BRPI0710113A2 - conjunto de sistemas para microreator - Google Patents
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Abstract
<B>CONJUNTO DE SISTEMAS PARA MICROREATOR <D>Um conjunto de sistemas para microreator compreende uma pilha de pelo menos n módulos de processo (1-6) , em que n é um número inteiro igual a ou maior do que 1, fabricados a partir de um primeiro material rígido e compreendendo pelo menos uma passagem de fluido reativo (1 A, 1B, 2 A, 3 A, 6 A) para acomodação e direção de um fluido reativo, e pelo menos n+1 módulos trocadores de calor (7, 8) fabricados a partir de um segundo material dúctil que não o dito primeiro material e compreendendo pelo menos uma passagem de fluido trocador de calor(7 A, 8 A) para acomodar e guiar um fluido trocador de calor, em que cada módulo de processo (1-6) é inserido em forma de sanduíche entre dois módulos trocadores de caloradjacentes (7, 8)
Description
CONJUNTO DE SISTEMAS PARA MICROREATOR
A presente invenção refere-se a um conjunto desistemas para microreator compreendendo pelo menos um ηmódulos de processo e pelo menos n+1 módulos trocadores decalor em que cada módulo de processo é unido inserido entredois módulos trocadores de calor adjacentes.
Os microreatores são dispositivos de reação providospara reação de um ou mais reagentes (normalmente incluindoa mistura de dois ou mais reagentes) e em alguma medidapara o controle da reação dos ditos reagentes viaaquecimento ou resfriamento ou amortecimento térmico dosditos reagentes antes, durante e/ou após a mistura. Taismicroreatores para a realização das reações químicas dentrode pequenas áreas são conhecidos, por exemplo, a partir deEP-A-0688242, EP-A-1031375, WO-A-2004/045761 e US-A-2004/0109798.
As reações químicas a serem realizadas emmicroreatores podem basicamente ser distinguidas entre asassim chamadas reações tipo A e reações tipo B.
As reações do tipo A como, por exemplo, as reações demetal orgânico são reações químicas muito rápidas e ocorremdiretamente na mistura de reagentes dentro da câmara demistura, normalmente na faixa de 1 seg. Elas podem serchamadas de reações controladas pelo processo de mistura.Para deixar todos os reagentes reagirem completamente epara evitar subprodutos, tais reações do tipo A requerem amistura rápida e eficiente dos fluidos de processo comotambém controle térmico eficaz. Tais reações do tipo Ageralmente não exigem nenhum tempo ou curto tempo pós-reação e assim podem ser bem realizadas em microreatorescom volume de residência ou volume de pós-reação pequeno.O tempo de residência para tais reações normalmente está nafaixa de menos que 2 0 seg.
As reações do tipo B como, por exemplo, as reações deWittig ou a acetoacilação de uma amina aromática comdicteno, ao contrário, são rápidas para reações lentas comtempos de reação normais na faixa de 1 seg. a 10 min. Elasoperam controladas pela concentração ou cineticamente.Para deixar os reagentes reagirem completamente e paraevitar subproduto, tais reações do tipo B não exigem umamistura muito rápida dos reagentes porém condições dereação de difícil controle durante o tempo de reaçãocompleto. Assim, o volume de residência e o volume pós-reação devem ser dimensionados de modo tal que o fluido doprocesso permaneça dentro do microreator por um longo temposob condições que possam ser controladas fácil eprecisamente. Entretanto, até agora a realização de taistempos de residência mais longos tem sido difícil commicroreatores convencionais devido aos amanhos pequenos e àmicroestruturação cara. Assim, os microreatoresconvencionais são em sua maioria usados para as reações dotipo A.
É portanto objetivo da presente invenção fornecer umconjunto de sistemas para microreator aperfeiçoado adequadopara assegurar os tempos de residência desejados durante osquais o controle da temperatura é possível.
Este objetivo é resolvido por um conjunto de sistemaspara microreator de acordo com a reivindicação 1,compreendendo uma pilha de:pelo menos η módulos de processo n (1-6) , em que n éum número inteiro igual ou maior do que 1, cada módulo deprocesso (1-6) sendo fabricado a partir de um primeiromaterial rígido e compreendendo pelo menos uma passagem defluido reativo (IA IB, 2 A, 3 Af 6 A) que penetra o interiordo dito módulo de processo (1-6) entre pelo menos uma portade entrada do fluido reativo (1C, 1D, 2C, 2D, 3C, 6C) epelo menos uma porta de saída do fluido reativo (1E, 1F,2E, 3D, 6D) para acomodação e guia de um fluido reativo, noqual em caso de pelo menos dois módulos de processo (1-6)ditos pelo menos dois módulos de processo (1-6) sãofuncionalmente ligados em série; e
pelo menos n+1 módulos trocadores de calor(7, 8) sendofabricados a partir de um material secundário deformável oudúctil que não o dito primeiro material e compreendendopelo menos uma passagem de fluido trocador de calor(7 A, 8A) que penetra o interior do dito módulo trocador decalor(7, 8) entre pelo menos uma porta de entrada de fluidotrocador de calor (7B, 8B) e pelo menos uma porta de saídade fluido trocador de calor(7C, 8C) para acomodar e guiar ofluido trocador de calor, no qual pelo menos os ditos pelomenos n+1 módulos trocadores de calor (7, 8) sãofuncionalmente ligados em série,
em que cada módulo de processo )l-6) é ligado em formade sanduíche entre dois módulos trocadores de caloradjacentes (7,8).
Os pelo menos n módulos de processo e o pelo menos n+1módulo trocador de calor foram cada um módulo independenteque define pelo menos uma passagem de fluido, isto é,passagem de fluido reativo ou passagem de fluido trocadorde calor, estendendo-se completamente dentro do interior domódulo entre pelo menos uma porta de entrada e pelo menosuma porta de saída.
Por propiciar módulos de processo e módulo trocador decalor fabricados de diferentes materiais, é possívelselecionar os seguintes primeiros e segundos materiais paraos módulos de processo e módulo trocador de calor,respectivamente:
Para os módulos de processo, um primeiro material podeser selecionado que seja ideal para as reações dosreagentes, em particular resistente à corrosão e/ou pressãoe de preferência selecionado do grupo incluindo açoinoxidável, liga de metal ("hastelloy"), tungstênio,tântalo, titânio, cerâmica, silício, grafite e/ou umacombinação adequada de um ou mais dos ditos primeirosmateriais.
Para os módulos trocadores de calor, um segundomaterial dúctil pode ser selecionado que seja ideal paratransferência térmica e/ou vedação, em particular materialcondutor térmico, e de que de preferência seja selecionadodo grupo incluindo alumínio, ligas de alumínio, cobr3e,ligas de cobre, prata e ligas de prata e/ou uma combinaçãoadequada de um ou mais dos ditos materiais secundários.
Assim pelo fornecimento de um conjunto de sistemaspara microreator com módulos de processo e trocador decalor separados, torna-se possível otimizar cada dos ditosmódulos para seu trabalho específico, isto é, operar areação química ou controlar a temperatura do processo.
