微型反應器的制作方法

專利名稱：微型反應器的制作方法
微型反應器背景微系統是履行非電子功能如感測和傳動的微型器件。微系統包括促進化學和/或生物化學反應的微型反應器，以及進行分離和/或分析操作的一個或多個單元。微型反應器包括具有低于1_的典型橫向尺寸的封閉體以促進化學和/或生物化學反應，并且這種封閉體的最典型的形式是微通道。微型反應器提供對化學和/或生物化學反應更容易的過程控制并且減小不期望的副反應的風險。因此，存在將這種微型反應器應用至多種類型的化學和/或生物化學反應的興趣。附圖簡述圖I是顯示了微型反應器的示例性實施方案的示意圖。
圖IB是圖IA中微型反應器的平面圖。圖2A是顯示了微型反應器的另一個示例性實施方案的示意分解圖。圖2B是顯示了圖2A中微型反應器的3維螺旋形構造的示意圖。圖3是顯示了微型反應器的再另一個示例性實施方案的示意分解圖。圖4A是微型反應器的再又另一個不例性實施方案的不意圖。圖4B是圖4A中的微型反應器的平面圖。圖4C是圖4A中包括篩網(meshed)過濾器的微型反應器的示意圖。圖4D是圖4A中包括擋板的微型反應器的示意圖。詳述在以下詳述中，將參考所附附圖，所述附圖形成詳述的一部分。在附圖中，除非上下文另外規定，同樣的符號典型地標識同樣的部分。在詳述、附圖和權利要求中描述的示例性實施方案并不意欲是限制性的。在不脫離本文所給出主題的精神或范圍的情況下，可以采用其它實施方案，并且可以進行其它變更。將容易明白的是如本文一般地描述的，以及在附圖中示例的，可以將本公開方面以各種各樣的不同構造排列、替換、組合、分離和設計，所有這些在本文中明確地預期。如本文所使用的，術語“相態”是指物質的物理上不同的形式。例如，物質的相態可以包括物質的任何已知狀態，如氣相、液相和固相。此外，物質的相態可以包括任何混合狀態如氣液混合相、氣固混合相、液固混合相和氣液固混合相。氣相下的物質具有比液相下的物質較小的密度，并且液相下的物質具有比固相下的物質較小的密度。因此，用于說明的目的，在下文中將把氣相下的物質稱為與液體或固相下的物質相比較輕的相態的物質，并且將液相或氣液混合相下的物質稱為相對于固相下的物質較輕的相態的物質。此外，在下文中將把固相下的物質稱為比氣相、液相或氣液混合相下的物質較重的相態的物質，并且把液相下的物質稱為比氣相下的物質較重的相態的物質。如本文所使用的，術語“產物”是指在反應過程中形成的物質。參見例如，國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)化學術語概略(Compendium of Chemical Terminology),第二版(1997)，其通過引用以其全部內容結合在此。如本文所使用的，術語“一種或多種反應物”是指進入至微型反應器中的原始物質。如本文所使用的，術語“反應”是指其中將一種以上物質轉化為另一種或多種物質的過程。如本文所使用的，術語“反應”、“反應的”和“反應中的”意指經歷如本文所定義的反應。至少一種反應物可以通過化學或生物化學反應產生一種或多種產物。可以將反應粗略分類為化合、分解、置換和復分解。以實例的方式，在化合反應中，可以將兩種以上的反應物化合以產生單一的產物。在分解反應中，可以將一種反應物分離為兩種以上產物。此夕卜，在置換和復分解反應中，兩種以上反應物中的組成元素可以交換以便產生兩種以上的產物。在一個實施方案中，微型反應器包括具有至少一個彎曲的微通道的反應通道，所述至少一個彎曲的微通道具有外彎曲表面和內彎曲表面并且被配置為產生離心力；所述入口被配置為將至少一種反應物提供至反應通道中；并且所述出口分叉為第一子出口和第二子出口，所述第一子出口與至少一個彎曲的微通道的內彎曲表面連通，并且所述第二子出口與至少一個彎曲的微通道的外彎曲表面連通。
在一些實施方案中，入口可以連接至反應通道的一端，并且出口可以連接至反應通道的另一端。入口可以形成于一個路徑或通道中，而可以將出口形成以分支為兩個子出口，即，第一子出口和第二子出口。第一子出口可以從至少一個彎曲的微通道的內彎曲表面伸出，而第二子出口可以從至少一個彎曲的微通道的外彎曲表面伸出。因此，第一子出口可以比第二子出口位于更接近于至少一個彎曲的微通道的中心。因為反應通道包括所述至少一個彎曲的微通道，離心力可以通過所述至少一個彎曲的微通道的曲率產生。所產生的離心力可以施加至流過彎曲的微通道的物質，如反應物或產物，并且可以將物質從彎曲的微通道的曲率中心移開。彎曲的微通道中的離心力F可以由公式F = mv2/i■表示，其中m是在彎曲的微通道中流動的物質的質量(或密度)并且r是彎曲的微通道中的曲率半徑。因此，施加至流過彎曲的微通道的物質的離心力正比于物質的質量或密度。因此，具有較小密度的較輕相態的物質傾向于沿彎曲的微通道中的內彎曲表面流動，而具有更大密度的較重相態的物質傾向于沿彎曲的微通道中的外彎曲表面流動。在一些實施方案中，所述至少一個彎曲的微通道的每一個可以具有在亞毫米至毫米的范圍內的寬度或深度。例如，深度或寬度值不大于約3mm ;約Imm ;約0. 5mm ;或約0. Imm0所述至少一個彎曲的微通道的長度可以是任何尺寸。在一些實施方案中，微通道的長度可以在英寸的數量級。例如，微通道的長度不大于約6英寸；約3英寸；約I英寸或約0. 5英寸。在一些實施方案中，所述至少一個彎曲的微通道的長度尺寸可以是變化的或恒定的。例如，所述至少一個彎曲的微通道被配置為3維螺旋形反應通道或旋風型反應通道。在一些實施方案中，反應通道的所述至少一個彎曲的微通道的一部分可以具有基本上半圓形或半橢圓形形狀。所述至少一個彎曲的微通道的橫截面可以是任何形狀，例如，但不限定于，矩形、正方形、梯形、三角形、圓形或半圓形。在一些實施方案中，產物或副產物可以通過所述至少一種反應物或者通過流過反應通道中的至少一個彎曲的微通道的兩種以上的反應物之間的反應形成。副產物可以包括從反應產生的任意類型的副產物和/或廢棄物。在一些實施方案中，至少一種反應物、產物和副產物可以具有彼此不同的相態。以實例的方式，在反應通道中流動的物質(例如，反應物、產物和/或副產物)可以形成多個相態，如氣液混合相、氣固混合相、液固混合相和氣液固混合相。當具有至少兩個不同的相態的物質流過所述至少一個彎曲的微通道時，依賴于每個物質的相態，物質的每一個可以不同地經受所述至少一個彎曲的微通道中產生的離心力。如上所述，離心力正比于流過所述至少一個彎曲的微通道的每一個物質的質量或密度。因此，在物質即所述至少一種反應物、產物和副產物中，具有較輕的相態的物質歸因于施加至其上的相對較小的離心力傾向于沿彎曲的微通道中的內彎曲表面流動，并且因此，可以通過從內彎曲表面伸出的第一子出口收集物質。相反，具有較重相態的物質的物質歸因于施加至其上的相對較大的離心力傾向于沿彎曲的微通道中的外彎曲表面流動，并且因此，可以通過從外彎曲表面伸出的第二子出口收集物質。因此，所述至少一種反應物、產物和副產物可以在反應通道的所述至少一個彎曲的微通道中的不同路徑中流動，并且因此可以根據其每一個的相態分別將它們從第一子出口和第二子出口收集。