Многоцелевой проточный модуль

Многоцелевой проточный модуль

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к многоцелевому проточному модулю, а также к способу для осуществления экстракции, реакции, разделения, перемешивания, или их комбинаций в многоцелевом проточном модуле и к применению многоцелевого проточного модуля.

Предпосылки создания изобретения

Примеры реакционных аппаратов непрерывного действия, в которых имеется непрерывный поток веществ или реагентов в реактор и непрерывный потоке веществ или продуктов из реактора, раскрыты в WO 2004/089533, WO 03/082460, EP 1123735 и EP 0701474 B1. Существуют различные отличительные признаки, которые являются важными для проточных модулей, такие как гибкость при настройке, конфигурация потока, особенности перемешивания, регулировка температуры, мониторинг, продолжительность пребывания, и т.д.

Поэтому при проектировании и конструировании многоцелевых проточных модулей приходится преодолевать множество проблем, например, связанных с протеканием, облегчением визуального контроля, очисткой путей потоков, адаптацией технологических потоковых путей к получению желаемой продолжительности пребывания потока для данной скорости, с доступом к технологическому потоку в середине реактора, с конфигурацией теплообмена в потоке, с выпуском растворенного газа из модуля, с перемешиванием текучих сред и т.д.

Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение универсального замысла многоцелевого проточного модуля, адаптируемого к желательным процессам.

Другой задачей является обеспечение многоцелевого проточного модуля, который обладает хорошим удобством в обслуживании, и легок в обращении, и т.д.

Еще одной задачей является обеспечение многоцелевого проточного модуля, обладающего хорошими характеристиками теплопереноса и возможностью регулирования температуры.

Еще одной задачей является обеспечение многоцелевого проточного модуля, обладающего характеристиками потока жидкости, пригодными для химических реакций, экстракции, сепарации, и т.д.

Изобретение

Следовательно, настоящее изобретение представляет собой решение вышеуказанных проблем путем обеспечения сконструированного на плоскости многоцелевого проточного модуля, имеющего небольшие размеры, состоящего из наращиваемых и соединяемых снаружи или внутри «двумерных» секций, где каждую секцию можно открыть для обнаружения потоковых путей, каналов, канавок или проходов для одной или нескольких текучих сред, здесь и далее называемых каналами потока, причем каналы потока могут иметь любой подходящий шаблон или плотно упакованные шаблоны на пластине, содержащей поток. Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает адаптивный и перестраиваемый многоцелевой проточный модуль, состоящий из наращиваемых и соединяемых снаружи или внутри секций, имеющих канал потока для протекания непрерывного потока веществ в модуль и протекания непрерывного потока веществ или продуктов из модуля. Многоцелевой проточный модуль является наращиваемым, причем как горизонтально, так и вертикально.

Таким образом, настоящее изобретение относится к многоцелевому проточному модулю, содержащему потоковые пластины и/или пластины теплообменника, уложенные друг на друга, где потоковая пластина имеет канал потока и одно или несколько соединительных отверстий. К каждой потоковой пластине или к пластине теплообменника можно прикрепить одну или несколько барьерных пластин. Настоящее изобретение дополнительно относится к способу для осуществления экстракции, реакции перемешивания или их сочетаниям в многоцелевом проточном модуле и к использованию многоцелевого проточного модуля.

Каждая секция многоцелевого проточного модуля может содержать потоковую пластину, имеющую канал потока для технологических жидких материалов, и одну или более барьерных пластин или одну или несколько торцевых пластин. В модуле может присутствовать одна или более потоковых пластин, установленных на одной, или нескольких потоковых пластин или, по меньшей мере, между двумя потоковыми пластинами, разделенными, по меньшей мере, двумя пластинами. Секции могут иметь собственные каналы потока, соединенные последовательно или параллельно друг другу.

