Método para el control de procesos químicos.

Un método para controlar un proceso químico, comprendiendo el método las etapas de:

(i) proporcionar un flujo laminar de un primer fluido (3, 33), un flujo laminar de un segundo fluido (9, 39), y unflujo laminar de un fluido de barrera (6, 36); y

(ii) provocar que el primer fluido y el fluido de barrera entren en contacto entre sí de forma que el fluido debarrera forme una barrera entre el primer fluido y el segundo fluido,

Caracterizado por que

el primer fluido proporciona un primer reactivo (o uno o más precursores del mismo);

el segundo fluido proporciona un segundo reactivo (o uno o más precursores del mismo);

el fluido de barrera forma una barrera entre el primer reactivo (o uno o más precursores del mismo) y el segundoreactivo (o uno o más precursores del mismo);

y la etapa (ii) comprende la formación de segmentos del primer fluido confinado o comprimido mediante el fluido debarrera, estando los segmentos rodeados por el segundo fluido, y el fluido de barrera es permeable a uno o ambosdel primer y segundo reactivos.

La presente invención se refiere a métodos de realización y/o control de procesos químicos (preferentemente, pero no exclusivamente, reacciones químicas) .

El control de procesos químicos (tales como reacciones químicas) a menudo ha resultado difícil, especialmente cuando dichos procesos son rápidos. Por ejemplo, existen algunas circunstancias en las que no sería conveniente que dos especies reactivas entraran en contacto de una forma incontrolada, por ejemplo, si la reacción es peligrosa.

Ciertos dispositivos microfuidos son conocidos y se han usado para la creación de segmentos de un primer fluido dispuesto en el flujo de un segundo fluido. Por ejemplo, el documento CH563807 desvela dicho dispositivo, pero usa una disposición de conducto coaxial. El documento EP01481723 no desvela la formación de segmentos, pero desvela un método para controlar las interacciones entre las especies químicas, con reactivos en los flujos adyacentes de los fluidos que reaccionan entre sí.

El método de la presente invención aborda uno o más de estos problemas.

De acuerdo con una primera realización meramente ilustrativa, se proporciona un dispositivo microfuido, que tiene un primer conducto de suministro para suministrar un primer fluido que proporciona un primer reactivo (o uno o más precursores del mismo) , un primer y un segundo conducto de suministro lateral confluyentes con el primer conducto de suministro del reactivo en una región de unión, para suministrar un segundo fluido que proporciona un segundo reactivo (o uno o más precursores del mismo) , en el que el primer y el segundo conducto de suministro lateral comprenden cada uno una entrada para el segundo reactivo y una entrada para un fluido de barrera, y el dispositivo está dispuesto de tal forma que permita que el fluido de barrera forme una barrera entre el primer reactivo (o uno o más precursores del mismo) y el segundo reactivo (o uno o más precursores del mismo) .

El término “fluido” como se usa en la presente solicitud está previsto para incluir líquidos, gases y fluidos supercríticos. Es preferible que el fluido sea un líquido. La referencia a “reactivo” en los términos “primer reactivo” y “segundo reactivo” no significa que el primer y el segundo reactivos reaccionen necesariamente entre sí. El término “reactivo” en los términos “primer reactivo” y “segundo reactivo” también incluye primeras y segundas especies que experimentan un proceso químico que no es una reacción. Por ejemplo, dos especies que, en contacto entre sí,

hacen que se produzca la cristalización. En este caso, uno del primer y segundo reactivos puede ser un antidisolvente y el otro puede ser una especie que se haga cristalizar en presencia del antidisolvente.

