[发明专利]一种泰勒流两相反应器

说明书

本发明公开了一种泰勒流两相反应器，包括基板，所述基板上设有进料通道、气泡生成通道和反应主通道；所述进料通道的入口通过进料管道与外部装置连接，进料通道的出口连接气泡生成通道，所述气泡生成通道的出口连接反应主通道，反应主通道的出口通过出料管道与分离装置连接；所述进料通道包括进料通道I、进料通道II、进料通道III、进料通道IV和进料通道V；其中，进料通道I与气泡生成通道同轴设置，相邻进料通道之间的夹角为30～60°；所述气泡生成通道入口处的管道内径小于进料通道出口处的管道内径；气液两相反应物分别从不同进料通道流入交汇于气泡生成通道，使其在气泡生成通道内相互挤压形成泰勒气泡。本发明泰勒流反应器具有多个呈一定夹角设置的进料通道，基于不同的反应，气液两相反应物可从对应进料通道输入，在不同入口夹角下，反应器内气相在拐角处所受剪切力不同，因此能够生成不同长度的泰勒气泡，使其适用于各类型气液两相反应。

技术领域

本发明涉及一种泰勒流两相反应器。

背景技术

随着微化工技术的发展，微通道反应器的设计与应用逐渐成为一个十分重要的研究分支，在气液两相反应方向有着极为广阔的应用前景。泰勒流是微通道中最为常见的流型，由气泡与液柱交替排布组成，其内部独特的双循环流动可以极大的增强气液两相反应物之间的质量和能量交换。泰勒气泡的流动特性对于其传质传热效应起主要影响。

现有技术中泰勒流反应器设计较为简单，气液相入口固定且呈Y型排布，同时进料通道与气泡生成通道内径相同，一方面无法对气泡生成进行调控，因此无法适用于各种类型的气液两相反应，一方面在微通道内部，低气液表观流速下，泰勒流生成较慢，从而传质传热作用降低。相反地，在高气液表观流速下，气泡形态无法保持稳定，易形成环状流。

发明内容

发明目的：本发明目的旨在提供一种能够适用于各类型气液两相反应的泰勒流两相反应器。

技术方案：本发明所述的泰勒流两相反应器，包括基板，所述基板上设有进料通道、气泡生成通道和反应主通道；所述进料通道的入口通过进料管道与外部装置连接，进料通道的出口连接气泡生成通道，所述气泡生成通道的出口连接反应主通道，反应主通道的出口通过出料管道与分离装置连接；所述进料通道包括进料通道I、进料通道II、进料通道III、进料通道IV和进料通道V；其中，进料通道I与气泡生成通道同轴设置，相邻进料通道之间的夹角为30～60°；所述气泡生成通道入口处的管道内径小于进料通道出口处的管道内径；气液两相反应物分别从不同进料通道流入交汇于气泡生成通道，使其在气泡生成通道内相互挤压形成泰勒气泡。

其中，所述泰勒流两相反应器还包括盖板、换热板和分离装置，所述盖板设置于反应器两侧；所述换热板设置于基板与盖板之间，连接反应主通道出口的出料管道贯穿反应器一侧的换热板与盖板与分离装置入口连接。

其中，所述盖板、换热板以及基板均为圆形片状结构。

其中，所述分离装置包括液相分离通道与气相分离通道；所述气相分离通道由两个带法兰结构的管道拼合而成，在两个法兰结构的连接处设有滤布，滤布上涂有无水氯化钙粉末。

其中，所述反应主通道的管道内径为气泡生成通道管道内径的1.3～1.5倍。

其中，所述反应主通道的排布方式为绕基板圆心呈螺旋状分布，其螺距为2～3cm，反应主通道的出口位于基板圆心处。

其中，所述换热板上具有与反应主通道相同螺旋型的换热通道，换热板材质为高导热铜板，厚度为3～5mm。

其中，所述进料通道II和进料通道III与进料通道I的夹角均为45°，进料通道IV和进料通道V与进料通道I的夹角均为90°。