BE1027013A1

BE1027013A1 - Filter voor chemische reactoren

Info

Publication number: BE1027013A1
Application number: BE20195061A
Authority: BE
Inventors: De Beeck Jeff Op; Bo Claerebout; Paul Jacobs
Original assignee: Pharmafluidics N V
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-01-31
Publication date: 2020-08-24
Also published as: US20220057370A1; CN113365725A; KR20210119998A; BE1027013B1; JP2022519811A; CN113365725B; EP3917658A1; WO2020157721A1; CA3124622A1

Abstract

Een chemische reactor geïmplementeerd op een substraat omvat een toevoer voor het ontvangen van een vloeistof en/of een gas, waarbij de toevoer een eerste diepte dhoog heeft en aangepast is om een capillair te accommoderen, omvat een filter element voor het reduceren of verhinderen dat materialen in de aangevoerde vloeistof en/of het aangevoerde gas een verstopping veroorzaken in een verder gedeelte van de chemische reactor, en omvat een verder gelegen gedeelte voor het transporteren en/of processen van de vloeistof en/of het gas, waarbij het verder gelegen gedeelte een diepte dlaag heeft kleiner dan de diepte dhoog van de toevoer. Het filter element omvat een eerste kanaalgedeelte en een tweede kanaalgedeelte, waarbij het eerste kanaalgedeelte dichter tegen de toevoer gepositioneerd is dan het tweede kanaalgedeelte, het eerste kanaalgedeelte dieper is dan het tweede kanaalgedeelte, het eerste kanaalgedeelte een divergerende breedte heeft en vrij is van pilaarstructuren, en het tweede kanaalgedeelte gevuld is met filterpilaren.

Description

Filter voor chemische reactoren Toepassingsgebied van de uitvinding Deze uitvinding heeft in het algemeen betrekking op chemische reactoren zoals bijvoorbeeld chromatografische systemen.

Meer specifiek heeft de huidige uitvinding betrekking op een toevoer voor chemische reactoren, bijvoorbeeld een toevoer bij een kanaal met pilaarstructuren.

Achtergrond van de uitvinding Systemen die gebruik maken van vloeistof propagatie hebben een groot aantal toepassingen, waaronder productie van chemische componenten, synthese van nanoparticles, scheiding en/of extractie van componenten, etc.

Een specifiek voorbeeld van een scheidingstechniek voor het scheiden van mengsels, om deze bijvoorbeeld op een accurate manier te kunnen analyseren, is chromatografie.

Er bestaat een variatie aan vormen van chromatografie zoals gas chromatografie, gel chromatografie, dunne laag chromatografie, adsorptiechromatografie, affiniteitschromatografie, vloeistofchromatografie, … Vloeistofchromatografie wordt typisch gebruikt in farmacie en chemie, zowel voor analytische als voor productietoepassingen.

Bij vloeistofchromatografie wordt gebruik gemaakt van het verschil in oplosbaarheid van verschillende stoffen met een mobiele fase en een stationaire fase.

Doordat elke stof zijn eigen “aanhechtingskracht” heeft tot de stationaire fase worden ze sneller of langzamer meegevoerd met de mobiele fase en op die manier kunnen bepaalde stoffen van andere gescheiden worden.

Het is in principe toepasbaar op om het even welke verbinding, het heeft het voordeel dat er geen verdamping van het materiaal nodig is en dat variaties in temperatuur slechts een verwaarloosbaar effect hebben.

Een typisch voorbeeld van vloeistofchromatografie is gebaseerd op chromatografische kolommen op basis van één of meerdere kanalen waarin de scheiding van de fasen kan bekomen worden voor praktische applicaties.

Het is welgekend dat aan de toevoer bij deze kanalen zich verschillende problemen kunnen manifesteren.

Eén van de gekende problemen is het accuraat monteren van de verschillende componenten in de chromatografische kolom, zoals bijvoorbeeld het monteren van het capillair dat de vloeistof in het kanaal toevoert, met betrekking tot het toevoerkanaal in de chemische reactor die geïmplementeerd is op een substraat.

Een tweede gekend probleem heeft betrekking op het deels of gedeeltelijk verstoppen van de toevoer aan de ingang van het kanaal. Dit fenomeen doet zich vaak voor ter hoogte van de verdeler die als functie het verbreden van de vloeistofplug heeft, naar de breedte van het kanaal waarin de scheiding gebeurt.

