(57)【要約】【課題】  熱エネルギーを同時に供給または排出しながら少なくとも２つの媒体の混合を実現することのできる装置を提供する。【解決手段】  少なくとも２つの媒体を混合するための装置が、少なくとも１つの混合室（１７７）を有する。前記混合室の壁（１０４、１１０）が前記混合室にエネルギーを供給しまたはそこから排出するための少なくとも１つの温度調節通路を有する。
2006523523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの媒体を混合するための装置であって、少なくとも１つの混合室を有し、前記少なくとも１つの混合室の壁が前記少なくとも１つの混合室にエネルギーを供給しまたはそこから排出するための少なくとも１つの温度調節通路を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つの温度調節通路を通して前記少なくとも１つの混合室にエネルギーが電気的に供給可能もしくはそこから排出可能であることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
温度調節媒体を利用して前記少なくとも１つの温度調節通路を通して前記少なくとも１つの混合室にエネルギーが対流式に供給可能もしくはそこから排出可能であることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項４】
装置が前記少なくとも２つの媒体の化学反応用の特に通路状の少なくとも１つの反応室を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの反応室の壁が少なくとも１つの触媒材料を備えており、または１つの触媒材料からなることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの混合室が前記少なくとも１つの反応室に一体化されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの混合室が主流れ方向で流通させることができ、特に通路状に形成されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの温度調節通路が前記少なくとも１つの混合室の主流れ方向に対して実質平行に延びていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの温度調節通路が前記少なくとも１つの混合室の主流れ方向を実質横切って延びていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの混合室が少なくとも１つの乱流発生器を備えており、この乱流発生器が特に横腹部として形成されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも２つの媒体用および場合によっては前記温度調節媒体用の各１つの入口と、少なくとも１つの混合生成物もしくは反応生成物用および場合によっては前記温度調節媒体用の各１つの出口とを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの混合室の前記壁が複数枚の相隣接する板および／またはフィルムからなり、特に少なくとも２つの媒体を混合するための装置が複数枚の相隣接する板および／またはフィルムからなり、前記少なくとも１つの温度調節通路、前記少なくとも１つの混合室および場合によっては前記少なくとも１つの反応室が板もしくはフィルムの穴によって形成されていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
前記２枚の最も外側の板が保持装置を介して互いに結合可能であることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
前記板もしくはフィルムの少なくとも１枚が０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍ、特に０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの厚さを有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
前記板もしくはフィルムの前記穴が１ｍｍ〜１０ｍｍ、特に２ｍｍ〜１０ｍｍの幅を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
