[发明专利]用于测量并联反应器的流体流量的流动速度的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量并联流体流量的流动速度的系统和方法。

背景技术

在对化学反应进行的研究中，广泛使用高吞吐量的实验方法。在高吞吐量的实验方法中，多个相对小规模的反应器并联放置。在每个反应器中，进行不同的实验。通常情况下，在不同反应器中的条件和/或反应物有轻微的变化。例如，虽然全部反应器在相同压力和温度下进行工作，但是全部包含不同的反应物，或者虽然反应物全部相同，但是改变压力和温度。在进行实验后，将实验结果相互比较，并且例如认定感兴趣的反应物（例如，催化剂）或者有发展的反应条件。并行进行实验使得得到实验结果的时间大量减少。

通常情况下，在高吞吐量实验方法中，反应器较小，如所使用的反应物的量一样。如果使用直流式（flow through）反应器，那么流体流量的流动速度也较低。标准的反应器尺寸不会超过1cm的直径，并且例如当检测催化活性时，通常在每个反应器中存在几克潜在催化剂。有时甚至使用更少的潜在催化剂，例如在0.005至1克之间。通常液体的流动速度小于10毫升每小时，和/或气体的流动速度小于150N毫升每分钟。在高吞吐量反应中使用的标准低流动速度使得控制通过单独反应器的流体流量较困难。

为了能够使得在不同反应器中进行的实验结果相互比较，重要的是得知每个实验发生的工艺条件。该工艺条件包括例如温度、压力和流动速度。

WO99/64160目的在于通过为每个反应器的上游或下游提供被动流量限制器将流过所有反应器的流动速度保持一致。在每个限制器中流体流量的阻力非常大，使得由限制器来确定流过每个反应器的流动速度。通常被动流量控制器比主动流量控制器更加便宜和紧凑。另一方面，在实验过程中主动流量控制器允许调节流量，而不需要中断实验。

使用如被动流量控制器的流量限制器来控制流过反应器的流动速度的缺点在于，所有的流量限制器必须单独校准，以便得到在反应器上所需的流量分布。例如当使用毛细管作为流量限制器时，毛细血管的长度必须改变以便得到流体流量的正确阻力。这是劳动密集型。

US2004/0121470描述了一种用于高吞吐量催化剂筛选和优化的方法和装置。在该方法和装置中，设置了多个并联反应器，但是顺序地进行实验。当一个反应器供应反应物气体和/或反应物液体时，其他反应器供应惰性流体，和/或用于预处理、再生等的流体。将来自发生实验的反应器的流出物提供到分析器。当实验完成时，将反应物流体供应到不同的反应器，并且先前的主动反应器接收其他流体（惰性、预处理、再生等等）。

已知的装置包括反应器上游的旋转式阀门，该阀门保证将反应物流体导向到一个反应器，而将其他流体（惰性、预处理、再生等）导向到其他反应器。因此，在已知的装置中，反应器的上游阀门用来确定哪个反应器容纳哪种流体。

发明内容

本发明的目的为提供一个测量并联流体流量的优化的系统和方法。

根据权利要求1的系统和权利要求12的方法实现该目的。

根据本发明，流体流量分布在多个反应器上。这些反应器优选为直流反应器，而且也能够在充满多个分支反应器的过程中使用本发明。

能够在反应器上均等的分布流量，但是也可以为根据所需的不同流量分布，例如第一反应器接收x毫升每分钟（ml/min），第二反应器接收2x毫升每分钟，第三反应器接收3x毫升每分钟等等。本领域技术人员将理解在本发明中可以使用任意预定的流量分布。

根据本发明，公共供给线分成多个反应器供给线。反应器供给线接收来自公共供给线的流体。流过公共供给线的组合流体流量分为反应器供给流量，反应器供给流量中的每一个流到反应器。组合供给流量的流体以及反应器供给流量可以是气体、液体或气体和液体的组合。每个反应器供给线将所接收的流体指引至连接所述反应器供给线的反应器。可以是多个反应器供给线连接到每个反应器。例如，这使其能够供应液体和气体至反应器。

除了反应器供给线，系统还包括测量线。测量线分支出来，使得其具有多个出口。每个出口连接到相关联的反应器供给线。

在第一实施方案中，测量线具有单一入口。在该实施方案中，测量线入口连接到公共供给线。

在第二实施方案中，测量线具有多个入口。在该实施方案中，测量线入口中的每一个连接到相关联的反应器供给线。在每个反应器供给线中，与测量线入口的连接设置在与测量线出口的连接的上游。