WO2010136347A1 - Microfluidic separator for liquid mixtures - Google Patents

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WO2010136347A1
WO2010136347A1 PCT/EP2010/056709 EP2010056709W WO2010136347A1 WO 2010136347 A1 WO2010136347 A1 WO 2010136347A1 EP 2010056709 W EP2010056709 W EP 2010056709W WO 2010136347 A1 WO2010136347 A1 WO 2010136347A1
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WO
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channel
separating device
tempering
separation
separation channel
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Application number
PCT/EP2010/056709
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German (de)
French (fr)
Inventor
Hans-Richard Kretschmer
Oliver Lade
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/42Regulation; Control

Definitions

  • the invention relates to a microfluidic separation device for liquid mixtures of liquids with different boiling point.
  • This has an inlet for the liquid mixture and outlets for the separated substances, which are connected by a channel system.
  • a tempering device is provided on the separating device, which is thermally conductively connected to the channel system.
  • a microfluidic separation device of the type described above is known for example from the abstract to JP 2007-136280 A.
  • This separator operates on the principle of distillation. It has an inlet for the liquid mixture, which is separated in an elongated channel such that the more volatile substance is evaporated by heating the liquid mixture. This can then be taken from a dedicated outlet of the separator, while the less volatile liquid remains in the system and can be removed through another outlet.
  • the microfluidic separator is made of a layered component of several layers.
  • the object of the invention is to provide a microfluidic separation device with which a separation of liquid mixtures comparatively efficient, d. H. in a comparatively short time and with a comparatively high throughput.
  • the channel system has a separation channel whose end regions forming a head and a sump for rectification
  • Seen in terms of gravity are at different height levels and that the tempering over the entire length of the separation channel is thermally conductively connected thereto.
  • two prerequisites are fulfilled, so that the separation channel can permit a process of rectification at all.
  • the separation channel For the separation channel to be able to form a head and a sump, it is necessary for the end regions to be at different height levels. Only in this way can it be ensured that the more volatile substances of the liquid mixture move towards the head and accumulate there, while the less volatile substances flow into the sump. This gravity must be exploited.
  • Another essential prerequisite for the successful use of the rectification process is that vapor and liquid are as close as possible to the thermodynamic equilibrium in the entire separation channel.
  • thermodynamic equilibrium In ordinary rectification columns (for example according to US Pat. No. 5,441,719), this is achieved by the design conditions in the rectification column.
  • a suitable column surface is provided in addition to the column outer wall, the system being capable of achieving the desired equilibrium with time in operation and subsequently operating continuously.
  • other conditions prevail with regard to the surface-volume ratio of the channel, so that the achievement of a thermodynamic equilibrium can only be achieved on condition that the separation channel is specifically tempered over the entire length in order to set the required temperature profile in the separation channel. Therefore, the tempering must be present over the entire length of the separation channel, which must be dimensioned so that the present liquid mixture can be effectively separated. This means that, as already explained, the thermodynamic equilibrium at the interface between the liquid and gaseous phase must at least largely be maintained within the entire separation channel.
  • the microfluidic separation device can advantageously be used to effect a comparatively efficient separation of the components of the liquid mixture.
  • a continuous mode of operation of the separating device is possible, whereby can be increased enormously by the mass flow rate of the microfluidic separation device according to the invention in relation to their size.
  • the tempering device has individual tempering, which are distributed over the length of the separation channel and are individually controllable.
  • this embodiment has the advantage that the microfluidic separation device can be optimally adapted to different liquid mixtures to be separated.
  • individually controllable tempering can be seen from the sump to the head of the separation channel set any temperature profile, which is not linear or dependent on the conditions of the separator (geometry, wall thickness, heat capacity) dependent. Depending on requirements, it can be heated with heating elements over the length of the separation channel and cooled with cooling elements. in the
  • Sump of the separation channel is always heated to vaporize the liquid located there, and in the head of the separation channel is cooled to liquefy the gaseous phase located there.
  • the individual tempering it is particularly advantageous if temperature sensors over the entire length of the separation channel are thermally conductively connected thereto. In this way, it is advantageous to monitor the Temperature profile over the length of the separation channel possible. With the individually controllable tempering can then be responded to a possible shift of the temperature profile and the optimum temperature profile by appropriate control of the tempering be forced. This ensures that the microfluidic separation device always operates at the optimum operating point.
  • each tempering element which is thermally conductively connected to the separation channel in the thermal influence region of the respective tempering element.
  • On a deviation of this range of the separation channel of the target temperature can then be reacted in a suitable manner by controlling the tempering. This is particularly easy if the associated ones
  • Temperature control elements and temperature sensors are integrated in control circuits. This has the advantage that a particularly rapid reaction of the temperature control to the detected sensor signals is possible.
  • the temperature control are designed as Peltier elements.
  • This has the advantage that both a heating and a cooling of the separation channel can be carried out with the tempering element.
  • the cost of components can thus advantageously be kept low, without sacrificing a far-reaching control possibility, ie both heating and cooling.
  • flow obstacles for the liquid mixture are provided in the separation channel. These obstacles increase, as already explained, the inner surface in the separation channel, which also increases the interface between the liquid and the gaseous phase. As a result, the efficiency of the separation can be further increased, whereby the optimum operating point can always be set by the possibility of being able to set the desired temperature at any point of the separation channel. Thus, it is not necessary to re-optimize the inner surface of the separation channel for each liquid mixture.
  • the channel structure is embodied by a multilayer structure consisting of individual layers.
  • the channels are formed by depressions in the respective surfaces of the layers and through holes connecting through these recesses.
  • This is advantageously a structure with which the channel structure can be manufactured with high precision. Due to the multi-layer structure, even complex channel structures can be constructed with simple manufacturing steps.
  • an evaporator layer having a channel structure for evaporating the liquid mixture, a separating layer containing the separating channel and a collecting layer having at least one channel structure for condensing a separated substance can advantageously be provided.
  • These layers are connected to one another in a suitable manner, the fluidic connection permitting a transfer of the liquid mixture into the individual subregions of the separating device.
  • evaporators can be stored, with the most favorable ones for the intended application. is selected and then joined together with the Verdampfanläge and the collecting layer.
  • the layers are aligned vertically in the intended operating position of the separator. This allows a production of the separation channel in the surface of one of the layers, which is then vertically aligned in the operating position, ie the orientation of the separator during operation.
  • the tempering is advantageously mounted on the back and / or the front of the separator.
  • Here is a relatively large area available, which is easily accessible for the production of tempering.