Samenvatting van de uitvinding Het is een doelstelling van uitvoeringsvormen overeenkomstig de onderhavige uitvinding om goede systemen voor het scheiden van materialen te produceren.

Het is een voordeel van sommige uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat één of meerdere problemen van systemen volgens de stand der techniek opgelost worden.

De bovenstaande doelstelling wordt verwezenlijkt door een apparaat overeenkomstig uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. In een eerste aspect betreft de onderhavige uitvinding een chemische reactor geïmplementeerd op een substraat, de chemische reactor omvattend — - een toevoer voor het ontvangen van een vloeistof en/of een gas, waarbij de toevoer een eerste diepte droog heeft en aangepast is om een capillair te accommoderen, - een filter element voor het reduceren of verhinderen dat materialen in de aangevoerde vloeistof en/of gas een verstopping veroorzaken in een verder gedeelte van de chemische reactor, en

- een verder gelegen gedeelte voor het transporteren en/of processen van de vloeistof en/of het gas, waarbij het verder gelegen gedeelte een diepte daag heeft kleiner dan de diepte dhoog van de toevoer, daardoor gekenmerkt dat het filter element een eerste kanaalgedeelte en een tweede kanaalgedeelte omvat, waarbij het eerste kanaalgedeelte dichter tegen de toevoer gepositioneerd is dan het tweede kanaalgedeelte, het eerste kanaalgedeelte dieper is dan het tweede kanaalgedeelte, het eerste kanaalgedeelte een divergerende breedte heeft en vrij is van pilaarstructuren, en het tweede kanaalgedeelte gevuld is met filterpilaren. In een gerelateerd aspect, betreft de onderhavige uitvinding ook een design voor een chemische reactor zoals hierboven beschreven. Specifieke en voorkeur dragende aspecten van de uitvinding zijn opgenomen in de aangehechte onafhankelijke en afhankelijke conclusies. Kenmerken van de afhankelijke conclusies kunnen worden gecombineerd met kenmerken van de onafhankelijke conclusies en met kenmerken van andere afhankelijke conclusies zoals aangewezen en niet enkel zoals uitdrukkelijk in de conclusies naar voor gebracht.

In een tweede aspect betreft de onderhavige uitvinding een chemische reactor geïmplementeerd op een substraat, de chemische reactor omvattend een toevoerkanaal aangepast om een capillair te accommoderen voor het aanvoeren van vloeistof en/of gas naar een scheidingskanaal, een verdeler om de overgang in breedte van de vloeistof en/of gas plug tussen het capillair en het scheidingskanaal te controleren, en een scheidingskanaal, dat optioneel pilaarstructuren omvat, waarbij het toevoerkanaal voorzien is van een stopelement voor het accuraat positioneren van het capillair in het toevoerkanaal.

In een gerelateerd aspect, betreft de onderhavige uitvinding ook een design voor een chemische reactor zoals hierboven beschreven.

In een ander aspect betreft de onderhavige uitvinding eveneens een chemische reactor, waarin in een kanaal dat leidt naar een verder gelegen gedeelte van de chemische reactor, lokaal een grotere densiteit aan pilaarstructuren wordt voorzien.

In een gerelateerd aspect betreft de onderhavige uitvinding ook een design voor een chemische reactor zoals hierboven beschreven. Korte beschrijving van de figuren FIG. 1 illustreert een eerste design voor een chemische reactor overeenkomstig een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

FIG. 2 illustreert het effect van de chemische reactor overeenkomstig FIG. 1 op verstopping in het systeem.

FIG. 3 illustreert een tweede design voor een chemische reactor overeenkomstig uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

FIG. 4 illustreert het effect van de chemische reactor overeenkomstig FIG. 1 op verstopping in het systeem.

FIG. 5 illustreert een chemische reactor met lokaal in een kanaal en hogere densiteit aan pilaarstructuren, overeenkomstig met een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

De figuren zijn enkel schematisch en niet limiterend. In de figuren kunnen de afmetingen van sommige onderdelen overdreven en niet op schaal worden voorgesteld voor illustratieve doeleinden. De afmetingen en relatieve afmetingen komen niet noodzakelijk overeen met deze van praktische uitvoeringsvormen van de uitvinding. Referentienummers in de conclusies mogen niet worden geïnterpreteerd om de beschermingsomvang te beperken.