装置の少なくとも１つの構成要素が金属、特にチタンまたはタンタル、特殊鋼、合金、特にニッケル合金、プラスチックからなることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１７】
装置が蝋付けされており、蝋材料が特にニッケル、金、銀および／または銅を含みまたはそれらからなることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【請求項１８】
装置が溶接、特に拡散溶接され、または貼付けられていることを特徴とする、先行請求項のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの媒体を混合するための装置であって、少なくとも１つの混合室を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような装置はふつう複数の媒体を混合するのに役立ち、媒体は引き続き相互に単数または複数の化学反応を行う。この目的のために混合物は反応室に供給され、反応室内で例えば温度等の条件が所要反応の要求条件に適合されている。このような装置の幾何学形状、寸法または機能様式のゆえに媒体の完全混合が大抵の場合不完全であり、温度分布が均一でなく、意図する主反応の他にしばしば望ましくない副反応が現れる。さらに、化学反応が迅速である場合混合速度がしばしば反応速度よりも遅く、そのため化学反応の収率が実質的に混合装置によって決まる。
【０００３】
特許文献１に述べられた混合装置では、２つの抽出物流を微小通路によってそれぞれ空間的に分離された流体糸に分割し、引き続き流体糸を自由噴流として混合室内に流出させることによって混合過程を促進せんとされる。こうして拡散および／または乱流によって抽出物流の完全混合が促進される。
【０００４】
しかし化学反応では、良好な完全混合の他に、好ましい温度分布が反応生成物の収率にとって決定的である。なかんずく迅速に経過する反応は、その経過が状況によっては既に混合室内で始まり、均一な完全混合を必要とするだけでなく、一般に吸熱性または発熱性でもあり、制御下の温度管理は混合室にとっても望ましい。
【特許文献１】独国特許出願公開第４４３３４３９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、熱エネルギーを同時に供給または排出しながら少なくとも２つの媒体の混合を実現することのできる装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、前記少なくとも１つの混合室の壁が前記少なくとも１つの混合室にエネルギーを供給しまたはそこから排出するための少なくとも１つの温度調節通路を有することによって解決される。
【発明の実施の形態】
【０００７】
本発明の基本的考えは、後続の化学反応用に少なくとも２つの媒体、特に抽出物を同時に混合しかつ温度調節することである。
【０００８】
本発明に係る混合装置は少なくとも１つの混合室を有し、例えば乱流および／または拡散によって互いに混合するために少なくとも２つの媒体がこの混合室に供給可能である。３つ以上の媒体を互いに混合することも考えられるが、その場合媒体を同時に１つの混合室に供給可能とするか、または単数または複数の混合室に１つの媒体または混合物を順次混加可能とするかのいずれかとすることができる。少なくとも１つの混合室の壁に少なくとも１つの温度調節通路があり、この温度調節通路を通して前記少なくとも１つの混合室にエネルギーが供給可能もしくはそこから排出可能である。
【０００９】
このような混合装置でもって、少なくとも２つの媒体の混合中に既に混合物内に所要の温度分布、特に均一な温度分布をもたらすことが可能である。これにより混合および温度調節の過程が全体として促進され、場合によって、引き続く反応の収率が高められる。
【００１０】
好ましくはエネルギーは熱エネルギーの態様で一方の媒体または混合物から前記少なくとも１つの混合室内でその壁を通して前記少なくとも１つの温度調節通路またはその逆へと伝達することができる。
【００１１】
本発明の有利な１実施形態によれば、エネルギーは電気エネルギーの態様で前記少なくとも１つの温度調節通路を通して輸送可能である。これは好ましくは、前記少なくとも１つの温度調節通路内に配置される給電線路を利用して行われる。熱エネルギーを電気エネルギーまたはその逆へと変換するのに例えば抵抗ヒータ等の熱電素子、特に正の温度係数を有するもの、またはペルチェ冷却要素が利用可能である。
