[發(fā)明專利]多流路微型反應器設計

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980143803.X
• 申請日: 2009-09-28
• 公開（公告）號: CN102202774A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設計）人: R·吉代;E·D·拉夫瑞克;O·洛貝特;P·沃爾
• 申請（專利權(quán)）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: B01F5/02
• 分類號: B01F5/02;B01F5/06;B01F13/00;B01J19/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 沙永生

優(yōu)先權(quán)

本申請要求題為“多流路微型反應器設計(Multiple?Flow?Path?Microreactor?Design)”的2008年10月22日提交的歐洲專利申請第08305711.7號以及2008年9月29日提交的歐洲專利申請第08305610.1號的優(yōu)先權(quán)。

發(fā)明背景

如本文所理解的，微流體裝置包括數(shù)微米至數(shù)毫米的流體裝置，也就是說，包括最小尺寸為數(shù)微米至數(shù)毫米、優(yōu)選約數(shù)十微米至約2毫米的流體通道的裝置。部分是由于所述微流體裝置具有其特征的低總工藝流體體積和特征的高表面/體積比，微流體裝置、特別是微型反應器可以以安全、高效和環(huán)境友好的方式有效地進行一些困難的、危險的、甚至是其它方式無法進行的化學反應和工藝、這些改進的化學處理經(jīng)常被稱作“工藝強化”。

工藝強化是化學工程的一個范例，其有可能改變常規(guī)的化學處理，獲得更小、更安全、更節(jié)約能源和更環(huán)境友好的工藝。工藝強化的主要目標是使用同時顯著減小反應器尺寸并且最大程度提高傳質(zhì)和傳熱效率的構(gòu)造獲得高效率的反應和處理系統(tǒng)。通過使用一些方法，使得研究人員可以獲得更好的轉(zhuǎn)化率和/或選擇性，由此可以縮短從實驗室到工業(yè)生產(chǎn)的開發(fā)時間，這也是所述工藝強化研究的重點之一。工藝強化對于精細化學和藥物工業(yè)可能是特別有益的，在這些領域中，產(chǎn)量經(jīng)常小于幾公噸/年，在強化工藝中，實驗室結(jié)果可以較為容易地以平行方式成比例放大。

預期相對于目前常用的技術，由開發(fā)新設備和技術組成的工藝強化能夠給制造和處理帶來非常重要的改進，顯著減小工程開發(fā)的設備尺寸，由此獲得明顯更小、更清潔、更節(jié)能的技術，這就是工藝強化。

本發(fā)明所揭示的方法和/或裝置通常可用來進行任何工藝，所述工藝包括在微型結(jié)構(gòu)中對流體或流體混合物進行混合、分離、萃取、結(jié)晶、沉淀或其它的處理，所述流體混合物包括流體的多相混合物，并包括流體或包括還含有固體的流體的多相混合物的流體混合物。所述處理可以包括物理過程，化學反應，生物化學過程，或者任意其它形式的處理，化學反應被定義為導致有機物、無機物、或者有機物和無機物發(fā)生相互轉(zhuǎn)化的過程。以下列出了可以通過所述方法和/或裝置進行的反應的非限制性例子：氧化；還原；取代；消除；加成；配體交換；金屬交換；以及離子交換。更具體來說，以下列出了可以通過所揭示的方法和/或裝置進行的反應的非限制性例子：聚合；烷基化；脫烷基化；硝化；過氧化；磺化氧化；環(huán)氧化；氨氧化；氫化；脫氫；有機金屬反應；貴金屬化學/均相催化劑反應；羰基化；硫羰基化；烷氧基化；鹵化；脫鹵化氫；脫鹵化；加氫甲酰化；羧化；脫羧；胺化；芳基化；肽偶聯(lián)；醇醛縮合；環(huán)化縮合；脫氫環(huán)化；酯化；酰胺化；雜環(huán)合成；脫水；醇解；水解；氨解；醚化；酶合成；酮化；皂化；異構(gòu)化；季銨化；甲酰化；相轉(zhuǎn)移反應；甲硅烷化；腈合成；磷酸化；臭氧分解；疊氮化學反應；復分解；氫化硅烷化；偶聯(lián)反應；以及酶反應。

本發(fā)明人及其同事之前開發(fā)了可以用于工藝強化的各種微型流體裝置，以及制造這些裝置的方法。這些之前開發(fā)的裝置包括由現(xiàn)有技術圖1所示的一般形式的設備。圖1不是按照比例繪制的，是某種的微流體裝置的一般層狀結(jié)構(gòu)的透視示意圖。圖示種類的微流體裝置10通常包括至少兩個體積12和14，其中，設置或配置一個或多個熱控制通道(在此圖中未細致地顯示)。通過水平壁16和18在垂直方向限制體積12，同時通過水平壁20和22在垂直方向限制體積14。

在該文獻中的術語“水平”和“垂直”僅僅是相對術語，僅僅表示一般的相對取向，不一定表示正交，還可以為了便于表示圖中所用的取向而使用，所述取向僅僅按慣例使用，并不是作為所示裝置的特征。本發(fā)明以及文中所述的實施方式可以以任何所需的取向使用，水平壁和垂直壁通常僅僅是相交的壁，不一定是垂直的。

反應物通道26(現(xiàn)有技術的圖2顯示了其部分細節(jié))設置在兩個中央水平壁18和20之間的體積24內(nèi)。圖2顯示了垂直壁結(jié)構(gòu)28的截面平面圖，一部分垂直壁結(jié)構(gòu)在體積24內(nèi)特定的截面層限定了反應物通道26。圖2中的反應物通道26畫上陰影，以便于觀察其中包含的流體，該通道形成蜿蜒形式的具有恒定寬度的二維曲折迂回的通道，其覆蓋了限定體積24的板的表面最大的區(qū)域。圖1的截面圖所示的微型流體裝置10的其他部分與曲折的反應物通道26的入口30和出口32之間的流體連接在體積12和/或14內(nèi)的對圖2所示的截面圖的平面有垂直位移的不同的平面內(nèi)提供。

所述反應物通道26在垂直于大體平的壁的方向具有恒定的高度。

圖1和圖2所示的裝置用來提供體積，在此體積中可以完成反應，同時處于相對受控的熱環(huán)境。