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一种微化学反应装置及其使用方法.pdf

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一种 化学反应 装置 及其 使用方法
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摘要
申请专利号:

CN201910093616

申请日:

20190130

公开号:

CN109569468A

公开日:

20190405

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法律详情: 公开
IPC分类号: B01J19/00 主分类号: B01J19/00
申请人: 北京今大禹环境技术股份有限公司
发明人: 曹普晅;杨永强;王妙婷;耿天甲
地址: 100195 北京市海淀区西杉创意园二区4号楼1至3层04
优先权:
专利代理机构: 11654 代理人: 赵建刚
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910093616

授权公告号:

法律状态公告日:

20190405

法律状态类型:

公开

摘要

一种微化学反应装置及其使用方法,包括化学微反应器、物料A输送泵、物料B输送泵、物料A储罐、物料B储罐,物料A补料管、物料B补料管、物料A循环管线、物料B循环管线、物料C输送管线和进气管线;微反应器包括反应器外管、物料释放毛细管束、物料释放管间隙、第一物料A进出料接口、第二物料A进出料接口、第一物料B进出料接口和第二物料B进出料接口。本发明通过调节物料A输送泵和物料B输送泵的压力匹配可实现化学反应过程发生在物料释放毛细管束的内表面、外表面或介孔通道中发生化学微反应。

权利要求书

1.一种微化学反应装置,其特征在于:包括化学微反应器(31)、物料A输送泵(32)、物料B输送泵(33)、物料A储罐(34)和物料B储罐(35); 还包括,物料A循环管(4)、物料B循环管(5)、物料A补料管(8)、物料B补料管(9)、物料C输送管线(10)和进气管线(11); 所述化学微反应器(31)包括反应器外管(1)、物料释放毛细管束(2)、物料释放管间隙(3)、第一物料A进出料接口(6)、第二物料A进出料接口(26)、第一物料B进出料接口(7)和第二物料B进出料接口(27); 所述物料A补料管(8)连通到所述物料A储罐(34)的进料口,所述物料A储罐(34)的出料口经所述物料A输送泵(32)与所述物料A进料接口(6)相连通;所述第一物料A进出料接口(6)通过所述物料释放间隙(3)与所述第二物料A进出料接口(26)相连通,所述第二物料A进出料接口(26)通过所述物料A循环管线(4)与所述物料A储罐(34)相连通; 所述物料B补料管(9)连通到所述物料B储罐(35)的进料口,所述物料B储罐(35)的出料口经所述物料B输送泵(33)与所述第一物料B进出料接口(7)相连通;所述第一物料B进出料接口(7)经所述物料释放毛细管束(2)与所述第二物料B进出料接口(27)相连通,所述第二物料B进出料接口(27)经所述物料B循环管线(5)连通到所述物料B储罐(35); 所述物料释放毛细管束(2)上设置有与物料释放管间隙(3)相通的介孔,所述物料B储罐(35)上?#32929;?#32622;有所述物料C输送管线(10)。 2.根据权利要求1所述的一种微化学反应装置,其特征在于:还包括压缩风机(36),所述压缩风机(36)通过所述进气管线(11)一端连通到所述物料A输送泵(32)与所述第一物料A进出料接口(6)之间的管路上,另一端连通到所述物料B输送泵(33)与所述第一物料B进出料接口(7)之间的管路上。 3.根据权利要求1所述的一种微化学反应装置,其特征在于:所述反应器外管(1)的材质为耐温、?#36879;?