Gedetailleerde beschrijving van illustratieve uitvoeringsvormen De onderhavige uitvinding zal worden beschreven refererend aan specifieke uitvoeringsvormen en aan bepaalde figuren maar de uitvinding is hierdoor niet gelimiteerd en is enkel gelimiteerd door de conclusies.

Het dient opgemerkt te worden dat de term "bevat" en “omvat”, zoals gebruikt in de conclusies, niet als beperkt tot de erna beschreven middelen dient geïnterpreteerd te worden; deze term sluit geen andere elementen of stappen uit. Hij is zodoende te interpreteren als het specificeren van de aanwezigheid van devermelde kenmerken, waarden, stappen of componenten waarnaar verwezen wordt, maar sluit de aanwezigheid of toevoeging van één of meerdere andere kenmerken, waarden, stappen of componenten, of groepen daarvan niet uit. Dus, de omvang van de uitdrukking "een inrichting bevattende middelen A en B" dient niet beperkt te 5 worden tot inrichtingen die slechts uit componenten A en B bestaan. Het betekent dat met betrekking tot de huidige uitvinding, A en B de enige relevante componenten van de inrichting zijn.

Verwijzing doorheen deze specificatie naar “één uitvoeringsvorm” of “een uitvoeringsvorm” betekent dat een specifiek kenmerk, structuur of karakteristiek beschreven in verband met de uitvoeringsvorm is opgenomen in tenminste één uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Dus, voorkomen van de uitdrukkingen “in één uitvoeringsvorm” of “in een uitvoeringsvorm” op diverse plaatsen doorheen deze specificatie hoeven niet noodzakelijk allemaal aan dezelfde uitvoeringsvorm te refereren, maar kunnen dit wel doen. Voorts, de specifieke kenmerken, structuren of karakteristieken kunnen gecombineerd worden op eender welke geschikte manier, zoals duidelijk zou zijn voor een gemiddelde vakman op basis van deze bekendmaking, in één of meerdere uitvoeringsvormen. Vergelijkbaar dient het geapprecieerd te worden dat in de beschrijving van voorbeeldmatige uitvoeringsvormen van de uitvinding verscheidene kenmerken van de uitvinding soms samen gegroepeerd worden in één enkele uitvoeringsvorm, figuur of beschrijving daarvan met als doel het stroomlijnen van de openbaarmaking en het helpen in het begrijpen van één of meerdere van de verscheidene inventieve aspecten. Deze methode van openbaarmaking dient hoe dan ook niet geïnterpreteerd te worden als een weerspiegeling van een intentie dat de uitvinding meer kenmerken vereist dan expliciet vernoemd in iedere conclusie. Eerder, zoals de volgende conclusies weerspiegelen, inventieve aspecten liggen in minder dan alle kenmerken van één enkele voorafgaande openbaar gemaakte uitvoeringsvorm. Dus, de conclusies volgend op de gedetailleerde beschrijving zijn hierbij expliciet opgenomen in deze gedetailleerde beschrijving, met iedere op zichzelf staande conclusie als een afzonderlijke uitvoeringsvorm van deze uitvinding.

Voorts, terwijl sommige hierin beschreven uitvoeringsvormen sommige, maar niet andere, in andere uitvoeringsvormen inbegrepen kenmerken bevatten, zijn combinaties van kenmerken van verschillende uitvoeringsvormen bedoeld als gelegen binnen de reikwijdte van de uitvinding, en vormen deze verschillende uitvoeringsvormen, zoals zou begrepen worden door de vakman. Bijvoorbeeld, in de volgende conclusies kunnen eender welke van de beschreven uitvoeringsvormen gebruikt worden in eender welke combinatie.

Wanneer in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding referentie wordt gemaakt naar diepte, wordt verwezen naar de dimensie gemeten loodrecht op het substraat waarop de chemische reactor is geïmplementeerd.

Wanneer in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding referentie gemaakt wordt naar een verder gelegen gedeelte, wordt verwezen naar een gedeelte dat verder stroomafwaarts ligt in de chemische reactor. Dit kan bijvoorbeeld een trapping kolom zijn, maar ook een ander microfluidisch element.

