[发明专利]连续反应微反应器

说明书

技术领域

本发明涉及连续反应微反应器，特别涉及模块结构的连续微反应器。

背景技术

在连续反应技术中，多种投料或反应剂连续流入反应器或微反应器，在其中进行化学反应，从而形成连续流出的产物。在该反应器内提供了将多种投料集合、混合并涡旋的工艺流体通道系统，其置于优化反应环境中(特别为特征温度状况)以发生化学反应。该种工艺流体通道系统可分为适当地串联排列的至少一个湍流混合区以及至少一个基本层流滞留区。对于超过一个混合区和/或滞留区的情况，它们以适当方式连结。为形成熟知的温度状况，通常集成热交换系统，例如通道形式的热交换系统。

上述类型的微反应器披露于，例如，EP 1 839 739 Al，其为包括配置为形成堆叠的多个工艺模块及热交换模块的模块微反应器。该种工艺模块通过增加单独子系统外部连结形成既大且长的流动通道系统，且由于该种热交换模块，可实现流入该流动通道系统的化学物质(反应剂，产物)的逐段加热或冷却(本段采用文献EP 1 839739 A1所用的术语，其含义并非始终等同于本文所用该术语)。

该种反应器的开发是一项复杂任务，即便如今也无法通过计算机模拟满意地解决，仍需追加实验研究以推进该领域的进展。

发明内容

本发明一项目标为提供用于连续反应技术原位研究的实验室规模微反应器，其使得研究者能够更深地理解所涉及的流体动力学，该反应器可随后被放大至工业规模。

该项目标可通过权利要求1的特征实现。

本发明(权利要求1)涉及一种连续反应微反应器，该微反应器(a)具有模块结构，沿其由后至前的堆叠轴包括：第一框架装置、反应单元以及第二框架装置，其中(b)该反应单元包括工艺流体通道系统，其用于流入所述反应单元的多种投料或反应剂的连续反应以形成至少一种流出所述反应单元的产物，且包括热交换流体通道系统，其用于调节该工艺流体通道系统的温度环境，(c)该第一和第二框架装置各自形成法兰，且该第一和第二框架装置通过多个沿该第一及第二框架装置外周且处于该外周内的拉紧装置彼此相对压紧并封装该反应单元(权利要求1所定义主题的示意图可参见图1)。

有关(a)的注释：本发明微反应器的模块性表示所有结构部件(法兰及反应单元中每一个)可单独地被替换，从而可考察和解决多种技术问题。就此而言，例如，该反应单元可被另一不同类型和/或复杂度的工艺流体通道系统和/或热交换流体通道系统替换，以运行不同化学反应或采用具有不同物理特性(粘性、温度和/或压力动态、雷诺数等)的投料流入该反应单元。

术语“由后至前的轴”定义形成该微反应器的每个元件或实体的后表面和前表面。此外，术语“法兰”应理解为基本处于与该由后至前的轴垂直的平面内并以该轴为中心的连接或紧固装置，由此，该由后至前的轴可被视为对称轴。此外，该法兰具有圆环形状或与圆环同形的形状(该内和外周可以为例如方形或长方形；在此情况下，该角落可为圆形或非圆形)。

有关(b)的注释：对于该工艺流体通道系统及该热交换流体通道系统彼此或该第一和第二框架装置的空间关系并无原则限制，只要它们之间的热交换足以提供在各种投料或反应剂之间发生化学反应(即，各种化学物质在该微反应器内，在该工艺流体通道系统内相互作用)所需的温度环境。然而，该通道系统之一优选地处于平面A，而该通道系统另一个在平面B中延伸，其中平面A和平面B彼此平行。更优选地，该通道系统至少部分一致地形成，从而优化热传递。该通道系统可通过例如以合适铸造技术生产反应单元后生成。有利地，在该反应单元侧面提供相应的入口和出口端，如图1所示。

有关(c)的注释：根据本发明定义了排列该反应单元的空间(通过该法兰状第一和第二框架装置以及通过连接该第一和第二框架装置的多个紧固装置中两个相邻装置的轴所定义的平面限定)。有利地，如图1所示，所述紧固装置等距排列且不完全封装或包住该反应单元，从而允许由该微反应器外部可接近该反应单元侧表面，藉此在该反应单元和外部单元(流体供应单元、泵、测量装置等)之间建立必要的联系。优选地，入口及出口端在灵活外部导管系统(例如所述外部单元)之间形成界面，且该工艺流体通道系统和/或热交换流体通道系统排列于所述空间内，从而为该反应单元提供最佳机械保护。根据本发明，该紧固装置可沿该第一和第二框架装置外周排列并处于该外周内。即，主要由机械保护所有其它部件的该第一和第二框架装置形成本发明微反应器在垂直于该堆叠轴的平面中的最大延伸。