專利名稱：：集成的微通道合成和分離的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于進(jìn)行微通道單元操作的設(shè)備和使用該設(shè)備的方法，更具體地，涉及集成到單個設(shè)備或組件中的多個微通道單元操作。本發(fā)明介紹本發(fā)明涉及用于進(jìn)行微通道單元操作的設(shè)備和使用該設(shè)備的方法，更具體地，涉及集成到單個設(shè)備或組件中的多個微通道單元操作。本發(fā)明包括與換熱器和任選的相分離器或其它化學(xué)分離設(shè)備集成的合成化學(xué)反應(yīng)器。還有，將微通道技術(shù)集成到多個單元操作中允許更大的裝置流程優(yōu)化和合并以減少相互連接的管道、壓力損失、相關(guān)成本和尺寸縮減。而且，示例性的微通道設(shè)備在陸上或海上應(yīng)用中使用，包括但不限于空間受限之處和出于存儲、加工和運輸考慮首選氣態(tài)物質(zhì)向液體的轉(zhuǎn)化之處。本發(fā)明也包括用于進(jìn)行各種示例性的化學(xué)反應(yīng)和分離方法的基于微通道的設(shè)備和相關(guān)方法，包括但不限于，微通道蒸汽曱烷轉(zhuǎn)化(SMR)。取決于所進(jìn)行的一種或多種方法，使用基于微通道的設(shè)備得到了各種優(yōu)點。例如，在SMR方法中，使用基于微通道的設(shè)備可以用更低的蒸汽/碳比例來操作，這導(dǎo)致比常規(guī)SMR單元需要顯著更少的水。這在環(huán)境上是特別有利的，這里準(zhǔn)備供應(yīng)清潔的水需要昂貴的處理，例如脫鹽。此外，使用蒸汽轉(zhuǎn)化器來生產(chǎn)合成氣消除了對如部分氧化或自熱轉(zhuǎn)化對于氧氣的需要。而且，微通道工藝技術(shù)與常規(guī)轉(zhuǎn)化、曱醇合成和蒸餾技術(shù)相比具有許多優(yōu)勢。這些優(yōu)勢將允許更小的、不那么昂貴的設(shè)備來在陸上和海上環(huán)境中商業(yè)化生產(chǎn)大量曱醇。本發(fā)明的第一方面是提供生成甲醇的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含含碳分子和含氫分子的原料流輸入到微通道反應(yīng)器；(b)使所述含碳分子的一部分與所述含氫分子在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成在工藝流中流動的甲醇分子；(c)從所述工藝流中移出至少一些所生成的甲醇分子；(d)使所述含碳分子的其它部分與所述含氫分子反應(yīng)以生成在所述工藝流中流動的甲醇分子；其中大于90%的所述含碳分子已經(jīng)反應(yīng)生成曱醇。在該第一方面的更詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(a2)在步驟(b)前改變所述原料流的溫度和壓力的至少一種。在另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(b2)在步驟(c)前改變所述原料流的溫度和壓力的至少一種。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(b2)通過在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)與更低能量的流體流的熱連通來扣除在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的能量的至少一些。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(c2)在步驟(d)前改變所述原料流的溫度和壓力的至少一種。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所迷方法進(jìn)一步包括(b2)在步驟(c)前改變所述工藝流的溫度和壓力的至少一種；和(c2)在步驟(c)后且在步驟(d)前改變所述工藝流的溫度和壓力的至少一種，其中步驟(b2)在與所述微通道反應(yīng)器集成的第一換熱器中進(jìn)行，和其中步驟(c2)在與所述微通道反應(yīng)器集成的第二換熱器中進(jìn)行。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(e)將傳熱流體介質(zhì)送去與流過所述第一換熱器和所述第二換熱器的至少一個的所述工藝流熱連通。在另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(b2)在步驟(c)前改變所述工藝流的溫度和壓力的至少一種；和(c2)在步驟(c)后且在步驟(d)前改變所述工藝流的溫度和壓力的至少一種；其中步驟(b2)和步驟(c2)在與所述微通道反應(yīng)器集成的換熱器中進(jìn)行。在另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(b2)將所述工藝流導(dǎo)入微通道分離單元操作中，其中步驟(b)包括在多個微通道中分配所述原料流以形成多個子工藝流，和步驟(b2)包括在進(jìn)入所述微通道分離單元操作時維持所述子工藝流的分離性的步驟。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，所述方法還包括(a2)在運轉(zhuǎn)著的所述微通道反應(yīng)器的多個微通道中分配所述原料流以生成直接將所述原料流輸送到至少一個單元操作中的多個子工藝流。在該第一方面的另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述單元操作包括化學(xué)反應(yīng)器、化學(xué)分離器、換熱器、壓縮機、膨脹機、蒸發(fā)器、冷凝器、相分離器和混合器的至少一種。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，步驟(a)的所述微通道反應(yīng)器包括兩個單獨的微通道反應(yīng)器；步驟(a)的所述原料流在所述兩個單獨的微通道反應(yīng)器中分配；步驟(b)的所述工藝流包含來自所述兩個單獨的微通道反應(yīng)器的每一個出口工藝流；將來自所述兩個單獨的微通道反應(yīng)器之一的第一出口工藝流進(jìn)料至下游換熱器；將來自所述兩個單獨的微通道反應(yīng)器的另一個的第二出口工藝流進(jìn)料至所述下游換熱器；在步驟(c)中在所述換熱器內(nèi)將所述第一出口工藝流冷卻至更低的溫度以液化所述甲醇分子的至少一種并生成貧曱醇分子的的氣相工藝流；所述第二出口工藝流與所述氣相工藝流熱連通且是運轉(zhuǎn)中的以提高所述氣相工藝流的溫度。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(b2)在所述工藝流和流過所述微通道反應(yīng)器的冷卻流體流之間進(jìn)行換熱操作，其中所述工藝流不與所述冷卻流體流以流體連通；其中步驟(b2)包括在多個微通道中分配所述工藝流以形成多個子工藝流，和步驟(b2)包括在所述微通道反應(yīng)器的多個冷卻孩史通道中分配所述冷卻流體流以形成多個子冷卻流體流。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(b2)將所述工藝流導(dǎo)入微通道分離單元操作中；和(b3)在所述工藝流和流過所述微通道分離單元操作的冷卻流體流之間進(jìn)行換熱操作，其中所述工藝流不與所述冷卻流體流以流體連通，步驟(b2)包括在多個微通道中分配所述工藝流以形成多個子工藝流，步驟(b2)包括分配所述冷卻流體流與所述工藝流熱連通；和步驟(b2)包括在進(jìn)入所述微通道分離單元操作時維持所述子工藝流的分離性的步驟。在該第一方面的一個更詳細(xì)的實施方案中，其中步驟(b2)包括在與所述工藝流熱連通的所述微通道分離單元操作的多個冷卻微通道中分配所述冷卻流體流。在另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述微通道反應(yīng)器的原料不包括再循環(huán)物流。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述微通道反應(yīng)器包括分立的級。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述分立的級的至少一段不包括再循環(huán)物流。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所述微通道反應(yīng)器的所述分立的級的第一級包括催化劑；和步驟(c)包括將所述原料流導(dǎo)至所述第一級的所述催化劑，接觸時間在約1000毫秒至約10毫秒之間，其中接觸時間定義為容納所述催化劑的反應(yīng)器室的開放體積除以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的原料流量。在一個更詳細(xì)的實施方案中，步驟(d)在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。在另一個更詳細(xì)的實施方案中，在步驟(c)中從所述分立的級的第一級中生成的那些中除去的甲醇分子的百分比在約50%至約95%之間。在另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(f)重復(fù)步驟(c)和步驟(d)至實現(xiàn)大于90%的所述含碳分子的轉(zhuǎn)化率以生成甲醇；其中所述微通道反應(yīng)器包括分立的級，步驟(d)首先在所述微通道反應(yīng)器的第二級中進(jìn)行，重復(fù)的步驟(d)在所述微通道反應(yīng)器的第二級的下游的所述微通道反應(yīng)器的第三級中進(jìn)行，和所述第二級的操作溫度大于所述第三級的操作溫度。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，步驟(a)至步驟(d)在單一的微通道組件內(nèi)進(jìn)行。在該第一方面的另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述方法每天產(chǎn)生大于30千克的曱醇分子。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，所述微信道反應(yīng)器具有小于200立方米每千公噸曱醇每天的排出體積。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述微信道反應(yīng)器具有小于80立方米每千公噸甲醇每天的排出體積。在又一個詳細(xì)的實施方案中，步驟(a)和步驟(b)在密閉容器內(nèi)進(jìn)行。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所述原料流包括在蒸汽轉(zhuǎn)化器、部分氧化反應(yīng)器和氣化器的至少一種中進(jìn)行的合成氣生成方法的產(chǎn)物；和在所述合成氣生成方法和所述微通道反應(yīng)器之間插入分離器，所述分離器在操作中從離開所述合成氣生成方法的物流中除去水。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所述合成氣生成方法是天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化器并包括微通道，和所述天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法在所述蒸汽轉(zhuǎn)化器的微通道內(nèi)進(jìn)行。在另一個更詳細(xì)的實施方案中，使用通過所述分離器除去的水來冷卻所述微通道反應(yīng)器。在另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述分離器是微通道分離器，來自所述微通道分離器的至少一種輸出物流包含所述微通道反應(yīng)器的原料流；和在所述微通道分離器的下游有壓縮機以在所述原料流被送至所述微通道反應(yīng)器之前壓縮它。在該弟一方面的另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述原料流包括在蒸汽轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法的產(chǎn)物；和在所述蒸汽轉(zhuǎn)化器和所述微通道反應(yīng)器之間插入換熱器以從離開所述微通道反應(yīng)器的產(chǎn)物中移出能量。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述換熱器是微通道換熱器；來自所述微通道換熱器的至少一種輸出物流構(gòu)成所述原料流；和在所述微通道換熱器的下游有壓縮機以在所述原料流被送至所述微通道反應(yīng)器之前壓縮它。在一個更詳細(xì)的實施方案中，步驟(c)包括使用微通道蒸餾單元、毛細(xì)管分離單元和微通道膜分離單元的至少一種來從所述工藝流中除去至少一些所生成的曱醇。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所述原料流的所述含碳分子和含氫分子包含來自天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法、液體氣化方法和固體氣化方法的至少一種的合成氣。本發(fā)明的第二方面是提供實施至少兩個串聯(lián)的單元操作的方法，所述方法包括以下步驟(a)將原料流導(dǎo)入集成組件，所述集成組件包含對于所述原料流的至少一種化學(xué)品進(jìn)行的第一微通道單元操作，以生成以第一組分立的微信道隔離流的方式穿過所述分立的微信道離開所述第一微通道單元操作的分配的輸出物流；(b)將所述第一微通道單元操作的所述分配的輸出物流作為分配的輸入物流導(dǎo)入第二微通道單元操作，以持續(xù)在所述第一組分立的微通道之間的隔離流，并對所述輸入物流的至少一種化學(xué)品進(jìn)行至少一種操作，以生成離開所述第二微通道單元操作的產(chǎn)物物流，其中所述第一微通道單元操作和所述第二單元操作共享一個外殼。在該第二方面的另一個更詳細(xì)的實施方案中，對所述輸入物流的至少一種化學(xué)品進(jìn)行的所述操作包括化學(xué)反應(yīng)器、化學(xué)分離器、換熱器、壓縮機、膨脹機、蒸發(fā)器、冷凝器、相分離器和混合器的至少一種。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，所述第一微通道單元操作包括兩個并聯(lián)的單元操作，包括第一并聯(lián)單元操作和笫二并聯(lián)單元操作，所述原料流在所述兩個并聯(lián)單元操作中分配，所述分配的輸出物流包括來自所述兩個并聯(lián)單元操作的每一個的單獨的分配的輸出子物流，所述第二微通道操作包含換熱器，將來自所述第一并聯(lián)單元操作的第一分配的輸出子物流進(jìn)料至所述換熱器，將來自所述第二并聯(lián)單元操作的第二分配的輸出子物流進(jìn)料至所述換熱器，在所述換熱器內(nèi)將所述第一分配的輸出子物流冷卻至較低的溫度以液化所述第一分配的輸出子物流的化學(xué)品并生成貧該化學(xué)品的氣相工藝流，和將所述第二分配的輸出子物流與所述氣相工藝流熱連通并是運轉(zhuǎn)著的以提高所述氣相工藝流的溫度。在又一個詳細(xì)的實施方案中，流過所述第一微通道單元操作的所述原料流在具有多個來自所述笫一微通道單元操作的微通道出口的多個微通道中分流，流過所述笫二微通道單元操作的所述輸入物流在具有多個接收所述輸入物流的微通道入口的多個微通道中分流，和第一微通道單元操作和所述第二微通道單元操作之間的界面將所述第一微通道單元操作的多個微通道出口連接至所述第二微通道單元操作的多個微通道入口，同時保護(hù)在該界面處流過所述微通道的物流的分離性。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述第一微通道單元操作和所述第二微通道單元操作的至少一種使用層壓板結(jié)構(gòu)制成。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所述第一微通道單元操作進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，所述第二微通道單元操作進(jìn)行相分離操作，和在所述第一微通道單元操作中進(jìn)行的所述化學(xué)反應(yīng)是受平衡限制的。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所述化學(xué)反應(yīng)是甲醇合成、氨合成、費托、乙?；?、醇醛縮合、烷基化、胺化、脫水、酯化、醚化、水解、異構(gòu)化、低聚和酯交換的至少一種。本發(fā)明的第三方面是提供生成甲醇的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含含碳分子和含氫分子的第一原料流輸入到第一微通道反應(yīng)器；(b)將包含含碳分子和含氫分子的第二原料流輸入到第二微通道反應(yīng)器，其中所述第二微通道反應(yīng)器與所述第一微通道反應(yīng)器并聯(lián)；(c)在容納于所述第一微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述含碳分子與所述含氫分子反應(yīng)以生成在第一工藝流中流動的甲醇分子；(d)在容納于所述第二微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述含碳分子與所述含氫分子反應(yīng)以生成在第二工藝流中流動的甲醇分子；(e)將所述第一工藝流導(dǎo)至下游換熱器；(f)將所述第二工藝流導(dǎo)至下游換熱器；(g)在所述下游換熱器中冷卻所述第一工藝流以冷凝構(gòu)成所述第一工藝流的至少一種化學(xué)品；(h)從所述第一工藝流提取所述化學(xué)品以生成冷卻的氣態(tài)工藝流；(i)將所述第二工藝流導(dǎo)入與所述冷卻的氣態(tài)工藝流熱連通以提高所述溫度并生成溫度提高的具有含碳分子和所述含氫分子的氣態(tài)工藝流；(j)將溫度提高的氣態(tài)工藝流輸入到下游微通道反應(yīng)器；和(k)在容納于下游微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述含碳分子與所述含氫分子反應(yīng)以生成在下游工藝流中流動的甲醇分子。