【００１２】
他の有利な１実施形態によれば、温度調節媒体を利用して前記少なくとも１つの温度調節通路を通してエネルギーが対流式に輸送可能である。この目的のために温度調節通路は例えば温度調節回路の一部として形成されており、温度調節回路は例えば冷却回路または冷媒回路である。これらの実施例において温度調節媒体は、例えば水または水・グリコール混合物等の冷却材、もしくは例えばＲ１３４ａまたはＣＯ２等の冷媒である。同様に温度調節通路は開放させておくこともでき、こうして温度調節通路は例えば周囲空気を流通させることができる。この周囲空気は特に、例えばブロワ、ファンまたは空気ポンプ等の空気移送手段を利用して温度調節通路を通して移送することができる。
【００１３】
好ましくは混合装置が前記少なくとも２つの媒体もしくはそれらの混合物の化学反応用の反応室を有し、混合物は最短経路で反応室に供給可能である。これにより総プロセス「混合‐温度調節‐反応」が付加的に短縮され、相応する収率が高まる。特別好ましくは反応室が通路状に形成され、少なくとも２つの媒体もしくはそれらの混合物を流通させることができる。
【００１４】
前記少なくとも１つの反応室内で所要の化学反応用に触媒を使用することも特別有利である。これにより所要の反応が促進され、状況によっては所要の反応に対する望ましくない副反応が抑制される。この目的のために触媒材料は主に前記少なくとも１つの反応室の壁に取付けられている。また有利には、前記少なくとも１つの反応室の壁が少なくとも部分的に１つの触媒材料からなる。
【００１５】
特別有利には、前記少なくとも１つの混合室が前記少なくとも１つの反応室に一体化されている。これにより、混合および温度調節の間に既に反応開始が可能となり、既に触れた総プロセス「混合‐温度調節‐反応」が再度短縮され、相応する収率がさらに高まる。
【００１６】
２つの媒体を混合するための装置の好ましい１構成によれば、前記少なくとも１つの混合室が主流れ方向で流通させることができる。この目的のために有利には前記少なくとも１つの混合室が通路状に形成されており、前記少なくとも２つの媒体もしくはそれらの混合物は混合室を流通中に簡単に温度調節することができる。これによりさらに、状況によっては所要の温度分布を混合室に付与することさえ可能である。
【００１７】
有利な１実施形態によれば、混合装置が並流原理または向流原理に従って作動する。この目的のために前記少なくとも１つの温度調節通路は前記少なくとも１つの混合室の主流れ方向に対して実質平行に延びている。混合室の主流れ方向に関して温度調節通路がいずれの方向に流通させるのかに応じて、並流原理または向流原理が実現されている。
【００１８】
他の有利な１実施形態によれば、混合装置は直交流原理に従って作動する。この目的のために前記少なくとも１つの温度調節通路は前記少なくとも１つの混合室の主流れ方向を横切って延びている。その場合、好適な投影図において流路が直交し、直交流原理が実現されている。
【００１９】
本発明の好ましい１構成において、前記少なくとも１つの混合室が単数または複数の乱流発生器を有する。これにより、前記少なくとも２つの媒体の、状況によっては本来可能な層流が防止され、均一な完全混合が可能になる。特別好ましくは少なくとも１つの乱流発生器が横腹部として形成されており、これにより場合によっては混合装置のごく単純な構造様式を実現することができる。
【００２０】
有利な１構成によれば、混合装置は前記少なくとも２つの媒体用の各１つの入口と、少なくとも１つの混合生成物もしくは反応生成物用の各１つの出口とを有し、装置は相応する管路に簡単に接続することができる。場合によっては混合装置は温度調節媒体用に１つの入口と１つの出口も備えている。
【００２１】
本発明に係る装置の好ましい１実施形態によれば、前記少なくとも１つの混合室の前記壁が複数枚の相隣接する板および／またはフィルムからなり、前記少なくとも１つの温度調節通路と前記少なくとも１つの混合室は板もしくはフィルムの穴によって与えられている。特別好ましくは混合装置が複数枚の相隣接する板および／またはフィルムからなり、その場合状況によっては前記少なくとも１つの反応室も板もしくはフィルムの単数または複数の穴によって形成されている。そのことから、本発明に係る混合装置は状況によっては標準化された板／フィルムを利用してモジュラー構成することが可能となり、これによりごく簡素化され場合によってはごくコンパクトな構造様式が得られる。
