一種微反應器及其制作方法
【專利摘要】本發明公開一種微反應器，包括具有微通道的基板、密封膜和封板，其特征是在所述基板上刻蝕的微通道呈多級并串聯式，所述的基板上有2個進料口1、2和1個出料口3；本發明是一種便于拆裝清理的氣液和液相介質間進行化學反應的微型化學化工機械系統。本發明具有結構簡單，易于排出堵塞，耐壓、耐高溫的優點。
【專利說明】
一種微反應器及其制作方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種微型化工過程應用微反應技術的機械領域，是一種耐熱、耐腐蝕、耐高壓進行化學反應的微反應器。
【背景技術】
[0002]隨著化學工業的發展，跨類的部門層出不窮，逐步形成酸、堿、化肥、農藥、有機原料、塑料、合成橡膠、合成纖維、染料、涂料、醫藥、感光材料、合成洗滌劑、炸藥、橡膠等門類繁多的化學工業。對于化學工業綠色環保、高效安全的生產要求也因為化工行業“三廢”污染對環境的破壞和嚴重的生產事故不斷提高。但由于粗放型的傳統化工生產技術進行產業升級和“三廢”處理，會極大地提升企業的生產成本，許多企業完全不能承受，在世界范圍內，即使是發達國家的化工企業也會因為污染環境和安全事故，使得社會對于化工行業有諸多的偏見，甚至反對的成見。
[0003]上世紀90年代以來，設備微型化的技術革新理念快速推廣，化學反應在微型設備上的大量研究證明了在大的比表面積的微通道中，反應轉化率、選擇性、能耗、原子經濟性都較傳統反應方式有明顯的提高，特別是“三廢”排放的最小化，使其備受關注。該類設備稱為微型反應器，在液態和氣液化學反應方面，其傳動量、傳熱和傳質較爸式反應設備均有非常大的優勢。國內外諸多知名企業相繼投入巨資進行開發和研究微型反應器設備，相關的專利有 EPA0688242、EPA1031375、W0A2004/045761 及 USA2004/0109798 等。
[0004]微反應器設備根據其主要用途或功能可以細分為微混合器，微換熱器和微反應器。微小的反應體積是微反應器的突出特點，反應物料的混合是通過微結構來完成的，反應時間則通過在微反應通道內循環或累加微反應器。所以在微反應器內反應物的滯存體積很小，反應中釋放的熱量或形成的壓力不會被鏈式反應放大而引發事故，這就是微反應器具有安全性的主要原因。研究表明高活性的反應物在微反應器內存留量少而且快速地被消耗，微反應器非常適合完成劇烈的化學反應過程。
[0005]微反應器內的流體分散和混合尺度都在微米量級，精密加工技術制造的特征尺寸在10到300微米(或者1000微米)之間。相對于傳統設備內多尺度的流動、混合狀態，微反應器內的分散尺度更為均一，這也是得益于微反應器內取消了傳統反應釜的攪拌設備，代之以更為溫和的微結構來完成流體的破碎的混合過程。這使得微反應器對反應物的存在狀態更為可控。微反應器連續操作的模式，產品沒有批次的差異，使得產品質量均一。
[0006]微反應器的通道在微米級別，物料中的固體雜質或是反應生成的固體產物對于微通道極易造成堵塞。疏通過程需要非常專業的工程師使用精密設備方能解決。這一應用上的缺點也制約了微反應器的推廣。
【發明內容】
[0007]本發明的目的:針對現有微反應器微通道易堵塞，疏通的技術要求高，維護不方便的問題，設計一種由基板和封板組成的，方便清理受堵微通道的微反應器。
[0008]本發明的技術方案:一種微反應器，包括基板和封板，基板內部設置微通道，微通道為多級串聯和并聯流式結合，微通道設置至少一個進口和至少一個出口，基板和封板采用薄膜密封。
[0009]所述的微通道的空穴設計為心形。
[0010]所述的基板和封板采用薄膜密封，然后通過螺孔進行固定。
[0011]所述的基板和封板由不銹鋼板制成。
[0012]所述的微通道采用化學蝕刻、等離子蝕刻、激光刻制、LIGA或準LIGA技術加工在基板上形成。
[0013I所述的基板微通道管道內徑為I?5mm。
[0014]所述的基板與封板之間密封采用的薄膜為鋁膜、金屬表面硅烷膜或金膜。