Согласно альтернативному варианту воплощения изобретения проточный модуль может содержать потоковые пластины, барьерные пластины, торцевые пластины, нажимные пластины и, в конце концов, прокладки, образующие потоковую секцию. Одну или несколько потоковых секций можно расположить таким образом, чтобы каналы потока были соединены последовательно или параллельно друг другу. Таким образом, многоцелевой проточный модуль содержит, по меньшей мере, одну потоковую секцию, и можно соединить (по выбору) одну или несколько теплообменных секций с любой из потоковых секций. Теплообменная секция может содержать пластину теплообменника и одну или несколько барьерных пластин или торцевые пластины, соединенные друг с другом. Потоковые секции и/или теплообменную секцию можно соединять с помощью внешних средств или внутренних средств.

Согласно альтернативному варианту настоящего изобретения проточный модуль может содержать, по меньшей мере, одну объединенную потоковую секцию, которая является отдельной секцией. Объединенная потоковая секция содержит потоковую пластину и пластину теплообменника, изготовленные в виде одного изделия, имеющего канал потока в части этой одной детали, представляющей собой потоковую пластину и зону теплообменника в части детали, представляющей собой пластину теплообменника. Канал потока имеет один вход и один выход, соединенный с концами канала. Одно или несколько соединительных отверстий установлены вдоль, по меньшей мере, одной внешней боковой поверхности объединенной потоковой секции, сообщающейся с каналом потока. Прокладка и пластина расположены на стороне потоковой пластины для уплотнения канала потока. Встроенный элемент согласно одному альтернативному варианту и пластина расположены на стороне пластины теплообменника для герметизации теплообменной зоны потоковой секции. Канал потока объединенной потоковой секции имеет одну или несколько зон смешения в форме изгибов или искривленных зон. Согласно альтернативному варианту зоны смешения присутствуют в форме углов на изгибах или в искривленных зонах канала потока.

Согласно другому альтернативному варианту настоящего изобретения потоковая секция или объединенная потоковая секция может содержать потоковую пластину, одну или несколько барьерных пластин, прокладки, торцевые пластины и одну или несколько пластин теплообменника, и каждую потоковую секцию можно соединить с другой потоковой секцией или другой объединенной потоковой секцией и складывать их друг с другом, при наличии каналов потока, соединенных последовательно или параллельно друг другу. Таким образом, многоцелевой проточный модуль содержит одну или несколько потоковых секций, прикрепленных друг к другу с помощью внешних средств или внутренних средств.

Согласно другому альтернативному варианту настоящего изобретения многоцелевой проточный модуль может содержать большее количество секций потоковых пластин, барьерных пластин и/или прокладок, чем количество секций, имеющих одну или несколько пластин теплообменника, в которых каждую секцию можно прикреплять к другой секции и складывать их друг с другом, притом, что их каналы потоков соединены последовательно или параллельно друг другу. Таким образом, многоцелевой проточный модуль содержит одну или несколько секций потоковых пластин и одну или несколько секций пластин теплообменника, прикрепленных друг к другу с помощью внешних средств или внутренних средств.

Согласно другому альтернативному варианту настоящего изобретения многоцелевой проточный модуль может содержать меньшее количество секций потоковых пластин, барьерных пластин, торцевых пластин, и, наконец, прокладок, чем количество секций, имеющих одну или несколько пластин теплообменника, в которых каждую секцию можно соединять с другой секцией и складывать друг с другом, притом что их каналы потоков соединены последовательно или параллельно друг другу. Таким образом, многоцелевой проточный модуль содержит одну или несколько секций потоковых пластин и две или несколько секций пластин теплообменника, прикрепленных друг к другу с помощью внешних или внутренних средств.

Согласно другому альтернативному варианту настоящего изобретения многоцелевой проточный модуль может содержать то же количество секций пластин потоковых путей, что и количество секций пластин теплообменника. Каждую секцию можно прикреплять к другой секции и складывать их друг с другом при наличии того, что их каналы потоков соединены последовательно или параллельно друг другу и прикреплены друг к другу с помощью внешних или внутренних средств.