  • maintenance and a possible replacement of defective temperature control is simplified.
  • a condensate trap with a cooler and a return channel for the condensate obtained is provided at the top, which opens into the separation channel.
  • the liquid mixture collected at the head in the condensate trap can then be fed again to the rectification process, since this is normally not pure in real rectification processes. However, by adding it back to the rectification process, it does not have to be discarded, but is further split into the continuous rectification process.
  • FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the separating device according to the invention, it being possible to see a plan view of the position of the multilayer component containing the separating channel,
  • Figure 2 shows a section through the assembled separation device according to Figure 1 and
  • Figure 3 shows another embodiment of a separating device according to the invention in section.
  • FIG. 1 shows a separating device, wherein it has a separating channel 11.
  • This has an inlet 12 for a liquid mixture which passes in the separation channel flow obstacles 13 and collected in a sump 14 becomes.
  • a more volatile substance is separated and leaves through a first outlet 15, the separator.
  • the less volatile liquid collects and can be removed through a second outlet 16 of the separator.
  • a portion of the liquid mixture evaporates completely and collects in a head 17 of the separation channel 11, where the liquid mixture condenses and can be fed through a return channel 18 to the separation channel 11 again.
  • FIG. 2 shows, in addition to the layer 19 shown in FIG. 1, a second layer 20, which is similar to a cover on the separating channel 11 produced in the surface of the layer 19 sitting.
  • a second layer 20 which is similar to a cover on the separating channel 11 produced in the surface of the layer 19 sitting.
  • the head 17, the return channel 18, the inlet 12 and the outlets 15, 16 are formed (therefore, these elements are shown in Figure 1 only in dashed lines).
  • the outlets 15, 16 and the inlet 12 are realized by pipe sockets 21, which are fitted in suitable through-holes of the layer 20. These can serve as connections for hoses, for example.
  • a tempering device 23 is formed on a side surface 22 of the separating device, which is formed by the outer side of the layer 19, a tempering device 23 is formed.
  • This consists of a Peltier element 24 on the head 17 and a heating coil 25 in the region of the remaining separation channel 11 including the sump 14.
  • the distances between the turns of the heating coil are closest in the region of the sump 14, since evaporation of the liquid mixture takes place here and therefore the largest heat input is required.
  • the separation channel must be less heated in relation to this, so the distance between the turns in this area increases continuously from bottom to top.
  • the heating coil 25 can be produce an approximately linear temperature profile in the separation channel, wherein the linear slope of the temperature profile can be adjusted by the controllable heat output to the heating coil.
  • the cooling performance of the Peltier element 24 can be controlled.
  • the separating device according to FIG. 3 has an evaporator layer 26, a separating layer 27, an intermediate layer 28 covering the separating channel 11 and a collecting layer 29, which are stacked on top of one another in the listed sequence.
  • the evaporator layer has the inlet 12 and also a cavity 30, which serves as a storage space for the liquid mixture to be evaporated.
  • a heating coil 25 is provided on the side surface of the separating device formed by the evaporator layer 26, with which heat energy can be introduced into the liquid mixture 31, which collects in the cavity 30.
  • the vaporizing liquid mixture passes through a passage 32a into the separation channel formed in the separation layer 27.
  • the sump 14 of the separation channel 11 is connected to the cavity 30 via a passage 32b.
  • the head 17 of the separation channel is connected via a passage 32 c to a condensate trap 33, which is realized by the collecting layer 29.
  • the passage 32c is located in the intermediate layer which separates the separation channel 11 in the separation layer 27 from the condensate trap 33 in the collecting layer 29.
  • a Peltier element 24 is provided as a cooler, whereby the formation of the condensate in the condensate trap 33 is promoted.
  • the return channel 18 is connected via a passage 32d to the separation channel 11, so that the collected condensate can be fed back to the rectification process.
  • the intermediate layer 32 is formed of a good thermal conductivity material, such as aluminum nitride, and has four outlets 33 in the region of the separation channel 11, can be removed through the individual substances of the liquid mixture of the separator. Each of these outlets 33 is provided with an annular Peltier element 34, wherein these Peltier elements are individually controllable. As a result, a temperature profile desired for the present rectification task can be set in the separation channel 11, which does not necessarily have to be linear.
  • a temperature sensor 35 is arranged in the separating layer in the head 17, in the sump 14 and in the region of each outlet 23, their electrical contacting being effected via printed conductors (not shown) the side surface 36 of the separating layer 27 are formed.
  • the geometrical relationships of the separating device shown in Figure 3 need not correspond to reality.
  • the distances between the individual outlets 33 can be chosen much larger, in order to ensure a more accurate adjustment of the desired temperature profile in the separation channel.
  • the flow obstacles 13 can be assigned directly to the individual outlets 33, thus in this

Abstract

The invention relates to a microfluidic separator for liquid mixtures (31) having different boiling points. According to the invention, a head (17) and a bottom (14) are formed in a separating channel (11) for the liquid mixture, and a temperature control device, consisting of temperature control elements (34) that preferably can be actuated individually, is provided in a thermally conductive manner over the entire length of the separating channel. It is thus advantageously possible to rectify the liquid mixture by way of the separator, wherein individual fractions of the liquid mixture (31) can be withdrawn by way of the outlets (33). This allows for a continuous operation of the separator while simultaneously achieving highly efficient separation.

Description

Beschreibungdescription
Mikrofluidische Trennvorrichtung für FlüssigkeitsgemischeMicrofluidic separator for liquid mixtures
Die Erfindung betrifft eine mikrofluidische Trennvorrichtung für Flüssigkeitsgemische aus Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Siedepunkt. Diese weist einen Einlass für das Flüssigkeitsgemisch und Auslässe für die abgetrennten Substanzen auf, die durch ein Kanalsystem verbunden sind. Außerdem ist eine Temperiereinrichtung an der Trennvorrichtung vorgesehen, die thermisch leitend mit dem Kanalsystem verbunden ist.The invention relates to a microfluidic separation device for liquid mixtures of liquids with different boiling point. This has an inlet for the liquid mixture and outlets for the separated substances, which are connected by a channel system. In addition, a tempering device is provided on the separating device, which is thermally conductively connected to the channel system.