Com vantagem, o fornecimento de módulos separados parao processo de reação química e o controle da temperatura,respectivamente, ligas para padronizar os componentes doconjunto de sistemas para microreator. Assim, torna-sepossível propiciar diferentes conjuntos de sistemas demicroreatores para diferentes reações com diferentes temposde residência, diferentes volumes de fluidos, diferentesquantidades de calor a ser transferidas e similares. Porexemplo, o fornecimento de módulos trocadores de calor compassagens maiores para acomodar o fluido trocador de calorpermite fornecer ou remover quantidades maiores de calorpara o mesmo módulo de processo.
Enquanto o primeiro material é um material maisrígido, o segundo material é mais dúctil. Preferivelmente,o segundo material dúctil para os módulos trocadores decalor reversivelmente, isto é, elasticamente, oupermanentemente, isto é, plasticamente, se deforma sobpressão. Pressionando-se os módulos trocadores de calorsobre um módulo de processo adjacente fabricado a partir doprimeiro material mais rígido como aço inoxidável ousimilar então ligeiramente deforma a superfície de contatodo módulo trocador de calor de tal modo que nenhuma vedaçãoadicional entre o módulo de processo e o módulo trocador decalor se faz necessária.
Em contraste com os microreatores convencionais onde aespessura da parede entre os fluidos de processo e osfluidos trocadores de calor foi reduzida na medida possívelpara propiciar boa transferência térmica, de acordo com osmódulos de processo independentes e os módulos trocadoresde calor da presente invenção são propiciados. Embora istoaumente a distância entre os fluidos reativos e o(s)fluido (s) trocador (es) de calor- o que foi observado comosendo desvantajoso anteriormente - devido à otimização dosmódulos separados com relação a sua função específica,surpreendentemente melhor controle do processo e datemperatura pode ser obtido.
Cada módulo de processo é inserido em forma desanduíche entre dois módulos trocadores de calor e cadamódulo trocador de calor, que não é colocado em umaextremidade do microreator, é inserido em forma desanduíche entre dois módulos de processo. Os módulostrocadores de calor em cada das extremidades do conjunto desistemas para microreator pode ser colocado entre umprimeiro e segundo meio de estrutura, respectivamente, e ummódulo de processo.
De acordo com a modalidade preferida do conjunto desistemas para microreator, os ditos pelo menos η módulos deprocesso compreendem:
um módulo misturador, pelo menos uma passagem defluido reativo do qual se compreende uma parte misturadorapara receber e misturar pelo menos dois fluidos reativos; eopcionalmente
pelo menos um módulo de ajuste térmico disposto amontante do dito módulo misturador para ajuste datemperatura dos ditos fluidos reativos antes de sua entradano dito módulo misturador; e
pelo menos um módulo de retenção disposto a jusante domódulo misturador para acomodação da mistura de fluidoreativo.
Usando mais do que um módulo misturador permiteseqüencialmente introduzir mais fluidos reativos paraetapas de reações seqüenciais. No dito módulo misturador,os fluidos reativos são misturados em uma parte misturadoraque forma parte de pelo menos uma passagem de fluidoreativo e, após deixar a dita parte misturadora, sãoacomodados em um primeiro volume de retenção tambémformando parte de pelo menos uma passagem de fluidoreativo. A dita parte misturada pode ter uma estruturamisturadora como mistura de fluxo tampão ou retromistura,enquanto o dito primeiro volume de retenção podecompreender uma ou mais passagens substancialmente retasligadas por cotovelos. Preferivelmente, o primeiro volumede retenção é propiciado de tal modo que se produz um fluxolaminar.
A temperatura dos fluidos reativos nos módulos demistura pode ser controlada pelos dois módulos trocadoresde calor adjacentes ao dito módulo de mistura. Além disso,um fluido trocador de calor quente ou frio é fornecido parapelo menos uma passagem de fluido trocador de calor dentrode cada dos dois módulos trocadores de calor, o que forneceou remove o calor do módulo de processo pela transferênciatérmica.
Conforme indicado acima antes da mistura dos dois oumais fluidos reativos, os ditos fluidos reativos podem seraquecidos ou resfriados. Além disso, um ou mais módulos deajuste térmico podem ser propiciados a montante do ditomódulo misturador. O dito módulo de ajuste térmicocompreende pelo menos uma passagem de fluido reativo paracada fluido reativo ser aquecido ou esfriado. Enquantofluem através da(s) dita(s) passagem(ns) de fluido reativo,cada fluido reativo é aquecido ou esfriado pelos doismódulos trocadores de calor adjacentes ao dito módulo deajuste térmico conforme ele foi descrito anteriormente parao módulo misturador. Ao propiciar volumes de passagemdiferentes, torna-se possível aquecer ou esfriar osreagentes diferentes de forma diferente.
Após ter deixado o módulo misturador, os fluidosreativos podem ser acomodados em um ou mais módulos deretenção. Além disso, a mistura de fluido reativo aodeixar o módulo misturador entre em pelo menos uma passagemde fluido reativo dentro do módulo de retenção, fluiatravés de pelo menos uma passagem de fluido reativo edeixa o módulo de retenção após. Durante o fluxo atravésda dita pelo menos uma passagem de fluido reativo, a ditamistura de fluido reativo pode ser aquecida, resfriada outermicamente abafada pelos dois módulos trocadores de caloradjacentes a cada módulo de retenção do mesmo modo conformeanteriormente descrito para o módulo misturador e trocadortérmico. Ao propiciar diferentes módulos de retenção compassagens de fluido reativo formadas diferentemente, torna-se possível obter diferentes condições de retenção. Étambém possível propiciar dois ou mais módulos de retençãoem comunicação um com o outro, cada módulo de retençãosendo inserido em forma de sanduíche entre os módulostrocadores de calor, de modo que um grande volume deretenção e deste modo (dependendo da velocidade do fluxo)do tempo de retenção (tempo de residência) pode ser obtidoenquanto as condições, em particular, a temperatura damistura do fluido reativo durante o tempo de residênciapode ser controlada facilmente e com precisão.
Preferivelmente, a passagem do fluido reativo domódulo de processo para acomodação e guia de um fluidoreativo compreende um canal plano. Idealmente, a trilha dofluxo de um microreator é uma tubulação estreita cujodiâmetro usualmente é menor do que 1 mm. Se um fluxo não-turbulento laminar for exigido, entretanto, a velocidade dofluxo é restrita pela dita seção pequena. 0 aumento davelocidade do fluxo, uma pluralidade de tais tubulaçõesestreitas pode ser propiciada. Mas, além disso, aestequiometria em todos os tubos deve ser controlável e otempo de residência deve ser mantido para todos os tubos, oque não pode ser assegurada suficientemente nos sistemasreais.
O canal plano sugerido como uma modalidade preferidacorresponde a uma combinação de tubos paralelos. Assim avelocidade do fluxo pode ser aumentada significativamenteenquanto um fluxo não turbulento laminar é mantido.