本發(fā)明的第四方面是提供生成曱醇的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含反應(yīng)物的第一原料流輸入到第一微通道反應(yīng)器；(b)將包含反應(yīng)物的第二原料流輸入到第二微通道反應(yīng)器，其中所述第二微通道反應(yīng)器與所迷第一微通道反應(yīng)器并聯(lián)；(c)在所述第一微通道反應(yīng)器所容納的催化劑的存在下使所述反應(yīng)物的至少一些反應(yīng)以生成在第一工藝流中流動的產(chǎn)物；(d)在所述第二微通道反應(yīng)器所容納的催化劑的存在下使所述反應(yīng)物的至少一些反應(yīng)以生成在第二工藝流中流動的產(chǎn)物；(e)將所述第一工藝流導(dǎo)至下游換熱器；(f)將所述第二工藝流導(dǎo)至下游換熱器；(g)在所述下游換熱器中冷卻所述第一工藝流以冷凝構(gòu)成所述第一工藝流的至少一種化學(xué)品；(h)從所述第一工藝流提取所述化學(xué)品以生成冷卻的氣態(tài)工藝流；(i)將所述第二工藝流導(dǎo)入與所述冷卻的氣態(tài)工藝流熱連通以提高所述溫度并生成溫度提高的包括剩余反應(yīng)物的氣態(tài)工藝流；(j)將溫度提高的氣態(tài)工藝流輸入到下游微通道反應(yīng)器；和(k)在下游微通道反應(yīng)器內(nèi)容納的催化劑的存在下使所述剩余反應(yīng)物的至少一些反應(yīng)以生成在下游工藝流中流動的產(chǎn)物。在該第四方面的另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述微通道反應(yīng)器的所述原料流不包括再循環(huán)物流。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，所述第一微通道反應(yīng)器和所述第二微通道反應(yīng)器的至少一種包括分立的級。在又一個詳細(xì)的實施方案中，在步驟(c)中，流過所述第一微通道反應(yīng)器的所述原料流接觸所述催化劑約1000毫秒至約10毫秒之間的接觸時間；和在步驟(d)中，流過所述第二微通道反應(yīng)器的所述原料流接觸所述催化劑約1000毫秒至約10毫秒之間。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(1)在所述產(chǎn)物從所述第一微通道反應(yīng)器出來后從所述第一工藝流中移出所述產(chǎn)物的至少一部分；和(m)在所述產(chǎn)物從所述第二微通道反應(yīng)器出來后從所述第二工藝流中移出所述產(chǎn)物的至少一部分。在一個更詳細(xì)的實施方案中，步驟(l)至少部分在蒸餾單元操作中進(jìn)行，來自所述蒸餾單元操作的至少一種輸出物流是富含產(chǎn)物的物流，和來自所述蒸餾單元操作的至少第二種輸出物流是貧含產(chǎn)物的物流。在一個更詳細(xì)的實施方案中，至少步驟(c)和步驟(d)在密閉容器內(nèi)進(jìn)行。在該第四方面的另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括(1)在所述產(chǎn)物從所述第一微通道反應(yīng)器出來后從所述第一工藝流中移出所述產(chǎn)物的至少一部分；和(m)將燃料物流送至蒸汽轉(zhuǎn)化器單元操作以生成對進(jìn)入所述蒸汽轉(zhuǎn)化器的富烴物流進(jìn)行吸熱蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)所必需的能量；其中步驟(l)至少部分在插入所述蒸汽轉(zhuǎn)化器和所述第一微通道反應(yīng)器之間的分離器中進(jìn)行，所述分離器在運轉(zhuǎn)中從離開來自所述蒸汽轉(zhuǎn)化器單元操作的富含燃料的物流中除去至少一種組分，得到被送至所述蒸汽轉(zhuǎn)化器單元操作的燃料物流。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，所述至少一種組分包括水，和將被所述分離器所除去的水用作流過所述第一微通道反應(yīng)器的下游換熱器的冷卻流體。在又一個詳細(xì)的實施方案中，通過在蒸汽轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法來提供所述第一原料流；和在所述蒸汽轉(zhuǎn)化器和所述第一微通道反應(yīng)器之間插入換熱器以在所述第一原料流進(jìn)入所述第一微通道反應(yīng)器之前從中移出能量。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述步驟(h)的化學(xué)品包括曱醇，和步驟(h)包括使用微通道蒸餾單元、毛細(xì)管分離單元和微通道膜分離單元的至少一種來從所述第一工藝流中移出至少一些所述化學(xué)品。在一個更詳細(xì)的實施方案中，所述第一原料流的反應(yīng)物包含來自天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法的合成氣。本發(fā)明的第五方面是提供生成甲醇的方法，所述方法包括(a)向容納第一催化劑的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中輸入烴原料流；(b)使蒸汽與所述烴原料流連通；(c)使所述烴原料流的烴與蒸汽在催化劑的存在下反應(yīng)以生成包含二氧化碳、一氧化碳和氫氣的合成氣物流；(d)將所述合成氣物流輸入到容納第二催化劑的分段的微通道甲醇合成反應(yīng)器；(e)使所述合成氣在所述第二催化劑的存在下在所述微通道合成反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成在反應(yīng)物和產(chǎn)物物流中流動的甲醇分子，其中以碳計，大于90%的所述合成氣的所述含碳分子轉(zhuǎn)化為在所述分段的微通道甲醇合成反應(yīng)器內(nèi)合成的甲醇分子；其中所述分段的微通道反應(yīng)器包括至少三段，和在所述三段的至少兩段之間從所述反應(yīng)物和產(chǎn)物物流中移出曱醇分子。在該第五方面的另一個更詳鈿的實施方案中，所述三段的至少兩段間插入包括微通道換熱器和微通道相分離器的至少一種的單元操作，和所述單元操作接受來自緊靠的上游段的輸出物流，其中所述輸出物流微通道直接流到所述單元操作的微通道中。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，其中以碳計，大于50%的所述合成氣的所述含碳分子轉(zhuǎn)化為在所述第一段末端合成的曱醇分子。在又一個詳細(xì)的實施方案中，其中以碳計，大于75%的所述合成氣的所述含碳分子轉(zhuǎn)化為在所述第二段末端合成的甲醇分子。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)器包括微通道蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。本發(fā)明的第六方面是提供集成的微通道反應(yīng)器和分離器，包括(a)容納第一催化劑的笫一微通道網(wǎng)，以促進(jìn)分子裂化反應(yīng)或分子合成反應(yīng)的至少一種；(b)所述第一微通道網(wǎng)的下游的第二微通道網(wǎng)，所述第二微通道網(wǎng)包括操作中的微孔以單獨提取流過所述第二微通道網(wǎng)的液體和氣體的至少一種，其中所述第一微通道網(wǎng)和所述第二微通道網(wǎng)間的界面涉及小于50%的壓降變化；(c)容納第二催化劑的第三微通道網(wǎng)，以促進(jìn)分子裂化反應(yīng)或分子合成反應(yīng)的至少一種，所述第一微通道網(wǎng)在所述第二微通道網(wǎng)的下游，其中所述第二微通道網(wǎng)和所述第三微通道網(wǎng)的界面涉及小于50%的壓降變化；和(d)在所述第三微通道網(wǎng)下游的第四微通道網(wǎng)，所述第四微通道網(wǎng)包括操作中的微孔以單獨提取流過所述第四微通道網(wǎng)的液體和氣體的至少一種，其中所述第三微通道網(wǎng)和所述第四微通道網(wǎng)間的界面涉及小于50%的壓降變化。在該第六方面的另一個更詳細(xì)的實施方案中，所述第二微通道網(wǎng)和所述第三微通道網(wǎng)間的界面涉及小于50%的壓降變化。在又一個更詳細(xì)的實施方案中，所述第三微通道網(wǎng)和所述第四微通道網(wǎng)間的界面涉及小于50%的壓降變化。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述第一微通道網(wǎng)的至少一部分的管線或填料的至少一種中有所述第一催化劑；和所述第三微通道網(wǎng)的至少一部分的管線或填料的至少一種中有所述第二催化劑。在又一個詳細(xì)的實施方案中，所述小于50%的壓降變化至少部分是避免接近所述第一和第二微通道網(wǎng)之間的界面的構(gòu)成所述第一微信道網(wǎng)的微信道合并的結(jié)果，和小于75%的所述第一微通道網(wǎng)的所述微通道在接近所述第一和第二微通道網(wǎng)之間的界面處合并。在一個更詳細(xì)的實施方案中，在所述第二和第三微通道網(wǎng)之間小于50%的壓降變化至少部分是避免接近所述第二和第三微通道網(wǎng)之間的界面的構(gòu)成所述第二微信道網(wǎng)的微信道合并的結(jié)果，和小于75%的所述第二微通道網(wǎng)的所述微通道在接近所述第二和第三微通道網(wǎng)之間的界面處合并。在一個更詳細(xì)的實施方案中，在所述第三和第四微通道網(wǎng)之間小于50%的壓降變化至少部分是避免接近所述第三和第四微通道網(wǎng)之間的界面的構(gòu)成所述第三微信道網(wǎng)的微信道合并的結(jié)果，和小于75%的所述第三微通道網(wǎng)的所述微通道在接近所述第三和第四微通道網(wǎng)之間的界面處合并。附圖簡述圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性的裝置布局的示例性的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性的換熱器和相分離器的示例性的單獨的截面視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性的換熱器和相分離器的分解C0024]圖4是由層壓板制成的并用于換熱器、化學(xué)反應(yīng)器、相分離、其它分離、流體管匯或分配、混合等的單元操作的示例性的分解圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的由波形和層壓板制成的并用于示例性的具有集成換熱器的甲醇合成反應(yīng)器的組合單元操作的放大的透視圖；圖6是由波形通道和層壓板的組合而制成的并用于甲醇合成反應(yīng)器、費托反應(yīng)器、吸附器單元、吸收器、換熱器或任何其它單元操作的示例性的單元操作的分解圖；圖7是現(xiàn)有技術(shù)微通道集管，其中流體由多個并聯(lián)通道合并到共享的出口或數(shù)目減少的出口；圖8是微通道單元操作間或微通道單元操作的各段間的第一示例性界面的截面視圖；圖9是微通道單元操作間或微通道單元操作的各段間的第二示例性界面的截面視圖；圖10是微通道單元操作間或微通道單元操作的各段間的第三示例性界面的截面視圖；圖11是微通道單元操作間或微通道單元操作的各段間的第四示例性界面的截面視圖；圖12是包含微通道換熱器、并聯(lián)反應(yīng)器和公用冷凝器的示例性的集成單元操作的示意圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性的換熱器和相分離器的示例性的單獨的界面視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的集成的微通道單元操作的第一示例性的公用冷凝器的部分分解圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的集成的微通道單元操作的第二示例性的公用冷凝器的部分分解圖；圖16是穿過本發(fā)明中使用的示例性的冷凝器的流體的示意圖代表；圖17是1000公噸每天的海上甲醇合成裝置的示例性的甲板布局；圖18是容納多個單元操作的集成的微通道單元的放大的透視圖；圖19是圖4-6的反應(yīng)器的示例性的部分截面；圖20是本發(fā)明使用的從多于一個的并聯(lián)的微通道中收集流體的示例性的腳管(footer)或集管；圖21是用于制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的微通道反應(yīng)器的示例性的墊片或板；圖22是用于制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的微通道反應(yīng)器的示例性的墊片或板；圖23是用于制造根據(jù)本發(fā)明的備選示例性實施方案的微通道反應(yīng)器的示例性的墊片或板；圖24是用于制造根據(jù)本發(fā)明的備選示例性實施方案的微通道反應(yīng)器的示例性的墊片或板；圖25是用來才莫擬FT反應(yīng)體系的一組示例性的六個反應(yīng)；圖26是顯示催化劑床中的溫度曲線的示例性的圖；圖27是顯示離所述催化劑床開始處0.3英寸處的截面上的溫度分布的示例性的圖；圖28是顯示沿著離所述催化劑床開始處三個0.3英寸處的波紋狀插入物的溫度曲線的示例性的圖；圖29是顯示了沿著所述反應(yīng)器長度方向的熱通量曲線的示例性的圖，上方的曲線對應(yīng)于所述波紋狀插入物接觸面(facing段)的中心，而下方的曲線對應(yīng)于所述催化劑接觸面的中心；圖30是顯示所述反應(yīng)器的頂壁在橫向方向上的熱通量曲線的示例性的圖，其中上方的曲線對應(yīng)于離所述催化劑床的開始處0.3英寸處，而下方的曲線對應(yīng)于離所述催化劑床的開始處3英寸處；圖31是顯示沿所述反應(yīng)器長度方向的二氧化碳轉(zhuǎn)化率的示例性的圖；圖32是顯示沿所述反應(yīng)器長度方向的曱烷選擇性的示例性的圖；圖33是顯示銅波紋狀插入物和板壁之間的熱阻層的示例性的圖。標(biāo)出了板壁上的四個位置用于溫度和熱通量作圖，區(qū)域#1對應(yīng)于頂壁上的波紋狀插入物接觸面的中間，區(qū)域#2對應(yīng)于頂壁上的催化劑接觸面的中間，區(qū)域#3對應(yīng)于底壁上的催化劑接觸面的中間，和最后，區(qū)域#4對應(yīng)于底壁上的波紋狀插入物接觸面的中間；圖34是情況A的催化劑床的溫度曲線的示例性的圖；圖35是顯示在穿過情況A的催化劑床中部的平面上的溫度分布的示例性的圖；圖36是情況A的傳熱壁上的熱通量曲線的示例性的圖；圖37是情況A中工藝通道壁上的熱通量作為反應(yīng)器長度的函數(shù)的示例性的圖；圖38是情況B中第一個2英寸的反應(yīng)器長度內(nèi)的傳熱壁上的熱通量曲線的示例性的圖；圖39情況C中傳熱壁上的熱通量曲線的示例性的圖，上方的兩條曲線分別對應(yīng)于點1和2，而下方的曲線分別對應(yīng)于點3和4;圖40是情況D中在中線上的催化劑床中的溫度曲線的示例性的圖；和圖41是情況D中在傳熱壁上的熱通量曲線的示例性的圖。發(fā)明詳述以下描述并舉例說明了本發(fā)明的示例性的實施方案，以包括用于進(jìn)行微通道單元操作的設(shè)備和使用該設(shè)備的方法。本文使用的術(shù)語微通道是指任何具有至少一個維度(高度、長度或?qū)挾?(壁至壁，不計算催化劑)的lcm或更短的、包括2mm或更短(在某些實施方案中約1.Omm或更短)且大于100nra(優(yōu)選大于1微米)、和在某些實施方案中50-500微米的導(dǎo)管。微通道也由存在與至少一個出口不同的至少一個入口來限定。微通道不僅僅是穿過沸石或中孔物質(zhì)的通道。微通道的長度對應(yīng)于穿過該微通道的流動方向。微信道高度和寬度基本上垂直于穿過該信道的流動方向。在其中微通道具有兩個主要表面(例如由堆疊的和連接的板形成的表面)的層壓設(shè)備的情況下，所述高度是主要表面到次要表面的距離，和高度垂直于高度。當(dāng)然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，以下討論的示例性的實施方案在本質(zhì)上是舉例說明性的，并且可以重新配置而不背離本發(fā)明的范圍和主旨。然而，為了清楚和準(zhǔn)確起見，以下討論的示例性的實施方案可以包括任選的步驟、方法和特征，本領(lǐng)域技術(shù)人員將不認(rèn)為這些任選的步驟、方法和特征是落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的必需元素。為了本公開的目的，"組件"是含有一個或多個并聯(lián)操作的(如果多于1個單元的話)微通道單元操作的密閉容器。流體流到達(dá)所述單元并通過每個單元的流出物物流而排出。為本公開的目的，"單元操作"包括運轉(zhuǎn)中用來進(jìn)行以下一個或多個操作的設(shè)備化學(xué)反應(yīng)；化學(xué)分離(包括吸收、蒸餾、吸附、萃取)；換熱；壓縮；膨脹；蒸發(fā)；冷凝；相分離；和混合。為本公開的目的，"波紋"是由平面物體變形為三維物體的導(dǎo)熱材料的連續(xù)片，其至少部分限定了一個或多個微通道。所述波紋可以在波之間具有間隙，該間隙在微通道維度上并且可以更大。在示例性的形狀中，該間隙可以在微通道維度上，因為那樣熱在沿著更具傳導(dǎo)性的波紋傳導(dǎo)至所述傳熱通道之前，更容易在分隔所述傳熱通道的波中傳遞到長度方向。所述波紋可以由銅、鋁、金屬、氧化物或其它導(dǎo)熱系數(shù)大于lW/m-K的材料。