CN1984709A - 微通道聚合反应器 - Google Patents

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D·J·海斯
A·L·Y·汤考维奇
L·J·塞尔瓦
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Abstract

一种微通道聚合反应器，其包括：(a)适合承载反应物物流的第一微通道；(b)适合承载与所述第一微通道热连通的流体的流体管道；和(c)与所述第一微通道流体连通的静态混合器，该静态混合器适合提供在沿所述第一微通道的预定点有效改变横截面流体流动轮廓而不改变通过所述第一微通道的反应物物流的主方向的混合区。本发明还包括一种在微通道反应器内进行聚合反应的方法，该方法包括：(i)将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入反应物物流，并使其与在第一微通道内流动的反应物接触，以引发在第一微通道内发生的聚合反应；和(ii)通过设置与反应物物流串联的至少一个静态混合器来混合反应物物流内的反应物，其中所述静态混合器适合改变通过所述第一微通道流动的反应物物流的横截面流体流动轮廓而不改变通过所述第一微通道的所述反应物物流的主方向。

Description

微通道聚合反应器
相关申请的交叉参考
[0001]本申请要求2004年3月2日提交的、名称为″微通道聚合反应器″的U.S.临时专利申请序列号60/549,423的权益，该文件公开的内容通过引用结合在本文中。
相关技术
发明领域
[0002]本发明涉及连续聚合方法，更具体而言，涉及利用一个或多个微通道的本体、溶液、悬浮和乳液聚合方法。
类似技术
[0003]工业连续聚合方法包括但不限于本体、溶液、悬浮和乳液聚合。本体聚合(bulk polymerization，也被称为masspolymerization或block polymerization)包括单体、聚合物和引发剂。在本体聚合中，反应体内容物都可用于反应，因此好的混合和撤热对于维持反应的控制和最优化是非常重要的。对于本体聚合体系来说，控制聚合物链增长的反应速率也是非常重要的，否则反应体内容物可能表现出很大的链增长，导致很大的反应热释放和因粘度变化导致的链终止反应步骤的急剧降低，这通常被称为Trommsdorff效应。Trommsdorff效应可以导致反应体内容物粘度的很大增加，由此使得所述内容物难以被泵送，并导致能够使分子量分布偏斜的大分子量的聚合物。
[0004]溶液聚合试图通过加入溶剂以稀释反应体内容物，来避免Trommsdorff效应。在本体和溶液聚合中，通过控制单体和引发剂流量以及除去任何未反应的单体和剩余的溶剂，Trommsdorff效应可以被推迟。
[0005]乳液和溶液聚合通常使用类似的温度控制手段，因为连续相包围在其中发生聚合的分散的有机相。通过利用具有相对高的热导率和热容的水，所述连续相有助于维持温度。
概述
[0006]本发明涉及连续聚合方法，更具体而言，涉及利用一个或多个微通道的本体、溶液、悬浮和乳液聚合方法。本发明在分布在整个一个聚合反应器内的多个微通道内进行聚合反应。可以将静态混合器定位成与所述微通道流体连通，由此提供在所述微通道本身内的反应物流组分的混合。本发明还利用了结合到微通道聚合反应器内的多孔材料。必须参考“详细描述”来获得对本发明的更全面的理解。
[0007]本发明的第一方面是提供一种微通道聚合反应器，其包括：(a)适合承载反应物物流的第一微通道；(b)适合承载与所述第一微通道热连通的流体的流体管道；和(c)与所述第一微通道流体连通的静态混合器，该静态混合器适合提供在沿所述第一微通道的预定点有效改变横截面流体流动轮廓(flow profile)而不改变通过所述第一微通道的反应物物流的主方向的混合区。
[0008]在所述第一方面的一个更详细的实施方案中，所述静态混合器在预定点有效改变可用于流体流动的横截面面积。在另一个更详细的实施方案中，所述静态混合器在预定点增加可用于流体流动的横截面面积，在所述预定点之前所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一，并且在所述预定点之后所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一。在另一个详细的实施方案中，所述静态混合器有效地将所述第一微通道分成多个微通道。在又一个详细的实施方案中。在一个更详细的实施方案中，所述静态混合器在沿所述第一微通道的预定点减小可用于流体流动的横截面面积，在所述预定点之前所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一，并且在所述预定点之后所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一。
[0009]在所述第一方面的再一个更详细的实施方案中，所述静态混合器是设置在所述第一微通道的壁上并在所述第一微通道内的至少一个静态混合器，并且该静态混合器的取向为通过所述第一微通道的流体流动的主方向的法线方向。在又一个更详细的实施方案中，所述静态混合器是设置在所述第一微通道的壁上并在所述第一微通道内的至少一个静态混合器，并且该静态混合器至少部分地与通过所述第一微通道的流体流动的主方向平行地延伸。在又一个详细的实施方案中，本发明还包括与所述第一微通道流体连通并适合将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中的第三微通道。在另一个详细的实施方案中，第三微通道包括与所述第一微通道直接连通的多个孔，用于在沿所述第一微通道的多个点上将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中。在一个更详细的实施方案中，所述多个孔中至少之一的尺寸被选择以补偿与输送到反应物物流中的单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。在一个更详细的实施方案中，所述微通道聚合反应器包括多个有反应物物流流过其中的第一微通道，其中所述多个第一微通道的每一个包括一个与其串联的静态混合器，并且与多个第一微通道中的至少一个串联的所述静态混合器在沿所述多个第一微通道中的至少之一的预定点上有效改变可用于流体流动的横截面面积。
