專利名稱：用于流體處理的方法和裝置的制作方法
用于流體處理的方法和裝置 優(yōu)先權(quán)聲明本申請(qǐng)要求2008 年 8 月 30 日提交的、題為"Methods and Devices for Fluid Handling”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/190551的優(yōu)先權(quán)，其所依賴的內(nèi)容整體以參見(jiàn)的方式納入本文。本申請(qǐng)部分涉及在2008年2月29日提交的題為“Methods and Devices for Falling Film Reactors with Integrated Heat Exchange，，白勺串i青^· EP08305041，
在2007年3月31日提交的題為“Honeycomb Continuous Flow Reactor”的美國(guó)臨時(shí)專利系列號(hào)60/921053，且涉及在2007年12月31日提交的題為“Devices and Methods for Honeycomb Continuous Flow Reactors” 的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng) 61/018119。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及呈從一個(gè)或多個(gè)流體流引入或提取流體形式的流體處理的方法和裝置，尤其用于受擠壓整塊或“蜂窩狀”類型的反應(yīng)器和受擠壓整塊或“蜂窩狀”類型的降膜反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于將流體輸送給一個(gè)或多個(gè)流體流或者從一個(gè)或多個(gè)流體流排出流體的裝置。該裝置包括本體，該本體具有多個(gè)延伸通過(guò)本體的溝道， 這些溝道從所述本體的第一端延伸至第二端。該本體還具有形成在其中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部通道，這些通道沿與多個(gè)溝道交叉的方向延伸。每個(gè)溝道通過(guò)多孔壁與一個(gè)或多個(gè)通道流體連通，而該多孔壁位于相應(yīng)溝道和相關(guān)聯(lián)的通道之間。一個(gè)或多個(gè)通道與本體外部流體連通。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于形成將流體注入一個(gè)或多個(gè)流體流中或者從一個(gè)或多個(gè)流體流提取出流體的裝置的方法。該方法包括如下步驟提供具有多個(gè)溝道的多孔擠壓本體，這些溝道從本體的第一端延伸至第二端而延伸通過(guò)所述本體，以及如下步驟對(duì)多孔本體的選定內(nèi)壁進(jìn)行破壞，以使溝道中的選定溝道連結(jié)起來(lái)，從而產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)沿與溝道方向交叉的方向延伸的側(cè)向通道。該方法還包括如下步驟對(duì)側(cè)向通道的頂部和底部進(jìn)行封堵，以形成閉合側(cè)向通道。下文結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的附加變型和特征進(jìn)行描述，附圖中


圖1A-1C是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例制備多孔擠壓本體40中各步驟的立體圖，該多孔擠壓本體在各種類型的流體處理中用作流體源或流體提取器。圖2A-2B是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例制備多孔擠壓本體40中替代步驟的立體圖，該多孔擠壓本體在各種類型的流體處理中用作流體源或流體提取器。圖3是附連有總管200的圖IC所示裝置100的平面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明一方面用在管式反應(yīng)器或 管狀反應(yīng)器110內(nèi)的圖IC或2B和圖 3所示裝置100的剖視圖。圖5是包括受擠壓整塊或多胞室本體20或“蜂窩狀”本體的反應(yīng)器的一部分平面圖，示出在垂直于溝道的平面中的流體通路28。圖6是圖5所示擠壓本體20的側(cè)視圖，示出流體通路28的附加細(xì)節(jié)。