作為結果，可以將具有多個物理相態的物質通過使用微型反應器根據其每一個的相態容易地并且有效地彼此分離。在一個實施方案中，微型反應器可以用于進行多種類型的反應如化學和/或生物 化學反應。在一些實施方案中，微型反應器可以用于進行其中產物和/或副產物相對于反應物具有不同的相態的反應。在一個實施方案中，在微型反應器中流動的所述至少一種反應物可以是在微型反應器中的反應過程中產生產物和/或副產物的任何物質。以實例的方式，所述至少一種反應物可以是具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種的任何物質。由反應過程中流過所述至少一個彎曲的微通道的所述至少一種反應物產生的產物可以具有氣相、液相、氣液混合相、液固混合相和固相中的任一種。任選地由所述至少一種反應物產生的副產物可以具有液相、液固混合相和固相中的任一種。在一個實施方案中，微型反應器可以通過使用多種公知的顯微機械加工技術如圖案化、光刻和蝕刻中的任何一種制造。以實例的方式，微型反應器可以通過在基板如金屬、硅、特弗隆(Teflon)(注冊商品名)、玻璃、陶瓷、塑料、聚合物等上進行顯微機械加工制造。以實例的方式，可以使用 LIGA(Lithographic Galvanoforming Abforming)技術使用X射線光刻、使用EPON SU-8(商品名)的高縱橫比光刻、微放電機械加工(.mu. -EDM)、硅通過深度活性離子蝕刻(RIE)的高縱橫比機械加工、熱壓印、立體光刻、激光機械加工、離子束機械加工以及使用由堅硬物質如鉆石制成的微型工具的機械顯微切割作為所述顯微機械加工技術。這些技術中的任一種可以以其自身單獨使用或以其兩種以上的組合使用。對于顯微機械加工技術的詳細說明，請參見在例如“微型反應器，劃時代的合成技術(Microreactors, Epoch-making Technology for Synthesis)” (由Jun-ichi Yoshida 編輯并由 CMC Publishing Co. , Ltd.出版，2003)和“Fine ProcessingTechnology, Application Volume—Application to Photonics, Electronics andMechatronics—，，(由日本 Meeting Committee of the Society of Polymer Science 編輯并且由NTS Inc.出版，2003)中描述的方法，通過引用以它們的全部內容結合在此。在另一個實施方案中，微型反應器可以包括具有外彎曲表面和內彎曲表面并且被配置為產生離心力的基本上圓形的反應微通道。微型反應器可以還包括入口和出口，所述入口被配置為將至少一種固體催化劑粒子和至少一種反應物提供至基本上圓形的反應微通道中，并且所述出口與基本上圓形的反應微通道的內彎曲表面連通。所述至少一種反應物可以具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種。因為微型反應器包括基本上圓形的反應微通道，所以可以通過基本上圓形的反應微通道的曲率產生離心力。因此，可以將離心力施加至流過基本上圓形的反應微通道的所述至少一種固體催化劑粒子和所述至少一種反應物。可以對流過基本上圓形的反應微通道的所述至少一種反應物在微型反應器中經受催化反應以形成包括產物的物質。在一些實施方案中，可以使用微型反應器進行使用至少一種固體催化劑粒子的任何催化反應。在一些實施方案中，可以使用微型反應器進行使用至少一種固體催化劑粒子和至少一種反應物的催化反應。固體催化劑粒子與具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種的所述至少一種反應物之間的催化反應可以形成具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種的產物。如上所述，可以將離心力不同地施加至在圓形的反應微通道中流動的物質。因此，催化劑粒子和通過催化反應形成的產物可以經受不同的離心力。例如，與所述至少一種反應物和產物比較，流過基本上圓形的反應微通道的所述至少一種固體催化劑粒子可以經受更大的離心力，所述至少一種反應物和產物這兩者分別具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種。因此，所述至少一種催化劑固體粒子沿基本上圓形的反應微通道中的外圓形表 面流動，因為所述至少一種催化劑固體粒子經受相對較大的離心力，并且因此，它被迫使離開產生離心力處的反應微通道中心。相反，所述至少一種反應物和產物沿基本上圓形的反應微通道中的內圓形表面流動，因為所述至少一種反應物和產物經受相對較小的離心力，并且因此，它們在反應微通道的內彎曲表面中流動。因此，可以將所述至少一種反應物和包括具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種的產物的物質從與內彎曲表面連通的出口收集，而可以將所述至少一種催化劑固體粒子保持在基本上圓形的反應微通道中。在一些實施方案中，基本上圓形的反應微通道被配置為使所述至少一種固體催化劑粒子沿其外彎曲表面循環。因此，可以將保持在微型反應器中的所述至少一種催化劑固體粒子連續地用于催化反應，只要將至少一種反應物連續地提供至微型反應器中即可。在一些實施方案中，入口可以相切地連接至基本上圓形的反應微通道的外彎曲表面。出口可以從基本上圓形的反應微通道的內彎曲表面突出。以實例的方式，出口可以在遠離入口的位置從基本上圓形的反應微通道的內彎曲表面向基本上圓形的反應微通道的中心突出，以使得可以將所述至少一種反應物基本上通過與所述至少一種固體催化劑粒子在微通道中接觸轉化為產物。因為出口遠離入口，可以使所述至少一種反應物沿基本上圓形的反應微通道循環足夠長時間以使得所述至少一種反應物充分接觸所述至少一種固體催化劑粒子。具體而言，入口可以在連接點連接至基本上圓形的反應微通道并且出口可以在分支點從基本上圓形的反應微通道分出。以實例的方式，連接點與分支點之間沿基本上圓形的反應微通道的角度為約250度。例如，但不限定于，連接點與分支點之間沿基本上圓形的反應微通道的角度可以是約250度至約360度，約260度至約360度，約270度至約360度，約280度至約360度，約290度至約360度，約300度至約360度，約310度至約360度，約320度至約360度，約330度至約360度，約340度至約360度，約350度至約360度，約250度至約260度，約250度至約270度，約250度至約280度，約250度至約290度，約250度至約300度，約250度至約310度，約250度至約320度，約250度至約330度，約250度至約340度，或者約250度至約350度。例如，但不限定于，連接點與分支點之間沿基本上圓形的反應微通道的角度可以是約250度，約260度，約270度，約280度，約290度，約300度，約310度，約320度，約330度，約340度，或者約350度。