MX2008012346A - Sistema de micro-reactor. - Google Patents
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Abstract
Un ensamble de sistema de micro-reactor comprende un apilamiento por lo menos de n módulos de proceso (1-6), en donde n es un entero igual o mayor que 1, hecho de un primer material rígido y que comprende por lo menos un paso de fluido reactivo (lA, IB, 2A, 3A, 6A) para acomodar y guiar un fluido reactivo, y por lo menos n+1 módulos de intercambio térmico (7, 8) hechos de un segundo material dúctil que sea diferente que dicho primer material y que comprende por lo menos un paso de fluido de intercambio térmico (7A, 8A) para acomodar y guiar un fluido de intercambio térmico, en donde cada módulo de proceso (1-6) queda atrapado entre dos módulos de intercambio térmico adyacentes (7,8).
Description
SISTEMA DE MICRO-REACTOR
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a un ensamble de sistema de micro-reactor que comprende por lo menos n módulos de proceso y por lo menos n+1 módulos de intercambio térmico en donde cada módulo de proceso queda atrapado por dos módulos de intercambio térmico adyacentes.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Los micro-reactores son dispositivos de reacción proporcionados para hace reaccionar uno o más reactivos (por lo regular, incluyendo la mezcla de dos o más reactivos) y hasta cierto punto para controlar la reacción de dichos reactivos a través del calentamiento o enfriamiento o tamponación térmica de dichos reactivos antes, durante y/o después del mezclado. Dichos micro-reactores para ejecutar las reacciones químicas dentro de áreas pequeñas se conocen por ejemplo a partir de los documentos EP-A-0688242 , EP-A-1031375 , WO-A-20
2004/045761 y US-A-2004/0109798. Las reacciones químicas que se van a llevar a
cabo en micro-reactores básicamente se pueden distinguir entre las denominadas reacciones tipo A y las reacciones tipo B. El tipo A como por ejemplo reacciones metálicas orgánicas son reacciones químicas muy rápidas y ocurren directamente al momento de mezclar los reactivos dentro de la cámara de mezclado, por lo regular en el rango de 1 segundo. Éstas se pueden denominar reacciones controladas por el proceso de mezclado. A fin de permitir que todos los reactivos reaccionen completamente y se eviten los productos derivados, dichas reacciones tipo A requieren un mezclado rápido y efectivo de los fluidos del proceso así como el control térmico efectivo. Dichas reacciones tipo A generalmente no requieren un tiempo de posreacción o un tiempo de posreacción corto y por lo tanto se pueden llevar a cabo muy bien en micro-reactores con un pequeño volumen de residencia o volumen de posreacción. El tiempo de residencia para dichas reacciones por lo regular está en el rango menor de 20 segundos. Las reacciones tipo B como por ejemplo las reacciones Wittig o acetoacilación de una amina aromática con dicteno, por el contrario, son reacciones rápidas a lentas con tiempos de reacción típicos en el rango de 1 segundo a 10 minutos. Éstas corren la concentración o son cinéticamente controladas. A fin de permitir que los
reactivos reaccionen completamente y se eviten los productos derivados, dichas reacciones tipo B no requieren un mezclado muy rápido de los reactivos, sino más bien condiciones de reacción controlables durante el tiempo de reacción completo. Por lo tanto, el volumen de residencia y el volumen de posreacción deben ser dimensionados de manera que el fluido de proceso permanezca dentro del micro-reactor durante un tiempo prolongado bajo condiciones que pueden ser controladas fácilmente y con precisión. Sin embargo, hasta ahora, la obtención de dichos tiempos de residencia prolongados resulta difícil con micro-reactores convencionales debido a los tamaños pequeños y a lo costoso que resulta la micro-estructuración. Por lo tanto, micro-reactores convencionales con mayor frecuencia son utilizados para las reacciones tipo A.
SUMARIO DE LA INVENCION
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un ensamble de sistema de micro-reactor mejorado conveniente para asegurar los tiempos de residencia deseados durante los cuales sea posible el control de temperatura. Este objetivo se resuelve a través de un
ensamble de sistema de micro-reactor de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende un apilamiento de: por lo menos n módulos de proceso (1-6), en donde n es un entero igual o mayor que 1, cada módulo de proceso (1-6) está hecho de un primer material rígido y comprende por lo menos un paso de fluido reactivo (1A, IB, 2A, 3A, 6A) el cual penetra al interior de dicho módulo de proceso (1-6) por lo menos entre un puerto de entrada de fluido reactivo (1C, ID, 2C, 2D, 3C, 6C) y por lo menos un puerto de salida de fluido reactivo (1E, 1F, 2E, 3D, 6D) , para acomodar y guiar un fluido reactivo, en donde en el caso por lo menos de dos módulos de proceso (1-6), dichos dos módulos de proceso (1-6) están funcionalmente conectados en serie; y por lo menos n+1 módulos de intercambio térmico
(7, 8) hechos de un segundo material dúctil o deformable que no sea dicho primer material y que comprenden por lo menos un paso de fluido de intercambio térmico (7A, 8A) el cual penetra al interior de dicho módulo de intercambio térmico (7, 8) por lo menos entre un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico (7B, 8B) y por lo menos un puerto de salida de fluido de intercambio térmico (7C, 8C) , para acomodar y guiar un fluido de intercambio térmico, en donde por lo menos dichos n+1 módulos de intercambio térmico (7, 8) están
funcionalmente conectados en serie, en donde cada módulo de proceso (1-6) queda atrapado entre dos módulos de intercambio térmico adyacentes (7, 8). Por lo menos n módulos de proceso y por lo menos n+1 módulos de intercambio térmico forman cada módulo independiente que define por lo menos un paso de fluido, es decir, paso de fluido reactivo o paso de fluido de intercambio térmico, extendiéndose completamente en el interior del modulo entre por lo menos un puerto de entrada y por lo menos un puerto de salida . Al proporcionar módulos de proceso y módulos de intercambio térmico hechos de diferentes materiales, es posible seleccionar los siguientes primero y segundo materiales para los módulos de proceso y módulos de intercambio térmico, respectivamente: Para los módulos de proceso, se puede seleccionar un primer material el cual sea óptimo para las reacciones de los reactivos, en particular resistente a la corrosión y/o presión y de preferencia seleccionado del grupo que incluye acero inoxidable, hastelloy (combinación de níquel, molibdeno y cromo), tungsteno, tántalo, titanio, cerámicas, silicio, grafito y/o una combinación adecuada de uno o más de dichos primeros