Isto resultou em que uma razão de largura: altura nafaixa de 1:4 a 1:50 é adequada para produzir bonsresultados. Preferivelmente, a dita razão largura:altura éestabelecida na faixa de 1:4 a 1:30. Ainda mais preferívela dita razão de largura/altura é fixada na faixa de 1:5 a1:25. Em modalidades exemplares, uma largura de 2,0 mm,uma altura de 10 mm e um comprimento de 1844 mm foramselecionados para o canal plano que produz uma razão delargura/altura de 1:5. Em outras modalidades, a largurajá testada foi escolhida como 1,4 mm, 0,9 mm e 0,5 mmrespectivamente, produzindo uma razão de largura/altura de1:7.14, 1:11.11 e 1:20 respectivamente.
Devido a pequena largura do canal, um fluxopredominantemente laminar dos fluidos de processo como emcanos únicos poderia ser mantido enquanto que ao mesmotempo a velocidade do fluxo (volume do fluido de processopor tempo) foi aumentado. Também, somente a estequiometriade um volume único deve ser controlada na modalidadepreferida.
Com uma velocidade de fluxo de 100 ml/min, tempos deresidência de 5,7; 10,2; 15,9 e 22,6 seg. respectivamenteforam medidos para os canais identificados anteriormente,isto é, com larguras de 2,0 mm, 1,4 mm, 0,9 mm e 0,5 mmrespectivamente. Como pode ser visto a partir dessasmedidas, o tempo de residência para uma microreaçãoespecífica pode ser escolhido quase arbitrariamente pelacombinação dos módulos com tempos de residência diferentes.Nos tempos de residência em particular de até 30 min., oupreferivelmente de até 20 min e em sua maioriapreferivelmente de até 10 min. podem ser obtidos.
Em uma modalidade preferida, o conjunto de sistemaspara microreator compreende pelo menos dois módulos deprocesso ligados em série, cada um sendo inserido em formade sanduíche entre dois módulos trocadores de caloradjacentes. Por exemplo, um ou mais módulos misturadorespodem ser combinados com pelo menos um módulo de ajustetérmico precedente para trazer os fluidos reativos a umatemperatura ideal antes da mistura, e/ou pelo menos ummódulo de retenção para fornecimento dos tempos deresidência necessários para a(s) mistura(s) dos fluidosreativos. Durante a mistura e a retenção, a temperaturada(s) mistura(s) dos fluidos reativos pode ser controladapelos módulos trocadores de calor sendo dispostosadjacentemente a cada módulo misturador e de retenção. Ummódulo misturador adicional, opcionalmente acompanhado comum módulo de ajuste térmico precedente pode ser integradoentre dois módulos de retenção para permitir a implantaçãode uma reação subseqüente pela alimentação de outrosfluidos reativos.
As passagens de fluidos reativos dos dois módulos deprocesso subseqüentes podem ser externamente conectadas.Além disso, acoplamentos externos destacáveis ou fixos taiscomo canos, acessórios, etc., podem ser usados. Emparticulares canos-tubos podem ser soldados ou caldeadosaos módulos ou acoplamentos de acoplagem rápida Swagelokpodem ser usados. Enquanto os acoplamentos externosdestacáveis permitem a fácil reutilização dos módulosúnicos e, deste modo, aumenta a flexibilidade, canos-tubosfixos com vantagem evitam o volume morto e podemadicionalmente aumentar a estabilidade do conjunto desistemas para microreator completo.
Preferivelmente, pelo menos uma passagem de fluidotrocador de calor dentro do módulo trocador de calorcompreende pelo menos uma porta de entrada de fluidotrocador de calor em comunicação com um primeiroreservatório de fluido trocador de calor ou pelo menos umapassagem de ligação do fluido trocador de calor propiciadoem um módulo de processo adjacente e pelo menos uma portade saída do fluido trocador de calor comunicando-se com umsegundo reservatório de fluido trocador de calor ou umapassagem de ligação do fluido trocador de calor propiciadoem um módulo de processo adjacente. Assim, dois módulostrocadores de calor envolvendo em forma de sanduíche ummódulo de processo podem se comunicar via pelo menos umapassagem de ligação de fluido trocador de calor propiciadano módulo de processo um com o outro. Com vantagem,nenhuma ligação de fluido trocador de calor adicional entreos ditos dois módulos trocadores de calor se faznecessária.
Se os ditos módulos trocadores de calor foremfabricados a partir de um material dúctil e forempressionados contra o módulo de processo, nenhuma vedaçãoadicional é exigida nas interfaces de pelo menos uma daspassagens de ligação do fluido trocador de calor através domódulo de processo, ligando dois módulos trocadores decalor vizinhos devido a leve deformação plástica ouelástica das superfícies de contato dos módulos trocadoresde calor. Em uma outra modalidade preferida, entretanto,vedações adicionais podem ser propiciadas nas interfacesdas portas de entrada de fluido trocador de calor e/ou nasportas de saída de fluido trocador de calor, adicionalmentevedando as interfaces de ligação dos fluidos trocadores decalor entre dois módulos trocadores de calor subseqüentesvia pelo menos uma passagem de conexão de fluido trocadorde calor através do módulo de processo inserido em forma desanduíche. Tal vedação pode preferivelmente ser umavedação anular. Em particular, esta pode ser uma vedaçãorígida de Teflon ou similar. Devido ao material dúctil dosmódulo trocador de calor é possível usar vedações rígidas,deste modo evitando vedações elásticas como de borracha eou silício que podem tornar-se fragilizados.
Pelo menos uma passagem de fluido trocador de calor deum módulo trocador de calor acomodando o fluido trocador decalor pode ser tal que um (alto) fluxo turbulento dos ditosrendimentos dos fluidos trocadores de calor que comvantagem aumenta a transferência térmica de um módulotrocador de calor para os módulos de processo adjacentes.Preferivelmente um número da escala Reynold igual ou maiordo que 2600 é praticado.
Em uma modalidade preferida, um módulo de processo éfabricado pela junção de uma primeira chapa e de umasegunda chapa uma com a outra. Dentro da superfície decontato da dita primeira e/ou segunda chapa, pelo menos umapassagem de fluido reativo para acomodação de pelo menos umfluido reativo pode ser propiciada pela laminação,causticação ou similar. Preferivelmente, a dita pelo menosuma passagem de fluido reativo é uma microestrutura. Apósa junção da dita primeira e segunda chapa uma com a outrapela soldagem, sinterização, soldagem ou similar, pelomenos uma passagem de fluido reativo para acomodação dofluido reativo é, exceto para pelo menos uma porta deentrada de fluido reativo e pelo menos uma porta de saídade fluido reativo, completamente embutida dentro do módulode processo.