圖7是在擠壓本體20的一端或兩端閉合的溝道的剖視圖，示出用于使這些溝道之間互連的方法。圖8是在擠壓本體的一端或兩端閉合的溝道的剖視圖，示出用于使這些溝道之間互連的另一方法。圖9A-9C是擠壓本體20的端部34的替代平面圖，示出封堵件26或連續(xù)封堵材料 26的與閉合溝道24和下方通路28的型式相對(duì)應(yīng)的替代型式。圖10是類似于圖5-9所示擠壓本體的擠壓本體20的剖視圖，示出液體反應(yīng)物和氣體反應(yīng)物以及熱交換流體在降膜氣_液反應(yīng)中使用的位置。圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的反應(yīng)器的剖視圖。圖12是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的反應(yīng)器的剖視圖。圖13是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的多重注射反應(yīng)器的示意圖。
具體實(shí)施例方式只要有可能，在所有附圖中都用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同或類似的部件。描述為合乎需要的特征是較佳的但卻是可選的，代表本發(fā)明的變型。術(shù)語(yǔ)“擠壓整塊”、“擠壓本體”以及“蜂窩”在此用于可交換地指代蜂窩狀結(jié)構(gòu)，該蜂窩狀結(jié)構(gòu)具有多個(gè)沿共同方向延伸的平行溝道或胞室。雖然擠壓本體目前是較佳的并將用于描述本發(fā)明，然而本發(fā)明還可使用由其它方法生產(chǎn)的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明一方面包括形成用于將流體注入一個(gè)或多個(gè)流體流或從一個(gè)或多個(gè)流體流中提取出流體的裝置的方法以及所得到的裝置，下文參照?qǐng)D1A-1C和圖2A-2B以及圖3 進(jìn)行描述。圖1A-1C是制備本體裝置的某些步驟的立體圖，該本體裝置根據(jù)本發(fā)明用作將流體注入一個(gè)或多個(gè)流體流或從一個(gè)或多個(gè)流體流中提取出流體的裝置。首先，提供例如通過(guò)擠壓或其它適合裝置所形成的蜂窩狀本體40，然后將該蜂窩狀本體40在圖IA和IB所示的步驟理想地保持在未燒結(jié)狀態(tài)。本體40具有多個(gè)溝道86，這些溝道從其第一端80延伸至第二端82而延伸通過(guò)本體40。該本體40由如下材料構(gòu)成該材料在燒結(jié)之后是多孔的，然而該材料在處于未燒結(jié)狀態(tài)時(shí)可以不是多孔的。用于生產(chǎn)此種本體的方法和材料在陶瓷蜂窩擠壓領(lǐng)域中是已知的。適合的材料可包括但不局限于堇青石、鈦酸鋁、碳化硅、氧化鋁等等。在陶瓷蜂窩擠壓的領(lǐng)域中進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到的是，可通過(guò)使用呈在燒結(jié)時(shí)燒盡的有機(jī)顆粒形式的成孔模子或通過(guò)任何其它合適裝置來(lái)產(chǎn)生焙燒后的孔隙度。將在下文所述的是，可將多孔本體40 (以最終燒制形式)的胞室間距、壁厚以及直徑選定為與諸如降膜反應(yīng)器之類的多溝道擠壓本體反應(yīng)器的本體的胞室間距、壁厚以及直徑相匹配。多孔本體40較佳地沿溝道的從第一端80到第二端82的方向具有相對(duì)薄但均勻的厚度。例如，該本體可以在3-15mm厚的范圍中，更佳地在約5-8mm厚的范圍中。例如，可將未燒結(jié)的擠壓本體鋸成該范圍中的尺寸。為了用在降模式反應(yīng)器中，多孔本體40中孔的孔尺寸應(yīng)選定為在對(duì)擠壓本體進(jìn)行燒結(jié)之后足夠小，以對(duì)通過(guò)擠壓本體40的壁的火焰?zhèn)鞑ミM(jìn)行限制，較佳地完全防止該火焰?zhèn)鞑ァ?理想的是，當(dāng)本體40仍處于未燒結(jié)狀態(tài)時(shí)，在該情形中那些定位在奇數(shù)列43的胞室之間的選定胞室壁45被破壞，以使溝道86中的選定溝道連結(jié)起來(lái)，以產(chǎn)生沿與溝道方向交叉的方向延伸的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口側(cè)向通道42。