耐热串扰的流动反应器制造技术

一种具有模块(12)的流动反应器，所述模块(12)包括临时或永久堆叠在一起的至少第一(20)、第二(30)和第三(40)平行板，并且各平行板在第一板(20)和第二板(30)之间限定了第一热流体层(25)以及在第二板(30)和第三板(40)之间限定了工艺流体层(35)，所述工艺流体层(35)包含工艺流体通道(32)，所述工艺流体通道(32)具有两个或更多个U形弯部和三个或更多个连续的工艺流体通道区段，所述连续的工艺流体通道区段通过相应的U形弯部相连，第一热流体层(25)在第二板(30)中包含至少两个开放的热流体通道(26)，当以模块(12)的平面图观看时，至少两个开放的通道(26)位于各自相邻的工艺流体通道区段之间。

Heat-resistant flow reactor

\u4e00\u79cd\u5177\u6709\u6a21\u5757(12)\u7684\u6d41\u52a8\u53cd\u5e94\u5668\uff0c\u6240\u8ff0\u6a21\u5757(12)\u5305\u62ec\u4e34\u65f6\u6216\u6c38\u4e45\u5806\u53e0\u5728\u4e00\u8d77\u7684\u81f3\u5c11\u7b2c\u4e00(20)\u3001\u7b2c\u4e8c(30)\u548c\u7b2c\u4e09(40)\u5e73\u884c\u677f\uff0c\u5e76\u4e14\u5404\u5e73\u884c\u677f\u5728\u7b2c\u4e00\u677f(20)\u548c\u7b2c\u4e8c\u677f(30)\u4e4b\u95f4\u9650\u5b9a\u4e86\u7b2c\u4e00\u70ed\u6d41\u4f53\u5c42(25)\u4ee5\u53ca\u5728\u7b2c\u4e8c\u677f(30)\u548c\u7b2c\u4e09\u677f(40)\u4e4b\u95f4\u9650\u5b9a\u4e86\u5de5\u827a\u6d41\u4f53\u5c42(35)\uff0c\u6240\u8ff0\u5de5\u827a\u6d41\u4f53\u5c42(35)\u5305\u542b\u5de5\u827a\u6d41\u4f53\u901a\u9053(32)\uff0c\u6240\u8ff0\u5de5\u827a\u6d41\u4f53\u901a\u9053(32)\u5177\u6709\u4e24\u4e2a\u6216\u66f4\u591a\u4e2aU\u5f62\u5f2f\u90e8\u548c\u4e09\u4e2a\u6216\u66f4\u591a\u4e2a\u8fde\u7eed\u7684\u5de5\u827a\u6d41\u4f53\u901a\u9053\u533a\u6bb5\uff0c\u6240\u8ff0\u8fde\u7eed\u7684\u5de5\u827a\u6d41\u4f53\u901a\u9053\u533a\u6bb5\u901a\u8fc7\u76f8\u5e94\u7684U\u5f62\u5f2f\u90e8\u76f8\u8fde\uff0c\u7b2c\u4e00\u70ed\u6d41\u4f53\u5c42(25)\u5728\u7b2c\u4e8c\u677f(30)\u4e2d\u5305\u542b\u81f3\u5c11\u4e24\u4e2a\u5f00\u653e\u7684\u70ed\u6d41\u4f53\u901a\u9053(26)\uff0c\u5f53\u4ee5\u6a21\u5757(12)\u7684\u5e73\u9762\u56fe\u89c2\u770b\u65f6\uff0c\u81f3\u5c11\u4e24\u4e2a\u5f00\u653e\u7684\u901a\u9053(26)\u4f4d\u4e8e\u5404\u81ea\u76f8\u90bb\u7684\u5de5 Between the arts and crafts channel sections.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐热串扰的流动反应器本申请依据35U.S.C.§119要求于2015年6月10日提交的系列号为62/173,612的美国临时申请的优先权的权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。
技术介绍
