[发明专利]微通道处理器

说明书

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2011年7月21日提交的美国临时专利申请No.61/510,191、于2011年2月9日提交的美国临时专利申请No.61/441,276以及于2010年10月18日提交的美国临时专利申请No.61/394,328的优先权权益。在这些临时专利申请中公开的内容通过引用并入本申请中。

技术领域

本发明涉及微通道处理器并且，更具体地，涉及可以被翻新的微通道处理器。

背景技术

在微通道技术中，传统的想法认为最佳的热传递仅可以通过钎焊或扩散接合实现。这些方法依赖于各层之间的连续金属界面的形成。所述连续界面可以有利于热传递的目的，将来自放热反应的热量转移到除热层或者为吸热反应补偿热量。

发明内容

使用钎焊或扩散接合以提供各层之间的连续金属界面而制成的微通道处理器所存在的问题是，它们不容易适应拆卸和翻新，所述翻新通常包括更换催化剂涂层以及其它涂层，比如防护屏障涂层、抗粘涂层、防止金属粉化的涂层、腐蚀抑制涂层等。因此，当使用较长一段时间后，这些处理器通常需要被更换。微通道处理器可能是很昂贵的，并且对于许多应用来说，使用较长一段时间后的更换要求在商业上是无法接受的。本发明提供了该问题的解决方案。

本发明涉及可以被用作微通道处理器的核心组件的装置。所述装置可以包括：位于堆中的多个平板，所述平板限定出至少一个工艺层（process layer）和至少一个热交换层，每个平板均具有外周边缘（peripheral edge），每个平板的外周边缘被焊接至下一个相邻平板的外周边缘，为所述堆提供周边密封（perimeter seal），相邻平板中的每个平板以平方厘米(cm²)计的平均表面积与相邻平板之间的以毫米(mm)计的焊接的平均熔深的比例至少为大约100cm²/mm，或在大约100到大约100000cm²/mm，或在大约100到50000cm²/mm，或在大约100到30000cm²/mm，或在大约100到20000cm²/mm，或在大约100到10000cm²/mm，或在大约100到5000cm²/mm，或在大约100到2000cm²/mm，或在大约100到1800cm²/mm，或在大约100到1600cm²/mm的范围内。这些比例是意义重大的，因为相对大的微通道处理器在采用在这些范围内的平板表面积与熔深的比例的外周焊接时，能够被成功使用是意想不到的。

本发明涉及可以被用作微通道处理器的核心组件的装置，所述装置包括：位于堆中的多个平板，所述平板限定出至少一个工艺层和至少一个热交换层，每个平板均具有外周边缘，每个平板的外周边缘被焊接至下一个相邻平板的外周边缘，以便为所述堆提供周边密封，所述工艺层包含蒸汽甲烷重整催化剂，所述热交换层包含燃烧催化剂。

在一种实施方式中，所述堆可以被放置在密闭容器中，所述堆适于在高于大气压的内部压力下运转，所述密闭容器适于在高于大气压的内部压力下运转并且为所述堆的外表面提供压力应用，所述密闭容器包括控制机构，以保持所述密闭容器内的压力至少与所述堆中的内部压力一样高。所述控制机构可以包括止回阀和/或压力调节器。在一种实施方式中，反应物气体可以被用于所述工艺层中并且杂质气体可以被用于所述密闭容器中，所述控制机构包括管道系统，以在由所述杂质气体提供的压力下降的情况中将工艺气转移至所述密闭容器的内部。

在一种实施方式中，外骨骼（exoskeleton）可以被安装在所述堆的外部，为所述堆提供结构支撑。

在一种实施方式中，端板可以被附着至所述堆的每一侧，为所述堆提供结构支撑。

在一种实施方式中，所述工艺层可以包括至少一个用于实施单元操作的工艺微通道，并且所述热交换层可以包括至少一个包含热交换流体的通道，其中所述热交换流体为所述工艺层提供加热或冷却。

在一种实施方式中，所述工艺层可以包括在平板中形成的多个工艺微通道，所述装置包括内部焊接，以防止在同一平板中流体从一个工艺微通道流到另一个工艺微通道。

在一种实施方式中，所述热交换层可以包括在平板中形成的多个热交换通道，所述装置包括内部焊接，以防止在同一平板中流体从一个热交换通道到另一个热交换通道。