Wanneer in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding referentie gemaakt wordt naar een divergerende breedte van het eerste kanaalgedeelte, wordt verwezen naar alle mogelijke kanaalgedeeltes waarvan de breedte aan de ingang kleiner is dan de breedte aan de uitgang. In sommige uitvoeringsvormen kan de breedte in de richting van de stroomrichting systematisch toenemen, in sommige uitvoeringsvormen kan de breedte in een stuk van het kanaalgedeelte systematisch toenemen maar ook niet monotone of strikt monotone verbredingen van het kanaal kunnen zich voordoen en vallen onder de term divergerende breedte.

In een eerste aspect betreft de onderhavige uitvinding een chemische reactor. Zo’n chemische reactor kan een chromatografische kolom zijn, maar is daartoe niet beperkt. Andere voorbeelden van chemische reactoren die voordeel kunnen halen uit de onderhavige uitvindingen zijn bijvoorbeeld aanrijkingsfilters of trapping kolommen, reactoren met (micro-)katalysatoren, multi-fase reactoren, brandstofcellen, elektrochemische reactoren, reactoren voor capillaire electrochromatografie, etc. De onderhavige uitvinding betreft een chemische reactor geïmplementeerd op een substraat.

De chemische reactor omvat een toevoer voor het ontvangen van een vloeistof en/of gas. Typisch is zo’n toevoer een microfluidisch kanaal, waarin een capillair wordt geïntroduceerd waarlangs de vloeistof en/of het gas wordt toegevoerd in de chemische reactor. Het toevoerkanaal heeft typisch een diepte dhoog - Overeenkomstig uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding heeft de chemische reactor ook een filter element voor het reduceren of verhinderen dat materialen in de aangevoerde vloeistof en/of het aangevoerde gas een verstopping veroorzaken in een verder gedeelte van de chemische reactor. Gezien verstoppingen één van de voornaamste zaken van het niet accuraat werken van chemische reactoren is, resulteert dit filter element in belangrijke voordelen wat betreft efficiëntie van deze systemen alsook accuraatheid van deze systemen.

Naast het filter element is er ook minstens één verder gelegen gedeelte (een verder stroomafwaarts gelegen gedeelte in vergelijking met de toevoer en het filter element) dat bijvoorbeeld kan gebruikt worden voor het transporteren en/of behandelen van de vloeistof en/of het gas. Bijvoorbeeld voor het scheiden van verschillende fasen uit de vloeistof en/of het gas. Dit verder gelegen gedeelte heeft typisch een diepte daag kleiner dan de diepte dhoog van de toevoer.

Uitvoeringsvormen overeenkomstig dit eerste aspect van de onderhavige uitvinding zijn verder gekenmerkt door het feit dat het filter element een eerste kanaalgedeelte en een tweede kanaalgedeelte omvat. Het eerste kanaalgedeelte is daarbij dichter tegen de toevoer gepositioneerd dan het tweede kanaalgedeelte. Verder is het eerste kanaalgedeelte ook dieper dan het tweede kanaalgedeelte. Het eerste kanaalgedeelte heeft ook een divergerende breedte en is vrij van pilaarstructuren. Het tweede kanaalgedeelte is gevuld met filterpilaren.

In sommige uitvoeringsvormen vertoont het filter element een plotse sprong in diepte waardoor het filter element een filterend effect induceert. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat een filter element waarin de diepte een plotse sprong vertoont verrassend een filterend effect induceert aan die sprong. Hierdoor is de kans dat restafval van tijdens de productie van de chemische reactor of andere storende elementen een verstopping veroorzaken in dechemische reactor kleiner omdat deze restafval of storende elementen de fijne doorgangen in de verder gelegen gedeeltes van de reactor niet bereiken (ze worden immers eerder tegengehouden, bijvoorbeeld bij de plotse sprong in diepte).