Потоковая пластина, согласно изобретению, может содержать канал потока для жидких веществ, причем канал потока может быть прорезанным, вырезанным в пластине, содержащей поток, углубленным в потоковую пластину, вдавленным в потоковую пластину, выгравированным в потоковой пластине или полученным путем сочетания всего перечисленного согласно заданным технологиям. Канал потока может представлять собой двухкоординатную модель в пластине, содержащей поток. Канал потока может быть удлиненным, насколько возможно в плотно упакованном образце, укороченным, насколько возможно, или иметь любую подходящую длину в пластине, содержащей поток, в зависимости от желаемого времени пребывания потока, скорости потока, времени протекания реакции, и т.д. Длину канала потока можно оптимизировать и проектировать для соответствия желаемому процессу. Шаблон канала потока может иметь форму, например, лабиринт, зигзагообразную линию, спиралевидный канал или любую другую подходящую форму. Входное и выходное отверстия соединяют с каждым концом канала потока в каждой пластине, содержащей поток. Многоцелевой проточный модуль можно сконструировать из пластин с различным размером канала потока, имеющегося на различных пластинах. Длина канала потока может быть различной, а канал может быть длинным или коротким. Канал может также изменяться, в зависимости от того, какова должна быть ширина канала на каждой пластине. Одна пластина может иметь широкий канал, а другая может иметь более узкий канал, в зависимости от применения и т.п.

Каналы потока могут иметь площадь сечения, по меньшей мере, 0,1 мм². Согласно одному альтернативному варианту воплощения, площадь сечения может составлять, по меньшей мере, 0,5 мм². Согласно другому альтернативному варианту воплощения изобретения площадь сечения может составлять, по меньшей мере, 1 мм². Площадь сечения может быть достаточно большой, например, 1000 мм² или 10000 мм², но для желательного процесса приемлем любой размер. Согласно одному альтернативному варианту воплощения площадь сечения канала потока может находиться в диапазоне примерно 0,5-100 мм². Согласно другому альтернативному варианту воплощения изобретения площадь сечения канала потока может находиться в диапазоне примерно 1-75 мм².

Вдоль внешних боковых поверхностей потоковой пластины соединительные отверстия могут быть выполнены между внешней боковой поверхностью потоковой пластины и каналом потока, по меньшей мере, на одной стороне, на двух сторонах, на трех сторонах, или на всех четырех сторонах потоковой пластины. Соединительные отверстия могут иметь функциональные назначения любого типа - это могут быть, например, входные отверстия для реагентов, входные отверстия для других или дополнительных жидкостей, входные отверстия для любых других сред, необходимых для желательных процессов, выходные отверстия для технологических жидкостей, выходные отверстия для промежуточных продуктов, подаваемых в канал потока на последней стадии, выходные отверстия для опытных образцов технологических жидкостей из канала потока, выходные отверстия для образцов, непрерывно анализируемых в режиме реального времени, или для образцов шихты, анализируемых с помощью спектрометров ультрафиолетового излучения (УФ-спектрометров), спектрометров инфракрасного излучения (ИК-спектрометров), газовой хроматографии, масс-спектрометров (МС), ядерно-магнитного резонанса (ЯМР), и т.д. для идентификации промежуточных продуктов или веществ и для контроля эффективности процесса в соответствии с «Аналитической Технологией Процесса» (Process-Analytic-Technology, PAT). Соединительные отверстия могут являться всевозможными портами блоков датчиков, термоэлементов и т.д., соединенных с каналом потока для передачи информации на компьютер или на регулирующее устройство. Соединительные отверстия также можно закупоривать, когда они не используются, если нет необходимости в осуществлении конкретных функций, связанных с каналом потока, или можно снабжать соединительные отверстия предохранительными устройствами для сброса давления, срочного или регулируемого. Согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения одно или несколько соединительных отверстий могут быть заливочными отверстиями или отверстиями для диспергирования.

Материал потоковой пластины можно выбрать из любого коррозионно-стойкого материала. Материал может представлять собой нержавеющую сталь, сплавы на основе железа, сплавы на основе никеля, титан, титановые сплавы, тантал, сплавы тантала, сплавы на основе молибдена, цирконий, циркониевые сплавы, стекло, кварц, графит, армированный графит, полиэфирэфиркетон (PEEK), полипропилен (PP), политетрафторэтилен (PTFE) и т.д. или же материал проточной секции может представлять собой мягкий материал, такой как мягкий PEEK, PP, PTFE, и т.д., или Viton®, Teflon®, Kalrez®, и т.д., и, таким образом, из многоцелевого проточного модуля можно исключить прокладки.

Согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения нажимная пластина может иметь шаблон, соответствующий канал потока, охватывающий канал потока и действующий на прокладку, герметизируя потоковые пластины.

Согласно другому альтернативному варианту воплощения изобретения вдоль периферии канала потока можно установить выступающие зоны на каждой стороне вблизи канала потока для облегчения изоляции с помощью прокладки потоковой пластины от торцевой пластины, или от барьерной пластины, или от пластины теплообменника, для предотвращения протекания.

Прокладка может закрывать или герметизировать потоковую пластину для предотвращения протекания, причем прокладку устанавливают таким образом, чтобы она покрывала или закрывала канал потока от торцевой пластины, от барьерной пластины или от пластины теплообменника.

Прокладка может быть изготовлена из более мягкого материала, чем материал пластины, содержащей поток. Таким образом, выступы вдоль канала потока или нажимная пластина обеспечивают контактное давление, достаточное для изоляции пластины, содержащей поток, от торцевой пластины, барьерной пластины, другой пластины, содержащей поток, или от пластины, содержащей теплообменник.

Прокладка может представлять собой плоский лист или многослойный лист соответствующего материала, и примером такого материала может быть многослойный пенополитетрафторэтилен (expanded polytetrafluoroethylene, ePTFE), политетрафторэтилен (polytetrafluoroethylene, PTFE), перфторэластомеры или фторэластомеры, полиэфирэфиркетон (polyetheretherketone, PEEK), полипропилен (polypropene, PP), и т.д. Материал прокладки может быть мягким материалом, таким как мягкий PEEK, PP, PTFE, и т.д., или Won®, Teflon®, Kalrez®, и т.д. или же прокладка может представлять собой металлические уплотнительные кольца или уплотнительные элементы из подходящего металлического материала. Материал прокладки должен обладать хорошей химической стойкостью, в зависимости от процесса, но если для процесса не требуется хорошая химическая стойкость, то достаточно и других материалов. Материал прокладки может быть мягким, пока силы зажима не закроют структуру, и, кроме того, материал может быть деформируемым с очень небольшим боковым расширением. Таким образом, прокладка может заполнять любые неоднородности в уплотняемых поверхностях. Согласно одному альтернативному варианту воплощения прокладка может иметь форму, соответствующую каналам потока, сформированную, например, печатающим устройством, или же прокладку можно сжимать внешними силами до достижения заданной формы для минимизации утолщений прокладки в канале потока, что приводит к тому, что поперечное сечение остается тем же, а абсорбция жидкости в прокладке снижается.

В качестве альтернативного варианта мембрану можно вставлять между уплотняемыми поверхностями. Многоцелевой проточный модуль может содержать, по меньшей мере, одну барьерную пластину или, по меньшей мере, одну прокладку, представляющую собой мембрану согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения. Согласно другому альтернативному варианту на поверхность прокладки или в канал потока можно добавлять катализатор.

Барьерные пластины могут обладать удельной электропроводностью для обеспечения теплопереноса к пластине, содержащей поток, или от нее, или же барьерная пластина может играть роль изолятора и, таким образом, изолировать пластину, содержащую поток. Барьерная пластина может находиться по одну сторону от прокладки, причем барьерная пластина может обладать теплопроводностью, обеспечивающей теплоперенос через прокладку, например, от соседней пластины, содержащей теплообменник, от соседней пластины, содержащей поток, или от них обеих, к пластине, содержащей поток, находящейся по другую сторону от прокладки, или же барьерная пластина может представлять собой изолятор и изолировать пластину, содержащую поток, и прокладку от других источников теплопереноса.