在一些實施方案中，微型反應器可以還包括過濾裝置，所述過濾裝置被配置為防止所述至少一種固體催化劑粒子流至出口中。以實例的方式，但不限定于，過濾裝置可以包括篩網過濾器或擋板。例如，可以使用金屬或玻璃制造篩網過濾器。篩網過濾器可以具有至少小于所述至少一種固體催化劑粒子的粒徑的篩目大小，以便防止所述至少一種固體催化劑粒子通過出口流出。在一些實施方案中，基本上圓形的反應微通道可以具有在亞毫米至毫米的范圍內的寬度或深度。以實例的方式，深度或寬度值不大于約3mm ;約Imm ;約0. 5mm ;或約0. 1mm。基本上圓形的反應微通道的長度可以是任何尺寸。在一些實施方案中，基本上圓形的反應微通道的長度可以是英寸的數量級。以實例的方式，基本上圓形的反應微通道的長度不大 于約6英寸；約3英寸；約I英寸或約0. 5英寸。在一些實施方案中，基本上圓形的反應微通道的長度尺寸可以變化或者可以是恒定的。在一些實施方案中，基本上圓形的反應微通道的橫截面可以是任何形狀，例如，但不限定于，矩形、正方形、梯形、三角形、圓形或半圓形。在再另一個實施方案中，反應方法可以包括使至少一種反應物流過具有彎曲的微通道的微型反應器；將所述至少一種反應物在彎曲的微通道中轉化為至少一種產物；和根據至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿彎曲的微通道的內彎曲表面或彎曲的微通道的外彎曲表面流動。在一些實施方案中，所述至少一種產物具有較輕的相態下的第一產物和較重的相態下的第二產物。此外，根據至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿彎曲的微通道的內彎曲表面或者彎曲的微通道的外彎曲表面流動可以包括在彎曲的微通道中產生離心力；以及使得第一產物沿彎曲的微通道的內彎曲表面流動，并且使得第二產物沿彎曲的微通道的外彎曲表面流動。在一些實施方案中，反應方法可以還包括通過使用分別與彎曲的微通道的內彎曲表面和外彎曲表面連通的第一出口和第二出口，分開地收集第一和第二產物。在一些實施方案中，使至少一種反應物流過微型反應器可以包括使至少一種固體催化劑粒子在彎曲的微通道中流動以引起所述至少一種固體催化劑粒子與所述至少一種反應物之間的催化反應。在一些實施方案中，所述至少一種反應物和所述至少一種產物的每一種可以具有氣相、液相和氣液混合相(gas-liquid mixed)中的任一種。此外，根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿彎曲的微通道的內彎曲表面或彎曲的微通道的外彎曲表面流動可以包括在彎曲的微通道中產生離心力；和使得所述至少一種產物沿彎曲的微通道的內彎曲表面流動并且進一步使得所述至少一種固體催化劑粒子沿彎曲的微通道的外彎曲表面流動。在一些實施方案中，反應方法可以還包括從與彎曲的微通道的內彎曲表面連通的出口收集所述至少一種產物。反應方法可以還包括將所述至少一種固體粒子通過彎曲的微通道循環。微型反應器可以用于進行多種類型的反應如化學和/或生物化學反應。以實例的方式，微型反應器可以用于進行其中由反應產生的產物和/或副產物具有相對于反應物不同的相態的反應。所述至少一種反應物可以是產生至少一種產物，S卩，第一產物和/或第二產物(例如，副產物)的任意物質。這些產物在反應物在微型反應器中反應的過程中可以具有與所述反應物不同的相態。以實例的方式，所述至少一種反應物可以是具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種的任何物質，從在反應過程中流過所述至少一個彎曲的微通道的所述至少一種反應物產生的產物可以具有氣相、液相、氣液混合相、液固混合相和固相中的任一種，并且任選地從所述至少一種反應物產生的副產物可以具有液相、液固混合相和固相中的任一種。例如，但不限定于，具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種的所述至少一種反應物在反應過程中流過所述至少一個彎曲的微通道以形成具有固相的產物和任選的副產物。在這種情況下，具有相對于產物和任選的副產物較輕的相態的所述至少一種反應物傾向于沿所述至少一個彎曲的微通道中的內彎曲表面流動，而產物和任選的副產物傾向于沿所述至少一個彎曲的微通道中的外彎曲表面流動。作為結果，可以從與內彎曲表面連通的第一 子出口收集所述至少一種反應物，并且可以從與外彎曲表面連通的第二子出口收集產物和任選的副產物。因此，使用微型反應器用于反應，可以將所述至少一種反應物容易地并且有效地從產物和任選的副產物分離。例如，但不限定于，所述至少一種反應物和產物可以具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種，并且副產物可以具有固相。在這種情況下，可以從第一子出口收集所述至少一種反應物和產物，并且可以從第二子出口收集副產物。因此，使用微型反應器可以將副產物容易地和有效地從所述至少一種反應物和產物分離。例如，但不限定于，所述至少一種反應物可以是氣相，產物和任選的副產物可以具有液相、固相和液固混合相中的任一種。在這種情況下，所述至少一種反應物可以從第一子出口收集，并且產物和任選的副產物可以從第二子出口收集。因此，使用微型反應器用于反應可以將所述至少一種反應物容易地并且有效地與產物和任選的副產物分離。例如，但不限定于，所述至少一種反應物和產物可以具有氣相中的任一種，副產物可以具有液相、固相和液固混合相中的任一種。在這種情況下，可以從第一子出口收集所述至少一種反應物和產物，并且可以從第二子出口收集副產物。因此，使用微型反應器用于反應可以將所述至少一種反應物和產物容易地并且有效地與副產物分離。在一些實施方案中，反應方法可以還包括使至少一種催化劑固體粒子流過微型反應器。在下文中，參考附圖，將給出根據本發明的微型反應器的更詳細的描述。圖IA是顯示了微型反應器的示例性實施方案的示意圖，并且圖IB是圖IA中的微型反應器的平面圖。圖IA和IB示出了微型反應器100包括反應通道110、入口 120和分叉的出口 130。反應通道110包括彎曲的微通道112、外彎曲表面114和內彎曲表面116。出口 130分叉為第一子出口 132和第二子出口 134。參考