Um módulo trocador de calor pode ser fabricadosimilarmente pelo fornecimento de pelo menos uma passagemde fluido trocador de calor para acomodar pelo menos umfluido trocador de calor dentro de uma ou ambas superfíciesde contato de uma primeira e segunda chapa a serem unidasapós por solda, caldeação ou similar. Alternativamente,uma chapa intermediária pode ser inserida em forma desanduíche entre a dita primeira e segunda chapa, a ditachapa intermediária compreendendo um ou mais recortes.Após a junção da dita primeira, intermediária e segundachapa uma com a outra, os ditos recortes e as superfíciescorrespondentes da dita primeira e segunda chapa definempelo menos uma passagem de fluido trocador de calor paraacomodar pelo menos um fluido trocador de calor.
A combinação dos módulos de processo ligadosexternamente e módulos trocadores de calor ligadosinternamente propiciam o melhor modo para separação de pelomenos um circuito de fluido reativo e pelo menos umcircuito de fluido trocador de calor e evitando acontaminação cruzada.
Em uma modalidade preferida, a pilha de módulos deprocesso e a pilha de módulos trocadores de calor sãopressionadas uma contra a contra por pelo menos um primeiroe segundo meio de estrutura. Além disso os ditos primeiroe segundo meios de estrutura podem ser empurrados nadireção um do outro, deste modo pressionando os módulos deprocesso e os módulos trocadores de calor no meio deles umcontra o outro, por uma ou mais âncoras de tensão outirantes.
Em uma modalidade preferida cada dos ditos meios deestrutura opcionalmente compreende uma estrutura interna euma externa. Em uma modalidade também preferida de acordocom a Figura 17, um meio de estrutura consiste de umelemento estrutural e o segundo meio de estrutura consistede uma estrutura externa e uma interna, na qual o primeiromeio de estrutura é diretamente ancorado à estruturaexterna via tirantes e a dita estrutura externa empurra adita estrutura interna contra o primeiro meio de estruturae a pilha de módulos disposta no meio.
Os ditos tirantes podem ser propiciados no centro e/ouna periferia do conjunto de sistemas para microreator.Assim, o dito conjunto de sistemas para microreatormodulares pode ser montado facilmente com diferentesnúmeros de módulos.
Com vantagem, uma cavidade é propiciada dentro da áreacentral do primeiro e segundo meio de estrutura de tal modoque ao empurrar o dito primeiro e segundo meio de estruturana direção um do outro, uma pressão mais alta é obtida emuma parte circunferencial dos módulos. Isto com vantagemaumenta as características de vedação do microreator.
Em uma modalidade mais preferida, um módulo trocadorde calor serve como um módulo adjacente para dois módulosde processo subseqüentes, isto é, no conjunto de sistemaspara microreator, são propiciados módulos trocadores decalor e módulos de processo alternativamente. Comvantagem, esta pilha começa e termina com um módulotrocador de calor. Se dois módulos trocadores de calorsubseqüentes comunicam-se com o outro via uma passagem deconexão de fluido trocador de calor propiciada em um módulode processo inserido em forma de sanduíche no meio, módulostrocadores de calor identicamente estruturados podem serusados, nos quais cada segundo módulo é girado 180°(rotação de 180° em torno de um eixo vertical se épresumido que o fluido trocador de calor flui na direção dadireita para a esquerda) , de modo que pelo menos uma portade saída do primeiro módulo trocador de calor, pelo menos
uma passagem de ligação do fluido trocador de calorpropiciada no módulo de processo adjacente e pelo menos umaporta de entrada do fluido trocador de calor do segundomódulo trocador de calor subseqüente alinham-se um com ooutro.
Pelo menos uma porta de entrada de fluido trocador decalor de um realmente primeiro módulo trocador de calor epelo menos uma porta de saída de fluido trocador de calorde um último real módulo trocador de calor do conjunto desistemas para microreator completo podem comunicar-se comum primeiro e segundo reservatório trocador de calor,respectivamente, de tal modo que o fluido trocador de calorflui a partir do primeiro para o segundo reservatório ouvice-versa, deste modo aquecendo, resfriando ou abafandotermicamente os módulos de processo do conjunto de sistemaspara microreator. Além disso uma porta de entrada e umaporta de saída respectivamente podem ser propiciadas noprimeiro e segundo meio de estrutura confinando o primeiroe último módulos trocadores de calor.
Portas de entrada de fluido trocador de calor e portasde saída de fluido trocador de calor adicionais podem serpropiciadas nos módulos trocadores de calor dentro domicroreator, fazendo a comunicação com um terceiro, quarto,etc., reservatório de fluido trocador de calor. Assim, porexemplo, um primeiro fluido trocador de calor quente pode
fluir a partir do primeiro reservatório através dosprimeiros módulos trocadores de calor envolvendo em formade sanduíche o módulo de ajuste em um terceiroreservatório, assim aquecendo o reagente fluindo através domódulo de ajuste térmico. Um segundo fluido trocador decalor frio então pode fluir a partir de um quartoreservatório através dos módulos trocadores de calorenvolvendo em forma de sanduíche os módulos de retenção nosegundo reservatório, deste modo esfriando os fluidos deprocesso durante o tempo de residência.
Conforme descrito acima, em uma modalidade preferidasubseqüente, os módulos trocadores de calor sãosubstancialmente idênticos, no ponto em que cada módulo égirado 180°, de modo que pelo menos uma porta de saída defluido trocador de calor do primeiro módulo trocador decalor, pelo menos uma passagem de ligação de fluidotrocador de calor propiciada no módulo de processoadjacente e pelo menos uma porta de entrada de fluidotrocador de calor do segundo modulo trocador de caloradjacente comunicam-se um com o outro. Assim, o fluidotrocador de calor flui em uma linha em zigue-zague atravésdo microreator. Dependendo do número de módulos deprocesso e trocador de calor, pode ser necessário propiciardois módulos trocadores de calor adjacentes um ao outropara adaptação às portas de entrada e saída do microreatorcompleto. Para evitar os ditos módulos trocadores de caloradjacentes, eles podem ser separados pela instalação de ummódulo cego. Alternativamente, por exemplo, o segundo meiode estrutura, no qual a porta de saída do microreator podeser propiciado, pode ser girado 18 0° (rotação de 18 0° emtorno de um eixo horizontal assumindo que o fluido trocadorde calor flua na direção da direita para esquerda)paraemparelhar a última porta de saída do módulo trocador decalor. Alternativamente, por exemplo, um segundo meio deestrutura com uma porta de entrada deslocada pode serusado.