materiales . Para los módulos de intercambio térmico, se puede seleccionar un segundo material dúctil el cual sea óptimo para la transferencia térmica y/o sellado, en particular la conducción de calor, y de preferencia se selecciona del grupo que incluye aluminio, aleaciones de aluminio, cobre, aleaciones de cobre, plata y aleaciones de plata y/o una combinación adecuada de uno o más de dichos segundos materiales. Por lo tanto, al proporcionar un ensamble de sistema de micro-reactor con módulos de intercambio térmico y procesos separados, se vuelve posible optimizar cada uno de dichos módulos para su tarea especifica, es decir, correr la reacción química o controlar la temperatura del proceso. De manera conveniente, al proporcionar módulos separados para el proceso de reacción química y el control de temperatura, respectivamente se permite estandarizar los componentes del ensamble de sistema de micro-reactor. Por lo tanto, se vuelve posible proporcionar diferentes ensambles de sistema de micro-reactor para diferentes reacciones con diferentes tiempos de residencia, diferentes volúmenes de fluido, diferentes cantidades de calor que van a ser transferidas y similares. Por ejemplo, al proporcionar módulos de
intercambio térmico con pasos más grandes a fin de acomodar el fluido de intercambio térmico, se permite suministrar o remover cantidades grandes de calor al mismo módulo de proceso. Aunque el primer material es un material más rígido, el segundo material es un material más dúctil. De preferencia, el segundo material dúctil para los módulos de intercambio térmico de manera reversible, es decir, elásticamente o de manera remanente, es decir plásticamente, se deforma bajo presión. Al presionar los módulos de intercambio térmico sobre un módulo de proceso adyacente hecho a partir del primer material más rígido tal como acero inoxidable o similar, entonces se deforma ligeramente la superficie de contacto del módulo de intercambio térmico de manera que no se requiere un sellado adicional entre el módulo de proceso y el módulo de intercambio térmico. En contraste con micro-reactores convencionales en donde el grosor de la pared entre los fluidos de proceso y los fluidos de intercambio térmico se ha reducido lo más posible a fin de proporcionar una buena transferencia de calor, de acuerdo con la presente invención, se proporcionan módulos de proceso y módulos de intercambio térmico independientes. Aunque esto incrementa la distancia entre los fluidos reactivos y los
fluidos de intercambio térmico, lo cual se ha observado como inconveniente hasta ahora, debido a la optimización de los módulos separados con respecto a su trabajo especifico, de manera sorprendente se puede obtener un mejor proceso y mejor control de temperatura. Cada módulo de proceso queda atrapado entre dos módulos de intercambio térmico y cada módulo de intercambio térmico, el cual no está colocado en un extremo del micro-reactor, queda atrapado entre dos módulos de proceso. Los módulos de intercambio térmico en los extremos del ensamble de sistema de micro-reactor se pueden colocar entre un primer y segundo medios de armazón, respectivamente, y un módulo de proceso. De acuerdo con una modalidad preferida del ensamble de sistema de micro-reactor, por lo menos dichos n módulos de proceso comprenden: un módulo de mezclado cuyo paso de fluido reactivo comprende una porción de mezclado para recibir y mezclar por lo menos dos fluidos reactivos; y opcionalmente por lo menos un módulo de ajuste térmico colocado corriente arriba de dicho módulo de mezclado para ajusfar una temperatura de dichos fluidos reactivos previo a su ingreso a dicho módulo de mezclado; y por lo menos un módulo de. retención colocado
corriente abajo del módulo de mezclado para acomodar la mezcla de fluido reactivo. Al utilizar más de un módulo de mezclado se permite introducir secuencialmente más fluidos reactivos para pasos de reacción en secuencia. En dicho módulo de mezclado, los fluidos reactivos son mezclados en una porción de mezclado la cual forma parte por lo menos de un paso de fluido reactivo y, después de abandonar dicha porción de mezclado, son acomodados en un primer volumen de retención que también forma parte por lo menos de un paso de fluido reactivo. Dicha porción de mezclado puede tener una estructura de mezclado tal como un mezclado de flujo de obturación o mezclado de retorno, mientras que dicho primer volumen de retención puede comprender uno o más pasos sustancialmente directos conectados por codos. De preferencia, el primer volumen de retención se proporciona de manera que se produce un flujo laminar. La temperatura de los fluidos reactivos en los módulos de mezclado se puede controlar a través de dos módulos de intercambio térmico adyacentes a dicho módulo de mezclado. Para ello se proporciona un fluido de intercambio térmico caliente o frío por lo menos a un paso de fluido de intercambio térmico dentro de cada uno de los dos módulos de intercambio térmico, lo cual suministra o remueve calor desde el módulo de proceso por
transferencia térmica. Tal como se indicó anteriormente, antes de mezclar los dos o más fluidos reactivos, dichos fluidos reactivos pueden ser calentados o enfriados. Para ello, uno o más módulos de ajuste térmico se pueden proporcionar corriente arriba de dicho módulo de mezclado. Dicho módulo de ajuste térmico comprende por lo menos un paso de fluido reactivo para cada fluido reactivo que va a ser calentado o enfriado. Mientras fluye a través de dicho paso de fluido reactivo, cada fluido reactivo es calentado o enfriado por los dos módulos de intercambio térmico adyacentes a dicho módulo de ajuste térmico, tal como se describió anteriormente para el módulo de mezclado. Al proporcionar diferentes volúmenes de paso se vuelve posible calentar o enfriar los diferentes reactivos en forma diferente. Después de abandonar el módulo de mezclado, los ¦fluidos reactivos mezclados se pueden acomodar en uno o más módulos de retención. Para ello, la mezcla de fluido reactivo que sale del módulo de mezclado entra por lo menos a un paso de fluido reactivo dentro del módulo de retención, fluye a través de dicho paso de fluido reactivo y sale del módulo de retención posteriormente. Durante el flujo a través por lo menos de dicho paso de fluido reactivo, dicha mezcla de fluido reactivo puede
ser calentada, enfriada o térmicamente tamponada por los dos módulos de intercambio térmico adyacentes a cada módulo de retención en la misma forma que se describió para el módulo de intercambio térmico y mezclado anterior. Al proporcionar diferentes módulos de retención con pasos de fluido reactivo formados de manera diferente, se vuelve posible obtener diferentes condiciones de retención. También es posible proporcionar dos o más módulos de retención que se comuniquen entre si, cada módulo de retención queda atrapado entre módulos de intercambio térmico, de manera que un volumen de retención grande y, por lo tanto (dependiendo de la velocidad del flujo) un tiempo de retención (tiempo de residencia) se pueden obtener mientras que las condiciones, en particular la temperatura de la mezcla de fluido reactivo durante el tiempo de residencia, se puede controlar fácilmente y con precisión. De preferencia, el paso de fluido reactivo del módulo de proceso para acomodar y guiar un fluido reactivo comprende un canal plano. De manera ideal, la trayectoria de flujo de un micro-reactor es un conducto angosto cuyo diámetro por lo general es menor de 1 mm. Sin embargo, si se requiere un flujo no turbulento laminar, la velocidad del flujo queda restringida por dicha sección pequeña. Para incrementar la velocidad de
