使用微通道技术的多相反应方法技术

公开的本发明专利技术涉及一种用于在微通道中实施多相反应的方法。该方法包括：形成包括第一反应物（２１４）和第二反应物（２４２）的多相反应混合物；第一反应物（２１４）包括至少一种液体；第二反应物（２４２）包括至少一种气体、至少一种液体、或至少一种气体和至少一种液体的结合物；第一反应物（２１４）形成在多相反应混合物中的连续相；第二反应物（２４２）形成分散在连续相中的气泡和／或液滴；以及在工艺微通道（２１０）中，在至少一种催化剂（２１５）的存在下，使第一反应物（２１４）与第二反应物（２４２）反应以形成至少一种产物（２１６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在微通道反应器中实施多相反应的方法。
技术介绍
多相反应方法在化学和制药工业中起重要作用。根据所涉及的 相，这些方法可被分类，例如气体-液体反应、气体-液体-液体反应、 气体_液体_固体反应等。反应可以是催化的或非催化的。催化剂可以是非均相或均相的。但是，许多这些反应具有的问题在于，当与以单 相反应物的反应比较时，上述这些反应难以进行。其至少在部分上是 由于这样的事实当与单相反应物的反应比较时，相互作用的效率和 不同相之间的传质趋向于更低，因而反应速率趋向于更低。一般而言，为了加速多相反应，通常需要在相之间产生高界面面 积的工艺步骤。这可包括，例如有力的搅拌和额外的混合过程。现有 技术存在的问题是涉及需要更有效的方法，所述方法用于在多相反应 方法中的不同相之间提供高界面面积以提高表观反应速率。
技术实现思路
在至少一个实施方案中，本专利技术提供一种解决该问题的办法。本 专利技术涉及一种实施多相反应的方法，所述方法包括形成包括第一反应物和第二反应物的多相反应混合物；第 一反应物包括至少 一种液 体；第二反应物包4舌至少一种气体、至少一种液体、或至少一种气体和至少 一种液体的结合物；第 一反应物在多相反应混合物中形成连续相；第二反应物形成分散在连续相中的气泡和/或液滴；以及在至少一 种催化剂的存在下在工艺微通道中使第 一反应物与第二反应物反应 以形成至少一种产物。在一实施方案中，气泡和/或液滴可具有在约O.U鼓米至约100微 米范围内的基于体积的平均直径，并且跨度在约1至约IO的范围内。 在一实施方案中，可在工艺微通道和热源和/或冷源之间交换热。 在一实施方案中，多相反应混合物可在工艺微通道中形成。 在一实施方案中，工艺樣t通道可包括至少一个侧壁和沿侧壁的轴 向长度的至少一部分延伸的至少一个有孔区，第二反应物流过有孔区 进入工艺微通道与第 一反应物接触以形成多相反应混合物。在一 实施 方案中，第二反应物可从第二反应物流通道流过有孔区。在一实施方案中，方法可在微通道反应器中实施，微通道反应器 包括多个工艺微通道和用于将反应物分配到工艺微通道的至少一个顶管，多相反应混合物在顶管中形成并且从顶管流入工艺微通道。在一实施方案中，顶管可包括第一反应物区，至少一个第二反应 物区，位于第一反应物区和第二反应物区之间的有孔区，第二反应物 从第二反应物区流过有孔区进入第 一反应物区与第 一反应物接触以 形成多相反应混合物，多相反应混合物从第一反应物区流入工艺微通 道。在一实施方案中，反应区位于工艺微通道中，第二反应物在反应 区中接触第 一反应物以形成多相反应混合物。在一实施方案中，混合区和反应区位于工艺微通道中，混合区在 反应区的上游，第二反应物在混合区中接触第 一反应物以形成多相反 应混合物。在一实施方案中，混合区和反应区位于工艺微通道中，混合区在 反应区的上游，第二反应物接触第 一反应物以形成多相反应混合物， 部分第二反应物在混合区中接触第 一反应物，部分第二反应物在反应 区中接触第一反应物。在一实施方案中，工艺微通道可包括两个或更多反应区。相同的 催化剂可用在每一反应区中或不同的催化剂可用在这些反应区中。可 选择地，反应区中仅一个反应区可包含催化剂，或没有反应区包含催 化剂。在一实施方案中，两个或更多反应区可包括不同的设计以适应沿 微通道的轴向长度变化的流体力学反应。工艺微通道的横截面在一个 反应区中同在另 一个反应区中相比可不同。表面特性的几何形状或尺 寸在一个反应区中同在另 一个反应区中相比可不同。当反应物相中的 一个相具有比其它相更高程度的反应时，这可用于加强混合和降低传 质的阻力。在一实施方案中，工艺微通道可包括在一个或多个内壁之中和/ 或之上形成的表面特性，所述表面特性用于改变在工艺微通道内的流 动和/或混合。在一实施方案中，在反应区下游的工艺微通道中的表面 特性或毛细结构可用于使气体易于从液体中分离。在一实施方案中，反应物可流过包括表面特性的反应区和/或混 合区中的区域。