專利名稱：：使用纖維膜反應(yīng)器以在兩種不可混溶的反應(yīng)組分之間進(jìn)行分離和反應(yīng)的制作方法使用纖維膜反應(yīng)器以在兩種不可混溶的反應(yīng)組分之間進(jìn)行分離和反應(yīng)相關(guān)申請(qǐng)00011本申請(qǐng)要求2004年12月22日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/639，444的優(yōu)先權(quán)。政府資助本發(fā)明使得兩種不可混溶的流體成分之間能夠反應(yīng)，以生成期望的最終產(chǎn)物。目前這通過(guò)如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)形成一種物相在另一種物相中的M體，以產(chǎn)生表面積大的小液滴，在其中可以進(jìn)行傳質(zhì)和反應(yīng)，如Liquid-LiquidandSolid-SolidSystems,ChemicalEngineer'sHandbook,21-1-21-29，笫5版(RobertH.Perry&CecilH.Chilton編輯，McGraw-Hill1973)中所述的那樣。^Ht體用于從有機(jī)工藝流中洗去水溶性雜質(zhì)，通過(guò)從有機(jī)工藝流中萃取出酸和堿化合物而中和有機(jī)工藝流，并實(shí)現(xiàn)兩種料流的組分之間的化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)，往往將相轉(zhuǎn)移催化劑用于增強(qiáng)通過(guò)液滴界面的傳質(zhì)，如Phase-TransferCatalysis:Fundamentals,Applications,andIndustrialPerspectives,(CharlesM.Starks,CharlesL.Liotta&MarcHalpern編輯，Chapman&Hall1994)中所述的那樣。為此目的也可以使用助溶劑。另外，美國(guó)專利No.5,705,074(授予Brient)教導(dǎo)使用纖維接觸器以通過(guò)萃取工藝從精煉廠含水廢液流中除去酚和其它水溶性有機(jī)物質(zhì)。美國(guó)專利No.5,997,731(授予Saurez)教導(dǎo)纖維接觸器用于以含二氧化碳的溶劑中和含有溶解的硫化鈉、硫醇鹽和酴鹽的堿性溶液并恢復(fù)可加工烴價(jià)值的用途。美國(guó)專利No.5,306,831(授予Beshouri等)教導(dǎo)了纖維接觸器用于除去脫水山梨糖醇酯中的水溶性多元醇雜質(zhì)的用途，其中用金屬卣化物鹽水溶液處理溶解在含烴和極性有機(jī)溶劑的溶液中的含多元醇的脫水山梨糖醇酯。發(fā)明概述將以上實(shí)施例3中所用的相同導(dǎo)管反應(yīng)器用于本實(shí)驗(yàn)中。將兩種液體泵送通過(guò)該反應(yīng)器，玻璃纖維上的約束相是5%氫氧化鈉水溶液。連續(xù)相是以30wt。/o溶解在己烷中的含0.13。/。游離脂肪酸(FFA)的商用脫膠大豆油(可購(gòu)自ArcherDanielsMidlandCompany,Decatur,IL)。隨著5%苛性堿溶液以lmL/min的速率流經(jīng)反應(yīng)器，該模擬膠束被中和。下表5中所示的中和結(jié)果表明，F(xiàn)FA濃度比商用大豆油的0.05%FFA規(guī)格低10倍以上。該意外的FFA降低在1-3分鐘內(nèi)獲得，并且相分離優(yōu)異和立即。然而，整個(gè)時(shí)間內(nèi)反應(yīng)器壓力上升，表明固體在反應(yīng)器中累積，由此限制了流動(dòng)(即反應(yīng)器堵塞)。<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表5實(shí)施例6應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施方案的某些上述結(jié)構(gòu)、功能和操作對(duì)于實(shí)施本發(fā)明不是必要的，只是為了示例性實(shí)施方案的完整性而包括在說(shuō)明書中。