如圖IB所示，例如通過(guò)對(duì)這些壁進(jìn)行機(jī)加工來(lái)移除壁，從而實(shí)現(xiàn)破壞這些壁。能以任何合適方法來(lái)進(jìn)行機(jī)加工，例如線鋸切割、激光切割、水沖法等等?；蛘?，如圖2A所示，可通過(guò)鉆出貫穿列的孔200來(lái)實(shí)現(xiàn)破壞這些壁。如圖IB所示移除壁可允許復(fù)雜型式，然而如果所需要的鉆孔深度并不十分深，則圖2A所示的鉆孔可較佳地易于執(zhí)行。在如圖IB和2A所示的任一情形中，通過(guò)破壞壁而由此使溝道86 中的選定溝道連結(jié)起來(lái)，以產(chǎn)生沿與溝道方向交叉的方向延伸的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口側(cè)向通道 42。在圖1和2所示的實(shí)施例中，側(cè)向通道42形成在奇數(shù)列43中。可使用機(jī)加工來(lái)完全移除胞室壁(如圖IB所示)，或者可僅僅顯著程度地(例如60-80% )移除壁，從而如果需要有助于保持?jǐn)D壓本體40的穩(wěn)定性或者為了其它合乎需要的原因則在原處留下削短的壁 (未示出)。然后，如圖IC和2B所示，這些側(cè)向通道42在其頂部和底部封堵有無(wú)孔封堵材料 44。這些封堵件可定位成與本體40的頂端80和底端82齊平，并使封堵深度限制為使封閉側(cè)向通道46在原先的開(kāi)口通道42內(nèi)、形成在本體40的相應(yīng)相對(duì)兩壁及相應(yīng)上部封堵件和下部封堵件之間。如上所述，本體40理想地是未燒結(jié)擠壓本體，并且可使用未燒結(jié)的封堵件在燒結(jié)之前進(jìn)行封堵，或者可使用燒結(jié)后CTE所匹配的有機(jī)封堵件或無(wú)機(jī)環(huán)氧樹(shù)脂封堵件在燒結(jié)之后進(jìn)行封堵。不同于本體40的材料，封堵材料44在燒結(jié)之后是無(wú)孔的，以使流體不會(huì)通過(guò)已燒結(jié)封堵材料。在完成燒結(jié)和封堵之后，理想地通過(guò)使本體40的側(cè)向外壁90涂覆有和/或浸漬有無(wú)孔材料而密封。所得到的裝置或結(jié)構(gòu)100用于將流體提供給一個(gè)或多個(gè)流體流或者從一個(gè)或多個(gè)流體流中排出流體，且在圖IC中示出該裝置或結(jié)構(gòu)、以替代形式在圖2B中示出該裝置或結(jié)構(gòu)以及在圖3中以平面圖示出帶有總管200的該裝置或結(jié)構(gòu)。從附圖中可見(jiàn)并且從上文描述中可識(shí)別出，所得到的裝置100包括本體40，該本體40具有多個(gè)延伸通過(guò)該本體的溝道92 (溝道86的與偶數(shù)列41相對(duì)應(yīng)的未封堵溝道)，這些溝道從本體的第一端80延伸至第二端82，且該本體還具有形成在其中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部通道46，這些內(nèi)部通道沿與多個(gè)溝道92交叉的方向延伸。由于本體40在除了被封堵和被涂覆的地方之外是多孔的，因而每個(gè)溝道92通過(guò)本體40的在相應(yīng)溝道和通道之間的多孔壁而與一個(gè)或多個(gè)通道46流體連通。一個(gè)或多個(gè)通道46或者如圖IC和2B所示直接與本體40的外部流體連通，或者如圖3所示通過(guò)總管100與本體40的外部流體連通。圖4中示出圖IC和2所示類型裝置100的一種使用，該附圖4是管式反應(yīng)器或管狀反應(yīng)器110的剖視圖，而該管式反應(yīng)器或管狀反應(yīng)器110具有定位在管110內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的裝置100。由箭頭120所表示的第一流體可沿所指示的方向流動(dòng)。通過(guò)經(jīng)過(guò)管式反應(yīng)器或管狀反應(yīng)器中開(kāi)口的總管(在圖4所示平面中未示出)，可在一個(gè)或多個(gè)側(cè)向通道46內(nèi)壓力作用下泵送或配置第二流體。 由箭頭130所表示的第二流體則如箭頭所示朝管 110的內(nèi)部通過(guò)裝置100的多孔壁?；蛘撸ǖ?6中的較低壓力或管110中的超壓能使流體從管110流至通道46。適當(dāng)?shù)剡x擇孔尺寸和溝道尺寸能允許以該方式執(zhí)行各種工藝，包括液體或氣體分離或其它類型的過(guò)濾、形成乳狀物、混合等等。