本發(fā)明涉及一種微通道反應(yīng)器，更具體地說，本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，屬于化工反應(yīng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前通過bacl2與naso4反應(yīng)制取納米baso4主要采用對(duì)撞的反應(yīng)方式，即將按一比一進(jìn)料比配制好的bacl2與naso4溶液經(jīng)計(jì)量泵精確計(jì)量后從反應(yīng)器兩端同時(shí)注入，兩組溶液以一定的速度和壓力在反應(yīng)器中在對(duì)撞結(jié)合生成baso4的一種反應(yīng)方式。其他如制備納米硫酸鈣晶須等納米硫酸鹽也可以通過上述方式制備。

現(xiàn)有反應(yīng)器制取納米硫酸鋇的方式主要存在以下不足：

1、進(jìn)料口單一，bacl2與naso4混合均勻性差。

2、管徑較大，溶液在管道中層流現(xiàn)象明顯，兩組溶液不易充分接觸，造成反應(yīng)不徹底，原料浪費(fèi)嚴(yán)重。

3、納米硫酸鋇產(chǎn)品品質(zhì)較差，主要表現(xiàn)為生成的baso4顆粒容易團(tuán)聚、粒度顆粒較大、大小不均勻。

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2009.5.20公開了一件公開號(hào)為cn101433815，名稱為“一種膜分散式微通道反應(yīng)器”的發(fā)明，該發(fā)明提出一種膜分散式微通道反應(yīng)器，由一根外管和一根內(nèi)管構(gòu)成套管，在內(nèi)、外管之間形成環(huán)形微通道，外管上設(shè)有流體進(jìn)口和出口，內(nèi)管上一端設(shè)有流體進(jìn)口，另一端沿管壁周向?yàn)榉植加卸辔⒖椎奈⒖啄ぁＥc普通的微通道反應(yīng)器相比，本發(fā)明的反應(yīng)器通道的截面積增大，處理量增大。強(qiáng)化了流體之間的混合和傳質(zhì)。在達(dá)到大處理量的同時(shí)，也保證了較強(qiáng)的微觀混合。特別是在合成納米顆粒中實(shí)現(xiàn)了快速微觀混合，合成了平均粒徑為37納米的硫酸鋇顆粒，本反應(yīng)器操作簡(jiǎn)單，操作費(fèi)用低，處理量大，在涉及到快速過程的工業(yè)生產(chǎn)中有很大的應(yīng)用前景。

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局于2010.6.16公開了一件公開號(hào)為cn101733056a，名稱為“一種撞擊流微通道反應(yīng)器及應(yīng)用”的發(fā)明，該發(fā)明公開了一種撞擊流微通道反應(yīng)器，于平板材料上刻有至少兩條同軸或呈一定角度相向?qū)ψ驳漠?dāng)量水力直徑為0.1-2mm的微通道，且在對(duì)撞通道中間形成寬(或?qū)ψ簿嚯x)為0.5-10mm的撞擊區(qū)。微通道可以平行陣列分布，連通至具有梯級(jí)分支構(gòu)型的兩個(gè)入口?？梢詥纹M裝，或?qū)⑷舾尚酒创涡蚨询B，壓合成具有至多四個(gè)進(jìn)料口的撞擊流微通道反應(yīng)器。本發(fā)明撞擊流微反應(yīng)器適用于瞬間完成的反應(yīng)過程或反應(yīng)沉淀過程，如生成液體或固體(超細(xì)粉體或納米材料等)的氣-液和液-液快速反應(yīng)。微通道陣列形式實(shí)現(xiàn)了撞擊區(qū)反應(yīng)高度均勻性，解決了以往認(rèn)為撞擊流反應(yīng)器難以安排多級(jí)系統(tǒng)(多對(duì)撞擊流間的相互干擾)的問題。

上述名稱為“一種膜分散式微通道反應(yīng)器”的發(fā)明存在以下問題：1、不能保證一比一的精確反應(yīng)。2、兩進(jìn)料并不能保證在反應(yīng)時(shí)是正面碰撞。3、料液不能保證正面撞擊力度。

