JP2011020118A5

JP2011020118A5 -

Info

Publication number: JP2011020118A5
Application number: JP2010185400A
Authority: JP
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2013-02-21

Claims

マイクロ反応器を運転する方法であって：
一体接合されている薄いシートのスタックにして、第一および第二流路の少なくとも一部分を画成する交互のくぼみ付きシートを含んでいるそのようなスタックを含む流体加工処理装置を用意し；ここで、
上記第一流路は、触媒材料を含み、そしてその流路に対する入口および出口を上記スタック内に有する反応マイクロチャンバーを含み、そして
上記第二流路は上記反応マイクロチャンバーと熱接触しており；
第一流体を上記反応マイクロチャンバーに通して通過させ、ここでその第一流体は上記触媒材料と相互作用して上記反応マイクロチャンバー中において発熱性化学過程を受け；そして
十分な量の熱を上記発熱性化学過程から第二流路を通って流れている流体に伝達して、上記第一流体の温度を上記出口において上記入口におけるよりも実質的に低下させ、それによって、上記発熱性化学過程の少なくとも１つの性能パラメーターを実質的に増加させる工程を含み、上記性能パラメーターは選択率、転化率、及び熱力学的効率の少なくとも１つを含む上記の方法。
反応マイクロチャンバーおよび第二流路が、実質的に互いに平行な平面中に配置されている、請求項１に記載の方法。
反応マイクロチャンバーの出口における第一流体の温度が入口における温度よりも少なくとも５０℃低い、請求項１に記載の方法。
発熱性化学過程が可逆的発熱反応を含み、そして触媒材料が可逆的発熱反応触媒である、請求項１に記載の方法。
発熱性化学過程が、水性ガスシフト、サバチエ過程、アンモニア合成、メタノール合成、エステル化、オレフィン水和、MTBE合成、優先酸化および選択メタン化より成る群から選ばれる少なくとも１つの反応を含む、請求項１に記載の方法。
発熱性化学過程が水性ガスシフト反応である、請求項５に記載の方法。
マイクロ反応器を運転する方法であって：
一体接合されている薄いシートのスタックにして、第一および第二流路の少なくとも一部分を画成する交互のくぼみ付きシートを含んでいるそのようなスタックを含む流体加工処理装置を用意し；ここで、
上記第一流路は、吸着媒体を含み、そしてその流路に対する入口および出口を上記スタック内に有する反応マイクロチャンバーを含み、そして
上記第二流路は上記反応マイクロチャンバーと熱接触しており；
第一流体を上記反応マイクロチャンバーに通して通過させ、ここでその第一流体は上記吸着媒体と相互作用して上記反応マイクロチャンバー中において吸着過程を受け；そして
十分な量の熱を上記吸着過程から第二流路を通って流れている流体に伝達して、上記第一流体の温度を上記出口において上記入口におけるよりも実質的に低下させる工程を含む方法。
吸着過程が硫黄を硫化水素の形で吸着する過程である、請求項７に記載の方法。
発熱性化学過程が競争反応を含み、そして増加する性能パラメーターが選択率である、請求項１に記載の方法。
平衡制限発熱性化学過程を遂行する方法であって：
反応体を少なくとも１つの熱交換チャンネルと熱接触している反応マイクロチャンバーを通して流すことによって平衡制限発熱性化学過程を遂行し、そして
上記平衡制限発熱性化学過程によって発生した熱を、上記の少なくとも１つの熱交換チャンネルを通って流れている流体に、上記反応マイクロチャンバーを通って前進する上記反応体の最大温度と最小温度との差が少なくとも２５℃となるようにその反応体の温度を低下させ、かつ上記発熱性化学過程の少なくとも１つの性能パラメーターを実質的に増加させるのに十分な量で伝える工程を含み、上記性能パラメーターは選択率、転化率、及び熱力学的効率の少なくとも１つを含む上記の方法。
反応マイクロチャンバーが実質的に平らな多孔質触媒材料を含み、そして反応体がその触媒材料のそばをその触媒材料の多孔質表面に対して実質的に平行な方向に流れる、請求項１０に記載の方法。
熱交換チャンネルがマイクロチャンネルである、請求項１０に記載の方法。
発熱反応によって生成した熱が複数の熱交換マイクロチャンネルの中へと伝えられる、請求項１０に記載の方法。
複数の熱交換マイクロチャンネルを通る流れが、反応マイクロチャンバーを通る流れに対して一般に横断方向である、請求項１３に記載の方法。
複数の熱交換マイクロチャンネルを通る流れが、反応マイクロチャンバーを通る流れに対して一般に平行である、請求項１３に記載の方法。
少なくとも１つの熱交換チャンネルが反応マイクロチャンバーと熱接触している吸熱反応チャンバーを含み、そしてその吸熱反応チャンバー中で吸熱反応が起こる、請求項１０に記載の方法。
反応マイクロチャンバーと少なくとも１つのマイクロチャンネルとの間における熱伝達に特徴的な熱伝達長さが０．５ｃｍ未満である、請求項１０に記載の方法。
反応マイクロチャンバーが第一の中心線を定め、そして少なくとも１つの熱交換チャンネルが、第一中心線に対して一般に平行な、その第一中心線から１．０ｃｍ未満離間した平面中に第二の中心線を定める、請求項１０に記載の方法。
