【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开通过微通道纤维反应器(mfr)中的微通道尺寸和结构的有针对性的改变来解决在微流体装置中固有的通过量和操作限制。更具体地，本公开涉及用于容易制造mfr的关键尺寸参数的设计，其消除了放大因子限制并在不损害工艺性能的情况下实现工业加工速率。
技术介绍
1、微通道反应器：微通道反应器属于连续流化学反应器的一个子集，其中化学过程被限制在狭窄的亚毫米反应区(即微通道)内，因此提供了有竞争力的设计原理，可用于在常规规模反应器中不能容易实现的化学分离的过程强化。通过将化学接触限制在亚毫米距离，表面力占据主导地位，并使质量和热传输成倍增加。微通道反应器在组分之间提供较短的扩散长度，因此可以在液-液萃取中常用的不混溶溶剂混合物之间进行快速交换。当两相的不混溶片层接触时，传质显著增强，并且扩散传输在窄通道宽度中加速。通过将工艺流体限制在微通道内，可以实现其中不混溶相可以有效接触的替代流动模式，而无需使用强烈的机械混合。由于低速剪切速率，传质和相分离可以在时间尺度上耦合，从而超过非理想的副过程，例如乳液稳定和棘手的均质化。
2、阻碍微通道反应器在工业过程中广泛应用的一个重要瓶颈是由于通过量限制和实现工业生产率所需的大的放大因子(scaling factors)。实验室中的微通道反应器通常具有为ml/min量级的通过量，而工业生产率可能需要10l/min或更高，需要按100-1000倍的因子放大。例如，2020年全球加氢处理植物油(hvo)产量达到6,215,000公吨，并且预测还会增加。为了满足预测的市场需求，必须设计可行的原料纯化方
3、萃取混合方式：在液-液萃取的情况下，其中使不混溶的流体接触，目的是将溶质从一相转移到另一相，分散混合通常用于提高传质速率并加速所希望的物质分配。分散混合是一种强烈的混合过程，其中使用机械能或热能将混合物的次要组分破碎成具有宽粒度分布的较小尺寸的颗粒或液滴。为了有效萃取，混合装置必须通过将小液滴形式的一种液体分散到另一种液体中来实现相的紧密接触，对于最高至尺寸限制的较小液滴具有增强传质，因此通常需要高雷诺数流动状态，其中通过高流体速度克服粘性力并导致不可预测的湍流模式。在相之间足够的接触时间对于溶质从进料传输到溶剂至关重要，但由于粒度梯度和随机流量波动而难以控制。相分离在单独的单元操作中依次进行，最通常使用重力沉降槽的操作或离心方法。复杂的情况通常以稳定的分散带或微乳液的形式出现，其需要延长的沉降时间来聚结并允许相分离，或者在微乳液的情况下，导致显著的产率损失。
4、在可再生柴油(加氢处理植物油，hvo)原料的情况下，在合成可再生柴油中使用的加氢过程之前从石油原料中去除污染物和催化剂毒物确保加氢催化剂的使用寿命，有效减少成本高昂的停工，漫长的维护和催化剂更换周期。可再生柴油通常是指由植物油(包括废油)和/或动物油(即动物脂肪)(“原料油”)加氢得到的长链烃组成的柴油燃料。生产可再生柴油的一种方法是通过在加氢过程中催化还原原料油。富含脂质的原料如植物油和动物脂肪的加氢处理是全球可再生柴油生产中广泛使用的且可靠的工艺。各种催化剂中毒化合物对脂肪氢化的影响是可再生燃料工厂中代价高昂的问题。许多催化剂毒物和氢化催化剂的化学抑制剂天然存在于粗植物油和动物脂肪中。这些包括金属、磷化合物、游离脂肪酸、肥皂、叶绿素、卤代化合物、脂质氧化产物、氮、硫和残余水。为了确保合成燃料生产中使用的催化剂的使用寿命，这些污染物必须有效、可靠地并且大量地从各种粗制油、低成本且通常高度不纯的油和脂肪(如蒸馏玉米油(dco)，废食用油(uco)、大豆油(sbo)、家禽油脂、黄色油脂和棕色油脂)中被去除。下表1列出了对于问题最多、筛选最多的污染物的允许浓度上限。
5、表1
6、
7、上述限值会发生变化。例如，随着技术的进步，行业标准可能会变得更加严格。
技术实现思路
1、本文提供了微通道纤维反应器(mfr)、包括mfr的系统以及使用该系统和mfr的方法。实施用于将结构特征和纵横比设计到mfr微通道中的方法旨在针对不同的混合方案以影响在竞争分析物的复杂混合物中特定类别杂质的选择性分配。尺寸比被概述用于减少不同类化合物的分配系数偏差，尽管流量增加了数倍。在mfr中可实现的工艺强化通过各种油质有机混合物的单级纯化得到凸显，其中脱胶与金属、氯化物和硫的去除相结合，而不需要特殊的化学添加剂。本公开的实用性通过将萃取的连续流植物油纯化工艺成功扩大300倍至工业生产率(大于每分钟12加仑)同时保持大于90％的目标杂质的去除率得到证明。在本文中公开了使得mfr能够在工业上用于高通过量化学分离的mfr设计原理。微通道尺寸和纵横比通过不同的反应器填料配置和尺寸(以针对具有可变扩散系数的溶质选择性分配所要求的不同流态，同时相对于传统微流体装置能够成倍增加处理通过量)进行修改。
2、该设备设计特征可以进行放大，以解决将低成本油和脂肪转化为更高价值的纯化原料的工业挑战。前所未有的通过量(相对于标准微流体装置)可以在不牺牲粗植物油的连续流动纯化中的萃取效率和产生的原料油的生产的情况下得到实现，所述原料油在一些实施方案中可以以满足对于初期和现有可再生工厂所设计的产能需求所需的速率直接转化为加氢处理植物油(hvo)。