[0010]在所述第一方面的一个更详细的实施方案中，本发明还包括与所述第一微通道流体连通并在沿所述第一微通道的多个点上有效将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中的第三微通道、第四微通道和第五微通道，所述第三微通道、第四微通道和第五微通道在所述第一微通道周围彼此隔开，并且其中所述第一微通道、第三微通道、第四微通道、第五微通道和第六微通道组合以提供一适合被复制以放大微通道聚合反应器的重复单元。在另一个更详细的实施方案中，所述第三微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第三微通道输送到反应物物流中的单体相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；所述第四微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第四微通道输送到反应物物流中的引发剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；并且所述第五微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第五微通道输送到反应物物流中的溶剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。
[0011]在所述第一方面的另一个更详细的实施方案中，所述微通道聚合反应器包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器，每个静态混合器设置在所述多个第一微通道的至少一个的壁上，并且至少一个静态混合器的取向为通过所述第一微通道的流体流动的主方向的法线方向。在又一个更详细的实施方案中，所述微通道聚合反应器包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器，每个静态混合器设置在所述多个第一微通道的至少一个的壁上，并且至少一个静态混合器至少部分地与通过所述多个第一微通道中至少之一的流体流动的主方向平行地延伸。在另一个详细的实施方案中，本发明还包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器；和与所述多个第一微通道流体连通并适合将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一输送到反应物物流中的多个第三微通道。
[0012]在所述第一方面的一个更详细的实施方案中，第三微通道包括与所述第一微通道直接连通的多个开孔，以在沿所述第一微通道的多个点上将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一输送到反应物物流中。在另一个更详细的实施方案中，所述多个开孔中至少之一的尺寸被选择以补偿与输送到反应物物流中的单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。在另一个详细的实施方案中，本发明还包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器；和与所述多个第一微通道流体连通并有效将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一在多个下游点输送到反应物物流中的多个第三微通道、多个第四微通道和多个第五微通道，所述多个第三微通道、多个第四微通道和多个第五微通道在所述多个第一微通道周围彼此隔开，并且其中所述多个第一微通道、多个第三微通道、多个第四微通道和多个第五微通道组合以提供一适合被复制以放大微通道聚合反应器的重复单元。
[0013]在所述第一方面的另一个更详细的实施方案中，所述第三微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第三微通道输送到反应物物流中的单体相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；所述第四微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第四微通道输送到反应物物流中的引发剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；并且所述第五微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第五微通道输送到反应物物流中的溶剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。在又一个更详细的实施方案中，所述流体管道包括第二微通道，该第二微通道横过所述第一微通道，并且所述第二微通道适合承载与在所述第一微通道内流动的反应物物流热连通的热能传递流体。在另一个详细的实施方案中，所述流体管道包括第二微通道，所述第二微通道平行于所述第一微通道，并且所述第二微通道适合承载与在所述第一微通道内流动的反应物物流热连通的热能传递流体，其中所述热能传递流体适合以与反应物物流流动方向相同的同向方向或广义上与反应物物流流动方向相反的反向方向中至少之一的方向流动。
[0014]在所述第一方面的一个更详细的实施方案中，本发明还包括与所述第一微通道流体连通的多孔介质，以抑制聚合反应的聚合物产物通过，同时使得单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一能够通过。在又一个更详细的实施方案中，所述第一微通道由金属壁限制，并且所述静态混合器至少部分由金属材料制造。
[0015]本发明的第二方面是提供一种在微通道反应器内进行聚合反应的方法，该方法包括：(a)将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入反应物物流，并使其与在第一微通道内流动的反应物接触，以引发在第一微通道内发生的聚合反应；和(b)通过设置与反应物物流串联的至少一个静态混合器来混合反应物物流内的反应物，其中所述静态混合器适合改变通过所述第一微通道流动的反应物物流的横截面流体流动轮廓而不改变通过所述第一微通道的所述反应物物流的主方向。
[0016]在所述第二方面的一个更详细的实施方案中，将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入反应物物流的行为包括提供第二微通道，该第二微通道承载所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一，其中所述第二微通道包括适合在沿所述第一微通道的预定点将所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入到反应物物流中的开孔。在又一个更详细的实施方案中，将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入反应物物流的行为包括提供第二微通道，该第二微通道承载所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一，其中所述第二微通道包括适合在沿所述第一微通道的多个预定点将所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入到反应物物流中的多个开孔。在另一个详细的实施方案中，所述方法还包括通过提供与所述第一微通道热连通的流体冷却所述第一微通道，所述流体适合从所述反应物物流带走热能。在又一个详细的实施方案中，所述第一微通道由金属壁限制，并且所述至少一个静态混合器至少部分由金属材料制造，并且冷却所述第一微通道的行为包括从所述至少一个静态混合器到所述第一微通道的金属壁的传导性热传递。