本發(fā)明的一種尤其較佳實(shí)施例或使用涉及用于蜂窩狀類型反應(yīng)器、尤其是蜂窩狀降膜反應(yīng)器的方法和裝置，尤其涉及用于在蜂窩狀本體反應(yīng)器內(nèi)提供所希望的流體流(尤其是降膜液體流)并用于從蜂窩狀本體反應(yīng)器中排出降膜液體流的方法。在本文中，可使用本發(fā)明的裝置和方法來(lái)執(zhí)行各種工藝和/或反應(yīng)，包括諸如氧化、氫化、硫酸化和磺化反應(yīng)之類的通常在降膜反應(yīng)器中執(zhí)行的反應(yīng)，以及諸如蒸發(fā)、氣體隔離之類的工藝。在圖5中以平面圖示出且在圖6中以立體圖示出用作降膜反應(yīng)器的先前研發(fā)的反應(yīng)器10的一部分。反應(yīng)器10包括多胞室或“蜂窩狀”類型的本體20，在圖4和圖5中表示該本體的其中一個(gè)實(shí)施例。本體20具有多個(gè)沿從本體的一端到另一端的方向平行延伸的胞室或溝道，而這些胞室在圖5中示作端頭正對(duì)紙面。溝道包括第一數(shù)個(gè)溝道22和第二數(shù)個(gè)溝道24，第一數(shù)個(gè)溝道在本體的兩端打開(kāi)，而第二數(shù)個(gè)溝道在本體的一端或兩端處閉合， 在該實(shí)施例中通過(guò)一個(gè)或多個(gè)封堵件26或者通過(guò)設(shè)置在本體的端部處或附近并且至少部分地設(shè)置在第二數(shù)個(gè)溝道24的溝道內(nèi)的或多或少的連續(xù)封堵材料26進(jìn)行閉合。第二數(shù)個(gè)溝道24 (閉合溝道)定位在一組或多組連續(xù)溝道中(圖1所示情形中是一組)，并且協(xié)作以助于在所示部位限定從輸入端口 30到輸出端口 31延伸通過(guò)本體20的流體通道28，而在附圖中開(kāi)口并不可見(jiàn)。通道28理想地沿溝道24上下遵循蛇形曲折通路，且沿圖3所示的總體方向。如圖5-7所示，通道或通路28理想地僅僅在本體20的端部32、34處或附近、 垂直于溝道24側(cè)向延伸，且溝道24之間的壁變短或帶有端口或者互通或穿通，以允許溝道 24之間流體連通。圖6和7的剖視圖中示出本體20在溝道24之間具有變短壁的特定實(shí)施例。切除相鄰溝道之間的壁或以其它方式使這些壁變短，并伴隨封堵一起，這是通過(guò)在本體20的端部處或附近進(jìn)行連接、使通道或通路28能垂直于溝道24側(cè)向延伸的一種方法。在圖7中可見(jiàn)，通路28可沿溝道24的方向上下遵循單個(gè)溝道?；蛘呷鐖D8所示，通路28可遵循兩個(gè)或多個(gè)溝道組成的多個(gè)相繼的相應(yīng)組25，而這些溝道沿溝道方向并聯(lián)。在所示的實(shí)施例中，通路遵循由兩個(gè)并聯(lián)通道組成的組25，然而如果需要的話，兩個(gè)以上的溝道可包括在每個(gè)組25中。在圖8A-8C中以平面圖示出三個(gè)替代通路或通道28 (來(lái)自許多潛在替代方案)。 在圖9A所示的實(shí)施例中，該通路不僅沿圖6(以及圖6和7)所示通道的方向呈蛇形曲折， 而且在垂直于該通道的平面中也呈蛇形曲折。由此，圖9A所示的流體通路28是“雙重蛇形曲折”，或者沿進(jìn)出圖9A所示平面的方向、以相對(duì)較高的頻率呈蛇形曲折，而在附圖所示平面內(nèi)以相對(duì)較低的頻率呈蛇形曲折。如圖8B和8C所示，還可將通路28制成并聯(lián)，如圖9B 所示在內(nèi)部并聯(lián)，或如圖9C所示，在具有分開(kāi)組的連續(xù)封堵材料26A-E或封堵件組26A-E 的條件下在外部并聯(lián)。在每種情形中，如圖8A和8B所示的通路或通道28或者如圖9C所示的多個(gè)通路或通道28都在第二數(shù)個(gè)溝道24的溝道(也就是對(duì)應(yīng)于那些圖5中所示溝道的閉合通道24)內(nèi)、從一個(gè)溝道到另一個(gè)溝道側(cè)向地延伸通過(guò)本體20。不考慮通路28在垂直于溝道方向的平面內(nèi)的形狀，理想的是通路或通道28的大部分在所述平面中僅僅是一個(gè)溝道寬。這致使容易制造的流體通路能夠具有與第一數(shù)個(gè)溝道22 (也就是，開(kāi)口溝道22)非常高共享的表面積。類似較佳的是，如圖8B和8C所示，定位在通路或通道28的各排之間的開(kāi)口溝道22設(shè)置在僅僅一個(gè)溝道寬的溝道組中。