#34432;有机高分子材料,壁厚为2-10mm; 所述物料释放毛细管束(2)为中空?#23435;?#27611;细管,内径为0.6-1.2mm、外径0.8-2.4mm、壁厚0.1mm-0.6mm、表面孔径50nm-200nm、孔隙率30%-80%; 所述物料释放毛细管束(2)的材质为PVC/PVDF/PP/PE/PSF和/或PES; 所述的化学微反应器毛细管间隙(3)在所述反应器外管(1)内的排列方式为正三角形或正方形排列,所述物料释放毛细管束(2)的心距为所述物料释放毛细管束(2)外径的1.1-2.0倍排列。 4.根据权利要求3所述的一种微化学反应装置,其特征在于:所述反应器外管(1)壁厚为3-6mm; 所述反应器外管(1)采用的有机高分子材料为PP/PE/含氟类聚合物材料/PET/ABS和/或UPVC,所述含氟类聚合物材料包括PTFE/PVDF和/或PFA; 所述物料释放毛细管束(2)的内径0.8-1.0mm、外径1.2-2.0mm、壁厚0.2-0.4mm、表面孔径50-150nm、孔隙率50%-70%; 所述毛细管间隙(3)在所述反应器外管(1)内的排列方式为正三角形排列,所述物料释放毛细管束(2)的心距为所述物料释放毛细管束(2)外径的1.2-1.6倍排列。 5.根据权利要求4所述的一种微化学反应装置,其特征在于:所述反应器外管(1)采用的有机高分子材料为有机高分子材料PP/PVDF和/或UPVC; 所述物料释放毛细管束(2)的材质为PVC/PVDF/PP和/或PE。 6.一种根据权利要求1-5所述微化学反应装置的使用方法,其特征在于:所述物料A由所述物料A储罐(34)经物料A输送泵(32)进入化学微反应器的所述第一物料A进出料接口(6)进入所述物料释放管间隙(3),所述物料A与经所述物料释放毛细管束(2)部分释放的所述物料B在毛细管外壁发生界面微化学反应生成产品C,反应产生的所述产品C在所述物料释放毛细管束(2)的外表面被切向流动的所述物料A带离,经所述第二物料A进出料接口(26)沿所述物料A循环管线(4)返回至所述物料A储罐(34);或者所述物料A部分释放与所述物料B在所述物料释放毛细管束(2)的内壁发生反应,未反应的所述物料A经所述第二物料A进出料接口(26)沿所述物料A循环管线(4)返回至所述物料A储罐(34); 所述物料B由所述物料B储罐(35)经所述物料B输送泵(33)送入所述化学微反应器(31)的所述第一物料B进出料接口(7)进入所述物料释放毛细管束(2),所述物料B通过所述物料释放毛细管束(2)部分释放与所述物料A在所述物料释放毛细管束(2)外表面发生界面化学微反应形成产品C,反应后的产品C在所述物料释放毛细管(2)的边界层被流动的物料B切向带离,经所述第二物料B进出料接口(27)沿所述物料B循环管线(5)返回至所述物料B储罐(35)。 7.根据权利要求6所述的微化学反应装置及其使用方法,其特征在于?#21644;?#36807;调节所述第一物料A进出料接口(6)与所述第一物料B进出料口(7)的压力,控制物料的释放方向同时调控所述物料A与所述物料B在毛细管界面的反应速度和反应强度。 8.根据权利要求6所述的微化学反应装置及其使用方法,其特征在于?#21644;?#36807;调节所述物料A输送泵(32)的流量,调控所述第一物料A进出料接口(6)的流量,从而调控所述物料A在所述物料释放毛细管束间隙(3)内的流动速度;通过调节所述物料B输送泵(33)的流量,调控所述第一物料B进出料接口(7)的流量,从而控制所述物料B在所述毛细管束(2)内的流动速度。 9.根据权利要求6所述的微化学反应装置及其使用方法,其特征在于:调节所述第一物料A进出料接口(6)的压力为0.1-2bar;通过调节所述物料A输送泵(32)的流量,使得膜面流速为0.5-3.0m/sec。 10.根据权利要求6所述的微化学反应装置及其使用方法,其特征在于:所述物料A和所述物料B发生反应时,可以通过计量控制形?#26441;?#27463;或连续反应分离过程。