[0017]在所述第二方面的又一个更详细的实施方案中，所述方法还包括从单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一中过滤聚合物产物。在另一个更详细的实施方案中，过滤聚合物产物的行为包括设置与所述第一微通道流体连通的可渗透膜。在另一个详细的实施方案中，将所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入到反应物物流中的行为包括在主方向的法线方向注射所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一。在又一个详细的实施方案中，所述方法还包括重复所述导入和混合行为，以放大所述聚合反应。在又一个详细的实施方案中，所述方法还包括使传热流体与所述聚合反应的产物热连通以热猝灭所述产物。在又一个详细的实施方案中，所述使传热流体与所述聚合反应的产物热连通以热猝灭所述产物的行为包括使所述传热流体与所述聚合反应的产物紧密接触。
[0018]本发明的第三方面是提供一种包括多个金属片的微通道聚合反应器，所述多个金属片的每个被制造成按顺序安装到彼此之上以提供包括多个第一微通道管道的微通道聚合反应器，各个微通道管道包括与其流体连通的静态混合器，其中每个静态混合器适合提供在沿各自微通道管道的预定点有效改变横截面流体流动轮廓而不改变通过所述各个微通道管道的流体流动主方向的混合区，并且其中各静态混合器对下列中至少之一是有效的：在预定点改变可用于通过各自微通道管道的流体流动的横截面面积，和在预定点改变各自微通道管道的横截面轮廓。
[0019]在所述第一方面的一个更详细的实施方案中，本发明还包括多个第二微通道管道，所述多个第二微通道管道适合与所述多个第一微通道管道流体连通，并且将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入到所述多个第一微通道管道中。在又一个更详细的实施方案中，本发明还包括与所述多个第一微通道管道和所述多个第二微通道管道流体连通的多孔介质，所述多孔介质介于所述多个第一微通道管道和所述多个第二微通道管道之间，以抑制在所述多个第一微通道管道内的聚合物产物通过其进入所述多个第二微通道管道的至少之一中。
附图简要说明
[0020]图1是本发明的第一示例性实施方案的一段的分解图；
[0021]图2是具有以不同方式取向的相同静态混合特征的用于本发明的示例性片的前视图；
[0022]图3是具有不同静态混合特征的用于本发明的示例性片的前视图；
[0023]图4是本发明的供替换的第一示例性实施方案的一段的分解图；
[0024]图5是本发明的第二示例性实施方案的一段的分解图；
[0025]图6是本发明的供替换的第二示例性实施方案的一段的截面图；
[0026]图7是第三示例性实施方案的一段的高位透视截面图；和
[0027]图8是第四示例性实施方案的一个重复单元的高位透视截面分解图。
详细描述
[0028]在下面描述和图解本发明的示例性实施方案，以包括在一个或多个微通道内进行的连续聚合方法，更具体地，本体、溶液、悬浮和乳液聚合方法。当然，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，下面讨论的优选实施方案在本质上是示例性的，并且可以在没有偏离本发明的范围和精神的情况下被改变。但是，为了清楚和准确，下面讨论的所述示例性实施方案可以包括任选的步骤、方法和特征，本领域普通技术人员将可以认识到，这些任选的步骤、方法和特征不是落在本发明范围内的必要条件。
[0029]对于本体和溶液聚合反应器来说，一个设计考虑是建立和维持反应物的适当的混合。随着聚合反应进行和混合物变得越来越粘，由此可能限制对流传热和传质的效率，这可能是特别重要的。
[0030]本发明利用微通道来改善传热和传质，甚至在薄片状的流动模式下，原因在于所述微通道的相当小的横截面面积。在本发明范围内的微通道包括但不限于可用于流体流动的横截面的主尺寸通常小于2毫米的通道。为了简单和有助于全面理解本发明，将就片段或重复单元来讨论本发明，所述片段或重复单元用于以与需要的规模相称的方式被复制。
[0031]参考图1，本发明的第一示例性片段10包括多个堆叠的金属片12，所述金属片12被制造并以预定的顺序组装，以提供微通道流体管道的曲径14。为了解释如何制造和顺序组装金属片12以提供微通道流体管道的曲径14，可参考美国专利申请公布号2003/0152488，其公开内容通过引用结合在这里。在该示例性片段10中，所述堆叠的片12的顺序组装提供了三个混合区18，20，22。
[0032]所述第一混合区18包括一系列片12，每个片12具有被水平间隔物26分开的镜像半圆形开孔24。在该示例性的实施方案中，所述片12被顺序组装，使得每个片12的水平间隔物26与相邻片12的水平间隔物重叠。得到的4个片12的组装物合作产生两个各自的微通道28，30，所述微通道28，30各自由开孔24的圆周壁32和间隔物26的水平壁34限制。至少在所述系列堆叠片12中的第一间隔物26有效提供了有助于通过各微通道28，30流动的内容物的混合的静态混合器26。在本发明中，静态混合器26包括一个或多个静态混合特征，它们被安装在流体管道上或包含在流体管道内，并有效产生扰乱在所述管道内的流体流的旋涡。在本发明中使用的静态混合特征包括但不限于多孔介质、流体喷射和任何其它有效产生和/或维持漩涡的结构。
[0033]参考图2，第一混合区18的片12被以其中第一片12的间隔物26或其它静态混合特征26没有与相邻片12的间隔物26或其它静态混合特征26完全重叠的方式组装也在本发明的范围内。一种示例性的情况可以包括以预定的角度旋转通过连续的片12形成的开孔24，或者制造连续的片以具有无论如何取向都不能完全重叠的静态混合特征26(未显示)。
[0034]参考图3，将第一混合区18的片12制造成提供非半圆形开孔24’也在本发明的范围内。通过所述片12的可以被制造的开孔24’的实例包括但不限于圆形开孔、三角形开孔和矩形开孔。应该明白，众多的开孔形状和堆叠取向将产生各种各样的静态混合特征26，它们可以被修改以结合在本发明中。