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1.一种系统，其包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述原料油是蒸馏玉米油(DCO)、废食用油(UCO)、大豆油(SBO)、家禽油脂、黄色油脂、棕色油脂或其组合。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述L/D比为30-55mm/μm。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述原料油包含至少一种山丝苗素(cannabinoid)或山丝苗素酸(cannabinoid acid)并且所述杂质包含金属。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述L/D比为至少20mm/μm。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述水溶液包含柠檬酸、盐酸、草酸或其组合。
7.根据权利要求1所述的系统，其中水溶液包含乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸二钠二水合物(DTD)或柠檬酸三钠二水合物(TCD)或其组合。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述导管、所述含水容器或所述原料油容器包括加热器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述导管包括收集室；并且其中纤维不延伸到收集室中。
10.根据权利要求1所
11.一种方法，其包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一速率和所述第二速率中的每一个为至少150mL/min。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述原料油是蒸馏玉米油(DCO)、废食用油(UCO)、大豆油(SBO)、家禽油脂、黄色油脂、棕色油脂或其组合。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述L/D比为30-55mm/μm。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述原料油包含至少一种山丝苗素(cannabinoid)或山丝苗素酸(cannabinoid acid)并且所述杂质包含金属。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述L/D比为至少20mm/μm。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述水溶液包含柠檬酸、盐酸、草酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸二钠二水合物(DTD)或柠檬酸三钠二水合物(TCD)或其组合。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括将所述导管、所述含水容器或所述原料油容器中的至少一个加热至40℃至80℃的温度。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述导管包括收集室；
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述径向流量为至少7mL/μm·min。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种系统，其包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述原料油是蒸馏玉米油(dco)、废食用油(uco)、大豆油(sbo)、家禽油脂、黄色油脂、棕色油脂或其组合。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述l/d比为30-55mm/μm。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述原料油包含至少一种山丝苗素(cannabinoid)或山丝苗素酸(cannabinoid acid)并且所述杂质包含金属。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述l/d比为至少20mm/μm。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述水溶液包含柠檬酸、盐酸、草酸或其组合。
7.根据权利要求1所述的系统，其中水溶液包含乙二胺四乙酸(edta)、酒石酸二钠二水合物(dtd)或柠檬酸三钠二水合物(tcd)或其组合。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述导管、所述含水容器或所述原料油容器包括加热器。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述导管包括收集室；并且其中纤维不延伸到收集室中。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述径向流量为至少7ml/μm·min。
11.一种方法，其包括：
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