El dispositivo es un dispositivo microfuido y, por consiguiente, permite que volúmenes muy pequeños de material reaccionen entre sí de una forma controlada. Esto permite que reacciones peligrosas se estudien, realicen o controlen potencialmente. Los conductos de dichos dispositivos microfuidos típicamente tienen una anchura inferior a 2 mm, preferentemente inferior a 1 mm y más preferentemente de 0, 1 a 0, 5 mm. La profundidad de los conductos es típicamente inferior a 2 mm, preferentemente inferior a 1 mm y más preferentemente de 0, 1 mm a 0, 5 mm. El caudal de los fluidos dependerá, entre otras cosas, del área de la sección transversal de los conductos, y los valores preferidos proporcionados aquí se refieren a conductos con una profundidad inferior a 1 mm y con una anchura 45 inferior a 1 mm. El caudal, por ejemplo, del primer fluido a través del conducto de suministro del primer reactivo puede ser ventajosamente de aproximadamente 0, 02 a 5 ml/hora, más preferentemente de aproximadamente 0, 1 a 2 ml/hora. El caudal del fluido de barrera puede ser de aproximadamente 0, 2 a 15 ml/hora, preferentemente de aproximadamente 1 a 3 ml/hora. El caudal del segundo fluido puede ser de aproximadamente 0, 4 a 25 ml/hora, preferentemente de aproximadamente 2 a 5 ml/hora.

Es preferible que el caudal del segundo fluido sea superior al caudal del fluido de barrera, que es, a su vez, superior al caudal del primer fluido.

Los términos “primer fluido que proporciona un primer reactivo” y “segundo fluido que proporciona un segundo 55 reactivo” incluyen la posibilidad de que el primer y/o segundo fluido puedan ser el primer y/o segundo reactivo, respectivamente. Como alternativa, el primer reactivo puede estar contenido dentro del primer fluido; por ejemplo, el primer reactivo puede disolverse, o dispersarse, en el primer fluido. Se apreciará que las referencias del presente documento sobre el primer reactivo contenido dentro del primer fluido incluyen el caso en el que un precursor del primer reactivo está contenido dentro del primer fluido. Asimismo, el segundo reactivo puede estar contenido dentro del segundo fluido; por ejemplo, el segundo reactivo puede disolverse, o dispersarse, en el segundo fluido, o un precursor del reactivo puede estar contenido en el segundo fluido.

Un precursor del primer reactivo (o del segundo reactivo) incluye una especie que, con el paso del tiempo, o mediante el contacto con otras especies, forma el primer reactivo (o el segundo reactivo) .

Como se ha mencionado anteriormente, el dispositivo se dispone de tal manera que permite que el fluido de barrera forme una barrera entre el primer reactivo (o uno o más precursores del mismo) y el segundo reactivo (o uno o más precursores del mismo) . Esto se consigue por la disposición de las entradas para el fluido de barrera y el segundo fluido, acopladas con la disposición de la unión.

Por ejemplo, una entrada para un fluido de barrera puede asociarse con un primer lado del conducto de suministro lateral respectivo, y la entrada correspondiente para un segundo reactivo puede asociarse con el otro lado del conducto de suministro lateral respectivo. En esta disposición, el fluido de barrera puede introducirse en el primer lado del conducto de suministro lateral respectivo y el segundo fluido puede introducirse en el otro lado del conducto de suministro lateral. En este caso, es preferible que el primer lado del conducto de suministro lateral respectivo se una al primer conducto de suministro aguas arriba del otro lado del conducto de suministro respectivo. Esta geometría es eficaz porque facilita que el fluido de barrera confine o comprima el primer fluido.

El dispositivo es típicamente un dispositivo unitario mecanizado de un polímero con energía de superficie baja tal como politetrafluoroetileno (PTFE) . Las bombas se usan típicamente para provocar que diversos fluidos fluyan a través del dispositivo.

El fluido de barrera permite controlar la reacción o el proceso que ocurriría entre el primer y el segundo reactivos controlando la forma en la que el primer y el segundo reactivos entran en contacto entre sí. De este modo, el fluido de barrera puede ser permeable a uno o a ambos del primer y segundo reactivos (o a sus precursores dependiendo del caso) . De esa manera, se permite el paso controlado de uno o ambos reactivos (o uno o ambos de sus precursores) a través del fluido de barrera de forma que la reacción u otro proceso que tenga lugar entre ambos esté controlado.