In sommige uitvoeringsvormen is de chemische reactor aangepast waarbij de toevoer en het filter element zo zijn opgebouwd dat, wanneer het capillair is gepositioneerd in de toevoer, de vloeistof en/of het gas aangevoerd door het capillair een val maakt in het eerste kanaalgedeelte van het filter element. Het capillair wordt normaliter ingeliimd in de toevoer, zodat het capillair bij een werkend systeem steeds gepositioneerd is in de chemische reactor. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de diepte van het eerste kanaalgedeelte kan gekozen worden in functie van de dikte van de wand van het capillair dat wordt gebruikt, zodat er extra turbulentie wordt veroorzaakt in het eerste kanaalgedeelte. De diepte van het toevoer en/of van het eerste kanaalgedeelte kan bijvoorbeeld tussen 80um en 200u4m zijn, bijvoorbeeld tussen 100um en 150um. De diepte van het tweede kanaalgedeelte kan bijvoorbeeld tussen 10um en 60um zijn, bijvoorbeeld tussen 15um en 40um. Deze kan matchen met de diepte van het verder gelegen gedeelte. De overgang tussen de verschillende dieptes kan plots zijn, i.e. door middel van één of meerdere stappen. In sommige uitvoeringsvormen kan de overgang ook geleidelijk voorzien zijn.

In sommige uitvoeringsvormen is de diepte van het eerste kanaalgedeelte gelijk aan de diepte dhoog van de toevoer en/of is de diepte van het tweede kanaalgedeelte gelijk aan de diepte daag van het verder gelegen gedeelte. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het aantal verschillende dieptes die in de reactor moeten gegenereerd worden kan beperkt worden. Wanneer deze bijvoorbeeld door middel van etsten worden geproduceerd, is het een voordeel dat de kanaalgedeelten van het filter element dezelfde diepte kunnen hebben als de toevoer en het verder gelegen gedeelte.

In sommige uitvoeringsvormen hebben de filterpilaren een lengte/breedte aspect ratio hebben tussen 2 en 0.5, bijvoorbeeld tussen 1.2 en 0.8. Waar in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding referentie gemaakt wordt naar eenlengte/breedte aspect ratio, wordt verwezen naar de dimensie van de pilaren in de lengterichting van het kanaal, i.e. in de gemiddelde richting van de vloeistof of gasstroom ten opzichte van de dimensie in de breedterichting van het kanaal, i.e. in de richting loodrecht op de zijwanden.

In sommige uitvoeringsvormen zijn de filterpilaren cilindrisch. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het gebruik van cilindrische filterpilaren toelaat om een groot aantal tussenkanalen te genereren in het filter element, terwijl de ruimte nodig voor het filteren kan beperkt worden ten voordele van de lengte van bijvoorbeeld een scheidingsbed dat volgt na het filter element.

In sommige uitvoeringsvormen zijn er eveneens pilaarstructuren aanwezig in het verder gelegen gedeelte. De kleinste afstand tussen de filterpilaren in het tweede kanaalgedeelte is daarbij maximaal de afstand is tussen de pilaarstructuren in het verder gelegen gedeelte. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat de specifieke interpilaar afstand in het filter element kan resulteren in het feit dat verstoppingen zich niet voordoen in verder gelegen gedeeltes in de reactor die ook gebaseerd zijn op pilaarstructuren.

In sommige uitvoeringsvormen is het aantal filterpilaren op de eerste rij dwars op het kanaal die bereikt wordt stroomafwaarts vanaf de toevoer minstens 5, bijvoorbeeld minstens 7, bijvoorbeeld minstens 9, bijvoorbeeld minstens 11, bijvoorbeeld minstens 13, bijvoorbeeld minstens 15 is. Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het aantal kanalen waardoor de vloeistof en/of gas stroom kan stromen initieel groot is, zodat verstopping van één of meerdere kanalen geen aanleiding geeft tot onmiddellijke verstopping van de gehele reactor.

In sommige uitvoeringsvormen omvat het tweede kanaalgedeelte een eerste set van cilindrische filterpilaren dichter tegen de toevoer gepositioneerd en een tweede set van cilindrische filterpilaren verder van de toevoer gepositioneerd in vergelijking tot de eerste set, waarbij de eerste set grotere filterpilaren met een grotere diameter bevat dan de diameter van de filterpilaren in de tweede set. In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen ook meer dan twee sets van filterpilaren gebruikt worden met een verschillende diameter.

In sommige uitvoeringsvormen is het verder gelegen gedeelte een scheidingskanaal.