flujo, se puede proporcionar una pluralidad de dichos conductos angostos. Pero para ello, la estequiometría en todos los conductos debe ser controlable y el tiempo de residencia se debe mantener igual para todos los conductos, lo cual no puede ser asegurado lo suficiente en sistemas reales. El canal plano sugerido como una modalidad preferida corresponde a una combinación de conductos paralelos. Por lo tanto, la velocidad de flujo puede ser incrementada significativamente mientras se mantiene un flujo no turbulento laminar. Ha resultado que una relación de ancho:alto en el rango de 1:4 a 1:50 es conveniente para producir buenos resultados. De preferencia, dicha relación de ancho/alto se establece en el rango de 1:4 a 1:30. Incluso con mayor preferencia, dicha relación de ancho/alto se establece en el rango de 1:5 a 1:25. En las modalidades ejemplares, un ancho de 2.0 mm, un alto de 10 mm y una longitud de 1844 mm se seleccionaron para el canal plano que produce una relación de ancho/alto de 1:5. En otras modalidades, el ancho ya probado fue elegido como 1.4 mm, 0.9 mm y 0.5 mm respectivamente, produciendo una relación de ancho/alto de 1:7.14, 1:11.11 y 1:20 respectivamente. Debido al ancho pequeño del canal, un flujo
laminar en su mayoría de los fluidos de proceso como en conductos sencillos se podría mantener al mismo tiempo que la velocidad del flujo (volumen de fluido de proceso por tiempo) ha sido incrementada. También, únicamente la estequiometría de un volumen sencillo debe ser controlada en la modalidad preferida. Con una velocidad de flujo de 100 ml/min., los tiempos de residencia de 5.7, 10.2, 15.9 y 22.6 segundos respectivamente se han medido para los canales antes identificados, es decir, con anchos de 2.0 mm, 1.4 mm, 0.9 mm y 0.5 mm respectivamente. Tal como se puede apreciar a partir de estas mediciones, el tiempo de residencia para una micro-reacción específica se puede elegir casi de manera arbitraria combinando diferentes módulos con diferentes tiempos de residencia. En particular, se pueden obtener tiempos de residencia hasta de 30 minutos, o de preferencia hasta de 20 minutos y con mayor preferencia hasta de 10 minutos. En una modalidad preferida, el ensamble de sistema de micro-reactor comprende por lo menos dos módulos de proceso conectados en serie, cada uno atrapado por dos módulos de intercambio térmico adyacentes. Por ejemplo, uno o más módulos de mezclado se pueden combinar por lo menos con un módulo de ajuste térmico precedente para llevar los fluidos reactivos a una temperatura
óptima antes del mezclado, y/o por lo menos un módulo de retención para suministrar los tiempos de residencia requeridos para las mezclas de fluido reactivo. Durante el mezclado y retención, la temperatura de las mezclas de fluido reactivo se puede controlar a través de los módulos de intercambio térmico que están colocados adyacentes a cada módulo de retención y mezclado. Un módulo de mezclado adicional, opcionalmente acompañado con un módulo de ajuste térmico precedente, puede ser integrado entre dos módulos de retención para permitir la implementación de una reacción posterior a través de la alimentación de fluidos reactivos adicionales. Los pasos de fluido reactivo de dos módulos de proceso subsecuentes pueden estar conectados externamente. Para ello se pueden utilizar acoplamientos fijos o separables externos tales como conductos, accesorios, etcétera. En particular, conductos de tubo se pueden soldar a los módulos o se pueden utilizar acoplamientos de accesorio rápido Swagelok. Mientras los acoplamientos externos separables permiten una fácil reutilización de los módulos sencillos y por lo tanto se incrementa la flexibilidad, los conductos de tubo fijo de manera conveniente evitan el volumen muerto y de forma adicional pueden incrementar la estabilidad del ensamble de sistema de micro-reactor completo.
De preferencia, por lo menos un paso de fluido de intercambio térmico dentro de un módulo de intercambio térmico comprende por lo menos un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico que se comunica con un primer depósito de fluido de intercambio térmico o por lo menos un paso de conexión de fluido de intercambio térmico suministrado en un módulo de proceso adyacente y por lo menos un puerto de salida de fluido de intercambio térmico en comunicación con un segundo depósito de fluido de intercambio térmico o un paso de conexión de fluido de intercambio térmico suministrado en un módulo de proceso adyacente. Por lo tanto, dos módulos de intercambio térmico que atrapan un módulo de proceso se pueden comunicar entre si a través por lo menos de un paso de conexión de fluido de intercambio térmico suministrado en el módulo de proceso. De manera conveniente, no son necesarias conexiones de fluido de intercambio térmico adicionales entre dichos dos módulos de intercambio térmico . Si dichos módulos de intercambio térmico están hechos de un material dúctil y son presionados contra el módulo de proceso, no se requiere sellado adicional en las interfaces por lo menos de uno de los pasos de conexión de fluido de intercambio térmico a través del módulo de proceso, conectando dos módulos de intercambio
térmico vecinos debido a la deformación elástica o plástica ligera de las superficies de contacto de los módulos de intercambio térmico. En otra modalidad preferida, sin embargo, se pueden suministrar sellos adicionales en las interfaces de los puertos de entrada de fluido de intercambio térmico y/o puertos de salida de fluido de intercambio térmico, sellando adicionalmente las interfaces de conexión de fluido de intercambio térmico entre dos módulos de intercambio térmico subsecuentes a través por lo menos de un paso de conexión de fluido de intercambio térmico a través del módulo de proceso atrapado. Dicho sellado de preferencia puede ser un sellado anular. En particular, puede ser un sellado en duro hecho de Teflón o similar. Debido al material dúctil de los módulos de intercambio térmico, es posible utilizar sellos duros, evitando asi los sellos elásticos tales como caucho o silicio, los cuales se pueden fracturar . Por lo menos un paso de fluido de intercambio térmico de un módulo de intercambio térmico que acomoda el fluido de intercambio térmico puede ser tal que se produce un flujo turbulento (alto) de dicho fluido de intercambio térmico, lo que de manera conveniente incrementa la transferencia térmica desde un módulo de intercambio térmico a los módulos de proceso adyacentes.