Барьерные пластины физически отделяют технологические жидкости пластины, содержащей поток, от теплопроводящей жидкости пластины, содержащей теплообменник, от технологической жидкости, протекающей по другой пластине, содержащей поток, или от них обеих. Барьерные пластины могут быть объединены или постоянно прикреплены к пластинам, содержащим поток, пластинам, содержащим теплообменник, или к ним обеим, например, путем пайки, сварки, склеивания или их сочетаний.

Согласно одному варианту воплощения изобретения барьерные пластины могут герметизировать или закрывать с обеих сторон пластину, содержащую поток, пластину, содержащую теплообменник, или и ту, и другую.

Барьерные пластины могут быть изготовлены из любого коррозионно-стойкого материала, - металла, пластмассы, полимерного материала, керамики, стекла, и т.п. Барьерные пластины или покрывающие пластины можно выбрать из нержавеющей стали, сплавов на основе железа, сплавов на основе никеля, титана, сплавов титана, тантала, сплавов тантала, циркония, сплавов циркония, сплавов на основе молибдена, любых коррозионно-стойких сплавов, стекла, кварца, графита, армированного графита, PEEK, PP, PTFE, и т.д.

Пластина, содержащая теплообменник, может быть безжидкостной теплопроводящей пластиной, может быть элементом Пельтье, может иметь впадины, каналы или выемки, может иметь прорезанную область, покрывающую зону канала потока пластины, содержащей поток, или может иметь прорезанные каналы.

Любой канал, углубление, впадина или прорезанная область может иметь ребра, крылья, структурированный упаковочный материал, металлические пены, и т.д., что повышает поверхность теплопередачи и усиливает турбулентность теплообменной жидкости, повышая теплопередачу согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения.

Пластина, содержащая теплообменник, может быть объединена или постоянно прикреплена к барьерной пластине, прикрепленной к пластине, содержащей поток, путем пайки, сварки, склеивания или их сочетаний согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения. Согласно другому альтернативному варианту воплощения изобретения каждая пластина, содержащая теплообменник, может иметь барьерные пластины, защитные пластины или одну барьерную пластину и одну защитную пластину на каждой стороне пластины, содержащей теплообменник, причем эти пластины могут быть постоянно прикреплены к пластине, содержащей теплообменник, путем пайки, сварки, склеивания или их комбинаций.

Согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения пластина, содержащая теплообменник, может быть постоянно прикреплена к барьерным пластинам на каждой стороне пластины, содержащей теплообменник.

Пластины, содержащие теплообменник, могут быть изготовлены из любого коррозионно-стойкого материала, например, из нержавеющей стали, сплавов на основе железа, сплавов на основе никеля, титана, сплавов титана, тантала, сплавов тантала, сплавов на основе молибдена, циркония, сплавов циркония, стекла, кварца, графита, армированного графита, PEEK, PP, PTFE, и т.д.

Согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения, входное и выходное отверстие можно соединить с каждым концом пластины, содержащей теплообменник.

Согласно другому альтернативному варианту воплощения во входное и выходное отверстия могут быть помещены датчики или термоэлементы.

Согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения пластина, содержащая теплообменник, может иметь прорезанные каналы, выемки или углубления, которые входят во входную трубу, выходную трубу или и ту, и другую, на противоположных сторонах трубы, содержащей теплообменник. Входная труба, выходная труба или они обе имеют встроенные датчики, встроенные термоэлементы, или и те, и другие, которые предназначены для мониторинга процесса, для генерирования сигналов, анализируемых, например, с помощью компьютера, или аналогичного устройства, или их обоих.

Пластины, содержащие поток, пластины, содержащие теплообменник, барьерные пластины, покрывающие пластины и торцевые пластины можно изготавливать из одинакового материала или из разных материалов, а материал или материалы можно выбрать из любых коррозионно-стойких материалов - металла, стекла, керамики, графита, армированного графита, полимера, пластмассы, и т.д. Согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения материал или материалы можно выбрать из нержавеющей стали, сплавов на основе железа, сплавов на основе никеля, титана, сплавов титана, тантала, сплавов тантала, сплавов на основе молибдена, циркония, сплавов циркония, стекла, кварца, графита, армированного графита, PEEK, PP, PTFE, и т.д., или их сочетаний.