Eine mikrofluidische Trenneinrichtung der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise aus dem Abstract zur JP 2007- 136280 A bekannt. Diese Trennvorrichtung arbeitet nach dem Prinzip der Destillation. Sie weist einen Einlass für das Flüssigkeitsgemisch auf, welches in einem länglichen Kanal derart getrennt wird, dass die leichter flüchtige Substanz durch Erhitzung des Flüssigkeitsgemisches verdampft wird. Diese kann anschließend aus einem dafür vorgesehenen Ausgang der Trennvorrichtung entnommen worden, während die schwerer flüchtige Flüssigkeit im System verbleibt und durch einen anderen Auslass entnommen werden kann. Die mikrofluidische Trennvorrichtung ist durch ein geschichtetes Bauteil aus meh- reren Lagen hergestellt.A microfluidic separation device of the type described above is known for example from the abstract to JP 2007-136280 A. This separator operates on the principle of distillation. It has an inlet for the liquid mixture, which is separated in an elongated channel such that the more volatile substance is evaporated by heating the liquid mixture. This can then be taken from a dedicated outlet of the separator, while the less volatile liquid remains in the system and can be removed through another outlet. The microfluidic separator is made of a layered component of several layers.
Ein anderes Verfahren zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen ist in der US 5,441,719 beschrieben. Dieses als Rektifikation bezeichnete Verfahren kann im Unterschied zur Destillation kontinuierlich betrieben werden, wobei der Trenneffekt für die in dem Flüssigkeitsgemisch enthaltenden Komponenten im Vergleich zur Destillation um ein Vielfaches höher ist. Hierbei ist es erforderlich, die Kontaktfläche zwischen Dampfund Flüssigphase durch geeignete Einbauten wie Glockenböden, Packungen oder andere Füllkörper in einem Trennkanal in geeigneter Weise zu erhöhen. Diese Einbauten stehen als Strömungshindernisse in der so gebildeten Rektifikationskolonne und verbessern hierdurch die Abscheidung der einzelnen Kompo- nenten des Flüssigkeitsgemisches. Zumindest eine leichter flüchtige Komponente des Flüssigkeitsgemisches sammelt sich dann am oberen als Kopf bezeichneten Ende des Trennkanals und eine schwerer flüchtige Komponente am unteren als Sumpf bezeichneten Ende des Trennkanals.Another method of separating liquid mixtures is described in US 5,441,719. In contrast to distillation, this process, referred to as rectification, can be operated continuously, the separation effect for the components contained in the liquid mixture being many times higher than for distillation. In this case it is necessary, the contact surface between the vapor and liquid phase by suitable internals such as bubble trays, Packages or other fillers in a separation channel to increase in a suitable manner. These internals stand as flow obstacles in the rectification column thus formed and thereby improve the separation of the individual components of the liquid mixture. At least one more volatile component of the liquid mixture then collects at the upper end of the separation channel, referred to as the head, and a less volatile component at the lower end of the separation channel, referred to as the sump.
In der Mikrotechnik ist es gemäß der DE 101 62 801 Al bekannt, dass bei Reaktionen zwischen Gasen und Flüssigkeiten in dem Mikroreaktor ebenfalls bauliche Maßnahmen zur Erhöhung der Grenzfläche vorgenommen werden können.In micro-technology, it is known from DE 101 62 801 A1 that structural measures to increase the interface can also be carried out in reactions between gases and liquids in the microreactor.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine mikrofluidische Trennvorrichtung anzugeben, mit der eine Trennung von Flüssigkeitsgemischen vergleichsweise effizient, d. h. in vergleichsweise kurzer Zeit und mit vergleichsweise hohem Men- gendurchsatz, ausgeführt werden kann.The object of the invention is to provide a microfluidic separation device with which a separation of liquid mixtures comparatively efficient, d. H. in a comparatively short time and with a comparatively high throughput.
Diese Aufgabe wird mit der eingangs angegebenen mikrofluidi- schen Trennvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kanalsystem einen Trennkanal aufweist, dessen einen Kopf und einen Sumpf zur Rektifikation bildende Endbereiche inThis object is achieved according to the invention with the microfluidic separation device specified at the outset in that the channel system has a separation channel whose end regions forming a head and a sump for rectification
Richtung der Schwerkraft gesehen auf unterschiedlichen Höhenniveaus liegen und dass die Temperiereinrichtung über die gesamte Länge des Trennkanals thermisch leitend mit diesem verbunden ist. Hierdurch werden erfindungsgemäß zwei Vorausset- zungen erfüllt, damit der Trennkanal überhaupt einen Vorgang der Rektifikation erlauben kann. Damit der Trennkanal nämlich einen Kopf und einen Sumpf bilden kann, ist es notwendig, dass die Endbereiche auf verschiedenen Höhenniveaus liegen. Nur so kann sichergestellt werden, dass die leichter flüchti- gen Substanzen des Flüssigkeitsgemisches sich in Richtung Kopf bewegen und dort ansammeln, während die schwerer flüchtigen Substanzen in den Sumpf fließen. Hierbei muss nämlich die Schwerkraft ausgenutzt werden. Eine weitere wesentliche Voraussetzung für die erfolgreiche Anwendung des Rektifikationsverfahrens ist, dass sich Dampf und Flüssigkeit in dem gesamten Trennkanal möglichst nahe am thermodynamischen Gleichgewicht befinden. Bei gewöhnlichen Rektifikationskolonnen (beispielsweise gemäß der US 5,441,719) wird dies durch die konstruktiven Bedingungen in der Rektifikationskolonne erreicht. Es wird eine geeignete Kolonnenoberfläche zusätzlich zur Kolonnenaußenwand zur Verfügung gestellt, wobei das System im Betrieb mit der Zeit das gewünschte Gleichgewicht erreicht und anschließend kontinuierlich betrieben werden kann. Allerdings herrschen in mikrofluidischen Kanalstrukturen andere Verhältnisse hinsichtlich des Oberfläche-Volumenverhältnisses des Kanals, so dass die Erreichung eines thermodynamischen Gleichgewichtes nur unter der Voraussetzung erreicht werden kann, dass der Trennkanal über die gesamte Länge gezielt temperiert wird, um das erforderliche Temperaturprofil im Trennkanal einzustellen. Daher muss die Temperiereinrichtung über die gesamte Länge des Trennkanals vorhanden sein, wobei diese so dimensioniert sein muss, dass das vorliegende Flüssigkeitsgemisch effektiv getrennt werden kann. Dies bedeutet, dass, wie bereits erläutert, das thermo- dynamische Gleichgewicht an der Grenzfläche zwischen der flüssigen und gasförmigen Phase innerhalb des gesamten Trennkanals zumindest weitgehend erhalten bleiben muss.Seen in terms of gravity are at different height levels and that the tempering over the entire length of the separation channel is thermally conductively connected thereto. As a result, according to the invention, two prerequisites are fulfilled, so that the separation channel can permit a process of rectification at all. For the separation channel to be able to form a head and a sump, it is necessary for the end regions to be at different height levels. Only in this way can it be ensured that the more volatile substances of the liquid mixture move towards the head and accumulate there, while the less volatile substances flow into the sump. This gravity must be exploited. Another essential prerequisite for the successful use of the rectification process is that vapor and liquid are as close as possible to the thermodynamic equilibrium in the entire separation channel. In ordinary rectification columns (for example according to US Pat. No. 5,441,719), this is achieved by the design conditions in the rectification column. A suitable column surface is provided in addition to the column outer wall, the system being capable of achieving the desired equilibrium with time in operation and subsequently operating continuously. However, in microfluidic channel structures, other conditions prevail with regard to the surface-volume ratio of the channel, so that the achievement of a thermodynamic equilibrium can only be achieved on condition that the separation channel is specifically tempered over the entire length in order to set the required temperature profile in the separation channel. Therefore, the tempering must be present over the entire length of the separation channel, which must be dimensioned so that the present liquid mixture can be effectively separated. This means that, as already explained, the thermodynamic equilibrium at the interface between the liquid and gaseous phase must at least largely be maintained within the entire separation channel.