Outros objetos, vantagens e características podem serderivados das reivindicações dependentes e das modalidadesdescritas da presente invenção. Abaixo:
A figura 1 mostra uma vista espacial de um conjunto desistemas para microreator contendo todos os acessórios emum lado de acordo cora uma modalidade da presente invenção ;
A figura 2 mostra uma vista espacial girada 180° doconjunto de sistemas para microreator mostrado na Figura 1;
A figura 3 mostra uma vista em corte frontal de ummódulo de ajuste térmico do conjunto de sistemas paramicroreator mostrado na figura 1;
A figura 4 mostra o módulo de ajuste térmico da figura3 visto a partir do lado esquerdo;
A figura 5 mostra uma vista em corte frontal de ummódulo misturador do conjunto de sistemas para microreatormostrado na figura 1;
A figura 6 mostra uma vista ampliada de um cantoesquerdo superior indicado com um "X" na figura 5;
A figura 7 mostra uma vista em corte frontal de ummódulo de retenção do conjunto de sistemas para microreatorna figura 1;
A figura 8 mostra uma vista em corte superior domódulo misturador da figura 7 visto da parte superior;
A figura 9 mostra uma vista ampliada de uma porta deentrada de fluido reativo do módulo misturador mostrado nafigura 8;
A Figura 10 mostra uma vista em corte frontal de umoutro módulo de retenção do microreator na Figura 1;
A Figura 11 mostra uma vista em corte superior domódulo misturador da Figura 10 visto da parte superior;
A Figura 12 mostra uma vista ampliada de uma porta deentrada de fluido reativo do módulo misturador da Figura01;
A Figura 13 mostra uma vista em corte frontal de umprimeiro módulo trocador de calor;A Figura 14 mostra uma vista em corte lateral domódulo trocador de calor da Figura 13;
A Figura 15 mostra uma vista em corte frontal dosegundo módulo trocador de calor;
A Figura 16 mostra uma vista em corte lateral domódulo trocador de calor da Figura 15; e
A Figura 17 mostra uma vista em corte longitudinal deum conjunto de sistemas para microreator de acordo com umamodalidade da presente invenção;
O conjunto de sistemas para microreator de acordo comuma modalidade da presente invenção conforme mostrado nasFiguras 1, 2 compreende um primeiro meio de estrutura 10,um primeiro módulo trocador de calor 7, um módulo de ajustetérmico 1 como um módulo de processo, um segundo módulotrocador de calor 8, um módulo misturador 1 como um outromódulo de processo, um outro primeiro módulo trocador decalor 7, um módulo de retenção 3 como um outro módulo deprocesso, um outro segundo módulo trocador de calor 8,outros módulos de retenção 4, 5, e 6 respectivamente, cadaum inserido em forma de sanduíche entre dois módulostrocadores de calor 7, 8 e um segundo meio de estrutura 9nesta seqüência. Assim, entre os ditos primeiro e segundomeios 10, 9 alternando um primeiro ou segundo módulotrocador de calor 7, 8 e um módulo de processo 1-6 sãofornecidos.
Como pode ser melhor visualizado a partir das Figuras14, 16, cada módulo trocador de calor 7, 8 compreende umaprimeira chapa 7M, 8M, uma chapa intermediária 70, 80 e umasegunda chapa 7N, 8N respectivamente, unidas por solda. Achapa intermediária compreende um recorte na forma depassagens retas paralelas, nas quais duas passagenssubseqüentes são ligadas por um meio círculo de tal modoque um recorte sinusoidal contínuo é formado. O ditorecorte da chapa intermediária 70, 80 e as superfíciesinternas da primeira e segunda chapa 7M, 7N e 8M, 8Nrespectivamente assim definem uma passagem de fluidotrocador de calor 7A, 8A para acomodar um fluido trocadorde calor no módulo trocador de calor 7, 8. Em umaextremidade do recorte, um orifício é formado na extensãona primeira chapa 7M, 8M e um outro orifício na extensão éformado na extremidade oposta do recorte na segunda chapa7N, 8N para definir uma porta de entrada de fluido trocadorde calor 7B, 8B e uma porta de saída de fluido trocador decalor 7C, 8C respectivamente, em comunicação com a passagemdé fluido trocador de calor 7A, 8A.
Como pode ser visto a partir das figuras 13-16, osprimeiro e segundo módulos trocadores de calor 7, 8 sãosubstancialmente idênticos, no ponto em que o segundomódulo trocador de calor 8 é girado 180°. Assim, quandomontado, a porta de saída 7C de um primeiro módulo trocadorde calor 7 e a porta de entrada de fluido trocador de calor8B de um segundo módulo trocador de calor 8 alinham-se umcom o outro como também a porta de saída de fluido trocadorde calor 8C do segundo módulo trocador de calor 8 com aporta de entrada 7B de um próximo primeiro módulo trocadorde calor 7.
Como pode ser visto a partir das Figuras 3, 5, 7 e 10,cada módulo de processo 1-3, 6 compreende dois orifícios naextensão 1H-3H,6H, um dos quais, quando montado,corresponde a uma porta de entrada de fluido trocador decalor 7B, 8B enquanto que o outro dos quais corresponde auma porta de saída de fluido trocador de calor 7C, 8C dosprimeiro e segundo módulos trocadores de calor 7, 8envolvendo em forma de sanduíche cada módulo de processo 1-3,6. Assim, a passagem de fluido trocador de calor 7a, 8apara acomodar e guiar um fluido trocador de calor em umprimeiro módulo trocador de calor 7 e em um segundo módulode roca térmica 8 comunicam-se um com o outro via umapassagem de ligação de fluido trocador de calor formadapelos orifícios na extensão em um dos módulos de processocorrespondentes 1-6 inseridos em forma de sanduíche entre oprimeiro módulo trocador de calor 7 e o segundo módulotrocador de calor 8, quando montados, conforme pode servisto a partir das Figuras 1, 2, e 17.
A porta de entrada de fluido trocador de calor 7B dopróprio primeiro módulo trocador de calor 7 comunica-se comum primeiro reservatório de fluido trocador de calor (nãomostrado) através de uma passagem propiciada no primeiromeio de estrutura 10 e uma primeira parte acopladora 12Aligada a esta. A porta de saída de fluido trocador decalor 8C do último módulo trocador de calor 8 comunica-secom um segundo reservatório de fluido trocador de calor(não mostrado) via uma passagem propiciada no segundo meiode estrutura 9 e uma segunda parte acopladora 12B ligada aesta. Assim, por exemplo, um fluido trocador de calorquente pode fluir a partir do primeiro reservatório atravésda primeira parte acopladora 12A,a primeira estrutura 10,grupos dos primeiro e segundo módulos trocadores de calor7, 8 comunicando-se via passagens de ligação de fluidotrocador de calor propiciadas nos módulos de processo 1-6inserido em forma de sa.ndu.iche nos ditos primeiro e segundomódulos trocadores de calor 7, 8, a segunda estrutura 9 e asegunda parte acopladora 12B em u segundo reservatório emlinha zigue-zague, deste modo subseqüentemente aquecendotodos os módulos de processo 1-6 via troca térmica atravésdas chapas dos módulos.