參照圖1，第一示例性的實施方案包含簡潔的微通道裝置IOO，其適合于在陸上或海上應(yīng)用中安裝，其包括微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器102和下游甲醇合成反應(yīng)器104。所述示例性的微通道裝置100可包括以下使得它特別有利于海上應(yīng)用的顯著特征l)它的簡潔的硬件，它具有降低數(shù)目的離散的組件，以使甲板空間最小化；2)短的蒸餾塔以適應(yīng)容器擺動；3)對新鮮水的最小的需求；和4)有竟?fàn)幜Φ奶夹屎驼w經(jīng)濟性。然而，要理解的是，具有少于所有這些特征的實施方案仍然可以落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。其中所述微通道裝置100特別適合的示例性的應(yīng)用是天然氣海水轉(zhuǎn)化為液體甲醇。在該應(yīng)用中，使用稱作蒸汽轉(zhuǎn)化的方法將天然氣在所述微通道之前轉(zhuǎn)化器102內(nèi)轉(zhuǎn)化為合成氣(下文稱作"合成氣，，，其主要包含二氧化碳、一氧化碳和氫氣氣體以及水)。然而，使用方法來生成合成氣，包括但不限于氣化固體例如煤、生物質(zhì)、工業(yè)廢物、市政固體廢物、下水道淤泥、石油焦炭、瀝青砂或瀝青，或氣化液體例如石腦油、渣油、LNG、LPG，也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。然而，為了簡短的目的，用于合成氣生產(chǎn)的示例性的實施方案已經(jīng)被描述為包括蒸汽轉(zhuǎn)化過程。蒸汽轉(zhuǎn)化是吸熱反應(yīng)，其中天然氣(曱烷、乙烷、丙烷等)與蒸汽混合并在高溫(700-IOO(TC)下在催化劑的存在下反應(yīng)，例性的微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器反應(yīng)器的設(shè)計和它們的變型此前已經(jīng)在以下出版物中描述，Mathias等人的US2004/0031592、Tonkovich等人的US2004/0033455、Fitzgerald等人的US2005/0087767和Rogers等人的US2005/0175519，通過引用將其中每一個的公開內(nèi)容并入本公開內(nèi)容中。所述微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器102的輸出包括合成氣物流和與輸送所述合成氣物流和前體反應(yīng)物物流的微通道熱連通的來自傳熱微通道的廢物流。所述廢物流包含在所述傳熱微通道內(nèi)進(jìn)行的放熱反應(yīng)(例如燃燒)的產(chǎn)物，其傳遞能量到輸送所述合成氣和任何前體反應(yīng)物的微通道以提供足夠的活化能以進(jìn)行所述蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)。然而，要理解的是，代替在所述傳熱微通道內(nèi)發(fā)生的放熱反應(yīng)，在操作中傳送過熱流體通過其中作為熱源或能量源以驅(qū)動所述蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在總體新鮮水保持力是裝置IOO操作的重要考慮因素時，例如在海上應(yīng)用中，收集單元操作117接受所述廢氣物流流并在操作中從所述廢物流中移出至少一些水并將這些水再循環(huán)到遍及所述裝置100的一個或多個單元操作(例如102)中。然而，要理解的是，從廢流出物中收集水是任選的，并在循環(huán)基礎(chǔ)上，例如脫鹽單元，減少了對于裝置100的操作所需要得到的新鮮水的總量。如下文將更詳細(xì)地討論的，將所述燃料從所述曱醇合成反應(yīng)器104下游的蒸餾單元118的出口物流中供應(yīng)到所述蒸汽轉(zhuǎn)化器102。參照圖1和2，微通道換熱器和相分離器130在所迷蒸汽轉(zhuǎn)化器102的下游并包括三組微通道132、134、136。所述第一組微通道132傳送冷卻流體，例如,來自蒸餾單元118的液體水，與輸送所述濕合成氣產(chǎn)物(兩相)的所述第二組微通道134熱連通。所述冷卻流體和所述濕合成氣產(chǎn)物之間的焓梯度是這樣的以使得能量從所述濕合成氣產(chǎn)物傳遞到所述冷卻流體，導(dǎo)致流過所述第二組微通道134的所述濕合成氣產(chǎn)物中的水組分冷凝。相對于所述兩相濕合成氣產(chǎn)物的流動方向，冷卻流體的流動方向可以是并流、逆流或錯流。使用第三組微通道136將來自所述第二組微通道134的冷凝水中運走。將流過所述第三組微通道136的水進(jìn)料到所述甲醇合成反應(yīng)器104并在所述反應(yīng)器104內(nèi)作為傳熱流體而操作。所述第二組微通道134的下游部分在約20巴下將相對干燥的合成氣產(chǎn)物從所述微通道換熱器和相分離器130輸送到所述甲醇合成反應(yīng)器104或輸送到任選的壓縮機140。在該示例性的實施方案中，所述壓縮機140將所述干燥的合成氣產(chǎn)物從約20巴加壓到約50巴或更高以所述甲醇合成反應(yīng)器104。然而，要理解的是，所述壓縮機140不是所要求的一件設(shè)備并在某些操作條件下可以省略。甲醇的合成是強烈地受平衡限制的，并通過使所述干燥的合成氣產(chǎn)物在催化劑的存在下反應(yīng)而發(fā)生，以生成甲醇。該反應(yīng)是放熱的并且表示為以下方程序組(l):CO+2H2+CH3OH;△H(3。。"=-90.77kJ/mol(1)C02+3H2+CH3OH+H20;厶H(蓮)-一49.16kJ/mol(參考文獻(xiàn)Uhlmann的"En環(huán)pediaoflndustrialChemistry，，)參照圖3和4，所述曱醇合成反應(yīng)器l(M包括在預(yù)熱段l48內(nèi)的第一微通道網(wǎng)142，其直接從所述分離器130或從所述壓縮機140(當(dāng)任選使用時)接收所述干燥的合成氣產(chǎn)物。所述加壓的合成氣產(chǎn)物經(jīng)由所述微通道網(wǎng)142的分配使所述合成氣產(chǎn)物與流過所述反應(yīng)器104的預(yù)熱段148的第二微通道網(wǎng)150的傳熱介質(zhì)例如蒸汽熱連通。干燥的合成氣產(chǎn)物流過所述預(yù)熱段148的微通道網(wǎng)142(見圖4)并進(jìn)入反應(yīng)微通道154而不使用現(xiàn)有技術(shù)的集管。如下文將更詳細(xì)地討論的，可以通過所述甲醇合成反應(yīng)器104內(nèi)的再循環(huán)物流將所述傳熱介質(zhì)供應(yīng)到所述第二微通道網(wǎng)150,該再循環(huán)物流形成或輸送蒸汽與其中發(fā)生甲醇合成的所述合成微通道的至少一部分熱連通，以將作為甲醇合成的結(jié)果而產(chǎn)生的放熱能量移走。參照圖4-6，第一反應(yīng)器級152緊跟著所述預(yù)熱段并包在該示例性的實施方案中，所述合成催化劑可以填充在所述微通道內(nèi)，沿著所述微通道的壁排列或在所述第一反應(yīng)器級152的微信道內(nèi)以其它方式布置或在所述第一反應(yīng)器級152的微通道內(nèi)生長。長成的催化劑包括包括液體溶液或懸浮物形式的前體的催化劑，所述前體反應(yīng)、覆蓋、交聯(lián)或以其它方式在信道壁間形成多孔連接。所述孔隙可以是大孔、中孔或微孔，或這三種的任意組合。所述第一反應(yīng)器級152的第二組微通道158與所述反應(yīng)微通道154熱連通并輸送流體傳熱介質(zhì)。在示例性的形式中，該介質(zhì)是被在甲醇的放熱合成中生成的熱能所部分煮沸的水以提供蒸汽至所述裝置100的各個部分。精確控制穿過所述微通道158的水的流量以提供基本上等溫的反應(yīng)段。通過精確控制壓力、溫度、反應(yīng)和穿過所述微通道154的流量，所述合成反應(yīng)可以維持在窄的溫度公差內(nèi)，通常土40。C內(nèi)，或更優(yōu)選土1S。C，或甚至更優(yōu)選±5匸。用于所述曱醇合成或所述FT反應(yīng)或其它的催化劑可以優(yōu)先填充在微通道154陣列中并具體填充在波紋之間，該波紋將熱量從所填充的催化劑導(dǎo)至傳熱壁然后導(dǎo)至冷卻通道158。在優(yōu)選的實施方案中，所述波紋是高導(dǎo)熱系數(shù)的材料(>20W/m-K，>50W/m-K和更優(yōu)選〉80W/m-K和在一個優(yōu)選的實施方案中是導(dǎo)熱系數(shù)大于300W/m-K的銅)以使得所述波紋的高度大于其中的微通道的寬度(由所述波紋的每個腿之間的距離定義)。該新構(gòu)型允許所述反應(yīng)器體積內(nèi)的更大的催化劑分?jǐn)?shù)，并進(jìn)而改進(jìn)每整體單元體積的反應(yīng)生產(chǎn)能力。催化劑體積在所述反應(yīng)器體積內(nèi)的分?jǐn)?shù)優(yōu)選大于30%，更優(yōu)選大于40%,和仍更優(yōu)選大于50%。在一個實施方案中，在所述反應(yīng)器內(nèi)的催化劑體積大于80%。參照圖3和4，第一冷卻級162緊跟著所述第一反應(yīng)器級152并包括兩組分配孩史通道164、166。所述第一組;微通道164輸送來自所述第一反應(yīng)器級152的曱醇和剩余的合成氣反應(yīng)物，而所述第二組微通道166輸送冷卻流體與所述甲醇和剩余的合成氣反應(yīng)物熱連通。相對于所述兩相混合物的流動方向，冷卻流體的流體方向可以是并聯(lián)、逆流或錯流。流過所述第一組微通道164的合成物流(合成氣反應(yīng)物和曱醇)和流過所述第二組微通道166的冷卻流體之間的焓差是這樣的以使得能量從所述合成物流傳遞到所述冷卻流體，由此降低所述合成物流的溫度。在該示例性的實施方案中，所述冷卻流體是水，該水作為從更高溫的甲醇合成物流中傳熱的結(jié)果至少部分蒸發(fā)以產(chǎn)生兩相物流。所述第一組微通道164中產(chǎn)生的蒸汽可以用作輸入到所述微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器102的蒸汽。參照圖7,常規(guī)的微通道單元操作受困于作為與分配于其中的微通道402串聯(lián)的集管400的結(jié)果的額外的壓降。使用這些集管400來在一個微通道單元操作與另一個微通道單元操作或常規(guī)單元操作之間建立流體連通。集管400按常規(guī)操作以合并許多微通道用于離開微通道單元操作或在一組微通道402中分配合并的流體。因為流體流動受到阻礙和渦流損失增加，該合并和分配導(dǎo)致顯著的壓力損失。為了克服該不想要的壓力損失，本發(fā)明使用了微通道的守恒，這減少了許多合并的物流或由分配產(chǎn)生的物流。參照圖8-ll，本發(fā)明不要求在微通道單元操作之間使用集管。在示例性的形式中，將來自第一單元操作或單元操作502的一段的多個出口物流進(jìn)料至下游單元操作或下游單元操作504的一段中的相似數(shù)目或相等數(shù)目的入口通道中。單元操作間或同一單元操作的各段間的這種界面被稱作微通道的守恒。使用微通道的守恒，所述流體基本上不以與第一單元操作或段的流動路徑垂直的方向轉(zhuǎn)向或運動，因為它進(jìn)入到下游單元操作或段中。在所述第一和下游單元操作之間的連接處得到的壓力損失可以小于使用現(xiàn)有技術(shù)集管設(shè)計所經(jīng)歷的壓力損失的10%。在微通道單元操作或單元操作段間包含微通道的守恒的示例性的結(jié)構(gòu)示于圖8-11。參照圖12，甲醇的生產(chǎn)取決于系統(tǒng)內(nèi)的甲醇濃度、系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)溫度和所述合成氣反應(yīng)物與所述合成催化劑接觸的停留時間。等產(chǎn)量微通道反應(yīng)器104或并聯(lián)的等產(chǎn)量微通道反應(yīng)器104，是對于受平衡限制的反應(yīng)(例如甲醇合成)實現(xiàn)高單程轉(zhuǎn)化率的示例性的方法。如果溫度沿著反應(yīng)器的長度下降，轉(zhuǎn)化平衡勢增加。在示例性的形式中，在單個反應(yīng)器模件內(nèi)構(gòu)建三級串聯(lián)反應(yīng)器l(M，體積和溫度基于商業(yè)曱醇合成催化劑進(jìn)行優(yōu)化以對于所要求的入口流量使總反應(yīng)器體積和接觸時間最小化。接觸時間定義為包括顆粒狀催化劑在內(nèi)的總反應(yīng)器體積除以反應(yīng)物在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總體積流量。在前面的合成反應(yīng)器104中，在750毫秒的接觸時間在所述三級反應(yīng)器中給出了70.5%的總CO轉(zhuǎn)化率。示例性的甲醇合成微通道反應(yīng)器104中含有工藝流體和換熱流體的錯流。沿著反應(yīng)器200、202、204的長度方向設(shè)計了三個不同的反應(yīng)區(qū)。第一反應(yīng)區(qū)200是總反應(yīng)通道長度的20%，或lm長通道的0.2m。第二反應(yīng)區(qū)202延伸lm長信道的0.3m至信道長度的中點。第三且最終反應(yīng)區(qū)204從所述中點(0.5m)延伸至通道終點。所述甲醇合成微通道反應(yīng)器104的重復(fù)單元幾何結(jié)構(gòu)示于圖3。該設(shè)計將每反應(yīng)器的總催化劑體積與總反應(yīng)器體積之比增加到大于30%，并在某些進(jìn)一步的示例性的實施方案中大于70%。與蒸汽曱烷轉(zhuǎn)化相比，該高催化劑體積比彌補了甲醇合成的更長的反應(yīng)時間并生成了適度數(shù)目的反應(yīng)器組件?；谶@些設(shè)計因素，對于每天500公噸的甲醇，需要總共9個組件。每個甲醇合成組件為lm(寬)xi.2m(高)x3.9m長-等于蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化器組件的尺寸。所得到的三個組件的堆疊高度小于7m。參照圖4、12和13,在容納所述催化劑(未示出)的反應(yīng)微通道154內(nèi)的更高的甲醇濃度降低了將合成氣轉(zhuǎn)化為曱醇的反應(yīng)的頻率，因為該反應(yīng)是受平衡限制的，由此降低了合成氣產(chǎn)物向曱醇的基于碳轉(zhuǎn)化率的總轉(zhuǎn)化率。以這種方式，降低合成氣物流中的甲醇濃度是有利的。集成的微通道換熱器和冷凝器170緊跟著所述第一冷卻級162并包括三組微通道174、176、178。所述第一組微通道174在所述冷卻微通道164的下游并輸送溫度降低的合成物流與流過所述第二組微通道176的冷卻流體熱連通以將甲醇產(chǎn)物的溫度降低到低于其沸騰溫度。在該示例性的冷凝器170中，所述冷卻流體是液體水。這導(dǎo)致包含甲醇和未反應(yīng)的合成氣以及一些副產(chǎn)物水的兩相合成物流。所述第一組微通道174輸送所述兩相物流與毛細(xì)管排出段138連通。參照圖13,在所述微通道裝置100中的液體捕集(或水或曱醇)基于毛細(xì)管排出的原理。示例性的毛細(xì)管排出段138包括具有小孔210的材料，其以其它方式連接相鄰的微信道174、178。在所述小孔210的一側(cè)的壓力Pl大于在所述孔的反側(cè)的P2。因此，當(dāng)液體與孔210接觸時，毛細(xì)管壓力大于該氣體的突破壓力，由此迫使該液體穿過孔210并進(jìn)入出口微通道178中。對于圓形孔，該關(guān)系由以下公式2來表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage42</formula>其中a-氣相和液相之間的表面張力r-單個孔的半徑可以使用任何形狀的孔，這可能要求公式(2)被修改為使用水力半徑的等價表述。然而，從所述毛細(xì)管排出段138中輸送出所述第三組微通道178中的冷凝的曱醇并輸送至所述曱醇蒸餾單元118。參照圖14和15，可以配置并聯(lián)反應(yīng)器104A、104B以將包含曱醇、未反應(yīng)的合成氣和合成反應(yīng)副產(chǎn)物的蒸氣物流("產(chǎn)物物流")進(jìn)料到公用的微信道換熱器和冷凝器170中。所述冷凝器170的第一末端板300提供穿過其中的開口302A、302B用于接收來自所述并聯(lián)反應(yīng)器104A、104B的各自的第一冷卻級162A、162B的產(chǎn)物物流。箭頭A和箭頭B表示所述產(chǎn)物物流穿過冷凝器170的流體流動。與所述第一板300相鄰的第二板304包括用于接收在遠(yuǎn)端流過所述第一板的開口302A、302B的產(chǎn)物物流的孩i通道306A、306B。所述產(chǎn)物物流沿著這些微通道306A、306B流動并被流過在相鄰的板(未示出)上形成的相鄰的微通道的冷卻流體(未示出)所冷卻，以從產(chǎn)物物流蒸氣相中冷凝出至少一些曱醇。第三板308包括穿過其中的開口310A、310B,開口310A、310B與穿過所述第二板的開口312A、312B對齊以將所述兩相產(chǎn)物混合物輸送到在第四板316上形成的另一組微通道314A、314B，所述第四板316包括毛細(xì)管排出段318A、318B，在那里所述液相穿過第五板322的對齊的微通道320A、320B排出。穿過第六板326的開口324A、324B與第五板322的微通道320A、320B對齊并輸送所述液體產(chǎn)物至蒸餾單元(未示出)。流過所述微通道314A和314B的相對干燥的氣態(tài)產(chǎn)物在使用開口328A、328B，330A、330B將氣態(tài)組分進(jìn)入到所述第二反應(yīng)器級202之前被復(fù)原性地加熱。圖14和圖15之間的主要區(qū)別在于圖15顯示了手性的(chiral)實施方案，當(dāng)在所述微通道換熱器和冷凝器170內(nèi)使用同流換熱時，這是特別有利的。參照圖16，對于其中使用了同流換熱的并聯(lián)反應(yīng)器104A、104B顯示了示例性的流程圖。同流換熱包括使用來自所述第一冷卻級162的進(jìn)入的溫物流來加熱來自所述微通道換熱器和冷凝器的出口氣態(tài)物流。用這種方式，使來自所述第一冷卻級的溫物流的能量語所述出口氣態(tài)物流交換以增加該物流的焓。