MX2011010722A - Un modulo de flujo. - Google Patents

Un modulo de flujo.

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MX2011010722A
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flow
channel plate
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MX2011010722A
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Kasper Hoeglund
Barry Johnson
Tommy Noren
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Alfa Laval Corp Ab
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Abstract

La presente invención se refiere a una placa de canal que comprende un número de hileras de unidades, por lo menos una entrada y por lo menos una salida, por lo menos una caja de cambios, en donde la caja de cambios son conexiones entre dos hileras adyacentes de unidades en la placa de canal, el flujo puede fluir de una hilera a la otra en el espacio creado. La presente invención se refiere además a las zonas de flujo y el módulo de flujo.

Description

UN MÓDULO DE FLUJO La presente invención se refiere a una placa de canal, una sección de flujo, un módulo de flujo y al uso del módulo de flujo como un reactor químico.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Hay características diferentes, las cuales son importantes para los reactores, tales como la flexibilidad en establecimiento, configuración de flujo, mezcla de propiedades, control de temperatura, monitoreo, tiempos de residencia, etc.
Algunos problemas con reactores continuos están relacionados con fugas, la habilitación de inspección visual, la limpieza de las trayectorias de flujo, a la adaptación de la trayectoria de flujo del proceso para obtener el tiempo deseado de residencia para un régimen de flujo determinado, el acceso a la trayectoria del flujo del reactor, la configuración del flujo de transferencia de c$lor, la descarga de gases disueltos fuera del módulo, la mezcla de fluidos, la presión y la liberación de presión, etc.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De esta manera, un objetivo de presente invención es proporcionar un concepto flexible urt módulo de flujo continuo, adaptarse a los procesos deseados* tales como reacciones químicas, mezclas, extracciones, etc.
Otro objetivo es proporcionar un módulo d<$ flujo continuo, que tiene una buena accesibilidad y es fácil de manejar, etc.
Un objetivo adicional es proporcionar un módulo de flujo continuo con un buen rendimiento de transferencia de calor y la oportunidad de controlar la temperatura.
Un objetivo adicional es proporcionar un módulo de flujo continuo con características de flujo de fluidos adecuado para las reacciones, extracciones, separaciones químicas, etc.
Un objetivo adicional es proporcionar un mó.dulo de flujo continuo con propiedades mejoradas de presión.
En consecuencia, la presente invención proporciona una solución a los problemas antes mencionados por un módulo de flujo que comprende placas de canal y placas de utilidad. Por lo tanto, la presente invención se refiere a una placa de canal, que podría ser utilizada en un módulo de flujo. La placa de canal cuenta con una placa, al menos una hilera de unidades dentro de la placa, por lo menos una entrada y por lo menos una salida, en donde cada unidad contiene una superficie plana frente a una superficie de formación de canal y que las unidades se alternan en la hilera de nidades de una superficie plana que se encuentra junto a una superficie de formación de canales, en la misma hilera y que la placa de canal constituye una parte y las hileras de las unidades están integradas en la placa o la placa de canal se divide en el plano medio y constituye dos partes correspondientes una a la otra y juntas forman el canal de la placa de canal, o la placa de canal constituye un bastidor y dos láminas formadas o dos placas prensadas, cuyo bastidor y dos láminas formadas o dos placas prensadas juntos forman el canal de la placa de canal. La placa de canal, de acuerdo con la presente invención, también puede comprender al menos una caja de cambio, donde la caja de cambio es un espacio o una zona entre dos hileras adyacentes de las unidades de \a placa de canal y una parte interna de la placa de canal, que permite convertir el cuadro la comunicación entre las dos hileras adyacentes de las unidades, de tal manera que los líquidos pueden fluir de una hilera a la otra en el espacio o en la zona de la caja de cambio.
La presente invención se refiere también a una placa de canal alternativa, cuya placa de canal comprende al menos dos hileras de unidades de cada unidad teniendo una superficie plana frente a una superficie de formación de canales y las unidades se alternan en cada hilera dé manera que una superficie plana es adyacente a una superficie del canal que se forma en la misma hilera, por lo menos una caja de cambio, al menos una entrada y al menos una salida, en donde la caja de cambio es un espacio o una zona entre dos hileras adyacentes de las unidades de la placa de canal y una parte interna de la placa de canal, cuya caja dé cambio permite la comunicación entre las dos hileras adyacentes de las unidades, de tal manera que los líquidos pueden fluir de una hilera a la otra en la zona de la caja de cambio. La placa de canal de acuerdo con la invención, podría constituir una parte y las hileras de las unidades que están integradas en la placa o la placa de canal se puede dividir en medio plano y constituye dos partes correspondientes una a la otra y juntas forman el canal de proceso del placa de canal, o la placa de canal constituye un bastidor y dos láminas formadas o dos placas prensadas, cuyo bastidor y dos láminas formadas o dos placas prensadas juntas forman el canal de proceso de la placa de canal.
La placa de canal de acuerdo con la invención también puede comprender un número de hileras de unidades, un número de cajas de cambio. Al utilizar las cajas de cambio es posible crear un verdadero flujo tridimensional para dar un mezclado mejorado y transferencia de calor mejorada ehtre la placa de utilidad y la placa de canal. Mediante el uso de la placa de canal pueden crearse regímenes de mezclado altos y se obtiene una distribución estrecha del tiempo de residencia .
La presente invención se refiere además a una sección de flujo, cuya sección de flujo comprende un& placa de canal, placas de barrera o placas de utilidad o combinaciones de las placas de barrera y las placas de utilidad. La placa de canal se puede arreglar entre la placa de barrera dos, que la placa de barrera se cierre un canal creado por la placa de canal y las dos placas de barrera. La sección de flujo también puede comprender una placa de canal dispuestos entre dos placas de utilidad que tienen elementos insertos turbulencia, lo que las placas son de utilidad sellar un canal creado por el canal de la placa y las dos placas de utilidad, o la sección de flujo puede comprender una placa de canal dispuestos entre la placa de una barrera y una placa de utilidad que se cierre un canal creado por la placa de canal y las dos placas. La sección de flujo .también puede comprender que dos placas de canal tienen una membrana o un filtro aplicado entre las dos placas del canal. La sección de flujo comprende también que las dos placas del canal se encuentran entre dos placas de barrera, qué son los canales de sellado creado por el canal de las placas y las dos placas de barrera, o en donde las dos placas del Oanal se colocan entre dos placas de utilidad que tienen elementos insertos turbulencia, o combinaciones de placas de barrera y las placas de utilidad.
La sección de flujo también puede comprender que las juntas sellan las placas diferentes placas contra: fugas. La junta puede ser una lámina plana, o una lámina de múltiples capas de un material adecuado, el ejemplo de dicho material puede ser de varias capas de politetrafluoroetileno expandido (ePTFE, por sus siglas en inglés), perfluorelatomeros de politetrafluoroetileno (PTFE, por sus siglas en inglés), o fluorelastómeros, poliéter cetona (PEEK, por sus siglas en inglés), poli-propileno (PP, por sus siglas en inglés) , etc. El material de la junta puede ser un material suave como PEEK, PP, PTFE suave etc. o Viton®, Teflon®, Kalrez® etc.
Las juntas de la sección de flujo pueden tener un patrón que corresponde a las superficies planas de las unidades de las hileras de las unidades. El inserto de turbulencia de las placas de utilidad puede tener un patrón correspondiente a las superficies planas de las unidades de las hileras de las unidades, o ambas juntas y el inserto de turbulencia de las placas de utilidad pueden tener patrones correspondientes a las superficies planas de las unidades de las hileras de las unidades. Debido a esto el flujo: de los medios puede o el flujo de líquidos en el canal creado no tiene ningún contacto con las caras planas de la junt£ y poco o ningún contacto con cualquiera de los bordes de la$ juntas y cada inserto de turbulencia puede proporcionar un . apoyo a los lados planos de la hilera de unidades de la placa de canal .
La presente invención se refiere también a un módulo de flujo continuo de diseño plano, por ejemplo, un reactor de placa, que incluye diferentes placas o secciones, en la cual una o más placas de canales se apilan junto a las placas de utilidad, las placas de barrera, las plaóas del intercambiador de calor o el flujo de una o más secciones. El módulo de flujo puede comprender una pila de secciones de flujo y el módulo de flujo puede tener al menos una entrada para fluidos de proceso y al menos una salida para los productos de proceso. Una entrada puede ser conectada a la placa del primer canal y una salida puede ser conectada a la última placa de canal. El canal de proceso puede ser conectada en paralelo o podría ser el canal de proceso conectado en serie, o ambos, el canal puede ser conectado de forma externa o el canal puede ser conectado internamente, de preferencia el canal está conectado externamente entre las placas de diferentes canales. Un ejemplo de dicha disposición puede ser tal que dos canales de dos placas de canal están conectadas en paralelo el uno al otro y los canales se combinan en un canal de un tercer canal de la placa/ que se conecta a la placa del tercer canal en serie con las dos primeras placas. Esta solución podría ser adecuada para una reacción de dos etapas en el que los reactivos se producen en las placas del canal dos primeras y una segunda reacción tiene lugar en la placa del tercer canal. Naturalmente, cualquier combinación de las conexiones entre los canales pueden ser diseñados para diferentes reacciones, por un paso de las reacciones o las reacciones de varias etapas de acuerdo con la presente invención. Los conductos internos y/o externos se conectan las placas de utilidad y la utilidad de las placas están conectadas en serie o en paralelo o ambos entre ellos.