De preferencia, se puede obtener un número de Reynold igual o mayor que 2600. En una modalidad preferida, un módulo de proceso se elabora uniendo una primera placa y una segunda placa entre si. Dentro de la superficie de contacto de dicha primera y segunda placas, por lo menos un paso de fluido reactivo para acomodar por lo menos un fluido reactivo se puede suministrar mediante fresado, grabado o similar. De preferencia, por lo menos dicho paso de fluido reactivo es una micro-estructura. Después de unir dicha primera y segunda placas entre si mediante soldadura, sinterizado, o similar, por lo menos un paso de fluido reactivo para acomodar el fluido reactivo es encerrado completamente dentro del módulo de proceso, excepto por lo menos para un puerto de entrada de fluido reactivo y por lo menos un puerto de salida de fluido reactivo . Un módulo de intercambio térmico se puede fabricar de manera similar suministrando por lo menos un paso de fluido de intercambio térmico para acomodar por lo menos un fluido de intercambio térmico dentro de una o ambas superficies de contacto de una primera y segunda placas que van a ser unidas posteriormente mediante soldadura o similar. De manera alternativa, una placa intermedia puede quedar atrapada entre dicha primera y
segunda placas, dicha placa intermedia comprende uno o más cortes. Después de unir dicha primera placa, placa intermedia y segunda placa entre si, dichos cortes y las superficies correspondientes de dicha primera y segunda placas definen por lo menos un paso de fluido de intercambio térmico para acomodar por lo menos un fluido de intercambio térmico. La combinación de módulos de proceso externamente conectados y módulos de intercambio térmico internamente conectados proporciona el mejor modo para la separación por lo menos de un circuito de fluido reactivo y por lo menos un circuito de fluido de intercambio térmico y se puede evitar la contaminación cruzada. En una modalidad preferida, el apilamiento de módulos de proceso y módulos de intercambio térmico es presionado unos contra otros por lo menos a través de un primer y segundo medios de armazón. Para ello, dichos primeros y segundos medios de armazón pueden ser empujados en dirección reciproca, presionando asi los módulos de proceso y los módulos de intercambio térmico entre ellos, por medio de uno o más anclajes de tensión o varillas de conexión. En una modalidad preferida, cada uno de dichos medios de armazón de manera opcional comprende un armazón interior y un armazón exterior. En una modalidad
preferida adicional de acuerdo con la figura 17, un medio de armazón consta de un elemento estructural y el segundo medio de armazón consta de un armazón exterior y un armazón interior, en donde el primer medio de armazón está directamente anclado al armazón exterior a través de varillas de conexión y dicho armazón exterior empuja dicho armazón interior contra los primeros medios de armazón y el apilamiento de módulos que yacen en medio. Dichas varillas de conexión pueden ser suministradas en el centro y/o la periferia del ensamble de sistema de micro-reactor. Por lo tanto, dicho ensamble de sistema de micro-reactor modular se puede ensamblar fácilmente con diferentes números de módulos. De manera conveniente, se proporciona una cavidad dentro del área central de los primeros y segundos medios de armazón de manera que al empujar dichos primeros y segundos medios de armazón en dirección reciproca, se obtiene una presión más elevada en una porción circunferencial de los módulos. Esto incrementa de manera conveniente las características de sellado del micro-reactor. En una modalidad más preferida, un módulo de intercambio térmico sirve como un módulo adyacente para dos módulos de proceso subsecuentes, es decir, en el ensamble de sistema de micro-reactor se proporcionan
módulos de intercambio térmico y módulos de proceso de manera alterna. Convenientemente, este apilamiento inicia y finaliza con un módulo de intercambio térmico. Si dos módulos de intercambio térmico subsecuentes se comunican entre si a través de un paso de conexión de fluido de intercambio térmico suministrado en un módulo de proceso atrapado en medio, se pueden utilizar módulos de intercambio térmico idénticamente estructurados, en donde cada segundo módulo es girado aproximadamente 180° (la rotación de 180° alrededor de un eje vertical si se asume que el fluido de intercambio térmico fluye de la dirección de derecha a izquierda), de manera que un puerto de salida del primer módulo de intercambio térmico, por lo menos un paso de conexión de fluido de intercambio térmico suministrado en el módulo de proceso adyacente y por lo menos un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico del segundo módulo de intercambio térmico subsecuente se alinean entre si. Por lo menos un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico de un primer módulo de intercambio térmico y por lo menos un puerto de salida de fluido de intercambio térmico de un último módulo de intercambio térmico del ensamble de sistema de micro-reactor completo se pueden comunicar con un primer y segundo depósitos de fluido de intercambio térmico, respectivamente, de manera
que el fluido de intercambio térmico fluye desde el primer depósito al segundo depósito o viceversa, calentando, enfriando o tamponando térmicamente asi los módulos de proceso del ensamble de sistema de micro-reactor. Para ello, un puerto de entrada y un puerto de salida respectivamente se pueden suministrar en el primer y segundo medios de armazón que topan con el primer y último módulos de intercambio térmico. Puertos de entrada de fluido de intercambio térmico y puertos de salida de fluido de intercambio térmico adicionales se pueden proporcionar en módulos de intercambio térmico dentro del micro-reactor, comunicándose con un tercer, cuarto, etcétera, depósitos de fluido de intercambio térmico. Por lo tanto, por ejemplo, un primer fluido de intercambio térmico caliente puede fluir desde el primer depósito a través de los módulos de intercambio térmico atrapando el módulo de ajuste térmico hacia un tercer depósito, calentando asi el reactivo que fluye a través del módulo de ajuste térmico. Un segundo fluido de intercambio térmico frío entonces puede fluir desde un cuarto depósito a través de los módulos de intercambio térmico atrapando los módulos de retención en el segundo depósito, enfriando asi los fluidos de proceso durante el tiempo de residencia. Tal como se describió anteriormente, en una
modalidad preferida, módulos de intercambio térmico subsecuentes son substancialmente idénticos, en donde cada segundo módulo es girado aproximadamente 180°, de manera que por lo menos un puerto de salida de fluido de intercambio térmico del primer módulo de intercambio térmico, por lo menos un paso de conexión de fluido de intercambio térmico suministrado en el módulo de proceso adyacente y por lo menos un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico del segundo módulo de intercambio térmico adyacente se comunican entre si. Por lo tanto, el fluido de intercambio térmico fluye en una linea de zigzag a través del micro-reactor. Dependiendo del número de módulos de proceso e intercambio térmico, pudiera ser necesario suministrar dos módulos de intercambio térmico adyacentes entre si a fin de ajustarse a los puertos de entrada y salida del micro-reactor completo. Para evitar dichos dos módulos de intercambio térmico adyacentes, éstos pueden ser separados mediante la instalación de un módulo ciego. Alternativamente, por ejemplo, los segundos medios de armazón, en los cuales se puede suministrar el puerto de salida del micro-reactor, pueden ser girados aproximadamente 180° (rotación de 180° alrededor de un eje horizontal asumiendo que el fluido de intercambio térmico fluye de la dirección derecha a izquierda) para que se ajuste al puerto de salida del último módulo de