上述名稱為“一種撞擊流微通道反應(yīng)器及應(yīng)用”的發(fā)明存在以下問題：1、若干芯片按次序堆疊使反應(yīng)器結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。2、微通道在0.1-2mm之間，并不能有效避免產(chǎn)生團(tuán)聚。3、進(jìn)料口單一，很難確保每層進(jìn)料的壓力均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有生產(chǎn)納米硫酸鹽的反應(yīng)器原料混合不均勻，反應(yīng)不徹底，產(chǎn)品品質(zhì)差的問題，提供一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，該微通道反應(yīng)器能夠?qū)⒃匣旌暇鶆?，反?yīng)更加徹底，產(chǎn)品品質(zhì)好。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，其具體的技術(shù)方案如下：

一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，其特征在于：包括上層進(jìn)料層、下層進(jìn)料層以及中層反應(yīng)層；所述上層進(jìn)料層和下層進(jìn)料層上都設(shè)置有進(jìn)料孔；所述中層反應(yīng)層為網(wǎng)狀分支結(jié)構(gòu)，氯鹽進(jìn)料通道與硫酸鈉進(jìn)料通道連通，組成進(jìn)料單元，兩個(gè)所述進(jìn)料單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過一級(jí)通道連通，所述進(jìn)料單元與所述一級(jí)通道組成一級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述一級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過二級(jí)通道連通，組成二級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述二級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過三級(jí)通道連通，組成三級(jí)反應(yīng)單元；按照上述組成方式，每?jī)蓚€(gè)n級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過n+1級(jí)通道連通，組成n+1級(jí)反應(yīng)單元，所述n+1級(jí)通道與出料通道連通。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述出料通道與六級(jí)通道連通。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述所有通道的管徑為小于等于10um。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述進(jìn)料孔為多個(gè)均勻排列的微孔。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述進(jìn)料孔的孔徑為小于等于10um。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述微通道反應(yīng)器由哈氏合金制成。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述氯鹽進(jìn)料通道與所述硫酸鈉進(jìn)料通道相對(duì)且平行設(shè)置。

本發(fā)明優(yōu)選的，同一級(jí)反應(yīng)單元之間相對(duì)且平行設(shè)置。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述一級(jí)反應(yīng)單元中，相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)進(jìn)料單元中的氯鹽進(jìn)料通道和硫酸鈉進(jìn)料通道錯(cuò)開設(shè)置。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述上層進(jìn)料層的進(jìn)料孔與所述氯鹽進(jìn)料通道連通，所述下層進(jìn)料層的進(jìn)料孔與所述硫酸鈉進(jìn)料通道連通。

本發(fā)明帶來的有益技術(shù)效果：

1、本發(fā)明解決了現(xiàn)有納米硫酸鹽反應(yīng)設(shè)備以及現(xiàn)有微通道反應(yīng)器的問題。本發(fā)明的微通道反應(yīng)器通過三層結(jié)構(gòu)和多級(jí)反應(yīng)單元的設(shè)置，能夠使得進(jìn)料更加精確，反應(yīng)物料混合更加均勻，克服料液在對(duì)撞反應(yīng)過程中出現(xiàn)的層流現(xiàn)象，使反應(yīng)更加接近卷流狀態(tài)，反應(yīng)過程接觸更充分，反應(yīng)更加徹底，能有效避免對(duì)撞反應(yīng)生成的納米硫酸鹽再次團(tuán)聚，使產(chǎn)品保持納米形態(tài)且粒徑均勻，進(jìn)而制得高質(zhì)量的納米硫酸鹽產(chǎn)品。

2、本發(fā)明優(yōu)選的，所述出料通道與六級(jí)通道連通。設(shè)置六級(jí)反應(yīng)單元，能夠使得產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本的平衡，還能夠保證出料更加均勻、通暢。