El módulo de flujo también puede comprender un dispositivo de sujeción, que se puede conectar al módulo de flujo, el dispositivo de sujeción se compone de do$ placas, resortes de disco, pistones y varillas de tensión, en donde las pilas de resortes de disco se enroscan en los pistones y se disponen como una red de resortes, una o más redes de resortes están comprendidas en el módulo de flujo, por lo menos una red de resorte es compatible con una de la$ placas para distribuir las fuerzas de sujeción en una! o más secciones de flujo o una o más placas de canal, cuyas secciones de flujo se colocan entre las dos placas y en donde los pistones son guiados a través de orificios en las placas terminales con la disposición de la red de resorte. El módulo de flujo puede incluir herramientas hidráulicas, tales como cilindros hidráulicos o accionadores hidráulicos. Las herramientas hidráulicas pueden proporcionar herramientas para la apertura y el cierre del módulo de flujo y/o pueden proporcionar la presión sobre las placas del módulo de flujo para asegurar un cierre hermético del módulo de flujo.
Las hileras de las unidades de la placa dé canal son adyacentes entre si y cada unidad tiene una superficie plana y una superficie de formación de canal y la superficie plana está frente al canal de la superficie de formación. La superficie de formación de canal de acuerdo con la invención, puede ser seleccionada a partir de la superficie curva convexa, superficie trapezoidal, superficie rectangular, superficie cuadrada, superficie triangular y las hileras de las unidades pueden tener todos los canales que forman las superficies seleccionadas del mismo tipo de superficie o las superficies de formación de canal de las hileras de las unidades pueden ser una o más combinaciones de superficies curvas convexas, superficies rectangulares, superficies cuadradas y superficies triangulares. El propósito de la forma del canal en cada canal de la placa es para mej'orar el mezclado o desempeño de transferencia de calor en cada una de las placas del canal. Por lo tanto, se podrían obtener requerimientos de proceso totales igualados mejores, por ejemplo para cada reacción única. Las palcas de canal en un módulo de flujo pueden ser iguales o diferentes dependiendo de los requerimientos del proceso.
La superficie plana y la superficie de formación de canal de las unidades se alternan en las hileras lo cual permite el flujo de líquidos o que los medios pa$en las unidades dentro de la hilera cuando la placa de c&nal se ensambla en la sección de flujo entre las placas de barrera. Las superficies planas de las unidades permiten que una placa de barrera o una placa de utilidad sean montadas pon una junta de tal manera que el canal pueda ser sellado y se puedan evitar las fugas. Las superficies planas podrían organizarse en hileras o de forma alterna. Preferentemente las superficies planas se organizan en hileras. Cuahdo las superficies planas se organizan en hileras, es posible soportar las hileras de las unidades con el dispositivo de turbulencia de la placa de utilidad, esto permita que se pueda aplicar una alta presión a la placa de canal y que se puedan evitar las fugas. El canal inicia con una entrada y continúa a través de las unidades a través de la placa de canal y el canal termina con una salida en la última hilera de las unidades. El canal de proceso, así como el flujo de utilidad de las placas de utilidad pueden ser conectados en paralelo o conectados en serie, o ambos, entre dos o más secciones de flujo. Las conexiones entre las secciones de flujo pueden ser externas o internas. Preferiblemente, los canales de las placas del canal se conectan externamente. Los conductos internos y/o externos conectan las pl&cas de utilidad de las secciones de flujo y utilidad de las placas están conectadas en serie o en paralelo, o ambos a la otra. Las entradas y las salidas de las placas de utilidad pueden tener los puertos para termopares, termómetros de resistencia, etc. ; La placa de canal puede tener un número d$ puertos conectados a los canales o las cajas de cambio dentrp de la placa. Los puertos pueden ser dispuestos en uno 0 en dos lados, o en tres lados, o todos los lados de la placa de canal. Esto significa que los puertos están dispuestos en al menos un lado de la placa de canal. Los puertos están conectados o equipados con diferentes equipos o loa puertos son combinaciones de puertos conectados y equipados, cuyo equipo se introduce a través de los puertos en el canal o el espacio vacio de las cajas de cambio y se pueden organizar en cualquier lugar de la placa del canal. El equipo que se puede introducir a través de los puertos en el canal o las aajas de cambio pueden ser seleccionadas del grupo que consiste en entradas para los reactivos, entradas para los líquidos adicionales, salidas de los fluidos de proceso, salidas para los productos intermedios que se alimentan en el canal en una etapa posterior, salidas para las muestras de prueba, las boquillas de inyección, dispersores de entrada, dispositivos de seguridad para liberar la presión inmediata o controlada, unidades de sensores, termopares, termómetros de resistencia.
Los puertos pueden tener los medios para la inyección de líquidos, reactivos, etc., como por ejemplo una boquilla que pueden introducir líquidos adicionales, fluidos re-méz^clados, en un lugar elegido j por el en cualquier lugar, lo que líquidos podría estar en una o en cualquier lugar de la placa de canal, o en una segunda placa, etc. en un módulo de flujo. Una mezcla o dispersión alguna veces puede ser remezclada o redispersada después de un tiempo de retención o después de pasar a través de una placa de canal, puede ser adecuada para inyectar la mezcla o la dispersión en el canal, esto se puede realizar entre una salida de una placa y una entrada de la siguiente placa y la inyección se puede realizar con cualquier clase de boquilla adecuada. Las boquillas, que se insertan en los puertos o las entradas, se pueden seleccionar de cualquier boquilla adecuada y ejemplos de boquillas son boquillas de inyección, boquillas de dispersión, boquillas de redispersión, boquillas de remezclado, boquillas coaxiales, boquillas de tubos, etc. Una boquilla coaxial puede definirse como una boquilla con dos o más tubos dispuestos uno dentro del otro, de manera :que un ; i tubo más grande que tiene un radio grande rodea un tufoó menor que tiene un radio menor. Cuando dicha boquilla usa do¿ o más fluidos puede mezclarse o formar dispersiones. Una boquilla de remezclado puede ser una boquilla de tubo que tiene un orificio con una cabeza de boquilla y el orificio tiene un radio menor que el tubo. La boquilla puede ser una boquilla de dispersión que puede tener uno más orificios en la salida de la boquilla de dispersión y los orificios pueden disponerse en circuios u orificios concéntricos que pueden disponerse en otros patrones adecuados.
La placa de canal puede comprender una entrada de flujo de proceso y una segunda entrada, la cual puede ser una entrada de flujo de dispersión o una entrada de inyección, en la parte de entrada de la placa de canal, en donde la entrada de flujo de proceso y la segunda entrada puede combinarse de manera que el canal forma una parte recta antes de la primera unidad en la primera hilera de unidades. La parte recta del canal puede terminar también en la primera caja de cambio. La segunda entrada puede tener medios para inyección de fluidos, reactivos, etc., tal como por ejemplo una boquilla que puede introducir fluidos adicionales. La boquilla puede seleccionarse de cualquier tipo adecuado de boquillas y puede insertarse en la parte recta que forma una zona de dispersión para introducir o inyectar materiales o sustanciales en un fluido de proceso. Las entradas de fluidos también pueden combinarse antes de entrar en el canal de la placa del canal. De acuerdo con esta alternativa no es necesario tener una entrada para el flujo de proceso y otra entrada para inyección de fluidos etc. Por lo tanto, con entradas combinadas fuera de la placa del canal es posible usar solo la entrada de flujo de proceso. ¡ Cuando se producen dispersiones finas en el flujo introduciendo un liquido no miscible en una forma controlada y en una forma segura a alta velocidad en el flujo de proceso en el canal, hay un punto crucial en el que la boquilla tiene el diseño adecuado. La boquilla diseñada puede ser un dispensador o un inyector. La boquilla puede adaptarse al segundo puerto de entrada de la palca de canal. Una$ o más fases liquidas inmiscibles pueden alimentarse simultáneamente a través de la boquilla. La boquilla diseñada puede ser un dispensador que tiene una pieza de boca en forma de un tubo cerrado con una sola área de orificio en el extremo cerrado teniendo un diámetro de orificio (D) , o en dond<$ están presentes múltiples orificios n a un diámetro (D) que corresponde al área total de los orificios divididos' por el número de orificios en de la boquilla, que es adecuadamente más grande que la longitud o profundidad (T) . La relación puede seleccionarse de tal manera que la longitud del orificio es mucho menor que el diámetro del orificio (T<<D) . Cuando el dispersor está en uso serán rociadas gotas del dispersor y crear un cono de gotas en el flujo del proceso. El tamaño de las gotas que se crean depende de la diferencia de presión en la salida de la boquilla y la presión en el compartimento. Si la longitud del orificio (T) es grande entonces será muy difícil de crear la condición de presión deseada en este punto.