圖1B，入口 120可以在連接點C連接至彎曲的微通道112的一端，并且出口130可以從彎曲的微通道112的另一端在分支點B分支。以實例的方式，入口 120可以具有直通路的形狀，并且具有在亞毫米至毫米的范圍內的長度。彎曲的微通道112可以具有基本上半圓形或半橢圓的形形狀。以實例的方式，圖IB示出了連接點C與分支點B之間沿彎曲的微通道112的角度可以是約180度。角度不限于示出的角度，但是可以如上所述是不同的。此外，圖IB示出了出口 130可以在分支點B分叉為第一子出口 132和第二子出口134，并且因此，出口 130可以由基本上V-形通道形成。具有基本上半圓形或半橢圓形形狀的彎曲的微通道112的半徑和出口 130的長度可以分別具有亞毫米至毫米的范圍。在一個實施方案中，彎曲的微通道112的一部分可以是基本上半圓形或半橢圓形形狀。以實例的方式，彎曲的微通道112可以具有在亞毫米至毫米范圍內的寬度或深度。例如，但不限定于，深度或寬度值不大于約3mm ;約Imm ;約0. 5mm ;或約0. 1mm。彎曲的微通道112的長度可以是任何尺寸的。以實例的方式，彎曲的微通道112的長度可以是英寸量級的。例如，但不限定于，微通道的長度不大于約6英寸；約3英寸；約I英寸或約0. 5英寸。通過另一個實例的方式，彎曲的微通道112的長度尺寸可以變化或者是恒定的。彎曲的微通道112的橫截面可以是任何形狀，例如，但不限定于，矩形、正方形、梯形、三角形、圓形或半圓形。微型反應器100可以通過任意已知方法制造。在一個實施方案中，微型反應器100 可以通過在基板如硅晶片上進行顯微機械加工技術如圖案化、光刻和蝕刻制造。以實例的方式，基板如硅晶片可以在其兩側涂布有氮化物，并且涂布在基板的上側上的氮化物可以使用等離子蝕刻圖案化以暴露氮化物涂層下面的基板的所需部分(例如，用于反應通道110的部分)。之后，可以蝕刻基板的上側上的暴露部分以便形成反應通道110。顯微機械加工過的基板的上側可以通過合適的覆蓋物物質，如，不限于，石墨覆蓋墊覆蓋，以通過反應通道110提供用于輸送物質如反應物和產物的防漏導管。在一個實施方案中，可以通過使用注入器件如注射器、微量加液器或微型泵，將至少一種反應物從反應物儲存器或槽引入至微型反應器100的入口 120中。之后，所述至少一種反應物可以沿外彎曲表面114和內彎曲表面116兩者流動，因為反應尚未在彎曲的微通道112中充分地發生。在所述至少一種反應物在彎曲的微通道112中流動一定時間之后，化學或生物化學反應可以逐漸地進行，并且因此，所述至少一種反應物可以產生產物和任選的副產物。所述至少一種反應物、產物和任選的副產物可以具有至少兩種不同的相態。在這種情況下，在所述至少一種反應物、產物和任選的副產物中，較輕相態的物質沿彎曲的微通道112中的內彎曲表面116流動以便被從第一子出口 132收集，而較重相態的物質沿彎曲的微通道112中的外彎曲表面114流動以便被從第二子出口 134收集。較輕相態的物質可以流動至連接至第一子出口 132的一端的較輕相態的物質的儲存器或槽中，而較重相態的物質可以流動至連接至第二子出口 134的一端的較重相態的物質的儲存器或槽中。在一些實施方案中，可以將至少一種固體催化劑粒子與所述至少一種反應物一起引入至入口 120以便促進所述至少一種反應物的反應。之后，所述至少一種固體催化劑粒子可以沿外彎曲表面114流動，因為與氣相、液相或氣液混合相中的所述至少一種反應物比較，更大的離心力施加至所述至少一種固體催化劑粒子。因此，可以從連接至外彎曲表面114的第二子出口 134收集所述至少一種固體催化劑粒子，并且可以再次使用所述至少一種固體催化劑粒子。圖2A是顯示了微型反應器的另一個示例性實施方案的示意分解圖。在一個實施方案中，微型反應器200可以包括四(4)個彎曲的微通道以形成3維螺旋形結構。圖2B是顯示了圖2A中微型反應器的3維螺旋形反應通道的示意圖。
圖2A和2B示出了微型反應器200包括3維螺旋形反應通道210，所示3維螺旋形反應通道210具有四個彎曲的微通道212、214、216和218和分叉出口 230，所述四個彎曲的微通道212、214、216和218通過通路和入口相互連接以使反應物順次流動至四個彎曲的微通道212、214、216和218中，以及所述分叉出口 230使反應物通過四個彎曲的微通道212、214,216和218流出反應通道210。彎曲的微通道212、214、216和218的每一個可以具有外彎曲表面和內彎曲表面，如圖IA中所示。此外，彎曲的微通道212、214、216和218的每一個可以具有入口 220、252、254和256以從外部或上面的微通道(例如，212、214、216)接受至少一種反應物或產物。此外，彎曲的微通道212、214和216的每一個可以具有通路孔242、244、246以使所述至少一種反應物流至下面的微通道(例如，214、216、218)中。可以將彎曲的微通道212、214、216和218中的每一個在分開的基板如，但是不限于，硅，或任何可顯微機械加工的物質上顯微機械加工。可以刻蝕在每個基板上顯微機械加工的彎曲的微通道212的每一個的一端214和216，以形成配置為在彎曲的微通道212、214,216和218之間連接的通路孔242、244和246。可以將顯微機械加工過的基板連接在一起，同時也可以將每個基板上的彎曲的微通道經由通路孔242、244和246連接至其他基 板上的其他一個或多個彎曲的微通道。因此，可以配置與另一個相互連接的彎曲的微通道以形成3維螺旋形反應通道。詳細地，如圖2A和2B中所示，可以使用如上所述的標準顯微機械加工技術如光刻和蝕刻將彎曲的微通道212顯微機械加工在第一基板上。可以將第一基板進一步顯微機械加工以形成入口 220，以使得入口 220接觸彎曲的微通道212的一端。可以蝕刻彎曲的微通道212的另一端以形成通路孔242。可以將第二和第三基板顯微機械加工以分別形成彎曲的微通道214和216，以及入口 252和254，并且之后，使用如上所述的標準顯微機械加工技術如光刻和蝕刻，可以蝕刻彎曲的微通道214和216的一端以分別形成通路孔244和246。也可以使用標準顯微機械加工技術如光刻和蝕刻，將四個基板顯微機械加工以形成彎曲的微通道218、入口 256和出口 230，并且可以將出口 230進一步分叉為第一出口 232和第二出口 234。這里，可以將彎曲的微通道212的通路孔242形成為與彎曲的微通道214的入口252連通；可以將彎曲的微通道214的通路孔244形成為與彎曲的微通道216的入口 254連通；并且可以將彎曲的微通道216的通路孔246形成為與彎曲的微通道218的入口 256連通。接下來，可以將第一基板與第二基板的上側連接，以使得在第一基板上的彎曲的微通道212的一端處的通路孔242可以與第二基板上的彎曲的微通道214的入口 252連通。之后，可以將第二基板的下側與第三基板的上側連接，以使得第二基板上的彎曲的微通道214的一端處的通路孔244可以與第三基板上的彎曲的微通道216的入口 254連通。隨后，第三基板的下側可以與第四基板的上側連接，以使得第三基板上的彎曲的微通道216的一端處的通路孔246可以與第四個基板上的彎曲的微通道218的入口 256連通。可以將每個在其上顯微機械加工有彎曲的微通道的多個基板彼此氣密地連接，以便避免任何泄露的物質流過彎曲的微通道212、214、216和218。之后，在其上顯微機械加工有第一彎曲的微通道212的第一基板的上側可以覆蓋有配置為用于在彎曲的微通道212中流動的物質提供防漏導管的合適的覆蓋物質，如，不限于，石墨覆蓋墊。因此，四個彎曲的微通道212、214、216和218可以互相連接以形成3維螺旋形通道，如圖2B中所示。對本領域技術人員顯而易見的是用于將物質如反應物和產物輸送至反應通道中和輸送出反應通道的管道可以分別連接至入口 220、第一出口 232和第二出口 234。對本領域技術人員顯而易見的是，可以將各自在分開的基板上顯微機械加工的多個彎曲的微通道相互連接以形成3維螺旋形反應通道。當具有至少兩種不同的相態的物質流過具有至少兩個彎曲的微通道的3維螺旋形反應通道，多相態物質中的較輕相態的物質可以沿彎曲的微通道中的內彎曲表面流動，同時多相物質中較重相態的物質可以沿彎曲的微通道中外彎曲表面流動。反應通道中的長度變得越長，分離效率可以變得越好。因此，在具有至少兩個彎曲的微通道的3維螺旋形反應通道中流動的多相物質可以有效地分離為較輕相態的物質和較重相態的物質。圖3給出了顯示微型反應器的另一個示例性實施方案的示意分解圖。圖3示出微型反應器300包括具有四個彎曲的微通道312、314、316和318的反應通道310，從外部接收至少一種反應物的入口 320，以及使所述至少一種反應物或產物流出反應通道310的分叉出口 330。