反応マイクロチャンバーが、その反応マイクロチャンバーの長さに及ぶ反応触媒を含む、請求項１０に記載の方法。
反応マイクロチャンバーが、０．２ｍｍ未満である、熱伝達方向に平行な寸法を有する、請求項１０に記載の方法。
反応マイクロチャンバー出口と熱交換チャンネル出口のアプローチ温度が５０℃未満である、請求項１０に記載の方法。
可逆的発熱反応を遂行する方法であって：
可逆的発熱反応用の反応体を入口端および出口端を有する反応マイクロチャンバーを通して流し、ここで反応マイクロチャンバーは熱交換チャンネルの入口部および出口部と熱接触しており、そして
上記発熱反応によって発生した熱を、上記熱交換チャンネルを通って流れている流体に、上記熱交換チャンネルの出口端における熱交換流体の温度と上記反応マイクロチャンバーの入口端における反応体の温度との差が２５℃以内となるように、かつ上記反応マイクロチャンバーの出口端はその反応マイクロチャンバーの入口端よりも実質的に冷たくなるように十分な量で伝達する
工程を含む上記の方法。
熱交換チャンネルの出口部中における熱交換流体の温度が、反応マイクロチャンバーの入口端における反応体の温度に少なくともほぼ等しい、請求項２２に記載の方法。
熱交換流体出口の温度が反応体流体入口よりも実質的に熱い、請求項２２に記載の方法。
反応マイクロチャンバーが中間壁部を介して少なくとも１つの熱交換チャンネルと熱接触しており、そして反応マイクロチャンバー、少なくとも１つの熱交換チャンネルの隣接部および中間壁部の容積が熱交換コアー容積を定め；そして
上記のマイクロチャンバーと熱交換チャンネルとの間の平均熱伝達出力密度が熱交換コアー容積の０．１Ｗ／ｃｍ^３より大きい、請求項２２に記載の方法。
マイクロチャンバーと熱交換チャンネルとの間の平均熱伝達出力密度が熱交換コアー容積の０．５Ｗ／ｃｍ^３より大きい、請求項２５に記載の方法。
マイクロチャンバーと熱交換チャンネルとの間の平均熱伝達出力密度が熱交換コアー容積の１．５Ｗ／ｃｍ^３より大きい、請求項２６に記載の方法。
吸熱反応および可逆的発熱反応を遂行する方法であって：
吸熱反応性反応体を発熱反応マイクロチャンバーと熱接触している吸熱反応マイクロチャンバーを通して流して、熱を上記発熱反応から上記吸熱反応に伝達してその吸熱反応を持続させ、ここで熱は吸熱反応性反応体が吸熱反応マイクロチャンバーを通して移動するにつれてその吸熱反応性反応体の温度を実質的に上昇させるのに十分な量で伝達される
工程を含む上記の方法。
発熱反応性反応体の温度が、発熱反応性反応体が発熱反応マイクロチャンバーを通って移動するにつれて実質的に低下する、請求項２８に記載の方法。
発熱反応がサバチエ過程であり、そして吸熱反応が逆水性ガスシフトである、請求項２８に記載の方法。
実質的に平らな触媒材料が吸熱反応および発熱反応マイクロチャンバー中に与えられる、請求項２８に記載の方法。
反応マイクロチャンバーの少なくとも１つの中の触媒材料が、そのマイクロチャンバー中の反応体のバルクフロー方向に対して平行な方向において実質的に不均一な触媒装填量を有する、請求項３１に記載の方法。
一体接合されている薄いシートのスタックにして、第一および第二流路の少なくとも一部分を画成する交互のくぼみ付きシートを含んでいるそのようなスタックを含む流体加工処理装置を用意し；ここで、
上記第一流路はそれに対する入口および出口を上記スタック内に有する反応マイクロチャンバーを含み、そしてその反応マイクロチャンバーは中に反応触媒を有する少なくとも１つの平らな多孔質シートを含み、
上記第二流路は上記反応マイクロチャンバーと熱接触しており；
第一流体を上記反応マイクロチャンバーに通して、かつ上記多孔質シートのそばを通過させて、反応体をそのシート中に横断方向に拡散させることによって上記反応マイクロチャンバー中で触媒を用いた発熱反応を遂行し；
十分な量の熱を上記発熱反応から上記第二流路を通って流れている流体に伝達して、上記第一流体の温度を上記出口において上記入口におけるよりも実質的に低下させる
工程を含む方法。
平らな多孔質シートが熱伝達チャンネルに隣接する反応マイクロチャンバーの壁と接触している、請求項３３に記載の方法。
平らな多孔質シートが熱伝達チャンネルに隣接する反応マイクロチャンバーの壁から離間されている、請求項３３に記載の方法。
吸熱反応が逆水性ガスシフトであり、そして発熱反応がサバチエ過程である、請求項１６に記載の方法。
吸熱反応がスチームリホーミングであり、そして発熱反応が水性ガスシフトである、請求項１６に記載の方法。
反応マイクロチャンバーおよび少なくとも１つの熱交換チャンネルの少なくとも１つの最小寸法が０．５ｍｍ未満であり、そして熱伝導が反応マイクロチャンバーおよび少なくとも１つの熱交換チャンネルの少なくとも１つの最小寸法に実質的に平行な方向に起こる、請求項１０に記載の方法。
反応体が多孔質シートの１つの側面に与えられ、また生成物がそのシートの反対側の側面から取り出され、そして実質的な物質輸送がこのシートを通って起こるように、入口が上記多孔質シートの１つの側面で少なくとも１つのチャンネルと流体連通しており、そして出口がその多孔質シートの反対側の側面で少なくとも１つのチャンネルと流体連通している、請求項３３に記載の方法。