【００２２】
好ましい１構成によれば、前記２枚の最も外側の板／フィルムは保持装置を介して互いに結合可能である。これにより、一方で混合装置の製造中に板積重ね体を固定して締付けることが可能になり、他方で運転中例えば加圧下での媒体付加に対して混合装置が安定化され、混合装置の強度が強まり、従って寿命も延長される。
【００２３】
前記板もしくはフィルムの寸法は好ましくは、穴によって形成される通路および室が意図する用途にとって十分な横断面積を有しかつ運転中に混合装置の十分な安定性が保証されているように選択され、その際主に、大きさおよび重量に関してコンパクトな構造様式も考慮されるべきであろう。
【００２４】
好ましくは、前記板もしくはフィルムは０．０５ｍｍ〜［２．５］ｍｍ、特別好ましくは０．２ｍｍ〜［１．５］ｍｍの厚さを有する。板もしくはフィルムの穴は主に１ｍｍ〜１０ｍｍ、特別好ましくは２ｍｍ〜１０ｍｍの幅を有する。
【００２５】
混合装置の安定的構造様式のために、装置の少なくとも１つの構成要素は主に金属、特別好ましくはアルミニウム、チタンまたはタンタル、特殊鋼、合金、特別有利にはニッケル合金、またはプラスチックから作製されている。
【００２６】
本発明に係る蝋付け混合装置が有利であり、蝋材料は好ましくはニッケル、金、銀および／または銅を含み、または特別好ましくはそれらからなる。溶接、特に拡散溶接され、または貼付けられた混合装置もやはり有利である。
【実施例】
【００２７】
以下、図面を参考に実施例を基に本発明が詳しく説明される。
【００２８】
図１は、２つの媒体を混合するための本発明に係る装置の実施例として、反応器を一体化した混合装置１０を展開図で示す。この混合装置１０は複数枚の重ね合わされた板２０ａ〜２０ｍからなり、板は例えばチタン、タンタル、特殊鋼またはニッケル合金から作製されている。板の構造化は例えばエッチング、レーザ切断によって行われ、エッチング不可能またはエッチング困難な材料の場合には精密打抜きまたはウォータジェット切断によっても行われる。
【００２９】
混合装置を製造するために板２０ａ〜２０ｍは重ねられ、例えば溶接、特に拡散溶接、または蝋付け、特に高温蝋付けによって互いに流体密に結合されており、蝋材料として特にニッケル蝋、金蝋、銀蝋または銅蝋が考えられる。板材料および蝋材料を選択するとき、混合装置の運転中に望ましくない反応が触発されることのないように注意しなければならない。
【００３０】
図１から明らかとなるように、蓋板２０ａは複数の個別層で構成され、３つの取付用開口部３０、３１、３２を有し（図２ａも参照）、管片として形成される取付要素４０、４１、４２をこれらの開口部に差し通すことができる。底板２０ｍが有する取付用開口部５０、５１、５２（図２ｍも参照）は蓋板２０ａの開口部３１、３０、３２に向き合っている。開口部５０、５１、５２に取付要素６０、６１、６２を差し通すことができ、こうして管片４０、４１、４２は、例えば内圧負荷に関して一層厳しい強度要求を混合装置が満足するように、やはり管片として形成される要素６０、６１、６２と互いに結合可能である。板２０ｂ〜２０ｌが切欠き部７０、７１、７２を有し（図２ｂも参照）、切欠き部はスペース節約的に管片４０、４１、４２もしくは６０、６１、６２を受容するのに役立つ。
【００３１】
有利には管片４０、４１、４２が管片６０、６１、６２と対で、つまり管片４０が管片６１と、管片４１が管片６０と、管片４２が管片６２と一体に形成されており、組立工程の数は小さく抑えることができる。
【００３２】
さらに板２０ａ〜２０ｌは化学反応の抽出物流、生成物流および温度調節媒体流を通すための穴８０、８１、８２、８３、８４、８５、８６、８７を有し、それらの相互接続は図２を基に説明される。
【００３３】
図２に上から見た図で認めることのできる１組の板１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１１０、１１１が図１の板２０ａ〜２０ｍに対応している。板をこの順番で積重ねることによって混合装置が得られる。詳細には蓋板１００（図２ａ）、接続板１０１（図２ｂ）、再分配板１０２（図２ｃ）、分離板１０３（図２ｄ）、第１温度調節板１０４（図２ｅ）、第１伝熱板１０５（図２ｆ）、第１分配板１０６（図２ｇ）、混合板１０７（図２ｈ）、第２分配板１０８（図２ｉ）、第２伝熱板１０９（図２ｋ）、第２温度調節板１１０（図２ｌ）および底板１１１（図２ｍ）である。板１０４と１１０もしくは板１０５と１０９の構造が同一であるので混合装置は１０枚の各種の板から組み立てることができる。
