CN102917783A - 蜂窝体反应器界面锚定 - Google Patents

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Abstract

本文公开了将流体界面或其他界面附连到挤出蜂窝体反应器上的方法和装置，所述方法包括为蜂窝体提供不包围所述蜂窝体的机械界面，然后将流体界面或其他界面安装到机械界面上。机械界面的替代形式包括位于主体相对侧面上的沟槽，位于主体同一侧面上的一个或多个沟槽，以及带螺旋锚的盲孔。

Description

蜂窝体反应器界面锚定
本申请要求2010年5月31日提交的美国申请系列第61/350,005号的优先权。
背景
本发明一般涉及将流体界面安装在蜂窝体挤出基材反应器上的技术，具体涉及通过结合到基材中的机械特征将流体界面固定的安装技术。
概述
本发明提供了简单、廉价的方法，用来将流体互连件或其他界面牢固地安装和固定到蜂窝挤出体型反应器上。
一些实施方式包括用来将流体界面或其他界面附连到挤出蜂窝体反应器上的装置，所述装置包括与蜂窝体附连但不包围所述蜂窝体的机械界面以及安装到所述机械界面上的流体界面或其他界面。机械界面的替代形式包括位于主体相对侧面上的沟槽、位于主体同一侧面上的一个或多个沟槽以及带螺旋锚（screw anchor）的盲孔。
其他实施方式包括形成所述装置所需的方法，并且本文揭示的结构也是本发明内容的方面，包括将流体界面或其他界面附连到挤出蜂窝体反应器上的基本方法：为蜂窝体提供不包围所述蜂窝体的机械界面，然后将流体界面或其他界面安装到所述机械界面上。提供机械界面的步骤可采取以下方式：（1）在蜂窝体的相对侧面上机械加工或以其他方式形成沟槽；（2）在蜂窝体的同一侧面上机械加工或以其他方式形成一个或多个沟槽；（3）在蜂窝体中钻出或以其他方式形成盲孔，并将螺旋锚附连到所述盲孔中，或采用其他合适的手段。安装附连到机械界面上的流体界面或其他界面的步骤可采取以下方式：利用机械界面对着蜂窝体上的表面压紧O形环。
在以下的详细描述中给出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各种实施方式而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都仅仅是示例性的，用来提供理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发明的进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了本发明的一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。
附图说明
图1是根据一个实施方式具有侧面端口和机械锚定特征的挤出体基材的透视图；
图2是与界面夹具联用的挤出体的截面；
图3是类似于图2的截面，但显示了另一个实施方式；
图4是又一个实施方式的截面图；
图5是强度测试设备的某些组件的截面示意图，所述设备用于测试具有槽口30的基材20的强度；以及
图6是利用图5中截面示意图所示的设备得到的强度测试结果图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明，这些附图显示了本文大体描述的方法和装置的某些例子。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。
本发明人以及/或者同事先前已经提出了基于蜂窝体挤出技术的低成本连续流动化学反应器的制造技术，例如转让给本受让人的专利公开US20090169445所述。这样的反应器在挤出体中形成，所述挤出体一般具有沿着共同方向从所述挤出体的第一端部延伸到第二端部的孔道或通道。具有显著长度和体积以及非常高的表面-体积比的通路可通过上面参考的申请所公开的方法形成，通道入口由挤出体的端部或侧壁（或者同时由端部和侧壁）提供。本发明提供了与挤出体基材内形成的连续流动反应器或类似流体装置形成通用而牢固的流体连接的装置和方法。
参考图1，根据本发明的一个实施方式，蜂窝体包括侧面端口24和位于相对面上的槽口或沟槽30，用于形成与主体20附连但不包围主体20的机械界面。沟槽30或槽口为蜂窝体提供了机械界面或者机械咬合或抓握点，不要求像其他一些界面那样（参见例如同样转让给本受让人的专利公开EP2098285），用来安装或固定蜂窝体的结构，或者要安装到蜂窝体上的结构必须包围蜂窝体。通过机械加工或以其他方式形成机械界面，也就是抓握挤出体的地方，可将与反应器或其他流体装置相互作用的流体界面或其他界面安装到机械界面上。从图1和2可以看出，在蜂窝体的相对侧面上使用沟槽30是目前优选的一种机械界面类型。
对于图1和2所示的实施方式，相对沟槽30提供的机械界面允许形成与主体20侧面中的侧面端口24相连的较直的流体界面。这从图2中的截面看得最清楚。如图所示，界面夹具40咬合在沟槽30中。界面夹具拥有以侧面端口24为中心的套管42。套管中支承有O形环界面50。O形环界面有一通路从其中穿过，用于在远离主体20的端部实现流体连接，较佳的是某种类型的标准流体连接。在朝向主体120的端部，O形环狭槽或通道中容纳O形环52，所述O形环52被机械界面和O形环界面50绕着侧面端口24压向主体侧面。这在O形环界面内的通路与侧面端口24后面主体20内的通路之间形成了流体密封。如图所示，套管42与O形环界面50之间可具有螺纹接头或界面44，这可以是紧固界面50并将其对着O形环52压紧的机构。还可为界面50提供可机械咬合的表面46，如用于扳手的六角头，或者有凸边的表面或其他增大摩擦的表面。