反應通道310可以以用于反應通道210的方法基本上相似的方法形成。例如，彎曲的微通道312、314、316和318可以分別具有外彎曲表面和內彎曲表面，并且如上所述，它們可以通過通路孔342、344和346與入口 352、354和356相互連接。出口 330分叉為第一出口 332和第二出口 334。與其中彎曲的微通道212、214、216和218具有基本上相同的半徑的反應通道210相反，可以形成反應通道310，以隨著它越小而具有越小的半徑以形成錐體(corn)。例如，在第二基板上顯微機械加工的彎曲的微通道314具有比在放置在第二基板上的第一基板上顯微機械加工的彎曲的微通道312的半徑較小的半徑；在第三基板上顯微機械加工的彎曲的微通道316具有比放置在第三基板上的第二基板的彎曲的微通道314的半徑較小的半徑；并且在第四基板上顯微機械加工的彎曲的微通道318具有比在放置在第四基板上的第三基板上顯微機械加工的彎曲的微通道316的半徑較小的半徑。因此，在其上各自顯微機械加工有漸減半徑的彎曲的微通道的第一至第四基板可以被配置為形成旋風型反應通道，如圖3中所示。當具有至少兩種不同的相態的物質流過具有至少兩個具有漸減的曲率的彎曲的微通道的旋風型反應通道時，較輕相態的物質沿彎曲的微通道中的內彎曲表面流動，而較重相態的物質沿彎曲的微通道中的外彎曲表面流動。反應通道的長度變得越長，分離效率變得越好。因此，可以將在具有至少兩個彎曲的微通道的旋風型反應通道中流動的多相物質有效地分離為輕相態的物質和較重相態的物質。圖4A是微型反應器的再又另一個不例性實施方案的不意圖，并且圖4B是圖4A中的微型反應器的平面圖。圖4A和4B示出了微型反應器400包括基本上圓形的反應微通道410、入口 420和出口 430。基本上圓形的反應微通道410可以具有外圓形壁412和內圓形壁414。如圖4B中所示，入口 420可以在連接點C相切地連接至外圓形壁412，并且出口430可以在分支點B從內圓形壁414向基本上圓形的反應微通道410的中心突出。如本文所使用的，“相切地”意指入口 420連接至基本上圓形的反應微通道410，以使得所述至少一種反應物和/或所述至少一種固體催化劑粒子可以流動至或引入至基本上圓形的反應微通道410中而對連接點C處的流動具有高的阻力，如圖4B中所示。可以使用標準顯微機械加工技術如光刻和蝕刻，在基板上顯微機械加工基本上圓形的反應微通道410、連接至基本上圓形的反應微通道410的外圓形壁412的入口 420以及從基本上圓形的反應微通道410的內圓形壁414突出的出口 430，如對于微型反應器100、200和300所描述的。將出口 430的末端蝕刻至基板中以配置為使除催化劑粒子之外的氣相、液相或氣液混合相下的物質如反應物和產物離開。之后，用配置為用于流過基本上圓形的反應微通道410的物質提供防漏導管的合適覆蓋物質如，不限于，石墨覆蓋墊覆蓋基板的上側。用于將物質如反應物和產物輸送至反應通道中和輸送出反應通道的管道可以分別連接至入口 420和出口 430。在圖4A中，至少一種催化劑固體粒子沿基本上圓形的反應微通道410中的外圓形表面流動，并且保持在基本上圓形的反應微通道410中連續循環用于催化反應。除所述至少一種催化劑固體粒子之外的氣相、液相或氣液混合相中的物質沿基本上圓形的反應微通道410中的內圓形表面流動，以從微型反應器400通過出口 430移除。在一個實施方案中，可以將所述至少一種催化劑固體粒子和所述至少一種反應物一起或分開地引入至入口 420中，并且移動至基本上圓形的反應微通道410中。因為催化反應可以在基本上圓形的反應微通道410中進行，因此所述至少一種反應物產生產物和任 選的副產物。雖然所述至少一種催化劑固體粒子具有固相，但是所述至少一種反應物、產物和任選的副產物分別具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種。因此，所述至少一種催化劑固體粒子沿基本上圓形的反應微通道410的外圓形壁412流動，而所述至少一種反應物、產物和任選的副產物沿基本上圓形的反應微通道410的內圓形壁414流動。這是因為所述至少一種催化劑固體粒子經受比所述至少一種反應物、產物和任選的副產物相對大的離心力，并且被迫使離開基本上圓形的反應微通道410的中心。因為出口 430從基本上圓形的反應微通道410的內圓形壁414突出，所以沿外圓形壁412流動的所述至少一種催化劑固體粒子保持為沿基本上圓形的反應微通道410的外圓形壁412連續循環。然而，所述至少一種反應物、產物和任選的副產物流動至出口 430中并收集在儲存器或槽中。在一些實施方案中，所述至少一種催化劑固體粒子可以被懸浮在微型反應器的基本上圓形的反應微通道中。在其他實施方案中，所述至少一種催化劑固體粒子可以被流化在微型反應器的基本上圓形的反應微通道中。對于本領域技術人員顯而易見的是微型反應器可以用于使用至少一種催化劑固體粒子的任何催化反應。以實例的方式，可以通過如下方法將至少一種催化劑固體粒子裝載入微型反應器中在從微型反應器的基本上圓形的反應微通道的內圓形壁突出的出口抽真空的同時，在壓力下將催化劑粒子的懸浮體引入至連接至微型反應器的基本上圓形的反應微通道的入口中或與入口連通的催化劑引入口中，直至基本上圓形的反應微通道被所述至少一種催化劑固體粒子填充。對于本領域技術人員顯而易見的是也可以采用用于將至少一種催化劑固體粒子裝載入微型反應器中的任何其他方法。在一些實施方案中，微型反應器可以還包括位于分支點B，配置為防止所述至少一種催化劑固體粒子流至出口中的過濾裝置。以實例的方式，過濾裝置可以是如，不限于，篩網過濾器或擋板，如圖4C和圖4D中所示。圖4C是微型反應器400的示意圖，所述微型反應器400還包括位于在出口 430與基本上圓形的反應微通道410的內圓形壁之間的連接區(例如，圖4B中所示的分支點B)處的篩網過濾器432。篩網過濾器432可以被配置為防止所述至少一種催化劑固體粒子流至出口 430中。