Para longitud (T) y diámetro (D) de boquillas de tamaño pequeño serán muy pequeños y ocurrirá una limitación en la manufactura. Una forma favorable para formar dicha boquilla por ejemplo es usar el grabado, perforación por láser o micro-perforación en una placa delgada que es soldada orbitalmente por láser o por haces electrónicos en un tubo. Una boquilla puede producir gotas y el tamaño dé gota dependerá del flujo y el diámetro de boquilla seleccionado. Para incrementar el flujo a través de una boquilla es posible hacer un orificio más grande o hacer más orificios $. través de la boquilla. Usando orificios muy pequeños en lugar de un orificio grande es posible crear gotas más pequeñas1. Para asegurarse de tener la misma condición de presión en cada orificio es favorable disponer los orificios asimétricamente en relación con el eje principal del tubo en el cual la boquilla está soldada orbitalmente. Puede haber varías hileras de orificios localizadas en círculos concéntricos. El tamaño de orificio puede elegirse de acuerdo con las velocidades de flujo para el radio del círculo concéntrico o la viscosidad de los fluidos que pasan fuera de los orificios. El rociado de materiales fuera de la boquilla puede ser continuamente, en un modo de pulsos, o puede rociarse en intervalos adaptados especialmente a la aplicación o el proceso del módulo de flujo para múltiples fines.
Una bomba puede conectarse suministrando y presurizando el fluido a la boquilla. El fluido será rociado fuera de la boquilla en una forma con forma de cono. La bomba podría bombear continuamente fluidos a la boquilla o alimentar la boquilla en un modo por pulsos. Los pulsos pueden generarse por ejemplo por el control del ciclo de trabajo de bomba o por una válvula en la línea de alimentación a la boquilla. La bomba se controla adecuadamente para mantener un nivel de presión dado» Si la boquilla se alimenta en el modo por pulsos puede ser importante que el volumen entre la boquilla válvula por pulsos no cambia con la presión. El ciclo de trabajo de la válvula, es decir, el tiempo abierto es menor o igual a 1005 del tiempo de período total es ? 05, puede controlarse para dar un régimen de flujo dado, que puede observarse más adelante.
Período de Tiempo 5V = abierto OV = cerrado Tiempo abierto Ciclo de trabajo = tiempo abierto periodo tiempo La boquilla se puede operar bajo modos pulsados o no pulsados y se usan para rociar fluidos a un régimen de flujo promedio dado. El tamaño de boquilla se selecciona para dar un régimen de flujo suficiente a la presión disponible y el nivel de presión puede establecerse para dar cierto tamaño de gota. Esto significa que el tamaño de gota puede ajustarse cambiando la presión de bomba a un régimen de flujo constante. La velocidad de bombeo puede controlarse para dar un régimen de flujo a través de la válvula abierta, es decir, un modo no pulsado.
Las superficies planas de la placa de canal preferiblemente se disponen en hileras paralelas perpendiculares al canal y las superficies planas : de las hileras soportarán placas de barreras o placas de utiüdad en ambos lados de la placa de canal. La placa de barreta puede ser una placa separada o integrada con la placa de canal o integrada con la placa de utilidad. Una o dos placas de intercambiador de calor pueden conectarse a la placa de canal y la placa de intercambiador de calos puede ser un miembro de transferencia de calor sin fluido, o un elemento de Peltier.
Las placas de barrera pueden soldarse a la placa de canal que provee un tipo de disposición emparedado, o la placa de canal se puede soldar a la placa de utilidad de acuerdo con otra alternativa. Las placas de barrera pueden disponerse por cualquier método adecuado a la placa de canal o a la placa de utilidad. Como se mencionó antes la placa de canal puede tener una o dos placas de barrera dispuestas en uno o ambos lados planos de la placa de canal, cuyas, palcas de barrera sellan el canal del proceso. Las placas de barrera pueden sellarse con juntas a la placa del canal Qomo se mencionó antes. Las paredes o placas de barrera pueden, ser de un material conductor de calor, que puede hacer posible conducir a un paso de fluido de enfriamiento o calentamiento fuera del canal. Una o más de las placas de barrera puede ser un material de aislamiento para aplicaciones de las pa;lcas de canal en donde son necesarios los requerimientos de temperatura especial. El material de las palcas de barrera pueden consistir alternativamente de una membrana o; de un tamaño de poro adecuado para conducir a un producto o productos formados para pasar la membrana o para fluidos de procesos o material adicional para ser agregados a través de la membrana en el canal de la placa de canal. Una placa de barrera también puede ser de un material de filtro. Las combinaciones de las palcas de barrera de diferentes materiales también pueden ser posibles. De acuerdo con una alternativa por lo menos puede ser una de las placas de barrera contienen un material conductivo de calor sóljido, un material aislante o un material de membrana. De acuerdo con una alternativa se pueden colocar dos placas de canales o ambos lados de una membrana. Por lo tanto, una placa de canal trasportará productos y la otra placa de canal del flujo del proceso. Los aspectos importantes de la placa de can£l y el equipo que rodea la placa de cana son flexibilidad y fácil acceso. Por lo tanto, la placa de canal puede adaptarse para permitir diferentes operaciones tal como por ejemplo filtración, separaciones por membranas, mezclado, 0tc. La placa de canal puede revestirse por uno más catalizadores o tener un diseño que permite el mezclado o crear un flujo de tapón .
La placa de canal puede manufacturarse como una pieza de acuerdo con una alternativa, de manera que las hileras de unidades se integran en la placa. El tamaño o configuración de la placa de canal puede ser de cualquier diseño adecuado que forma un canal de flujo en un módulo de flujo o un reactor. El material de la placa de cana;l puede ser de acero inoxidable, aleaciones basadas en 'hierro, aleaciones basadas en níquel, titanio, aleaciones de titanio, tantalio, aleaciones de tantalio, aleaciones a base de molibdeno, zirconio, aleaciones de zirconio, vidrio, cuarzo, grafito, grafito reforzado, Hastelloy, o cualquier otro material resistente a los medios de proceso. Otro material adecuado para la placa de canal son materiales especiales tales como material de plástico tal como PEEK (polietereter cetona) , PPS (polifenilsulfuro) , PTFE (politetrafluoroetileno) , perfluoroelastomeros, o fluoroelastómeros, PP (polipropeno) , etc. Q sus combinaciones .
De acuerdo con una alternativa se puede formar la placa de canal dividiendo la placa en su plano m$dio de i manera que la estructura compleja del canal puede simplificarse y manufacturarse más fácilmente. Por lo tanto, la placa de canal puede dividirse en dos partes en donde las partes consisten de miembros cuadrados que tienen cortes cuadrados y cortes de superficie de formación de canales. Las dos partes serán complemento entre ellas y colocadas juntas formarán el canal. Entre las dos partes una junta puede sellar el canal de la placa de canal en dos partes.
La invención además se refiere a otra placa de canal alternativa, que está comprendida de do$ : lámina formadas o dos placas presionadas y una placa de reactor o placa de flujo, dicha placa tiene juntas sobe cada lado plano en el cual las dos láminas formadas o las do$ palcas prensadas se ensambla.
El canal de la placa de canal puede comprender un número de hileras de unidades que forman una trayectoria en serpentina en la disposición de unidades. Por lo tanto, una dirección de flujo tridimensional del flujo de fluidos se desarrolla en el canal de cada placa de canal. Los fluidos que pasan al canal "tridimensional" pueden ser líquidos puros, mezclas de líquidos, líquidos inmiscibles, líquidos con partículas o líquidos con gas disuelto o libre.
Las placas de utilidad de acuerdo con la invención pueden tener un compartimiento para la placa de Canal y también un compartimiento para el inserto de turbulencia y para los fluidos de intercambiador de calor. La placa de utilidad o la placa de intercambiador de calor en la parte de intercambiador de calor de una sección de flujo que puede comprender por lo menos una placa de utilidad y una placa de canal. La placa de canal puede insertarse en el compartimento de la placa de utilidad de acuerdo con una alternativa . De acuerdo con otra alternativa una placa de canal puede insertarse entre dos placas de utilidad. La placa de canal puede disponerse dentro de un espacio creado por dos compartimientos de complemento de dos placas de utilidad. El compartimiento de una placa de utilidad puede rodar la placa de canal completa o solo una parte de la placa de canal saliendo de todos los puertos de inyección y se libeiran los puertos. El compartimento de la placa de utilidad es un espacio el cual puede ser un cuadrado elongado en donde se puede colocar o integrar la placa de canal. El inserto de turbulencia de la placa de utilidad puede tener alas b aspas conectadas. El inserto de turbulencia también puede ser una espuma metálica. Las entradas o las salidas de las placas de utilidad y/o de las placas de canal pueden tener termoelementos insertados. La placa de utilidad puéde ser placa de intercambiador de calor seccionada tal qomo la descrita por WO 2008/076039.