Sind die oben genannten Voraussetzungen erfüllt, kann mit der mikrofluidischen Trennvorrichtung vorteilhaft eine vergleichsweise effiziente Trennung der Komponenten des Flüssigkeitsgemisches erfolgen. Hierbei ist insbesondere eine kontinuierliche Betriebsweise der Trennvorrichtung möglich, wo- durch der Mengendurchsatz der erfindungsgemäßen mikrofluidischen Trennvorrichtung im Verhältnis zu deren Größe enorm gesteigert werden kann. Es können vorteilhaft auch mehrere Komponenten eines Flüssigkeitsgemisches in einer einzigen Trenn- Vorrichtung getrennt werden, wodurch insbesondere der Aufwand von Komponenten verringert werden kann (eine mikrofluidische Rektifikationskolonne anstelle mehrerer Destillationseinrichtungen) , was auch wirtschaftlichere Lösungen ermöglicht.If the abovementioned requirements are met, the microfluidic separation device can advantageously be used to effect a comparatively efficient separation of the components of the liquid mixture. In particular, a continuous mode of operation of the separating device is possible, whereby can be increased enormously by the mass flow rate of the microfluidic separation device according to the invention in relation to their size. Advantageously, it is also possible to separate a plurality of components of a liquid mixture in a single separation device, which in particular reduces the complexity of components (a microfluidic rectification column instead of a plurality of distillation units), which also enables more economical solutions.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Temperiereinrichtung einzelne Temperierelemente aufweist, die über die Länge des Trennkanals verteilt sind und einzeln ansteuerbar sind. Mit Blick auf die oben bereits erläuterte Notwendigkeit, im gesamten Trennkanal ein möglichst weitgehendes thermodynamisches Gleichgewicht einzustellen, hat diese Ausführungsform den Vorteil, dass die mikrofluidische Trennvorrichtung optimal an verschiedene zu trennende Flüssigkeitsgemische angepasst werden kann. Mit Hilfe der einzeln ansteuerbaren Temperierelemente lässt sich nämlich gesehen vom Sumpf zum Kopf des Trennkanals ein beliebiges Temperaturprofil einstellen, welches nicht linear oder abhängig von den Gegebenheiten der Trennvorrichtung (Geometrie, Wandstärken, Wärmekapazität) abhängig ist. Je nach Erfordernissen kann über die Länge des Trennkanals mit Heiz- elementen geheizt und mit Kühlelementen gekühlt werden. ImAccording to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the tempering device has individual tempering, which are distributed over the length of the separation channel and are individually controllable. In view of the above-explained need to set as far as possible thermodynamic equilibrium in the entire separation channel, this embodiment has the advantage that the microfluidic separation device can be optimally adapted to different liquid mixtures to be separated. With the help of individually controllable tempering can be seen from the sump to the head of the separation channel set any temperature profile, which is not linear or dependent on the conditions of the separator (geometry, wall thickness, heat capacity) dependent. Depending on requirements, it can be heated with heating elements over the length of the separation channel and cooled with cooling elements. in the
Sumpf des Trennkanals wird immer geheizt, um die dort befindliche Flüssigkeit zu verdampfen, und im Kopf des Trennkanals wird gekühlt, um die dort befindliche gasförmige Phase zu verflüssigen .Sump of the separation channel is always heated to vaporize the liquid located there, and in the head of the separation channel is cooled to liquefy the gaseous phase located there.