【００３４】
混合装置の機能様式は以下のとおりである。第２媒体と混合されるべき第１媒体は板１００のポート１１２から板１０１の穴１１７内を流れ、次に板１０２の穴１２２によって再分配されて第１分配室に流入する。この分配室は板１０３の穴１３０と板１０４の穴１４０と板１０５の穴１５０と板１０６の穴１６０と板１０７の穴１７１と板１０９の穴１９０と板１１０の穴２００とによって形成されている。この第１分配室から第１媒体の流れは、板１０７、１０９によって密閉された板１０８の第１分配通路１８１に分配される。
【００３５】
これと同様に第２媒体は穴１１３、１１８、１２３を通して、穴１３１、１４１、１５１、１７２、１８２、１９１、２０１によって形成される第２分配室に導かれる。そこから第２媒体は板１０５、１０７によって密閉された板１０６の第２分配通路１６１に分配される。
【００３６】
第１分配通路１８１と第２分配通路１６１は混合板１０７によって相互に分離されているだけであり、その穴１７７は第１分配通路を第２分配通路（１８１もしくは１６１）と相互に結合して混合室を形成している。この混合室内で第１媒体と第２媒体が互いに混合され、次に混合媒体が集合室に集められる。この集合室は板１０３の穴１３３と板１０４の穴１４５と板１０５の穴１５６と板１０９の穴１９６と板１１０の穴２０５とによって形成されている。この集合室から混合媒体は最後に板１０２の穴１２５および板１０１の穴１２０を通して蓋板１００のポート１１５へと流れる。
【００３７】
同様に、例えば冷却材等の温度調節媒体はポート１１４から穴１１９、１２４を介して温度調節媒体分配室に導かれる。この分配室は板１０３、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９の穴１３２、１５２、１６２、１７３、１８３、１９２によって形成されている。そこから温度調節媒体は温度調節板１０４、１１０の第１温度調節通路１４２、２０２を通して第１方向転換室へと送られる。この方向転換室は板１０５、１０６、１０７、１０８、１０９の穴１５３、１６３、１７４、１８４、１９３によって形成されている。そこから温度調節媒体は板１０４、１１０の第２温度調節通路１４３、２０３を介して、板１０５、１０６、１０７、１０８、１０９の穴１５４、１６４、１７５、１８５、１９４によって与えられる第２方向転換室へと流れ、引き続き板１０４、１１０の第３温度調節通路１４４、２０４を通して温度調節媒体集合室内に流れる。この集合室は板１０３、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９の穴１３４、１５５、１６５、１７６、１８６、１９５によって形成されている。第１、第２、第３温度調節通路は板１０３、１０５もしくは板１０９、１１１によって密閉される。
【００３８】
温度調節媒体集合室内で温度調節媒体が集められ、最後に板１０２、１０１の穴１２６、１２１を介して蓋板１００のポート１１６へと送られる。つまり蓋板１００は合計５つのポート、つまり第１媒体用入口１１２、第２媒体用入口１１３、混合媒体用出口１１５、温度調節媒体用入口１１４および出口１１６を有する。
【００３９】
板１００、１０２は直接隣り合わせることもでき、これにより１枚の板、つまり接続板１０１が節約される。その場合接続板の機能は蓋板１００によって引き受けられる。吸込み口および吐出し口を蓋板１００に適切に配置すると板１００、１０３も直接隣り合わせることができ、混合装置を構成するのに不可欠な各種板はなお８枚にすぎなくなる。
【００４０】
板１０６、１０７もしくは１０８の穴１６１、１７７、１８１によって形成される通路状混合室はここで述べる図２の実施例では上から下へと流通させ、なかんずく一方で積み重ねられた板１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、他方で積み重ねられた板１０９、１１０、１１１によって形成される壁によって取り囲まれる。
【００４１】
これらの壁に温度調節通路１４２、１４３、１４４もしくは温度調節通路２０２、２０３、２０４があり、これらはそれぞれ単に１枚の板、つまり板１０５もしくは板１０９によって混合室から分離されている。板１０５、１０９を通した伝熱のゆえにエネルギーは熱の態様で混合室から温度調節通路内の温度調節媒体またはその逆へと輸送される。こうして、流れる温度調節媒体を利用してエネルギーは対流式に混合室から排出されもしくは混合室に供給される。