[0035]再参考图1，在组装后与所述第一混合器18相邻的第二示例性混合区20包括多个堆叠的片12，所述片12各自具有适合与相邻片12的圆形开孔40排成一线的圆形开孔40。从所述第一混合区18的最后一个片12到所述第二混合区20的第一个片12的横截面面积和横截面轮廓的改变扰乱了在所述第一混合区20的聚合工艺微通道内形成的界面层。尽管不是必须的，所述第二混合区20的各个片12的圆形开孔40通常相应于通过构成所述第一混合区18的片12的开孔24(排除间隔物26)的尺寸。对于所有构成所述第二混合区20的片，各个片的开孔40的横截面面积适合是相同的，以限定具有通常恒定的横截面面积和横截面轮廓的微通道42。但是应该明白，所述恒定的横截面面积和恒定的横截面轮廓决不是制造本发明混合区所必须的。在一种示例性的形式中，所述第二混合区20的微通道42由两个上游微通道28，30供料，这使来自各物流的流体彼此连通，导致各物流在进入第三混合区22之前混合。本领域普通技术人员将可以容易地理解，在所述微通道42内进行的聚合反应可以规定第二混合区20具有特定的长度、截面和/或包括静态混合特征。因此，该第二混合区20以及包括许多构成混合区的片的本发明其它混合区的尺寸可以改变，并且在本领域普通技术人员的知识范围内。
[0036]所述第三混合区22包括一系列堆叠的片12，所述堆叠的片12合作将离开所述第二混合区20的物流分到两个分离的微通道50，52中。所述第三混合区22的每个片12包括被静态混合特征56分开的一对半圆形的开孔54。所述片12适合彼此顺序组装，使得每个片的混合特征56与结合在一起的片12的相邻混合特征56重叠，由此形成两个分开的微通道50，52。如前面讨论的，结合静态混合特征56是为了产生扰乱进入微通道50，52的流体流的旋涡，以在聚合工艺微通道内重建界面层。可以理解，所述第三混合区22的尺寸以及通过各个片12的开孔54的尺寸在本领域普通技术人员的知识范围内。
[0037]所述第一示例性的实施方案10可以被复制和重新装配成堆叠的片12的大的排列，以达到商业上希望的加工能力或希望的混合。静态混合特征的结合导致流过所述微通道的流体物流的界面层的破坏，以在流动的法线方向接近活塞流模式，这确保了适当的混合。应该注意到，静态混合特征的布置可以考虑聚合反应的进行所导致的粘度变化，根据沿所述微通道的长度的位置改变区18，20，22的长度。随流体变得更粘而减少区18，20，22的长度可能是有用的。
[0038]本发明的静态混合特征还可以被用于提供更大的表面积，用于将热能传递到与所述特征接触的物流或者从与所述特征接触的物流传出。例如，静态混合特征26延伸到微通道的中心将允许热能被携带到所述通道的中心或者从所述通道的中心带出，由此可能从反应流体物流除去可以导致Trommsdorff效应的可能的“热点”。
[0039]提供与所述微通道热连通的一个或多个流体通道(未显示)以有助于它们间的热传递也在本发明的范围内。所述示例性的热传递通道可以包括热交换器管道，例如但不限于插入在承载聚合反应内容物的微通道间的微通道。本领域普通技术人员熟悉众多的传热流体，它们可以被用于将随着聚合反应在所述微通道内进行而产生的过量放热带出，或者除去由于粘性的流体与所述静态混合特征间的摩擦产生的热能。
[0040]仅包括一个混合区18，20，22或者重新组织所述混合区，例如但不限于省略所述混合区18，20，22中的一个或两个也在本发明的范围内。本领域普通技术人员还将明白，复制混合区18，20，22也在本发明的范围内。
[0041]参考图4，一个替换的第一示例性实施方案60包括多个堆叠的片62，所述堆叠的片62限定了至少一个适合承载聚合反应的反应物的圆柱形微通道64。所述片62包括静态混合特征66，所述静态混合特征66改变可用于流体流动的横截面面积和横截面轮廓，由此破坏与各混合区68，70，72相关的界面层。在该替换的第一示例性实施方案中，所述静态混合特征包括改变连续的混合区68，70，72的圆形开孔74的直径，以提供一系列容纳聚合反应的反应内容物流的不同的圆柱形区。
[0042]所述替换的第一示例性实施方案60包括其它静态混合特征，例如在所述第一示例性实施方案10中显示和描述的那些静态混合特征，也在本发明的范围内。另外，提供与所述微通道64热连通的一个或多个流体通道(未显示)以有助于它们间的热传递也在本发明的范围内。
[0043]参考图1和4，所述第一示例性的实施方案10，60被制造成可以承受在提高的压力下进行的聚合反应。在示例性的形式中，所述微通道沿正交方向取向，并且实现降低在特征上的应力的圆特征，该特征维持了连续片之间的取向并使保持压力所需的周围材料的量最小化。
[0044]直角连接给出的另一个设计特征是能够增加或减少流动方向的微通道尺寸。如果所述微通道尺寸在流动方向增加，并且可以有效维持可接受的传热和传质，那么聚合工艺微通道的长度可以减小。对于其中物质，例如但不限于单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂被加入到聚合工艺微通道中的情况，这可能是特别有用的。
[0045]参考图5，一个第二示例性实施方案80包括多个金属片82，所述多个金属片82适合层叠在一起以提供至少一个通过其中的聚合工艺微通道84。所述片还提供至少一个与所述微通道84流体连通的添加剂管道。在一个示例性的形式中，所述片82包括四个与所述聚合工艺微通道84流体连通的添加剂管道86，88，90，92，其中两个添加剂管道86，92适合供给单体到在所述微通道84内流动的物流中，另一个管道90适合供给引发剂到在所述微通道84内流动的物流中，另一个管道88适合供给溶剂到在所述微通道84内流动的物流中。仅仅为了解释的目的，添加剂被导入到在微通道84内流动的物流中的微通道84上的各位置被称为添加剂区。
[0046]在该示例性的实施方案80中，三个添加剂区94，96，98指示了单体、引发剂和溶剂被加入到在所述聚合工艺微通道84内流动的物流中的位置，所述单体、引发剂和溶剂被以分布式的进料形式加入，以增加在聚合工艺微通道84内单体的总转化率。更具体地，单体可以在引发剂上游加入，引发剂在溶剂上游加入，但是，应该明白，所述添加剂区94，96，98的复制可以改变这种一般的上游/下游描述。这些添加剂区94，96，98的复制可以被用于调节聚合物分子量到希望的区间。
[0047]所述分布的管道86，88，90，92在沿聚合工艺微通道84长度上的选择的点上与所述微通道流体连通。所述管道86，88，90，92可以平行于所述聚合工艺微通道84的方向取向，或者可以垂直于所述聚合工艺微通道84排列，例如以交叉流的方式。
[0048]在管道86，88，90，92和聚合工艺微通道84间添加剂分布的控制可以通过被动多支管设计得到，使用小的水压直径开孔100作为来自固定直径管102的分配点。这些分配点100利用桥接所述分布的管道86，88，90，92和聚合工艺通道84的管102横截面面积的变化来计量加入所需要的流量。取决于在所述分布的管道86，88，90，92内的内容物的压力，高速入口物流可以导致有助于流过所述微通道84的物流的混合的结果。所述管道86，88，90，92可以在所述工艺微通道84中的任何静态混合区之前、之内和/或之后被使用。