Mit Blick auf die einzelnen Temperierelemente ist es besonders vorteilhaft, wenn Temperatursensoren über die gesamte Länge des Trennkanals thermisch leitend mit diesem verbunden sind. Auf diese Weise wird vorteilhaft eine Überwachung des Temperaturprofils über die Länge des Trennkanals möglich. Mit den einzeln ansteuerbaren Temperierelementen kann dann auf eine eventuelle Verschiebung des Temperaturprofils reagiert werden und der optimale Temperaturverlauf durch geeignete An- Steuerung der Temperierelemente erzwungen werden. Damit ist gewährleistet, dass die mikrofluidische Trennvorrichtung immer im optimalen Arbeitspunkt arbeitet.With regard to the individual tempering, it is particularly advantageous if temperature sensors over the entire length of the separation channel are thermally conductively connected thereto. In this way, it is advantageous to monitor the Temperature profile over the length of the separation channel possible. With the individually controllable tempering can then be responded to a possible shift of the temperature profile and the optimum temperature profile by appropriate control of the tempering be forced. This ensures that the microfluidic separation device always operates at the optimum operating point.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn für jedes Temperierelement jeweils ein Temperatursensor vorgesehen ist, der im thermischen Einflussbereich des jeweiligen Temperierelementes thermisch leitend mit dem Trennkanal verbunden ist. Hierbei ist es besonders einfach, eine Relation herzustellen, zwischen einerseits der an einem Temperierelement vorliegenden Tempe- ratur im Trennkanal und andererseits der durch das Temperierelement in den Trennkanal eingeleiteten Heiz- bzw. Kühlleistung. Auf ein Abweichen dieses Bereiches des Trennkanals von der Solltemperatur kann dann in geeigneter Weise durch Ansteuerung der Temperiereinrichtung reagiert werden. Dies ist besonders einfach möglich, wenn die einander zugeordnetenIt is particularly advantageous if in each case one temperature sensor is provided for each tempering element, which is thermally conductively connected to the separation channel in the thermal influence region of the respective tempering element. In this case, it is particularly easy to establish a relation, on the one hand, between the temperature in the separating channel present at a tempering element and, on the other hand, the heating or cooling power introduced into the separating channel by the tempering element. On a deviation of this range of the separation channel of the target temperature can then be reacted in a suitable manner by controlling the tempering. This is particularly easy if the associated ones
Temperierelemente und Temperatursensoren in Regelkreise integriert sind. Dies hat den Vorteil, dass ein besonders schnelles Reagieren der Temperierelemente auf die ermittelten Sensorsignale möglich wird.Temperature control elements and temperature sensors are integrated in control circuits. This has the advantage that a particularly rapid reaction of the temperature control to the detected sensor signals is possible.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung ist vorgesehen, dass die Temperierelemente als Peltierelemente ausgeführt sind. Dies hat den Vorteil, dass mit dem Temperierelement sowohl eine Hei- zung als auch eine Kühlung des Trennkanals vorgenommen werden kann. Der Aufwand an Komponenten kann damit vorteilhafterweise gering gehalten werden, ohne auf eine weitgehende Regelmöglichkeit, d. h. sowohl heizen als auch kühlen, zu verzichten . Vorteilhaft ist es auch, wenn in dem Trennkanal Strömungshindernisse für das Flüssigkeitsgemisch vorgesehen sind. Diese Hindernisse erhöhen, wie bereits erläutert, die innere Ober- fläche im Trennkanal, wodurch auch die Grenzfläche zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase vergrößert wird. Hierdurch lässt sich die Effizienz der Trennung weiter steigern, wobei durch die Möglichkeit, an jeder Stelle des Trennkanals die gewünschte Temperatur einstellen zu können, der optimale Arbeitspunkt immer eingestellt werden kann. Damit ist es nicht notwendig, die innere Oberfläche des Trennkanals für jedes Flüssigkeitsgemisch neu zu optimieren.According to a particularly advantageous embodiment of the separating device according to the invention it is provided that the temperature control are designed as Peltier elements. This has the advantage that both a heating and a cooling of the separation channel can be carried out with the tempering element. The cost of components can thus advantageously be kept low, without sacrificing a far-reaching control possibility, ie both heating and cooling. It is also advantageous if flow obstacles for the liquid mixture are provided in the separation channel. These obstacles increase, as already explained, the inner surface in the separation channel, which also increases the interface between the liquid and the gaseous phase. As a result, the efficiency of the separation can be further increased, whereby the optimum operating point can always be set by the possibility of being able to set the desired temperature at any point of the separation channel. Thus, it is not necessary to re-optimize the inner surface of the separation channel for each liquid mixture.
Vorteilhaft ist es, wenn die Kanalstruktur durch einen mehr- lagigen Aufbau, bestehend aus einzelnen Lagen, ausgeführt ist. Dabei sind die Kanäle durch Vertiefungen in den jeweiligen Oberflächen der Lagen und durch diese Vertiefungen verbindende Durchgangslöcher ausgebildet. Hierbei handelt es sich vorteilhaft um einen Aufbau, mit dem die Kanalstruktur mit hoher Präzision gefertigt werden kann. Durch den mehrlagigen Aufbau lassen sich auch komplexe Kanalstrukturen mit einfachen Fertigungsschritten aufbauen. Insbesondere kann vorteilhaft eine Verdampferlage mit einer Kanalstruktur zum Verdampfen des Flüssigkeitsgemisches, eine den Trennkanal enthaltende Trennlage und eine Sammellage mit mindestens einer Kanalstruktur zum Kondensieren einer abgetrennten Substanz vorgesehen sein. Diese Lagen sind in geeigneter Weise miteinander verbunden, wobei die fluidische Verbindung eine Übergabe des Flüssigkeitsgemisches in die einzelnen Teilbe- reiche der Trennvorrichtung erlaubt. Durch den modularen Aufbau ist es vorteilhaft möglich, ein Baukastensystem für mikrofluidische Trennvorrichtungen vorzusehen. Beispielsweise können mehrere Verdampfanlagen bevorratet werden, wobei jeweils die für den intendierten Anwendungsfall günstigste aus- gewählt und anschließend mit der Verdampfanläge und der Sammellage zusammengefügt wird.It is advantageous if the channel structure is embodied by a multilayer structure consisting of individual layers. The channels are formed by depressions in the respective surfaces of the layers and through holes connecting through these recesses. This is advantageously a structure with which the channel structure can be manufactured with high precision. Due to the multi-layer structure, even complex channel structures can be constructed with simple manufacturing steps. In particular, an evaporator layer having a channel structure for evaporating the liquid mixture, a separating layer containing the separating channel and a collecting layer having at least one channel structure for condensing a separated substance can advantageously be provided. These layers are connected to one another in a suitable manner, the fluidic connection permitting a transfer of the liquid mixture into the individual subregions of the separating device. Due to the modular structure, it is advantageously possible to provide a modular system for microfluidic separation devices. For example, several evaporators can be stored, with the most favorable ones for the intended application. is selected and then joined together with the Verdampfanläge and the collecting layer.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Lagen in der vorgesehenen Betriebslage der Trennvorrichtung senkrecht ausgerichtet sind. Dies ermöglicht eine Herstellung des Trennkanals in der Oberfläche einer der Lagen, wobei dieser dann in der Betriebslage, also der Ausrichtung der Trennvorrichtung während des Betriebs, senkrecht ausgerichtet ist.It is also advantageous if the layers are aligned vertically in the intended operating position of the separator. This allows a production of the separation channel in the surface of one of the layers, which is then vertically aligned in the operating position, ie the orientation of the separator during operation.
Die Temperiereinrichtung ist vorteilhaft auf der Rückseite und/oder der Vorderseite der Trennvorrichtung angebracht. Hier steht eine verhältnismäßig große Fläche zur Verfügung, die für die Herstellung der Temperiereinrichtung leicht zu- gänglich ist. Außerdem werden Wartungsarbeiten und ein eventueller Austausch defekter Temperierelemente vereinfacht.The tempering is advantageously mounted on the back and / or the front of the separator. Here is a relatively large area available, which is easily accessible for the production of tempering. In addition, maintenance and a possible replacement of defective temperature control is simplified.