Um módulo de ajuste de temperatura 1, que ê mostradoem maior detalhe nas Figuras 3, 4 é propiciado como umprimeiro módulo de processo. 0 dito módulo de ajuste detemperatura 1 compreende uma primeira passagem de fluidoreativo IA, em comunicação com uma primeira porta deentrada de fluido reativo 1C, e uma primeira porta de saídade fluido reativo 1F, e uma segunda passagem de fluidoreativo IB em comunicação com uma segunda porta de entradade fluido reativo ID e uma segunda porta de saída de fluidode fluido reativo IE. Um primeiro fluido reativo éfornecido para a primeira passagem de fluido reativo IAatravés da primeira porta de entrada de fluido reativo IC.Um segundo fluido reativo é fornecido para a segundapassagem de fluido reativo IB através da segunda porta deentrada de fluido reativo ID.
O dito módulo de ajuste de temperatura 1 compreendeuma primeira e segunda chapa IM, IN (Figura 4) que sãounidas uma a outra por solda ou processo similar. Nassuperfícies de contato da primeira e/ou segunda chapa 1M,IN as passagens de fluido reativo sinusoidais IA, IB sãocortadas por causticação, laminação ou similar.
Enquanto flui através da dita primeira passagem defluido reativo IA através da dita primeira porta de saídade fluido reativo 1F, a temperatura do dito primeiro fluidoreativo é ajustada pelos dois módulos trocadores de calor7, 8 envolvendo em forma de sanduíche o dito módulo deajuste de temperatura 1. Além disso, o fluido trocador decalor fluindo através dos ditos módulos trocadores de calor7,8 fornece ou remove o calor para o dito primeiro fluidoreativo pela condução do calor através das chapas 7N, 8Mdos módulos trocadores de calor entrando em contato com aschapas 1M, 1N do dito módulo de ajuste de temperatura.
Um módulo misturador 2 como um segundo módulo de processo é mostrado nas Figuras 5, 6. Embora não mostradoem detalhe, o dito módulo misturador 2 compreende umaprimeira e segunda chapa de modo similar ao módulo deajuste de temperatura 1 descrito acima. No dito módulomisturador, uma passagem de fluido reativo 2A é propiciada compreendendo uma seção de mistura 2C e uma primeira seçãode retenção 2I.
Uma primeira porta de entrada de fluido reativo 2C emcomunicação com a dita passagem de fluido reativo 2A éligada à primeira porta de saída de fluido de fluidoreativo IF do módulo de ajuste de temperatura 1 por umaligação externa (não mostrada). Uma segunda porta deentrada de fluido reativo 2D também em comunicação com apassagem de fluido reativo 2A, é ligada à segunda porta desaída de fluido reativo IE do módulo de ajuste de temperatura 1 de modo similar. Assim, os primeiro esegundo fluidos reativos respectivamente, após terempassado através do dito módulo de temperatura 1, fluem paraa seção de mistura 2C da passagem 2A dentro do módulomisturador 2, no qual os ditos ambos fluidos reativos sãomisturados um com o outro. A geometria da seção de mistura2G, conforme mostrada na vista ampliada na Figura 6, podeser escolhida apropriadamente para misturar os fluidosreativos em um modo ideal. Após a mistura, o fluido deprocesso resultante flui para a primeira seção de retenção21 da passagem de fluido reativo 2A que basicamente éformada como um canal plano, assim propiciando um fluxosubstancialmente laminar dos fluidos de processo.
Deve ser enfatizado que a geometria das passagens doprocesso e dos módulos trocadores de calor 1-6, 7, 8 nãosão limitados àqueles mostrados nas figuras e descritos comrelação às modalidades preferidas, mas podem ser escolhidosem qualquer design apropriado.
Durante a mistura e a residência dentro da seção demistura 2G e a primeira seção de retenção 21, a reaçãoquímica pode ter a temperatura controlada pelos doismódulos trocadores de calor 8, 7 envolvendo em forma desanduíche o módulo misturador 2.
O fluido de processo, deixando a passagem de fluidoreativo 2A através da porta de saída de fluido reativo 2E,entra na porta de entrada de fluido reativo 3 C de umprimeiro módulo de retenção 3 mostrado nas Figuras 7-9.Além disso, a porta de saída de fluido reativo 2E e a portade entrada de fluido reativo 3C são externamente ligadasvia um cano-tubo ou similar (não mostrado) . O módulo deretenção 3, conforme os outros módulos de retenção 4-6,basicamente compreende uma primeira chapa 3M-6M unidas comuma segunda chapa 3N-6N por solda, solda ou similar. Entreas ditas duas chapas, uma passagem 3A-6A é propiciada paraacomodar os fluidos de processo durante o tempo deresidência. Além disso, um canal plano basicamentesinusoidal é esculpida na superfície de contato da primeirae/ou segunda chapa através de causticação, laminação ousimilar.
Enquanto flui através da dita passagem de fluidoreativo 3A, o fluido de processo é controlado portemperatura pelos dois módulos trocadores de calor 7, 8adjacentes ao dito módulo de retenção 3 conforme descritopara o módulo de ajuste de temperatura Ieo módulomisturador 2 anterior.
Após deixar o primeiro módulo de retenção 3 via umaporta de saída de fluido reativo 3D, o fluido reativo entranos módulos de retenção subseqüentes 4-6 via uma porta deentrada de fluido reativo respectiva ligada a uma porta desaída de fluido reativo de um módulo de retenção precedenteconforme descrito anteriormente para a porta de entrada defluido reativo 3C e a porta de saída de fluido reativo 2E.Desta maneira, o fluido reativo pode fluir através de todosos módulos de retenção subseqüentes 4-6 antes de deixar oconjunto de sistemas para microreator através da porta desaída do último módulo de processo 6D.
O tempo de residência dentro de cada módulo deretenção 3-6 é definido pelo volume de retenção, isto é, aseção (largura χ altura) χ comprimento da passagem 3A-6Aacomodando o fluido de processo, dividido pela velocidadedo fluxo. Assim, pelo fornecimento de larguras,comprimentos, e/ou alturas diferentes das passagens únicas,tempos de residência diferentes podem ser obtidos. Pelacombinação de diferentes módulos de retenção com diferentesgeometrias de passagens, portanto, o tempo de residênciapode ser quase que arbitrariamente escolhido.Como pode ser visualizado a partir da comparação dasFiguras 9 e 12, pela ilustração das porta de entrada defluido reativo 3C, 6C do primeiro e quarto módulo deretenção 3 e 6, respectivamente, a largura do canal planodefinindo as passagens de fluido reativo 3A, 6Arespectivamente, podem ser ornadas menores (Figura 9),substancialmente iguais ou maiores do que a largura daporta de entrada de fluido reativo.