说明书


一种微化学反应装置及其使用方法
技术领域


本发明涉及化工生产设备及化工产品生产技术领域,特别涉及一种化工产品生产
过程中离子或分子状态的微观反应器及其使用方法,是一种具有耐温、?#36879;?#34432;可在正压或
负压状态下进行化学反应的化工产品生产装置及其使用方法。


背景技术


膜分离技术自20世纪60年代起开始崛起,因其具有分离程度高、高效节能、环保安
全以及?#26441;?#25104;化等优点,迅速成为了应用最广泛的新一代分离技术。其中,膜生物反应器
(MBR)具有出水?#20998;?#39640;、结构稳定和操作简便等特征,?#36824;?#27867;应用于市政用水和工业?#32420;?#30340;
回用领域,是最有市场前景的?#32420;?#22788;理技术之一。


化学微反应器(CMR)是在膜生物反应器(MBR)的基础上发展起来的一种新型微反
应装置,是将化学反应过程与膜的微观介孔结合起来的新型反应工艺,二者的有效结合使
得传统的化学反应效率、产?#20998;?#37327;等方面均得以提高。


化学微反应器(CMR)及其使用方法是以膜表面和断面的贯通介孔作为微观反应
器,以化学反应动力学和热力学为前提进?#26800;?#21270;学反应过程,重点是利用膜具有?#32454;?#30340;比
表面、特殊孔道结构等实现反应物的控制加入、不同物料的相间传递强化、反应过程分离集
成等,从而改善化学反应的选择性、提高反应速率、提高产?#20998;?#37327;和化学反应转化率、?#26723;?br>设备投资等目的。


发明内容


本发明的目的在于设计一种新型的微化学反应装置及其使用方法,解决上述问
题。


为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:


一种微化学反应装置,其特征在于:包括化学微反应器、物料A输送泵、物料B输送
泵、物料A储罐和物料B储罐;


还包括,物料A循环管、物料B循环管、物料A补料管、物料B补料管、物料C输送管线
和进气管线;


所述化学微反应器包括反应器外管、物料释放毛细管束、物料释放管间隙、第一物
料A进出料接口、第二物料A进出料接口、第一物料B进出料接口和第二物料B进出料接口;


所述物料A补料管连通到所述物料A储罐的进料口,所述物料A储罐的出料口经所
述物料A输送泵与所述物料A进料接口相连通;所述第一物料A进出料接口通过所述物料释
放间隙与所述第二物料A进出料接口相连通,所述第二物料A进出料接口通过所述物料A循
环管线与所述物料A储罐相连通;


所述物料B补料管连通到所述物料B储罐的进料口,所述物料B储罐的出料口经所
述物料B输送泵与所述第一物料B进出料接口相连通;所述第一物料B进出料接口经所述物
料释放毛细管束与所述第二物料B进出料接口相连通,所述第二物料B进出料接口经所述物
料B循环管线连通到所述物料B储罐;


所述物料释放毛细管束上设置有与物料释放管间隙相通的介孔,所述物料B储罐
上?#32929;?#32622;有所述物料C输送管线。


优选的,还包括压缩风机,所述压缩风机通过所述进气管线一端连通到所述物料A
输送泵与所述第一物料A进出料接口之间的管路上,另一端连通到所述物料B输送泵与所述
第一物料B进出料接口之间的管路上。


优选的,所述反应器外管的材质为耐温、?#36879;?#34432;有机高分子材料,壁厚为2-10mm;


所述物料释放毛细管束为中空?#23435;?#27611;细管,内径为0.6-1.2mm、外径0.8-2.4mm、壁
厚0.1mm-0.6mm、表面孔径50nm-200nm、孔隙率30%-80%;


所述物料释放毛细管束的材质为PVC/PVDF/PP/PE/PSF和/或PES;


所述的化学微反应器毛细管间隙在所述反应器外管内的排列方式为正三角形或
正方形排列,所述物料释放毛细管束的心距为所述物料释放毛细管束外径的1.1-2.0倍排
列。


优选的,所述反应器外管壁厚为3-6mm;


所述反应器外管采用的有机高分子材料为PP/PE/含氟类聚合物材料


/PET/ABS和/或UPVC,所述含氟类聚合物材料包括但不限于PTFE/PVDF和/或PFA;


所述物料释放毛细管束的内径0.8-1.0mm、外径1.2-2.0mm、壁厚0.2-0.4mm、表面
孔径50-150nm、孔隙率50%-70%;


所述毛细管间隙在所述反应器外管内的排列方式为正三角形排列,所述物料释放
毛细管束的心距为所述物料释放毛细管束外径的1.2-1.6倍排列。


优选的,所述反应器外管采用的有机高分子材料为有机高分子材料PP/PVDF和/或
UPVC;


所述物料释放毛细管束的材质为PVC/PVDF/PP和/或PE。


一种微化学反应装置的使用方法,其特征在于:所述物料A由所述物料A储罐经物
料A输送泵进入化学微反应器的所述第一物料A进出料接口进入所述物料释放管间隙,所述
物料A与经所述物料释放毛细管束部分释放的所述物料B在毛细管外壁发生界面微化学反
应生成产品C,反应产生的所述产品C在所述物料释放毛细管束的外表面被切向流动的所述
物料A带离,经所述第二物料A进出料接口沿所述物料A循环管线返回至所述物料A储罐;或
者所述物料A部分释放与所述物料B在所述物料释放毛细管束的内壁发生反应,未反应的所
述物料A经所述第二物料A进出料接口沿所述物料A循环管线返回至所述物料A储罐;


所述物料B由所述物料B储罐经所述物料B输送泵送入所述化学微反应器的所述第
一物料B进出料接口进入所述物料释放毛细管束,所述物料B通过所述物料释放毛细管束部
分释放与所述物料A在所述物料释放毛细管束外表面发生界面化学微反应形成产品C,反应
后的产品C在所述物料释放毛细管的边界层被流动的物料B切向带离,经所述第二物料B进
出料接口沿所述物料B循环管线返回至所述物料B储罐。