[0049]普通技术人员熟悉可用于通过固定直径的管102计量加入流体的替代方式，例如但不限于改变流过所述管102的内容物的压力。将所述添加剂加压以在所述添加剂进入管道86，88，90，92时提供注射行为，从而增加在所述添加剂和管道86，88，90，92内的内容物间的混合，也在本发明的范围内。管102和开孔100相对于管道86，88，90，92的取向和间隔在普通技术人员的知识水平范围内，但是包括但不限于垂直注射行为。另外，考虑目标的流动分布和混合，管102的尺寸可以被调节到管道86，88，90，92中一个或多个的尺寸。例如，所述管102的尺寸可以改变以降低在流动方向的流动阻力，以实现更均等的流动分布。所述管102的尺寸还可以改变以影响离开所述管的流体的速度，从而改善混合。
[0050]添加剂区94，96，98以不同于图5中所示示例性顺序的顺序排列也在本发明的范围内。同样，沿聚合工艺微通道84的长度方向以与上面讨论的相同或不同顺序复制添加剂区94，96，98也在本发明范围内。普通技术人员将可以容易地明白所述第二示例性实施方案80的适应性和可用于满足特定聚合工艺的具体要求的专门方案。
[0051]所述管102被用于使低温流体与所述管道86，88，90，92的内容物直接连通以在聚合反应区下游热猝灭所述内容物也在本发明的范围内。
[0052]参考图6，一个替换的第二示例性实施方案110包括多个微通道84’，所述微通道84’被供给特定的添加剂，例如但不限于单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂。为了解释和简化的目的，仅显示了一个添加剂管道88’与所述多个聚合工艺通道84’流体连通，其中所述单一的管道是多个添加剂管道的任意一种的代表。该实施方案包括从所述单一添加剂管道88’向所述多个聚合工艺通道84’进料的添加剂源112。在一个示例性的形式中，所述管102’的横截面面积随距所述源112的距离增加而增加。管102’的横截面面积上的这种改变的一个原因是，在所述添加剂管道88’内远离添加剂源112的被输送到微通道84’的添加剂将遇到更大的摩擦阻力，由此导致更高的压力降。如果在添加剂管道88’中占优势的流动阻力可归因于摩擦损失，例如在低雷诺数流动的情况下，可以采用该示例性的实施方案110。所述源112，所述添加剂管道88’，所述聚合工艺通道84，和所述管102’的构造在制造构成操作实施方案110的多个片(见图5)的过程中已经被解释。
[0053]在某些应用中，优选在与聚合工艺微通道84’串联的任何静态混合区之前在聚合工艺微通道84’中有混合。在添加剂管道88’和聚合工艺通道84’之间的管102’可以被调节，以增加在其中流动的物流的混合。
[0054]添加剂管道88’不是通过堆叠的片结构形成，而是安装在所述堆叠结构外的点上来提供管道88’和微通道84’间的流体连通，也在本发明的范围内。同样在本发明范围内的是，热交换器通道(未显示)被结合到所述堆叠的片中，可能插入在所述聚合工艺微通道84’之间，以有利于热交换器通道和聚合工艺微通道84’之间的热能传递。热交换器通道由微通道构成也在本发明的范围内。
[0055]参考图7，本发明的一个第三示例性实施方案120包括平行排列并由传热区124分隔开的多个聚合工艺微通道122。多个堆叠的片(未显示)可以限定所述聚合工艺微通道122的尺寸，如在上面第一和第二示例性实施方案中所讨论的。传热区124可以包括在其中承载热交换流体的多个微通道。在一个优选的示例性实施方案中，所述热交换流体的流动与在聚合工艺微通道122内的聚合工艺物流的流动垂直或交叉。
[0056]通过优化热能输入和在聚合工艺通道122的长度上分配单体、引发剂和溶剂进料，在聚合工艺通道122内单体的总转化率可以被提高。使反应器和/或混合区具有不同的温度和传热速率，可以使用以同流、逆流和交叉流方向与聚合工艺通道122热连通的热交换物流来实现。在该示例性的实施方案中，热交换物流优选位置上紧紧靠近所述聚合工艺通道122，以实现有效的热管理。
[0057]同流和逆流单相热交换流体可以沿聚合工艺通道122提供反应器和/或混合器温度和热流量变化。如果选择热交换流体使得可以在热能交换过程中显示相变，那么在发生相变前沿聚合工艺通道122的温度改变可能局限于过热蒸气和液体区。
[0058]通过许多不同的结构和方法，同流和逆流热交换通道允许不同温度的热交换流体被分配到不同的区域。一种结构/方法是将所述传热区124用中间分离物和分离的分配多支管分成分离的区域。例如，一个分离的传热区可以被用于使低温流体与微通道反应器的反应区下游的内容物热连通，以便热猝灭所述内容物和/或猝灭/降低化学反应的频率。通过使用分离的热交换区，还可以在整个聚合工艺通道122内分布不同温度的单相或多相热交换物流。如果使用相变热交换流体，在各热交换区的压力可以变化，以改变聚合工艺通道122的各分离区的沸点，从而获得优化的操作。
[0059]与所述聚合工艺通道122紧密相邻和热连通的热交换微通道的使用对于某些聚合反应来说是重要的。随着单体和生长的聚合物链的粘性混合物继续反应，所述混合物的粘度可能快速增加。所述大的生长的链不能在混合物内容易地扩散，使得终止反应速率显著降低。如果链增长反应比引发和终止频繁得多地发生，例如当混合物变粘的时候，可能有被称为自动加速作用或Trommsdorff效应的反应速率的突然增加。这种从正常动力学开始的转变可能十分急剧，并由于在温度和链增长速率提高的聚合物混合物内热或反应的累积而恶化。通过加入溶剂以降低混合物粘度和加入引发剂以降低混合物的分子量，在工业反应器上该效应可以被推迟。但是，所述微通道结构允许从所述混合物有效传递出热能，控制单体加入速率和控制增长反应，以及控制保持粘度在较低水平所需的溶剂的量，并最终控制Trommsdorff效应，从而在连续方法中得到窄的分子量分布。
[0060]利用微通道热交换器的一个附加益处是有效免除了高粘度物流的剪切热所导致的热负荷。随着本体和溶液流达到较高的分子量，所述物流变得更粘，所以聚合工艺通道122的壁处的剪切速率变得非常高，并且所述损失被转化为内能和温度上升。当试图控制增长反应时，这种温度上升可能是不受欢迎的，其导致Trommsdorff效应。
[0061]参考图8，一个第三示例性实施方案130包括微通道混合区132，分配区136，主动式热交换器区138和微通道反应器区134，所述微通道反应器区134进行示例性的乳液或悬浮聚合反应。
