[发明专利]一种快速水热合成装置及方法

权利要求书

1.一种快速水热合成装置，其特征在于，包括动力机构，若干个储液装置和反应器，所述储液装置通过流道转换机构与反应器相连接，所述流道转换机构设有流量控制装置；所述反应器包括流道分配结构和多重换热组件，所述多重换热组件以高温高压热液为热源，所述多重换热组件由若干垂直上下相扣的扣板组成，中间扣板的两侧设有凹槽，相邻扣板的凹槽扣合形成若干条封闭流道，所述流道分配结构与多重换热组件的封闭流道连通，所述多重换热组件的换热方式为二次旋转流间壁式逆流换热。

2.根据权利要求1所述的一种快速水热合成装置，其特征在于，所述流道分配结构包括一条主流道和四条支流道，所述四条支流道各自分为6条分支流道，形成24条相同流量的分支流道。

3.根据权利要求1所述的一种快速水热合成装置，其特征在于，所述多重换热组件由6块扣板构成，由上到下依次为第一扣板，第二扣板，第三扣板，第四扣板，第五扣板和第六扣板，所述第一扣板底面与第二扣板上面各设有形状对称的凹槽，并彼此扣合形成流道A；所述第二扣板底面与第三扣板上面各设有形状对称的凹槽，并彼此扣合形成流道B；所述第三扣板底面与第四扣板上面各设有形状对称的凹槽，并彼此扣合形成流道C，所述流道C设有高温高压热液进口阀和出口阀；所述第五扣板底面竖直设有第一凹槽，表面竖直设有第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的开口分别通过密封垫密封，形成流道D和流道E。

4.根据权利要求3所述的一种快速水热合成装置，其特征在于，所述流道A，流道B和流道C的流通截面为介于椭圆形和长方形之间过渡形，横纵比为1.5~2；所述流道A，流道B和流道C的截面传热方向为逆时针；所述流道D和流道E的流通截面为长宽比控制在3~5的矩形结构。

5.根据权利要求3所述的一种快速水热合成装置，其特征在于，所述第一扣板和第六扣板的材质为工程塑料；所述第二扣板，第三扣板，第四扣板和第五扣板为换热板，所述换热板的材质为铜合金。

6.根据权利要求3所述的一种快速水热合成装置，其特征在于，所述流道B的进口处和出口处、所述流道E的出口处均设有温度传感器。

7.根据权利要求3所述的一种快速水热合成装置，其特征在于，所述流道A与流道B之间、所述流道B与流道C之间的平均间距为0.5mm，最小间距为0.3mm。

8.一种快速水热合成方法，其特征在于，所述快速水热合成方法利用如权利要求3所述的快速水热合成装置完成，包括以下步骤：

（1）支流量的调节：

储液装置Ⅰ~Ⅲ内装满去离子水，储液装置Ⅳ内装满红色指示剂，打开动力机构，驱使Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个储液装置中的料液流入反应器中，来自储液装置Ⅳ的红色指示剂与来自储罐Ⅲ的4条支流料液分别通过流道转换机构逐个进行切换，通过流量控制装置控制各支流的流量，实现24条分支流道的流量相等；

（2）反应器预热：

储液装置Ⅰ~Ⅲ内装满反应料液，储液装置Ⅳ内装满去离子水，通过流道转换机构切换到走去离子水这一端，打开动力机构，驱动储罐Ⅳ中的去离子水料液进入反应器各进料口，控制流量；打开高温高压热液的进口阀，使得高温高压热液流入反应器的流道C内，观察三个温度传感器的数值，当三个温度值都到达设定温度时，反应器预热完毕；

（3）将流道转换机构切换到走反应料液这一端，高温高压热液持续通入流道C，所述反应料液以常温进入反应器，经历先升温再降温两步换热后，待三个温度传感器显示的温度值到达设定温度时，以常温常压的产品料液流出，所述高温高压热液经历一次降温换热后，以常温常压的液流从高温高压热液的出口阀流出；待接料结束后，先关闭高温高压热液的出口阀，接着将流道转换机构切换到走去离子水这一端，最后关闭动力机构，待储罐Ⅳ中的去离子水排净后，全部操作结束；所述反应料液与高温高压热液在流经各换热流道时形成超重力场，各料液所受超重力场水平大于800g，其中g为正常重力场加速度9.8 m/s²。