[发明专利]防止连续反应通道系统堵塞的方法及执行该方法的微反应器

说明书

本申请是申请号为201080021683.9，申请日为2010年8月26日，申请人为隆萨股份公司，发明创造名称为“防止连续反应通道系统堵塞的方法及执行该方法的微反应器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及防止由在连续反应通道系统中执行的连续反应的副产物引起的所述连续反应通道系统堵塞的方法，和支持用于执行该方法的连续反应通道系统的微反应器。

背景技术

在微反应器连续反应技术中，各种化学物质连续通过微反应器，所述化学物质包括流入该反应器并在其中反应形成流出该微反应器的产物的多种反应物(离析物)。这样的微反应器在例如同一申请人的专利公开号为EP1839739A1的欧洲专利申请中有所揭示。在这些例如金属化反应(其中会发生氢-金属或卤素-金属交换)等化学反应的一些中，在通道系统中存在的水可能与一种或多种化学物质反应，形成了堵塞通道的沉淀物。发生该堵塞的局部概率在整个微反应器中并不相同，但该概率在下文所说的易堵塞区最高，易堵塞区为汇合区和混合区，其中各种反应物交汇在一起，被混合并彼此反应。

应当指出，由于相对于使用干投料而言，即使中等的堵塞也导致压力的上升，并可能导致产率下降，因此仅使用干投料/溶剂，而后者成本很高，因为它涉及大量的干燥步骤。例如，许多醚，如乙醚、甲基叔丁醚(MTBE)、四氢呋喃(THF)，或溶剂例如二甲亚砜(DMSO)，极难与痕量的水分离，因此这种分离也非常昂贵。此外，干燥有时候也会发生问题。例如，已知上述反应(1)会极为剧烈地进行，而其它物质如有机硝酸盐或叠氮化合物甚至是易爆的。有机硝酸盐或叠氮化合物仅作为一般的范例，说明一些物质由于干燥过程很危险而不能被干燥。因此，从这方面考虑，也需要一种不需要干燥的方法。

发明内容

因此，本发明的目的之一是提供防止连续反应通道系统堵塞的方法，该方法与现有方法相比较更便宜，适用于非干燥投料/溶剂的情况，不存在危险，并经济可行。本发明进一步目的是提供执行该方法的微反应器。

上述目的分别通过权利要求1和权利要求8的特征实现。从属权利要求对有利的方面进行了进一步限定。

根据本发明(权利要求1)，防止由在连续反应通道系统中进行的连续反应的副产物引起的所述通道系统堵塞的方法，该方法包括以下步骤：通过沿多种工艺流体中的至少一种工艺流体的流动方向将至少一种超声波耦合进入所述至少一种工艺流体，以生成至少一种移动通过所述通道系统的超声波，其中如本发明所述“防止堵塞”包括“避免堵塞形成”和“去除已形成的堵塞”。因此，至少一种超声波由该通道系统或通道系统的部分引导，并沿着该通道系统或该通道系统的部分达到它的易堵塞区，如同电磁波在光导纤维中被引导一样，该至少一种工艺流体被用作该至少一种超声波的载体介质。优选地，该至少一种超声波尽可能靠近易堵塞区形成，从而减少衰减效应。最优选地，该至少一种超声波在外部生成，但非常靠近该微反应器。对于生成该至少一种超声波的超声探针或装置的具体构造并无限制，只要它能被用于将至少一种超声波传递至一种或多种工艺流体，从而被传输到易堵塞区。通常，根据其应用领域在设计和功率上进行改造的压电换能器可以实现该目的。作为大量实施例中的一个，在文献US2009169428中揭示了一种具有压电换能器的流式细胞的医学应用，其中超声能被应用于连续的悬浮液流。在文献EP1570918A2中揭示了将超声能传输进入增压流体。在文献US5830127中揭示了一种清洁伸长的管状仪器(如内窥镜)的内部通道的方法，包括在内部通道内的液体介质中形成超声波。在文献DE102005025248A1中揭示了一种流体导向系统，其中为了防止该系统的微反应通道中的沉积，超声信号与流动的液体耦合。然而，应当指出，根据本发明，堵塞是在微反应器正常运行过程中被防止的，这可由权利要求1中描述的“在所述通道系统中进行”和“在至少一种工艺流体的流动方向”看出，并且，一种工艺流体或多种工艺流体被用于为该目的将至少一种超声波传输进入微反应器。实验数据显示，一些反应中，当应用该至少一种超声波时，可耐受水含量的限度可被扩展到约500ppm。在此基础上，该至少一种超声波可在与一种或多种工艺流体基本相同或基本相反的方向上行进，其中在该工艺流体流动方向中堵塞位置最接近该微反应器末端时，后一方向可能更有利。