intercambio térmico. Alternativamente, por ejemplo, se puede utilizar un segundo medio de armazón con un puerto de entrada cambiado.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Objetivos, ventajas y características adicionales se pueden derivar de las reivindicaciones dependientes y las modalidades descritas de la presente invención. Para ello: La figura 1 muestra una vista espacial de un ensamble de sistema de micro-reactor que tiene todos los accesorios en un lado de acuerdo con una modalidad de la presente invención; La figura 2 muestra una vista espacial girada
180° del ensamble de sistema de micro-reactor que se muestra en la figura 1 ; La figura 3 muestra una vista en sección frontal del módulo de ajuste térmico del ensamble de sistema de micro-reactor que se muestra en la figura 1 ; La figura 4 muestra el módulo de ajuste térmico de la figura 3, visto desde la izquierda; La figura 5 muestra una vista en sección frontal de un módulo de mezclado del ensamble de sistema de micro-reactor que se muestra en la figura 1;
La figura 6 muestra una vista agrandada de una esquina izquierda superior indicada "X" en la figura 5; La figura 7 muestra una vista en sección frontal de un módulo de retención del ensamble de sistema de micro-reactor en la figura 1 ; La figura 8 muestra una vista en sección superior del módulo de mezclado de la figura 7 vista desde arriba; La figura 9 muestra una vista agrandada de un puerto de entrada de fluido reactivo del módulo de mezclado que se muestra en la figura 8; La figura 10 muestra una vista en sección frontal de otro módulo de retención del micro-reactor en la figura 1 ; La figura 11 muestra una vista en sección superior del módulo de mezclado de la figura 10 vista desde arriba; La figura 12 muestra una vista agrandada de un puerto de entrada de fluido reactivo del módulo de mezclado de la figura 10; La figura 13 muestra una vista en sección frontal de un primer módulo de intercambio térmico; La figura 14 muestra una vista en sección lateral del módulo de intercambio térmico de la figura 13;
La figura 15 muestra una vista en sección frontal de un segundo módulo de intercambio térmico; La figura 16 muestra una vista en sección lateral del módulo de intercambio térmico de la figura 15; y La figura 17 muestra una sección longitudinal de un ensamble de sistema de micro-reactor de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
El ensamble de sistema de micro-reactor de acuerdo con una modalidad de la presente invención tal como se muestra en las figuras 1, 2 comprende un primer medio de armazón 10, un primer módulo de intercambio térmico 7, un módulo de ajuste térmico 1 tal como un módulo de proceso, un segundo módulo de intercambio térmico 8, un módulo de mezclado 2 tal como un módulo de proceso adicional, otro primer módulo de intercambio térmico 7, un módulo de retención 3 tal como un módulo de proceso adicional, otro segundo módulo de intercambio térmico 8, módulos de retención adicionales 4, 5 y 6 respectivamente, cada uno atrapado entre dos módulos de intercambio térmico 7, 8 y un segundo medio de armazón 9 en esta secuencia. Por lo tanto, entre dichos primeros y
segundos medios de armazón 10, 9 se proporciona un primer o segundo módulo de intercambio térmico 7, 8 y un módulo de proceso 1-6 alternos. Tal como se puede apreciar mejor a partir de las figuras 14, 16, cada módulo de intercambio térmico 7, 8, comprende una primera placa 7M, 8M, una placa intermedia 70, 80 y una segunda placa 7N, 8N respectivamente, unidas mediante soldadura. La placa intermedia comprende un corte en la forma de pasos rectos paralelos, en donde dos pasos subsecuentes son conectados por un medio circulo de manera que se forma un corte sinusoidal continuo. Dicho corte de la placa intermedia 70, 80 y las superficies interiores de la primera y segunda placa 7M, 7N y 8M, 8N respectivamente definen entonces un paso de fluido de intercambio térmico 7A, 8A para acomodar un fluido de intercambio térmico en el módulo de intercambio térmico 7, 8. En un extremo del corte se forma un agujero de paso en la primera placa 7M, 8M, y otro agujero de paso se forma en el extremo opuesto del corte en la segunda placa 7N, 8N para definir un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico 7B, 8B y un puerto de salida de fluido de intercambio térmico 7C, 8C respectivamente, comunicándose con el paso de fluido de intercambio térmico 7A, 8A. Tal como se puede apreciar a partir de las
figuras 13-16, el primer y segundo módulos de intercambio térmico 7, 8 son sustancialmente idénticos, en donde el segundo módulo de intercambio térmico 8 es girado alrededor de 180°. Por lo tanto, cuando está ensamblado, el puerto de salida 7C de un primer módulo de intercambio térmico 7 y el puerto de entrada de fluido de intercambio térmico 8B de un segundo módulo de intercambio térmico 8 se alinean entre si asi como el puerto de salida de fluido de intercambio térmico 8C del segundo módulo de intercambio térmico 8 con el puerto de entrada 7B de un siguiente primer módulo de intercambio térmico 7. Tal como se puede apreciar a partir de las figuras 3, 5, 7 y 10, cada módulo de proceso 1-3, 6 comprende dos agujeros de paso 1H-3H, 6H, uno de los cuales, cuando es ensamblado, corresponde con un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico 7B, 8B mientras que el otro corresponde con un puerto de salida de fluido de intercambio térmico 7C, 8C del primer y segundo módulos de intercambio térmico 7, 8 atrapando cada módulo de proceso 1-3, 6. Por lo tanto, el paso de fluido de intercambio térmico 7A, 8A para acomodar y guiar un fluido de intercambio térmico en un primer módulo de intercambio térmico 7 y en un segundo módulo de intercambio térmico 8 se comunican entre si a través de un paso de conexión de fluido de intercambio térmico
formado por los agujeros de paso en un módulo correspondiente de los módulos de proceso 1-6 atrapados entre dicho primer módulo de intercambio térmico 7 y el segundo módulo de intercambio térmico 8, cuando están ensamblados, tal como se puede apreciar a partir de las figuras 1 , 2 y 17. El puerto de entrada de fluido de intercambio térmico 7B del primer módulo de intercambio térmico 7 se comunica con un primer depósito de fluido de intercambio térmico (que no se muestra) a través de un paso suministrado en los primeros medios de armazón 10 y una primera parte de acoplamiento 12A conectada al mismo. El puerto de salida de fluido de intercambio térmico 8C del último módulo de intercambio térmico 8 se comunica con un segundo depósito de fluido de intercambio térmico (que no se muestra) a través de un paso suministrado en los segundos medios de armazón 9 y una segunda parte de acoplamiento 12B conectada al mismo. Por lo tanto, por ejemplo, un fluido de intercambio térmico caliente puede fluir desde el primer depósito a través de la primera parte de acoplamiento 12A, el primer armazón 10, grupos de los primeros y segundos módulos de intercambio térmico 7, 8 comunicándose a través de los pasos de conexión de fluido de intercambio térmico suministrados en los módulos de proceso 1-6 atrapados por dichos primer y