Um die Effizienz des Rektifikationsverfahrens noch zu steigern, kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass am Kopf eine Kondensatfalle mit einem Kühler und einem Rücklaufkanal für das erhaltende Kondensat vorgesehen ist, der in den Trennkanal mündet. Das am Kopf in der Kondensatfalle aufgefangene Flüssigkeitsgemisch kann dann dem Rektifikationsprozess erneut zugeführt werden, da dieses bei realen Rektifikations- prozessen normalerweise nicht rein ist. Durch erneute Zumischung in den Rektifikationsprozess muss dieses jedoch nicht verworfen werden, sondern wird in den kontinuierlichen Rekti- fikationsprozess weiter aufgetrennt.In order to further increase the efficiency of the rectification process, it can be advantageously provided that a condensate trap with a cooler and a return channel for the condensate obtained is provided at the top, which opens into the separation channel. The liquid mixture collected at the head in the condensate trap can then be fed again to the rectification process, since this is normally not pure in real rectification processes. However, by adding it back to the rectification process, it does not have to be discarded, but is further split into the continuous rectification process.
Vorteilhaft ist es auch, wenn mehr als zwei Auslässe für die getrennten Substanzen vorhanden sind. Damit lassen sich mit der Trennvorrichtung auch Flüssigkeitsgemische trennen, die aus mehr als zwei Komponenten bestehen. Für jede abzutrennende Substanz muss ein Auslass vorgesehen sein, wobei dieser in dem für die abzutrennende Substanz geeigneten Temperaturbereich liegen muss. Daher ist es von besonderem Vorteil, wenn jeweils ein Temperierelement für jeden Auslass vorgesehen ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass durch die er- zwungene Einstellung eines Temperaturprofils an jedem derIt is also advantageous if more than two outlets for the separated substances are present. This can be separated with the separation device and liquid mixtures, which consist of more than two components. For each substance to be separated an outlet must be provided, this one must be in the appropriate temperature range for the substance to be separated. Therefore, it is particularly advantageous if in each case a tempering is provided for each outlet. This can be achieved by the forced setting of a temperature profile at each of the
Auslässe die erforderliche Temperatur für die dort abzutrennende Substanz vorliegt. Dies macht noch einmal den Vorteil der mikrofluidischen Abtrennung deutlich, da die Geometrie des Trennkanals für eine erfolgreiche Durchführung des Trenn- Verfahrens nicht angepasst werden muss. Es ist lediglich die Einstellung eines geeigneten Temperaturprofils notwendig.Outlets the required temperature for the substance to be separated there is present. This again makes the advantage of the microfluidic separation clear, since the geometry of the separation channel does not have to be adapted for a successful performance of the separation process. It is only necessary to set a suitable temperature profile.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben. Es zeigenFurther details of the invention are described below with reference to the drawing. Identical or corresponding drawing elements are each provided with the same reference numerals and will only be explained several times as far as there are differences between the individual figures. Show it
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung, wobei eine Aufsicht auf die den Trennkanal enthaltende Lage des mehrlagigen Bauteils zu erkennen ist,FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of the separating device according to the invention, it being possible to see a plan view of the position of the multilayer component containing the separating channel,
Figur 2 einen Schnitt durch die zusammengebaute Trennvorrichtung gemäß Figur 1 undFigure 2 shows a section through the assembled separation device according to Figure 1 and
Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Trennvorrichtung im Schnitt.Figure 3 shows another embodiment of a separating device according to the invention in section.
In Figur 1 ist eine Trennvorrichtung dargestellt, wobei diese einen Trennkanal 11 aufweist. Dieser besitzt einen Einlass 12 für ein Flüssigkeitsgemisch, welches im Trennkanal Strömungshindernisse 13 passiert und in einem Sumpf 14 aufgefangen wird. Im Trennkanal 11 wird eine leichter flüchtige Substanz abgetrennt und verlässt durch einen ersten Auslass 15 die Trennvorrichtung. Im Sumpf 14 sammelt sich die schwerer flüchtige Flüssigkeit und kann durch einen zweiten Auslass 16 der Trennvorrichtung entnommen werden. Ein Teil des Flüssigkeitsgemisches verdampft komplett und sammelt sich in einem Kopf 17 des Trennkanals 11, wo das Flüssigkeitsgemisch kondensiert und durch einen Rücklaufkanal 18 dem Trennkanal 11 wieder zugeführt werden kann.FIG. 1 shows a separating device, wherein it has a separating channel 11. This has an inlet 12 for a liquid mixture which passes in the separation channel flow obstacles 13 and collected in a sump 14 becomes. In the separation channel 11 a more volatile substance is separated and leaves through a first outlet 15, the separator. In the sump 14, the less volatile liquid collects and can be removed through a second outlet 16 of the separator. A portion of the liquid mixture evaporates completely and collects in a head 17 of the separation channel 11, where the liquid mixture condenses and can be fed through a return channel 18 to the separation channel 11 again.
Bei Figur 2 handelt es sich um den Schnitt II-II gemäß Figur 1. In Figur 2 ist neben der in Figur 1 dargestellten Lage 19 auch eine zweite Lage 20 dargestellt, welche ähnlich einem Deckel auf dem in der Oberfläche der Lage 19 hergestellten Trennkanal 11 sitzt. In der Lage 20 ist auch der Kopf 17, der Rücklaufkanal 18, der Einlass 12 und die Auslässe 15, 16 ausgebildet (daher sind diese Elemente in Figur 1 auch lediglich gestrichelt dargestellt). Die Auslässe 15, 16 und der Einlass 12 sind durch Rohrstutzen 21 verwirklicht, die in geeignete Durchgangslöcher der Lage 20 eingepasst sind. Diese können beispielsweise als Anschlüsse für Schläuche dienen.FIG. 2 shows, in addition to the layer 19 shown in FIG. 1, a second layer 20, which is similar to a cover on the separating channel 11 produced in the surface of the layer 19 sitting. In the position 20 is also the head 17, the return channel 18, the inlet 12 and the outlets 15, 16 are formed (therefore, these elements are shown in Figure 1 only in dashed lines). The outlets 15, 16 and the inlet 12 are realized by pipe sockets 21, which are fitted in suitable through-holes of the layer 20. These can serve as connections for hoses, for example.