該增加了的焓有利于導(dǎo)致對于增加合成氣向甲醇的轉(zhuǎn)化率有利的反應(yīng)動力學(xué)。再次參照圖12，第二反應(yīng)器級202緊跟在所述微通道換熱器和冷凝器170的下游。所述第二反應(yīng)器級202的微通道直接接收來自所述換熱器和冷凝器170的氣態(tài)反應(yīng)物(合成氣)并將這些反應(yīng)物導(dǎo)至合成催化劑，該合成催化劑可以填充在所述微通道內(nèi)、沿著所述微通道的壁排列、或在所述第二級202的微信道內(nèi)以其它方式布置或在所述第二級202的微通道內(nèi)生長。長成的催化劑包括包括液體溶液或懸浮物形式的前體的催化劑，所述前體反應(yīng)、覆蓋、交聯(lián)或以其它方式在信道壁間形成多孔連接。所述孔隙可以是大孔、中孔或微孔，或這三種的任意組合。如前面所討論的，甲醇合成是平衡依賴的，和在冷凝器170中排出甲醇降低了微通道202中的甲醇濃度，這在操作中增加了在剩余的合成氣反應(yīng)物之間的反應(yīng)頻率，由此增加了合成氣產(chǎn)物向曱醇的基于碳轉(zhuǎn)化率的總轉(zhuǎn)化率。第二換熱器和冷凝器190包括與圖13的第一換熱器和冷凝器170的那些相似的三組微通道(未示出)。所述笫一組微通道傳送液體水與傳送來自所述第二反應(yīng)器級202的產(chǎn)物的第二組微通道熱連通。該產(chǎn)物與該水之間的焓差是這樣的以使得能量從該產(chǎn)物傳遞到該液體水，導(dǎo)致流過所述第二組微通道的產(chǎn)物中的甲醇組分冷凝。使用所述第三組微通道將來自所述第二組微通道的冷凝的甲醇和副產(chǎn)物工藝?yán)淠?水輸送出并輸送到所述甲醇蒸餾單元118。由所述傳熱微通道所產(chǎn)生的溫水可以用來加熱所述裝置IOO的其它工藝流，而所述第二組微通道的剩余的氣態(tài)組分進(jìn)料到第三反應(yīng)器級204。緊跟在所述第二換熱器和冷凝器190下游的第三反應(yīng)器級204包括分配的微通道，該分配的微通道接收來自所述第二換熱器和冷凝器190的氣態(tài)反應(yīng)物(合成氣)并將這些產(chǎn)物導(dǎo)至合成催化劑，該合成催化劑可以填充在所述微通道內(nèi)、沿著所述微通道的壁排列、或在所述微信道內(nèi)以其它方式布置。如前面所討論的，甲醇合成是平衡依賴的，和在冷凝器190中排出曱醇降低了該微通道中的曱醇濃度，這在操作中增加了在剩余的合成氣反應(yīng)物之間的反應(yīng)頻率，由此增加合成氣產(chǎn)物向甲醇的基于碳轉(zhuǎn)化率的總轉(zhuǎn)化率至約90%。要理解的是，該第三反應(yīng)器級204是任選的并且可以不必在所有的應(yīng)用中使用。第三換熱器和冷凝器194包括與圖13的第一換熱器和冷凝器170的那些相似的三組微通道(未示出)。所述第一組微通道傳送液體水與傳送來自所述第三反應(yīng)器級204的產(chǎn)物的第二組微通道熱連通。該產(chǎn)物與該水之間的焓差是這樣的以使得能量從該產(chǎn)物傳遞到該液體水，導(dǎo)致流過所述第二組微通道的產(chǎn)物中的曱醇組分冷凝。使用所述第三組微通道將來自所述第二組微通道的冷凝的甲醇輸送出并輸送到所述甲醇蒸餾單元118。由所述第一組微通道所產(chǎn)生的溫水用在所述裝置100中作為預(yù)熱流體或蒸汽前體，而剩余的氣態(tài)組分(剩余的合成氣反應(yīng)物和副產(chǎn)物)在所述蒸汽轉(zhuǎn)化器102內(nèi)。使用具有內(nèi)含向分離信道的微信道換熱器，確定用于1000公噸甲醇每天的裝置能力的曱醇合成段的尺寸以適合大約lm(寬)x1.2m(高)x3.9m(長)的一個組件104。用于小于2001113每千公噸甲醇每天、或更優(yōu)選小于8(W每千公噸曱醇每天、或甚至更優(yōu)選小于10m'每千公噸曱醇每天的甲醇合成反應(yīng)器104的示例性的微通道裝置尺寸范圍。參照圖l，所述甲醇蒸餾單元118在壓力下操作以改進(jìn)整體裝置100的熱集成。48-巴蒸餾單元的溫度范圍為200。C-242。C。這對應(yīng)于常壓下的80-120。C的溫度范圍。在進(jìn)入20級孩i通道蒸餾單元118之前，將不可冷凝的氣流與所述液體分開，成為液體和氣體的逆流。從所述蒸餾單元的頂部側(cè)流回收純度大于95%的甲醇，和從該單元的底部回收純度大于99%的水。將該水在運動到蒸汽轉(zhuǎn)化器102原料流之前再循環(huán)到曱醇合成反應(yīng)器104的冷卻劑。該曱醇蒸餾單元118使用6個微通道組件，其中每個組件為1.2ra(高)xlm(寬)x3.9m(長)。根據(jù)以上討論的示例性的實施方案，甲醇產(chǎn)物純度范圍在80-90%之間，和優(yōu)選在95%至大于99°/。之間。水的純度范圍在80-90%之間，和優(yōu)選在95%至大于99%之間。此外，曱醇蒸餾單元體積生產(chǎn)能力的范圍在10至251113每千公噸曱醇每天之間，和優(yōu)選在25至大于100m3每千公噸甲醇每天之間。還有，水回收的范圍為25-50%，和優(yōu)選在50%至大于65%之間。盡管已經(jīng)針對甲醇蒸餾描述了示例性的蒸餾單元118，通過裝置100可以類似地產(chǎn)生其它組合物，并蒸餾以得到通過其它化學(xué)反應(yīng)過程而生成的產(chǎn)物的想要的純度。例如，所述蒸餾單元可以適合于起到分餾器的作用來分離烴，包括包含以下類型的化合物的至少一種的混合物烷烴、烯烴、炔烴、萘和其它成環(huán)的化合物、芳烴和含氧化合物，包括醛、醇、酮、羧酸和腈。所述蒸餾單元也可分離包含無機化合物或天然衍生的物質(zhì)的混合物。所述分餾器可以分離沸點接近的化合物，例如乙烷-乙烯分餾器或己烷-環(huán)己烷分離器。在示例性的形式中，液體入口物流含有84%的己烷和16°/。的環(huán)己烷和蒸氣入口物流包含9%的己烷和91%的環(huán)己烷。所述出口液體產(chǎn)物物流在略低于所述入口蒸氣物流的點處移出并含有7%的己烷和93%的環(huán)己烷。所述信道在5英寸的通道長度內(nèi)產(chǎn)生15個平衡級。遍及所述單元的溫度從69。C變化至83°C。乙烷-乙烯和環(huán)己烷-己烷的相對揮發(fā)度(參考ChemCAD⑧5.5.Q組分庫)比水和曱醇顯著更具挑戰(zhàn)性。公式2所示的等價理論板高度(HETP)的估算基于微通道內(nèi)的對流時間和擴散時間的平衡。單級中的對流特征時間定義為級長度除以平均流體速度。單級中的擴散特征時間定義為擴散距離的平方除以流體擴散系數(shù)。設(shè)置這兩個特征時間相等允許解決相平衡所要求的HETP的簡單估算。類似的方法論已經(jīng)證實成功地用于化學(xué)反應(yīng)中的催化壁的擴散，并通過類比來評價蒸餾。<image>imageseeoriginaldocumentpage46</image>微通道蒸餾在Tonkovich等人的US2006/0016216中有述，通過引用將該專利并入本文。在使用US2006/0016216中所述的裝置的用于環(huán)己烷-己垸分離的微通道蒸餾實驗中，通過使液體在與1.35毫米(mm)氣體通道相鄰的編織的不銹鋼網(wǎng)上流動產(chǎn)生了0.l8mm的液膜。液體速度為lmm/秒，和該液體的擴散系數(shù)為5x10-5cm2/s。使用公式2，對于該液體側(cè)所得到的預(yù)計的HETP在0.63cm的級別上。氣相擴散系數(shù)為0.0342cni7s，平均氣體速度為0.015m/s，和所述氣體通道間隙為1.35mm。所得到的預(yù)計的氣相HETP為0.8cm。有時令人驚訝的是，氣相中的預(yù)計的HETP高于液相，這表明了對兩種流體進(jìn)行通道設(shè)計的平衡的重要性?；诮M成上的變化，實驗中的HETP以0.83cra計算。在更高的速度下進(jìn)行的額外的實驗證實了該HETP粗略地與速度成反比。這與大約的HETP的預(yù)計顯著一致，并被認(rèn)為是其它微通道蒸餾單元中的HETP的良好的定性預(yù)測。使用lcm的HETP作為基于分離原理的甲醇蒸餾單元的設(shè)計基礎(chǔ)，其中用于與薄氣膜接觸的薄液膜的的HETP由公弍2來近似確定。然而，可以使用其它HETP例如但不限于小于5cm、小于2cm、小于lcm和小于0.lcm。對于25微米的膜厚和0.015m/s的速度，HETP接近lcm。通過維持氣體-至-液體通道間隙比小于10,所述氣體通道具有小于0.lcm的估計的HETP。這樣做，氣相擴散系數(shù)相對于液相擴散系數(shù)降低了三個數(shù)量級不僅抵消了氣體通道中的擴散距離的平方，而且還有余。HETP可以用來描述氣液接觸單元操作例如蒸餾和吸收的效率。本發(fā)明的優(yōu)選的HETP范圍是小于10cm，或小于5cm，或小于lcm，或小于0.5cm。甲醇在所述合成反應(yīng)器104內(nèi)部與甲醇一起產(chǎn)生的水通過加壓微信道蒸餾單元118基本上從甲醇中除去。將曱醇提純至大于95%并經(jīng)由提純產(chǎn)物導(dǎo)管198從所述蒸餾單元118排出。將來自所述蒸餾單元118的水送到所述微通道換熱器和相分離器130。來自三個來源的水在所述裝置100內(nèi)循環(huán)用于合成反應(yīng)器104:來自所述濕合成氣物流，來自所述甲醇蒸餾單元118，和任選地來自所述燃燒廢物流。預(yù)計所述水流中的少量的反應(yīng)副產(chǎn)物，例如醇、烴、醚等，易于在所述微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器102內(nèi)轉(zhuǎn)化，這將減輕水循環(huán)中的結(jié)構(gòu)。使用計算機模擬來將所述裝置IOO按比例放大至每天生產(chǎn)l，OOO公噸甲醇。對于此情況，每個反應(yīng)段保持在表II中提供的溫度和壓力條件下。該情況不包括與甲醇反應(yīng)器單元集成的冷凝物除去和對于相分離和同流換熱的相應(yīng)的溫度降低。表I詳細(xì)描述了主要單元操作的流量和熱負(fù)荷。例如，進(jìn)料至所述微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器102的總水量為39.9公噸/小時。其中，因為該系統(tǒng)內(nèi)部的水捕集和再利用，僅23.3公噸/小時來自獨立的水源。如果來自所述蒸汽轉(zhuǎn)化器102的尾氣的水也被捕集，需要的新鮮水總量將為16.4公噸/小時。這代表需要的總水量凈降低65%。<table>tableseeoriginaldocumentpage48</column></row><table>液體3048.547222水捕集段-進(jìn)入的產(chǎn)物30021.9119573產(chǎn)物HX和水入口(來自蒸換熱器餾)962536564水出口(至反應(yīng)器)18824.736564出去到壓縮機的產(chǎn)物1982111957310質(zhì)量流壓力量熱負(fù)荷段單元操作物流溫度，'c(巴)(kg/hr)歸轉(zhuǎn)化段轉(zhuǎn)化器空氣入口1292.1161202燃料入口282.115657尾氣2501176859表II詳細(xì)描述了與示例性的三段合成反應(yīng)器104的每一段有關(guān)的溫度、壓力、體積和熱負(fù)荷。表II區(qū)域溫度(c)壓力(巴)相對體積(％)熱負(fù)荷(MW)125049.72057222049.3309.6320049.2508.7使用第二次計算機模擬來將所述裝置IOO按比例放大至每天生產(chǎn)l，OOO公噸甲醇。在此情況中，每個反應(yīng)器段保持在25(TC的溫度下，和壓力從第一級入口處的50巴降低到第三級出口的48.8巴。在各反應(yīng)級間加入甲醇冷凝物除去和同流換熱。表III詳細(xì)描述了主要單元操作的流量和熱負(fù)荷。例如，進(jìn)料至所述微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器102的總水量為56.6公噸/小時。其中，因為該系統(tǒng)內(nèi)部的水捕集和再利用，僅33公噸/小時來自獨立的水源。如果來自所述蒸汽轉(zhuǎn)化器102的尾氣的水也被捕集，需要的新鮮水總量將為23.2公噸/小時。這代表需要的總水量凈降低65%。表III<table>tableseeoriginaldocumentpage50</column></row><table>使用第三次計算機模擬來將所述裝置IOO按比例放大至每天生產(chǎn)l，OOO公噸甲醇。在此情況中，每個反應(yīng)器段保持在240。C的溫度和33巴的壓力下。在各反應(yīng)級間加入曱醇冷凝物除去和同流換熱。表IV詳細(xì)描述了主要單元操作的流量和熱負(fù)荷。例如，進(jìn)料至所述微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器102的總水量為56.6公噸/小時。其中，因為該系統(tǒng)內(nèi)部的水捕集和再利用，僅33公噸/小時來自獨立的水源。如果來自所述蒸汽轉(zhuǎn)化器102的尾氣的水也被捕集，需要的新鮮水總量將為23.2公噸/小時。這代表需要的總水量凈降低65%。表V比較了表III和表IV的結(jié)果。當(dāng)使用3區(qū)等溫甲醇反應(yīng)器且在每個級之間包括有級間產(chǎn)物冷卻和液體回收時，將天然氣物流轉(zhuǎn)化為甲醇的總碳效率略高于60°/。。通過在每個級后移出產(chǎn)物，該3級反應(yīng)器的總轉(zhuǎn)化率在25(TC下可以接近90%。該碳效率可與其它用于甲醇的海上標(biāo)準(zhǔn)氣體提級方案竟?fàn)帲陀诔Ｒ?guī)的陸上曱醇裝置。該更低的效率是對于海上生產(chǎn)的降低的占地面積(footprint)和最小化的裝置復(fù)雜性的折衷選擇。對于用于從天然氣生產(chǎn)甲醇的組合有微信道反應(yīng)和微信道蒸餾單元的裝置，大于30%的碳效率肯定落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。表IV<table>tableseeoriginaldocumentpage51</column></row><table>表V<table>tableseeoriginaldocumentpage52</column></row><table>如前面所討論的，回收作為遍及所述裝置IOO的化學(xué)反應(yīng)的副產(chǎn)物而產(chǎn)生的水在某些應(yīng)用中是特別重要的。一個水源來自于天然氣與氧氣來源物流在所述微通道蒸汽轉(zhuǎn)化器102內(nèi)的燃燒。在示例性的操作條件下，將來自所述蒸汽轉(zhuǎn)化器102的尾氣冷卻到3(TC，其中穿過例如圖3中所示的毛細(xì)管排出段來通過毛細(xì)管排出移出水。對于從尾氣流中捕集水，Pi約為103千帕(kPa)。水的表面張力為0.0728N/m。例如，約為25微米的孔210半徑將允許約5，OOOPa的壓差以移動所述液體到液體收集儲罐和泵送站。參照圖l，可被回收的水的另一個來源來自于在蒸汽曱烷轉(zhuǎn)化后保留的水。濕合成氣產(chǎn)物物流中的水在壓力下被移出并送至用于流至所述曱醇合成反應(yīng)器104的水冷卻劑物流的收集集流管。也通過冷凝器170從來自所述甲醇合成反應(yīng)器104的廢氣中捕集水。再一次，在壓力下進(jìn)行分離，其中將冷凝的物流送至用于曱醇合成反應(yīng)器104冷卻劑進(jìn)料的水集流管，和未冷凝的物流可以被送至所述微通道蒸餾單元118作為熱源。參照圖17，本發(fā)明的裝置100的示例性的應(yīng)用是在?？吭诤Ｉ咸烊粴馄脚_的船上。已經(jīng)設(shè)計了1，OOO公噸每天的集成的曱醇生產(chǎn)單元的布置圖600來適合于18mx15m的曱板。三個蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化組件602的每一個包括對應(yīng)的甲醇合成反應(yīng)器段604。一個蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化器和堆疊在另一個的頂部的兩個甲醇反應(yīng)器組件的每一套裝置的曱板尺寸為3.9mxlmx6.3m高。九個組件堆跨越18m的曱板空間，其中在組件堆之間允許有約lm用作維護(hù)通路。一套蒸餾組件606需要約lm高。再一次，在蒸餾組件間允許有1m的甲板空間用作維護(hù)通路。所得到的微通道單元和常規(guī)設(shè)備的組合容易地適合于18mx15m的甲板占地面積內(nèi)。該裝置布置圖也包括壓縮機、泵、控制系統(tǒng)、額外的換熱器。這與非微通道工藝另外將需要的甲板空間形成完全的對比。具有容納在六個組件中的30個真實尺寸反應(yīng)器區(qū)的1，000公噸每天甲醇裝置的尺寸將為3.9米(m)x5.8mx3.9m。該裝置的全部系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)化反應(yīng)段中的18瓦(W)/平方厘米(cm2)熱通量和每反應(yīng)器約141112的反應(yīng)熱傳遞面積的性能值下，將需要每組件5個反應(yīng)器的九個SMR組件。為海上甲醇合成反應(yīng)系統(tǒng)而集成的每個組件將約3.9m(長)x3.9ni(高)xlffl(寬)。參照圖18，盡管以上討論的主要實例用于甲醇合成，但本發(fā)明同等地用于將多個單元操作組合到單個區(qū)500中或?qū)⒍鄠€子組件組合到集成的反應(yīng)器區(qū)500中。可以優(yōu)選的是將集成的反應(yīng)或分離系統(tǒng)與多個單元操作裝配在一起，所述多個單元操作可以使用兩個或更多個獨特的箱子，這些箱子堆疊并裝配以在組裝后形成單個組件。在該實施例中，單獨的原料流582進(jìn)入分配和混合段548的頂部，而第二原料流506從側(cè)面進(jìn)入并在進(jìn)入反應(yīng)器段552之間充分均勻地混合到所迷第一原料流582中。換熱流體物流514進(jìn)入所述反應(yīng)器段552并與其中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的所述反應(yīng)段552的微通道熱連通。