[发明专利]微通道反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种微通道反应器，更具体地，涉及一种具有能够使流体的停滞(stagnation)最小化并且使流体的混合最大化的新颖结构的微通道反应器，从而，在所述微通道反应器被应用到微粒合成(synthesis of particles)的情况下，可以使由于反应产物(reaction productions)的沉积和停滞而导致的通道阻塞最小化，同时获得高反应物混合效率。

背景技术

已经提出了多种用于混合至少两种流体的静态混合反应器。这些静态混合反应器被用于通过化学反应或者结晶来制造超细微粒。在静态混合反应器中的微通道反应器用于将要被混合的流体供应至微通道中。所述微通道反应器正引起人们的关注。

所述微通道反应器设置有通道宽度为10μm至1000μm的微通道。在所述微通道反应器中，至少两种流体通过微通道岔开然后彼此会合(join)。在所述微通道反应器中，流体岔开，由此减小流体扩散(diffused)的距离。因此，增加了流体混合的速度。因而，与当使用传统的静态混合反应器时相比，在所述微通道反应器中，可以在更短的时间内有效地混合流体。

具有Y型通道的反应器作为这种微通道反应器的一个实例为人们所熟知。在这种类型的混合反应器中，引入第一流体的通道和引入第二流体的通道相交成Y型以形成单个的会合通道。被供应至各通道中的流体以层流的状态在通道相交部分处彼此会合。随后，各流体被扩散和混合。

图1是示出了传统的堆叠型(stacked type)微通道反应器的照片。

参见图1，传统的微通道反应器10包括上板11和下板12，上板11具有微通道，反应物A在该微通道中流动，并且，下板12具有微通道，反应物B在该微通道中流动。也就是说，上板11和下板12面对彼此的界面(interface)设置有：引入通道，流体被引入到所述引入通道中；混合通道，流体流动的方向在所述混合通道中改变，并且在所述混合通道中，流体被一次或多次地分成几个部分，以便混合流体；以及排出通道，混合的流体从所述排出通道排出。混合通道包括主通道和分支通道，使得当上板11和下板12被放置成一个在另一个上时，流体从上板11向下板12交替地流动

因此，在所述微通道反应器中，各流体被混合。在图2的典型视图中示出了混合行为(mixing behaviors)50。

参见图2和图1，被引入到引入通道中的流体51和52被堆叠成如图2(a)所示的形状。随后，所述混合流体在第一岔开部分处岔开。因此，所述混合流体中的一些流向主通道，所述混合流体的剩余部分流向分支通道。随后，所述流体再次彼此会合。由于分支通道被截断，所以堆叠成如图2(b)和图2(c)所示的形状的上流体和下流体在下一个会合部分处彼此会合。结果，所述流体被堆叠成如图2(d)所示。在第三会合部分处，所述混合流体具有如图2(e)所示的层。作为上述过程重复的结果，所述混合流体在第n个会合部分处具有2ⁿ层。

在具有上述构造的微通道反应器中，形成界面的层流(laminar flows)通过如上所述配置的通道的结构交替地布置成一个在另一个上，从而加快流体的混合。

也就是，具有上述构造的微通道反应器被设计成具有能够使反应物之间的混合最大化的结构，大多数情况下反应产物为溶液。为此，反应产物的停滞不是问题。因此，对于低粘度的反应物，可以使得反应物彼此之间能够连续不断地反应，同时使得反应物的混合最大化。然而，所述通道间断地出现以及消失，其结果是所述通道突然地改变。因此，在所述反应产物被沉积的情况下，如果所述通道具有滞点(stagnation point)，那么所述通道可能会很容易被阻塞。而且，所述微通道反应器的微通道具有微小结构。因此，所述通道可能会很容易地被阻塞。因此，对于微通道反应器而言，在反应产物为固态物质，例如，纳米粒子的情况下，具有能够防止反应产物的停滞同时获得高混合效率的新颖结构是很有必要的。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述问题和其他尚未被解决的技术问题。

作为为了解决上述问题而进行的多种广泛和深入的研究和实验的结果，本申请的发明人发现，在根据本发明的具有新颖结构的微通道反应器被应用于发生沉积的反应，如微粒合成(the synthesis of particles)的情况下，可以使在通道滞点(stagnation point)处的反应产物的沉积和基于其的阻塞现象最小化，同时获得高反应物混合效率。基于这些发现，本发明已经完成。

技术方案