[0015]所述的反應器內反應壓力為0.1?IMPa。
[0016]本發明的有益效果:微反應器要達到耐壓、耐高溫的反應條件，對密封度要求極高，本申請所采用的微反應器密封方式簡單，可有效地滿足微通道堵塞使時，進行拆卸清理的需要。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明基板的微反應器通道板的剖視圖；
圖2為本發明的封板結構示意圖；
圖3為本發明基板實物照片。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0019]如圖1，圖上I和2指示的是入口，3為出口，其余的圓孔4均為螺栓緊固的螺孔。
[0020]一種微反應器，包括基板和封板，基板內部設置微通道5，微通道5為多級串聯和并聯流式結合，微通道5設置至少一個進口 I和至少一個出口3，基板和封板采用薄膜密封，然后通過螺孔4進行固定。基板與封板之間密封采用的薄膜為鋁膜、金屬表面硅烷膜或金膜。
[0021]基板和封板由不銹鋼板制成，選用不銹鋼SUS201、SUS204、SUS301、SUS302、SUS303、SUS304或SUS316為制作微反應通道的材料；
微通道5的空穴設計為心形。微通道5采用化學蝕刻、等離子蝕刻、激光刻制、LIGA或準LIGA技術加工在基板上形成。
[0022]基板微通道5管道內徑為I?5mm。入口處I和2以標準接頭連接平流栗，對應于平流栗以流速I?200mL/min將反應液輸入反應器，反應器內反應壓力為0.1?IMPa。
[0023]所述的微反應器是基板、密封膜和封板以螺栓通過螺孔4緊固，入口處I和2以標準接頭連接平流栗，反應液由平流栗栗入微反應器，在心型微通道上形成湍流，增大比表面積。再由出口 3以標準接頭留出，到反應液收集儲槽。
[0024]具體實用例:
由于本微反應器可以適用于多種氣液和液相反應，反應原料以A和B表示。
[0025]應用實例I
反應系吸熱反應，A和B兩種反應原料按反應摩爾比配分別制成溶液備用，微反應器入口 I和2，分別連接兩臺平流栗，出口 3介入儲槽。將微反應器浸入導熱油中，加溫到設定溫度，待微反應器體系內溫度穩定后，A和B反應溶液分別由兩臺平流栗從入口 I和2栗入到微反應器，經微通道后，由出口 3排出設備，完成反應。
[0026]應用實例2
反應系吸熱反應，A和B兩種反應原料按反應摩爾比配制成混合溶液，封閉入口 I，微反應器入口 2，連接一臺平流栗，出口 3介入儲槽。將微反應器浸入導熱油中，加溫到設定溫度，待微反應器體系內溫度穩定后，A和B混合反應溶液由一臺平流栗從入口 2栗入到微反應器，經微通道后，由出口 3排出設備，完成反應。
【主權項】
1.一種微反應器，其特征在于:包括基板和封板，基板內部設置微通道(5)，微通道(5)為多級串聯和并聯流式結合，微通道(5)設置至少一個進口(I)和至少一個出口(3)，基板和封板采用薄膜密封。2.根據權利要求1所述的一種微反應器，其特征在于:微通道(5)的空穴設計為心形。3.根據權利要求1所述的一種微反應器，其特征在于:基板和封板采用薄膜密封，然后通過螺孔(4)進行固定。4.根據權利要求1所述的一種微反應器，其特征在于:基板和封板由不銹鋼板制成。5.根據權利要求1所述的一種微反應器，其特征在于:微通道采用化學蝕刻、等離子蝕亥IJ、激光刻制、LIGA或準LIGA技術加工在基板上形成。6.根據權利要求1所述的一種微反應器，其特征在于:基板微通道(5)管道內徑為I?5mm ο7.根據權利要求1所述的一種微反應器，其特征在于:基板與封板之間密封采用的薄膜為鋁膜、金屬表面硅烷膜或金膜。8.根據權利要求1所述的一種微反應器，其特征在于:反應器內反應壓力為0.1?IMPa。
【文檔編號】B01J19/00GK105921088SQ201610492055
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】羅志軍
【申請人】貴陽單寧科技有限公司