另外，應(yīng)當(dāng)理解上迷提及的專利和出版物中所述的特定結(jié)構(gòu)、功能和操作可以與本發(fā)明一起實(shí)施，但是它們對(duì)于實(shí)施不是必要的。因此要理解到，在實(shí)際上不脫離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，除了具體描迷的那樣以外都可以實(shí)施本發(fā)明。權(quán)利要求1.一種在包含纖維的導(dǎo)管反應(yīng)器中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的方法，所述方法包含以下步驟(a)將含有第一反應(yīng)性物質(zhì)的第一料流引導(dǎo)到鄰近縱向設(shè)置在所述導(dǎo)管反應(yīng)器中的多根纖維的上游端，其中(i)所述第一料流構(gòu)成基本上被約束至所述纖維表面的相，和(ii)所述纖維與其上游端相對(duì)的一端構(gòu)成其下游端，并且設(shè)置在鄰近收集容器處；(b)以與所述第一料流相同的流動(dòng)方向?qū)⒑械诙磻?yīng)性物質(zhì)的第二料流引入所述導(dǎo)管反應(yīng)器內(nèi)鄰近所述多根纖維的上游端，其中(i)所述第二料流構(gòu)成與所述第一料流接觸并與其基本上不可混溶的基本上連續(xù)的相，(ii)在由此所述約束相中的反應(yīng)性物質(zhì)與所述連續(xù)相的反應(yīng)性物質(zhì)相互作用以形成至少一種新的化學(xué)物質(zhì)的流率、溫度和壓力下，所述第一料流和/或所述第二料流包含相轉(zhuǎn)移催化劑；(c)在所述收集容器中接收所述約束相和所述連續(xù)相，其中(i)所述約束相構(gòu)成所述收集容器第一部分中的層，以及(ii)所述連續(xù)相構(gòu)成所述收集容器第二部分中的層；和(d)從所述收集容器中單獨(dú)地排出包含連續(xù)相的層和包含約束相的層。2.權(quán)利要求1的反應(yīng)方法，其中所述相轉(zhuǎn)移催化劑包括選自季銨化合物、季銹化合物、锍化合物、冠醚和聚二醇的物質(zhì)。3.權(quán)利要求1的反應(yīng)方法，其中所述纖維的下游端延伸至所述收集容器中。4.權(quán)利要求3的反應(yīng)方法，其中將所述纖維的下游端設(shè)置在包含所述約束相的層與包含所述連續(xù)相的層之間界面的下方。5.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所述第一料流基本上包含水溶液。6.權(quán)利要求1的反應(yīng)方法，其中所述第二料流基本上包含有機(jī)組合物。7.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所述纖維是親水性纖維，其包括選自經(jīng)處理的或未經(jīng)處理的礦物、金屬、金屬合金、經(jīng)處理的或未經(jīng)處理的碳、聚合物和聚合物共混物的材料。8.權(quán)利要求7的反應(yīng)方法，其中所述親水性纖維包括經(jīng)處理的或未經(jīng)處理的礦物，其包括選自玻璃、石棉、陶瓷及其組合的材料。9.權(quán)利要求7的反應(yīng)方法，其中所述親水性纖維包括金屬，其包括選自鐵、鋼、鎳、銅、黃銅、鉛、錫、鋅、鈷、鈦、鴒、鎳鉻鐵合金、銀、鋁、鎂及其組合與合金的材料。10.權(quán)利要求7的反應(yīng)方法，其中所述親水性纖維包括聚合物，其包括選自親水性聚合物、極性聚合物、親水性共聚物、極性共聚物及其組合的材料。11.權(quán)利要求10的反應(yīng)方法，其中所述聚合物包括選自多糖、多肽、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、官能化的聚苯乙烯、尼龍、聚苯并咪唑、聚亞乙烯基二腈、聚偏二氯乙烯、聚苯硫醚、聚蜜胺、聚氯乙烯、共聚乙烯-丙烯酸和乙烯-乙烯醇共聚物的材料。12.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所述約束相包含堿性物質(zhì)。13.權(quán)利要求12的反應(yīng)方法，其中所述堿性物質(zhì)包括選自胺、氫氧化物、碳酸鹽、氯化物、磷酸鹽和碳酸氫鹽的物質(zhì)。