El sistema de sujeción de acuerdo con la invención se conecta al módulo de flujo para controlar las fuerzas aplicadas al módulo de flujo y por lo tanto también la presión en el módulo. Dichos sistemas de sujeción pueden encontrarse en WO 2008/066447 o en SE 0801181-9. El sistema de sujeción puede comprender dos placas extremas, resortes de disco y varillas de tensión. Las pilas de resortes de discos pueden estar dispuestas como una primera rejilla de resortes en una de las dos placas extremas y los resortes dé disco pueden soportarse en esta primara placa extrema. Entre las dos placas extremas se pueden colocar una o más secciones de flujo, en la placa extrema a opuesta, la segunda placa extrema, además las pilas de resortes de disco$ pueden colocarse como una segunda rejilla de resortes. Las Cejillas de resortes de discos también se pueden colocar entre las secciones de flujo. Las varillas de tensión pueden conectar las dos placas extras para distribuir las fuerzas de tensión de las pilas de resortes de discos cuando el sistema de sujeción está en una posición cerrada.
Para sellar el módulo de flujo o el rector apropiadamente, las fuerzas de sujeción tienen que estar dentro de un rango apropiado. La disposición de resorte, es decir, una rejilla de pilas de resorte distribuyen la fuerza de resorte en una pila de placas de un módulo de flujo tal como un reactor de placas. El módulo de flujo incluya una o más capas de placas apiladas juntas. La fuerza F que la resorte es una función de la resorte de longitud L. La longitud del resorte puede variar dentro del rango de Lraax a Lmin, Lmax, donde se define como la longitud libre en resorte descargado, Lmin se define como la longitud del resorte a compresión máxima . La fuerza máxima Fmax se define como la fuerza del resorte en la compresión máxima del resorte y la fuerza del resorte por lo tanto, puede variar entre 0: y Fmax. El resorte fuerza Fx, que corresponde a Lx, tiene que ser mayor que la fuerza Fi para asegurarse de que no se produzcan fugas, pero la fuerza del resorte no debe ser mayor: que la fuerza F2 para no arriesgarse a deformaciones permanentes. Fi y F2 corresponden a la resorte longitudes H ' y L2, respectivamente, y Li <LX <L2. Mediante el uso de resortes o pilas de resortes, con una curva de fuerza de compresión adecuada, una gama suficiente de trabajo L2 a Li sé puede lograr. El rango de L2 a Li debe ser mayor qué otras discrepancias geométricas de la fabricación, montaje y operación. Estas discrepancias pueden ser, por ejemplo las tolerancias de fabricación en espesor y grosor, o deformaciones procedentes de las fuerzas en el ensatnble, o los cambios dimensionales debido a la expansión téjrmica o crespado de material en la operación.
El módulo de flujo de acuerdo con la invención puede incluir dispositivos de liberación de presión, los dispositivos de liberación de presión, se pueden conectar a cualquier número de puertos, puertos de inyección ó a una entrada de canal de flujo, un canal de salida de flujo, o a conexiones entre las secciones de flujo. Los dispositivos de liberación de presión pueden ser pasivos o activos. Un dispositivo de liberación de presión pasivo pu^de ser utilizado ser una hoja de resalte, pero cualquier dispositivo pasivo de liberación de presión adecuado. Un dispositivo de liberación de presión activo puede ser cualquier número de unidades de inyección para materiales o sustancias de extinción, que pueden estar actuando en el comando desde una computadora, equipado con un programa de monitoreo y control. Otro dispositivo de liberación de presión activo puedfe ser un dispositivo de regulación de flujo de : fluidos intercambiadores de calor, que también pueden actuar en los comandos de una computadora equipada con un programa de monitoreo y control. Sin embargo, otro dispositivo de liberación de presión activo puede ser un dispositivo de regulación de flujo de materiales de proceso o de materiales agregados, los cuales también pueden actuar sobre comandos de una computadora equipada con un programa de monitoreo y control .
El material o los materiales de las diferentes partes del módulo de flujo pueden ser seleccionados a partir de acero inoxidable, aleaciones con base de hierro, aleaciones de níquel, titanio, aleaciones de titanio, tantalio, aleaciones de tántalo, aleaciones a base de molibdeno, aleaciones de zirconio, zirconio, Hastalloy, vidrio, cuarzo, grafito, grafito, reforzado, PEEK, PP, PTFE, etc., o combinaciones de ellos.
En seguida, se explica la invención por el uso de las Figuras 1 a 25. Las figuras tienen el fin de demostrar la invención y no pretenden limitar su alcance.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra las hileras de las unidades de acuerdo con la invención.
La Figura 2 muestra una placa de canal de acuerdo con la presente invención.
La Figura 3 muestra la placa de canal de la Figura 2 con un corte a través del área que muestra el canal y los puertos de acuerdo con la invención.
La Figura 4 muestra una sección transversal de la placa de canal de acuerdo con la presente invención.
La Figura 5 se muestra una parte de una placa de canal con cajas de vuelta al final y al principio de cada hilera de unidades.
La Figura 6 muestra una sección transversal y una vista lateral de una placa de canal de acuerdo con la invención .
La Figura 7 muestra una placa de canal alternativo.
La Figura 8 muestra el canal de la placa ;de canal ensamblada de la Figura 7.
La Figura 9 muestra otra placa de canal alternativa de la presente invención.
La Figura 10 muestra la placa de canal ensamblada en la Figura 9.
La Figura 11 muestra otra versión de la placa de canal.
La Figura 12 muestra la placa de canal ensamblada de la Figura 11.
La Figura 13 muestra una placa de canal insertada entre dos placas de utilidad.
La Figura 14 muestra cómo la placa de can&l está dispuesta entre dos placas de utilidad de acuerdo «pon una alternativa de la invención.
La Figura 15 muestra una utilidad y la forma en que un formador de turbulencia se dispone en la placa de utilidad.
La Figura 16 muestra un módulo de flujo ensamblado de acuerdo con una alternativa de la invención.
La Figura 17 muestra un módulo de flujo ensamblado de la invención que tiene un bastidor, el cual comprende dos varillas de tensión y dos placas extremas, cuyo bastidor sujeta las placas de canal y las placas de utilidad en su lugar con la ayuda de cilindros hidráulicos.
La Figura 18 muestra un módulo de flujo ensamblado de acuerdo con otra alternativa de la invención en donde ambas placas extremas están dispuestas con rejillas de resortes .
La Figura 19 muestra un módulo de flujo en$amblado que tiene una linea de sección B - B.
La Figura 20 muestra la sección B - B y cómo la sección de flujo se ajusta en su posición.
La Figura 21 muestra la sección B - B ' con la sección de flujo dispuesta entre dos varillas de tensión.
La Figura 22 muestra tres ejemplos de superficies de formación de canal de acuerdo con la invención.
La Figura 23 es una gráfica que muestra las Distribuciones de Tiempo de Residencia (RTD, por sus siglas en inglés) del Ejemplo 1.
Figura 24 es una gráfica que muestra la distribución de tamaño de gota del Ejemplo 2.