詳細地，所述至少一種催化劑固體粒子可以沿基本上圓形的反應微通道410中的外圓形表面流動，而除所述至少一種催化劑固體粒子之外的氣相、液相或氣液混合相下的物質沿基本上圓形的反應微通道410中的內圓形表面流動。通過篩網過濾器432可以防止所述至少一種催化劑固體粒子流至出口 430中以將其保持在基本上圓形的反應微通道410中。因此，所述至少一種催化劑固體粒子保持在基本上圓形的反應微通道410中，以在催化反應過程中連續地循環通過它，而可以將除所述至少一種催化劑固體粒子之外的物質從基本上圓形的反應微通道410通過出口 430移除。圖4D是微型反應器400的示意圖，所述微型反應器400還包括位于在出口 430與基本上圓形的反應微通道410的內圓形壁之間的連接區域處的擋板434。也可以將擋板434配置為防止所述至少一種催化劑固體粒子流至出口 430中。擋板通常是設計為抑制或調整流體的流動或光或聲的發出的板或機械裝置。詳細地，所述至少一種催化劑固體沿基本上圓形的反應微通道410中的外圓形表面流動，而除至少一種催化劑固體粒子之外的氣相、液相或氣液混合相下的物質沿基本上圓形的反應微通道410中的內圓形表面流動。所述至 少一種催化劑固體粒子保持在基本上圓形的反應微通道410中以連續地循環通過它以用于催化反應，而可以將除所述至少一種催化劑固體粒子之外的氣相、液相或氣液混合相下的流體物質從微型反應器400通過從基本上圓形的反應微通道410的內圓形壁突出的出口430移除。本領域技術人員將理解，對于本文所公開的這個和其他過程和方法，過程和方法中表現出的功能可以以不同的順序實現。此外，列出的步驟和操作僅作為實例提供，并且一些步驟和操作可以是任選的，被組合為較少的步驟和操作，或者被擴展成附加的步驟和操作而不有損于所公開的實施方案的本質。本公開不以本申請中描述的具體實施方案的方式受限制，所述具體實施方案意欲作為不同方面的說明。如本領域技術人員將明白的，可以進行許多修改和變更而不背離其精神和范圍。除了在本文列舉的那些以外，本公開的范圍內的功能等價的方法和裝置也從以上說明中將對于本領域技術人員是顯見的。這些修改和變更也要落入后附權利要求的范圍內。本公開僅以后附權利要求，連同這些權利要求授權的全部范圍的等價物的方式受限制。應該理解本公開不限于具體的方法、試劑、化合物組合物或生物體系，其當然可以變化。還應該理解的是本文所使用的術語僅是用于描述具體實施方案的目的，并且不意欲是限制性的。對于本文中基本上任何的復數和/或單數術語的使用，本領域技術人員可以按照對于上下文和/或應用是合適的從復數轉換為單數和/或從單數轉化到復數。為清楚起見，可以在本文明確給出多種單數/復數排列。本領域技術人員將理解，通常，本文中并且尤其是所附權利要求中(例如，所附權利要求的主體)使用的術語，一般意欲作為“開放性”術語(例如，應該將術語“包括(including) ”解釋為“包括但不限于”，應該將術語“具有”解釋為“至少具有”，應該將術語“包括(includes)”解釋為“包括但不僅限于”等)。本領域技術人員還將理解，如果意欲引入特定數量的權利要求列舉項，這樣的意圖將在權利要求中明確地列舉，并且在不存在這種列舉項的情況下不存在這樣的目的。例如，為了有助于理解，以下所附權利要求可以包含引導性的短語“至少一個”和“一個或多個”的使用以引入權利要求列舉項。然而，即使當同一個權利要求包含引導短語“一個或多個”或“至少一個”和不定冠詞例如“一個”或“一種”時，也不應將這種短語的使用解釋為暗示通過不定冠詞“一個”或“一種”引入的權利要求列舉項將任何包含這樣引入的權利要求列舉項的特定權利要求限定為僅包含一個這種列舉項的實施方案(例如，應將“一個”和/或“一種”解釋為意指“至少一個”或“一種或多種”)；這對于用以引入權利要求列舉項的定冠詞的使用也同樣適用。此外，即使明確地敘述特定數量的所引入的權利要求列舉項，本領域技術人員也將理解應將這種列舉項解釋為意指至少所敘述的數目(例如，不帶有其他修飾的裸列舉項“兩個列舉項”意指至少兩個列舉項，或者兩個以上列舉項)。此外，在使用類似于“A、B和C等中的至少一個”的慣例的那些情況下，通常這種表述意味著本領域技術人員將理解的慣例(例如，“具有A、B和C中的至少一個的體系”將包括但不限于具有單獨的A、單獨的B、單獨的C、A和B —起、A和C一起、B和C 一起、和/或A、B和C 一起等的體系)。此外，即使明確地敘述特定數量的所引入的權利要求列舉項，本領域技術人員將理解應將這種列舉項解釋為意指至少所敘述的數目(例如，不帶有其他修飾的裸列舉項“兩個列舉項”意指至少兩個列舉項，或者兩個以上列舉項)。在使用類似于“A、B或C等中的至少一個”的慣例的那些情況下，通常這種表述意味著本領域技術人員將理解的慣例(例如，“具有A、B或C中的至少一個的體系”將包括但不限于具有單獨的A、單獨的B、單獨的C、A和B —起、A和C 一起、B和C 一起、和/或 A、B和C 一起等的體系)。本領域技術人員將進一步理解實際上任何表現兩個或多個可替換術語的分離性單詞和/或短語，不論在說明書、權利要求書還是附圖中，都應當被理解為意圖包括術語的一個、術語的任何一個或全部兩個術語的可能性。例如，應將短語“A或B”理解為包括“A”或“B”或“A和B”的可能性。此外，在以馬庫什組的方式描述本公開的特征或方面的情況下，本領域技術人員將認識到從而也以馬庫什組的成員中的任何單獨成員或子組的方式描述了本公開。如本領域技術人員將理解的，用于任何和所有目的，如以提供書面描述的方面，本文公開的所有范圍也包含其任何和所有的可能的子范圍和子范圍的組合。可以將任何所列舉的范圍容易地認為是充分地描述并能夠將所述范圍至少分解為相等的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一、十分之一等。作為非限制性實例，可以將本文描述的每個范圍容易地分解為第二三分之一、中三分之一和第一三分之一等。如本領域技術人員也將理解的，所有術語如“至多”、“至少”等包括所列舉的數字，并且是指可以隨后分解為如上述所的子范圍的范圍。最終，如本領域技術人員將理解的，范圍包括每個單獨的成員。因此，例如，具有1-3個單元的組是指具有1、2或3個單元的組。相似地,具有1-5個單元的組是指具有I、2、3、4或5個單元的組，等。從以上可以看出本公開的多個實施方案在本文中用于示例的目的而描述，并且可以做出多種修改而不脫離本公開的范圍和主旨。因此，本文所公開的多個實施方案不意欲是限制性的，并有真實的范圍和主旨通過后附權利要求給出。
權利要求
1.一種微型反應器，所述微型反應器包括 反應通道，所述反應通道具有至少一個彎曲的微通道，所述至少一個彎曲的微通道具有外彎曲表面和內彎曲表面并且被配置為產生離心力； A 口，所述入口流體連接至所述反應通道并且被配置為將至少一種反應物提供至所述反應通道中；和 出口，所述出口流體連接至所述反應通道并且被分叉為第一子出口和第二子出口，所述第一子出口與所述至少一個彎曲的微通道的所述內彎曲表面連通，并且所述第二子出口與所述至少一個彎曲的微通道的所述外彎曲表面連通。