這提供通過(guò)開(kāi)口溝道的、具有高表面容積比的流體通路。然而，如果需要的話，通路28可如同開(kāi)口溝道組那樣超過(guò)一個(gè)溝道寬。 擠壓本體或蜂窩狀本體20理想地由擠壓玻璃、玻璃陶瓷或陶瓷材料所形成，以滿足耐久性和化學(xué)惰性。目前，氧化鋁陶瓷一般比玻璃和一些陶瓷較佳地具有良好的強(qiáng)度、良好的惰性以及更高的導(dǎo)熱性，然而可采用諸如堇青石、碳化硅、鈦酸鋁之類的其它陶瓷及其它材料。例如參照?qǐng)D4到8示出并在上文進(jìn)行描述的蜂窩類型本體20能用作在圖10的剖視圖中示出的降膜反應(yīng)器，在附圖10中示出反應(yīng)器10并示出使用此種本體20來(lái)執(zhí)行降膜氣液反應(yīng)。將液體反應(yīng)物流62輸送到封堵件26或連續(xù)封堵材料26的表面，或者換言之輸送到本體20的閉合溝道24上方的表面。如圖7的剖視圖示出，液體反應(yīng)物流62則遵循由表示液體反應(yīng)物流62的箭頭指示方向所表示的通路，流過(guò)本體20的閉合溝道的邊緣，然后向下流過(guò)開(kāi)口溝道的作為降液膜的內(nèi)表面?？筛鶕?jù)需要在熱交換流體或其它熱量控制流體沿通道28流動(dòng)時(shí)，氣態(tài)反應(yīng)物流48 (以同向流動(dòng)或?qū)ο蛄鲃?dòng))在開(kāi)口溝道的中部流動(dòng)，然后該通道28變?yōu)闊崃靠刂屏黧w通道28。該熱交換流體可選的呈相變流體的形式或呈反應(yīng)物流的形式，以提供用作熱源或散熱器的反應(yīng)。恰當(dāng)?shù)貙?duì)流體62進(jìn)行輸送，這是重要的。均勻的反應(yīng)或其它的處理狀況取決于降膜在每個(gè)開(kāi)口溝道中的流動(dòng)均勻性和膜厚均勻性。本發(fā)明能提供用于為圖7所示反應(yīng)器或者為具有類似幾何尺寸和流動(dòng)型式的反應(yīng)器產(chǎn)生均勻降膜液流62的液體源或液體輸送系統(tǒng)，并且還能提供用于從圖7所示反應(yīng)器或從具有類似幾何尺寸或流動(dòng)型式的反應(yīng)器中排出液體的液體分離器或匯集器。圖11是示出與在上文的圖1-3中進(jìn)行描述并示出的流體輸送和提取裝置類似的兩個(gè)多孔流體輸送和提取裝置100A和100B的集成體的剖視圖，該集成體與無(wú)孔擠壓本體 20成一體以形成降膜反應(yīng)器10。當(dāng)液體在壓力下(通過(guò)未示出的外部或一體流體總管) 饋送到加工過(guò)的上部多孔本體40A的側(cè)向內(nèi)部通道46中時(shí)，液體能僅僅通過(guò)流動(dòng)穿過(guò)本體的多孔壁而在上部本體40A內(nèi)流出，并進(jìn)入軸向定向的開(kāi)口溝道92中。因此，流體膜形成在開(kāi)口溝道92的內(nèi)表面上，并建立受控且均勻的降膜流62。如果在下部多孔本體40A的側(cè)向內(nèi)部通道46中產(chǎn)生較低的壓力，則降膜流能從下部本體40A的開(kāi)口胞室92抽吸到側(cè)向內(nèi)部通道46中，并且可從反應(yīng)器10中排出。因此，上部本體40A形成流體輸送結(jié)構(gòu)或液體輸送結(jié)構(gòu)或者降膜源100A，而下部本體40B形成流體排出結(jié)構(gòu)或液體排出結(jié)構(gòu)或者降膜匯集器100B。如同可從圖1A-1C和圖2中理解的那樣，所描述的制造方法能生產(chǎn)用于將流體提供給多胞室蜂窩狀反應(yīng)器10或者從該多胞室蜂窩狀反應(yīng)器10中排出流體的裝置100A、 IOOB0反應(yīng)器本身具有諸如如圖8A-8C所示的各種型式的開(kāi)口溝道和閉合溝道之類的構(gòu)造型式。流體引入或流體排出裝置100AU00B包括多胞室本體40A、40B，而最終形式的多胞室本體除了某些希望位置以外不再是多孔的。本體40A、40B具有多個(gè)溝道(打開(kāi)溝道92)， 這些溝道沿共同方向延伸，并且理想地設(shè)置成與本體20的開(kāi)口溝道22的溝道型式的至少一部分相對(duì)應(yīng)的型式。本體40A、40B具有一個(gè)或多個(gè)封閉通道46，每個(gè)通道沿與本體40A、 40B的溝道92的共同方向交叉的方向延伸，而每個(gè)溝道92通過(guò)定位在溝道92和溝道46之間的多孔壁49與一個(gè)或多個(gè)通道46流體連通；且一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部通道46與本體40A、40B 的外部流體連通。