La Figura 25 es una gráfica que muestra el : perfil de temperatura de una sección de flujo única del Ejemplo 3.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra algunas hileras de las unidades 1 de un acuerdo con la invención. Las unidades 1 tienen una parte que es plana 2 y una parte que es curva 3, cada¡ unidad es una unidad separada de la siguiente unidad 1 de las paredes 4. Todas las unidades 1 de la placa de cáhal que constituye una unidad en conjunto, es decir, la placa de canal del mismo material, sin juntas entre las unidades 1, paredes 4 o hileras. Las superficies planas de las unidades 1 están alineadas en una disposición que forman hileras en la placa de canal. Las hileras alineadas de las superficies de cepillado 2 formarán un soporte, por ejemplo, para urta junta. El lado opuesto al cepillo de la unidad 1 es el lado1 curvo. Asi como la disposición de hileras de las unidades 1 formarán un patrón de hileras de hileras planas adyacentes a las hileras curadas, en donde cada unidad está separada de la siguiente por 4 paredes. La Figura 2 muestra las hilaras de las unidades de canal de la placa 5, alineadas para fofmar un patrón simétrico paralelo donde las hileras de las superficies planas 2 en dirección Y tienen hileras vecinas de las superficies curvas 3 también en la dirección Y. Las unidades forman un canal en la dirección X entre las superficies curvas 3 y placas de barrera o placas de utilidad lo cual no se observa en la Figura 2. Las parede$ 4 se dividen el canal de la placa de canal 5 en varias secciones de manera que el canal corre de un lado a otro a lo largo de la placa de canal 5 y por lo tanto forman un canal larcjjo, con varias zonas de mezclado en varias hileras de canales. La Figura 3 muestra la placa de canal 5 que tiene una sección de corte. La sección de corte tiene propósito de ilustrar el canal 6 y cómo los puertos 7 se están comunicando con el canal 6. La Figura 3, asi como la Figura 2 muestran laá cajas de cambio 8, que se muestran en uno de los lados de l placa de canal 5. Si la placa de canal está activada, las cajas de cambio aparecerán en el lado opuesto a la placa de canal y las cajas de cambio 8 por lo tanto se observarán en el lado en donde están dispuestos los puertos 7 para comunicarse con el canal 6, que se ilustra en la sección de corte mencionada antes. Por lo tanto, las cajas de cambio 8 están alineadas en dirección Y en ambos lados de la placa de canal. El espacio formado en las cajas de cambio 8 se define como el Espacio entre dos hileras de las unidades 1 y lado interno 8a de la placa del canal junto con obstáculo curvo o unidad de ! cambio 8c, Figura 4, cuyo obstáculo son partes de la parte <j;urva 3 de las unidades 1. La pared 8b es una extensión dé cuatro paredes y dividen parcialmente la caja de cambio 8 en dos compartimientos que se comunican. En la transformación' de la casilla 8, 8b muro tendrá un tamaño reducido en comparación con la pared 4 y canal 6 podrán cambiar de una hilera de canal a la siguiente hilera de canal. La disposición de las paredes y las unidades de las cajas de cambio for¾a,rán el flujo en el canal 6 a u mezclado mejorado. El canal de entrada 9 se observa en la Figura 3, esta entrada es para él flujo de procesos de fluidos. El canal de entrada1 9 se combina con el puerto de inyección 10 para formar paite del canal recto 11 para el mezclado o combinación del flujo de proceso con los reactivos inyectados u otros fluidos inyectados, cuyos fluidos se inyectan a través del puerto de inyección 10 a través de una boquilla de inyección o un dispensador de entrada no observado en la Figura 3.
La Figura 4 muestra una sección transversal: de la placa de canal de acuerdo con la presente invención, esta figura muestra que las cajas de cambio 8 están dispuestas en ambos lados de la placa de canal. La figura muestra también los puertos 7 que entran en el canal 6, véase también la Figura 3, o en el espacio dentro de la caja de cambio 8. En la Figura 4 se muestra que en las cajas de cambió 8, la unidad de cambio 8c tiene una sección transversal diferente de las unidades de las hileras. La sección transversal la unidad de cambio 8c, en esta figura, tiene una circunferencia, que es tres cuartas partes de un circulo con una parte plana en la sección transversal que puede ser definida como una sección P. Otros tipos de secciones transversales de la unidad de cambio 8c son posibles siempre y cuando el canal 6 cambie de una hilera de canal a Otra en la caja de cambio. En los puertos 7 cualquier tipo de equipo puede ser insertado como entradas para los re&ctivos adicionales, entradas para los fluidos adicionales, Salidas de fluidos del proceso a ser analizados, salidas para los productos intermedios a ser alimentados ya sea en el c£nal en una fase posterior o para ser recirculados o aislados, salidas de las muestras de prueba, boquillas de inyección, dispersores de entrada, dispositivos de seguridad para liberar la presión instantáneamente o controlada, unidades de sensores, tales como como espectro-fotómetro, sensores ópticos, sensores de infrarrojo cercano, tecnología NIR, termopares, termómetros de resistencia, etc.
La Figura 5 muestra una parte de una placa dé canal con cajas de cambio 8 al final y al principio de cada hilera de unidades. Las cajas de cambio 8 tienen dos compartimentos 12, donde el canal cambia de una hilera de unidad a otra. En las Figuras 2 a 5, es evidente que las unidades están formando una sola pieza construida por varias unid&cjes que forman varias hileras y las hileras de las unidades están integradas en la placa. En estas figuras las unidades no están separadas sino que se fusionan o la placa de canal se trabaja a máquina, cuela, moldea o corta o corta con láser o Trabaja con Máquina de Descarga Eléctrica (EDM, por sus siglas en inglés), se desgasta por chispas, de una pieza de material .
La Figura 6 muestra una sección transversal y una vista lateral de una placa de canal 5 de acuerdo con la invención. La figura muestra la entrada 9 y la salida 13 y entre la entrada y la salida opera el canal de flujo 6 en la dirección X. El canal corre arriba y abajo a través de cada unidad a través de cada hilera de canal 14, que spn las hileras 14 en dirección X en esta figura, la figura muestra también que el canal contiene varias hileras de- las unidades apiladas en dirección Y sin ninguna unión entre las unidades. La figura muestra también las paredes entre las unidades . En la vista lateral se pueden observar los puertos' 7, la vista lateral muestra que una placa de canal puede tener varios puertos 7. En la vista lateral también se pueden observar la entrada 9, puerto de inyección 10 y salida 13. Una placa de canal de acuerdo con la invención puedé tener puertos en cualquiera o ambos lados, donde se disponen las cajas de cambio, cada hilera puede tener un puerto de ^iete a cada lado de la placa de canal.
La Figura 7 muestra una parte alternativa de la placa de canal 5 de acuerdo con la invención, la placa se compone de dos láminas formadas 15 o dos placas prensádas 15 y un bastidor 16 que tiene 4 paredes que separan $1 canal formado 6 de los canales adyacentes formados 6. Las placas 15 se colocan en direcciones opuestas a ambos lados del bastidor 16, formando asi el canal 6, el canal que corre entre las placas 15 y cuatro paredes en el bastidor 16. Dos juntas 17 en ambos lados del bastidor 16 sellan la placa de cánal. En la Figura 7 se puede observar la entrada 9 para fluidos del proceso, pero la salida no se muestra en la figura. La Figura 8 muestra el canal 6 de la placa de canal ensamblada 5 de la Figura 7, el canal corre a lo largo de las placas de prensado y está separada por paredes 4 que no se observan en la figura, la figura muestra cómo la entrada 9 se comunica con el canal 6, pero el canal de salida no se puede ver en esta figura. La figura no muestra el puerto de inyección 10, pero, por supuesto, esta placa de canal puede estar equipada con puerto de inyección 10, asi como los puertos 7. El Canal se cambia en las cajas de cambio 8, pero esto no se muestra en esta figura.
La Figura 9 muestra otra parte alternativa de la placa de canal 5 de la presente invención. De acuerdo con esta alternativa es la placa de canal dividida en el plano medio en dos mitades 18 y 19. La mitad 18 se ajusta en la mitad 19 formando el canal 16 cuando se ensambla. Una junta 17 sella las dos mitades de la placa de canal de acuerdo con esta versión de la invención y forma el canal 6 entre las mitades y las paredes 4. Un puerto de entrada 9 para los fluidos de proceso se puede observar en la figura y una de salida 13 se deja afuera los productos de canal 6 de 1$ placa de canal. Las cajas de cambio 8 cambian de canal 6 de una hilera a la siguiente. En la Figura 10 hay dos mitades 18 y 19 de la placa de canal 5 ensamblado y un canal 6 está formado entre las dos mitades 18 y 19. La Figura 11 ^nuestra otra versión de parte de la placa de canal 5 que se divide en plano medio. De acuerdo con esta versión dos placas de barreras 20 están integradas con las mitades 18 y 19. Una junta 17 sella el canal formado por la placa de canal. La Figura 12 muestra la forma en que el canal 6 se SQlla al exterior por placas de barrera 20.
La Figura 13 muestra la placa de canal 5 in$ertada entre dos placas de utilidad 21. De acuerdo con esta alternativa dos placas de barrera 20 sellan el canal de proceso 6 de los canales de utilidad 22 de las placas de utilidad 21. Dentro de los canales de utilidad 22 hay fluidos del intercambiado de calor que transfieren el calor o $1 frió hacia y desde los fluidos del proceso en el canal de proceso 6. Esta figura muestra una forma alternativa de una unidad de caja de cambio 8c, que tiene una sección transversal de tres cuartos de un circulo de la formación de una sección P. La figura muestra también cómo el inserto de turbulencia 23 de la placa de utilidad soporta la parte plana de una unidad de la placa de canal 5. Por lo tanto, una placa de utilidad 21 comprende los canales de flujo de utilidad 22, inserto de turbulencia 23, la placa de barrera 20, la placa de utilidad también puede incluir otros componentes no mencionado$ aquí. Los puertos 7 se están comunicando con el canal de profeso de 6 y los puertos podrían estar equipados con diferentes sensores, inyectores, etc. Los anillos tórreos pueden i sellar la placa de canal contra las placas de barrera 20, los anillos tóricos se pueden colocar en la ranura 24 éri ambos lados de la placa de canal 5. En el espacio 25, entre el bastidor 32 y el inserto de turbulencia 23, la placa de utilidad de sello de anillos tóricos 21 contra las placas de barrera 20. En la figura no se observan la salida; 26a o entrada 26b (es decir, 26 a+b) , para que los fluidos intercambiadores de calor se coloquen en el exterior 'de las placas de utilidad 21. Un puerto 27 para termop£res o termómetros de resistencia está en posición en la entrada o la salida del flujo de utilidad que puede monitoriear la temperatura. \ La Figura 14 muestra cómo la placa de canal 5 se dispone entre dos placas de utilidad 21. La placa de canal 5 se ajusta en los compartimentos de 28 en placas de Utilidad 21. Las placas de barrera 20 y bastidores 29 de forma los compartimentos 28. La placa de canal 5 se ajusta en los compartimientos 28 y las juntas 17 sellan el canal de proceso contra la placa de barrera integral de los compartimentos 28. La junta 17 se tiene cortes a través de las · áreas correspondientes a las superficies planas 2 de la placa de canal 5 y por lo tanto sella el canal 6 de la placa d$ canal 5 en contra de placas de barrera 20, de manera que los medios en el canal 6 no están en contacto con las juntas 17 de cara plana o tienen poco o minimizan el contacto con los bordes de la junta 17, cuando las placas se ensamblan. La Figura 14 muestra también los tubos de conexión 30. Los tubos de conexión 30 conectan las placas de utilidad 21 entr£ sí, de manera que el calor o líquidos fríos intercambiador podrían ser transportados entre las placas de utilidad 21.