Conforme mostrado nas Figuras 1, 2, dois tirantes 13empurram o primeiro e segundo meio de estrutura 10, 9 nadireção um do outro, deste modo pressionando os módulostrocadores de calor empilhados 7, 8 e os módulos deprocesso 1-6 um contra o outro. A colocação dos tirantes13 na circunferência do conjunto de sistemas paramicroreator e propiciando uma cavidade (vide Figura 17) nocentro das superfícies do meio de estrutura 10, 9 emcontato com os módulos trocadores de calor 7, 8, uma altapressão pode ser obtida na circunferência do conjunto desistemas para microreator. Assim as portas de entrada defluido reativo 7B, 8B e as portas de saída de fluidoreativo 7C, 8C dos módulos trocadores de calor 7, 8 quetambém são propiciadas na circunferência do conjunto desistemas para microreator são pressionadas contra aspassagens de ligação dos fluidos trocadores de calor IH-6Hnos módulos de processo 1-6 com alta pressão. Se osmódulos trocadores de calor 7,8 forem fabricados a partirde material dúctil como o alumínio, cobre ou uma ligadestes, por exemplo, a borda circunferencial da porta deentrada e de saída sofrerá uma ligeira deformação sobpressão, deste modo propiciando boa vedação contra asuperfície do módulo de processo 1-6 inserido em forma desanduíche entre eles. Assim a porta de saída do fluidotrocador de calor 7C, 8C e a porta de entrada do fluidotrocador de calor 7B, 8B dos dois módulos trocadores decalor subseqüentes 7, 8 comunicam-se de forma hermética aosfluidos via passagem de ligação de fluidos trocadores decalor IH-6H propiciada no módulo de processo intermediário.
Além disso, poderá ser propiciado um anel vedando emvolta das portas de entrada de fluido trocador de calor 7B,8B e das porta de saída de fluido trocador de calor 7C, 8C.Além disso, por exemplo, uma ranhura circular pode serpropiciada dentro da primeira e segunda chapa 7M, 7N, 8M,8N respectivamente, acomodando um anel vedando o interior(não mostrado) . Tal anel vedador pode ser de borracha,silício ou, preferivelmente, Teflon ou similar.
Como pode ser entendido a partir da descriçãoprecedente, um conjunto de sistemas para microreator deacordo com a presente invenção propicia devido a suaestrutura modular alta flexibilidade e permite a combinaçãode geometrias misturadas de canais com diferentes módulosde retenção, deste modo propiciando tempos de residênciaescolhidos arbitrariamente, em particular para as reaçõestipo B. Cada dos ditos módulos de pressão 1-6 tem atemperatura controlada por dois módulos trocadores de caloradjacentes 7,8. Visto que a transferência térmica somenteé realizada pela condução térmica através das chapas IM-8M,IN-8N dos módulos trocadores de calor 7, 8 e dos módulos deprocesso 1-6, nenhuma vedação ou similar é necessária. Alémdisso, com vantagem, os módulos de processo 1-6 podem serotimizados com relação aos reagentes acomodados lá, porexemplo, sendo resistentes à corrosão e/ou pressão,enquanto ao mesmo tempo os módulos trocadores de calor 7, 8não entram em contato com os reagentes, podem serotimizados com relação às características de transferênciatérmica e/ou de vedação.
Na modalidade descrita acima, os módulos trocadores decalor 7,8 e os módulos de processo 1-6 são empilhadosalternando um com o outro e o fluido trocador de calor fluia partir de um primeiro reservatório através da primeiraparte acopladora 12A em uma linha em zigue-zague através detodos os módulos trocadores de calor 7, 6 para um segundoreservatóiro ligado a segunda parte acopladora 12B. Destemodo, todas as ligações de fluidos trocadores de calor dosmódulos trocadores de calor 7, 8 são internamentepropiciadas sem nenhuma ligação adicional. Com vantagem, oprocesso padronizado e os módulos trocadores de calor podemser usados, assim tornando possível montar diferentesmicroreatores com diferentes tempos de residência esimilares de modo fácil, modular.
Na modalidade descrita acima, um módulo de ajuste detemperatura 1, um módulo misturador 2 e quatro módulos deretenção 3-6 foram combinados nesta ordem. Entretanto, umacombinação arbitrária de tais módulos é possível. Porexemplo, mais módulos de ajuste de temperatura podem serpropiciados para aumentar a passagem na qual os reagentessão aquecidos ou resfriados. Mais módulos misturadorespodem ser propiciados para uma reação em múltiplosestágios. Módulos de retenção diferentes podem ser
propiciados para realizar o tempo de residência exigido.Com uma velocidade de fluxo dada de, por exemplo, 100ml/min, um comprimento de passagem do módulo de processo decerca de 1844 mm, uma altura de passagem de 10 mm e umalargura de passagem de 0,5-2 mm, tempos de residência de 6-22 seg. por módulo foram realizados em um teste de exemplo.Assim os tempos de residência totais de até 3 0 min. podemser realizados.
Surpreendentemente, houve o resultado de que a ligaçãoexterna dos módulos de processo subseqüente 1-6 não afetasignificativamente o controle da temperatura domicroreator. Visto que cada módulo de processo 1-6, emparticular, cada módulo de retenção 3-6, pode ter atemperatura controlada muito eficientemente (aquecida,esfriada ou termicamente abafada) a partir de dois lados,as reações podem ser operadas no microreator dentro de umafaixa de temperatura ampla. Como no exemplo da modalidadedescrita, preferivelmente um módulo trocador de calor 7, 8transfere o calor dos e para os módulos de processosubseqüentes 1-6 (exceto para o próprio primeiro e últimomódulo trocador de calor).
As passagens de fluidos reativos nos módulos deprocesso 1-6 são microestruturadas através de causticação,laminação ou similar. Visto que os módulos trocadores decalor 7, 8 são fabricados separadamente, eles podem serfabricados sem a microestruturação, reduzindo assim oscustos. Além disso, visto que os ditos módulos trocadoresde calor 7, 8 não entram em contato com os reagentes, elesnão precisam ser resistentes à corrosão ou a pressões altasdo processo, assim permitindo o uso de materiais otimizadospara transferência térmica. Em particular, os materiaisseguintes podem ser usados para os módulos trocadores decalor.