Когда материал, используемый в многоцелевых проточных модулях, изготовлен из металла или из сплава, то части модуля можно сваривать друг с другом, спаивать, склеивать их путем металлизации или использовать для их соединения сочетания вышеперечисленного. При спаивании частей, твердый припой можно выбрать из твердого припоя на основе железа, твердого припоя на основе никеля, твердого припоя на основе меди или из любых других подходящих материалов, аналогичных материалу, используемому в многоцелевом проточном модуле.

Многоцелевой проточный модуль можно регулировать и/или контролировать с помощью термоэлементов, электродов, различных датчиков, приспособленных для генерирования различных рабочих, соответствующих определенным свойствам желательных жидкостей или процессов, или их сочетаний. Рабочие сигналы можно вычислять с помощью компьютера или любых других средств вычисления генерированных управляющих сигналов, с помощью которых можно автоматически контролировать прикладные процессы, химические реакции или оптимизировать скорости потока, температуру, газовыделение, введение вещества, давление, дисперсию и т.д., или их сочетания и, таким образом, оптимизировать желательный процесс и получение продуктов на выходе из многоцелевого проточного модуля.

Все соединительные муфты между выходными и входными каналами пластин, содержащих поток, или между выходными и входными каналами пластин, содержащих теплообменник, должны быть герметичными и безопасными, чтобы не было протекания. На рынке существует несколько различных типов соединительных муфт, которых может быть достаточно. Согласно одному альтернативному варианту воплощения соединительная муфта может быть секционированной зажимной муфтой, которая имеет две половины и два винта. Диаметр и глубина секционированной зажимной муфты могут быть слегка большими, чем внешний диаметр вкладыша. Зажим можно сделать в виде двух идентичных половин или в виде двух зеркальных половин, с двумя винтами на одинаковых сторонах частей разъема или на противоположных сторонах частей разъема. Между половинками муфты или между каждой половинкой и трубой может быть создана контактная поверхность, что возможно благодаря тому, что осевые линии винтов выступают из плоскости герметизации. Согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения винты можно крепить к половинкам зажимной муфты с помощью некоторых стопорных средств, таких как стопорное кольцо, клин и т.п., например, через резьбовые отверстия.

При создании тонкой дисперсии путем введения управляемым и безопасным способом в технологический поток, текущий по каналу, несмешивающейся жидкости на высокой скорости, крайне важно, чтобы форсунка имела адекватную конструкцию. Сконструированная форсунка может представлять собой распылитель или инжектор. Форсунка может быть подогнана к любому из соединительных отверстий между боковыми поверхностями пластины, содержащей поток, и канала потока или же форсунку можно поместить рядом с входным отверстием канала потока или на входе в канал потока, где технологический поток входит в канал. Через форсунки можно одновременно подавать одну или несколько несмешиваемых жидких фаз. Сконструированная форсунка может представлять собой распылитель, имеющий наконечник в форме закрытой трубки с одной зоной отверстия в закрытом конце, диаметр отверстия которого обозначен как D, или с несколькими n отверстиями, где диаметр D соответствует общей площади отверстий, деленой на количество отверстий n форсунки, и этот диаметр значительно больше, чем длина или глубина (T) отверстия в форсунке (см. Фигуру 17), и это соотношение можно выбрать таким образом, чтобы длина отверстия была много меньше диаметра отверстия (T«D). При использовании распылителя, капельки будут разбрызгиваться из распылителя и образовывать конус из капелек в технологическом потоке. Размер образующихся капелек зависит от разности давлений у самого выхода из форсунки и в канале основного потока. Если длина (T) отверстия больше, то создать желаемое давление в данной точке будет очень трудно.

Для форсунок небольших размеров длина (T) и диаметр (D) будут очень малы, что накладывает ограничения на изготовление. Благоприятным способом создания такой форсунки является, например, применение гравирования, лазерной прошивки или сверления микроотверстий на тонкой пластине, которую затем подвергают орбитальной лазерной или электроннолучевой сварке с трубой. С помощью форсунки можно создавать капельки, и размер капелек будет зависеть от потока выбранного диаметра форсунки.