segundo módulos de intercambio térmico 7, 8, el segundo armazón 9 y la segunda parte de acoplamiento 12B en un segundo depósito en una linea de zigzag, calentando asi posteriormente todos los módulos de proceso 1-6 a través del intercambio térmico mediante las placas de módulo. Un módulo de ajuste de temperatura 1, el cual se muestra con mayor detalle en las figuras 3, 4 se proporciona como un primer módulo de proceso. Dicho módulo de ajuste de temperatura 1 comprende un primer paso de fluido reactivo 1A, comunicándose con un primer puerto de entrada de fluido reactivo 1C y un primer puerto de salida de fluido reactivo 1F, y un segundo paso de fluido reactivo IB comunicándose con un segundo puerto de entrada de fluido reactivo ID y un segundo puerto de salida de fluido reactivo 1E. Un primer fluido reactivo se suministra al primer paso de fluido reactivo 1A a través del primer puerto de entrada de fluido reactivo 1C. Un segundo fluido reactivo es suministrado al segundo paso de fluido reactivo IB a través del segundo puerto de entrada de fluido reactivo ID. Dicho módulo de ajuste de temperatura 1 comprende una primera y segunda placas 1M, 1N (figura 4), las cuales están unidas entre si mediante soldadura o similar. En las superficies de contacto de la primera y/o segunda placa 1M, 1N los pasos de fluido reactivo
sinusoidales 1A, IB son cortados mediante grabado, fresado, o similar. Mientras fluye a través de dicho primer paso de fluido reactivo 1A hacia dicho primer puerto de salida de fluido reactivo 1F, la temperatura de dicho primer fluido reactivo es ajustada por los dos módulos de intercambio térmico 7, 8 atrapando dicho módulo de ajuste de temperatura 1. Para ello, el fluido de intercambio térmico que fluye a través de dichos módulos de intercambio térmico 7, 8 suministra o remueve calor a dicho primer fluido reactivo mediante conducción de calor a través de las placas 7N, 8M de los módulos de intercambio térmico contactando las placas 1 , 1N de dicho módulo de ajuste de temperatura. Un módulo de mezclado 2 tal como un segundo módulo de proceso se muestra en las figuras 5, 6. Aunque no se muestra a detalle, dicho módulo de mezclado 2 comprende una primera y segunda placas similares al módulo de ajuste de temperatura 1 que se describió anteriormente. En dicho módulo de mezclado se proporciona un paso de fluido reactivo 2A que comprende una sección de mezclado 2G y una primera sección de retención 21. Un primer puerto de entrada de fluido reactivo 2C que se comunica con dicho paso de fluido reactivo 2A está conectado con el primer puerto de salida de fluido
reactivo 1F del módulo de ajuste de temperatura 1 mediante una conexión externa (que no se muestra) . Un segundo puerto de entrada de fluido reactivo 2D que también se comunica con el segundo paso de fluido reactivo 2A, está conectado con el segundo puerto de salida de fluido reactivo 1E del módulo de ajuste de temperatura 1 en forma similar. Por lo tanto, el primer y segundo fluidos reactivos respectivamente, después de haber pasado a través de dicho módulo de ajuste de temperatura 1, fluyen a la sección de mezclado 2G del paso 2A dentro del módulo de mezclado 2, en donde ambos fluidos reactivos son mezclados entre si. La geometría de la sección de mezclado 2G, tal como se muestra en la vista agradada en la figura 6, se pueden elegir de forma apropiada para mezclar los fluidos reactivos en una manera óptima. Después de ser mezclados, el fluido del proceso resultante fluye hacia la primera sección de retención 21 del paso de fluido reactivo 2A el cual básicamente se forma como un canal plano, suministrado así un flujo sustancialmente laminar de los fluidos del proceso . Se debería enfatizar que la geometría de los pasos de los módulos de proceso e intercambio térmico 1-6, 7, 8 no se limita a aquella mostrada en las figuras y que se describe con respecto a modalidades preferidas,
sino que puede ser elegida en cualquier diseño apropiado. Durante el mezclado y residencia dentro de la sección de mezclado 2G y la primera sección de retención 21, la reacción química puede ser de temperatura controlada por los dos módulos de intercambio térmico 8, 7 atrapando dicho módulo de mezclado 2. El fluido de proceso, que sale del paso de fluido reactivo 2A a través de un puerto de salida de fluido reactivo 2E, entra a un puerto de entrada de fluido reactivo 3C de un primer módulo de retención 3 que se muestra en las figuras 7-9. Para ello, el puerto de salida de fluido reactivo 2E y el puerto de entrada de fluido reactivo 3C están externamente conectados a través de un conducto de tubo o similar (que no se muestra) . El módulo de retención 3, como los otros módulos de retención 4-6, básicamente comprende una primera placa 3M-6M unida con una segunda placa 3N-6N mediante soldadura, o similar. Entre dichas dos placas, se proporciona un paso 3A-6A para acomodar los fluidos del proceso durante el tiempo de residencia. Para ello, se talla un canal plano básicamente sinusoidal en la superficie de contacto de la primera y/o segunda placas mediante grabado, fresado o similar. Mientras fluye a través de dicho paso de fluido reactivo 3A, el fluido de proceso es controlado por
temperatura por los dos módulos de intercambio térmico 7, 8 adyacentes a dicho módulo de retención 3 tal como se describió para el módulo de ajuste de temperatura 1 y el módulo de mezclado 2 anteriores. Después de salir del primer módulo de retención
3 a través de un puerto de salida de fluido reactivo 3D, el fluido reactivo entra a los módulos de retención posteriores 4-6 a través de un puerto de entrada de fluido reactivo conectado con el puerto de salida de fluido reactivo de un módulo de retención precedente tal como se describió antes para el puerto de entrada de fluido reactivo 3C y el puerto de salida de fluido reactivo 2E. De esta forma, el fluido reactivo puede fluir a través de todos los módulos de retención posteriores 4-6 antes de salir del ensamble de sistema de micro-reactor a través del puerto de salida 6D del último módulo de proceso. El tiempo de residencia dentro de cada módulo de retención 3-6 queda definido por el volumen de retención, es decir, la longitud x de la sección (ancho x alto) del paso 3A-6A acomodando el fluido de proceso dividido por la velocidad de flujo. Por lo tanto, al proporcionar diferentes anchos, largos, y/o altos de los pasos únicos, se pueden obtener diferentes tiempos de residencia. Al combinar diferentes módulos de retención
con diferentes geometrías de paso, entonces el tiempo de residencia puede ser elegido de manera casi arbitraria. Tal como se puede apreciar a partir de la comparación de las figuras 9 y 12, que muestran los puertos de entrada de fluido reactivo 3C, 6C del primer y cuarto módulos de retención 3 y 6, respectivamente, el ancho del canal plano que define los pasos del fluido reactivo 3A, 6A respectivamente, puede ser más pequeño (figura 9), sustancialmente igual a o más grande que el ancho del puerto de entrada de fluido reactivo. Tal como se muestra en las figuras 1, 2, dos varillas de conexión 13 empujan el primer y segundo medios de armazón 10, 9 entre sí, presionando así los módulos de intercambio térmico apilados 7, 8 y los módulos de proceso 1-6 entre sí. Al colocar varillas de conexión 13 en la circunferencia del ensamble de sistema de micro-reactor y al suministrar una cavidad (ver figura 17) dentro del centro de las superficies de los medios de armazón 10, 9 contactando los módulos de intercambio térmico 7, 8, se puede obtener una presión elevada en la circunferencia del ensamble de sistema de micro-reactor. Por lo tanto los puertos de entrada de fluido de intercambio térmico 7B, 8B y los puertos de salida de fluido de intercambio térmico 7C, 8C de los módulos de intercambio térmico 7, 8, los cuales también se