In sommige uitvoeringsvormen is het scheidingskanaal gevuld met langwerpige pilaren georiënteerd zodat de lengterichting loodrecht op de gemiddelde stroomrichting in het scheidingskanaal staat of waarin het scheidingskanaal gevuld is metcilindrische pilaren.

In sommige uitvoeringsvormen is de toevoer voorzien van een stopelement voor het accuraat positioneren van het capillair in het toevoerkanaal.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het monteren van het capillair in de chemische reactor op een gecontroleerde manier kan gebeuren, zodat het risico op beschadiging beperkt is.

Doordat een stopelement is voorzien in het toevoerkanaal, kan het capillair geen schade berokkenen aan delen van de verdeler of van het scheidingskanaal bij installatie van het capillair.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het monteren van het capillair in de chemische reactor op een efficiënte manier kan gebeuren.

In sommige uitvoeringsvormen wordt het stopelement gevormd door een vernauwing van het toevoerkanaal.

De chemische reactor kan een chromatografische kolom omvatten.

De chemische reactor kan een chromatografie systeem zijn.

Het chromatografie systeem kan een hoog performantie vloeistof chromatografie systeem is.

Bij wijze van illustratie zullen twee voorbeelden van chemische reactoren met een filter element overeenkomstig de onderhavige uitvinding geïllustreerd worden, met verwijzing naar FIG. 1 tot FIG.4, hoewel uitvoeringsvormen hier uiteraard niet door beperkt zijn.

FIG. 1 illustreert een chemische reactor waarbij de toevoer 110, het filter element 120 met een eerste kanaalgedeelte 122 en een tweede kanaalgedeelte 124 is getoond.

In het tweede kanaalgedeelte 124, welk het deel is van het filter element 120 dat de kleinste diepte heeft, zijn filterpilaarstructuren 126 voorzien.

Het verder gelegen gedeelte 130 is in het huidige voorbeeld een trapping kolom.

In het huidigvoorbeeld is de trapping kolom zelf eveneens voorzien van pilaren, ook pilaarstructuren genoemd, waarbij deze in het huidige voorbeeld een langwerpige vorm hebben geörienteerd dwars op de stroomrichting.

Het dient echter te worden opgemerkt dat de onderhavige uitvinding hierdoor niet is gelimiteerd en kantoegepast worden voor verder gelegen elementen met andere pilaarstructuren.

In het huidig voorbeeld is het filter element tevens een verdeler, ook wel distributor genoemd, die ervoor zorgt dat de vloeistof en/of gas plug die behandeld of geanalyseerd dient te worden verbreedt van de breedte bepaald door het capillair waarin deze wordt aangevoerd en de breedte van de trapping kolom zelf.

In het huidig voorbeeld heeft het deel 122 dezelfde diepte als de toevoer, terwijl het deel 124 dezelfde diepte heeft als de trapping kolom.

In het huidig voorbeeld is de diepte van het eerste kanaalgedeelte ongeveer 130um en de diepte van het tweede kanaalgedeelte ongeveer 20um.

Hierdoor voorziet het filter element 120 in een overgang in diepte, waardoor een filter functie gegenereerd wordt.

In FIG. 1 wordt verder ook een stopgedeelte voorzien geschikt voor het accuraat installeren van het capillair in de chemische reactor.

Het capillair dat typisch net iets kleiner is dan de diameter van de toevoer kan dan in de toevoer geschoven worden en wordt spontaan geblokkeerd wanneer het stopgedeelte 150 bereikt wordt.

In FIG. 2 is voor een systeem dat schematisch is weergegeven in FIG. 1 geïllustreerd dat het samenklitten van materiaal typisch voorkomt in het eerste kanaalgedeelte en de materialen of brokstukken die hier aanleiding voor geven dus niet in de kolom zelf raken, waardoor ze er geen verstopping kunnen veroorzaken.

De omlijnde stukken op de foto tonen het samengeklit materiaal.

In FIG. 3 is een alternatief voorbeeld getoond van een chemische reactor.

In dit voorbeeld is het verder gelegen gedeelte geen trapping kolom maar een kanaal voorzien van pilaarstructuren.

De filterfunctie voorzien door filter element 120 werkt er echter op dezelfde manier.