Auf einer Seitenfläche 22 der Trennvorrichtung, die durch die Außenseite der Lage 19 gebildet ist, ist eine Temperiervor- richtung 23 ausgebildet. Diese besteht aus einem Peltierele- ment 24 am Kopf 17 und einer Heizschlange 25 im Bereich des restlichen Trennkanals 11 inklusive des Sumpfes 14. Die Abstände der Windungen der Heizschlange sind im Bereich des Sumpfes 14 am dichtesten, da hier eine Verdampfung des Flüs- sigkeitsgemisches erfolgen muss und daher der größte Wärmeeintrag erforderlich ist. Hingegen muss der Trennkanal im Verhältnis hierzu weniger beheizt werden, weswegen der Abstand der Windungen in diesem Bereich von unten nach oben kontinuierlich steigt. Mit der Heizschlange 25 lässt sich da- her ein näherungsweise lineares Temperaturprofil im Trennkanal erzeugen, wobei die lineare Steigung des Temperaturverlaufes durch die steuerbare Wärmeleistung an der Heizschlange eingestellt werden kann. Ebenso lässt sich die Kühlleistung des Peltierelementes 24 steuern.On a side surface 22 of the separating device, which is formed by the outer side of the layer 19, a tempering device 23 is formed. This consists of a Peltier element 24 on the head 17 and a heating coil 25 in the region of the remaining separation channel 11 including the sump 14. The distances between the turns of the heating coil are closest in the region of the sump 14, since evaporation of the liquid mixture takes place here and therefore the largest heat input is required. On the other hand, the separation channel must be less heated in relation to this, so the distance between the turns in this area increases continuously from bottom to top. With the heating coil 25 can be produce an approximately linear temperature profile in the separation channel, wherein the linear slope of the temperature profile can be adjusted by the controllable heat output to the heating coil. Likewise, the cooling performance of the Peltier element 24 can be controlled.
Die Trennvorrichtung gemäß Figur 3 weist eine Verdampferlage 26, eine Trennlage 27, eine den Trennkanal 11 abdeckende Zwischenlage 28 und eine Sammellage 29 auf, die in der aufge- führten Reihenfolge aufeinander geschichtet sind.The separating device according to FIG. 3 has an evaporator layer 26, a separating layer 27, an intermediate layer 28 covering the separating channel 11 and a collecting layer 29, which are stacked on top of one another in the listed sequence.
Die Verdampferlage weist den Einlass 12 auf und außerdem eine Kavität 30, die als Vorratsraum für das zu verdampfende Flüssigkeitsgemisch dient. Außerdem ist an der durch die Ver- dampferlage 26 gebildeten Seitenfläche der Trennvorrichtung eine Heizschlange 25 vorgesehen, mit der Wärmeenergie in das Flüssigkeitsgemisch 31 eingetragen werden kann, welches sich in der Kavität 30 sammelt. Das verdampfende Flüssigkeitsgemisch findet durch einen Durchgang 32a in den Trennkanal, der in der Trennlage 27 ausgebildet ist. Hier sind wie bei derThe evaporator layer has the inlet 12 and also a cavity 30, which serves as a storage space for the liquid mixture to be evaporated. In addition, a heating coil 25 is provided on the side surface of the separating device formed by the evaporator layer 26, with which heat energy can be introduced into the liquid mixture 31, which collects in the cavity 30. The vaporizing liquid mixture passes through a passage 32a into the separation channel formed in the separation layer 27. Here are as with the
Trennvorrichtung gemäß Figur 1 Strömungshindernisse 13 vorgesehen. Außerdem ist der Sumpf 14 des Trennkanals 11 über einen Durchgang 32b mit der Kavität 30 verbunden. Der Kopf 17 des Trennkanals ist über einen Durchgang 32c mit einer Kon- densatfalle 33 verbunden, die durch die Sammellage 29 realisiert ist. Der Durchgang 32c befindet sich in der Zwischenlage, die den Trennkanal 11 in der Trennlage 27 von der Kondensatfalle 33 in der Sammellage 29 trennt. Auf der durch die Sammellage 29 gebildeten Seitenfläche der Trennvorrichtung ist als Kühler ein Peltierelement 24 vorgesehen, wodurch die Bildung des Kondensats in der Kondensatfalle 33 gefördert wird. Der Rücklaufkanal 18 ist über einen Durchgang 32d mit dem Trennkanal 11 verbunden, so dass das aufgefangene Kondensat dem Rektifikationsprozess wieder zugeführt werden kann. Die Zwischenlage 32 ist aus einem gut wärmeleitfähigen Material, beispielsweise aus Aluminiumnitrid, gebildet und weist im Bereich des Trennkanals 11 vier Auslässe 33 auf, durch die einzelne Substanzen des Flüssigkeitsgemisches der Trennvorrichtung entnommen werden können. Jeder dieser Auslässe 33 ist mit einem ringförmigen Peltierelement 34 versehen, wobei diese Peltierelemente einzeln ansteuerbar sind. Dadurch lässt sich ein für die vorliegende Rektifikationsaufgabe gewünsch- tes Temperaturprofil in den Trennkanal 11 einstellen, welches nicht notwendigerweise linear verlaufen muss. Um das Temperaturprofil einzustellen und während des Verlaufes der Rektifikation auch zu halten, sind in der Trennlage jeweils im Kopf 17, im Sumpf 14 und im Bereich jeden Auslasses 23 ein Tempe- ratursensor 35 angeordnet, wobei deren elektrische Kontaktie- rung über nicht dargestellte Leiterbahnen auf der Seitenfläche 36 der Trennlage 27 ausgebildet sind.Separating device according to Figure 1 flow obstacles 13 is provided. In addition, the sump 14 of the separation channel 11 is connected to the cavity 30 via a passage 32b. The head 17 of the separation channel is connected via a passage 32 c to a condensate trap 33, which is realized by the collecting layer 29. The passage 32c is located in the intermediate layer which separates the separation channel 11 in the separation layer 27 from the condensate trap 33 in the collecting layer 29. On the side surface of the separating device formed by the collecting layer 29, a Peltier element 24 is provided as a cooler, whereby the formation of the condensate in the condensate trap 33 is promoted. The return channel 18 is connected via a passage 32d to the separation channel 11, so that the collected condensate can be fed back to the rectification process. The intermediate layer 32 is formed of a good thermal conductivity material, such as aluminum nitride, and has four outlets 33 in the region of the separation channel 11, can be removed through the individual substances of the liquid mixture of the separator. Each of these outlets 33 is provided with an annular Peltier element 34, wherein these Peltier elements are individually controllable. As a result, a temperature profile desired for the present rectification task can be set in the separation channel 11, which does not necessarily have to be linear. In order to adjust the temperature profile and also to keep it during the course of the rectification, a temperature sensor 35 is arranged in the separating layer in the head 17, in the sump 14 and in the region of each outlet 23, their electrical contacting being effected via printed conductors (not shown) the side surface 36 of the separating layer 27 are formed.