优选的,通过调节所述第一物料A进出料接口与所述第一物料B进出料口的压力,
控制物料的释放方向同时调控所述物料A与所述物料B在毛细管界面的反应速度和反应强
度。


优选的,通过调节所述物料A输送泵的流量,调控所述第一物料A进出料接口的流
量,从而调控所述物料A在所述物料释放毛细管束间隙内的流动速度;通过调节所述物料B
输送泵的流量,调控所述第一物料B进出料接口的流量,从而控制所述物料B在所述毛细管
束内的流动速度。


优选的,调节所述第一物料A进出料接口的压力为0.1-2bar;通过调节所述物料A
输送泵的流量,使得膜面流速为0.5-3.0m/sec。


优选的,所述物料A和所述物料B发生反应时,可以通过计量控制形?#26441;?#27463;或连续
反应分离过程。


本发明有益效果可以总?#23835;?#19979;:


1、本发明通过调节物料A输送泵和物料B输送泵的压力匹配可实现化学反应过程
发生在物料释放毛细管束的内表面、外表面或介孔通道中发生化学微反应;


2、本发明可通过调节物料A输送泵和物料B输送泵的流量大小实现物料释放毛细
管束内外表面的切向和法向流速控制,调控化学反应过程;


3、本发明可通过压缩风机经进气管线与物料A、物料B或物料AB经管道混合进入化
学微反应器参与或保护化学反应;


4、本发明可强化气-液或液-液反应相间传质,即膜可作为反应物的分布器,可以
形成两种或多种反应物以微米或纳米级别范围内发生分子或离子间反应,使得气液传质面
积增加;


5、本发明通过反应物料侧的压力调控可形成表面反应过程,有效控制反应速度、
反应历程和产?#26041;?#26500;分布;


6、本发明可提高平行反应的选择性;


7、本发明可提高反应安全性:对于反应物预混会引起燃烧、爆炸等不安全因素的
体系,通过膜表面的微观介?#36164;?#20837;,可维持反应物的最?#38597;?#24230;,同时提高系统的安全性;


8、本发明对于进料计量要求?#32454;瘛?#36716;化率高的快速反应,可将反应物分别从膜两
侧向膜孔内扩散,可以在膜结构的介孔内形成一定的化学计量反应面。


附图说明


图1为本发明的结构示意图。


1、反应器外管;2、物料释放毛细管束;3、物料释放管间隙;4、物料A循环管线;5、物
料B循环管线;6、第一物料A进出料接口;7、第一物料B进出料接口;8、物料A补料管;9、物料B
补料管;10、物料C输送管;11、进气管;


26、第二物料A进出料接口;27、第二物料B进出料接口;


31、化学微反应器;32、物料A输送泵;33、物料B输送泵;34、物料A储罐;35、物料B储
罐;36、压缩风机。


具体实施方式


为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合
附图及实施例,对本发明进行进一?#36739;?#32454;说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以
解释本发明,并不用于限定本发明。


如图1所?#38236;?#19968;种微化学反应装置及其使用方法,包括包括化学微反应器、物料A
输送泵、物料B输送泵、物料A储罐和物料B储罐;


还包括,物料A循环管、物料B循环管、物料A补料管、物料B补料管、物料C输送管线
和进气管线;


所述化学微反应器包括反应器外管、物料释放毛细管束、物料释放管间隙、第一物
料A进出料接口、第二物料A进出料接口、第一物料B进出料接口和第二物料B进出料接口;


所述物料A补料管连通到所述物料A储罐的进料口,所述物料A储罐的出料口经所
述物料A输送泵与所述物料A进料接口相连通;所述第一物料A进出料接口通过所述物料释
放间隙与所述第二物料A进出料接口相连通,所述第二物料A进出料接口通过所述物料A循
环管线与所述物料A储罐相连通;


所述物料B补料管连通到所述物料B储罐的进料口,所述物料B储罐的出料口经所
述物料B输送泵与所述第一物料B进出料接口相连通;所述第一物料B进出料接口经所述物
料释放毛细管束与所述第二物料B进出料接口相连通,所述第二物料B进出料接口经所述物
料B循环管线连通到所述物料B储罐;