火焰 屏蔽屏84理想地定位在上部多孔本體40A的頂部，以防止反應(yīng)溝道之間產(chǎn)生不希望的火焰?zhèn)鞑?，以及在下部多孔本體40B的底部定位有火焰屏蔽屏84?？墒褂貌黄鸹瘜W(xué)反應(yīng)的粘合劑將反應(yīng)器10的包括屏蔽屏84和上部本體40A及下部本體40B以及中心本體20的部件粘結(jié)在一起，以對(duì)可能存在于這些部件之間的任何小間隙進(jìn)行密封。理想地將諸如但并不需要局限于釉或可燒結(jié)顆粒的膠狀漿體的合適涂料68施加于多孔本體40A和 40B的外部，以確保使多孔本體40A和40B的外表層并不如同本體40A和40B本身是多孔的，從而防止液體通過(guò)本體的外表層流出。作為火焰屏蔽屏84的替代方案，可使用如附圖底部所示的多孔封堵件88?？赏ㄟ^(guò)對(duì)包含適當(dāng)?shù)某煽啄Ｗ拥姆舛虏牧线M(jìn)行燒結(jié)、通過(guò)對(duì)釉料基封堵材料進(jìn)行部分燒結(jié)或者通過(guò)其它適合方式來(lái)形成多孔封堵件88。將多孔封堵件用作火焰屏蔽件在一個(gè)步驟中提供火焰屏蔽件和火焰屏蔽密封件。此種降膜反應(yīng)器構(gòu)造的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是液體反應(yīng)物并不需要流動(dòng)通過(guò)火焰屏蔽屏 84，或者在替代方案中，并不需要流動(dòng)通過(guò)呈多孔封堵件88形式的火焰屏蔽件，以使火焰屏蔽屏或多孔封堵件不會(huì)對(duì)反應(yīng)溝道中形成均勻厚度的降膜造成妨礙或干擾。類似的是， 由下部多孔擠壓本體40B在液體反應(yīng)產(chǎn)物到達(dá)下部火焰屏蔽屏84或多孔封堵件式火焰屏蔽件88之前、來(lái)收集液體反應(yīng)產(chǎn)物。這確保使下部火焰屏蔽屏或多孔封堵件保持干燥，從而不會(huì)對(duì)氣體反應(yīng)物流動(dòng)通過(guò)反應(yīng)器10造成干擾。如果需要的話，可將多孔擠壓本體的孔尺寸選定為比火焰屏蔽屏的網(wǎng)格尺寸小， 以確保使任何與多孔整塊及下部火焰屏蔽屏接觸的液體反應(yīng)產(chǎn)物將較佳地芯吸到該多孔整塊中。理想的是，本體40A和40B的開(kāi)口溝道92將尺寸設(shè)計(jì)成并定位成與本體20的開(kāi)口溝道22匹配，然而可使胞室92的胞室尺寸或間距與胞室22的胞室尺寸或間距不同。在反應(yīng)器10的操作啟動(dòng)時(shí)，下部多孔整塊的側(cè)向內(nèi)部溝道可填裝有液體反應(yīng)產(chǎn)物，如果需要的話，以與進(jìn)入上部多孔整塊的液體反應(yīng)物相同或成比例的流量將液體反應(yīng)
產(chǎn)物泵出。雖然可使用任一方向的氣流，然而由于進(jìn)入降膜反應(yīng)器下端面的向上引導(dǎo)的氣流可有助于防止液體反應(yīng)產(chǎn)物向下流動(dòng)通過(guò)下部多孔本體收集結(jié)構(gòu)40B、而弄濕下部火焰屏蔽件84或多孔封堵件88，因而對(duì)流氣體反應(yīng)物流可以是理想的。在圖12中示出圖11所示反應(yīng)器10的替代實(shí)施例，其中，連續(xù)的單個(gè)多孔多胞室擠壓本體40包括形成在其內(nèi)的液體輸送結(jié)構(gòu)或流體輸送結(jié)構(gòu)100A和液體排出結(jié)構(gòu)或流體排出結(jié)構(gòu)100B。可通過(guò)利用無(wú)孔材料69對(duì)本體40的溝道長(zhǎng)度的一部分(在此是中心部分)進(jìn)行涂覆或浸漬來(lái)形成此種反應(yīng)器10，以形成本體40中多個(gè)溝道86的無(wú)孔部分102。 如圖12所示，無(wú)孔部分102至少由深的封堵件27與側(cè)向內(nèi)部通道46隔開(kāi)。通過(guò)管將封堵材料注入所要封堵的位置，可形成深的封堵件27。可使用一系列注射管來(lái)提高制造速度。如圖13示意地示出，可通過(guò)將多重多孔分配結(jié)構(gòu)100A沿降膜反應(yīng)器插在各個(gè)位置處來(lái)對(duì)多重注射降膜反應(yīng)器進(jìn)行組裝。多重分配裝置IOOA為多重輸入流 64提供多個(gè)注射點(diǎn)。