[0062]一个示例性的工艺考虑是通过使用连续的器壁剪切应力乳化方法，得到在连续水相中的高表面积、高度分散的有机相。多孔材料140可以被用于限制有机相流速，使得当所述相到达混合区132的微通道时，剪切应力和界面张力的组合产生小滴。示例性的多孔材料140包括但不限于：采用或未采用化学或物理处理(即涂布)的由烧结金属粉末制成的金属多孔材料；采用或未采用物理处理的陶瓷多孔泡沫体；结构化的孔隙，例如具有通过所述通道的小孔的板；和膜材料。对于乳液反应，所述有机相只含有单体，或者对于悬浮方法，所述有机相含有单体和引发剂。对于悬浮方法，所述水相具有表面活性剂，而对于乳液方法，所述水相具有悬浮剂和水溶性引发剂。所述示例性的实施方案在有机相和水相之间利用了多孔材料140。这样的示例性的材料140可以提供0.1微米量级的小滴尺寸，并且可以实现更小数量级的小滴尺寸。总的分散相体积百分比为20％至50％，并且分散相的体积分数越高，在所述物流中的反应速率变得越剧烈。
[0063]随着所述乳液从微通道混合区132对流到下游和进入微通道反应器区134，所述主动式热交换器区138的主动式热交换通道(未显示)可以被用于从其传递热能。在又一个详细的示例性实施方案中，所述实施方案130包含重复单元，其可以被重复以在微通道反应器区134下面定向一个第二主动式热交换器区(未显示)，以同样地从其带走热能。所述主动式热交换通道可以被用于除去聚合反应的放热和维持乳液温度在所述高度分散可以被维持的范围内。例如，所述热交换通道可以被用于快速冷却乳液型流体至低于所述连接相温度的温度。此外，所述主动式热交换通道可以被用于提高物流的温度以加速所述聚合反应。当流体离开微通道反应器区94时，所述反应应该已经达到其目标转化率。但是，微通道反应器区134的末端出现在所述目标转化率之前也在本发明的范围内。而且，构成所述微通道反应器区134的所述微通道是成圈的并且不必以线性模式取向也在本发明的范围内。
[0064]一种多孔壁142也被包括，以将有机单体溶液的本体与聚合工艺通道分开，所述聚合工艺通道优选包括微通道。这种多孔壁142允许所述有机单体溶液从一个或多个分配点(未显示)通过，进入所述聚合工艺通道，并提供流动阻力，以在其中获得好的流动分布。图8显示了进入聚合工艺物流的所述有机单体的大体方向。通过利用微通道作为有机单体溶液在达到多孔壁142前在其中流动的管道，与所述管道相关的痕迹可以被最小化。但是，如果可以获得附加的空间，可以利用更大横截面的管道。
[0065]利用多孔介质作为混合特征也在本发明的范围内。示例性的多孔介质包括但不限于具有交叉汇合(interleaving concourses)的介质。
[0066]普通技术人员将可以容易地认识到除在希望流体连通的那些位置外维持在所述第三示例性实施方案130内的流体物流分离的优点。例如但非限制性地，所述第三示例性的实施方案130包括在所述微通道反应器区134和所述主动式热交换器区98间的密封144。同样地，在所述分配区96和所述主动式热交换器区138间包括密封144。
[0067]在某些情况下，可能有利的是，为线性工艺通道流提供主动的热撤除，以使将促进分散的有机单体相合并的剪切力和表面张力最小化。通过改变物流流动方向或降低表面张力所诱导的较高剪切应力可能降低乳液反应器的效力。在所述第一混合区132下游的用于表面活性剂的多个分配区136可以被用于增加乳液聚合的速率。对于悬浮聚合，这可以导致高度可调的分子量分布，因为所述小滴尺寸限制了可以反应的单体的量，并且可以有助于优异的撤热到周围的水相中，所述周围的水相又可以被设定到希望的温度以加速反应。
[0068]对于乳液聚合工艺，所述较小的单体液滴可以产生一个在其中发生乳化和溶液聚合的系统，因为表面积现在是由所述小滴决定的相同数量级的。这可以被用于种子聚合方法，以制备大颗粒尺寸的胶乳。
[0069]对于对流沸腾，所述主动式热交换器区98应该能够除去例如10W/cm2量级的热负荷；对于单相层状对流，所述主动式热交换器区98应该能够除去例如1W/cm2量级的热负荷；和对于自然对流，所述主动式热交换器区98应该能够除去例如0.1W/cm2量级的热负荷。
[0070]本发明的示例性实施方案的结构可以提供静态混合特征而不用附加的插入步骤，并且利用了通过所述微通道的层状流动的改善的热和质量传递。因为与呈层状流动的较大直径的管道相比微通道的较小的水力直径，所述微通道提供了层状流动中改善的热和质量传递。对于本体和溶液聚合反应器，随着所述物流的聚合物分子量增加，所述物流变成非牛顿物流，并且粘度增加。粘度可能增加数个数量级，使得对于相同的质量流量所述物流变得甚至更呈层状的。所述层状流状况有助于通过降低范宁摩擦系数损失而降低总的通道压力降，这可以导致聚合物粘度降低。
[0071]以层状流状况操作的另一个微通道优点是，随着粘度随聚合物链生长而增加，所述热和质量传递机制至少部分不改变，因为所述流动状况仍是层状的。对于层状流，在所述物流的各层间的温度差是主要的热传递机制，所以当雷诺数随粘度增加而降低时，该机制不发生改变。
[0072]在阅读了上面的描述和发明概述后，对本领域普通技术人员来说显而易见的是，这里描述的方法和装置构成了本发明的示例性的实施方案，而这里包含的本发明不局限于所述具体实施方案，并且可以在不离开由权利要求书所限定的本发明的范围的情况下对这些实施方案做出改变。另外，应该明白，本发明由权利要求书限定，并且描述这里所阐述的示例性实施方案的任何限制或要素不是为了结合到任何权利要求要素的解释中，除非这样的限制或要素被明确声明。同样，应该明白，并不是必须满足任何或所有的这里所公开发明的所述优点或目标才能落在任何权利要求的范围内，因为本发明由权利要求书限定，并且因为固有的和/或无法预料的本发明优点可能存在，即使它们可能没有被在这里明确讨论。

Claims (40)

1.微通道聚合反应器，其包括：
适合承载反应物物流的第一微通道；
适合承载与所述第一微通道热连通的流体的流体管道；和
与所述第一微通道流体连通的静态混合器，该静态混合器适合提供在沿所述第一微通道的预定点有效改变横截面流体流动轮廓而不改变通过所述第一微通道的反应物物流的主方向的混合区。
2.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中所述静态混合器在预定点有效改变可用于流体流动的横截面面积。
3.权利要求2所述的微通道聚合反应器，其中：
所述静态混合器在预定点增加可用于流体流动的横截面面积；
在所述预定点之前所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一；和
在所述预定点之后所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一。
4.权利要求2所述的微通道聚合反应器，其中：
所述静态混合器有效地将所述第一微通道分成多个微通道。
5.权利要求2所述的微通道聚合反应器，其中：
所述静态混合器在沿所述第一微通道的预定点减小可用于流体流动的横截面面积；
在所述预定点之前所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一；和
在所述预定点之后所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一。