Для усиления потока через одну форсунку можно создать более широкое отверстие или сделать несколько отверстий в форсунке. При использовании нескольких небольших отверстий вместо одного большого отверстия можно получить маленькие капельки. Чтобы убедиться в наличии одинаковых состояний давления в каждом отверстии, целесообразно расположить отверстия осесимметрично относительно главной оси трубы, к которой приварена форсунка путем орбитальной сварки. Это может быть несколько рядов отверстий, расположенных по концентрическим окружностям. Размер отверстий можно выбрать в соответствии со скоростями потока согласно радиусу концентрической окружности или скорости течения текучей среды, вытекающей из отверстий. Распыление веществ из форсунки можно осуществлять в импульсном режиме, непрерывно, или распылять его с интервалами, специально подобранными для применения в многоцелевом проточном модуле.

Для подачи и нагнетания текучей среды к форсунке можно подключить насос. Текучую среду можно будет распылять из форсунки в конусообразном виде. Насос может либо непрерывно нагнетать текучие среды к форсунке либо подавать их к форсунке в импульсном режиме. Импульсы можно генерировать, например, путем регулирования рабочего цикла насоса или с помощью клапана в питающем трубопроводе, ведущем к форсунке. Насос соответствующим образом контролируют для поддержания заданного уровня давления. Если форсунка работает в импульсном режиме согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения, то очень важно, чтобы объем между форсункой и импульсным клапаном не изменялся с изменением давления. Рабочий цикл клапана, т.е. время, когда он находится в открытом состоянии, которое меньше или равно 100% от общего времени периода работы и не равно 0%, можно регулировать для достижения заданной скорости потока, что можно наблюдать ниже.

1. Время периода работы.

2. 5V = клапан открыт.

3. 0V = клапан закрыт.

4. Время нахождения клапана в открытом состоянии.

5. Рабочий цикл = Время нахождения клапана в открытом состоянии / Время периода работы.

Форсунка может функционировать при импульсном или неимпульсном режиме, и может использоваться для создания жидкостных аэрозолей при заданной средней скорости потока.

Размер форсунки был выбран для достижения достаточной скорости потока при имеющемся давлении, а уровень давления был установлен для достижения требуемого размера капель. Это означает, что размер капель можно регулировать путем изменения давления на выходе насоса при постоянной скорости потока. Скорость работы насоса контролировалась для достижения заданной скорости потока через открытый клапан, т.е. скорости при неимпульсном режиме.

Любой газ, содержащийся или полученный в технологической текучей среде, можно удалять из канала потока через каналы в прокладке - от мембранной поверхности к краю прокладки. Систему дегазации можно соединить с выходным отверстием канала потока, с входным отверстием канала потока, или с ними обоими, или можно соединить систему дегазации с соединительными деталями на боковых поверхностях пластин, содержащих поток. С многоцелевым проточным модулем можно соединять систему дегазации любого типа.

Устройства для сброса давления можно соединять с любым количеством соединительных отверстий, или с входом канала потока, с выходом канала потока, или между выходной и входной частью потока. Сброс давления может быть активным или пассивным. Устройство для пассивного сброса давления может представлять собой перфорированную фольгу, но можно использовать любое подходящее устройство для пассивного сброса давления. Устройство для активного сброса давления может представлять собой насосные секции в любом количестве для охлаждения материалов и веществ, которые могут функционировать по команде с компьютера, снабженного программой управления и контроля. Другим активным устройством для сброса давления может быть устройство для регулирования потока теплообменных жидкостей, которое также может функционировать по команде с компьютера, снабженного программой управления и контроля. Еще одно устройство для активного сброса давления может представлять собой устройство для регулирования потока для технологических материалов или для добавленных материалов, которые также могут функционировать по команде с компьютера, снабженного программой управления и контроля.