由所述反應(yīng)段552所得到的產(chǎn)物進(jìn)料至與反應(yīng)段552的一段匹配的分離和換熱段510,其中所述換熱段510包括從中離開的兩個產(chǎn)物物流516、518。〖0107]參照圖5,所述段548、552、510由墊片和層壓板制成，并且優(yōu)選部分蝕刻以允許所述通道流徑以與合成反應(yīng)器104相似的方式自始至終延伸到子組的末端。該特征和這樣的流動路徑具有至少一個在所述微通道維度內(nèi)的維度。所述流體的至少一種的出口延伸至該設(shè)備的末端(如上圖中從左至右的第一和第對齊，以使得流體可以穿過而沒有很多的流體收集和再分配。通過很多的流體收集和再分配，有可能的是，在任何一個通道中的流體的至多20%，和更優(yōu)選小于10%,和仍更優(yōu)選小于2%的任何一個通道中的流體將運動到所述第二組件中的對應(yīng)的流體通道以外的通路。在一個實施方案中，通道可以主要從第一和第二組件一個接一個地安排，其中離開第一子組件中的每個通道的流體安排到第二子組件的一個通道。在備選的實施方案中，將來自第一子組件的兩個或更多個通道的流體安排到第二子組件的一個通道。在備選的實施方案中，可將來自第一子組件的一個通道的流體安排到第二子組件的兩個或更多個通道。在分隔所述第一和第二子組件的穩(wěn)壓室中，流體基本上不泄漏或?qū)⒘黧w不substantialiyleak或垂直運動到其它通道中。所述流體基本上不從多個小信道收集到一個大信道中，該大信道然后改變流動方向以再分配至所述第二子組件的第二通道陣列中。所述第一和第三段548、510與所述第二段552匹配以使得穿過所有三段548、552、510的流動路徑延伸貫穿而沒有大量的流體合并。如圖8-11所示，有許多匹配或連接兩個組件(548到552或到510)的方法。在圖8所示的第一實施方案600中，第一段548或552(在圖8中表示為502)中的通道在第一段548或552中的該通道的出口附近并毗鄰第二段552或510(在圖8中表示為504)的入口處經(jīng)歷通道橫截面的降低。用這種方法，易于規(guī)定兩個通道的公差以使得所述第一通道然后是所述第二通道分別在所述第一和第二段中的精確布置可以具有更大的誤差度并仍在所述第一和第二段之間產(chǎn)生暢通無阻的連接。參照圖9，在第二示例性的實施方案602中，在所述第一段上的流動通道不具有在局部點處的橫截面的降低，而是在所述第一組件的全部流動長度上具有更小的橫截面，以使得在連接點處，所述笫一和第二子組件中的信道之一的信道維度小于另一個以減輕對齊的挑戰(zhàn)。參照圖IO，在第三示例性的實施方案604中，設(shè)計所述第一段的流體通道以產(chǎn)生在各通道之間的金屬中延伸的凹槽，以使得該凹槽裝配在用于實際對齊的波紋上方。該凹槽將從舌狀物擴大尺寸以使對齊簡單。參照圖ll，在第四示例性的實施方案606中，一個敞開的穩(wěn)壓室將所述第一功和第二段之間的流體通道分隔開。對于該實施例，流體基本上垂直地從第一段運動到第二段。該流體基本上不在分隔所述第一和第二子組件的穩(wěn)壓室內(nèi)再分配。流體以規(guī)則方式安排，在子組件之間從信道到信道，或分別在第一和第二段之間從一個通道到兩個或更多個或從兩個或更多個到一個。將兩段、甚至以同樣的類型制成但在將每個單獨的段連接起來后再連接的兩段連接起來的額外的優(yōu)點來自于易于集成催化劑或吸附劑。在端點以外的點突破設(shè)備的能力可能夠使用催化劑或吸附劑的加入或移出和重新裝填。該方法也可使得更替反應(yīng)器的核心或吸附劑成為可能而不損失該段的一部分。如果第二段中的催化劑將變得熔融而不能從該第二段中移出，則可以加入新的段或第二段或與老的第一段集成以使設(shè)備重新工作。該方法也可用于單相或多相應(yīng)用?？墒芤嬗谠摲椒ǖ膯卧僮靼ɑ瘜W(xué)反應(yīng)、換熱、混合、流體分配、分離、蒸餾、吸收、吸附、分級等。將一個或多個集成的微通道單元操作區(qū)容納在加壓的密閉容器內(nèi)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。示例性的容器包括在美國專利申請序列號10/774298(2005年8月11日出版的U.S.2005/0175519)中描述的那些，通過引用將其公開內(nèi)容并入本文。再參照圖4-6，備選的示例性的反應(yīng)，通常稱作費托(FT)反應(yīng)，可以在使用所示結(jié)構(gòu)的高長寬比微通道中進(jìn)行。出于本公開的目的，高長寬比包括大于約2的長度與寬度之比。在該示例性的反應(yīng)中，第一反應(yīng)器級152進(jìn)行其中將一氧化碳和氫氣轉(zhuǎn)化為各種形式的液體烴的化學(xué)反應(yīng)。該FT反應(yīng)器148插入了由高導(dǎo)熱系數(shù)材料(即導(dǎo)熱系數(shù)大于20W/m-K的材料)制成的波紋狀插入物700。使用夾在相對的平面板702之間的合適角度的波紋狀插入物700來協(xié)同形成所述第一組微通道154，以形成約l-60英寸的縱向通道長度。然而，使用大于60英寸的微通道長度也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。用這種方式，每個微信道被所述波紋狀插入物限定了三個側(cè)面和第四個側(cè)面^L所述平面板之一限定。因此，在FT反應(yīng)過程中在所述微通道154內(nèi)產(chǎn)生的熱也可以流體流動方向縱向流過所述波紋狀插入物700，以進(jìn)一步抑制熱點和減少冷卻劑通道158上燒干的可能性。在示例性的形式中，所述冷卻劑微通道158容納被部分煮沸的水以移出FT反應(yīng)的熱量。本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，冷卻通道158的尺寸可取決于所要求的總傳熱負(fù)荷以及所要求的插入物700和板702的熱通量。而且，整個反應(yīng)器148可以由高導(dǎo)熱系數(shù)材料例如銅制成。該反應(yīng)器148的示例性的尺寸包括約0.125英寸的反應(yīng)微通道高度、約0.04英寸的寬度和約l-60英寸的長度。而且，示例性的板702厚度為約0.02英寸，而示例性的波紋狀插入物厚度(板本身的厚度)為約0.006英寸。參照圖19，圖4-6的反應(yīng)器的示例性的部分橫截面包括FT催化劑706，該催化劑為顆粒狀，填充在微通道154內(nèi)以基本上跨越相對的傳熱壁之間的間隙。如前面所討論的，每個微通道154的橫向側(cè)包含所述波紋狀插入物700，而每個微通道的頂部和底部包含所述插入物和所述平面板702。該微通道反應(yīng)器154的重復(fù)單元由點線表示。在備選的示例性的實施方案中，所述波紋狀插入物700可以與單個平面板702和對應(yīng)的微通道158共同使用，以使得來自FT反應(yīng)的大部分熱朝著傳熱微通道158流動。該FT催化劑顆粒706優(yōu)選維持在某一尺寸以使得兩個平均催化劑顆粒直徑的最小者可以在所述插入物700的相對的側(cè)壁之間旋轉(zhuǎn)。例如，催化劑顆粒706的主尺寸(即平均直徑)可以至少為所述插入物700的相對的側(cè)壁間距離的三分之一。然而，可以使用更小的催化劑顆粒706以提供小于1:1所述插入物700的相對壁寬度與顆粒直徑之比。換句話說，對于約lmra的相對壁距離，500微米或更小的顆粒直徑將會是適宜的，例如300微米和更小的(包括IOO微米或更小的)。用這種方式，所述示例性的反應(yīng)器148允許相固定的反應(yīng)器體積中加入更高質(zhì)量的催化劑，由此能夠由非泰勒流模式的反應(yīng)器得到更高的體積生產(chǎn)率。在另一個備選的實施方案中，所述FT反應(yīng)器148可以在微通道154內(nèi)部分地既填充有催化劑706又填充有惰性材料(未示出)。該惰性材料可以填充在不直接與冷卻微通道1"相鄰的區(qū)域中的反應(yīng)通道的頂部和/或底部。在一些示例性的實施方案中，移出該插入物并替換成催化劑，因為在這些不(在同一軸向平面中)與所述冷卻微通道158緊密相鄰的區(qū)域中產(chǎn)生的反應(yīng)熱可以沿著所述高導(dǎo)熱系數(shù)插入物700縱向(或軸向)傳遞到下游(針對催化劑填充在反應(yīng)器的前列邊緣的情況)或上游(針對催化劑填充在反應(yīng)器的出口面的情況)的可用的冷卻孩i通道158?？梢酝ㄟ^^f吏用毗鄰反應(yīng)器面的頂部和或底部的泡沫狀或網(wǎng)狀材料來保留所填充的催化劑，所述反應(yīng)器面通往插入物700。該毗鄰材料具有小于所述顆粒催化劑706的平均顆粒尺寸的平均開口。參照圖20，所述FT反應(yīng)器148的出口面與收集來自多于一個并聯(lián)的微通道的流體的腳管(footer)連接，并允許向收集管的移動。所述產(chǎn)物腳管優(yōu)選用角形物或錐形物來設(shè)計以易于反應(yīng)中副產(chǎn)的液體和蠟的自由流動。所測量的從平行的平面至反應(yīng)器出口面的傾角優(yōu)選大于l度，更優(yōu)選大于5度，和仍更優(yōu)選大于10度。在某些優(yōu)選的實施方案中，腳管可以具有多于一個的傾角并可以向連接到所述FT反應(yīng)器148的出口面的中心、側(cè)面或其它部分排料。參照圖21和22，備選的FT反應(yīng)器800可以使用多個層壓板802、804制成。每個圖顯示了單獨的由銅墊片構(gòu)成的墊片模式，當(dāng)以A、B、A、B、A、B模式堆疊時，該墊片模式產(chǎn)生反應(yīng)器800,反應(yīng)器800的尺寸被定為具有l(wèi)mm寬FT反應(yīng)微通道(類似于圖19中所示的那些)和0.5mm寬冷卻微通道(類似于圖19中所示的那些)。上部的墊片(圖21)中的微通道高度可以為1-20mm。下面的墊片(圖2"中的冷卻微通道的高度可以為0.05mm至5mm。粘結(jié)、焊接或以其它緊密方式連接后，將優(yōu)選切斷反應(yīng)器800的左側(cè)和右側(cè)以敞開長的通道以接收FT催化劑。向反應(yīng)器800的每一側(cè)增加兩個端板(未示出)。每個端板包括入口和出口連接以匯集水或另一種冷卻介質(zhì)。冷卻機構(gòu)可使用沸騰或?qū)α鱾鳠帷Ｔ摲磻?yīng)器800采用并流的冷卻劑(或逆流)以在所述反應(yīng)器床的頂部匹配最高的移熱速率和最高的移熱發(fā)生點。參照圖23和24，備選的FT反應(yīng)器820可以由墊片822、824制成以制作半正交模式的集成FT反應(yīng)器，其中所述傳熱流體的流動以與所述墊片厚度方向正交的方向穿過。參照圖25-30，對示例性的重復(fù)單元(使用點狀輪廓線在圖19中的示例性的形式中顯示)進(jìn)行了模型計算。該重復(fù)單元的邊界穿過銅夾層的中部而切出。該模型領(lǐng)域延伸至工藝通道的全部長度。為計算的目的，假定了數(shù)個邊界條件，例如但不限于，在兩側(cè)的周期性的壁邊界，朝向冷卻通道的壁上的恒定溫度(將其設(shè)定在22(TC)，規(guī)定質(zhì)量通量以給出300毫秒的接觸時間，原料中的H2/CO比例為2%和10°/，其余為N2，原料溫度設(shè)定為與壁溫相同的值，和最后，將反應(yīng)器出口處的壓力設(shè)定為350psi。此外，將所迷催化劑床的特征假定為呈現(xiàn)約0.35的空隙率，并具有約0.3W/m-K的有效導(dǎo)熱系數(shù)。使用示于圖25中的六個反應(yīng)來模擬復(fù)雜的FT反應(yīng)體系。分別模擬產(chǎn)生d-C4的所述反應(yīng)以說明在C4以下理想的ASF產(chǎn)物分布不適用這一事實。將FT產(chǎn)物模擬為Ch。用鏈增長可能性假定ASF產(chǎn)物分布為0.9,14的碳數(shù)是對所有的Cs+產(chǎn)物取平均的結(jié)果。該組動力學(xué)給出了與測試數(shù)據(jù)合理的一致性。速率基于單位催化劑質(zhì)量。將多孔介質(zhì)上的反應(yīng)模擬為以體積計的反應(yīng)。為了將速率轉(zhuǎn)化為基于單位體積的速率，將以單位kg-催化劑/1113表示的催化劑裝填值乘以指前因子。選擇催化劑裝填水平以達(dá)到70%的CO轉(zhuǎn)化率。該值為1980kg-催化劑/m3。改變催化劑裝填水平的目的是替代評價固有的多種活性催化劑和設(shè)計反應(yīng)器以控制熱量的能力的影響。對于六英寸長的反應(yīng)微通道，整體反應(yīng)器性能如下CO轉(zhuǎn)化率69.2%.CH4選擇性15.6%催化劑床中的最大溫升4.3C*最大溫度的位置在離催化劑床開始處0.3"的催化劑床中*傳熱壁上的最大熱通量1.32W/cm2最大熱通量的位置離催化劑床開始處0.3"處。參照圖26，通過將床溫作為沿床中心的反應(yīng)器長度的函數(shù)來作圖，顯示了催化劑床中的計算的溫度曲線。從該圖中能夠容易地確定最大溫度及其位置。參照圖27，通過將床溫作為位置的函數(shù)來作圖，顯示了在反應(yīng)微通道的橫截面處的計算的溫度分布。從該圖揭示了該反應(yīng)器中的主要傳熱距離為銅夾層之間的距離的一半。所述夾層充作傳熱高速公路以迅速地從反應(yīng)區(qū)中移出熱量。參照圖28，通過將溫度作為各組件在反應(yīng)器內(nèi)的位置的函數(shù)來作圖，顯示了反應(yīng)器內(nèi)的計算的溫度分布曲線。盡管反應(yīng)熱主要通過銅波紋狀插入物從反應(yīng)區(qū)中傳出，但由于銅的高導(dǎo)熱系數(shù)，沿著該插入物的橫向壁的溫度變動是小的。在通道高度方向上沿著銅的溫度分布表明了小于0.2X:的從壁中心(最大溫度)到壁邊緣(最小溫度)的小的溫度變動。相比之下，沿催化床中心的溫差為約4°C。對于圖19中所示的示例性的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，也計算了熱通量分布。對于所述操作條件下的催化劑，來自由波紋狀插入物引起的周期性的解的結(jié)果如下在與所述波紋狀插入物相鄰的頂板上移出的總熱量2.23W平均熱通量0.57W/cm2在對著所述板的波紋狀插入物壁上移出的總熱量1.33W平均熱通量0.68W/cm2在與所述催化劑相鄰的頂板上移出的總熱量O.9W平均熱通量0.46W/cm2由這些結(jié)果可以表明(1)穿過所述板層的總熱流量是不均勻的；和(2)穿過與所述波紋狀插入物相鄰的板的熱通量高于穿過與所述催化劑相鄰的板的熱通量。參照圖29，對于兩個位置，繪出了沿著反應(yīng)器長度的熱通量曲線。藍(lán)色的曲線是在對著段的銅夾層的中心處，和綠色的曲線是在對著段的催化劑的中心處。在任何反應(yīng)器長度上，前者的位置給出了最大的熱通量，和后者位置給出了最小的熱通量值。從這些曲線能夠讀出頂壁上的最大熱通量值及其位置。參照圖30，顯示頂壁上沿著橫向方向的熱通量分布的圖。在兩個位置對熱通量作圖。黑色曲線-離催化劑床開始處0.3"處，紅色曲線-離催化劑床開始處0.3"處。在對著段的所述夾層處，所述曲線更平坦。對于22英寸長的反應(yīng)微通道，整體反應(yīng)器性能如下參CO轉(zhuǎn)化率70.0%參CH4選擇性15.5%參最大溫升4.7C,最大溫度的位置在離催化劑床開始處0.5"的催化劑床中傳熱壁上的最大熱通量1.5W/cm2*最大熱通量的位置離所述催化劑床開始處0.5"處。該溫度和熱通量分布類似于示例性的六英寸反應(yīng)器。同樣，從六英寸反應(yīng)器所得出的結(jié)論也適用于該22英寸反應(yīng)器。在這點上，圖31顯示了沿該反應(yīng)器長度的CO轉(zhuǎn)化率。該曲線朝向該反應(yīng)器的末端是平坦的。圖32顯示了沿該反應(yīng)器長度的CH,選擇性。它從開始處的13.3%增加到末端的15.5%。在針對圖19-32所討論的以上示例性的實施方案中，假定所述波紋狀插入物700和所述相對的平面板702之間的界面是無熱阻的，以及在所述波紋狀插入物700和所述催化劑706之間的界面是無熱阻的。換句話說，假定在所述波紋狀插入物700和所述平面板702之間不存在間隙，以使得熱傳導(dǎo)是傳熱的唯一方式。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)(l)如果在相同的軸向位置處將所述波紋狀插入物和相鄰的板之間的物理接觸減少多于半英寸，對于整體FT預(yù)計性能的影響是無關(guān)緊要的；(2)如果減少物理接觸僅發(fā)生在所述波紋狀插入物及其相鄰板的一個整側(cè)，對于整體FT預(yù)計性能的影響是無關(guān)緊要的；(3)如果減少所述催化劑和波紋狀插入物之間的物理接觸僅發(fā)生在所述通道的一側(cè)，其程度要么覆蓋該反應(yīng)器的全長，要么覆蓋該反應(yīng)器的一小段長度，對于整體FT預(yù)計性能的影響是無關(guān)緊要的；和(4)如果降低相鄰結(jié)構(gòu)之間的物理接觸發(fā)生在遠(yuǎn)離潛在高溫區(qū)的位置，靠近用于該反應(yīng)體系的反應(yīng)器的入口，對于整體FT預(yù)計性能的影響是無關(guān)緊要的。所述銅波紋狀插入物700和所述相鄰板702(即墊片)之間的各種程度的熱阻可通過使用可調(diào)節(jié)的熱阻層(見圖33)來模擬。假定在熱阻層中僅發(fā)生熱傳導(dǎo)。這些熱阻層的一些特征是(a)假定氣體間隙(或銅波紋和傳熱壁之間的隔離層)的厚度為0.OOl英寸；(b)假定該隔離層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.05W/m-K;(c)假定該層的熱容為1000J/kg-K;和(d)假定密度為8kg/m3。此外，通過以下因素來體現(xiàn)該模擬方法(1)差的熱接觸的位置，靠近或非常遠(yuǎn)離潛在的高溫區(qū)；(2)差的熱接觸程度(在所述工藝通道的全長上或在一小段長度上)；(3)在所述工藝通道的兩側(cè)或單側(cè)上的差的熱接觸；和(4)由于差的熱接觸的熱阻水平?？紤]到這些因素，對于對其計算解析解的反應(yīng)器，使用以下前提規(guī)定了不同的熱阻的四(4)種情況A)在0.44-0.88英寸的段的通道的兩側(cè)上的熱阻(選擇該具體長度是因為它包括了在銅板和工藝通道墊片之間完美熱接觸的情況的最大催化劑床溫)；B)在0.44-0.88英寸的段的通道的一側(cè)(底壁)上的熱阻；C)在覆蓋反應(yīng)器全長的通道的一側(cè)(底壁)上的熱阻；和D)長度為10.03-10.47英寸的通道的一側(cè)(底壁)上的熱阻。