3、本發(fā)明優(yōu)選的，所述所有通道的管徑為小于等于10um。該管徑的設(shè)置能夠有效避免反應(yīng)生成物團(tuán)聚。

4、本發(fā)明優(yōu)選的，所述進(jìn)料孔為多個(gè)均勻排列的微孔。該進(jìn)料孔的設(shè)置能夠保證進(jìn)料后反應(yīng)均勻性，進(jìn)料壓力一致，保證正面撞擊力度。

5、本發(fā)明優(yōu)選的，所述進(jìn)料孔的孔徑為小于等于10um。該進(jìn)料口孔徑的設(shè)置能夠保證進(jìn)料的均勻性。

6、本發(fā)明優(yōu)選的，所述微通道反應(yīng)器由哈氏合金制成。采用該材質(zhì)能夠使得微通道反應(yīng)器更加耐腐蝕、耐用。

7、本發(fā)明優(yōu)選的，所述氯鹽進(jìn)料通道與所述硫酸鈉進(jìn)料通道相對(duì)且平行設(shè)置。相對(duì)設(shè)置的基礎(chǔ)上平行排列，能夠保證正面碰撞和正面碰撞的力度，反應(yīng)更有效。

8、本發(fā)明優(yōu)選的，同一級(jí)反應(yīng)單元之間相對(duì)且平行設(shè)置。在相對(duì)設(shè)置的基礎(chǔ)上平行排列，能夠排列更加緊密、合理，也能夠保證正面碰撞和正面碰撞的力度，反應(yīng)更有效。

9、本發(fā)明優(yōu)選的，所述一級(jí)反應(yīng)單元中，相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)進(jìn)料單元中的氯鹽進(jìn)料通道和硫酸鈉進(jìn)料通道錯(cuò)開設(shè)置。這樣設(shè)置能夠保證上一級(jí)未反應(yīng)徹底的原料在下一級(jí)反應(yīng)完全。

10、本發(fā)明優(yōu)選的，所述上層進(jìn)料層的進(jìn)料孔與所述氯鹽進(jìn)料通道連通，所述下層進(jìn)料層的進(jìn)料孔與所述硫酸鈉進(jìn)料通道連通。該設(shè)置能夠保證進(jìn)料均勻。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中層反應(yīng)層俯視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明二級(jí)反應(yīng)單元的放大結(jié)構(gòu)示意圖（圖1中的a）；

圖3為本發(fā)明側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明俯視或者仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1為上層進(jìn)料層、2為下層進(jìn)料層、3為中層反應(yīng)層、4為進(jìn)料孔、5為氯鹽進(jìn)料通道、6為硫酸鈉進(jìn)料通道、7為一級(jí)通道、8為二級(jí)通道、9為三級(jí)通道、10為出料通道、11為六級(jí)通道、12為四級(jí)通道、13為五級(jí)通道。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，包括上層進(jìn)料層1、下層進(jìn)料層2以及中層反應(yīng)層3；所述上層進(jìn)料層1和下層進(jìn)料層2上都設(shè)置有進(jìn)料孔4；所述中層反應(yīng)層3為網(wǎng)狀分支結(jié)構(gòu)，氯鹽進(jìn)料通道5與硫酸鈉進(jìn)料通道6連通，組成進(jìn)料單元，兩個(gè)所述進(jìn)料單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過一級(jí)通道7連通，所述進(jìn)料單元與所述一級(jí)通道7組成一級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述一級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過二級(jí)通道8連通，組成二級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述二級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過三級(jí)通道9連通，組成三級(jí)反應(yīng)單元；按照上述組成方式，每?jī)蓚€(gè)n級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過n+1級(jí)通道連通，組成n+1級(jí)反應(yīng)單元，所述n+1級(jí)通道與出料通道10連通。

本發(fā)明微通道反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)造精細(xì)、成網(wǎng)狀，原料在經(jīng)進(jìn)料孔4后，在反應(yīng)器中層反應(yīng)層3的網(wǎng)狀通道快速反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間控制在1秒以內(nèi)，生成的納米硫酸鹽經(jīng)出料通道10連續(xù)排出至漿料收集槽中。

