微通道聚合反应器制造技术

一种微通道聚合反应器，其包括：(a)适合承载反应物物流的第一微通道；(b)适合承载与所述第一微通道热连通的流体的流体管道；和(c)与所述第一微通道流体连通的静态混合器，该静态混合器适合提供在沿所述第一微通道的预定点有效改变横截面流体流动轮廓而不改变通过所述第一微通道的反应物物流的主方向的混合区。本发明专利技术还包括一种在微通道反应器内进行聚合反应的方法，该方法包括：(i)将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一导入反应物物流，并使其与在第一微通道内流动的反应物接触，以引发在第一微通道内发生的聚合反应；和(ii)通过设置与反应物物流串联的至少一个静态混合器来混合反应物物流内的反应物，其中所述静态混合器适合改变通过所述第一微通道流动的反应物物流的横截面流体流动轮廓而不改变通过所述第一微通道的所述反应物物流的主方向。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及连续聚合方法，更具体而言，涉及利用一个或多个微通道的本体、溶液、悬浮和乳液聚合方法。类似技术工业连续聚合方法包括但不限于本体、溶液、悬浮和乳液聚合。本体聚合(bulk polymerization，也辛皮称为 mass polymerization 5 block polymerization)包f舌单体、 聚合物和引发剂。在本体聚合中，反应体内容物都可用于反应，因此好的混合和撤热对于维持反应的控制和最优化是非常重要的。对于本体聚合体系来说，控制聚合物链增长的反应速率也是非常重要的，否则反应体内容物可能表现出很大的链增长，导致很大的反应热释放和因粘度变化导致的链终止反应步骤的急剧降低，这通常被称为TrommsdorfT效应。 Trommsdorff效应可以导致反应体内容物粘度的很大增加，由此使得所述内容物难以被泵送，并导致能够使分子量分布偏斜的大分子量的聚合物。溶液聚合试图通过加入溶剂以稀释反应体内容物，来避免Trommsdorff效应。在本体和溶液聚合中，通过控制单体和引发剂流量以及除去任何未反应的单体和剩余的溶剂，Trommsdorff效应可以被推迟。乳液和溶液聚合通常使用类似的温度控制手段，因为连续相包围在其中发生聚合的分散的有机相。通过利用具有相对高的热导率和热容的水，所述连续相有助于维持温度。概述本专利技术涉及连续聚合方法，更具体而言，涉及利用一个或多个微通道的本体、溶液、悬浮和乳液聚合方法。本专利技术在分布在整个一个聚合反应器内的多个微通道内进行聚合反应。可以将静态混合器定位成与所述微通道流体连通，由此提供在所述微通道本身内的反应物流组分的混合。本专利技术还利用了结合到微通道聚合反应器内的多孔材料。必须参考“详细描述”来获得对本专利技术的更全面的理解。本专利技术的第一方面是提供一种微通道聚合反应器，其包括(a)适合承载反应物物流的第一微通道；(b)适合承载与所述第一微通道热连通的流体的流体管道；和(C)与所述第一微通道流体连通的静态混合器，该静态混合器适合提供在沿所述第一微通道的预定点有效改变横截面流体流动轮廓(flow profile)而不改变通过所述第一微通道的反应物物流的主方向的混合区。在所述第一方面的一个更详细的实施方案中，所述静态混合器在预定点有效改变可用于流体流动的横截面面积。在另一个更详细的实施方案中，所述静态混合器在预定点增加可用于流体流动的横截面面积，在所述预定点之前所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一，并且在所述预定点之后所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一。在另一个详细的实施方案中，所述静态混合器有效地将所述第一微通道分成多个微通道。在又一个详细的实施方案中。在一个更详细的实施方案中，所述静态混合器在沿所述第一微通道的预定点减小可用于流体流动的横截面面积，在所述预定点之前所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一，并且在所述预定点之后所述可用于流体流动的横截面区域是广义的矩形、广义的圆形、广义的半圆形和广义的椭圆形中的至少之一。在所述第一方面的再一个更详细的实施方案中，所述静态混合器是设置在所述第一微通道的壁上并在所述第一微通道内的至少一个静态混合器，并且该静态混合器的取向为通过所述第一微通道的流体流动的主方向的法线方向。在又一个更详细的实施方案中， 所述静态混合器是设置在所述第一微通道的壁上并在所述第一微通道内的至少一个静态混合器，并且该静态混合器至少部分地与通过所述第一微通道的流体流动的主方向平行地延伸。在又一个详细的实施方案中，本专利技术还包括与所述第一微通道流体连通并适合将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中的第三微通道。