此外，采用以下邊界條件(I)在兩側(cè)的周期性壁邊界；(II)將對著所述冷卻通道的壁上的穩(wěn)定溫度設(shè)定為22(TC;(III)在入口處，規(guī)定質(zhì)量通量以給出300毫秒的接觸時間；(IV)H2/C0之比為2%和10%，其余為N2;(V)將原料溫度設(shè)定為與壁溫相同的值；和(VI)將出口壓力設(shè)定為350psi。此外，使用以下催化劑床特征(i)將空隙率設(shè)定在約0.35;和(ii)將有效導(dǎo)熱系數(shù)設(shè)定為0.3W/m-K。也使用了如圖25所示的反應(yīng)動力學(xué)。低于第一種情況，情況A，其中熱阻在0.44-0.88英寸的段的通道的兩側(cè)上，測得了以下數(shù)據(jù)CO轉(zhuǎn)化率70.1%,CH4選擇性15.5%*最大溫升7.1C*最大溫度的位置在離所述催化劑床開始處約0.7"處的催化劑床中,傳熱壁上的最大熱通量3.13W/cm2參最大熱通量的位置在離所述催化劑床開始處約0.9"處。對于第二種情況，情況B，其中熱阻在0.44-0.88英寸的段的通道的一側(cè)(底壁)上，測得了以下數(shù)據(jù)CO轉(zhuǎn)化率70.1%,CH4選擇性15.5%*最大溫升5.2C,最大溫度的位置在離所述催化劑床開始處約0.7"處的催化劑床中傳熱壁上的最大熱通量2.31W/cm2參最大熱通量的位置在離所述催化劑床開始處約0.7"處。對于第三種情況，情況C，其中熱阻在覆蓋反應(yīng)器全長的通道的一側(cè)(底壁)上，測得了以下數(shù)據(jù)CO轉(zhuǎn)化率70.5%參CH4選擇性15.7%最大溫升5.5C,最大溫度的位置在離所述催化劑床開始處約0.5"處的催化劑床中傳熱壁上的最大熱通量2.64W/cm2,最大熱通量的位置在離所述催化劑床開始處約0.5"處。對于第四種情況，情況D，其中熱阻在長度為10.03-10.47英寸的通道的一側(cè)(底壁)上，測得了以下數(shù)據(jù)CO轉(zhuǎn)化率70.1%，C^選擇性:15.5%,最大溫升:4.7C*最大溫度的位置在離所述催化劑床開始處約0.5"處的催化劑床中傳熱壁上的最大熱通量1.47W/cm2,最大熱通量的位置在離所述催化劑床開始處約0.5"處。作為參照情況，以下列出了在銅散熱片和工藝通道壁之間沒有熱阻的情況的結(jié)果CO轉(zhuǎn)化率70.0%,CH,選擇性15.5%最大溫升4.7C參最大溫度的位置在離所述催化劑床開始處約0.5"處的催化劑床中參傳熱壁上的最大熱通量1.5W/cm2參最大熱通量的位置在離所述催化劑床開始處約0.5"處。就最大溫升而言，情況A是最差的，但令人驚訝的是對于性能的影響是非常低的。原因是假定差的接觸在所述工藝微通道的兩側(cè)，盡管它僅覆蓋短的一段。通過比較情況A和B，顯然僅在所述微通道的一側(cè)有差的熱接觸關(guān)系小得多。此外，通過比較情況B和C,得出結(jié)論如果該差的熱接觸僅發(fā)生在所述微通道的一側(cè)，該差的接觸的程度不會產(chǎn)生太大的差別。情況D表明，如果該差的熱接觸發(fā)生在遠(yuǎn)離潛在的高溫區(qū)的位置，它將不引起具有全局重要性的問題。參照圖34-37,對于情況A，沿著第一個2英寸內(nèi)的反應(yīng)器長度對在中線處在所述催化劑床中的溫度作圖。靠近0.7英寸的溫度峰繪入了在所述工藝微通道的兩側(cè)的差接觸(0.44-0.88英寸)的范圍。還有，所述微通道高度內(nèi)的穿過所述催化劑床中部的平面上的詳細(xì)的溫度分布?；疑拿骘@示了其中假定在波紋狀插入物和平面板之間有差接觸的那一段。如所預(yù)料的，在該高熱阻段的內(nèi)部觀察到了最大溫度。還有，對于情況A，繪出了在工藝微通道壁上的熱通量沿反應(yīng)器長度的圖。對于該情況，其中差接觸被假定在0.44-0.88英寸的段內(nèi)在所述工藝微通道的兩側(cè)，頂壁和底壁上的熱通量分布是相同的。所以僅在位置1和2處繪出了底壁上的熱通量的圖。負(fù)號意味著熱量從所述工藝微通道中流出。剛好在所述差接觸區(qū)之前和之后觀察到了大的熱通量峰。在圖37中，在第一個2英寸反應(yīng)器長度內(nèi)繪出了同樣的通量曲線。參照圖38，繪出了對比情況B的工藝通道壁上的熱通量的圖。在情況B中，銅散熱片和通道壁之間的差的熱接觸假定在底側(cè)并在0.44-0.88英寸的一段內(nèi)。令人感興趣地注意到，實際觀察到的最大熱通量在差的熱接觸位置的對側(cè)(頂壁)。參照圖39，對于情況C，其中在反應(yīng)器全長內(nèi)假定差的熱接觸在底壁上，繪出了在微通道壁兩側(cè)的熱通量的圖。如所預(yù)計的，在任何軸向位置上更高的熱通量發(fā)生在與差的熱接觸側(cè)相對的頂壁上。參照圖40和41，對于情況D，繪出了沿反應(yīng)器長度的中線處的催化劑床溫的圖?？拷磻?yīng)器中部的差的熱接觸導(dǎo)致無關(guān)全局的溫度峰。剛好在該差的熱接觸段之前和之后的微通道壁上的熱通量顯示出非常大的峰(見圖41)，但它們?nèi)晕闯^反應(yīng)器入口附近的全局最大值的量值。作為出乎意料的結(jié)果，用來將放出的熱傳至冷卻通道的高觸進(jìn)行穩(wěn)健的操作。以下是根據(jù)本發(fā)明的示例性的實施方案對于所述波紋狀插入物進(jìn)行的一些示例性的數(shù)值性的描述。第一，所述波紋狀插入物可以具有大于1的長寬比(即開口通道高度(h[m])與開口通道寬度(w[m])之比)。所述長寬比從方形通道的1至平行板的接近零。波紋的長寬比越大，每個波紋可使用的催化劑越多。優(yōu)選的波紋具有大于1.5、更優(yōu)選大于2、仍更優(yōu)選大于5的長寬比。第二，所述波紋狀插入物的導(dǎo)熱系數(shù)(kjW/m/k])與周圍的插入在工藝板(或墊片)和傳熱層之間的壁的導(dǎo)熱系數(shù)(ks[W/m/k])之比等于R，其中更大的R值是優(yōu)選的。優(yōu)選的導(dǎo)熱系數(shù)之比大于1.5,更優(yōu)選大于2，仍更優(yōu)選大于5，最優(yōu)選大于10。第三，假定寬為w的矩形橫截面，從中心到相鄰壁的壁長(L[m])，從床中心到該壁的傳熱系數(shù)(hb[W/m7K])，通過以下公式表達(dá)所述波紋狀壁的熱效率(K)，所述傳熱系數(shù)是從所述催化劑床寬度的中心是該床的有效導(dǎo)熱系數(shù)除以長度規(guī)(lengthscale)，長度規(guī)是基本上在所述傳熱壁之間延伸的波紋狀插入物的平行壁之間的距離限定的床寬度的一半該效率越高，人們可以用來控制熱量和擴展長寬比的壁表面積越大。波紋狀壁效率因子的實例示于下表中。對于銅，0.5英寸的總壁高(0.25英寸的半壁高)將給出大于95%的效率。對于導(dǎo)熱系數(shù)值更低的材料，例如鋁合金2024，0.32英寸的總壁高(O.16英寸的半壁高)將給出大于95%的效率。這些情況所述壁效率變?yōu)?，基于lmm的通道寬度，其中所述寬度由基本上在所述傳熱層之間行進(jìn)的波紋散熱片之間的距離所定義。<table>tableseeoriginaldocumentpage66</column></row><table>對于為FT反應(yīng)所選擇的銅波紋，波紋狀插入物全高度的優(yōu)選范圍為O.05-1英寸。在該范圍內(nèi)，所述效率因子為85%至大于99%。遵循以上描述和發(fā)明概述，本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，盡管本文描述的方法和裝置構(gòu)成了本發(fā)明的示例性的實施方案，但本文所含的發(fā)明不限于該確切的實施方案，和可以對這些實施方案做出改變而不背離由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。此外，要理解的是，本發(fā)明通過權(quán)利要求來限定，和不打算將本文闡述的描述示例性的實施方案的任何限制或要素嵌入到對任何權(quán)利要求要素的解釋中，除非明確陳述了這樣的限制或要素。同樣，要理解的是，為了落入任何權(quán)利要求的范圍內(nèi)，不必滿足本文公開的本發(fā)明的任何或所有的確定的優(yōu)點或目標(biāo)，因為本發(fā)明通過權(quán)利要求來限定，和因為可能存在本發(fā)明的內(nèi)在的和/或不可預(yù)見的優(yōu)點，盡管它們沒有在本文中明確討論。權(quán)利要求1.生成甲醇的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含含碳分子和含氫分子的原料流輸入到微通道反應(yīng)器；(b)使所述含碳分子的一部分與所述含氫分子在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成在工藝流中流動的甲醇分子；(c)從所述工藝流中移出至少一些所生成的甲醇分子；和(d)使所述含碳分子的其它部分與所述含氫分子反應(yīng)以生成在所述工藝流中流動的甲醇分子；其中大于90％的所述含碳分子已經(jīng)反應(yīng)生成甲醇。2.權(quán)利要求1的方法，還包括(a2)在步驟(b)前改變所述原料流的溫度和壓力中的至少一個。3.權(quán)利要求1的方法，還包括(b2)在步驟(c)前改變所述工藝流的溫度和壓力中的至少一個。4.權(quán)利要求1的方法，還包括(c2)在步驟(c)后且在步驟(d)前改變所述工藝流的溫度和壓力中的至少一種。5.權(quán)利要求1的方法，還包括(b2)通過在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)與更低能量的流體流的熱連通來扣除在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的能量的至少一些。6.權(quán)利要求1的方法，還包括(b2)在步驟(c)前改變所述工藝流的溫度和壓力中的至少一個；和(c2)在步驟(c)后且在步驟(d)前改變所述工藝流的溫度和壓力中的至少一個；其中步驟(b2)在與所述微通道反應(yīng)器集成的第一換熱器中進(jìn)行；和其中步驟(c2)在與所述微通道反應(yīng)器集成的第二換熱器中進(jìn)行。7.權(quán)利要求6的方法，還包括將傳熱流體介質(zhì)送去與流過所述第一換熱器和所述第二換熱器中的至少一個的所述工藝流熱連通。8.權(quán)利要求1的方法，還包括(b2)在步驟前(c)改變所述工藝流的溫度和壓力中的至少一個；和(c2)在步驟(c)后且在步驟(d)前改變所述工藝流的溫度和壓力中的至少一個；其中步驟(b2)和步驟(c2)在與所述微通道反應(yīng)器集成的換熱器中進(jìn)行。9.權(quán)利要求8的方法，還包括將傳熱流體介質(zhì)送去與流過所述換熱器的所述工藝流熱連通。10.權(quán)利要求1的方法，還包括(b2)將所述工藝流導(dǎo)入微通道分離單元操作中；其中步驟(b)包括在多個微通道中分配所述原料流以形成多個子工藝流，和步驟(b2)包括在進(jìn)入所述微通道分離單元操作時維持所述子工藝流的分離性的步驟。11.權(quán)利要求1的方法，還包括(a2)在所述微通道反應(yīng)器的運轉(zhuǎn)著的多個微通道中分配所述原料流以生成直接將所述原料流輸送到至少一個單元操作中的多個子工藝流。12.權(quán)利要求11的方法，其中所述單元操作包括化學(xué)反應(yīng)器、化學(xué)分離器、換熱器、壓縮機、膨脹機、蒸發(fā)器、冷凝器、相分離器和混合器中的至少一個。13.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)的所述微通道反應(yīng)器包括兩個單獨的微通道反應(yīng)器；步驟(a)的所述原料流在所述兩個單獨的微通道反應(yīng)器中分配；步驟(b)的所述工藝流包含來自所述兩個單獨的微通道反應(yīng)器的每一個出口工藝流；將來自所述兩個單獨的微通道反應(yīng)器之一的第一出口工藝流進(jìn)料至下游換熱器；將來自所述兩個單獨的微通道反應(yīng)器的另一個的第二出口工藝流進(jìn)料至所述下游換熱器；在步驟(c)中在所述換熱器內(nèi)將所述第一出口工藝流冷卻至更低的溫度以液化至少所述甲醇分子之一并生成貧甲醇分子的氣相工藝流；和所述第二出口工藝流與所述氣相工藝流熱連通且是運轉(zhuǎn)中的以提高所述氣相工藝流的溫度。14.權(quán)利要求1的方法，還包括(b2)在所述工藝流和流過所述微通道反應(yīng)器的冷卻流體流之間進(jìn)行換熱操作，其中所述工藝流不與所述冷卻流體流以流體連通；其中步驟(b2)包括在多個微通道中分配所述工藝流以形成多個子工藝流，和步驟(b2)包括在所述微通道反應(yīng)器的多個冷卻微通道中分配所述冷卻流體流以包含多個子冷卻流體流。15.權(quán)利要求1的方法，還包括(b2)將所述工藝流導(dǎo)入微通道分離單元操作中；和(b3)在所述工藝流和流過所述微通道分離單元操作的冷卻流體流之間進(jìn)行換熱操作，其中所述工藝流不與所述冷卻流體流以流體連通；其中步驟(b2)包括在多個微通道中分配所述工藝流以包含多個子工藝流，和步驟(b2)包括分配所述冷卻流體流與所述工藝流熱連通；和步驟(b2)包括在進(jìn)入所述微通道分離單元操作時維持所述子工藝流的分離性的步驟。16.權(quán)利要求15的方法，其中步驟(b2)包括在所述微通道分離單元操作的與所述工藝流熱連通的多個冷卻微通道中分配所述冷卻流體流。17.權(quán)利要求1的方法，其中所述微通道反應(yīng)器的原料不包括再循環(huán)物流。18.權(quán)利要求1的方法，其中所述微通道反應(yīng)器包括分立的級。19.權(quán)利要求18的方法，其中至少一個所述分立的級不包括再循環(huán)物流。20.權(quán)利要求18的方法，其中所述微通道反應(yīng)器的所述分立的級的第一級包括催化劑；和步驟(c)包括將所述原料流導(dǎo)至所述第一級的所述催化劑，停留時間在約1000毫秒至約10毫秒之間。21.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。22.權(quán)利要求18的方法，其中在步驟(c)中從所述分立的級的第一級中生成的那些中除去的甲醇分子的百分比在約50%至約95%之間。23.權(quán)利要求1的方法，還包括(f)重復(fù)步驟(c)和步驟(d)以實現(xiàn)大于90%的所述含碳分子生成曱醇的轉(zhuǎn)化率；其中所述微通道反應(yīng)器包括分立的級，步驟(d)首先在所述微通道反應(yīng)器的第二級中進(jìn)行，重復(fù)的步驟(d)在所述微通道反應(yīng)器第二級的下游的所述微通道反應(yīng)器的第三級中進(jìn)行，所述第二級的操作溫度高于所述第三級的操作溫度。24.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)至步驟(d)在單一的微通道組件內(nèi)進(jìn)行。25.權(quán)利要求1的方法，其中所述方法每天產(chǎn)生大于30千克的甲醇分子。26.權(quán)利要求1的方法，其中所述微信道反應(yīng)器具有小于200立方米每千公噸甲醇每天的排出體積。27.權(quán)利要求1的方法，其中所述微信道反應(yīng)器具有小于80立方米每千公噸甲醇每天的排出體積。28.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(a)和步驟(b)在密閉容器內(nèi)進(jìn)行。29.權(quán)利要求1的方法，其中所述原料流包括在蒸汽轉(zhuǎn)化器、部分氧化反應(yīng)器和氣化器中的至少一個中進(jìn)行的合成氣生成方法的產(chǎn)物；和在所述合成氣生成方法和所述微通道反應(yīng)器之間插入分離器，所述分離器在操作中從離開所述合成氣生成方法的物流中除去水。30.權(quán)利要求29的方法，其中所述合成氣生成方法是天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化器并包括微通道；和所述天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法在所述蒸汽轉(zhuǎn)化器的微通道內(nèi)進(jìn)行。31.權(quán)利要求29的方法，其中使用通過所述分離器除去的水來冷卻所述微通道反應(yīng)器。32.權(quán)利要求29的方法，其中所述分離器是微通道分離器；來自所述微通道分離器的至少一個輸出物流包含所述微通道反應(yīng)器的原料流；和在所述微通道分離器的下游有壓縮機以在所述原料流被送至所述微通道反應(yīng)器之前壓縮它。33.權(quán)利要求1的方法，其中所述原料流包括在蒸汽轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法的產(chǎn)物^和在所述蒸汽轉(zhuǎn)化器和所述微通道反應(yīng)器之間插入換熱器以從離開所述微通道反應(yīng)器的產(chǎn)物中移出能量。34.權(quán)利要求33的方法，其中所述換熱器是微通道換熱器；來自所述微通道換熱器的至少一種輸出物流構(gòu)成所述原料流；和在所述微通道換熱器的下游有壓縮才幾以在所述原料流被送至所述微通道反應(yīng)器之前壓縮它。35.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(c)包括使用微通道蒸餾單元、毛細(xì)管分離單元和微通道膜分離單元中的至少一種來從所述工藝流中除去至少一些所生成的甲醇。36.權(quán)利要求1的方法，其中所述原料流的所述含碳分子和含氫分子包含來自天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法、液體氣化方法和固體氣化方法中的至少一種的合成氣。37.實施至少兩個串聯(lián)的單元操作的方法，所述方法包括以下步驟將原料流導(dǎo)入集成組件，所述集成組件包含對所述原料流中的至少一種化學(xué)品進(jìn)行的第一微通道單元操作，以生成以通過所述分立的微信道的第一組分立的微信道隔離流的方式離開所述第一微通道單元操作的分配的輸出物流；和將所述第一微通道單元操作的所述分配的輸出物流作為分配的輸入物流導(dǎo)入第二微通道單元操作，以持續(xù)在所述第一組分立的微通道之間的隔離流，并對所述輸入物流的至少一種化學(xué)品進(jìn)行至少一種操作，以生成離開所述第二微通道單元操作的產(chǎn)物物流；其中所述第一微通道單元操作和所述第二單元操作共享一個外殼。