[发明专利]一种碳化硅微通道反应器制备中间品及制备方法

说明书

本发明提出了一种碳化硅微通道反应器制备中间品及制备方法，一次成型制备出整个碳化硅微通道反应器，无需分片制备再键合加工，加工工艺简单、成本极低、成品率高，且能防止因键合加工的不确定性导致的内通道间漏液问题；采用锡、铅、包含锡的合金或者包含铅的合金制作微通道模具或换热通道模具，便于加工或者浇铸成型，且预埋在碳化硅生胚粉体中可以承受高压，便于在生胚内形成高精度微通道或换热通道；锡、铅、包含锡的合金或者包含铅的合金在熔化后，有很好的流动性且不会渗透到碳化硅生胚内部，非常容易从进出液口排出。

技术领域

本发明涉及微通道反应器制备技术领域，尤其涉及一种碳化硅微通道反应器制备中间品及制备方法。

背景技术

微通道反应器，又称连续流反应器，是一种内部具有细微孔道的新型化学反应器，当反应物流经这些微通道的时候就会发生混合进而发生化学反应，微通道反应器具有一些常规反应器无法比拟的优点，比如具有很大的比表面积(5000到50000m²/m³)，常规反应器的比表面很少超过1000m²/m³，因此微通道反应器具有很强的热交换能力，对强吸放热反应可以保证反应温度不会有很多波动，同时反应器可以快速实现热量的转移，因而也保证了反应过程的安全性。

微通道反应器由于其更快的传质传热，更好的耐腐蚀性，更精准的控制，更安全环保，更经济节能，更节省人工，已经成为现代化工和医药生物领域必不可少的反应设备。

目前，碳化硅微通道反应器常规制备工艺流程包括：1、碳化硅生胚压制；2、在碳化硅生胚上，用数控机床雕铣出微通道；3、雕铣好的生胚进行无压烧结；4、两片或多片无压烧结后的碳化硅片键合加工，键合后即可得到微通道反应器主反应模块。

以上制备工艺存在以下问题：

(1)在第4环节，由于烧结好的碳化硅片不可避免的会出现变形，为了保证键合面的平面度，需要对键合面进行深加工，由于碳化硅片硬度极高，以上平面度的加工非常困难，加工工艺复杂、成本极高、成品率低；

(2)在完成第4环节的键合加工后，需要对微通道反应器模块进行成品检测，往往通过注入液体检测其整体承压能力和是否有外围漏液，无法检测且保证内通道之间是否发生漏液，而内通道漏液会造成产品应用时化学反应物的残留、混合不充分等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种碳化硅微通道反应器制备中间品及制备方法，无需对碳化硅片进行键合加工，且能有效防止内通道间的漏液。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种碳化硅微通道反应器制备中间品，其包括碳化硅生胚和微通道模具，微通道模具置于碳化硅生胚内且微通道模具的进出液口紧贴碳化硅生胚外壁，其中，所述中间品在60～300兆帕压强的压力下压制形成，微通道模具采用熔点低于500℃的金属材料。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述微通道模具材料采用锡、铅、包含锡的合金或者包含铅的合金。

进一步优选的，所述微通道模具材料采用锡、锡铅合金、铅、锡锑合金、铅锑合金、锡银合金、锡铜合金、锡银铜合金或者锡铋合金。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括换热通道模具，换热通道模具置于碳化硅生胚内且换热通道模具的进出液口紧贴碳化硅生胚外壁，所述换热通道模具与微通道模具采用相同材料。

进一步优选的，所述微通道模具和换热通道模具形状为模拟的反应器微通道和换热通道，采用机加工或者浇铸成型。

第二方面，本发明提供了一种碳化硅微通道反应器制备方法，包括以下步骤，

S1，将微通道模具或换热通道模具预埋在碳化硅粉料中，再整体压制，形成本发明第一方面所述的制备中间品；