所述物料释放毛细管束上设置有与物料释放管间隙相通的介孔,所述物料B储罐
上?#32929;?#32622;有所述物料C输送管线。


在更加优选的实施例中,还包括压缩风机,所述压缩风机通过所述进气管线一端
连通到所述物料A输送泵与所述第一物料A进出料接口之间的管路上,另一端连通到所述物
料B输送泵与所述第一物料B进出料接口之间的管路上。


在更加优选的实施例中,所述反应器外管的材质为耐温、?#36879;?#34432;有机高分子材料,
壁厚为2-10mm;


所述物料释放毛细管束为中空?#23435;?#27611;细管,内径为0.6-1.2mm、外径0.8-2.4mm、壁
厚0.1mm-0.6mm、表面孔径50nm-200nm、孔隙率30%-80%;


所述物料释放毛细管束的材质为PVC/PVDF/PP/PE/PSF和/或PES;


所述的化学微反应器毛细管间隙在所述反应器外管内的排列方式为正三角形或
正方形排列,所述物料释放毛细管束的心距为所述物料释放毛细管束外径的1.1-2.0倍排
列。


在更加优选的实施例中,所述反应器外管壁厚为3-6mm;


所述反应器外管采用的有机高分子材料为PP/PE/含氟类聚合物材料/PET/ABS和/
或UPVC,所述含氟类聚合物材料包括但不限于PTFE/PVDF和/或PFA;


所述物料释放毛细管束的内径0.8-1.0mm、外径1.2-2.0mm、壁厚0.2-0.4mm、表面
孔径50-150nm、孔隙率50%-70%;


所述毛细管间隙在所述反应器外管内的排列方式为正三角形排列,所述物料释放
毛细管束的心距为所述物料释放毛细管束外径的1.2-1.6倍排列。


在更加优选的实施例中,所述反应器外管采用的有机高分子材料为有机高分子材
料PP/PVDF和/或UPVC;


所述物料释放毛细管束的材质为PVC/PVDF/PP和/或PE。


在更加优选的实施例中,所述物料A由所述物料A储罐经物料A输送泵进入化学微
反应器的所述第一物料A进出料接口进入所述物料释放管间隙,所述物料A与经所述物料释
放毛细管束部分释放的所述物料B在毛细管外壁发生界面微化学反应生成产品C,反应产生
的所述产品C在所述物料释放毛细管束的外表面被切向流动的所述物料A带离,经所述第二
物料A进出料接口沿所述物料A循环管线返回至所述物料A储罐;或者所述物料A部分释放与
所述物料B在所述物料释放毛细管束的内壁发生反应,未反应的所述物料A经所述第二物料
A进出料接口沿所述物料A循环管线返回至所述物料A储罐;


所述物料B由所述物料B储罐经所述物料B输送泵送入所述化学微反应器的所述第
一物料B进出料接口进入所述物料释放毛细管束,所述物料B通过所述物料释放毛细管束部
分释放与所述物料A在所述物料释放毛细管束外表面发生界面化学微反应形成产品C,反应
后的产品C在所述物料释放毛细管的边界层被流动的物料B切向带离,经所述第二物料B进
出料接口沿所述物料B循环管线返回至所述物料B储罐。


在更加优选的实施例中,通过调节所述第一物料A进出料接口与所述第一物料B进
出料口的压力,控制物料的释放方向同时调控所述物料A与所述物料B在毛细管界面的反应
速度和反应强度。


在更加优选的实施例中,通过调节所述物料A输送泵的流量,调控所述第一物料A
进出料接口的流量,从而调控所述物料A在所述物料释放毛细管束间隙内的流动速度;通过
调节所述物料B输送泵的流量,调控所述第一物料B进出料接口的流量,从而控制所述物料B
在所述毛细管束内的流动速度。


在更加优选的实施例中,调节所述第一物料A进出料接口的压力为0.1-2bar;通过
调节所述物料A输送泵的流量,使得膜面流速为0.5-3.0m/sec。


在更加优选的实施例中,所述物料A和所述物料B发生反应时,可以通过计量控制
形?#26441;?#27463;或连续反应分离过程。


一种化学微反应装置,包括包括化学微反应器31、物料A输送泵32、物料B输送泵
33、物料A储罐34、物料B储罐35、压缩风机36、物料A循环管4、物料B循环管5、物料A补料管8、
物料B补料管9、物料C输送管线10和进气管线11。


其中,化学微反应器31包括反应器外管1、物料释放毛细管束2、物料释放管间隙3、
第一物料A进出料接口6、第二物料A进出料接口26、第一物料B进出料接口7和第二物料B进
出料接口27。料释放毛细管束2上?#32929;?#32622;有与物料释放管间隙3相通的介孔。