38.權(quán)利要求37的方法，其中對所述輸入物流的至少一種化學(xué)品進(jìn)行的所述操作包括化學(xué)反應(yīng)器、化學(xué)分離器、換熱器、壓縮機、膨脹機、蒸發(fā)器、冷凝器、相分離器和混合器中的至少一個。39.權(quán)利要求37的方法，其中所述第一微通道單元操作包括兩個并聯(lián)的單元操作，包括第一并聯(lián)單元操作和第二并聯(lián)單元操作；所述原料流在所述兩個并聯(lián)單元操作之間分配；所述分配的輸出物流包括來自所述兩個并聯(lián)單元操作的每一個的單獨的分配的輸出子物流；所述第二微通道操作包含換熱器；將來自所述第一并聯(lián)單元操作的第一分配的輸出子物流進(jìn)料至所述換熱器；將來自所述第二并聯(lián)單元操作的第二分配的輸出子物流進(jìn)料至所述換熱器；在所述換熱器內(nèi)將所迷第一分配的輸出子物流冷卻至更低的溫度以液化所述第一分配的輸出子物流的化學(xué)品并生成貧該化學(xué)品的氣相工藝流；和將所述第二分配的輸出子物流與所述氣相工藝流熱連通并是運轉(zhuǎn)著的以提高所述氣相工藝流的溫度。40.權(quán)利要求37的方法，其中流過所述第一微通道單元操作的所述原料流在具有多個來自所述第一微通道單元操作的微通道出口的多個微通道中分流；流過所述第二微通道單元操作的所述輸入物流在具有多個接收所述輸入物流的微通道入口的多個微通道中分流；和第一微通道單元操作和所述第二微通道單元操作之間的界面將所述第一微通道單元操作的多個微通道出口連接至所述第二微通道單元操作的多個微通道入口，同時保護(hù)在該界面處流過所述微通道的物流的分離性。41.權(quán)利要求37的方法，其中所述第一微通道單元操作和所述第二微通道單元操作中的至少一種使用層壓板結(jié)構(gòu)制成。42.權(quán)利要求37的方法，其中所述第一微通道單元操作進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；所述第二微通道單元操作進(jìn)行相分離操作；和在所述第一微通道單元操作中進(jìn)行的所述化學(xué)反應(yīng)是受平衡限制的。43.權(quán)利要求37的方法，其中所述化學(xué)反應(yīng)是曱醇合成、氨合成、費托、乙?；⒋既┛s合、烷基化、胺化、脫水、酯化、醚化、水解、異構(gòu)化、低聚和酯交換中的至少一種。44.生成甲醇的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含含碳分子和含氫分子的第一原料流輸入到第一微通道反應(yīng)器；(b)將包含含碳分子和含氫分子的第二原料流輸入到第二微通道反應(yīng)器，其中所述第二微通道反應(yīng)器與所述第一微通道反應(yīng)器并聯(lián)；(c)在容納于所述第一微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述含碳分子與所述含氫分子反應(yīng)以生成在第一工藝流中流動的甲醇分子；(d)在容納于所述第二微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述含碳分子與所述含氫分子反應(yīng)以生成在第二工藝流中流動的曱醇分子；(e)將所述第一工藝流導(dǎo)至下游換熱器；(f)將所述第二工藝流導(dǎo)至下游換熱器；(g)在所述下游換熱器中冷卻所述第一工藝流以冷凝構(gòu)成所述第一工藝流的至少一種化學(xué)品；(h)從所述第一工藝流提取所述化學(xué)品以生成冷卻的氣態(tài)工藝流；(i)將所述第二工藝流導(dǎo)入與所述冷卻的氣態(tài)工藝流熱連通以提高所述溫度并生成溫度提高的具有含碳分子和所述含氫分子的氣態(tài)工藝流；(j)將溫度提高的氣態(tài)工藝流輸入到下游微通道反應(yīng)器；和(k)在容納于下游微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述含碳分子與所述含氫分子反應(yīng)以生成在下游工藝流中流動的曱醇分子。45.生成化學(xué)產(chǎn)品的方法，所述方法包括以下步驟(a)將包含反應(yīng)物的第一原料流輸入到第一微通道反應(yīng)器；(b)將包含反應(yīng)物的第二原料流輸入到第二微通道反應(yīng)器，其中所述第二微通道反應(yīng)器與所述第一微通道反應(yīng)器并聯(lián)；(c)在容納于所述第一微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述反應(yīng)物中的至少一些反應(yīng)以生成在第一工藝流中流動的產(chǎn)物；(d)在容納于所述第二微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述反應(yīng)物中的至少一些反應(yīng)以生成在第二工藝流中流動的產(chǎn)物；(e)將所述第一工藝流導(dǎo)至下游換熱器；(f)將所述第二工藝流導(dǎo)至下游換熱器；(g)在所述下游換熱器中冷卻所述第一工藝流以冷凝構(gòu)成所述第一工藝流的至少一種化學(xué)品；(h)從所述第一工藝流提取所述化學(xué)品以生成冷卻的氣態(tài)工藝流；(i)將所述第二工藝流導(dǎo)入與所述冷卻的氣態(tài)工藝流熱連通以提高所述溫度并生成溫度提高的包括剩余反應(yīng)物的氣態(tài)工藝流；(j)將溫度提高的氣態(tài)工藝流輸入到下游微通道反應(yīng)器；和(k)在容納于下游微通道反應(yīng)器內(nèi)的催化劑的存在下使所述剩余反應(yīng)物中的至少一些反應(yīng)以生成在下游工藝流中流動的產(chǎn)物。46.權(quán)利要求45的方法，其中所述微通道反應(yīng)器的所述原料流不包括再循環(huán)物流。47.權(quán)利要求45的方法，其中所述第一微通道反應(yīng)器和所述第二微通道反應(yīng)器中的至少一個包括分立的級。48.權(quán)利要求47的方法，其中所述分立的級的至少一種不包括再循環(huán)物流。49.權(quán)利要求45的方法，其中在步驟(c)中，流過所述第一微通道反應(yīng)器的所述原料流接觸所述催化劑約1000毫秒至約10毫秒之間；和在步驟(d)中，流過所述第二微通道反應(yīng)器的所述原料流接觸所述催化劑約1000毫秒至約10毫秒之間。50.權(quán)利要求45的方法，還包括(l)在所述產(chǎn)物從所述第一微通道反應(yīng)器出來后從所述第一工藝流中移出所述產(chǎn)物的至少一部分；和(m)在所述產(chǎn)物從所述第二微通道反應(yīng)器出來后從所述第二工藝流中移出所述產(chǎn)物的至少一部分。51.權(quán)利要求50的方法，其中步驟(l)至少部分在蒸餾單元操作中進(jìn)行；來自所述蒸餾單元操作的至少一種輸出物流是富含產(chǎn)物的物流；和來自所述蒸餾單元操作的至少第二種輸出物流是貧含產(chǎn)物的物流。52.權(quán)利要求45的方法，其中至少步驟(c)和步驟(d)在密閉容器內(nèi)進(jìn)行。53.權(quán)利要求45的方法，還包括(l)在所述產(chǎn)物從所述第一微通道反應(yīng)器出來后從所述第一工藝流中移出所述產(chǎn)物的至少一部分；和(m)將燃料物流送至蒸汽轉(zhuǎn)化器單元操作以生成對進(jìn)入所述蒸汽轉(zhuǎn)化器的富烴物流進(jìn)行吸熱蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)所必需的能量；其中步驟(1)至少部分在插入所述蒸汽轉(zhuǎn)化器和所述第一微通道反應(yīng)器之間的分離器中進(jìn)行，所述分離器在運轉(zhuǎn)中從離開所述蒸汽轉(zhuǎn)化器單元操作的富含燃料的物流中除去至少一種組分，得到被送至所述蒸汽轉(zhuǎn)化器單元操作的燃料物流。54.權(quán)利要求53的方法，其中所述至少一種組分包括水；和將被所述分離器所除去的水用作流過所述第一微通道反應(yīng)器的下游換熱器的冷卻流體。55.權(quán)利要求45的方法，其中通過在蒸汽轉(zhuǎn)化器內(nèi)進(jìn)行的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法來提供所述第一原料流；和在所述蒸汽轉(zhuǎn)化器和所述第一微通道反應(yīng)器之間插入換熱器以在所述第一原料流進(jìn)入所述第一微通道反應(yīng)器之前從中移出能量。56.權(quán)利要求45的方法，其中所述步驟(h)的化學(xué)品包括曱醇；和步驟(h)包括使用微通道蒸餾單元、毛細(xì)管分離單元和微通道膜分離單元中的至少一種來從所述笫一工藝流中移出至少一些所述化學(xué)品。57.權(quán)利要求45的方法，其中所述第一原料流的反應(yīng)物包含來自天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法的合成氣。58.生成甲醇的方法，所述方法包括向容納第一催化劑的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)器中輸入烴原料流；使蒸汽與所述烴原料流連通；使所述烴原料流的烴與蒸汽在催化劑的存在下反應(yīng)以生成包含二氧化碳、一氧化碳和氫氣的合成氣物流；將所述合成氣物流輸入到容納第二催化劑的分段的微通道甲醇合成反應(yīng)器；和使所述合成氣在所述第二催化劑的存在下在所述微通道合成反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成在反應(yīng)物和產(chǎn)物物流中流動的甲醇分子，其中以碳計，合成反^器內(nèi)合成的甲醇分子；'、、'、》其中所述分段的微通道反應(yīng)器包括至少三段，和在所述三段的至少兩段之間從所述反應(yīng)物和產(chǎn)物物流中移出甲醇分子。59.權(quán)利要求58的方法，其中所述三段的至少兩段間插入包括微通道換熱器和微通道相分離器中的至少一個的單元操作；和所述單元操作接受來自緊靠的上游段的輸出物流，其中所述輸出物流將流動直接微型引導(dǎo)到所述單元操作的微通道中。60.權(quán)利要求58的方法，其中以碳計，大于50%的所述合成氣的所述含碳分子轉(zhuǎn)化為在所述第一段末端合成的甲醇分子。61.權(quán)利要求58的方法，其中以碳計，大于75%的所述合成氣的所述含碳分子轉(zhuǎn)化為在所述第二段末端合成的甲醇分子。62.權(quán)利要求58的方法，其中所述蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)器包括微通道蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)器。63.集成的微通道反應(yīng)器和分離器，包括容納第一催化劑的第一微通道網(wǎng)，以促進(jìn)分子裂化反應(yīng)或分子合成反應(yīng)中的至少一種；所述第一微通道網(wǎng)的下游的第二微通道網(wǎng)，所述第二微通道網(wǎng)包括操作中的微孔以單獨提取流過所述第二微通道網(wǎng)的液體和氣體中的至少一種，其中所述第一微通道網(wǎng)和所述第二微通道網(wǎng)間的界面涉及跨越所述界面的小于50%的壓降變化；容納第二催化劑的第三微通道網(wǎng)，以促進(jìn)分子裂化反應(yīng)或分子合成反應(yīng)中的至少一種，所述笫一微通道網(wǎng)在所述第二微通道網(wǎng)的下游，其中所述第二微通道網(wǎng)和所述第三微通道網(wǎng)的界面涉及跨越所述界面的小于50%的壓降變化；和在所述第三微通道網(wǎng)下游的第四微通道網(wǎng)，所述第四微通道網(wǎng)包括操作中的微孔以單獨提取流過所述第四微通道網(wǎng)的液體和氣體中的至少一種，其中所述第三微通道網(wǎng)和所述第四微通道網(wǎng)間的界面涉及跨越所述界面的小于50°/。的壓降變化。64.權(quán)利要求63的集成的微通道反應(yīng)器和分離器，其中所述第二微通道網(wǎng)和所述第三微通道網(wǎng)間的界面涉及跨越所述界面的小于50%的壓降變化。65.權(quán)利要求63的集成的微通道反應(yīng)器和分離器，其中所述第三微通道網(wǎng)和所述第四微通道網(wǎng)間的界面涉及跨越所述界面的小于50%的壓降變化。66.權(quán)利要求63的集成的微通道反應(yīng)器和分離器，其中所述第一微通道網(wǎng)的至少一部分的管線或填料的至少一種中有所述第一催化劑；和所述第三微通道網(wǎng)的至少一部分的管線或填料的至少一種中有所述第二催化劑。67.權(quán)利要求63的集成的微通道反應(yīng)器和分離器，其中所述跨越所述界面的小于50%的壓降變化至少部分是避免接近所述第一和第二微通道網(wǎng)之間的界面的構(gòu)成所述第一微信道網(wǎng)的微信道的固結(jié)的結(jié)果；和小于75%的所述第一微通道網(wǎng)的所述微通道在接近所述第一和第二微通道網(wǎng)之間的界面處固結(jié)。68.權(quán)利要求64的集成的微通道反應(yīng)器和分離器，其中所述跨越所述第二和第三微通道網(wǎng)之間的界面的小于50%的壓降變化至少部分是避免接近所述第二和第三微通道網(wǎng)之間的界面的構(gòu)成所述第二微信道網(wǎng)的微信道的固結(jié)的結(jié)果；和小于75。/。的所述笫二微通道網(wǎng)的所述微通道在接近所述第二和第三微通道網(wǎng)之間的界面處固結(jié)。69.權(quán)利要求65的集成的微通道反應(yīng)器和分離器，其中所述跨越所述第三和第四微通道網(wǎng)之間的界面的小于50%的壓降變化至少部分是避免接近所述第三和第四微通道網(wǎng)之間的界面的構(gòu)成所述第三微信道網(wǎng)的微信道的固結(jié)的結(jié)果；和小于75%的所述第三微通道網(wǎng)的所述微通道在接近所述第三和第四微通道網(wǎng)之間的界面處固結(jié)。70.集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，包括夾在相對的墊板之間并安放在墊板上以形成一系列微信道的波紋狀插入物，其中每個微通道包括一對基本上筆直的側(cè)壁，和由所述相對的墊板中的至少一個形成的頂壁；和與所述波紋狀插入物熱連通的第一組微通道。71.權(quán)利要求70的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物由鋁和銅中的至少一種制成。72.權(quán)利要求70或71的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中將所述波紋狀插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形橫截面。73.權(quán)利要求70-72的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物至少部分容納催化劑。74.權(quán)利要求73的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于500微米的顆粒；和在所述連貫的微通道內(nèi)的所述多個顆粒組成一系列并聯(lián)的填料床。75.權(quán)利要求74的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于300微米的顆粒。76.權(quán)利要求74的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于IOO微米的顆粒。77.權(quán)利要求70-76的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述連貫的微通道包括大于1.5的長寬比。78.權(quán)利要求77的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述連貫的微通道包括大于3的長寬比。79.權(quán)利要求70-78的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物的高度在0.05至1英寸之間.80.權(quán)利要求70-79的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述第一組微通道包含用來傳送冷卻流體的換熱器以從所述微信道系列中取出熱能。81.權(quán)利要求73-76的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中大于30%的所述微信道系列和所述第一組微通道的可用體積被所述催化劑占據(jù)。82.權(quán)利要求70-81的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中大于60%的所述微信道系列的橫截面周長由所述波紋狀插入物提供。83.權(quán)利要求70-82的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中一個公用集流腔與所述微信道系列以流體連通。84.進(jìn)行費托反應(yīng)的方法，包括(a)將包含含碳分子和含氫分子的原料流輸入到微通道反應(yīng)器，所述微通道反應(yīng)器包括波紋狀插入物，所述波紋狀插入物至少部分限定了一系列長寬比大于1.5且其中容納催化劑的微通道；(b)使所述含碳分子的一部分與所述含氫分子在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成在工藝流中流動的烴分子；(c)使用與所述微通道反應(yīng)器熱連通的第一組冷卻微信道從所述微信道反應(yīng)器中移出熱能；和(d)移出來自所述微通道反應(yīng)器的烴分子的至少一部分。85.