连接处压合密封，密封材料为聚四氟乙烯、三元乙丙橡胶、全氟橡胶、石墨中的一种或多种。

优选地，反应芯片与换热芯片的材料为玻璃、金属和陶瓷中的一种或多种。