2.權利要求I所述的微型反應器，其中所述至少一個彎曲的微通道的一部分具有基本上半圓形或半橢圓形形狀。
3.權利要求I所述的微型反應器，其中所述至少一個彎曲的微通道形成3維螺旋形反應通道。
4.權利要求I所述的微型反應器，其中所述至少一個彎曲的微通道形成旋風型反應通道。
5.權利要求I所述的微型反應器，所述微型反應器包含至少一種反應物和所述反應物的至少一種產物， 其中所述至少一種反應物或至少一種產物中的一個具有比另一個較重的相態，并且其中具有較重的相態的那一個沿所述至少一個彎曲的微通道的所述外彎曲表面定位，并且另一個沿所述至少一個彎曲的微通道的所述內彎曲表面定位。
6.權利要求I所述的微型反應器，其中所述內彎曲表面與所述第一子出口的表面是連續的。
7.權利要求I所述的微型反應器，其中所述外彎曲表面與所述第二子出口的表面是連續的。
8.權利要求I所述的微型反應器，其中所述入口位于所述反應通道的一端并且所述出口位于所述反應通道的相反端。
9.權利要求I所述的微型反應器，其中所述入口包括直通路。
10.權利要求I所述的微型反應器，其中所述彎曲的微通道具有尺寸小于3_的深度和/或寬度。
11.權利要求I所述的反應器，其中所述彎曲的微通道具有矩形、正方形、梯形、三角形、圓形或半圓形中的一個的橫截面輪廓。
12.權利要求I所述的反應器，所述反應器包括位于所述彎曲的微通道內的催化劑。
13.權利要求I所述的反應器，所述反應器包括具有所述反應通道的基板主體。
14.權利要求13所述的反應器，所述反應器包括位于所述基板主體上的覆蓋物，以便將所述反應通道密封。
15.權利要求I所述的反應器，所述反應器包括流體連接至所述反應通道的反應物儲存器。
16.權利要求15所述的反應器，所述反應器包括可操作連接至所述微型反應器和反應物儲存器的注入器件。
17.權利要求I所述的反應器，所述反應器包括連接在一起的多個基板主體，所述多個基板主體各自具有流體連接至相鄰基板主體的彎曲的微通道上的彎曲的微通道。
18.權利要求17所述的反應器，其中所述多個彎曲的微通道具有基本上相同的曲率半徑。
19.權利要求17所述的反應器，其中所述多個彎曲的微通道具有順次愈加狹窄的曲率半徑。
20.權利要求I所述的反應器，其中所述第一子通道出口包括過濾器。
21.權利要求I所述的反應器，其中所述至少一個彎曲的微通道是基本上圓形的微通道的至少一部分。
22.權利要求21所述的反應器，其中所述出口位于所述圓形的微通道內，并且出口導管將所述圓形的微通道與所述出口流體連接。
23.權利要求22所述的反應器，其中所述入口與所述圓形的微通道相切。
24.權利要求21所述的反應器，其中催化劑被懸浮在所述圓形的微通道中。
25.權利要求21所述的反應器，其中催化劑被流化在所述圓形的微通道中。
26.權利要求22所述的反應器，其中所述出口導管包括過濾器。
27.權利要求22所述的反應器，其中所述出口導管包括擋板，所述擋板位于所述出口導管處的所述圓形的微通道中，所述擋板定向為使流動轉向離開所述出口導管。
28.一種微型反應器，所述微型反應器包括 基本上圓形的反應微通道，所述基本上圓形的反應微通道具有外彎曲表面和內彎曲表面并且被配置為產生離心力； 入口，所述入口流體連接至所述圓形的反應微通道并且被配置為將至少一種固體催化劑粒子和至少一種反應物提供至所述基本上圓形的反應微通道中；以及 出口，所述出口流體連接至所述圓形的反應微通道并且具有與所述基本上圓形的反應微通道的所述內彎曲表面連通的表面。
29.權利要求28所述的微型反應器，其中所述入口相切地連接至所述基本上圓形的反應微通道的所述外彎曲表面。
30.權利要求28所述的微型反應器，其中所述出口從所述基本上圓形的反應微通道的所述內彎曲表面突出。
31.權利要求28所述的微型反應器，所述微型反應器包括至少一種反應物，所述至少一種反應物具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種。
32.權利要求31所述的微型反應器，其中所述基本上圓形的反應微通道被配置為使所述至少一種固體催化劑粒子沿所述基本上圓形的反應微通道的所述外彎曲表面流動，并且使所述至少一種反應物沿所述基本上圓形的反應微通道的所述內彎曲表面流動。
33.權利要求31所述的微型反應器，其中所述出口在遠離所述入口的位置從所述基本上圓形的反應微通道的所述內彎曲表面突出，以使得將所述至少一種反應物通過與所述至少一種固體催化劑粒子在所述微通道內接觸而基本上轉化為產物。
34.權利要求31所述的微型反應器，所述微型反應器還包括 過濾裝置，所述過濾裝置被配置為防止所述至少一種固體催化劑粒子流動至所述出口中。
35.權利要求34所述的微型反應器，其中所述過濾裝置是篩網過濾器或擋板。
36.權利要求28所述的微型反應器，其中所述基本上圓形的反應微通道被配置為使所述至少一種固體催化劑粒子沿所述基本上圓形的反應微通道的所述外彎曲表面循環。
37.權利要求28所述的微型反應器，所述微型反應器包括至少一種反應物和所述反應物的至少一種產物，其中所述至少一種反應物或至少一種產物中的一個具有比另一個較重的相態，并且其中具有較重的相態的那一個沿所述至少一個彎曲的微通道的所述外彎曲表面定位并且另一個沿所述至少一個彎曲的微通道的所述內彎曲表面定位。
38.權利要求28所述的微型反應器，其中所述入口包括直通路。
39.權利要求28所述的微型反應器，其中所述圓形的微通道具有尺寸小于3_的深度和/或寬度。
40.權利要求28所述的反應器，其中所述圓形的微通道具有矩形、正方形、梯形、三角形、圓形或半圓形中的一個的橫截面輪廓。
41.權利要求28所述的反應器，所述反應器包括位于所述圓形的微通道內的催化劑。
42.權利要求28所述的反應器，所述反應器包括具有所述圓形的微通道的基板主體。
43.權利要求42所述的反應器，所述反應器包括位于所述基板主體上的覆蓋物，以便將所述圓形的微通道密封。
44.權利要求28所述的反應器，所述反應器包括流體連接至所述入口的反應物儲存器。
45.權利要求44所述的反應器，所述反應器包括可操作連接至所述圓形的微通道和反應物儲存器的注入器件。
46.權利要求28所述的反應器，其中所述出口位于所述圓形的微通道內，并且出口導管將所述圓形的微通道與所述出口流體連接。
47.權利要求46所述的反應器，其中所述入口與所述圓形的微通道相切。
48.權利要求28所述的反應器，其中催化劑被懸浮在所述圓形的微通道中。
49.權利要求28所述的反應器，其中催化劑被流化在所述圓形的微通道中。
50.一種反應方法,所述反應方法包括 使至少一種反應物流過微型反應器，所述微型反應器具有彎曲的微通道； 將所述至少一種反應物在所述彎曲的微通道中轉化為至少一種產物；和 根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述彎曲的微通道的內彎曲表面或者所述彎曲的微通道的外彎曲表面流動。