【００４２】
温度調節通路１４２、１４３、１４４、２０２、２０３、２０４は混合室の流通方向を横切って延びており、それゆえに前記実施例は基本的に直交流式熱交換器と呼ぶこともできる。温度調節通路が蛇行状に流通させるので、混合装置内で温度調節媒体がいずれの方向に導かれるのかに応じて、特に直交並流式もしくは直交向流式熱交換器と呼ぶことができる。
【００４３】
他の実施例が得られるのは前記構成を変更して混合室を同時に反応室として利用することによってであり、すなわち第１媒体が第２媒体と反応する。これは主に所要反応用の触媒によって行われ、触媒は例えば混合室に持ち込まれる。その場合混合室は反応室に一体化されており、第１媒体と第２媒体とのきわめて効果的な相互混合および反応が可能になる。
【００４４】
通路の幾何学形状に基づいて特に、高い熱伝達係数を有する温度調節媒体流が生じ、高いエネルギー流密度を有する熱を供給もしくは排出することができる。これにより反応は一層均一な温度において、有利にはほぼ等温条件下で経過させることができ、これにより有効性向上、すなわち反応の収率向上が得られる。
【００４５】
特に、個々の層内の通路は水力直径がごく小さいことを特徴としている。所要の反応に応じて、分配通路にはそれぞれ０．０５ｍｍ〜１．５ｍｍの高さ、１ｍｍ〜１０ｍｍの幅を優先し、温度調節通路にはそれぞれ０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの高さ、２ｍｍ〜１０ｍｍの幅を優先することができる。
【００４６】
所要の質量流量にとって流れ横断面が十分でないなら、複数の混合装置の並列接続が可能であり、これらの混合装置は構造ユニットとして形成しておくこともできる。同様に、例えば複数枚の板にわたって延びる延長された反応通路も考えられ、混合媒体は一層速い流動速度で、同時に十分な反応室滞留時間において、混合装置に通すことができる。
【００４７】
別の１構成例において板１０７の混合通路１７７はそれぞれ単数または複数の横腹部によって中断されており、第１、第２媒体もしくはそれらの混合物は混合室を流通する間に板１０６もしくは１０８の分配通路１６１および／または１８１内に方向転換される。これにより状況によっては混合物中に乱流が生成もしくは励起され、混合が改善される。
【００４８】
図３は本発明に係る混合装置３００の他の実施例を横断面図で示す。この混合装置３００は複数枚の積み重ねられた板で構成され、基本的に３つの領域、つまり流入領域３１０、混合領域３２０および反応領域３３０に区分されている。このような分離は混合装置３００の運転時に必ずしも守る必要がない。例えば反応は既に混合領域３２０内でも起きることがある。
【００４９】
流入領域は、第１抽出物３７０もしくは第２抽出物３８０用の入口として２つの穴３５０、３６０を有する蓋板３４０からなる。蓋板３４０の下にある第１温度調節板３９０が複数の穴を有し、これらの穴が温度調節通路４００を形成するのに役立つ。温度調節通路４００は図示面内におよび／または図示面から外に温度調節媒体を流通させることができる。第１温度調節板３９０はさらに、第１抽出物３７０もしくは第２抽出物３８０の貫流用に２つの穴４１０、４２０を有する。第１温度調節板３９０に続く第１伝熱板４３０は、第１抽出物３７０もしくは第２抽出物３８０の貫流用にやはり２つの穴４４０、４５０を有する。
【００５０】
混合領域３２０はやはり３枚の板で構成される。第１分配板４６０は第１抽出物３７０の貫流用穴４７０と第２抽出物３８０用分配通路を形成するための穴４８０と混合通路を形成するための穴４９０とを有する。混合板５００には第１抽出物３７０の貫流用穴５１０と混合通路を形成するための穴５２０が設けられている。第２分配板５３０は第１抽出物３７０用分配通路を形成するための穴５４０と混合室形成用の穴５５０と互いに混合された抽出物流３７０、３８０の貫流用穴５６０とを有する。
【００５１】
混合板５００は分配板４６０、５３０の間に、穴４９０、５２０もしくは５５０が互いにずれて重なるように配置されている。そのことにより、こうして形成されて両方の抽出物流３７０、３８０が合流する混合室は横腹部を有し、流れ内の乱流が高められ、それとともに抽出物３７０、３８０の混合が改善される。