相对的狭槽30不是本发明人相信可用于本发明的唯一机械界面类型。参考图3，在蜂窝体20的单一侧面上的一条或多条沟槽或通道32也可用作机械界面，尤其是在以下情况下：所述一条或多条沟槽或通道32包括至少一个悬突边缘，或者像在图示实施方式中那样具有两个悬突边缘。然后，设计用于装配沟槽或通道32的界面夹具40可对着沟槽32的悬突边缘压紧，如图所示。
图3中的截面图显示了适合使用的另一类机械界面。在此情况下，将螺旋锚34固定在盲孔36中，所述盲孔事先在蜂窝体20内钻出，或者以其他方式机械加工或形成。
图5是强度测试设备的某些组件的截面示意图，所述设备用于测试基材20的强度，所述基材具有图1、2（以及图5）所示类型的槽口30。为了使微反应应用中所用的外径为4毫米的O形环实现无漏密封，所需的O形环压缩力为50-70牛顿或11-15.4磅力。当采用的安全因数为3时，各种O形环界面夹持方法必须抵抗150-210牛顿或33-46磅力的作用力而不失效。注意，在上面提出的所有方法中，至少需要两个锚定位置。因此，失效前的峰值作用力可减半，使得所需的峰值作用力为75-105牛顿或16.5-23磅力。若给定的方法不能满足此要求，则可增加额外的锚定位置，或者可增加锚定位置的面积或长度。在带槽口的基材上，在负荷下进行破裂前的峰值负荷测量，如图5所示。评价了两种不同的槽口基材类型：一条支撑孔道和两条支撑孔道，其中支撑孔道计数表示在槽口基材测试中承担负荷的基材孔道的数量。例如，在图5中，测试基材有两条支撑孔道。
图6是峰值负荷测试过程中槽口样品负荷（单位为磅力）与基材偏移或延伸幅度（单位为毫米）的曲线图。图6中的槽口样品有两条支撑孔道（6号样品）。曲线显示，初始破裂前的峰值负荷为21磅力左右，17磅力左右可能发生初始失效。
表1汇总了8个样品的测量数据。结果显示，采用两条支撑孔道时，失效前的平均峰值负荷为23.9磅力，而对于一条支撑孔道，失效前的平均峰值负荷为18.8磅力。因此，与一条支撑孔道相比，采用两条支撑孔道提供了显著的强度优势。具有更多支撑孔道的结构预期能抵抗更大的作用力。
测量结果表明，只要在每个槽口中采用至少两条支撑孔道，在基材的相对侧面上采用两个槽口结构将满足目标负荷要求。还应指出，在测试配置中，负荷偏向槽口两端，负荷杆在槽口两端的偏移最小（槽口强度也更小）。由此可以看出，利用本文提出的机械界面类型，非常有可能满足强度要求。
形成所述装置所需的方法以及本文揭示的结构也是本发明内容的方面，包括将流体界面或其他界面附连到挤出蜂窝体反应器上的基本方法：为蜂窝体提供不包围所述蜂窝体的机械界面，然后将流体界面或其他界面安装到所述机械界面上。提供机械界面的步骤采用以下方式：（1）在蜂窝体的相对侧面上机械加工或以其他方式形成沟槽；（2）在蜂窝体的同一侧面上机械加工或以其他方式形成一个或多个沟槽；（3）在蜂窝体中钻出或以其他方式形成盲孔，并将螺旋锚附连到所述盲孔中，或采用其他合适的手段。安装附连到机械界面上的流体界面或其他界面的步骤可采取以下方式：利用机械界面对着蜂窝体上的表面压紧O形环。
本发明所揭示的方法和/或装置通常可用来进行任何工艺，所述工艺包括在微型结构中对流体或流体混合物，包括多相流体混合物进行混合、分离、萃取、结晶、沉淀或其他的工艺过程——包括含有多相流体混合物而该多相流体混合物还含有固体的流体或流体混合物。所述工艺过程可以包括物理过程，化学反应，生物化学过程，或者任意其他形式的工艺过程，化学反应被定义为导致有机物、无机物或者有机物和无机物发生相互转化的过程。以下列出了可以通过所揭示的方法和/或设备进行的反应的非限制性例子:氧化;还原;取代;消去;加成;配体交换;金属交换;以及离子交换。更具体来说，以下列出了可以通过所揭示的方法和/或设备进行的反应的任一非限制性例子:聚合;烷基化;脱烷基化;硝化；过氧化;磺化氧化;环氧化;氨氧化;氢化;脱氢;有机金属反应;贵金属化学/均相催化剂反应;羰基化;硫羰基化;烷氧基化;卤化;脱卤化氢;脱卤化;加氢甲酰化;羧化;脱羧;胺化;芳基化;肽偶联;醇醛缩合;环化缩合;脱氢环化;酯化;酰胺化;杂环合成;脱水;醇解;水解;氨解;醚化;酶合成;缩酮化（ketalization）;皂化;异构化;季铵化;甲酰化;相转移反应;甲硅烷化;腈合成;磷酸化;臭氧分解;叠氮化物化学;复分解;氢化硅烷化;偶联反应;以及酶反应。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下对本发明进行各种修改和变动。
附图标记
20  基材
24  基材侧面端口
30  槽口
32  通道
34  螺旋锚（在盲孔中）
36  盲孔
40  界面夹具
42  套管
44  螺纹
46  螺母或粗糙表面
50  O形环界面
52  O形环
60  施加负荷的结构
62  负荷