6.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中：
所述静态混合器是设置在所述第一微通道的壁上并在所述第一微通道内的至少一个静态混合器；并且
该静态混合器的取向为通过所述第一微通道的流体流动的主方向的法线方向。
7.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中：
所述静态混合器是设置在所述第一微通道的壁上并在所述第一微通道内的至少一个静态混合器；并且
该静态混合器至少部分地与通过所述第一微通道的流体流动的主方向平行地延伸。
8.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其还包括与所述第一微通道流体连通并适合将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中的第三微通道。
9.权利要求8所述的微通道聚合反应器，其中所述第三微通道包括与所述第一微通道直接连通的多个孔，用于在沿所述第一微通道的多个点上将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中。
10.权利要求9所述的微通道聚合反应器，其中所述多个孔中至少之一的尺寸被选择以补偿与输送到反应物物流中的单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。
11.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其还包括：
与所述第一微通道流体连通并在沿所述第一微通道的多个点上有效将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中的第三微通道、第四微通道和第五微通道；
所述第三微通道、第四微通道和第五微通道在所述第一微通道周围彼此隔开；并且
其中所述第一微通道、第三微通道、第四微通道、第五微通道和第六微通道组合以提供一适合被复制以放大微通道聚合反应器的重复单元。
12.权利要求11所述的微通道聚合反应器，其中：
所述第三微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第三微通道输送到反应物物流中的单体相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；
所述第四微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第四微通道输送到反应物物流中的引发剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；并且
所述第五微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第五微通道输送到反应物物流中的溶剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。
13.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中：
所述微通道聚合反应器包括多个有反应物物流流过其中的第一微通道，其中所述多个第一微通道的每一个包括与其串联的静态混合器；并且
与所述多个第一微通道中至少之一串联的所述静态混合器在沿所述多个第一微通道中至少之一的预定点上有效改变可用于流体流动的横截面面积。
14.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中：
所述微通道聚合反应器包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器；并且
每个静态混合器设置在所述多个第一微通道的至少一个的壁上；和
至少一个静态混合器的取向为通过所述第一微通道的流体流动的主方向的法线方向。
15.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中：
所述微通道聚合反应器包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器；并且
每个静态混合器设置在所述多个第一微通道的至少一个的壁上；和
至少一个静态混合器至少部分地与通过所述多个第一微通道中至少之一的流体流动的主方向平行地延伸。
16.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其还包括：
有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器；和
与所述多个第一微通道流体连通并适合将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一输送到反应物物流中的多个第三微通道。
17.权利要求16所述的微通道聚合反应器，其中第三微通道包括与所述第一微通道直接连通的多个开孔，以在沿所述第一微通道的多个点上将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一输送到反应物物流中。
18.权利要求17所述的微通道聚合反应器，其中所述多个开孔中至少之一的大小被选择以补偿与输送到反应物物流中的单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。
19.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其还包括：
有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器；
与所述多个第一微通道流体连通并有效将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一在多个下游点输送到反应物物流中的多个第三微通道、多个第四微通道和多个第五微通道；
所述多个第三微通道、多个第四微通道和多个第五微通道在所述多个第一微通道周围彼此隔开；并且
其中所述多个第一微通道、多个第三微通道、多个第四微通道和多个第五微通道组合以提供一适合被复制以放大微通道聚合反应器的重复单元。
20.权利要求19所述的微通道聚合反应器，其中：
所述第三微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第三微通道输送到反应物物流中的单体相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；