14.權(quán)利要求13的纖維反應(yīng)器，其中堿性物質(zhì)還包含選自鋰、鈉、鉀、鉀和季^^物的物質(zhì)。15.權(quán)利要求1的反應(yīng)方法，其中所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)包括選自O(shè)-烷基化(醚化)；N-烷基化；C-烷基化；手性烷基化；S-烷基化；酯化；酯交換；以氰化物、氫氧化物、氟化物、硫氰酸鹽、氰酸鹽、碟化物、硫化物、亞硫酸鹽、疊氮化物、亞硝酸鹽或硝酸鹽置換；其它親核的脂族或芳族取代；氧化；水解；環(huán)氧化和手性環(huán)氧化；Michael加成；醛醇縮合；Wittig縮合；Darzens縮合；碳烯反應(yīng)；硫代磷酸化；還原；羰基化；過(guò)渡金屬助催化；和HCl/HBr/HOCl/H2S04反應(yīng)的工藝。16.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)包括選自樹脂合成、聚合物合成、樹脂改性和聚合物改性的工藝。17.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所述第一料流包含堿，所述第二料流包含有機(jī)鹵化物(R-X)和有機(jī)酸(R，-H)，其中R-X和R，-H可以在同一分子或不同分子上，并且所述反應(yīng)方法生成包含偶聯(lián)產(chǎn)物(R-R，)的物質(zhì)。18.權(quán)利要求17的反應(yīng)方法，其中所述有機(jī)酸(R，-H)包括選自環(huán)戊二烯、乙酰乙酸酯和乙炔的碳素酸；或選自羧酸、硫代羧酸、酚、醇、碌u醇、胺和乙醇胺的化合物。19.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所述第一料流包含堿，所述第二料流包含表卣代醇和多元醇的偶聯(lián)產(chǎn)物，并且所述反應(yīng)方法生成包含聚縮水甘油醚樹脂的組合物。20.權(quán)利要求19的反應(yīng)方法，其中所述多元醇包括選自雙酚A(BPA)、苯酚酚醛清漆(雙酚F)、羧酸和硫醇的物質(zhì)。21.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所述第二料流包含環(huán)氧化物，所形22.權(quán)利要求21的反應(yīng)方法，其中加成到所述環(huán)氧化物的反應(yīng)性物質(zhì)是水，通過(guò)將水加成到環(huán)氧化物所產(chǎn)生的物質(zhì)包括二元醇或取代的二元醇。23.權(quán)利要求22的反應(yīng)方法，其中所述取代二元醇包括磷酸酯或硼酸酯。24.權(quán)利要求21的反應(yīng)方法，其中所述形成的新化學(xué)物質(zhì)包括選自烷基醚醇、烷基硫醚醇、酯醇和氨基醇的物質(zhì)。25.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，還包括處理單獨(dú)排出的包含所迷連續(xù)相的層。26.權(quán)利要求25的反應(yīng)方法，其中所述處理單獨(dú)排出的包含所述連續(xù)相的層的步驟包括將所述層引入包含纖維的第二導(dǎo)管反應(yīng)器中，并進(jìn)行選自以下的過(guò)程(a)洗滌所述層以除去副產(chǎn)物和/或污染物；和(b)使所述層與約束相接觸以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或萃取。27.權(quán)利要求26的反應(yīng)方法，其中單獨(dú)排出的包含所述約束相的層沒有引入所述第二導(dǎo)管反應(yīng)器。28.權(quán)利要求26的反應(yīng)方法，其中所述第一料流包含從與所述第二導(dǎo)管反應(yīng)器可操作相聯(lián)的收集容器中單獨(dú)排出的包含約束相的層。29.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所述導(dǎo)管反應(yīng)器包括含多根纖維的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管反應(yīng)器還包括與所述含多根纖維的導(dǎo)管可操作相聯(lián)的換熱裝置，由此在所述反應(yīng)方法期間可以將熱能傳送至所述含多根纖維的導(dǎo)管或從中傳出。