本發(fā)明的生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器主要適用于生產(chǎn)納米硫酸鋇和納米硫酸鈣，其中氯鹽進(jìn)料通道5對(duì)應(yīng)的原料為氯化鋇或者氯化鈣。如果用于生產(chǎn)其他納米硫酸鹽，氯鹽進(jìn)料通道5用于進(jìn)料其他無機(jī)鹽（如生產(chǎn)納米硫酸銀，氯鹽進(jìn)料通道5用于進(jìn)料硝酸銀）。

實(shí)施例2

一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，包括上層進(jìn)料層1、下層進(jìn)料層2以及中層反應(yīng)層3；所述上層進(jìn)料層1和下層進(jìn)料層2上都設(shè)置有進(jìn)料孔4；所述中層反應(yīng)層3為網(wǎng)狀分支結(jié)構(gòu)，氯鹽進(jìn)料通道5與硫酸鈉進(jìn)料通道6連通，組成進(jìn)料單元，兩個(gè)所述進(jìn)料單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過一級(jí)通道7連通，所述進(jìn)料單元與所述一級(jí)通道7組成一級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述一級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過二級(jí)通道8連通，組成二級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述二級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過三級(jí)通道9連通，組成三級(jí)反應(yīng)單元；按照上述組成方式，每?jī)蓚€(gè)n級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過n+1級(jí)通道連通，組成n+1級(jí)反應(yīng)單元，所述n+1級(jí)通道與出料通道10連通。

優(yōu)選的，所述出料通道10與六級(jí)通道11連通。此時(shí)n為五，n+1為六，六級(jí)反應(yīng)單元為一個(gè)，且為最終反應(yīng)單元。此時(shí)該微通道反應(yīng)器的組成為：中層反應(yīng)層3為網(wǎng)狀分支結(jié)構(gòu)，氯鹽進(jìn)料通道5與硫酸鈉進(jìn)料通道6連通，組成進(jìn)料單元，兩個(gè)所述進(jìn)料單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過一級(jí)通道7連通，所述進(jìn)料單元與所述一級(jí)通道7組成一級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述一級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過二級(jí)通道8連通，組成二級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述二級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過三級(jí)通道9連通，組成三級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述三級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過四級(jí)通道12連通，組成四級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述四級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過五級(jí)通道13連通，組成五級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述五級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過六級(jí)通道11連通，組成六級(jí)反應(yīng)單元；所述六級(jí)通道11與所述出料通道10連通。

實(shí)施例3

一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，包括上層進(jìn)料層1、下層進(jìn)料層2以及中層反應(yīng)層3；所述上層進(jìn)料層1和下層進(jìn)料層2上都設(shè)置有進(jìn)料孔4；所述中層反應(yīng)層3為網(wǎng)狀分支結(jié)構(gòu)，氯鹽進(jìn)料通道5與硫酸鈉進(jìn)料通道6連通，組成進(jìn)料單元，兩個(gè)所述進(jìn)料單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過一級(jí)通道7連通，所述進(jìn)料單元與所述一級(jí)通道7組成一級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述一級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過二級(jí)通道8連通，組成二級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述二級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過三級(jí)通道9連通，組成三級(jí)反應(yīng)單元；按照上述組成方式，每?jī)蓚€(gè)n級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過n+1級(jí)通道連通，組成n+1級(jí)反應(yīng)單元，所述n+1級(jí)通道與出料通道10連通。