Claims (10)

1.一种将流体界面或其他界面附连到挤出蜂窝体反应器上的方法，所述方法包括：
提供具有蜂窝体的反应器；
为所述蜂窝体提供机械界面，所述机械界面不包围所述蜂窝体；以及
将流体界面或其他界面安装到所述机械界面上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蜂窝体的机械界面包含所述蜂窝体相对侧面上的沟槽。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蜂窝体的机械界面包含位于所述蜂窝体单一侧面上的一条或多条沟槽。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蜂窝体的机械界面包含位于所述蜂窝体的盲孔中的螺旋锚。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述蜂窝体的所述流体界面或其他界面包含通过所述机械界面对着所述蜂窝体上的表面压紧的O形环。
6.一种例如用于反应器的蜂窝体，所述反应器用来使流体流反应或以其他方式处理流体流，所述蜂窝体具有固定在所述蜂窝体上的流体界面或其他界面，所述具有界面的蜂窝体包含：
挤出蜂窝体；
与所述挤出蜂窝体附连但不包围所述蜂窝体的机械界面；以及
附连到所述机械界面上的流体界面或其他界面。
7.如权利要求6所述的蜂窝体，其特征在于，所述机械界面包含位于所述蜂窝体相对侧面上的沟槽。
8.如权利要求6所述的蜂窝体，其特征在于，所述机械界面包含位于所述蜂窝体同一侧面上的一条或多条沟槽。
9.如权利要求6所述的蜂窝体，其特征在于，所述机械界面包含位于所述蜂窝体中的盲孔，所述盲孔内设置有螺旋锚。
10.如权利要求6-9中任一项所述的蜂窝体，其特征在于，附连到所述机械界面上的所述流体界面或其他界面还包含通过所述机械界面对着所述蜂窝体上的表面压紧的O形环。
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