30.權(quán)利要求l的反應(yīng)方法，其中所述第一料流包含選自以下的組合物(a)含水的醇；(b)醇；(c)胺；(d)羧酸；(e)酚；和(f)離子性液體。31.—種在包含纖維的導(dǎo)管反應(yīng)器中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的方法，所述方法包含以下步驟(a)將含有第一反應(yīng)性物質(zhì)的第一料流引導(dǎo)到鄰近縱向設(shè)置在所述導(dǎo)管反應(yīng)器中的多根纖維的上游端，其中(i)所述第一料流構(gòu)成基本上被約束至所述纖維表面的相，并且包含選自以下的組合物(A)含水的醇；(B)醇；(C)胺；(E)酚；和(F)離子性液體，和(ii)所述纖維與其上游端相對(duì)的一端構(gòu)成其下游端，并且設(shè)置在鄰近收集容器處；(b)以與所述笫一料流相同的流動(dòng)方向?qū)⒑械诙磻?yīng)性物質(zhì)的第二料流引入所述導(dǎo)管反應(yīng)器內(nèi)鄰近所述多根纖維的上游端，其中在由此所述約束相中的反應(yīng)性物質(zhì)與所述連續(xù)相的反應(yīng)性物質(zhì)相互作用以形成至少一種新的化學(xué)物質(zhì)的流率、溫度和壓力下，所述第二料流構(gòu)成與所述第一料流接觸并與其基本上不可混溶的基本上連續(xù)的相；(c)在所述收集容器中接收所述約束相和所述連續(xù)相，其中(i)所述約束相構(gòu)成所述收集容器第一部分中的層，以及(ii)所述連續(xù)相構(gòu)成所述收集容器第二部分中的層；和(d)從所述收集容器中單獨(dú)地排出包含連續(xù)相的層和包含約束相的層。32.權(quán)利要求31的反應(yīng)方法，其中所述離子性液體包括選自1-烯丙基-3-甲基咪唑錯(cuò)氯化物、l-乙基-3-甲基咪唑錄四氟硼酸鹽、1，2-二甲基-3-正丙基咪唑錯(cuò)四氟硼酸鹽、1，2-二曱基-3-正丁基咪峻錄四氟硼酸鹽和1，2-二曱基-3-正丁基咪唑镥六氟磷酸鹽的物質(zhì)。33.權(quán)利要求31的反應(yīng)方法，其中所述第一料流包含醇，所述第二料流包含植物油，所形成的新化學(xué)物質(zhì)包含脂肪酸烷基酯(生物柴油)。34.權(quán)利要求33的反應(yīng)方法，其中所述醇選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其組合。35.—種在包含纖維的導(dǎo)管萃取器中進(jìn)行化學(xué)萃取的方法，所述方法包含以下步驟(a)將含有反應(yīng)性物質(zhì)的第一料流引導(dǎo)到鄰近縱向設(shè)置在所述導(dǎo)管反應(yīng)器中的多#纖維的上游端，其中(i)所述第一料流構(gòu)成基本上被約束至所述纖維表面的相，(ii)所述第一料流包含選自以下的組合物(A)包含有機(jī)助溶劑的水溶液；和(B)有機(jī)溶劑；以及(iii)所述纖維與其上游端相對(duì)的一端構(gòu)成其下游端，并在設(shè)置在鄰近收集容器處；(b)以與所述第一料流相同的流動(dòng)方向?qū)⒑锌奢腿∥镔|(zhì)的第二料流引入所述導(dǎo)管反應(yīng)器內(nèi)鄰近所述多根纖維的上游端，其中在由此所述約束相中的反應(yīng)性物質(zhì)與所述連續(xù)相的可萃取物質(zhì)相互作用以將至少一些可萃取物質(zhì)從所述連續(xù)相萃取至所述約束相中的流率、溫度和壓力下，所述第二料流構(gòu)成與所述第一料流接觸并與其基本上不可混溶的基本上連續(xù)的相；(c)在所述收集容器中接收所迷約束相和所述連續(xù)相，其中(i)所述約束相構(gòu)成所述收集容器第一部分中的層，以及(ii)所述連續(xù)相構(gòu)成所述收集容器第二部分中的層；和(d)從所述收集容器中單獨(dú)地排出包含連續(xù)相的層和包含約束相的層。36.