物料A补料管8连通到物料A储罐34的进料口,物料A储罐34的出料口经物料A输送
泵32与物料A进料接口6相连通;第一物料A进出料接口6通过物料释放间隙3与第二物料A进
出料接口26相连通,第二物料A进出料接口26通过物料A循环管线4与所述物料A储罐34相连
通。物料B补料管9连通到物料B储罐35的进料口,物料B储罐35的出料口经物料B输送泵33与
第一物料B进出料接口7相连通;第一物料B进出料接口7经物料释放毛细管束2与第二物料B
进出料接口27相连通,第二物料B进出料接口27经物料B循环管线5连通到物料B储罐35。物
料B储罐35上?#32929;?#32622;有物料C输送管线10。


反应器外管1的材质为耐温、?#36879;?#34432;有机高分子材料;反应器外管1的壁厚为2-
10mm,优选3-6mm。其中,有机高分子材料优选PP、PE、含氟类聚合物材料(包括但不限于
PTFE、PVDF、PFA)、PET、ABS、UPVC等,更优选有机高分子材料PP、PVDF、UPVC。


物料释放毛细管束2为中空?#23435;?#27611;细管,内径为0.6-1.2mm、外径0.8-2.4mm、壁厚
0.1mm-0.6mm、表面孔径50nm-200nm、孔隙率30%-80%,优选中空?#23435;?#27611;细管内径0.8-
1.0mm、外径1.2-2.0mm、壁厚0.2-0.4mm、表面孔径50-150nm、孔隙率50%-70%;材质为PVC、
PVDF、PP、PE、PSF、PES等,优选PVC、PVDF、PP、PE。


毛细管间隙3为毛细管在反应器外管1内的排列方式为正三角形或正方形排列,毛
细管心距为毛细管外径的1.1-2.0倍排列,优选正三角形排列、优选毛细管心距为毛细管外
径的1.2-1.6倍排列。


压缩风机36通过进气管线11一端连通到所述物料A输送泵32与第一物料A进出料
接口6之间的管路上,另一端连通到物料B输送泵33与第一物料B进出料接口7之间的管路
上。


工作原理:


物料A由物料A储罐34经物料A输送泵32进入化学微反应器的第一物料A进出料接
口6进入物料释放管间隙3,物料A与经物料释放毛细管束2部分释放的物料B在毛细管外壁
发生界面微化学反应生成产品C,反应产生的产品C在物料释放毛细管束2的外表面被切向
流动的所述物料A带离,经第二物料A进出料接口26沿物料A循环管线4返回至物料A储罐34;
或者物料A部分释放与物料B在物料释放毛细管束2的内壁发生反应,未反应的物料A经第二
物料A进出料接口26沿物料A循环管线4返回至物料A储罐34。


物料B由物料B储罐35经物料B输送泵33送入化学微反应器31的第一物料B进出料
接口7进入物料释放毛细管束2,物料B通过物料释放毛细管束2部分释放与物料A在物料释
放毛细管束2外表面发生界面化学微反应形成产品C,反应后的产品C在物料释放毛细管2的
边界层被流动的物料B切向带离,经第二物料B进出料接口27沿物料B循环管线5返回至物料
B储罐35。


其中,通过调节第一物料A进出料接口6与第一物料B进出料口7的压力,控制物料
的释放方向同时调控物料A与物料B在毛细管界面的反应速度和反应强度。通过调节物料A
输送泵32的流量,调控第一物料A进出料接口6的流量,从而调控物料A在物料释放毛细管束
间隙3内的流动速度;通过调节物料B输送泵33的流量,调控第一物料B进出料接口7的流量,
从而控制物料B在所述毛细管束2内的流动速度。调节第一物料A进出料接口6的压力为0.1-
2bar;通过调节物料A输送泵32的流量,使得膜面流速为0.5-3.0m/sec。


物料A和物料B发生反应时,可以通过计量控制形?#26441;?#27463;或连续反应分离过程。


实施例1


一种化学微反应装置,包括包括化学微反应器31、物料A输送泵32、物料B输送泵
33、物料A储罐34、物料B储罐35、压缩风机36、物料A循环管4、物料B循环管5、物料A补料管8、
物料B补料管9、物料C输送管线10和进气管线11。


其中,化学微反应器31包括反应器外管1、物料释放毛细管束2、物料释放管间隙3、
第一物料A进出料接口6、第二物料A进出料接口26、第一物料B进出料接口7和第二物料B进
出料接口27。料释放毛细管束2上?#32929;?#32622;有与物料释放管间隙3相通的介孔。