In FIG. 4 is voor een systeem dat schematisch is weergegeven in FIG. 3 geïllustreerd dat het samenklitten van materiaal typisch voorkomt in het eerste kanaalgedeelte ende materialen of brokstukken die hier aanleiding voor geven dus niet in het kanaal zelf geraken, waardoor ze er geen verstopping kunnen veroorzaken.

In een gerelateerd aspect betreft de onderhavige uitvinding een design voor een chemische reactor zoals beschreven in bovenstaand aspect.

In nog een ander aspect, betreft de onderhavige uitvinding een chemische reactor geïmplementeerd op een substraat, de chemische reactor omvattend een toevoerkanaal aangepast om een capillair te accommoderen voor het aanvoeren van vloeistof en/of gas naar een scheidingskanaal, een verdeler om de overgang in breedte van de vloeistof en/of gas plug tussen het capillair en het scheidingskanaal te controleren, en een scheidingskanaal, dat optioneel pilaarstructuren omvat, waarbij het toevoerkanaal voorzien is van een stopelement voor het accuraat positioneren van het capillair in het toevoerkanaal. Dit is een actie die typisch éénmalig gebeurt bij de installatie.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het monteren van het capillair in de chemische reactor op een gecontroleerde manier kan gebeuren, zodat het risico op beschadiging beperkt is. Doordat een stopelement is voorzien in het toevoerkanaal, kan het capillair geen schade berokkenen aan delen van de verdeler of van het scheidingskanaal.

Het stopelement kan worden gevormd door een vernauwing van het toevoerkanaal. Dit kan worden gevormd door lokaal het toevoerkanaal een andere etsdiepte te geven. Het stopmateriaal kan uit hetzelfde materiaal opgebouwd zijn als het materiaal waarin het toevoerkanaal is gemaakt, hoewel dit niet noodzakelijk is.

Het toevoerkanaal kan substantieel dieper zijn dan het scheidingskanaal.

Het is een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding dat het toevoerkanaal gemakkelijk het capillair kan accommoderen. Hoewel stopelementen geïllustreerd zijn voor de chemische reactoren voorgesteld in FIG. 1 en FIG. 3, dienen chemische reactoren overeenkomstig dit aspect van de onderhavige uitvinding geen filter element zoals beschreven in de eerdere aspecten te omvatten. Het stopelement kan losstaand hiervan voorzien zijn. In een gerelateerd aspect, betreft de onderhavige uitvinding ook een design voor een chemische reactor zoals hierboven beschreven.

In een nog ander aspect betreft de onderhavige uitvinding eveneens een chemische reactor, waarin in een kanaal dat leidt naar een verder gelegen gedeelte van de chemische reactor, lokaal een grotere densiteit aan pilaarstructuren wordt voorzien. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door de gemiddelde diameter van de pilaarstructuren in dit gedeelte kleiner te kiezen. De pilaarstructuren worden daarbij bij voorkeur zo gerangschikt dat lokaal een groter aantal doorgangspaden wordt voorzien voor de vloeistof of het gas. Deze structuur wordt bij wijze van illustratie getoond in FIG. 5 waarbij een kanaal 510, een gedeelte 520 in het kanaal 510 met een hogere densiteit aan pilaarstructuren, en een verder gelegen gedeelte 530 wordt getoond. De densiteit kan bijvoorbeeld twee maal zo hoog zijn, drie maal zo hoog zijn, etc. De voordelen van het gebruik van een gedeelte met hogere densiteit aan pilaarstructuren zijn het feit dat er een extra vermenging optreedt (door het hoger aantal samenvloeiingspunten) van de vloeistof en/of gas plug ontstaat zodat, zelfs als er een verstopping optreedt in één van de doorgangen van de eerste rij pillaren uit het gedeelte 520, de verspreiding van de vloeistof of gas plug in het verder gelegen gedeelte 530, e.g. de verdeler, op een uniforme manier zal gebeuren doordat deze zijn volle functionaliteit kan behouden. Het dient te worden opgemerkt dat cilindrische pilaarstructuren vaak gebruikt worden, maar dat de onderhavige uitvinding hierdoor niet gelimiteerd is en andere vormen eveneens kunnen gebruikt worden. In een gerelateerd aspect betreft de onderhavige uitvinding eveneens een design voor een chemische reactor overeenkomstig het bovenstaand aspect.