В лабораторных условиях для запуска экспериментов можно использовать многоцелевой проточный модуль, в котором важным качеством является его универсальность. Многоцелевой проточный модуль можно использовать в качестве опытной установки, в качестве многоцелевого проточного модуля натуральных размеров или в качестве спроектированного проточного модуля натуральных размеров. Многоцелевой проточный модуль можно использовать в качестве реактора, экстрактора, разделительного устройства, смесительного аппарата и т.д. для спроектированного процесса или их сочетаний.

Здесь и далее будет описано принципиальное функционирование многоцелевого проточного модуля. Конструкцию каналов потока подходящим образом изготавливают для желаемого процесса в целях его универсальности. Для многих процессов является предпочтительным, чтобы смешивание смешивающихся жидкостей при желательной скорости потока приводило к однородному микроперемешиванию во временных рамках, соответствующих желательному падению давления в пределах пластины. Поэтому канал потока каждой пластины, содержащей поток, потоковой секции имеет компактную конструкцию, а длину каждого канала проектируют в целях соответствия проточному модулю. Канал потока имеет одну или несколько зон смешения в форме изгибов или искривленных зон. Зоны смешения могут иметь форму углов в изгибах или искривленных зон в канале потока согласно одному альтернативному варианту воплощения изобретения. Зоны смешения могут быть зонами микроперемешивания. Конструкция многоцелевого проточного модуля обеспечивает хорошую теплопередачу, что благоприятствует регулированию режима химических реакций, перемешиванию жидкостей, экстракции, и т.д. Высокая теплопередача возникает из сочетания традиционной конвекционной теплопередачи в технологическую жидкость и теплоотдачи путем теплопроводности через теплопроводный материал многоцелевого проточного модуля. Сочетание хорошего перемешивания и перераспределения жидкости по каналу потока и высоких скоростей теплопередачи будет обеспечивать исключительное терморегулирование жидкой среды.

Многоцелевой проточный модуль может функционировать при нормальном и повышенном давлении, например, за счет введения клапана-ограничителя нисходящего потока. Текущее максимальное давление будет различным для различных прокладочных материалов и может изменяться в зависимости от выбранной конструкции и выбранного материала многоцелевого проточного модуля.

Другим свойством, характерным для многоцелевого проточного модуля для некоторых желаемых процессов, является распределение времени пребывания, причем распределение времени пребывания зависит от других свойств, таких как диапазон скоростей потока, вязкостей жидкости, и т.д.

Неламинарный поток устанавливается при более низкой скорости потока в канале потока многоцелевого проточного модуля согласно изобретению, чем, например, в гладком трубопроводе, имеющем круглое поперечное сечение с такой же площадью. Режим потока внутри канала потока одинаков при низких и высоких скоростях потока. Это не относится к случаю с гладким трубопроводом. При низких скоростях потока объемное или макромасштабное перемешивание в канале потока многоцелевого проточного модуля согласно изобретению происходит сильнее или быстрее или и то, и другое, чем в гладком трубопроводе. Многоцелевой проточный модуль, работающий в лабораторном масштабе, экспериментальном масштабе или в производственном масштабе обладает одинаковыми свойствами потока, а также, таким образом, режимами потока, а следовательно, и механизмы перемешивания аналогичны.

Эксплуатация многоцелевого проточного модуля согласно изобретению включает в себя создание потока вытеснения в канале потока, содержащегося в модуле, и этот поток устанавливается за счет неламинарного потока. Поток материала в канале потока подвергается перемешиванию вследствие конструкции канала потока с образованием больших и малых завихрений в веществах, образующих поток. Конструкция канала для более интенсивного потока приводит к большей турбулентности в потоке жидкости. Принцип потока вытеснения для каждой капли, частицы, молекулы, и т.д. гласит «первым вошел - первым вышел» для каждого участка потока.

Многоцелевой проточный модуль согласно альтернативному варианту изобретения можно использовать для осуществления экстракции, реакции, перемешивания или их сочетаний, а способ эксплуатации модуля включает в себя введение первого текущего вещества в канал потока через одно или несколько входных отверстий, с перемещением перво