【００５２】
形成された混合物は引き続き反応領域３３０内に移行し、そこで第２伝熱板５８０の穴５７０、第２温度調節板６００の穴５９０および第３伝熱板６２０の穴６１０を介して第１反応室６３０内に達する。反応室は第１反応板６４０の穴６３０によって形成される。第２温度調節板６００の穴６５０は温度調節媒体を付加するのに役立ち、熱は混合室および／または反応室から伝熱板を介して冷却媒体に、もしくは温度調節通路内の加熱媒体から抽出混合物に放出することができる。伝熱板の低い構造高さ（例えば１．５ｍｍ以下、特に１ｍｍ）を実現することによって、および／または熱伝導率の高い好適な材料を伝熱板用に選択することによって、高い熱伝達が可能になる。温度調節通路４００、６５０の流通方向は図３に示す実施例では図示面から外にまたは図示面内に向いており、直交流式、直交並流式または直交向流式熱交換器を実現することができる。
【００５３】
多数枚の板からなる混合装置３００のモジュラー構成のゆえに、類似の板または同じ板からなる複数の組立体を並べることによって反応領域３３０を拡張する簡単な可能性が得られる。反応板６４０に続くのは他の伝熱板６５０、６６０、６７０、温度調節通路穴６８５、６９５を有する温度調節板６８０、６９０、そして第２反応室７１０を有する反応板７００である。自明のことであるが、別の実施形態では、本発明の枠を逸脱することなく伝熱板および／または温度調節板および／または反応板を有する他の組立体をなお続けることができる。さらに反応室は選択的に、例えばこれに続く伝熱板を触媒材料で被覆しまたは触媒材料で構成することによって、少なくとも１つの触媒を備えている。
【００５４】
反応生成物７４０用出口を形成するための穴７３０を備えた底板７２０は混合装置３００の下側成端部となる。
【００５５】
同じ構造の板を使用すると種類の異なる板の枚数は減らすことができる。例えば板３４０、４３０、板３９０、６００、６８０、６９０、板５８０、６２０、６５０、６６０、６７０、７２０または板６４０、７００はそれぞれ相互に同じ構造とすることができ、混合装置３００を構成するのに不可欠なのは７種類の板形状にすぎない。
【００５６】
図４は２つの抽出物流を合流させるさまざまな可能性を示す。混合装置８００（図４ａ）は温度調節通路８３０、８４０を備えた２枚の温度調節板８１０、８２０の間に２枚の伝熱板８５０、８６０と第１媒体８８０用の第１分配板８７０と第２媒体９００用の第２分配板８９０と混合室９２０を備えた混合板９１０とを有する。両方の抽出物流は互いに対称に方向転換され、合流し、特に乱流および／または拡散によって互いに混合される。特に、両方の抽出物流の「フロント」合流によって集中的完全混合が現れ、そのため実質均一な混合物９３０を実現することができる。
【００５７】
混合装置１０００（図４ｂ）内で２つの抽出物流１０１０、１０２０は分配板の分配通路１０３０、１０４０内を互いに平行に流れ、穴１０６０を備えた混合板１０５０がその間に配置されている。穴１０６０によって混合通路が形成され、混合通路を介して分配通路１０３０、１０４０が互いに連通し、両方の抽出物１０１０、１０２０相互の交換、従って混合が起きる。例えば抽出物流１０１０、１０２０の間に外部から制御可能または少なくとも意図された圧力差を設けると、このような交換を基礎づけまたは促進することができよう。温度調節板１０９０、１１００の温度調節通路１０７０、１０８０は伝熱板１１１０、１１２０を介して分配通路１０３０、１０４０を温度調節するのに役立つ。
【００５８】
混合装置１２００（図４ｃ）は実質的に、抽出物流１２１０、１２２０が対称にではなく非対称に合流する点で混合装置８００と相違している。これが実現されるのは、抽出物流１２１０が分配板１２４０の横腹部１２３０で方向転換され、混合板１２６０の穴１２５０を介して他の分配板の分配通路１２７０に至ることによってである。この非対称な変更態様は、特に１とは異なる混合比において、例えば小さな抽出物流１２１０が比較的大きな抽出物流１２２０に混加されねばならない場合に考慮に値する。
【００５９】
混合装置１３００（図４ｄ）では２つの抽出物１３１０、１３２０が対称に混合室１３３０に流入し、混合室の横断面積は分配通路１３４０、１３５０の横断面積の合計よりも大きい。これにより流れは混合室に入ると遅くなり、そのことと結び付いて混合室１３３０内での滞留時間が長くなるので、状況によっては両方の抽出物１３１０、１３２０の完全混合向上が可能になる。温度調節板１３７０の温度調節通路１３６０を温度調節板１３９０の温度調節通路１３８０に対してずらして配置することによって、抽出物１３１０、１３２０もしくは混合物１４００の主流れ方向に沿って一層均一な温度分布が可能である。