La figura 15 muestra una placa de utilidad: 21 de acuerdo con la invención y la forma de una pl$ca de turbulencia 31 está dispuesta en la placa de utilidad: 21. En la Figura 15 la placa de turbulencia 31 está ensamblada en una placa de bastidor 32 y se sella con un anillo tóxico que no se ve en la figura. La Placa de turbulencia 31 también puede ser instalado en un compartimiento formado por una placa de bastidor integrado y placa de barrera en la placa de utilidad, esto no se ve en la figura. La parte de turb lencia de la placa de turbulencia 31 tiene un patrón en forma de hileras 33 que corresponde a las hileras planas de lá placa de canal, las hileras planas de la placa de canal no se muestran en la Figura 15. Las hileras 33 tienen aspas 34 para mejorar la turbulencia en el flujo de fluidos intercambiadores de calor y por lo tanto la transferencia de calor. Las aspas 34 están diseñadas también para correpponder con el diseño de la placa de canal y las aspas 34 soportan las paredes de la placa 4 de canales 5, asi como la turbulencia adicional en el flujo de intercambiador de calor. Es importante que la placa de canal sea soportada para proporcionar buena presión de contacto en las juntas, especialmente cuando el módulo de flujo funciona a alta presión. Un compartimiento para una placa de canal, cuya placa de canal no se ve en la figura, está formado por una placa de barrera 20 que se ensambla sobre un bastidor 29 cuando se ensambla la placa utilidad. La placa de barrera 35 es una placa de barrera integrada con canales de entrada 36 y los canales de salida 37 de calor intercambiador de fluidos. Los canales de entrada 36 y los canales de salida 37 podrían cambiar de lugar según la dirección del flujo de los :fluidos del intercambiador de calor. La entrada 38 se comunica con el canal entrada 36, la entrada 38 también podría $er una salida cuando el flujo de utilidad cambia. Los orificios de la puerta 39 en las placas son para el transporte de fluidos intercambiadores de calor entre las placas. Los tubos de comunicación 40 están equipados con un sello en los orificios del puerto 39 para el transporte seguro de los fluidos.
La Figura 16 muestra el flujo de las secciones ensambladas 41, en un módulo de flujo de acuerdo con la invención. Las secciones de flujo 41 están dispuestas en un bastidor de módulo 42. Las secciones de flujo 41 se ensamblan entre dos varillas de tensión 43. Dependiendo del tamaño, peso y presión de operación el módulo de flujo puede ensamblarse de diferente manera, por ejemplo, un pequeño módulo de flujo, no mostrado en la figura, no necesita un bastidor de módulo 42 en lugar de varillas de tensión solas puede ser suficiente en algunas aplicaciones, si el bastidor es redundante entonces las varillas de tensión necesitan atornillarse y por lo tanto existe una necesidad :de más varillas de tensión que se muestran en la figura. ; La figura 17 muestra otra de las alternativas en donde el bastidor de módulo 42 mantiene secciones de flujo 41 en su lugar, no mostradas en detalle en esta figura. :En esta figura las secciones de flujo 41 se mantienen en s lugar por la fuerza de una red de resortes 44 y la placa final 45. De acuerdo con esta alternativa de la invención la placa de distribución 46 y las placas de presión 47 se coloóán entre dos placas extremas. Dos bloques de distancia 48 se sitúan entre o se retiran de la placa extrema 45 y la placa de distribución 46, con la ayuda de los cilindros hidráulicos 49. Los bloques de distancia 48 están en posición cerrada, es decir, colocados entre ellas en esta figura. Las rejillas de resortes 44 están dispuestas entre la placa de distribución 46 y una placa extrema 45 en esta figura, pero las redes de rejillas podrían estar dispuestas en ambos lados de las secciones de flujo 41. Las fuerzas de cilindros hidráulicos 49 se puede liberar de manera que las secciones de flujo 41 se mantienen en su lugar sin la ayuda de los Cilindros hidráulicos 49. La fuerza en las secciones de flujo 41 se puede medir al tomar medida de la distancia entre lá placa extrema 45 y que tan lejos han llegado los pistones 50 fuera de la placa extrema 45. Las dos placas extremas 45 están colocadas de forma que el número previsto de secciones de flujo 41 se pueden introducir entre ellos cuando están en la posición abierta. La distancia entre las dos placas sé puede ajustar mediante la elección del número de mangas 51 y aprieta las tuercas 52 en cada barra de tensión 43.
La Figura 18 muestra un módulo de flujo ensamblado de acuerdo con otra alternativa de la invención en cada una de las dos placas 45 se disponen con las redes de los resortes 44. En esta figura no se muestran las herramientas hidráulicas, tales como cilindros hidráulicos o acciolnadores hidráulicos. En algunas aplicaciones las herramientas hidráulicas pueden ser removidos. Las varillas de tensión 43 mantienen las secciones de flujo 41 en el lugar en posición horizontal cuando el módulo de flujo se fija. La Figura 18 también muestra cómo las placas del canal 5 están dispuestas en secciones de flujo 41, en esta vista se pueden observar orificios del puerto 7 en las placas de canal $. Las secciones de flujo 41 también se mantienen en sus posiciones manteniendo los medios 53 que se cuelgan de una Viga del bastidor 42. La Figura 18 muestra instrumentación de puerto 54 con transductores de presión como un ejemplo.
La Figura 19 muestra una linea de sección B - B en un módulo de flujo ensamblado con el bastidor de 42 y una sección de flujo 41. Esta figura muestra también do$ placas de presión 47. Las Figuras 20 y 21 de dos puntos de vista de la sección B - B que muestra cómo el flujo de la secdión 41 se pone en la posición en el bastidor 42. La Figura 20 muestra cómo el flujo de la sección 41 se instala en la varilla de tensión inferior 43. La figura muestra también que la parte frontal superior de la sección de flujo 41 puede pasar a la tensión superior la barra 43 y ajustarse en su sitio entre las dos varillas de tensión 43. Los medios 53 montan la sección de flujo 41 en la posición dolgada dispuesta desde la viga del bastidor 42, en esta figura los medios de montaje 53 en forma de ganchos, y cualquier otro medio adecuado se puede aplicar y son fácilmente movibles por el dispositivo de rodillo 54. La Figura 21 muestra la $ección de flujo 41 en la posición colgada entre las dos varillas de tensión 43 mediante el colgado de los medios 53. Una brecha 55 es lo que se forma entre el flujo de sección 41 y la menor tensión de barra 43, por esta disposición la barra de tensión 43 no es muy pesada con el paquete de secciones de flujo 41 y las únicas fuerzas creadas por atornillar el módulo s$ verán obligados en las varillas de tensión 43, ya que el peso del paquete de secciones de flujo 41, etc. estarán sobre la viga del bastidor 42. Las varillas de tensión 43 son por 1 tanto contienen la sección de flujo de paquetes en corredores de colocación .
La Figura 22 muestra tres ejemplos de las hileras de unidades que forman el canal de proceso 6. Las unidades tienen superficies planas 2, que se cambian a las placas de barrera 20 o placas de utilidad 21. Dos placas de canal pueden ser separadas por una membrana o un filtro en lugar de placas de barrera 20 o placas de utilidad 21, esto no se muestra en la figura, dos superficies planas se cambian a la membrana o filtro en caso de una membrana o filtro. Los ejemplos de la Figura 22 ilustran cómo las superficies de formación de canal 3 forman el canal 6 entre las placas de barrera 20 o placas de utilidad 21. En esta figura las superficies de formación de canal 3 representadas por las superficies convexas curvas en la alternativa A, superficies trapezoidales en la alternativa B y superficies triangulares en la alternativa C. De acuerdo con la invención se incluyen todas las superficies de formación de canal adécuadas mientras el canal de proceso 6 recibe las propiedades necesarias .