proporcionan en la circunferencia del ensamble de sistema de micro-reactor, son presionados contra los pasos de conexión de fluido de intercambio térmico 1H-6H en los módulos de proceso 1-6 con alta presión. Si los módulos de intercambio térmico 7, 8 están hechos de un material dúctil tal como aluminio, cobre o una aleación de los mismos por ejemplo, el borde circunferencial del puerto de entrada y salida se deformará ligeramente bajo presión, proporcionando asi un buen sellado contra la superficie del módulo de proceso 1-6 atrapado en medio. Por lo tanto, el puerto de salida del fluido de intercambio térmico 7C, 8C y el puerto de entrada de fluido de intercambio térmico 7B, 8B de los dos módulos de intercambio térmico subsecuentes 7, 8 se comunican con hermeticidad al fluido a través del paso de conexión de fluido de intercambio térmico 1H-6H suministrado en el módulo de proceso intermedio. De manera adicional, se puede proporcionar un sello de anillo alrededor de los puertos de entrada de fluido de intercambio térmico 7B, 8B y los puertos de salida de fluido de intercambio térmico 7C, 8C. Para ello, por ejemplo, se puede proporcionar una muesca circular dentro de la primera y segunda placas 7M, 7N, 8M, 8N respectivamente, acomodando en la misma un sello de anillo (que no se muestra) . Dicho sello de anillo
puede ser hecho de caucho, silicio o de preferencia teflón o similar. Tal como se puede entender a partir de la descripción anterior, un ensamble de sistema de micro-reactor de acuerdo con la presente invención se proporciona debido a su alta flexibilidad de estructura modular y permite la combinación de diferentes geometrías de canal de mezclado con diferentes módulos de retención, proporcionando así tiempos de residencia arbitrariamente elegidos, en particular, para reacciones tipo B. Cada uno de dichos módulos de proceso 1-6 es controlado en temperatura por dos módulos de intercambio térmico adyacente 7, 8. Debido a que la transferencia térmica únicamente se obtiene mediante la conducción de calor a través de las placas 1M-8M, 1N-8N de los módulos de intercambio térmico 7, 8 y los módulos de proceso 1-6, no es necesario el sellado o similar. Además, de manera conveniente, los módulos de proceso 1-6 pueden ser optimizados con respecto a los reactivos ahí acomodados, por ejemplo, siendo resistente a la corrosión y/o presión, mientras que al mismo tiempo los módulos de intercambio térmico 7,8 que no entran en contacto con los reactivos, se pueden optimizar con respecto a las características de sellado y/o transferencia térmica. En la modalidad antes descrita, los módulos de
intercambio térmico 7, 8 y los módulos de proceso 1-6 son apilados alternando uno con otro y el fluido de intercambio térmico fluye desde un primer depósito a través de la primera parte de acoplamiento 12A en una linea de zigzag a través de todos los módulos de intercambio térmico 7, 8 en un segundo depósito conectado a la segunda parte de acoplamiento 12B. Por lo tanto, todas las conexiones de fluido de intercambio térmico de los módulos de intercambio térmico 7, 8 son internamente proporcionadas sin alguna conexión adicional. De manera conveniente, módulos de proceso e intercambio térmico estandarizados pueden ser utilizados, haciendo asi posible el ensamble de diferentes micro-reactores con diferentes tiempos de residencia y similares en una forma modular y fácil. En la modalidad antes descrita, un módulo de ajuste de temperatura 1, un módulo de mezclado 2 y cuatro módulos de retención 3-6 se han combinado en este orden. Sin embargo, es posible una combinación arbitraria de dichos módulos. Por ejemplo, se puede proporcionar una mayor cantidad de módulos de ajuste de temperatura para incrementar el paso en el cual los reactivos son calentados o enfriados. Se puede proporcionar una mayor cantidad de módulos de mezclado para una reacción de múltiples etapas. Diferentes módulos de retención pueden
ser proporcionados para obtener el tiempo de residencia requerido . Con una velocidad de flujo determinada por ejemplo de 100 ml/minuto, la longitud de paso de un módulo de proceso de aproximadamente 1844 mm, una altura de paso de 10 mm y un ancho de paso de 0.5-2 mm, tiempos de residencia de 6-22 segundos por módulo se han observado en una prueba de ejemplo. Por lo tanto, se pueden obtener tiempos de residencia generales hasta de 30 minutos. De manera sorprendente, ha resultado que la conexión externa de módulos de proceso subsecuentes 1-6 no efectúa significativamente el control de temperatura del micro-reactor. Debido a que cada módulo de proceso 1-6, en particular cada módulo de retención 3-6, puede ser controlado en temperatura de manera muy eficiente (calentado, enfriado o tamponado térmicamente) desde dos lados, las reacciones pueden ser corridas en el micro-reactor dentro de un rango amplio de temperaturas. Como en el ejemplo de la modalidad escrita, de preferencia un módulo de intercambio térmico 7, 8 transfiere calor desde y hacia módulos de proceso 1-6 (excepto para el primero y último módulos de intercambio térmico) . Los pasos de fluido reactivo en los módulos de proceso 1-6 son micro-estructurados por grabado, fresado
o similar. Debido a que los módulos de intercambio térmico 7, 8 son fabricados por separado, éstos pueden ser fabricados sin la micro-estructuración, reduciendo asi los costos. Además, debido a que dichos módulos de intercambio térmico 7, 8 no entran en contacto con los reactivos, éstos no necesitan ser resistentes a la corrosión o a presiones de proceso elevadas, permitiendo asi el uso de materiales optimizados para la transferencia de calor. En particular, los siguientes materiales pueden ser utilizados para los módulos de intercambio térmico.
Aleación de aluminio AIMgSil (=EN A -6082 o
EN6082 ) : EN AW-6082 EN AW-AlSilMgMn AIMgSil DIN 3.2315
EN AW-6061 EN AW-AlMglSiCu AlMglSiCu DIN 3.3211 EN AW-6005A EN AW-AlSiMg(A) AlMgSiO,7 DIN
3.3210 EN AW-6012 EN AW-AIMgSiPb AIMgSiPb DIN 3.0615 EN AW-6060 EN AW-AIMgS i AlMgSi0,5 DIN 3.3206
Por el contrario, los módulos de proceso 1-6 pueden ser hechos de los siguientes materiales, por ej emplo : DIN 1.4571 A1S1 316 Ti X 10 CrNiMoTi 18 10
DIN 2.4602 NiCr21Mol4 Hastelloy C-22 DIN 2.4610 NiMol6Crl6Ti Hastelloy C-4 DIN 2.4617 NiMo28 Hastelloy B-2 DIN 2.4819 NiMol 6Crl5W Hastelloy C-276 5 DIN 2.4816 NiCrl5Fe Inconel 600 DIN 2.4856 NiCr21Mo9Nb Inconel 625 DIN 2.4858 NiCr21Mo Inconel 825
Claims (10)
1.- Un ensamble de sistema de micro-reactor, que comprende un apilamiento de: por lo menos n módulos de proceso (1-6), en donde n es un entero igual o mayor que 1, cada módulo de proceso (1-6) es hecho a partir de un primer material rígido y comprende por lo menos un paso de fluido reactivo (1A, IB, 2A, 3A, 6A) el cual penetra en dicho módulo de proceso (1-6) por lo menos entre un puerto de entrada de fluido reactivo (1C, ID, 2C, 2D, 3C, 6C) y por lo menos un puerto de salida de fluido reactivo (1E, 1F, 2E, 3D, 6D) , para acomodar y guiar un fluido reactivo, en donde en caso por lo menos de dos módulos de proceso (1-6) por lo menos dichos dos módulos de proceso (1-6) están conectados en serie; y por lo menos n+1 módulos de intercambio térmico (7, 8) en donde cada uno de dichos módulos de intercambio térmico (7, 8) está hecho de un segundo material dúctil diferente a dicho primer material y comprenden por lo menos un paso de fluido de intercambio térmico (7A, 8A) el cual penetra el módulo de intercambio térmico (7, 8) por lo menos entre un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico (7B, 8B) y por lo menos un puerto de salida de fluido de intercambio térmico (7C, 8C) , para acomodar y guiar un fluido de intercambio térmico, en donde por lo menos dichos n+1 módulos de intercambio térmico (7, 8) están conectados en serie, en donde cada módulo de proceso (1-6) queda atrapado entre dos módulos de intercambio térmico adyacentes ( 7 , 8 ) .