51.權利要求50所述的反應方法，其中所述至少一種產物具有較輕的相態下的第一產物和較重的相態下的第二產物，并且 其中根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述彎曲的微通道的內彎曲表面或者所述彎曲的微通道的外彎曲表面流動包括 在所述彎曲的微通道中產生離心力；和 使得所述第一產物沿所述彎曲的微通道的內彎曲表面流動，并且使得所述第二產物沿所述彎曲的微通道的所述外彎曲表面流動。
52.權利要求50所述的反應方法，所述反應方法還包括 通過使用與所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面和外彎曲表面分別連通的第一出口和第二出口，分開地收集所述第一產物和第二產物。
53.權利要求50所述的反應方法，其中使至少一種反應物流過微型反應器包括 使至少一種固體催化劑粒子在所述彎曲的微通道中流動，以引起所述至少一種固體催化劑粒子與所述至少一種反應物之間的催化反應。
54.權利要求53所述的反應方法，其中所述至少一種反應物和所述至少一種產物的每一個具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種。
55.權利要求54所述的反應方法，其中根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述彎曲的微通道的內彎曲表面或者所述彎曲的微通道的外彎曲表面流動包括 在所述彎曲的微通道中產生離心力；和 使得所述至少一種產物沿所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面流動并且進一步使得所述至少一種固體催化劑粒子沿所述彎曲的微通道的所述外彎曲表面流動。
56.權利要求55所述的反應方法,所述反應方法還包括 從與所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面連通的出口收集所述至少一種產物。
57.—種反應方法,所述反應方法包括 提供權利要求1-27中的一項所述的微型反應器； 使至少一種反應物流過所述微型反應器； 使所述至少一種反應物在所述彎曲的微通道中轉化為至少一種產物；和根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面或所述彎曲的微通道的所述外彎曲表面流動。
58.權利要求57所述的反應方法，其中所述至少一種產物具有較輕的相態下的第一產物和較重的相態下的第二產物，并且 其中根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面或所述彎曲的微通道的所述外彎曲表面流動包括 在所述彎曲的微通道中產生離心力；和 使所述第一產物沿所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面流動，并且使得所述第二產物沿所述彎曲的微通道的所述外彎曲表面流動。
59.權利要求57所述的反應方法，所述反應方法還包括 通過使用與所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面和外彎曲表面分別連通的所述第一子出口和第二子出口，分開地收集所述第一產物和第二產物。
60.權利要求57所述的反應方法，其中使至少一種反應物流過微型反應器包括 使至少一種固體催化劑粒子在所述彎曲的微通道中流動以引起所述至少一種固體催化劑粒子與所述至少一種反應物之間的催化反應。
61.權利要求57所述的反應方法，其中所述至少一種反應物和所述至少一種產物的每一個具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種。
62.權利要求60所述的反應方法，其中根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面或者所述彎曲的微通道的所述外彎曲表面流動包括 在所述彎曲的微通道中產生離心力；和 使得所述至少一種產物沿所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面流動，并且進一步使得所述至少一種固體催化劑粒子沿所述彎曲的微通道的所述外彎曲表面流動。
63.權利要求57所述的反應方法，所述反應方法還包括 從與所述彎曲的微通道的所述內彎曲表面連通的所述出口收集所述至少一種產物。
64.—種反應方法,所述反應方法包括 提供權利要求28-49中的一項所述的微型反應器； 使至少一種反應物流過所述圓形的反應微通道； 使所述至少一種反應物在所述圓形的反應微通道中轉化為至少一種產物；和根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述圓形的反應微通道的所述內彎曲表面或者所述圓形的反應微通道的所述外彎曲表面流動。
65.權利要求64所述的反應方法，其中所述至少一種產物具有較輕的相態下的第一產物和較重的相態下的第二產物，并且 其中根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述圓形的反應微通道的所述內彎曲表面或者圓形的反應微通道的所述外彎曲表面流動包括 在所述圓形的反應微通道中產生離心力；和 使得所述第一產物沿所述圓形的反應微通道的所述內彎曲表面流動，并且使得所述第二產物沿所述圓形的反應微通道的所述外彎曲表面流動。
66.權利要求64所述的反應方法，其中使至少一種反應物流過所述圓形的反應微通道包括 使至少一種固體催化劑粒子在所述圓形的反應微通道中流動以引起所述至少一種固體催化劑粒子與所述至少一種反應物之間的催化反應。
67.權利要求64所述的反應方法，其中所述至少一種反應物和所述至少一種產物的每一個具有氣相、液相和氣液混合相中的任一種。
68.權利要求64所述的反應方法，其中根據所述至少一種產物的物理相態，使得所述至少一種產物沿所述圓形的反應微通道的所述內彎曲表面或所述圓形的反應微通道的所述外彎曲表面流動包括 在所述圓形的反應微通道中產生離心力；和 使得所述至少一種產物沿所述圓形的反應微通道的所述內彎曲表面流動，并且進一步使得所述至少一種固體催化劑粒子沿所述圓形的反應微通道的所述外彎曲表面流動。
69.權利要求64所述的反應方法,所述反應方法還包括 從與所述圓形的反應微通道的所述內彎曲表面連通的所述出口收集所述至少一種產物。
全文摘要
微型反應器可以包括反應通道、入口和出口，所述反應通道具有至少一個彎曲的微通道，所述至少一個彎曲的微通道具有外彎曲表面和內彎曲表面并且被配置為產生離心力；所述入口被配置為將至少一種反應物提供至所述反應通道中，并且所述出口分叉為第一子出口和第二子出口，所述第一子出口與所述至少一個彎曲的微通道的所述內彎曲表面連通，并且所述第二子出口與所述至少一個彎曲的微通道的所述外彎曲表面連通。
文檔編號B01J8/00GK102802779SQ201080063469
公開日2012年11月28日 申請日期2010年12月16日 優先權日2010年4月23日
發明者李世珖 申請人:英派爾科技開發有限公司