En seguida la invención se ilustra mediante el uso de los ejemplos 1 a 3. El propósito de los ejemplos es ilustrar el funcionamiento del módulo de flujo de usos múltiples de la invención y no se pretende limitar el alcance de su invención.
Ejemplo 1 : Distribuciones de Tiempo de Residencia (RTD) RTD proporciona información sobre las características macro mezcla axial de un reactor. La interpretación de RDT por el uso de un modelo de dispersión permite que se realice una evaluación de la aproximación o desviación del flujo obturador. En este ejemplo se mide RTD con una técnica de estímulo-respuesta. Las sondas ópticas se colocan en la entrada y salida del lado del proceso de flujo de una placa de la invención y un pulso de tinta se inyecta corriente arriba de la sonda de entrada.
La Figura 23 muestra que por cada régimen flujo seleccionado en el rango que será estudiado (10 - 100 1/h) , se mide el cambio en la absorción con el tiempo, ' por lo general da como resultado cientos o miles de puntos d^ datos que se recopilan en unos cuantos segundos o minutos e cada sonda. Estos datos pueden ser promediados en. El HDT se determina a partir de la entrada y salida de las respuestas mediante desconvolución de la siguiente ecuación: respuesta de salida = (distribución de edad de salida) x (respuesta de entrada) . Mediante el ajuste de un modelo de dispersión axial a RTD medido en regímenes de flujo seleccionados, es posible calcular el número de Peclet (Pe) para cada régimen de .flujo, que se define por ' Pe = en donde u es la velocidad media de flujo lineal, L es la longitud del canal de flujo y Da es el coeficiente de dispersión axial. Para flujo obturador ideal, Pe ? °? ;y para flujo mixto de retronó ideal Pe ? 0. Eso significa qué desde un punto de vista técnico práctico Pe >> 1 paraj flujo obturador y Pe << 1 para flujo mixto de retorno completo.
Las condiciones para una placa de flujo de la invención son: Dimensiones del canal de flujo de la pl^ca del reactor fueron: sección transversal de 3.0 mm x 16 mm de longitud media, del canal de flujo de aproximadamente 6: m.
Velocidad de flujo = 53 1/h; Volumen de' tinte inyectado = 1.0 mi; Concentración de tinte inyectado ¦ 0.26 g Nigrosina/L .
Los resultados de las mediciones se resumen a la Figura 23, que muestra RTD recolectado de la placa de un flujo. No hay ni atajos ni regiones de estancamiento, por lo tanto un flujo obturador fue creado en el flujo de canal. La Figura 23 muestra también que la forma de la distribución del es esencialmente el mismo en el punto de entrada como en la sonda de salida, lo que indica que el flujo en el canal de flujo puede ser considerado como un flujo obturador, que también es confirmado por el número de Peclet. El número de Peclet calculado a partir de estos datos » 800.
Ejemplo 2: Boquillas Una serie de diferentes boquillas de inyección o boquillas de dispersión fueron probadas en una placa de reactor. La boquilla se operó bajo diferentes pre$iones y régimen de flujos y se inyectó iso-dodecano en el agua para formar el "aceite en agua" dispersión. Las presiones de inyección a los 2, 4, 6, y 8 bar, respectivamente, con la presión se incrementa en un aumento de régimen de ¿lujo a través de la boquilla, por lo que la relación dodecano/agua es diferente en cada prueba. Las distribuciones de tamaño de gota fueron evaluadas y los resultados seleccionados se resumen en la Figura 24 para una boquilla con 10 orificios 140 mieras.
Tabla 1 : Condiciones de prueba y se d32 calculado Flujo principal a 50 L/h.
Qtot Qtot Presión Presión d32 [pm] Media [Kg/h] [1/H] [bar] [bar] 11.32 15.03 2.00 2.01 21.949 15.81 20.99 4.00 4.02 18.720 19.07 25.34 6.00 6.03 14.694 23.58 31.32 8.00 8.00 16.899 Una caída de presión más alta reduce el tamaño de las gotas producidas por la boquilla. Las tasas de transferencia de masa, en una reacción química/ son fuertemente dependientes de la zona de interfaz entre la superficie de los dos medios y por lo tanto la disminución de tamaño de gota admite una mayor velocidad de reacción.
Ejemplo 3: Intercambio de Calor En este experimento el perfil térmico del fljiido de proceso viajó a lo largo del canal de flujo de una sección de flujo único llevado a cabo. Para simplicidad se utilizó el agua tanto en la placa de canal, fluidos de proceso y en las placas de utilidad, los fluidos de utilidad. La tasa d$ flujo de los fluidos del proceso fue de 25 1/h y la velocidad de flujo de los fluidos de utilidad fue de 2000 litros/hóra. La temperatura se midió en diferentes momentos y los resúltados se resumen en un gráfico que se muestra en la Figura 25.
El módulo de flujo de la presente invención es útil cuando se realiza el proceso de las siguientes operaciones: manufactura, reacciones, mezclado, combinación, haciendo operaciones criogénicas, lavado, extracciones y purificaciones, ajuste del pH, intercambios de solvente, fabricación de productos químicos, fabricación de productos químicos intermedios, fabricación de API (ingredientes farmacéuticos activos) cuando se trabaja con las operaciones a baja temperatura, la manufactura de productos intermedios farmacéuticos, desarrollos aumentados y disminuidos, precipitaciones o cristalizaciones, la realización de inyecciones múltiples o múltiples adiciones o Varias mediciones o muéstreos múltiples, en colaboración con las reacciones de varios pasos, operaciones de preenfriamiento, las operaciones de precalentamiento, postcalentamiento y las operaciones de post-refrigeración, procesos de conversión de procesos por lotes a procesos continuos y las operaciones para la división y recombinación de los flujos.
Los tipos de reacciones que pueden ser preforinados en la presente invención incluyen reacciones de adición, reacciones de sustitución, reacciones de eliminación, reacciones de intercambio, reacciones de extinción, reducciones, neutralizaciones, descomposiciones, reacciones de sustitución o desplazamiento, reacciones de despropórción, reacciones catalíticas, reacciones de escisión, oxidaciones, el cierre de anillo y las aberturas de anillo, reacciónes de aromatización y desaromatización, reacciones de protección y desprotección, transferencia de fases y catálisis de transferencia de fases, reacciones fotoquímicas, reacciones que implican las fases de gas, las fases líquidas y las fases sólidas y que pueden involucrar los radicales libres, electrófilos, nucleofilos, iones, moléculas neutras , etc.
Las síntesis, tales como la síntesis de aminoácidos, síntesis asimétrica, síntesis quirales, síntesis de péptidos en fase líquida, metátesis de olefinas, la síntesis de péptidos, etc. también se pueden lleva ' a cabo con el módulo de flujo. Otros tipos de síntesis en la que se puede utilizar el módulo de flujo son las reacci nes en química de carbohidratos, química disulfuro de carbono, química del cianuro, química de diborano, química de epiclorhidrina, química hidracina, química nitrometano etc., o la síntesis de compuestos heterocíclicos, de compuestos acetilénicos, de cloruros de ácido, de catalizadores, de compuestos citotóxicos, de productos intermedios de esteroides, de líquidos iónicos, de productos químicos piridina, de polímeros de monómeros, de hidratos de carbono, de nitronas etc.
El módulo de flujo es adecuado para las reacciones de nombre como condensaciones aldol, la reducción dé Birch, oxidaciones Baeyer-Villiger , reordenamiento de Curtius, condensaciones Dieckmann, las reacciones de Diels-Alder, condensaciones Doebner-Knoevenagel, las reacciones de Friedel-Crafts , reordenamientos de Fríes, síntesis de Gabriel, reacciones de Gomberg-Bachmann, reacciones de Grignard, reacciones de Heck, reordenamiento de HQfmann, reacciones de Japp-Klingemann, síntesis de indpl de Leimgruber-Batcho, reacciones de Mannich, adición de Michael, reacciones de Michaelis-Arbuzov, reacciones de Mit$unobu, reacciones de Miyaura-Suzuki, reacciones de Refortyatsky, reacciones de Ritter, la reducción de Rosenmund, reacciones de Sandmeyer, reducciones de base de Schiff, reacciones de Schotten-Baumann, epoxidaciones de Sharpless, síntesis de Skraup, acoplamientos de Sonogashira, síntesis de aminoácidos de Strecker, oxidaciones de Swern, reacciones de Ullmann, reordenamientos de Willgerodt, reacciones de Vilsmeier-Haack, síntesis de éter de Williamson, reacciones de Wittig, etc.