所述第四微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第四微通道输送到反应物物流中的引发剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；并且
所述第五微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第五微通道输送到反应物物流中的溶剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。
21.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中：
所述流体管道包括第二微通道；
该第二微通道横过所述第一微通道；并且
所述第二微通道适合承载与在所述第一微通道内流动的反应物物流热连通的热能传递流体。
22.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中：
所述流体管道包括第二微通道；
所述第二微通道平行于所述第一微通道；并且
所述第二微通道适合承载与在所述第一微通道内流动的反应物物流热连通的热能传递流体，其中所述热能传递流体适合以与反应物物流流动方向相同的同向方向或广义上与反应物物流流动方向相反的反向方向中至少之一的方向流动。
23.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其还包括与所述第一微通道流体连通的多孔介质，以抑制聚合反应的聚合物产物通过，同时使得单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一能够通过。
24.权利要求8所述的微通道聚合反应器，其还包括设置在所述第一微通道和所述第三微通道之间的多孔介质，以抑制聚合反应的聚合物产物通过，同时使得单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一能够通过。
25.权利要求16所述的微通道聚合反应器，其还包括设置在所述多个第一微通道和所述多个第三微通道之间的多孔介质，以抑制聚合反应的聚合物产物通过，同时使得单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一能够通过。
26.权利要求1所述的微通道聚合反应器，其中所述第一微通道由金属壁限制，并且所述静态混合器至少部分由金属材料制造。
27.在微通道反应器内进行聚合反应的方法，该方法包括：
将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入反应物物流，并使其与在第一微通道内流动的反应物接触，以引发在第一微通道内发生的聚合反应；和
通过设置与反应物物流串联的至少一个静态混合器来混合反应物物流内的反应物，其中所述静态混合器适合改变通过所述第一微通道流动的反应物物流的横截面流体流动轮廓而不改变通过所述第一微通道的所述反应物物流的主方向。
28.权利要求27所述的方法，其中将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入反应物物流的行为包括提供第二微通道，该第二微通道承载所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一，其中所述第二微通道包括适合在沿所述第一微通道的预定点将所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入到反应物物流中的开孔。
29.权利要求27所述的方法，其中将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入反应物物流的行为包括提供第二微通道，该第二微通道承载所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一，其中所述第二微通道包括适合在沿所述第一微通道的多个预定点将所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入到反应物物流中的多个开孔。
30.权利要求27所述的方法，该方法还包括通过提供与所述第一微通道热连通的流体冷却所述第一微通道，所述流体适合从所述反应物物流带走热能。
31.权利要求27所述的方法，其中：
所述第一微通道由金属壁限制，并且所述至少一个静态混合器至少部分由金属材料制造；和
冷却所述第一微通道的行为包括从所述至少一个静态混合器到所述第一微通道的金属壁的传导性热传递。
32.权利要求27所述的方法，该方法还包括从单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一中过滤聚合物产物。
33.权利要求32所述的方法，其中过滤聚合物产物的行为包括设置与所述第一微通道流体连通的可渗透膜。
34.权利要求27所述的方法，其中将所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入到反应物物流中的行为包括在主方向的法线方向注射所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一。
35.权利要求27所述的方法，该方法还包括重复所述导入和混合行为，以放大所述聚合反应。
36.权利要求27所述的方法，该方法还包括使传热流体与所述聚合反应的产物热连通以热猝灭所述产物。
37.权利要求36所述的方法，其中所述使传热流体与所述聚合反应的产物热连通以热猝灭所述产物的行为包括使所述传热流体与所述聚合反应的产物紧密接触。
38.微通道聚合反应器，其包括：
多个金属片，所述多个金属片的每一个被制造成按顺序安装到彼此之上以提供微通道聚合反应器，该微通道聚合反应器包括：
多个第一微通道管道，各个微通道管道包括与其流体连通的静态混合器，其中每个静态混合器适合提供在沿各自微通道管道的预定点有效改变横截面流体流动轮廓而不改变通过所述各自微通道管道的流体流动主方向的混合区，并且其中各静态混合器对下列中至少之一是有效的：在预定点改变可用于通过各自微通道管道的流体流动的横截面面积，和在预定点改变各自微通道管道的横截面轮廓。
39.权利要求38所述的微通道聚合反应器，其还包括多个第二微通道管道，所述多个第二微通道管道适合与所述多个第一微通道管道流体连通，并且将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入到所述多个第一微通道管道中。
40.权利要求38所述的微通道聚合反应器，其还包括与所述多个第一微通道管道和所述多个第二微通道管道流体连通的多孔介质，所述多孔介质介于所述多个第一微通道管道和所述多个第二微通道管道之间，以抑制在所述多个第一微通道管道内的聚合物产物通过，进入所述多个第二微通道管道的至少之一中。
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