[发明专利]改进的工艺强化流反应器

说明书

本申请涉及改进的工艺强化流反应器。流反应器具有模块，所述模块具有加工流体通道，所述加工流体通道具有内表面，通道的一部分包括：沿着该部分的横截面，所述横截面具有横截面形状，以及沿着通道具有多个最小值的横截面面积。横截面形状沿着该部分连续变化，并且该部分的内表面不包括相对的平坦平行侧面对或者仅包括如下相对的平坦平行侧面对，其延伸的长度不超过沿着该部分的所述相对的平坦平行侧面之间的距离的4倍，以及该部分含有沿着该部分分布的多个障碍物。

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2018/044572，国际申请日为2018 年7月31日，进入中国国家阶段的申请号为201880050026.3，发明名称为“改进的工艺强化流反应器”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请根据35 U.S.C.§119，要求2017年7月31日提交的美国临时申请第62/539,541号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本公开一般地涉及流反应器，具体地涉及具有优化的通道结构的流反应器。

背景技术

工艺强化的目标是使用同时显著减小反应器尺寸并且使得传质和传热效率最大化的构造，来产生高效率的反应和处理系统。在化学工程中，对于工艺强化感兴趣及其应用的原因在于：将大规模的非环境友好型工业工艺转变为较小的、更安全的、更能源有效且环境友好型工艺的潜力。

工艺强化由新型设备和技术的开发所构成，其相比于如今常用的那些而言，预期在制造和加工中，对于减小装备尺寸/生产投入比、能耗和/或废物产生方面，带来非常明显的甚至数量级上的改善，最终导致更廉价且可持续的技术。换言之，任何导致明显更小、更清洁且更能源高效技术的化学工程开发都是工艺强化的。

整个工艺强化领域通常可以被分成两块：工艺强化装备，例如新型反应器以及强化混合、传热和传质装置；和工艺强化方法，例如新的或混合型分离、反应和分离的整合、热交换或相分离(在所谓的多功能反应器中)、采用替代能源(光、超声等)的技术以及新的工艺控制方法(类似故意的非稳态运行)。显然，可能存在一些重叠。新方法可能需要开发新型装备，反之亦然；而已经开发的新设备有时候使用新的非常规工艺方法。

US7939033公开了具有特性通道设计的“微反应器”或者微米至毫米规格流反应器，其相对于给定通道或装置中的压降产生了良好的混合性能。但是，会希望实现甚至更好的性能，例如相同或更好的混合且具有较低的压降。

发明内容

下面简要归纳本公开的内容，以便提供对详述部分所描述的一些示例性实施方式的基本理解。

在一些实施方式中，流反应器具有模块，所述模块具有加工流体通道，所述加工流体通道具有内表面，通道的一部分包括：沿着该部分的横截面，所述横截面具有横截面形状，以及沿着通道具有多个最小值的横截面面积。横截面形状沿着该部分连续变化，并且该部分的内表面不包括相对的平坦平行侧面对或者仅包括如下相对的平坦平行侧面对，其延伸的长度不超过沿着该部分的所述相对的平坦平行侧面之间的距离的4倍，以及该部分含有沿着该部分分布的多个障碍物。

在一些实施方式中，该部分还包括顺次的室，每个具有喷嘴状入口和窄化出口。

在一些实施方式中，所述顺次的室中的一个室与所述顺次的室中的下一个室嵌套，使得所述一个室的窄化出口形成相邻的下一个室的喷嘴状入口。

在一些实施方式中，所述多个障碍物中的至少一个位于第一个室中并且与具有第一端点和第二端点的直线相交，所述第一端点位于所述第一室的入口的中心，以及所述第二端点位于所述第一室的出口的中心。

在一些实施方式中，所述多个障碍物中的所述至少一个与具有位于所述第一室的入口中的第一端点和位于所述第一室的出口中的第二端点的每条直线相交。