目前，世界要应付基础设施(例如能源和淡水)不断枯竭，以及意识到原材料成本不断上涨。因此，提高精细化工和药物合成工艺的可持续性和效率已经变得越来越重要。通过使用连续的小尺寸流动反应器来体现的一种解决方案，其能够使用更少的试剂、产生更少的废料、生产量更高、效率更高、安全性增加并且环境影响减少。这种连续流动装置的使用避免了从实验室转向市场规模的生产时与常规“间歇”合成或放大相关的缺点。连续流动微/毫反应器(工作流体通道截面尺寸在微米至几毫米范围内的反应器)已经证明了由于传热和传质过程的强化而提高工艺效率的能力。对化学反应的作用是有益的，其使得反应能够在期望的温度和浓度窗口中操作，从而减少副产物的产生。此外，由于连续流动反应器在生产过程中的体积较小，且其可控性较高，因此相对于间歇式反应器而言，与危险化学工艺相关的危害性大大降低。理想的是连续流动的微/毫反应器是热稳定的并且耐化学性非常高，以与范围尽可能广泛的化学品和反应相容。一些陶瓷材料——例如氧化铝、碳化硅和氮化铝——拥有优良的热稳定性并且对广泛范围的化学品的耐性相对较高。碳化硅尤其具有高耐化学性。这些陶瓷材料中的一些还具有相对高的热导率——与一些金属的一样高，这在反应器中需要高传热率的情况下是有利的。然而，流动反应器热导率高也可能是缺点。这是因为希望在给定的反应器模块内具有尽可能多的通道长度和通道体积，这使得期望使用具有折叠几何形状的工艺通道，但是同时折叠的通道处于热串扰的风险中，其中沿着工艺通道的一个位置处产生(或吸收)了大量的热，并且热(或者冷点)沿着工艺通道扩散到其他位置，这具有不利影响。期望能够在流动反应器模块中使用具有高度耐化学性的材料，该材料的导热性也相对高，同时避免或显着减少热串扰。
技术实现思路
本公开公开了用于流动反应器的流体模块以及包含该流体模块的流动反应器。根据实施方式，所述模块包含临时或永久堆叠在一起的至少第一、第二和第三平行板，并且各平行板在第一和第二板之间限定了第一热流体层(在此意义上的层被定义为对于相关流体——在本情形中为热流体——为封闭的体积或通道，但是在防止所有流动的意义上却不是完全封闭的体积或通道)，以及在第二和第三板之间限定了工艺流体层。在第二和第三板之间的工艺流体层中封闭了工艺流体通道，所述工艺流体通道具有两个或更多个U形弯部和三个或更多个连续的工艺流体通道区段，所述连续的工艺流体通道区段通过相应的U形弯部相连，所述三个或更多个连续的工艺流体通道区段中的每一个与所述三个或更多个连续的工艺流体通道区段中的至少另一个相邻。每个连续的工艺流体通道区段具有各自的工艺流体通道区段中心线。在第二板的表面中的第一热流体层内存在至少两个第一热层的开放的热流体通道或开放的热流体通道区段。每个第一热层的开放的热流体通道或者开放的热流体通道区段包含开放的顶部并且具有各自的通道或通道区段中心线。当在模块的平面图中观看时，所述各自的通道或通道区段中心线位于各自相邻的工艺流体通道区段中心线之间。根据另外的实施方式，所述模块还包含相对第三板临时或永久堆叠在一起的大致平坦且平行的第四板，其中第四板与第三板一起在第三板和第四板之间限定了第二热流体层。在第三板的表面中提供了至少两个第二热层的开放的热流体通道或开放的热流体通道区段。每个第二热层的开放的热流体通道或者开放的热流体通道区段包含两个侧壁和一个开放的顶部，并且具有各自的通道或通道区段中心线。当在模块的平面图中观看时，所述各自的通道或通道区段中心线位于各自相邻的工艺流体通道区段中心线之间。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，开放的热流体通道或开放的热流体通道区段中的至少一个包含直的通道侧壁。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，开放的热流体通道或开放的热流体通道区段中的至少一个包含波形通道侧壁。作为一种选择，波形通道侧壁可以具有与各自相邻的工艺流体通道区段的形状互补的形状。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，至少一个侧壁与相同通道的相关底壁形成了90°的角。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，至少一个侧壁与相同通道的相关底壁形成了大于90°的角。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，所述模块包括在20℃下热导率为至少10W/m·K的材料。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，所述模块包括在20℃下热导率为至少15W/m·K的材料。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，所述模块包括在20℃下热导率为至少20W/m·K的材料。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，所述模块包括在20℃下热导率为至少30W/m·K的材料。根据另外的实施方式，在根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的模块中，所述模块包括在20℃下热导率为至少60W/m·K的材料。根据另外的实施方式，反应器包含流体上连接在一起的根据前述各实施方式中的任何一个实施方式的两个或更多个模块。