在另一个详细的实施方案中，第三微通道包括与所述第一微通道直接连通的多个孔，用于在沿所述第一微通道的多个点上将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中。在一个更详细的实施方案中，所述多个孔中至少之一的尺寸被选择以补偿与输送到反应物物流中的单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。在一个更详细的实施方案中，所述微通道聚合反应器包括多个有反应物物流流过其中的第一微通道，其中所述多个第一微通道的每一个包括一个与其串联的静态混合器，并且与多个第一微通道中的至少一个串联的所述静态混合器在沿所述多个第一微通道中的至少之一的预定点上有效改变可用于流体流动的横截面面积。在所述第一方面的一个更详细的实施方案中，本专利技术还包括与所述第一微通道流体连通并在沿所述第一微通道的多个点上有效将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中的至少一种输送到反应物物流中的第三微通道、第四微通道和第五微通道，所述第三微通道、第四微通道和第五微通道在所述第一微通道周围彼此隔开，并且其中所述第一微通道、第三微通道、第四微通道、第五微通道和第六微通道组合以提供一适合被复制以放大微通道聚合反应器的重复单元。在另一个更详细的实施方案中，所述第三微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第三微通道输送到反应物物流中的单体相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；所述第四微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第四微通道输送到反应物物流中的引发剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔；并且所述第五微通道包括一个开孔，该开孔的大小被选择以补偿与经过该第五微通道输送到反应物物流中的溶剂相关的压力降，其中较高的压力降对应于较大的孔，而较小的压力降对应于较小的孔。在所述第一方面的另一个更详细的实施方案中，所述微通道聚合反应器包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器，每个静态混合器设置在所述多个第一微通道的至少一个的壁上，并且至少一个静态混合器的取向为通过所述第一微通道的流体流动的主方向的法线方向。在又一个更详细的实施方案中，所述微通道聚合反应器包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器，每个静态混合器设置在所述多个第一微通道的至少一个的壁上，并且至少一个静态混合器至少部分地与通过所述多个第一微通道中至少之一的流体流动的主方向平行地延伸。在另一个详细的实施方案中，本专利技术还包括有反应物物流流过其中的多个第一微通道，其中所述多个第一微通道中的每一个包括与其串联的静态混合器；和与所述多个第一微通道流体连通并适合将单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一输送到反应物物流中的多个第三微通道。在所述第一方面的一个更详细的实施方案中，第三微通道包括与所述第一微通道直接连通的多个开孔，以在沿所述第一微通道的多个点上将单体、引发剂、水、表面活性剂、 促凝剂和溶剂中至少之一输送到反应物物流中。在另一个更详细的实施方案中，所述多个开孔中至少之一的尺寸被选择以补偿与输送到反应物物流中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．在微通道反应器内进行聚合反应的方法，该方法包括：在沿第一微通道的预定点添加单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一，以引发在第一微通道内发生的聚合反应；通过设置与流过所述第一微通道的反应物物流串联的至少一个静态混合器来混合在所述第一微通道的反应物物流，其中所述静态混合器在所述单体、引发剂、水、表面活性剂、促凝剂和溶剂中至少之一的添加操作的下游，并且其中所述至少一个静态混合器用于改变通过所述第一微通道流动的反应物物流的横截面流体流动轮廓而不改变通过所述第一微通道的所述反应物物流的主方向；和使至少一部分反应物在所述第一微通道内反应，以形成聚合物产物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S·P·菲茨格拉德，D·J·海斯，A·L·Y·汤考维奇，L·J·塞尔瓦，
申请(专利权)人：维洛塞斯公司，
类型：发明
国别省市：US