Como alternativa, el fluido de barrera puede ser sustancialmente impermeable a uno o ambos del primer y segundo reactivos. De esta forma, los dos agentes reactivos (o sus precursores dependiendo del caso) se mantienen separados, evitando sustancialmente de este modo cualquier reacción adversa u otro proceso que tenga lugar entre ambos.

Es preferible que el fluido de barrera confine o comprima el primer fluido en la región de la unión. Esta puede adoptar la forma de un cono de primer fluido que se forma en la unión y que el fluido de barrera confina o comprime. Dicha disposición puede conllevar la formación de gotas o esférulas del primer fluido que está confinado por una capa del fluido de barrera.

Es una ventaja particular de la presente invención que el dispositivo permita que el fluido de barrera contacte con el 35 primer fluido desde más de un lado.

Los fluidos de barrera transportados por el primer y segundo conductos de suministro lateral pueden ser mutuamente iguales o diferentes. Además, los segundos fluidos transportados por el primer y segundo conductos de suministro lateral pueden ser mutuamente iguales o diferentes.

La región de unión puede formarse o estar provista de una constricción u otra discontinuidad para producir un flujo de segmentos del primer fluido confinado o comprimido por el fluido de barrera.

Es preferible que el dispositivo esté provisto... [Seguir leyendo]

1. Un método para controlar un proceso químico, comprendiendo el método las etapas de:

(i) proporcionar un flujo laminar de un primer fluido (3, 33) , un flujo laminar de un segundo fluido (9, 39) , y un flujo laminar de un fluido de barrera (6, 36) ; y

(ii) provocar que el primer fluido y el fluido de barrera entren en contacto entre sí de forma que el fluido de barrera forme una barrera entre el primer fluido y el segundo fluido,

Caracterizado por que el primer fluido proporciona un primer reactivo (o uno o más precursores del mismo) ; el segundo fluido proporciona un segundo reactivo (o uno o más precursores del mismo) ; el fluido de barrera forma una barrera entre el primer reactivo (o uno o más precursores del mismo) y el segundo reactivo (o uno o más precursores del mismo) ;

y la etapa (ii) comprende la formación de segmentos del primer fluido confinado o comprimido mediante el fluido de barrera, estando los segmentos rodeados por el segundo fluido, y el fluido de barrera es permeable a uno o ambos del primer y segundo reactivos.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende un método para controlar una reacción química 20 entre el primer reactivo y el segundo reactivo.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 que comprende que el primer fluido se confine o comprima por el fluido de barrera antes de la formación de segmentos.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3 que comprende el confinamiento o compresión del primer fluido con el fluido de barrera antes de confinar o comprimir el fluido de barrera con el segundo fluido.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 3 que comprende que el fluido de barrera se ponga en contacto con el segundo fluido antes de confinar o comprimir el primer fluido con el fluido de barrera. 30

6. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que existe un gradiente de difusión o concentración a través del fluido de barrera, controlando el gradiente de difusión o concentración la velocidad de movimiento del primer o segundo reactivos a través del fluido de barrera.

7. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente que comprende proporcionar una pluralidad de flujos laminares de fluido de barrera, entrando en contacto los flujos laminares de fluido de barrera con el primer fluido desde más de un lado, y proporcionar una pluralidad de flujos laminares del segundo fluido.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7 en el que cada flujo laminar del segundo fluido está asociado con 40 un flujo laminar del fluido de barrera.

9. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el primer y segundo fluidos son mutuamente inmiscibles, el fluido de barrera es permeable al segundo reactivo, y el primer y segundo reactivos, en contacto entre sí, reaccionan provocando así la formación de segmentos sólidos.

10. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que el fluido de barrera comprende el segundo fluido.

11. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente en el que el primer fluido proporciona un

precursor del primer reactivo y la etapa (i) comprende adicionalmente la provisión de un flujo laminar de un cuarto fluido que proporciona otro precursor del primer reactivo, siendo el flujo laminar del primer fluido y el flujo laminar del primer fluido flujos laminares paralelos antes de la etapa (ii) , estando el primer y el cuarto fluido en contacto entre sí.

12. Un método de acuerdo con cualquier reivindicación precedente que se usa en el control y realización de una 55 reacción de polimerización.