Die geometrischen Verhältnisse der in Figur 3 dargestellten Trennvorrichtung müssen nicht der Realität entsprechen. Insbesondere die Abstände zwischen den einzelnen Auslässen 33 können sehr viel größer gewählt werden, um eine genauere Einstellung des gewünschten Temperaturprofils im Trennkanal zu gewährleisten. Auch können die Strömungshindernisse 13 direkt den einzelnen Auslässen 33 zugeordnet sein, damit in diesenThe geometrical relationships of the separating device shown in Figure 3 need not correspond to reality. In particular, the distances between the individual outlets 33 can be chosen much larger, in order to ensure a more accurate adjustment of the desired temperature profile in the separation channel. Also, the flow obstacles 13 can be assigned directly to the individual outlets 33, thus in this
Bereichen eine effiziente Sammlung der jeweils im Bereich der Auslässe kondensierenden Substanz des Flüssigkeitsgemisches möglich ist. Areas of efficient collection of each condensing in the area of the outlet substance of the liquid mixture is possible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Mikrofluidische Trennvorrichtung für Flüssigkeitsgemische aus Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Siedepunkt, aufwei- send1. Microfluidic separation device for liquid mixtures of liquids with different boiling points, exhibiting
• einen Einlass (12) für das Flüssigkeitsgemisch und Auslässe (15, 16) für die abgetrennten Substanzen, die durch ein Kanalsystem verbunden sind und• an inlet (12) for the liquid mixture and outlets (15, 16) for the separated substances, which are connected by a channel system and
• eine Temperiereinrichtung (23), die thermisch leitend mit dem Kanalsystem verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dassA tempering device (23), which is thermally conductively connected to the duct system, that is to say that
• das Kanalsystem einen Trennkanal (11) aufweist, dessen Endbereiche (14), die einen Kopf (17) und einen Sumpf (14) zur Rektifikation bilden, in Richtung der Schwerkraft gesehen auf unterschiedlichen Höhenniveaus liegen undThe channel system has a separation channel (11) whose end regions (14), which form a head (17) and a sump (14) for rectification, lie at different height levels in the direction of gravity and
• die Temperiereinrichtung (23) über die gesamte Länge des Trennkanals (11) thermisch leitend mit diesem verbunden ist.• the temperature control device (23) over the entire length of the separation channel (11) is thermally conductively connected thereto.
2. Trennvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Temperiereinrichtung (11) einzelne Temperierelemente (34) aufweist, die über die Länge des Trennkanals (11) ver- teilt sind und einzeln ansteuerbar sind.2. Separating device according to claim 1, characterized in that the tempering device (11) individual tempering (34), which are distributed over the length of the separation channel (11) and are individually controllable.
3. Trennvorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass Temperatursensoren (35) über die gesamte Länge des Trennkanals (11) thermisch leitend mit diesem verbunden sind.3. Separating device according to claim 2, characterized in that temperature sensors (35) over the entire length of the separation channel (11) are thermally conductively connected thereto.
4. Trennvorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass für jedes Temperierelement (34) jeweils ein Temperatursensor (35) vorgesehen ist, der im thermischen Einflussbereich des jeweiligen Temperierelementes (34) thermisch leitend mit dem Trennkanal (11) verbunden ist.4. Separating device according to claim 2, characterized a temperature sensor (35), which is thermally conductively connected to the separation channel (11) in the thermal influence region of the respective tempering element (34), is provided for each tempering element (34).
5. Trennvorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die einander zugeordneten Temperierelemente (34) und Temperatursensoren (35) in Regelkreise integriert sind.5. Separating device according to claim 4, characterized in that the mutually associated tempering elements (34) and temperature sensors (35) are integrated into control loops.
6. Trennvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Temperierelemente (34) als Peltierelemente ausgeführt sind.6. Separating device according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering elements (34) are designed as Peltier elements.
7. Trennvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Trennkanal (11) Strömungshindernisse (13) für das Flüssigkeitsgemisch vorgesehen sind.7. Separating device according to one of the preceding claims, characterized in that flow obstacles (13) for the liquid mixture are provided in the separation channel (11).
8. Trennvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kanalstruktur durch einen mehrlagigen Aufbau, bestehend aus einzelnen Lagen (19, 20), ausgeführt ist, wobei die Kanäle durch Vertiefungen in den jeweiligen Oberflächen der Lagen und durch diese Vertiefungen verbindende Durchgangslöcher ausgebildet sind.8. Separating device according to one of the preceding claims, characterized in that the channel structure by a multilayer structure consisting of individual layers (19, 20) is executed, wherein the channels formed by depressions in the respective surfaces of the layers and through these recesses connecting through holes are.
9. Trennvorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Verdampferlage (26) mit einer Kanalstruktur zum Verdampfen des Flüssigkeitsgemisches, eine den Trennkanal (11) enthaltenden Trennlage (27) und eine Sammellage (29) mit mindestens einer Kanalstruktur zum Kondensieren einer abgetrennten Substanz vorgesehen sind.9. Separating device according to claim 9, characterized in that an evaporator layer (26) having a channel structure for vaporizing the liquid mixture, a separation channel (11) containing separating layer (27) and a collecting layer (29) at least one channel structure for condensing a separated substance are provided.
10. Tennvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Lagen (19, 20) in der vorgesehenen Betriebslage der Trennvorrichtung senkrecht ausgerichtet sind.10. Tennis device according to one of claims 8 or 9, characterized in that the layers (19, 20) are vertically aligned in the intended operating position of the separating device.
11. Trennvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Temperiereinrichtung (23) auf der Rückseite und/oder der Vorderseite der Trennvorrichtung angebracht sind.11. Separating device according to one of the preceding claims, characterized in that the tempering device (23) on the back and / or the front of the separating device are mounted.
12. Trennvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass am Kopf (17) eine Kondensatfalle (33) mit einem Kühler und einem Rücklaufkanal (18) für das erhaltene Kondensat vorgesehen ist, der in den Trennkanal (11) mündet.12. Separating device according to claim 1, wherein a condensate trap (33) with a cooler and a return channel (18) for the obtained condensate is provided at the head (17), which opens into the separating channel (11).
13. Trennvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass mehr als zwei Auslässe (15, 16) für die getrennten Substanzen vorgesehen sind.13. Separating device according to one of the preceding claims, characterized in that more than two outlets (15, 16) are provided for the separated substances.
14. Trennvorrichtung nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeweils ein Temperierelement (34) für jeden Auslass (15,14. Separating device according to claim 13, characterized in that in each case one tempering element (34) is provided for each outlet (15, 15).
16) vorgesehen ist. 16) is provided.
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