Liga de alumínio AlMgSil (=EN AW-6082 ou EN6082):EN AW-6082 EN AW-AlsilMgMn AlMgSil DIN 3.2315EN AW-6061 EN AW-AlMgl81Cu AlMglSiCu DIN 3.3211EN AW-6 005A EN AW-AlSiMg(A) AlMgSiO,7 DIN 3.3210EN AW-6012 EN AN-AlMgSiPb AlMgSiPb DIN 3.0615EN AW-6060 EN AW-AlMgSi AlMgSi0,5 DIN 3.3206
Ao contrário, os módulos de processo 2-6 podem serfabricados a partir dos seguintes materiais, por exemplo:
DIN 1,4571 AlSl 316 Ti X 10 CrNiMoTi 18 10DIN 2.4602 NiCr21Mol4W Liga à base de Ni C-22DIN 2.4610 NiMol6Crl6Ti Liga à base de Ni C-4DIN 2.4617 NiMo28 Liga à base de Ni B-2DIN 2.4819 NiMol6Crl5W Liga à base de Ni C-276DIN 2.4816 NiCrl5Fe Inconel 600DIN 2.4856 NiCr21Mo9Nb Inconel 625DIN 2.4858 NiCr21Mo Inconel 825
Claims (10)
1. Conjunto de sistemas para microreatorcaracterizado por compreender uma pilha de:pelo menos n módulos de processo (1-6), em que η é umnúmero inteiro igual ou maior do que 1, cada módulo deprocesso (1-6) sendo fabricado a partir de um primeiromaterial rígido e compreendendo pelo menos uma passagem defluido reativo (1A, 1B, 2A, 3A, 6A) que penetra o ditomódulo de processo (1-6) entre pelo menos uma porta deentrada de fluido reativo (1C, 1D7 2C, 2D, 3C, 6C) e pelomenos uma porta de saída de fluido reativo (1E, 1F, 2E, 3D,-6D), para acomodar e guiar um fluido reativo, onde no casode pelo menos dois módulos de processo (1-6) os ditos pelomenos dois módulos de processo (1-6) são ligados em série;e pelo menos n+1 módulos trocadores de calor (7, 8)cada dos ditos módulos trocadores de calor (7,8) sendofabricados a partir de um segundo material dúctil que não odito primeiro material compreendendo pelo menos umapassagem de fluido trocadores de calor (7A, 8A) que penetrao dito módulo trocador de calor (7, 8) entre pelo menos umaporta de entrada de fluido trocador de calor (7B, 8B) epelo menos uma porta de saída de fluido trocador de calor(7C, 8C) , para acomodar e guiar um fluido trocador decalor, no qual pelo menos os ditos n+1 módulos trocadoresde calor (7, 8) são ligados em série,onde cada módulo de processo (1-6) é inserido entredois módulos trocadores de calor adjacentes (7, 8) .
2. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato deo dito primeiro material ser resistente à corrosão e àpressão e ser preferivelmente selecionado do grupoconsistindo de aço inoxidável, liga de metal ("hastelloy"),tungstênio, tântalo, titânio, cerâmica, grafite e/ou de umacombinação adequada de um ou mais dos ditos primeiros materiais; eo dito segundo material ser condutor de calor epreferivelmente ser selecionado do grupo consistindo dealumínio, ligas de alumínio, cobre, ligas de cobre, prata eligas de prata e/ou de uma combinação adequada de um ou mais dos ditos segundos materiais.
3. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato dosditos pelo menos η módulos de processo (1-6) compreenderem:um módulo misturador (2) com pelo menos uma passagem de fluido reativo (2A) que compreende uma parte misturadora(2G) para receber e misturar pelo menos dois fluidosreativos;opcionalmente, um módulo de ajuste térmico (1)disposto a montante do dito módulo misturador (2) para ajuste da temperatura dos ditos pelo menos dois fluidosreativos antes de entrar no dito módulo misturador (2); e,opcionalmente, um ou mais módulos de retenção (3-6)dispostos a jusante do módulo misturador (2) paraacomodação da mistura de fluidos reativos.
4. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom qualquer das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizadopelo fato de pelo menos uma passagem de fluido (IA, IB, 2A,3A, 6A) ser uma passagem plana compreendendo partes curvase/ou retas para capacitar o fluxo do respectivo fluido reativo ao longo de uma trilha tortuosa, a dita passagemplana preferivelmente possuindo uma razão de largura/alturana faixa de 1:4 a 1:50, mais pref erivelmente na faixa de1:4 a 1:30, ainda mais pref erivelmente na faixa de 1:5 a1:25.
5. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom as reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fatodos ditos pelo menos η módulos de processos (1-6)compreenderem pelo menos dois módulos de processos que sãoexternamente ligados em série.
6. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom qualquer das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5,caracterizado pelos ditos pelo menos n+1 módulos trocadoresde calor (7, 8) compreenderem:um primeiro módulo trocador de calor (7) , com pelomenos uma porta de entrada de fluido trocador de calor (78)a qual se comunica com um primeiro reservatório de fluidotrocador de calor e uma porta de saída de fluido trocadorde calor (7C) a qual se comunica com um sucessivo módulotrocador de calor (8) ;um segundo módulo trocador de calor (8) , com pelomenos uma porta de saída de fluido trocador de calor (8C) aqual se comunica com um segundo reservatório de fluidotrocador de calor e uma porta de entrada de fluido trocadorde calor (8B) da qual se comunica com um módulo trocador decalor precedente (7); e opcionalmente,pelo menos um outro módulo trocador de calor dispostoentre o dito primeiro módulo trocador de calor (7) e osegundo módulo trocador de calor (8) e ligado em série como primeiro módulo trocador de calor (7) e o segundo módulotrocador de calor (8) ,onde a ligação em série dos dois módulos trocadores decalor sucessivos (7, 8) é implantada internamente via pelomenos uma passagem de ligação de fluido trocador de calor(1H, 2H, 3H, 6H) passando através de um respectivo dos pelomenos η módulos de processo (1-6) inserido entre os doismódulos trocadores de calor sucessivos (7, 8).
7. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom qualquer das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6,caracterizado pelo fato de pelo menos os η módulos deprocesso (1-6) e/ou os ditos pelo menos n+1 módulostrocadores de calor (7, 8) compreenderem cada, uma primeirachapa (1M-8M) e uma segunda chapa (1N-8N) permanentementeunidas uma a outra, preferivelmente por solda, solda forte,caldeamento, colagem ou similar, em que cada uma das ditaspassagens de fluidos reativos, passagens de fluidostrocadores de calor, portas de entrada de fluido reativo eporta de saída de fluido reativo, e/ou porta de entrada defluido trocador de calor e porta de saída de fluidotrocador de calor (IA, 1B, IC-IF1 2A, 2C-2E, 2G, 3A, 3C,-3D, 6A, 6C, 6D, 7A, 8A) é fornecida entre a dita primeirachapa (1M-8M) e a segunda chapa (1M-8M).
8. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom a reivindicação 7, caracterizado pelo fato das ditaspassagens de fluido reativo, passagens de fluido trocadorde calor, portas de entrada de fluido reativo e portas desaída de fluido reativo, e/ou portas de entrada de fluidotrocador de calor e portas de saída de fluido trocador decalor (IA, 1B, 1C-1F, 2 A, 2C-2E, 2G, 3 A, 3C, 3D, 6 A, 6C,-6D, 7 A, 8 A) ser obtida pela remoção por ablação de umasuperfície interna de pelo menos uma das ditas primeirachapa (1M-8M) e segunda chapa (1N-8N).
9. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de uma chapaintermediária estruturada (70, 80) ser inserida entre adita primeira chapa (7M, 8M) e a segunda chapa (7N, 8N) dosditos pelo menos n+1 módulos trocadores de calor (7, 8)para fornecer as ditas passagens de fluido trocador decalor (7A, 8A).
10. Conjunto de sistemas para microreator, de acordocom qualquer das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou-9, caracterizado por compreender ainda:um primeiro meio de estrutura (10); eum segundo meio de estrutura (9),onde os ditos pelo menos η módulos de processo (1-6) eos ditos pelo menos n+1 módulos trocadores de calor (7, 8)são prensados um contra o outro pelos ditos primeiro esegundo meios de estrutura (9, 10).
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