Además las reacciones en las que el módulo d£ flujo es adecuado para las reacciones de condensación son las reacciones de acoplamiento, saponificaciones, ozonólisis, reacciones de ciclación, reacciones ciclopolimerifcación, deshalogenaciones , deshidrociclizaciones, deshidrogenaCiones , deshidrohalogenaciones, diazotizacioness, reacciones de sulfato de dimetilo, intercambio de halogenuros, reacciones de cianuro ácido, reacciones de fluoruro ácido, reacciones de hidrogenación, reacciones de yodación, reacciones de isocianato, reacciones de ceteno, reacciones de amoníaco líquido, reacciones de metilación, acoplamiento, reacciones organometálicas, metalación, reacciones de oxidación, oxidación de acoplamientos, reacciones oxo, policondensaciones, poliesterificaciones, reacciofr<$s de polimerización, otras reacciones, como acetilaciones, arilaciones, acrilationas , alcoxilaciones, amonólisis, alquilación, brominaciones alílicas, amidaciones, aminaciones, azidationas, benzoilationas, brominaipiones, butilaciones , carbonilaciones, carboxilaciones, cloraciones, clorometilaciones , clorosulfonaciones , cianaciones, cianoe ilaciones , ciano-metil-ciones, cianura^iones, epoxidaciones , esterificaciones , eterificaciones , halogenaciones, hidroformilaciones, hidrosililaciones, hidroxilaciones, cetalizaciones, filtraciones, ' nitro-metilaciones, nitrosaciones , peroxidaciones , fosgenaciones, cuaternizaciones, sililaciones, sulfoclorina iones , sulfonaciones , sulfoxidaciones, tiocarbonilaciones, tiofosgenaciones , tosilaciones , transaminaciones , transesterificaciones, etc.
La presente invención se define en las reivindicaciones independientes y las reivindicaciones dependientes

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. - Una placa de canal que comprende por lo, menos dos hileras de unidades, por lo menos una caja de cambios, por lo menos una entrada y por lo menos una salida, en donde cada unidad tiene una superficie plana opuesta ,a una superficie de formación de canales y que las unidades alternan en cada hilera de manera que una superficie plana es adyacente a una superficie de formación de canal en la misma hilera formando un canal cuando la placa de canal está en uso, en donde la caja de cambios se dispone entre dos hileras adyacentes de unidades formando dos compartimentos en un espacio entre dos hileras adyacentes de unidades en 1$ placa de canal y un lado interno de la placa de canal cuyos compartimentos se dividen por una pared para crear un flujo tridimensional dando como resultado un mezclado mejorado y que los fluidos pueden fluir de una primera hilera de unidades a una segunda hilera de unidades en la caja de cambios y en donde las superficies planas de las unidades se disponen en hileras perpendiculares al canal formado de la placa de canal.
2. - La placa de canal de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la placa de canal constituye una parte y las hileras de unidades se integran en la placa, o la placa de canal se divide en el plano medio y constituye dos partes, correspondiendo una a la otra y juntas formando el canal de proceso de la placa de canal o la placa d canal constituye un bastidor y dos láminas formadas o dos placas prensadas, cuyo bastidor y dos láminas formadas o dos placas prensadas juntas forman el canal de proceso de la placa de canal .
3.- La placa de canal de acuerdo don la reivindicación 1 ó 2, en donde la superficie de formación de canal en la hilera se selecciona de la superficie convexa curva, superficie trapezoidal, superficie rectahgular, superficie cuadrada, superficie triangular y las hileras de unidades tienen las superficies de formación de, canal seleccionadas del mismo tipo de superficie de formación de canal o son las superficies de formación de canal de las hileras de unidades de una o más combinaciones de superficies convexas curvas, superficies rectangulares, superficies cuadradas y superficies triangulares y preferiblemente las hileras de superficies planas de las unidades están dispuestas en hileras paralelas perpendiculares al canal formado de la placa de canal. ¡
4. - La placa de canal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, la placa de canal tiene un número de puertos conectados al canal o las cajas de cambio, los puertos están dispuestos por lo menos en un lado de la placa de canal, los puertos se conectan o equipan con diferentes equipos o los puertos en combinaciones de puertos enchufados y equipados, cuyo equipo se introduce a través de los puertos del canal o el espacio vacio de las cajas de cambio .
5. - La placa de canal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los puertos equipados se equipan con uno o más equipos seleccionados del grupo que consiste de entradas para reactivos, entradas para fluidos adicionales, salidas para fluidos de proceso, salidas para productos intermedios que serán alimentados en el canal en una etapa tardía, salidas para muestra de prueba, dispersores de entrada, dispositivos de seguridad para liberación de presión instantánea o controlada, unidades de sensores, termopares, termómetros de resistencia, o boquillas seleccionadas de boquillas de inyección, boquillas de dispersión, boquillas de redispersión, boquillas de remezclado, boquillas coaxiales, boquillas de t bos o combinaciones de equipos. ;
6. - la placa de canal de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la placa de canal comprende una entrada de flujo de proceso y una entrada de flujo adicional en la parte de entrada de la placa de canal, la entrada de flujo de proceso y la entrada de flujo adicional se combinan en una parte recta que conecta un puerto y el canal de la placa de canal, o la placa de canal comprende una entrada de flujo de proceso y una entrada de flujo adicional que se combinan fuera del canal de la placa de canal.
7. - La placa de canal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una boquilla de dispersión se dispone por lo menos una entrada o por lo menos un puerto, cuya boquilla de dispersión tiene uno o más orificios en la salida de la boquilla de dispersión y en dónde los orificios se disponen en circuios concéntricas.
8. - Una sección de flujo que comprende una placa de canal de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, placas de barrera o placas de utilidad, o combinaciones de placas de barrera y placas de utilidad, en donde por lo menos una placa de canal se dispone entre dos placas de barrera, que se sella un canal formado por la placa de canal y las dos placas de barrera, o en donde la placa de canal se disponen entre dos placas de utilidad, teniendo insertos de turbulencia, que sellan un canal formado por la placa de canal y las dos placas de utilidad, o en donde la placa de canal se dispone entre una placa de barrera y una placa de utilidad, que se sella un canal formado por la placa d canal y las placas de barrera y las placas de utilidad, o la sección de flujo comprende dos placas de canal y las dos placas de canal tienen una membrana o tienen un filtro aplicado entre las dos placas de canal y las dos placas de canal están entre dos placas de barrera o entre dos placas de utilidad que tienen insertos de turbulencia, o las dos placas de canal están entre una placa de barrera y una placa de utilidad que tienen un inserto de turbulencia.
9. - La sección de flujo de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la sección de flujo también comprende juntas que tienen un patrón que corresponde a las superficies planas de las unidades de las hileras de unidades o en donde el inserto de turbulencia de las placas de utilidad tienen un patrón que corresponde a las superficies planas de las unidades de las hileras de unidades, 0 ambas juntas y el formador de turbulencia de las placas de utilidad tienen patrón que corresponde a las superficies planas de las unidades de las hileras de unidades.
10. - La sección de flujo de acuerdo Con la reivindicación 9, en donde el flujo de medios o el flujo de fluidos en el canal formado no tiene contacto con la cara plana de junta y poco contacto o minimizado con cualquiera de los borde de la junta.
11. - La sección de flujo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en donde cada inserto de turbulencia provee un soporte a los lados planos de la hilera de unidades de la placa de canal.
12. - La sección de flujo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en donde una o dos placas de intercambiador de calor se conectan con la placa de canal y la laca de intercambiador de calor siendo un miértibro de transferencia de calor sin fluido, o un elemento Peltiér.
13. - La sección de flujo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, en donde la placa de utilidad tiene el compartimiento para la placa de canal y un compartimiento para un inserto de turbulencia.
14. - Un módulo de flujo que comprende una pila de secciones de flujo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, en donde el módulo de flujo tiene por lo menos una entrada para fluidos de proceso y por lo menos una salida para productos de procesos, en dortde una entrada se conecta a la primera placa de canal y una salida se conecta a la última placa de canal y en donde el canal se conecta paralelo o el canal se conecta en serie, o ambos, el canal se conecta externamente o el canal se conecta internamente, preferiblemente el canal se conecta externamente y en donde los conductos interno y/o externo conectan las placas de utilidad y las placas de utilidad se conectan en serie o en paralelo o ambos entre ellos.
15. - El módulo de flujo de acuerdo con la reivindicación 14, en donde un dispositivo de sujeción, se conecta al módulo de flujo, el dispositivo de sujeción comprende dos placas extremas, resortes de discos, pistones y varillas de tensión, en donde las pilas de resortes de: discos I se roscan en los pistones y se disponen como una rejilla de resorte, una o más rejillas de resortes están comprendidas en el primer módulo de flujo, por lo menos una rejilla de resortes se soporta en por lo menos una de las placas extremas para distribuir las fuerzas de sujeción en n o más secciones de flujo o una o más placas de canal, cuyas secciones de flujo se colocan entre las dos placas extremas y en donde los pistones se guian a través de orificios 1 en las placas extremas que tienen la disposición de los resortes de rej illas .
16.- Uso de un módulo de flujo de acuerdo con la reivindicación 14 o 15 como un reactor de placa continua.
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