流體排出裝置100B在排出流66處排出產(chǎn)物或剩余流體。此種多重注射反應(yīng)器可用于始終沿該反應(yīng)器對(duì)反應(yīng)速度進(jìn)行控制、或者用于建立理想的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)狀況，以改進(jìn)產(chǎn)量和/或選擇性。雖然上文的描述是對(duì)使用多孔蜂窩狀擠壓本體實(shí)現(xiàn)降膜反應(yīng)器的流體分配和收集所進(jìn)行的描述，然而可使用各種以下技術(shù)來(lái)形成類似的分配和收集結(jié)構(gòu)，這些技術(shù)包括 使用諸如快速原型制作之類的其它工藝來(lái)對(duì)多孔金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工、模制或成形，以形成流體分配器或收集器；使多層的層疊陶瓷無(wú)孔/多孔/無(wú)孔陶坯模板形成具有多孔側(cè)壁的互相交叉結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)流體分配和收集；通過(guò)包括沖壓、管狀折疊、成形和/或蛤殼組裝的低成本制造工藝來(lái)形成其它流體導(dǎo)向、分配和收集溝道結(jié)構(gòu)，而多孔材料可設(shè)置在溝道結(jié)構(gòu)的流體進(jìn)入或離開(kāi)的外表面上，以形成火焰屏蔽件?？v觀本發(fā)明的所有實(shí)施例和變型，理想的是一個(gè)或多個(gè)通道28具有沿第二數(shù)個(gè)溝道的前后蛇形曲折通路，而該通路從一個(gè)溝道到另一個(gè)溝道在本體的端部處或附近側(cè)向連接。通過(guò)使用蛇形曲折通路并且使該通路在本體的端部處或附近互連，較大程度地保存本體20的內(nèi)部溝道壁，因此良好的保持本體20的諸如強(qiáng)度、抗壓性、抗熱沖擊性之類的自然機(jī)械性能。在為了高熱交換率或其它原因希望使通路或通道28中具有高流量的情形下，對(duì)于本發(fā)明的所有實(shí)施例和變型來(lái)說(shuō)還理想的是，一個(gè)或多個(gè)流體通道28中的至少一個(gè)通道遵循由兩個(gè)或多個(gè)溝道組成的多重連續(xù)相應(yīng)組25，這些溝道沿溝道方向并聯(lián)(上文參照?qǐng)D5示出并進(jìn)行描述)。這為通道或通路28提供較高的有效截面，以允許在給定壓力下具
有較高流量。在此披露的方法和/或裝置大體用于在微結(jié)構(gòu)內(nèi)執(zhí)行如下任何處理，包括混合、 分離、萃取、結(jié)晶、沉淀或者以其它方式處理流體或流體混合物，而流體混合物包括流體的多相混合物(包括流體或包括包含固體的多相流體混合物的流體混合物)。該處理可包括物理處理、限定為致使有機(jī)、無(wú)機(jī)或有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)互換的處理的化學(xué)反應(yīng)、生化處理或任何其它形式的處理?？衫盟兜姆椒ê?或裝置來(lái)執(zhí)行以下非限制列出的反應(yīng)氧化；還原；置換；消除；添加；配體交換；金屬交換；以及離子交換。更確切地說(shuō)，可利用所披露的方法和/或裝置來(lái)執(zhí)行任何以下非限制列出的反應(yīng)聚合；烷基化；脫烷作用；硝化作用；過(guò)氧化反應(yīng)；磺化氧化作用；環(huán)氧化作用；氨氧化作用；氫化作用；脫氫作用；有機(jī)金屬反應(yīng)；貴金屬化學(xué)/均相催化劑反應(yīng)；羰基化作用；硫代羰基化作用；烷氧基化作用；鹵化作用；脫氫鹵化作用；脫鹵作用；加氫甲?；饔茫霍然饔?；脫羧作用；胺化作用；芳基化作用；肽耦合；醇醛縮合；環(huán)化縮合；脫氫環(huán)化作用；酯化作用；酰胺化作用；雜環(huán)合成；脫水作用；醇解；水解作用；氨解作用；醚化作用；酶催化合成；縮酮反應(yīng)；皂化作用；異構(gòu)化； 