反应器外管1选用材质为耐温、?#36879;?#34432;壁厚为2mm的PP管材。


物料释放毛细管束2为PVC中空?#23435;?#27611;细管,内外径分别为0.6/0.8,壁厚为0.1mm、
表面孔径50nm、孔隙率30%。


物料释放管间隙3为毛细管在反应器外管1内的排列方式为正三角形排列,毛细管
心距为1.6mm。


所述的化学微反应器中的物料A进出料接口6和第二物料A进出料接口26排布在反
应器外管1的同侧。


所述的化学反应发生在物料释放毛细管束2外表面的一种化学微反应装置的使用
方法:物料A由物料A储罐34经物料A输送泵32送入化学微反应器31的第一物料A进出料接口
6,并调节物料A输送泵32的出口压力为0.1bar进入物料毛细管间隙3,同时控制物料A在物
料释放管间隙3内的流动速度为0.5m/sec,以形成物料A沿物料释放毛细管束2外表面的切
向和法向流速。


在物料开始循环释放的过程中,同时调节物料B输送泵33的进口压力0.5bar;控制
物料B在物料释放毛细管2外表面与物料A的反应速度和反应强度;调节物料B在物料释放毛
细管束2内的流动速度为1.0m/sec,形成物料B沿物料释放毛细管束2内部的切向流速和与
物料A的反应速度。


物料B经毛细管外壁部分释放与物料A在毛细管外壁发生化学反应,未反应的物料
B由第二物料B进出料接口27返回至物料B储罐35。反应后的产品在物料释放管间隙3的边界
层被流动的物料A切向离开,由第二物料A进出料接口26沿物料A循环管线4返回至物料A储
罐34,产品在物料A储罐34中分离后排出。


需要氧气或惰性气体参与的化学微反应:可通过压缩风机36经进气管11与物料A、
物料B或物料AB经管道混合进入化学微反应器31参与或保护化学反应。


实施例2


一种化学微反应装置,包括包括化学微反应器31、物料A输送泵32、物料B输送泵
33、物料A储罐34、物料B储罐35、压缩风机36、物料A循环管4、物料B循环管5、物料A补料管8、
物料B补料管9、物料C输送管线10和进气管线11。


其中,化学微反应器31包括反应器外管1、物料释放毛细管束2、物料释放管间隙3、
第一物料A进出料接口6、第二物料A进出料接口26、第一物料B进出料接口7和第二物料B进
出料接口27。料释放毛细管束2上?#32929;?#32622;有与物料释放管间隙3相通的介孔。


反应器外管1选用材质为耐温、?#36879;?#34432;壁厚为3mm的UPVC管材。


物料释放毛细管束2为PVDF中空?#23435;?#27611;细管,内外径分别为0.8/1.2,壁厚为
0.2mm、表面孔径100nm、孔隙率50%。


物料释放管间隙3为毛细管在反应器外管1内的排列方式为正方形排列,毛细管心
距为1.92mm。


所述的化学微反应器中的物料A进出料接口6和第二物料A进出料接口26排布在反
应器外管1的异侧。


所述的化学反应发生在物料释放毛细管束2内表面的一种化学微反应装置的使用
方法:物料A由物料A储罐34经物料A输送泵32送入化学微反应器31的第一物料A进出料接口
6,并调节物料A输送泵32的出口压力为0.5bar进入物料毛细管间隙3,同时控制物料A在物
料释放管间隙3内的流动速度为1.0m/sec,以形成物料A沿物料释放毛细管束2外表面的切
向和法向流速。


在物料开始循环释放的过程中,同时调节物料B输送泵33的进口压力0.1bar;控制
物料B在物料释放毛细管2内表面与物料A的反应速度和反应强度;调节物料B在物料释放毛
细管束2内的流动速度为0.5m/sec,形成物料B沿物料释放毛细管束2内部的切向流速和与
物料A的反应速度。


物料B经毛细管外壁部分释放与物料A在毛细管外壁发生化学反应,未反应的物料
B由第二物料B进出料接口27返回至物料B储罐35。反应后的产品在物料释放管间隙3的边界
层被流动的物料A切向离开,由第二物料A进出料接口26沿物料A循环管线4返回至物料A储
罐34,产品在物料A储罐34中分离后排出。


实施例3


一种化学微反应装置,包括包括化学微反应器31、物料A输送泵32、物料B输送泵
33、物料A储罐34、物料B储罐35、压缩风机36、物料A循环管4、物料B循环管5、物料A补料管8、
物料B补料管9、物料C输送管线10和进气管线11。