在以下的具体实施方式中给出了其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。应理解，前面的一般性描述和以下的具体实施方式都仅仅是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。附图简要说明图1(现有技术)为流动反应器的流体模块的截面图；图2(现有技术)为沿着图1中指示的线截取的图1的流体模块的截面图；图3是与图1的视角相同，但是为根据本公开的流体模块的实施方式的截面图；图4是与图2的插图视角相同(并且为相同的部分)，但是为根据本公开的流体模块的另外的实施方式的部分平面图；图5-10为与图2相同的总体视角，但是示出了根据本公开的流体模块的各个实施方式的各个方面的示意性平面图，包括开放的热流体通道或开放的热流体通道区段以及工艺流体通道区段的各种设置；和图11为根据本公开的一个实施方式的耐热串扰的流动反应器的示意性透视图。具体实施方式在附图中，相关的尺寸、位置和维度仅仅便于显示，而不是按比例绘制的。出于本公开的目的，在第二事物被认为属于特定类别或特定类型或具有特定属性的情况下，当在第一事物和第二事物之间没有落在相同的特定类别或特定类型内或具有相同特定属性的第三事物时，认为第一事物与第二事物“相邻”。本文中定义的“板”是指无论结构的制造历史如何，均为板状结构的结构或者较大的整体结构的板状半部的结构，以及通过临时或永久连接方式组装而形成更大的结构的部分的板状结构。图1为流动反应器的现有技术流体模块的截面图。图2为沿图本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于流动反应器的流体模块(12)，所述模块(12)包括：临时或永久堆叠在一起的至少第一、第二和第三平行板(20、30、40)，并且各平行板在第一和第二板之间限定了第一热流体层(25)以及在第二和第三板之间限定了工艺流体层(35)；在第二和第三板(20、30)之间的工艺流体层(35)中的工艺流体通道(32)，所述工艺流体通道(32)具有一个或多个U形弯部(34)和t个或更多个连续的工艺流体通道区段(36)，所述连续的工艺流体通道区段(36)通过相应的U形弯部(34)相连，三个或更多个连续的工艺流体通道区段(36)中的每一个与所述三个或更多个连续的工艺流体通道区段(36)中的至少另一个相邻，每个流续的工艺流体通道区段(36)具有各自的工艺流体通道区段中心线(PCL)；在第二板(30)的表面(28)中的第一热流体层(25)中的至少两个第一热层的开放的热流体通道或开放的热流体通道区段(26)，每个第一热层的开放的热流体通道或开放的热流体通道区段(26)包含两个侧壁(24)和一个开放的顶部(23)，并且具有各自的通道或通道区段中心线(CCL1)，当以模块(12)的平面图观看时，各自的通道或通道区段中心线(CCL1)位于各自相邻的工艺流体通道区段中心线(PCL)之间。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.10 US 62/173,6121.用于流动反应器的流体模块(12)，所述模块(12)包括：临时或永久堆叠在一起的至少第一、第二和第三平行板(20、30、40)，并且各平行板在第一和第二板之间限定了第一热流体层(25)以及在第二和第三板之间限定了工艺流体层(35)；在第二和第三板(20、30)之间的工艺流体层(35)中的工艺流体通道(32)，所述工艺流体通道(32)具有一个或多个U形弯部(34)和t个或更多个连续的工艺流体通道区段(36)，所述连续的工艺流体通道区段(36)通过相应的U形弯部(34)相连，三个或更多个连续的工艺流体通道区段(36)中的每一个与所述三个或更多个连续的工艺流体通道区段(36)中的至少另一个相邻，每个流续的工艺流体通道区段(36)具有各自的工艺流体通道区段中心线(PCL)；在第二板(30)的表面(28)中的第一热流体层(25)中的至少两个第一热层的开放的热流体通道或开放的热流体通道区段(26)，每个第一热层的开放的热流体通道或开放的热流体通道区段(26)包含两个侧壁(24)和一个开放的顶部(23)，并且具有各自的通道或通道区段中心线(CCL1)，当以模块(12)的平面图观看时，各自的通道或通道区段中心线(CCL1)位于各自相邻的工艺流体通道区段中心线(PCL)之间。2.根据权利要求1所述的模块，还包含相对第三板(40)临时或永久堆叠在一起的大致平坦且平行的第四板(50)，并且所述第四板(50)与第三板一起在第三和第四板之间限定了第二热流体层(45)，所述第二热流体层(45)在第三板的表面(48)中包括至少两个第二热层的开放的热流体通道或开放的热流体通道区段(46)，每个...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·D·拉夫瑞克，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US