[发明专利]一种具有双层微通道散热芯片的微反应器及其制备方法

权利要求书

1.一种具有双层微通道散热芯片的微反应器，其特征在于，包括：散热单元、微反应芯片、上盖板、下盖板、换热介质进口管道、换热介质出口管道、反应物料进口管道和反应物料出口管道；所述散热单元包括至少一个双层微通道散热芯片；

所述双层微通道散热芯片包括上下两层的传热微通道、换热介质分布腔、换热介质汇集腔、换热介质进口穿孔、换热介质出口穿孔、反应物料进口穿孔和反应物料出口穿孔；所述换热介质分布腔和换热介质汇集腔设置在所述双层传热微通道两端；所述微反应芯片包括微反应芯片底板和反应物料密封片，所述微反应芯片底板上刻蚀有反应微通道；所述微反应芯片底板和反应物料密封片上设有换热介质进口穿孔、换热介质出口穿孔、反应物料进口穿孔和反应物料出口穿孔；

所述上盖板和下盖板之间交替排列散热单元和微反应芯片，靠近上盖板和下盖板的一侧均为散热单元，各层之间通过焊接紧固贴合。

2.如权利要求1所述的微反应器，其特征在于，所述双层传热微通道流动方向上通道结构为S-型、Z-型、Sin函数-型或波浪形，或在微通道内设置折流器；所述反应微通道流动方向上通道结构可为心-型、伞-型、S-型、Z-型、Sin函数-型或波浪形，或在微通道内设置折流器。

3.如权利要求1所述的微反应器，其特征在于，所述换热介质进口管道和换热介质出口管道分别设置在微反应器上盖板和下盖板的斜对角区域，所述反应物料进口管道和反应物料出口管道分别设置在微反应器下盖板和上盖板的另一斜对角区域，且换热介质进口管道和反应物料进口管道设置在微反应器同一侧，换热介质出口管道和反应物料出口管道设置在微反应器另一侧，以实现微反应器内换热介质和反应物料并流。

4.如权利要求1所述的微反应器，其特征在于，所述传热微通道与反应微通道所处芯片区域重合；所述换热介质进口穿孔、换热介质出口穿孔、反应物料进口穿孔和反应物料出口穿孔层层相对。

5.如权利要求1-4任意一项所述的微反应器，其特征在于，所述上下两层的传热微通道深度相同，且横截面位置上下对称；所述反应微通道横截面位置上下对称。

6.如权利要求1-4任意一项所述的微反应器，其特征在于，所述双层微通道散热芯片厚度为0.2～4.0mm，更优选板厚为0.4～2mm，芯片两面刻蚀1对或2对以上的双层传热微通道；所述双层传热微通道水力直径为50～3000μm。

7.如权利要求1-4任意一项所述的微反应器，其特征在于，所述微反应芯片底板厚度为0.2～4.0mm，更优选板厚为0.4～2mm，反应物料密封片厚度为0.1～1.0mm，更优选板厚为0.2～0.4mm；微反应芯片底板一面刻蚀1条或2条以上的反应微通道；所述反应微通道水力直径为50～3000μm。

8.如权利要求1-4任意一项所述的微反应器，其特征在于，所述上盖板和下盖板厚度为2～20mm，更优选板厚为4～10mm。

9.如权利要求1-4任意一项所述的微反应器，其特征在于，所述双层传热微通道深度与双层微通道散热芯片厚度的比值为1/8～1/2，更优选比值为1/4～1/2；所述反应微通道深度与微反应芯片底板厚度的比值为1/4～4/5，更优选比值为1/2～4/5。

10.一种具有双层通道微散热芯片的微反应器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制作双层通道微散热芯片：裁取一块平板，在平板两面对称刻蚀传热微通道，形成双层传热微通道；在双层传热微通道两端刻蚀出穿透平板的换热介质分布腔和换热介质汇集腔；在平板一侧角域和另一侧对边角域分别刻蚀出穿透平板的相同尺寸的换热介质进口穿孔和换热介质出口穿孔，换热介质进口穿孔与换热介质分布腔连通，换热介质出口穿孔与换热介质汇集腔连通；在平板其余角域分别刻蚀出穿透平板的两个底面半径相等的反应物料进口穿孔和一个相同尺寸的反应物料出口穿孔；

(2)制作微反应芯片：裁取一块平板作为微反应芯片底板，在平板单面刻蚀出反应微通道；在平板一侧角域和另一侧对边角域分别刻蚀出穿透平板的相同尺寸的换热介质进口穿孔和换热介质出口穿孔；在平板其余角域分别刻蚀出穿透平板的两个底面半径相等的反应物料进口穿孔和一个相同尺寸的反应物料出口穿孔；

裁取一块平板作为反应物料密封片，在平板一侧角域和另一侧对边角域分别刻蚀出穿透平板的相同尺寸的换热介质进口穿孔和换热介质出口穿孔，在平板其余角域分别刻蚀出穿透平板的两个底面半径相等的反应物料进口穿孔和一个相同尺寸的反应物料出口穿孔；将刻蚀好的微反应芯片底板和反应物料密封片通过焊接紧固贴合；

(3)制作上下盖板：裁取两片平板作为上盖板和下盖板，在上盖板一角域刻蚀出穿透平板的一个反应物料出口穿孔，在上盖板同一边另一角域刻蚀出一个换热介质进口穿孔；在下盖板一角域刻蚀出穿透平板的两个反应物料进口穿孔，在下盖板同一边另一角域刻蚀出一个换热介质出口穿孔；

(4)制作换热介质进出口管道与反应物料进出口管道：截取两根孔径同换热介质进出口穿孔相等的圆管与三根孔径同反应物料进出口穿孔相等的圆管；

(5)制作微反应器：将散热单元与微反应芯片交替堆叠，在最外层散热单元上分别叠加步骤(3)中的上盖板和下盖板，通过焊接使得各层及上盖板、下盖板之间紧固贴合；所述散热单元至少包括一个双层微通道散热芯片；在上盖板相应穿孔处焊接换热介质进口管道与反应物料出口管道，在下盖板相应穿孔处焊接换热介质出口管道与反应物料进口管道，得到具有双层通道微散热芯片的微反应器。