Микроканальное устройство для проведения химических реакций или разделения текучих сред - RU2005139413A

Реферат

1. Микроканальное устройство для проведения химических реакций или разделения текучих сред, содержащее по крайней мере один рабочий микроканал, характеризующийся высотой, шириной и длиной, и размещенный в нем катализатор или сорбционную среду, причем высота рабочего микроканала составляет не более приблизительно 10 мм, и он включает стенку основания, простирающуюся в одном направлении вдоль ширины микроканала, а в другом направлении - вдоль его длины, отличающееся тем, что оно содержит узел ребер, включающий группу параллельных разнесенных друг от друга ребер и опору ребер, расположенную сверху стенки основания, причем ребра расположены отходящими от опоры ребер внутрь рабочего микроканала и длина ребер составляет по меньшей мере часть длины рабочего микроканала, а катализатор или сорбционная среда нанесены на ребра.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит группу рабочих микроканалов, расположенных параллельно друг другу.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий микроканал имеет верхнюю стенку, расположенную с промежутком от стенки основания и обращенную к основной стенке, а ребра отходят от основной стенки в направлении верхней стенки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий микроканал имеет верхнюю стенку, расположенную с промежутком от стенки основания и обращенную к основной стенке, а ребра отходят от основной стенки в направлении верхней стенки на часть расстояния от основной стенки до верхней стенки.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребра имеют внешнюю поверхность, на по меньшей мере части которой размещен пористый материал, а катализатор или сорбционный материал нанесен на пористый материал.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что пористый материал представляет собой покрытие, волокна, пену или войлок.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребра имеют внешнюю поверхность и содержат группу волокон или выступающих элементов, отходящих по меньшей мере от части этой поверхности, причем катализатор или сорбционная среда нанесены на выступающие элементы.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребра имеют внешнюю поверхность, на по меньшей мере часть которой нанесены катализатор или сорбционная среда в виде покрытия с увеличенной площадью активной поверхности, посредством выделения из раствора или осаждения из паровой фазы.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребра выполнены непрерывными вдоль по меньшей мере части длины микроканала.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребра выполнены прерывистыми вдоль по меньшей мере части длины рабочего микроканала.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что некоторые из ребер расположены вдоль по меньшей мере части длины рабочего микроканала, а некоторые занимают всю его длину.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одно ребро имеет другую длину по отношению к остальным ребрам.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере одно ребро имеет другую высоту по отношению к остальным ребрам.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое ребро имеет квадратную или прямоугольную форму поперечного сечения.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое ребро имеет трапециевидную форму поперечного сечения.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел ребер представляет собой введенный в рабочий микроканал узел, изготовленный отдельно от микроканала.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий микроканал выполнен из материала, выбранного из группы, включающей сталь, алюминий, титан, никель, платину, родий, медь, хром, латунь, сплавы всех перечисленных металлов, полимеры, керамика, стекло, композиты, включающие по меньшей мере один полимер и стекловолокно, кварц, кремний или комбинацию двух или более перечисленных материалов.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел ребер выполнен из материала, выбранного из группы, включающей сталь, алюминий, титан, никель, платина, родий, медь, хром, латунь, сплавы всех перечисленных металлов, полимеры, керамика, стекло, композиты, включающие по меньшей мере один полимер и стекловолокно, кварц, кремний или комбинации двух или более перечисленных материалов.

19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел ребер выполнен из материала, образующего оксид алюминия.

20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел ребер изготовлен из FeCrAIY.

21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит по меньшей мере один теплообменный канал, расположенный смежно с рабочим микроканалом.

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что теплообменный канал выполнен в виде микроканала.

23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что теплообменный канал выполнен из материала, выбранного из группы, включающей сталь, алюминий, титан, никель, платина, родий, медь, хром, латунь, сплавы всех перечисленных металлов, полимеры, керамика, стекло, композиты, включающие по меньшей один полимер и стекловолокно, кварц, кремний или комбинацию двух или более перечисленных материалов.

24. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катализатор включает каталитический материал, используемый для проведения по меньшей мере одной из следующих химических реакций: присоединение при ацетилировании, алкилирование, дезалкилирование, гидродезалкилирование, восстановительное алкилирование, аминирование, синтез аммиака, ароматизация, арилирование, автотермическая конверсия, карбонилирование, декарбонилирование, восстановительное карбонилирование, карбоксилирование, восстановительное карбоксилирование, восстановительная конденсация, конденсация, крекинг, гидрокрекинг, циклизация, циклоолигомеризация, аммоксидирование, конверсия водяного газа, дегалогенирование, димеризация, эпоксидирование, этерификация, реакция Фишера-Тропша, галогенирование, гидрогалогенирование, гомологизация, гидратация, дегидратация, гидрирование, дегидрирование, гидрокарбоксилирование, гидроформилирование, гидрогенолиз, гидрометаллирование, гидросилилирование, гидролиз, гидроочистка, изомеризация, метилирование, деметилирование, реакция обмена, синтез метанола, нитрование, окисление, частичное окисление, полимеризация, восстановление, конверсия, обращенная конверсия водяного газа, сульфирование, теломеризация, переэтерификация, тримеризация, реакция Сабатье, конверсия диоксида углерода, избирательное окисление или избирательный метанолиз.

25. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катализатор включает металл, оксид металла или смешанный оксид металлов, выбранный из группы, включающей Мо, W, V, Nb, Sb, Sn, Pt, Pd, Cs, Zr, Cr, Mg, Mn, Ni, Co, Се или смесь двух или более указанных металлов.

26. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катализатор включает благородные металлы, переходные металлы и их комбинации; оксиды металлов, включающие оксиды щелочных металлов, щелочноземельных металлов, бора, галлия, германия, мышьяка, селена, теллура, таллия, свинца, висмута, полония, магния, титана, ванадия, хрома, марганца, железа, никеля, кобальта, меди, цинка, циркония, молибдена, олова, кальция, алюминия, кремния, элемента(ов) группы лантана; или комбинацию двух или более указанных элементов.

27. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционная среда включает серебро, золото, платину, палладий, никель, цеолит, силикагель или комбинацию двух или более указанных материалов.

28. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционная среда получена из Fe(II), Co(II), Cu(I), V(II), Mn(II), Mn(III), Cr(II), Ag(I), Rh(I), Rh(II), Rh(III), U(IV), V(IV), Ru(II), Ru(IV), Ti(III), Cr(IV), Bi(III), Ni(II), W(V), W(IV), Mo(II), Mo(III), Mo(IV), Mo(V), Mo(VI) или комбинации двух или более указанных элементов.

29. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционная среда получена из следующих соединений: лигандыдипиридил, 2, 6-[1-(2-имидазол-4-илэтилимино)этилпиридин], циклем, циклам, основания Шиффа, ацетилацетонат или их олигомеры или полимеры, карбоксилат, бипиридил или их олигомер или полимер, порфирин или его олигомер или полимер, корин или его олигомер или полимер, полиамид, белок, 8-гидроксихинолин или его олигомер или полимер, этилцистеинат или его олигомер или полимер, N-алкилалканогидроксамовая кислота, диметилглиоксим, сим-диэтилэтилендиамин или комбинации двух или более указанных соединений.

30. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционная среда включает Sb₂O₅, AgO, PtO, CrO₂, PbO, HgO, Cu₂O, MnO, Mn₂O₃, Bi₂O₄, NiO, NiO₂, Cu₂O₃, SnO, SnO₂, WO₂, WO₃, W₂O₅, перфторированную пленку, Pt/g-оксид алюминия, Fe/g-оксид алюминия, Cu/g-оксид алюминия, Zn/g-оксид алюминия, Со/g-оксид алюминия, цеолит или комбинацию двух или более указанных соединений.

31. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционная среда включает олигомер или полимер цианида металла.

32. Устройство по п.31, отличающееся тем, что олигомером или полимером цианида металла является соединение формулы [Cu(I)(CN)_x]_n, [Fe(II)(CN_y]_n или [Co(II)(CN)_y]_n, где х равно 3, y равно 5 и n равно по меньшей мере 2.

33. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционная среда включает силикагель, вспененную медь, спеченное волокно из нержавеющей стали, оксид алюминия, поли(метилметакрилат), полисульфонат, поли(тетрафторметилен), железо, никелевую губку, найлон, поливинилидендифторид, полипропилен, полиэтиленэтилкетон, поливиниловый спирт, поливинилацетат, полиметилметакрилат, полистирол, полифениленсульфид, полисульфон, полибутилен или комбинацию двух или более указанных соединений.

34. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционная среда включает вторичные амины, фосфаты фенолов, фосфиты, фенолы, бифенолы, гидроксиламины, карбоксилаты олефинов, аминокарбоксилаты, токоферол, ди-трет-арилбутил-пара-крезол, соли олова, оксиды олова, сорбат, полисорбат или комбинации двух или более указанных соединений.

35. Устройство по п.1, отличающееся тем, что сорбционная среда включает отложение, образованное из метана и водорода.

36. Устройство по п.1. отличающееся тем, что теплопроводность узла ребер составляет приблизительно или более 10 Вт/м/К.

37. Устройство по п.36, отличающееся тем, что узел ребер содержит катализатор, нанесенный на ребра.

38. Устройство по п.36, отличающееся тем, что узел ребер содержит сорбционную среду, нанесенную на ребра.

39. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел ребер включает от 1 до 50 ребер на 1 см ширины рабочего микроканала.

40. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий микроканал предназначен для проведения процесса парового реформинга метана.

41. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит теплообменный канал, расположенный смежно с рабочим микроканалом и предназначенным для проведения реакции сгорания.

42. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий микроканал предназначен для проведения процесса частичного окисления.

43. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рабочий микроканал предназначен для проведения процесса выделения азота из смеси азота и метана.