表面特性可具有位于表面特性之上和/或之内的催化 剂。当反应进行时，表面特性可改变流动以提供反应物之间的均匀混 合。在一实施方案中，有孔区可位于将工艺微通道和第二反应物流通 道分开的共同壁中。第二反应物进料流可从第二反应物流通道流过有 孔区进入反应区和/或混合区。在有孔区之上或之中的表面特性可用 于增强反应物的混合。成的表面特性，所述表面特性用于调整在热交换通道内的流动和/或混 合。在一实施方案中，工艺微通道的数量可大于热交换通道的数量， 以致使例如两个或多个工艺微通道可与 一个热交换通道交换热。两个 或多个工艺微通道可4皮此毗邻而无插入的热交换通道。来自 一个工艺樣￡通道的热可通过毗邻的工艺孩史通道到毗邻的热交换通道或第三工 艺微通道。在一实施方案中，以流化床形式的微粒固体可存在于工艺微通道 中，工艺微通道包括在一个或多个其内壁之中和/或之上形成的表面特 性，所述表面特性用于调整在工艺微通道内的流动和/或混合。在一实施方案中，有孔区可包括许多不连续的进料引入点而非沿 有孔区的轴向长度连续引入第二反应物。不连续的进料引入点可以是 任意lt量，例如2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、10个、 20个、50个、100个等。不连续的进料引入点对于不同反应级数的平 行反应或对于具有不同反应级数的 一 系列平行反应可以是有利的。在一实施方案中，与现有技术的多相反应方法相比，本专利技术方法 可提供更有效的反应物混合和更精确的温度控制。在一实施方案中， 本专利技术方法可提供对所需产物的较高选择性。由于使用本专利技术方法可 实现更有效的混合，可使降低一种或多种反应物的需要量得以实现。 由于本专利技术方法可提供的工艺强化，可实现较低的能耗。附图说明在附图中，同样的部件和特征具有同样的标记。 图1为本专利技术方法可使用的微通道的示意图。 图2为采以特别形式的本专利技术方法的示意图，其中第一反应物和 第二反应物流入微通道反应器内，彼此接触并且与催化剂接触，反应形成所需产物。图3为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的示意图，所述 重复单元包括工艺微通道，有孔区，第二反应物流通道，以及热交换 通道。图4为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的一个替换实施方案的示意图，所述重复单元包括工艺微通道，有孔区，第二反应物 流通道，以及热交换通道。图5为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的另一替换实施 方案的示意图，所述重复单元包括工艺微通道，有孔区，第二反应物 流通道，以及热交换通道。图6为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的另一替换实施 方案的示意图，所述重复单元包括工艺微通道，有孔区，第二反应物 流通道，热交换通道，以及另一个热交换通道。图7为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的另一替换实施 方案的示意图，所述重复单元包括工艺微通道，有孔区，第二反应物 5危通道，以及热交才灸通道。图8为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的另一替换实施 方案的示意图，所述重复单元包括工艺微通道，有孔区，第二反应物 流通道，另一个有孔区，分段加入的液体催化剂通道，以及热交换通 道。图9为可用于图2所示微通道反应器的重复单元的另一替换实施 方案的示意图，所述重复单元包括工艺微通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实施多相反应的方法，所述方法包括：形成包括第一反应物和第二反应物的多相反应混合物；第一反应物包括至少一种液体；第二反应物包括至少一种气体、至少一种液体、或至少一种气体和至少一种液体的结合物；第一反应物在多相反应混合物中形成连续相；第二反应物形成在连续相中分散的气泡和／或液滴；以及在工艺微通道中，在至少一种催化剂的存在下，使第一反应物与第二反应物反应以形成至少一种产物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：安娜利通科维奇，戴维约翰赫西，保罗尼格尔，迈克尔杰伊拉蒙特，弗朗西斯P戴利，凯托德保罗雅罗施，理查德史蒂文森，劳拉J席尔瓦，
申请(专利权)人：万罗赛斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]