[发明专利]喷射器组件以及包括该喷射器组件的微反应器

说明书

本申请要求在2008年2月29日提交的、题为“Injector Assemblies andMicroreactors Incorporating The Same”的欧洲专利申请号08305039.3的优先权。

技术领域

本发明涉及微反应器技术。

背景技术

微反应器通常称为微结构反应器、微通道反应器或微流体装置。不管所使用的特定术语，微反应器是一种试样可限制在其中并经受处理的装置。虽然试样通常是运动的试样，但试样可运动或静止。在一些情形中，该处理包括化学反应的分析。在其它情形中，作为制造工艺的一部分而使用两种不同的反应物来进行处理。在另外一些情形中，当在运动或静止的目标试样和相关联的热交换流体之间交换热量时，该目标试样限制在微反应器中。在任何情形中，限制空间的尺寸在大约1mm的数量级上。微通道是此限制的最通常形式，而微反应器与间歇式反应器相反通常是连续流反应器。微通道的内部尺寸的减小可显著地改进质量和热传导率。此外，微反应器与常规规模的反应器相比提供许多优点，包括在很大程度上改进：能量效率、反应速率、反应产量、安全性、可靠性、可量测性等。

微反应器通常用在化学工艺中，在此反应物包括液体和气体，且微反应器设计成将气相反应物和液相反应物混合以生成一种或多种特定反应产物分子。为实现高产量或高选择性的气/液反应，通常需要提供在反应的气相和液相之间的相对较高的界面表面积。虽然气相和液相可呈现各种互溶度，然而在许多情形中，在正常情况下反应物是不互溶的。因此，本发明者已认识到对于微反应器方案的需要，这些微反应器方案可甚至是相对不互溶的气体反应物和液体反应物，尤其是为微反应技术生产水平提高产量和改进选择性。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供包括流体微结构和喷射器组件的微反应器组件。喷射器组件包括液体进口、气体进口、液体出口、气体出口、液流部分、气流部分，液流部分从液体进口延伸到液体出口，而气流部分从气体进口延伸到气体出口。此外，喷射器组件与流体微结构的微通道输入端口一起限定密封喷射接口。喷射器组件构造成：气流部分的气体出口设置成在液体出口的上游处将气体喷入液流部分，在液体出口处将气体喷入液流部分，或者在液体出口的下游处将气体喷入液流部分的延伸部分。此外，喷射器组件构造成：气体以一系列气泡喷入液流部分或液流部分的延伸部分。可采用具有多种微反应器设计的最终的微反应器组件以及在其中使用的喷射器组件来有效地改进在微结构内的界面面积，而无需过分减小微通道尺寸。

附图说明

在结合以下附图阅读以后就会很好地理解本发明的各具体实施例的以下详细说明，其中相同的结构用相同的标号来表示，且其中：

图1是根据本发明一实施例的微反应器组件的示意图；

图2是根据本发明另一实施例的微反应器组件的示意图；

图3是根据本发明一实施例的喷射器组件的一部分的剖视图；

图4是图3所示的喷射器组件的分解视图；

图5是图3和4的喷射器组件的气/液流部分的视图；

图6-8示出根据本发明的备选实施例的喷射器组件；以及

图9是根据本发明的一实施例的、包括装配夹紧机构的微反应器组件的视图。

具体实施方式

参见图1，示出根据本发明一实施例的微反应器组件100。通常，微反应器组件100包括流体微结构10和喷射器组件20。流体微结构10可由各种玻璃、陶瓷、玻璃/陶瓷或任何其它合适的材料形成，并且该流体微结构包括多个流体微通道12。设有一个或多个微通道输入端口14以及一个或多个微通道输出端口16与流体微通道12流体连通。喷射器组件20(喷射器组件的一个实施例在图3到5中详细说明)包括液体进口22、气体进口24、液体出口26、气体出口28、液流部分30以及气流部分40，液体进口22用于给定的液体反应物A，气体进口24用于给定的气体G，液流部分30从液体进口22延伸到液体出口26，气流部分40从气体进口24延伸到气体出口28。微反应器产成物P在微通道输出端口16处离开组件。