其中,化学微反应器31包括反应器外管1、物料释放毛细管束2、物料释放管间隙3、
第一物料A进出料接口6、第二物料A进出料接口26、第一物料B进出料接口7和第二物料B进
出料接口27。料释放毛细管束2上?#32929;?#32622;有与物料释放管间隙3相通的介孔。


反应器外管1选用材质为耐温、?#36879;?#34432;壁厚为6mm的PVDF管材。


物料释放毛细管束2为PP中空?#23435;?#27611;细管,内外径分别为1.0/2.0,壁厚为0.5mm、
表面孔径150nm、孔隙率70%。


物料释放管间隙3为毛细管在反应器外管1内的排列方式为正三角形排列,毛细管
心距为2.6mm。


所述的化学微反应器中的物料A进出料接口6和第二物料A进出料接口26排布在反
应器外管1的同侧。


所述的化学反应发生在物料释放毛细管束2外表面的一种化学微反应装置的使用
方法:物料A由物料A储罐34经物料A输送泵32送入化学微反应器31的第一物料A进出料接口
6,并调节物料A输送泵32的出口压力为0.1bar进入物料毛细管间隙3,同时控制物料A在物
料释放管间隙3内的流动速度为0.5m/sec,以形成物料A沿物料释放毛细管束2外表面的切
向和法向流速。


在物料开始循环释放的过程中,同时调节物料B输送泵33的进口压力0.5bar;控制
物料B在物料释放毛细管2内表面与物料A的反应速度和反应强度;调节物料B在物料释放毛
细管束2内的流动速度为1.0m/sec,形成物料B沿物料释放毛细管束2内部的切向流速和与
物料A的反应速度。


物料B经毛细管外壁部分释放与物料A在毛细管外壁发生化学反应,未反应的物料
B由第二物料B进出料接口27返回至物料B储罐35。反应后的产品在物料释放管间隙3的边界
层被流动的物料A切向离开,由第二物料A进出料接口26沿物料A循环管线4返回至物料A储
罐34,产品在物料A储罐34中分离后排出。


实施例4


一种化学微反应装置,包括包括化学微反应器31、物料A输送泵32、物料B输送泵
33、物料A储罐34、物料B储罐35、压缩风机36、物料A循环管4、物料B循环管5、物料A补料管8、
物料B补料管9、物料C输送管线10和进气管线11。


其中,化学微反应器31包括反应器外管1、物料释放毛细管束2、物料释放管间隙3、
第一物料A进出料接口6、第二物料A进出料接口26、第一物料B进出料接口7和第二物料B进
出料接口27。料释放毛细管束2上?#32929;?#32622;有与物料释放管间隙3相通的介孔。


反应器外管1选用材质为耐温、?#36879;?#34432;壁厚为10mm的ABS管材。


物料释放毛细管束2为PE中空?#23435;?#27611;细管,内外径分别为1.2/2.4,壁厚为0.6mm、
表面孔径200nm、孔隙率80%。


物料释放管间隙3为毛细管在反应器外管1内的排列方式为正方形排列,毛细管心
距为2.88mm。


所述的化学微反应器中的物料A进出料接口6和第二物料A进出料接口26排布在反
应器外管1的异侧。


所述的化学反应发生在物料释放毛细管束2内表面的一种化学微反应装置的使用
方法:物料A由物料A储罐34经物料A输送泵32送入化学微反应器31的第一物料A进出料接口
6,并调节物料A输送泵32的出口压力为2.0bar进入物料毛细管间隙3,同时控制物料A在物
料释放管间隙3内的流动速度为3.0m/sec,以形成物料A沿物料释放毛细管束2外表面的切
向和法向流速。


在物料开始循环释放的过程中,同时调节物料B输送泵33的进口压力1.5bar;控制
物料B在物料释放毛细管2内表面与物料A的反应速度和反应强度;调节物料B在物料释放毛
细管束2内的流动速度为2.0m/sec,形成物料B沿物料释放毛细管束2内部的切向流速和与
物料A的反应速度。


物料B经毛细管外壁部分释放与物料A在毛细管外壁发生化学反应,未反应的物料
B由第二物料B进出料接口27返回至物料B储罐35。反应后的产品在物料释放管间隙3的边界
层被流动的物料A切向离开,由第二物料A进出料接口26沿物料A循环管线4返回至物料A储
罐34,产品在物料A储罐34中分离后排出。


以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明,但本领域技术人员应该明
白,本发明并不局限于以上所述实施例,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、
等同替换等,均应包含在本发明的保护范围之内。


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