[实用新型]适用于气液、气固两相或气液固三相反应的微反应器

说明书

本申请公开了一种适用于气液、气固两相或气液固三相反应的微反应器，包括套管式反应器主体，套管式反应器主体包括内套管、中间套管和外套管，中间套管设有内、外螺纹，内套管上设有微孔，内套管的外壁和中间套管的内壁之间形成的流通路径作为反应通道，内套管作为气体通道，中间套管的外壁和外套管的内壁之间形成的流通路径作为换热媒介通道；或者内套管设有内、外螺纹、中间套管上设有微孔，内套管的外壁和中间套管的内壁之间形成的流通路径作为反应通道，内套管作为换热媒介通道，中间套管的外壁和外套管的内壁之间作为气体通道。本申请微反应器结构简单，微孔采用激光打出即可；具有更好的传质和传热效果，传热效果是传统釜式反应器的数十倍。

技术领域

本申请涉及化工设备技术领域，具体涉及一种适用于气液、气固两相或气液固三相反应的微反应器。

背景技术

与传统的反应器相比，微反应器(Micro reactor)具有效率高、速度快、操作灵活等优点，是一种能够满足绿色化工生产、做到化工本质安全的重要设备。近年来，微化工设备与过程被认为是化学工程学科发展的新方向之一。

常见的气液微反应器有微降膜反应器、微填充床反应器、微鼓泡反应器和微通道反应器。其中常见的微通道反应器是金属管式微通道反应器，内、外管内径相差很小并由法兰连接，形成环形微通道，其内管一段沿轴向分布有微孔膜结构，由无数个微通道构成，微孔膜把由内管流入的物料分割成小气流，与环形通道中的流体撞击形成错流，在微通道内完成混合反应。CN208066329U公开了一种微泡式气液反应器及系统，包括同心布设的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的一端设置有进液口，另一端设置有出液口,腔壁上设置有微孔段，所述第二腔体上设置有若干个进气口，进液口处设置有旋流件，旋流件使进入的液相具有剪切速度，形成环向液膜，与经过微孔段的气相接触，该方案通过旋流件使进入第一腔体的液体具有剪切速度，增强了气液两相间的传质，但是混合的均匀性还可以进一步改进。

气固两相以及气液固三相反应在化学反应中也很常见，例如，CN108905920A公开了一种固气微通道反应器，包括套管、反应管、催化结构、多个引流结构、过滤结构等，通过设置引流结构，气体经过引流结构进行多次穿过催化结构而进行催化反应，提高对气体的处理效率，但是该方案结构复杂。Kobayashi J等(Science,2004,304(5675):1305-1308.)开发了一种有效的三相反应系统，使用Pd固化的微通道反应器进行了苄叉丙酮等化合物的氢化反应，该反应系统中，液体靠近催化剂存在的通道表面流动，气体流过中心，反应得到产物。

然而，现有微反应器的传质和传热效果均有待进一步提高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，发明人提出了本申请，目的在于提供一种传热、传质效果好，适用于气液、气固两相或气液固三相反应的微反应器。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

适用于气液、气固两相或气液固三相反应的微反应器，包括套管式反应器主体，所述套管式反应器主体包括内套管、中间套管和外套管，所述中间套管设有内螺纹和外螺纹，所述内套管上设置有贯穿管壁的微孔，所述内套管的外壁和中间套管的内壁之间形成的螺旋状流通路径作为反应通道，所述内套管作为气体通道，所述中间套管的外壁和外套管的内壁之间形成的螺旋状流通路径作为换热媒介通道。

优选的，所述外套管设有内螺纹，所述中间套管的外螺纹和外套管的内螺纹方向相反，从微反应器的一端观察，一个螺纹的方向为顺时针旋转，另一个螺纹的方向为逆时针旋转。

优选的，所述内套管的外径与中间套管内螺纹的最小半径之差为1μm～3000μm，优选500～1000μm。

优选的，所述中间套管外螺纹的最大半径与外套管的内径之差为1000μm～5000μm。