2.- El ensamble de sistema de micro-reactor de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: dicho primer material es resistente a la corrosión y presión y de preferencia se selecciona del grupo que consiste de acero inoxidable, hastelloy, tungsteno, tántalo, titanio, cerámica, grafito y/o una combinación adecuada de uno o más de dichos primeros materiales; y dicho segundo material es de conducción térmica y de preferencia se selecciona del grupo que consiste de aluminio, aleaciones de aluminio, cobre, aleaciones de cobre, plata y aleaciones de plata y/o una combinación adecuada de uno o más de dichos segundos materiales.
3. - El ensamble de sistema de micro-reactor de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque por lo menos dichos n módulos de proceso (1-6) comprenden: un módulo de mezclado (2) en donde por lo menos un paso de fluido reactivo (2A) del mismo comprende una porción de mezclado (2G) para recibir y mezclar por lo menos dos fluidos reactivos; opcionalmente , un módulo de ajuste térmico (1) colocado corriente arriba de dicho módulo de mezclado (2) para el ajuste de una temperatura por lo menos de dichos dos fluidos reactivos previo a su ingreso a dicho módulo de mezclado (2); y opcionalmente, uno o más módulos de retención (3-6) colocados corriente abajo del módulo de mezclado (2) para acomodar la mezcla de fluido reactivo.
4. - El ensamble de sistema de micro-reactor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque: por lo menos dicho paso de fluido reactivo (1A, IB, 2A, 3A, 6A) es un paso plano que comprende partes curvas y/o rectas para permitir un flujo del fluido reactivo respectivo a lo largo de una trayectoria tortuosa, dicho paso plano de preferencia tiene una relación de ancho/alto en el rango de 1:4 a 1:50, con mayor preferencia en el rango de 1:4 a 1:30, incluso con mayor preferencia en el rango de 1:5 a 1:2
5. 5. - El micro-reactor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque por lo menos dichos n módulos de proceso (1-6) comprenden por lo menos dos módulos de proceso los cuales están externamente conectados en serie.
6. - El ensamble de sistema de micro-reactor de conformidad con cualquiera de las rei indicaciones 1 a 5, caracterizado porque por lo menos dichos n+1 módulos de intercambio térmico (7, 8) comprenden: un primer módulo de intercambio térmico (7) por lo menos un puerto de entrada de fluido de intercambio térmico (7B) del mismo se comunica con un primer depósito de fluido de intercambio térmico y el puerto de salida de fluido de intercambio térmico (7C) del mismo se comunica con un módulo de intercambio térmico sucesivo ( 8 ) ; un segundo módulo de intercambio térmico (8) por lo menos un puerto de salida de fluido de intercambio térmico (8C) del mismo se comunica con un segundo depósito de fluido de intercambio térmico y el puerto de entrada de fluido de intercambio térmico (8B) del mismo se comunica con un módulo de intercambio térmico (7) precedente; y opcionalmente por lo menos un módulo de intercambio térmico adicional colocado entre dicho primer módulo de intercambio térmico (7) y segundo módulo de intercambio térmico (8) y conectado en serie con el primer módulo de intercambio térmico (7) y el segundo módulo de intercambio térmico (8), en donde la conexión en serie de dos módulos de intercambio térmico sucesivos (7, 8) se implementa internamente por lo menos a través de un paso de conexión de fluido de intercambio térmico (1H, 2H, 3H, 6H) pasando a través de un paso respectivo por lo menos de los n módulos de proceso (1-6) atrapados por los dos módulos de intercambio térmico (7, 8) sucesivos.
7.- El ensamble de sistema de micro-reactor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque por lo menos dichos n módulos de proceso (1-6) y/o por lo menos dichos n+1 módulos de intercambio térmico (7, 8) comprenden, cada uno, una primera placa (1 -8M) y una segunda placa (1N-8N) unidas de manera permanente entre si, de preferencia mediante soldadura, soldadura fuerte, pegamento o similares, en donde cada paso de dichos pasos de fluido reactivo, pasos de fluido de intercambio térmico, puertos de entrada de fluido reactivo, y puertos de salida de fluido reactivo, y/o puertos de entrada de fluido de intercambio térmico y puertos de salida de fluido de intercambio térmico (1A, IB, 1C-1F, 2A, 2C-2E, 2G, 3A, 3C, 3D, 6A, 6C, 6D, 7A, 8A) se proporciona entre dicha primera placa (1M-8M) y una segunda placa (1M-8M) .
8. - El ensamble de sistema de micro-reactor de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque cada paso de dichos pasos de fluido reactivo, pasos de fluidos de intercambio térmico, puertos de entrada de fluido reactivo y puertos de salida de fluido reactivo, y/o puertos de entrada de fluido de intercambio térmico y puertos de salida de fluido de intercambio térmico (1A, IB, 1C-1F, 2A, 2C-2E, 2G, 3A, 3C, 3D, 6A, 6C, 6D, 7A, 8A) se obtiene mediante la ablación de una superficie interior por lo menos de una de dicha primera placa (1M-8M) y segunda placa (1N-8N) .
9. - El ensamble de sistema de micro-reactor de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque una placa intermedia estructurada (70, 80) queda atrapado entre dicha primera placa (7M, 8M) y una segunda placa (7N, 8N) de dichos por lo menos n+ 1 módulos de intercambio térmico (7, 8) para proporcionar dichos pasos de fluido de intercambio térmico (7A, 8A) .
10. - El ensamble de sistema de micro-reactor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que además comprende: un primer medio de armazón (10) ; y un segundo medio de armazón (9), en donde por lo menos dichos n módulos de proceso (1-6) y por lo menos dichos n+1 módulos de intercambio térmico (7, 8) son presionados entre si por dicho primer y segundo medios de armazón (9, 10) .
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