季胺化作用；甲酰化作用；相轉(zhuǎn)移反應(yīng)；硅烷化作用；腈合成；磷酸化作用；臭氧分解；疊氮化物；復(fù)分解作用；氫化硅烷化；偶聯(lián)反應(yīng)；以及酶促反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種用于將流體提供給一個(gè)或多個(gè)流體流或者從一個(gè)或多個(gè)流體流排出流體的裝置，所述裝置包括本體，所述本體具有多個(gè)延伸通過(guò)所述本體的溝道，所述溝道從所述本體的第一端延伸至第二端，且所述本體還具有形成在其中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部通道，所述通道沿與所述多個(gè)溝道交叉的方向延伸，其中每個(gè)溝道通過(guò)多孔壁與所述一個(gè)或多個(gè)通道流體連通，而所述多孔壁位于相應(yīng)溝道和相應(yīng)通道之間；所述一個(gè)或多個(gè)通道通過(guò)所述本體的壁而并不通過(guò)所述本體的第一端或第二端與所述本體的外部流體連通。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述本體包括多孔本體。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述本體的外壁(1)涂覆有和/或(2)浸漬有無(wú)孔涂料。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述本體包括擠壓本體。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)通道由所述本體的相對(duì)兩壁限定于第一方向，且通過(guò)對(duì)所述壁之間的間隙進(jìn)行封堵的封堵件限定于與所述第一方向正交的第二方向。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括所述多個(gè)溝道的無(wú)孔部分，且所述無(wú)孔部分與所述通道隔開(kāi)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括熱量控制流體通道，所述熱量控制流體通道至少部分地定位在所述多個(gè)溝道的無(wú)孔部分內(nèi)。
8.一種用于形成將流體注入一個(gè)或多個(gè)流體流中或者從一個(gè)或多個(gè)流體流提取出流體的裝置的方法，所述方法包括以下步驟提供具有多個(gè)溝道的多孔擠壓本體，所述溝道從所述本體的第一端延伸至第二端而延伸通過(guò)所述本體；對(duì)所述多孔本體的選定內(nèi)壁進(jìn)行破壞，以使所述本體的溝道中的選定溝道連結(jié)起來(lái)， 從而產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)沿與所述溝道方向交叉的方向延伸的側(cè)向通道；以及對(duì)所述側(cè)向通道的頂部和底部進(jìn)行封堵，以形成閉合側(cè)向通道。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟，通過(guò)如下方式中的一種方式來(lái)對(duì)所述本體的外壁進(jìn)行密封(1)利用無(wú)孔涂料涂覆所述壁，(2)利用無(wú)孔涂料浸漬所述壁。
10.如權(quán)利要求8和9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括如下步驟 利用無(wú)孔材料對(duì)所述多個(gè)溝道中相應(yīng)溝道長(zhǎng)度的相應(yīng)部分進(jìn)行涂覆或浸漬，以形成所述多個(gè)溝道的無(wú)孔部分，而所述無(wú)孔部分與所述通道隔開(kāi)。
全文摘要
提供一種用于將流體輸送至一個(gè)或多個(gè)流體流或從一個(gè)或多個(gè)流體流排出流體的裝置，該裝置包括本體，該本體具有多個(gè)延伸通過(guò)本體的溝道，這些溝道從該本體的第一端延伸至第二端，且本體還具有形成在其中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部通道，這些通道沿與多個(gè)溝道交叉的方向延伸。每個(gè)溝道通過(guò)多孔壁與一個(gè)或多個(gè)通道流體連通，而多孔壁位于相應(yīng)溝道和相關(guān)聯(lián)的通道之間。一個(gè)或多個(gè)通道與本體外部流體連通。
文檔編號(hào)B01J19/32GK102176963SQ200980138446
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月30日
發(fā)明者J·S·薩瑟蘭, P·卡茲 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司