【００６０】
図５は、完全混合を向上させるために乱流を発生もしくは強める横腹部を有する混合室の３つの例を示す。混合装置１５００（図５ａ）では混合物１５１０の流れが何度か分割され、それぞれ再び一緒にされ、付加的に束にされる。この目的のために混合板１５３０の横腹部１５２０が第１分配板１５６０もしくは第２分配板１５７０の横腹部１５４０、１５５０に対してずらして配置されている。伝熱板１５８０、１５９０と温度調節通路１６００もやはり認めることができ、この実施例においてそれらは混合室内の混合物の主流れ方向と平行、つまり図５ａにおいて左から右へと延びている。
【００６１】
混合装置１７００（図５ｂ）の混合室１７１０が有する横腹部は流れ１７１５を混合室１７１０の２つの対向する側に交互に強いる。このため混合板１７３０の横腹部１７２０は第１分配板１７５０の横腹部１７４０と第２分配板１７７０の横腹部１７６０とに交互に結合されている。混合室１７１０は２枚の伝熱板１７８０、１７９０によって成端され、伝熱板自体は温度調節通路を備えたここには図示しない温度調節板に隣接している。
【００６２】
混合装置１８００（図５ｃ）では混合物１８１０の流れは自立形横腹部１８２０によって交互に分割され、互いに結合された腹部１８３０、１８４０、１８５０によって混合室１８６０の縁に強いられる。これにより混合室１８６０内で流れの乱流が場合によってはさらに強められる。混合物１８１０は温度調節媒体を利用して温度調節され、この温度調節媒体は温度調節通路１８７０、１８８０内を流れ、伝熱板１８９０、１９００を介して熱を混合物１８１０に放出しもしくは混合物１８１０から熱を吸収する。
【００６３】
本発明は、反応用に予定された２つの媒体用の混合装置を例に説明された。しかし、本発明に係る混合装置は別の目的にも適していることを指摘しておく。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る混合装置の構造を示す。
【図２】混合装置のそれぞれ１枚の板の平面図である。
【図３】混合装置の横断面図である。
【図４】混合装置混合室の横断面図である。
【図５】混合装置混合室の横断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、３００、８００、１０００、１２００、１３００、１５００、１７００、１８００  混合装置
３０、３１、３２、５０、５１、５２  取付用開口部
７０、７１、７２  切欠き部
１００、３４０  蓋板
１０１  接続板
１０２  再分配板
１０３  分離板
１０４、３９０  第１温度調節板
１０５、４３０  第１伝熱板
１０６、４６０、８７０、１５６０、１７５０  第１分配板
１０７、５００、１０５０、１５３０、１７３０  混合板
１０８、５３０、８９０、１５７０、１７７０  第２分配板
１０９、５８０  第２伝熱板
１１０、６００  第２温度調節板
１１１、７２０  底板
１１２  第１媒体用入口
１１３  第２媒体用入口
１１４  温度調節媒体用入口
１１５  混合媒体用出口
１４２、２０２  第１温度調節通路
１４３、２０３  第２温度調節通路
１４４、２０４  第３温度調節通路
１６１  第２分配通路
１８１  第１分配通路
３１０  流入領域
３２０  混合領域
３３０  反応領域
３７０、３８０、１０１０、１０２０、１２１０、１２２０、１３１０、１３２０  抽出物流
４００、８３０、８４０、１３６０、１３８０、１６００、１８７０、１８８０  温度調節通路
６２０  第３伝熱板
６４０、７００  反応板
７１０  第２反応室
７４０  反応生成物
８８０  第１媒体
９００  第２媒体
１０３０、１０４０、１３４０、１３５０  分配通路
１０９０、１１００、１３７０、１３９０  温度調節板
１１１０、１１２０、１５８０、１５９０、１７８０、１７９０、１８９０、１９００  伝熱板
１２４０  分配板
１３３０、１７１０、１８６０  混合室
１４００、１５１０、１８１０  混合物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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