權(quán)利要求35的萃取方法，其中所述有機(jī)溶劑或助溶劑選自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其組合。37.權(quán)利要求35的萃取方法，其中所述水溶液包含堿性物質(zhì)，所述第二料流包含受游離脂肪酸污染的植物油，被萃取至所述約束相中的物質(zhì)包括游離脂肪酸鹽。38.權(quán)利要求35的萃取方法，其中所述第一料流包含醇和酸，所述第二料流包含受磷脂膠污染的植物油。39.權(quán)利要求35的萃取方法，其中所迷第一料流基本上由有機(jī)組合物組成，所述第二料流包含水，所述纖維包含親有機(jī)性材料。40.權(quán)利要求39的萃取方法，其中所述有機(jī)組合物是烴溶劑，所述第二料流還包含有機(jī)污染物。41.權(quán)利要求35的萃取方法，其中所述纖維的下游端延伸至所述收集容器中。42.權(quán)利要求41的萃取方法，其中將所述纖維的下游端設(shè)置在包含所述約束相的層與包含所述連續(xù)相的層之間界面的下方。43.權(quán)利要求35的萃取方法，其中所述纖維是親水性纖維，其包括選自經(jīng)處理的或未經(jīng)處理的礦物、金屬、金屬合金、經(jīng)處理的或未經(jīng)處理的碳、聚合物和聚合物共混物的材料。44.權(quán)利要求43的萃取方法，其中所述親水性纖維包括經(jīng)處理的或未經(jīng)處理的礦物，其包括選自玻璃、石棉、陶瓷及其組合的材料。45.權(quán)利要求43的萃取方法，其中所述親水性纖維包括金屬，其包括選自鐵、鋼、鎳、銅、黃銅、鉛、錫、鋅、鈷、鈦、鎢、鎳鉻鐵合金、銀、鋁、鎂及其組合與合金的材料。46.權(quán)利要求43的萃取方法，其中所述親水性纖維包括聚合物，其包括選自親水性聚合物、極性聚合物、親水性共聚物、極性共聚物及其組合的材料。47，權(quán)利要求46的萃取方法，其中所述聚合物包括選自多糖、多肽、聚丙烯酸、聚曱基丙烯酸、官能化的聚苯乙烯、尼龍、聚苯并咪唑、聚亞乙烯基二腈、聚偏二氯乙烯、聚苯硫醚、聚蜜胺、聚氯乙烯、共聚乙烯-丙烯酸和乙烯-乙烯醇共聚物的材料。48.權(quán)利要求35的萃取方法，還包括處理單獨(dú)排出的包含所述連續(xù)相的層。49.權(quán)利要求48的萃取方法，其中所述處理單獨(dú)排出的包含所述連續(xù)相的層的步驟包括洗滌所述層以除去副產(chǎn)物和/或污染物，50.權(quán)利要求48的萃取方法，其中所述處理單獨(dú)排出的包含所述連續(xù)相的層的步驟包括將所述層引入包含纖維的第二導(dǎo)管反應(yīng)器中。51.權(quán)利要求50的萃取方法，其中單獨(dú)排出的包含所述約束相的層沒有引入所述第二導(dǎo)管反應(yīng)器。52.權(quán)利要求50的萃取方法，其中所述第一料流包含從與所述第二導(dǎo)管反應(yīng)器可操作相聯(lián)的收集容器中單獨(dú)排出的包含約束相的層。53.權(quán)利要求35的萃取方法，其中所述導(dǎo)管反應(yīng)器包括含多根纖維的導(dǎo)管，所述導(dǎo)管反應(yīng)器還包括與所述含多根纖維的導(dǎo)管可操作相聯(lián)的換熱裝置，由此在所述萃取工藝期間可以將熱能傳送至所述含多根纖維的導(dǎo)管或從中傳出。全文摘要纖維反應(yīng)方法，由此將包含在不可混溶的料流中的反應(yīng)性組分接觸以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)和分離。所用的導(dǎo)管反應(yīng)器(10)含有可潤(rùn)濕的纖維(12)，一種料流(14)基本上被約束到其上，第二料流(20)流過(guò)以在其間連續(xù)地產(chǎn)生新的界面，由此有效地接觸反應(yīng)性物質(zhì)，并促進(jìn)其反應(yīng)或萃取?？梢允褂弥軇┖拖噢D(zhuǎn)移催化劑以促進(jìn)該方法。文檔編號(hào)B01D11/00GK101218005SQ200580048507公開日2008年7月9日申請(qǐng)日期2005年12月22日優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日發(fā)明者約翰·李·馬辛吉爾申請(qǐng)人:約翰·李·馬辛吉爾