優(yōu)選的，所述所有通道的管徑為小于等于10um。

優(yōu)選的，所述進(jìn)料孔4為多個(gè)均勻排列的微孔。

優(yōu)選的，所述進(jìn)料孔4的孔徑為小于等于10um。

優(yōu)選的，所述微通道反應(yīng)器由哈氏合金制成。

實(shí)施例4

一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，包括上層進(jìn)料層1、下層進(jìn)料層2以及中層反應(yīng)層3；所述上層進(jìn)料層1和下層進(jìn)料層2上都設(shè)置有進(jìn)料孔4；所述中層反應(yīng)層3為網(wǎng)狀分支結(jié)構(gòu)，氯鹽進(jìn)料通道5與硫酸鈉進(jìn)料通道6連通，組成進(jìn)料單元，兩個(gè)所述進(jìn)料單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過一級(jí)通道7連通，所述進(jìn)料單元與所述一級(jí)通道7組成一級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述一級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過二級(jí)通道8連通，組成二級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述二級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過三級(jí)通道9連通，組成三級(jí)反應(yīng)單元；按照上述組成方式，每?jī)蓚€(gè)n級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過n+1級(jí)通道連通，組成n+1級(jí)反應(yīng)單元，所述n+1級(jí)通道與出料通道10連通。

優(yōu)選的，所述氯鹽進(jìn)料通道5與所述硫酸鈉進(jìn)料通道6相對(duì)且平行設(shè)置。

優(yōu)選的，同一級(jí)反應(yīng)單元之間相對(duì)且平行設(shè)置。

優(yōu)選的，所述一級(jí)反應(yīng)單元中，相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)進(jìn)料單元中的氯鹽進(jìn)料通道5和硫酸鈉進(jìn)料通道6錯(cuò)開設(shè)置。

實(shí)施例5

一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，包括上層進(jìn)料層1、下層進(jìn)料層2以及中層反應(yīng)層3；所述上層進(jìn)料層1和下層進(jìn)料層2上都設(shè)置有進(jìn)料孔4；所述中層反應(yīng)層3為網(wǎng)狀分支結(jié)構(gòu)，氯鹽進(jìn)料通道5與硫酸鈉進(jìn)料通道6連通，組成進(jìn)料單元，兩個(gè)所述進(jìn)料單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過一級(jí)通道7連通，所述進(jìn)料單元與所述一級(jí)通道7組成一級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述一級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過二級(jí)通道8連通，組成二級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述二級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過三級(jí)通道9連通，組成三級(jí)反應(yīng)單元；按照上述組成方式，每?jī)蓚€(gè)n級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過n+1級(jí)通道連通，組成n+1級(jí)反應(yīng)單元，所述n+1級(jí)通道與出料通道10連通。

優(yōu)選的，所述上層進(jìn)料層1的進(jìn)料孔4與所述氯鹽進(jìn)料通道5連通，所述下層進(jìn)料層2的進(jìn)料孔與4所述硫酸鈉進(jìn)料通道6連通。

實(shí)施例6

一種生產(chǎn)納米硫酸鹽的微通道反應(yīng)器，包括上層進(jìn)料層1、下層進(jìn)料層2以及中層反應(yīng)層3；所述上層進(jìn)料層1和下層進(jìn)料層2上都設(shè)置有進(jìn)料孔4；所述中層反應(yīng)層3為網(wǎng)狀分支結(jié)構(gòu)，氯鹽進(jìn)料通道5與硫酸鈉進(jìn)料通道6連通，組成進(jìn)料單元，兩個(gè)所述進(jìn)料單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過一級(jí)通道7連通，所述進(jìn)料單元與所述一級(jí)通道7組成一級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述一級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過二級(jí)通道8連通，組成二級(jí)反應(yīng)單元；兩個(gè)所述二級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過三級(jí)通道9連通，組成三級(jí)反應(yīng)單元；按照上述組成方式，每?jī)蓚€(gè)n級(jí)反應(yīng)單元相對(duì)設(shè)置，并同時(shí)通過n+1級(jí)通道連通，組成n+1級(jí)反應(yīng)單元，所述n+1級(jí)通道與出料通道10連通。

1、原料混合均勻程度：

對(duì)于原料混合均勻程度，現(xiàn)有反應(yīng)器的混合方式為層流，而本發(fā)明的微通道反應(yīng)器是一種渦流混合方式，使得原料混合更加均勻。

2、反應(yīng)徹底程度：

3、最終產(chǎn)品品質(zhì)對(duì)比：