Claims

Conclusies

1. Een chemische reactor geïmplementeerd op een substraat, de chemische reactor omvattend - een toevoer voor het ontvangen van een vloeistof en/of een gas, waarbij de toevoer een eerste diepte dhoog heeft en aangepast is om een capillair te accommoderen, - een filter element voor het reduceren of verhinderen dat materialen in de aangevoerde vloeistof en/of gas een verstopping veroorzaken in een verder gedeelte van de chemische reactor, en - een verder gelegen gedeelte voor het transporteren en/of processen van de vloeistof en/of het gas, waarbij het verder gelegen gedeelte een diepte daag heeft kleiner dan de diepte dhoog van de toevoer, daardoor gekenmerkt dat het filter element een eerste kanaalgedeelte en een tweede kanaalgedeelte omvat, waarbij het eerste kanaalgedeelte dichter tegen de toevoer gepositioneerd is dan het tweede kanaalgedeelte, het eerste kanaalgedeelte dieper is dan het tweede kanaalgedeelte, het eerste kanaalgedeelte een divergerende breedte heeft en vrij is van pilaarstructuren, en het tweede kanaalgedeelte gevuld is met filterpilaren.

2. Een chemische reactor overeenkomstig conclusie 1, waarin het filter element een plotse sprong in diepte vertoont die een filterend effect induceert.

3. Een chemische reactor overeenkomstig conclusie 1 of 2, waarin de toevoer en het filter element zo is opgebouwd dat, wanneer het capillair is gepositioneerd in de toevoer, de vloeistof en/of het gas aangevoerd door het capillair een val maakt in het eerste kanaalgedeelte van het filter element.

4. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin de diepte van het eerste kanaalgedeelte gelijk is aan de diepte dhoog vande toevoer en/of waarin de diepte van het tweede kanaalgedeelte gelijk is aan de diepte diaag van het verder gelegen gedeelte.

5. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin de filterpilaren een lengte/breedte aspect ratio hebben tussen 2 en 0.5, bijvoorbeeld tussen 1.2 en 0.8.

6. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin de filterpilaren substantieel cilindrisch zijn.

7. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin eveneens pilaarstructuren aanwezig zijn in het verder gelegen gedeelte en waarbij de kleinste afstand tussen de filterpilaren in het tweede kanaalgedeelte maximaal de afstand is tussen de pilaarstructuren in het verder gelegen gedeelte.

8. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarbij het aantal filterpilaren op de eerste rij dwars op het kanaal die bereikt wordt stroomafwaarts vanaf de toevoer minstens 5, bijvoorbeeld minstens 7, bijvoorbeeld minstens 9, bijvoorbeeld minstens 11, bijvoorbeeld minstens 13, bijvoorbeeld minstens 15 is.

9. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin het tweede kanaalgedeelte een eerste set van cilindrische filterpilaren omvat dichter tegen de toevoer gepositioneerd en een tweede set van cilindrische filterpilaren omvat verder van de toevoer gepositioneerd in vergelijking tot de eerste set, waarbij de eerste set grotere filterpilaren met een grotere diameter bevat dan de diameter van de filterpilaren in de tweede set.

10. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin het verder gelegen gedeelte een scheidingskanaal kan zijn.

11. Een chemische reactor overeenkomstig de voorgaande conclusie, waarin het scheidingskanaal gevuld is met langwerpige pilaren georiënteerd zodat de lengterichting loodrecht op de gemiddelde stroomrichting in het scheidingskanaal staat of waarin het scheidingskanaal gevuld is met cilindrische pilaren.

12. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin de toevoer voorzien is van een stopelement voor het accuraat positioneren van het capillair in het toevoerkanaal.

13. Een chemische reactor overeenkomstig conclusie 12, waarin het stopelement wordt gevormd door een vernauwing van het toevoerkanaal.

14. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin de chemische reactor een chromatografische kolom omvat.

15. Een chemische reactor overeenkomstig één van de voorgaande conclusies, waarin de chemische reactor een chromatografie systeem is.

16. Een chemische reactor overeenkomstig conclusie 15, waarin het chromatografie systeem een hoog performantie vloeistof chromatografie systeem is.