權(quán)利要求84的方法，其中所述微通道反應(yīng)器容納催化劑。86.權(quán)利要求84或85的方法，其中所述催化劑包括多個尺寸小于500微米的顆粒；和在所述連貫的微通道內(nèi)的所述多個顆粒組成一系列并聯(lián)的填料床。87.權(quán)利要求84-86的任一項的方法，其中所述波紋狀插入物由鋁和銅中的至少一種制成。88.權(quán)利要求84-87的任一項的方法，其中將所述波紋狀插入物制成包括一系列的直角以使得至少多個所述微通道包括矩形橫截面。89.權(quán)利要求84-88的任一項的方法，其中輸入到所述微通道反應(yīng)器的含氫分子與含碳分子之比大于1。90.權(quán)利要求84-89的任一項的方法，其中所述含碳分子包括一氧化碳；和實現(xiàn)了大于30%的所述一氧化碳向所述烴分子的轉(zhuǎn)化率。91.權(quán)利要求90的方法，其中實現(xiàn)了大于60%的所述一氧化碳向所述烽分子的轉(zhuǎn)化率。92.權(quán)利要求90或91的方法，其中使所述含碳分子的一部分與所述含氫分子在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成在工藝流中流動的烴分子的行為包括小于20%的甲烷選擇性。93.權(quán)利要求86的方法，其中在所述并聯(lián)填料床系列的兩個之間的平均溫度差在2(TC內(nèi)。94.權(quán)利要求86的方法，其中在所述并聯(lián)填料床系列的兩個之間的中值溫度差在10'C內(nèi)。95.權(quán)利要求84-94的任一項的方法，其中所述微通道反應(yīng)器包括一對夾住所述波紋狀插入物的相對的板；和在所述相對的板上的中值熱通量大于0.5W/cm2。96.在微通道單元內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)同時進(jìn)行換熱的方法，包括(a)將反應(yīng)物的原料流輸入到微通道反應(yīng)器，所述微通道反應(yīng)器包括波紋狀插入物，所述波紋狀插入物至少部分限定了一系列長寬比大于1.5且其中至少部分容納顆粒狀催化劑的微通道；(b)使所述反應(yīng)物的至少一部分在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成產(chǎn)物分子，其中所述反應(yīng)是通過直接混合而進(jìn)行的曱醇合成、費托、加氫、加氫裂化、低聚、聚合、烷基化、磺化、硝化、氨合成、氧化和過氧化氫合成中的至少一種；(c)使用與所述微通道反應(yīng)器熱連通的第一組冷卻微信道從所述微信道反應(yīng)器中移出熱能；和(d)從所述微通道反應(yīng)器中移出所述產(chǎn)物分子的至少一部分。97.集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，包括夾在相對的墊板之間并安放在墊板上以形成一系列微信道的波紋狀插入物；和與所述波紋狀插入物熱連通的第一組微通道；大于3oy。的所述微信道系列的可用體積被顆粒狀催化劑占據(jù)。98.權(quán)利要求97的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物由鋁和銅中的至少一種制成。99.權(quán)利要求97或98的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中將所述波紋狀插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形橫截面。100.權(quán)利要求97-99的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于500微米的顆粒；和在所述微通道系列內(nèi)的所述多個顆粒組成一系列并聯(lián)的填料床。101.權(quán)利要求100的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于300微米的顆粒。102.權(quán)利要求100的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于IOO微米的顆粒。103.權(quán)利要求97-102的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述連貫的微通道包括大于1.5的長寬比。104.權(quán)利要求103的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述連貫的微通道包括大于3的長寬比。105.權(quán)利要求97-104的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物的高度在0.05至1英寸之間.106.權(quán)利要求97-81105的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述第一組微通道包含用來傳送冷卻流體的換熱器以從所述微信道系列中取出熱能。107.權(quán)利要求97-106的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中大于60%的所述微信道系列的橫截面周長由所述波紋狀插入物提供。108.權(quán)利要求97-107的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中一個公用集流腔與所述微信道系列以流體連通。109.集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，包括夾在相對的墊板之間并安放在所述墊板上以形成一系列微信道的波紋狀插入物；和與所述波紋狀插入物熱連通的第一組微通道；其中所述微通道系列的長寬比大于1.5。110.權(quán)利要求109的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物由鋁和銅中的至少一種制成。111.權(quán)利要求109或110的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中將所述波紋狀插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形橫截面。112.權(quán)利要求109-111的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物至少部分容納催化劑。113.權(quán)利要求109-112的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于500微米的顆粒；和在所述微通道系列內(nèi)的所述多個顆粒組成一系列并聯(lián)的填料床。114.權(quán)利要求113的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于300微米的顆粒。115.權(quán)利要求113的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于IOO微米的顆粒。116.權(quán)利要求109-115的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述連貫的微通道包括大于3的長寬比。117.權(quán)利要求109-116的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物的高度在0.05至1英寸之間.118.權(quán)利要求109-117的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述第一組微通道包含用來傳送冷卻流體的換熱器以從所述微信道系列中取出熱能。119.權(quán)利要求109-118的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中大于60%的所述微信道系列的橫截面周長由所述波紋狀插入物提供。120.權(quán)利要求109-119的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中一個公用集流腔與所述微信道系列以流體連通。121.集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，包括夾在相對的墊板之間并安放在所述墊板上以形成一系列微信道的波紋狀插入物；和與所述波紋狀插入物熱連通的第一組微通道；其中大于60%的所述微信道系列的橫截面周長由所述波紋狀插入物提供。122.權(quán)利要求121的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物由鋁和銅中的至少一種制成。123.權(quán)利要求121或122的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中將所述波紋狀插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形橫截面。124.權(quán)利要求121-123的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物至少部分容納催化劑。125.權(quán)利要求121-124的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于500微米的顆粒；和在所述微通道系列內(nèi)的所述多個顆粒組成一系列并聯(lián)的填料床。126.權(quán)利要求125的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于300微米的顆粒。127.權(quán)利要求125的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于IOO微米的顆粒。128.權(quán)利要求121-127的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述微通道系列包括大于1.5的長寬比。129.權(quán)利要求121-128的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述連貫的微通道包括大于3的長寬比。130.權(quán)利要求121-129的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物的高度在0.05至1英寸之間。131.權(quán)利要求121-130的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述笫一組微通道包含用來傳送冷卻流體的換熱器以從所述微信道系列中取出熱能。132.權(quán)利要求121-131的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中一個公用集流腔與所述微信道系列以流體連通。132.集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，包括夾在相對的墊板之間并安放在所述墊板上以形成一系列微信道的波紋狀插入物；和與所述波紋狀插入物熱連通的第一組微通道；其中所述微信道系列包括多于IOO個微通道。133.權(quán)利要求132的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物由鋁和銅中的至少一種制成。134.權(quán)利要求132或133的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中將所述波紋狀插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形橫截面。135.權(quán)利要求132-134的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物至少部分容納催化劑。136.權(quán)利要求132-135的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于500微米的顆粒；和在所述微通道系列內(nèi)的所述多個顆粒組成一系列并聯(lián)的填料床。137.權(quán)利要求136的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于300微米的顆粒。138.權(quán)利要求136的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述催化劑包括多個尺寸小于IOO微米的顆粒。139.權(quán)利要求132-138的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述連貫的微通道包括大于1.5的長寬比。140.權(quán)利要求132-139的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中至少多個所述連貫的微通道包括大于3的長寬比。141.權(quán)利要求132-140的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述波紋狀插入物的高度在0.05至1英寸之間。142.權(quán)利要求132-141的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中所述笫一組微通道包含用來傳送冷卻流體的換熱器以從所述微信道系列中取出熱能。143.權(quán)利要求132-142的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中大于60%的所述微信道系列的橫截面周長由所述波紋狀插入物提供。144.權(quán)利要求132-143的任一項的集成的微通道反應(yīng)器和換熱器，其中一個公用集流腔與所述微信道系列以流體連通。145.在微通道單元內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)同時進(jìn)行換熱的方法，包括(a)將反應(yīng)物的原料流輸入到微通道反應(yīng)器，所述微通道反應(yīng)器包括波紋狀插入物，所述波紋狀插入物至少部分限定了一系列其中至少部分容納顆粒狀催化劑的微通道，其中大于30%的所述微信道系列的可用體積被所述顆粒狀催化劑占據(jù)；(b)使所述反應(yīng)物的至少一部分在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成產(chǎn)物分子，其中所述反應(yīng)是通過直接混合而進(jìn)行的甲醇合成、費托、加氫、加氫裂化、低聚、聚合、烷基化、磺化、硝化、氨合成、氧化和過氧化氫合成中的至少一種；(c)使用與所述微通道反應(yīng)器熱連通的第一組冷卻微信道從所述微信道反應(yīng)器中移出熱能；和(d)從所述微通道反應(yīng)器中移出所述產(chǎn)物分子的至少一部分。146.在微通道單元內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)同時進(jìn)行換熱的方法，包括(a)將反應(yīng)物的原料流輸入到微通道反應(yīng)器，所述微通道反應(yīng)器包括波紋狀插入物，所述波紋狀插入物至少部分限定了一系列微信道，其中大于60%的所述微信道系列的橫截面周長由所述波紋狀插入物提供；(b)使所述反應(yīng)物的至少一部分在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成產(chǎn)物分子，其中所述反應(yīng)是通過直接混合而進(jìn)行的曱醇合成、費托、加氫、加氫裂化、低聚、聚合、烷基化、磺化、硝化、氨合成、氧化和過氧化氫合成中的至少一種；(c)使用與所述微通道反應(yīng)器熱連通的第一組冷卻微信道從所述微信道反應(yīng)器中移出熱能；和(d)從所述微通道反應(yīng)器中移出所述產(chǎn)物分子的至少一部分。147.在微通道單元內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)同時進(jìn)行換熱的方法，包括(a)將反應(yīng)物的原料流輸入到微通道反應(yīng)器，所述微通道反應(yīng)器包括波紋狀插入物，所述波紋狀插入物至少部分限定了至少IOO個的一系列微信道，其中所述微通道至少部分容納顆粒狀催化劑；(b)使所述反應(yīng)物的至少一部分在所述微通道反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)以生成產(chǎn)物分子，其中所述反應(yīng)是通過直接混合而進(jìn)行的曱醇合成、費托、加氫、加氫裂化、低聚、聚合、烷基化、磺化、硝化、氨合成、氧化和過氧化氫合成中的至少一種；(c)使用與所述微通道反應(yīng)器熱連通的第一組冷卻微信道從所述微信道反應(yīng)器中移出熱能；和(d)從所述微通道反應(yīng)器中移出所述產(chǎn)物分子的至少一部分。全文摘要實施至少兩個串聯(lián)的單元操作的方法，所述方法包括以下步驟(a)將原料流導(dǎo)入集成組件，所述集成組件包含對于所述原料流的至少一種化學(xué)品進(jìn)行的第一微通道單元操作，以生成以第一組分立的微信道隔離流的方式穿過所述分立的微信道離開所述第一微通道單元操作的分配的輸出物流；和(b)將所述第一微通道單元操作的所述分配的輸出物流作為分配的輸入物流導(dǎo)入第二微通道單元操作，以持續(xù)在所述第一組分立的微通道之間的隔離流，并對所述輸入物流的至少一種化學(xué)品進(jìn)行至少一種操作，以生成離開所述第二微通道單元操作的產(chǎn)物物流；其中所述第一微通道單元操作和所述第二單元操作共享一個外殼。文檔編號B01J8/00GK101528337SQ200780040224公開日2009年9月9日申請日期2007年9月5日優(yōu)先權(quán)日2006年9月5日發(fā)明者A·L·Y·通科維奇,R·D·利特申請人:維洛塞斯公司