本開示発明は、プロセスマイクロチャネルの中の少なくとも２つのプロセス区域の中で単位操作を行って非ニュートン流体を処理し、および／または形成させることであって、各プロセス区域の中で異なる単位操作を行うこと、および有効量のせん断応力を非ニュートン流体に作用させて各プロセス区域の中の非ニュートン流体の粘度を低下させることであって、１つのプロセス区域の中の平均せん断速度は別のプロセス区域の中の平均せん断速度と少なくとも約１．２倍異なること、を含むプロセスに関する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスマイクロチャネルの中の少なくとも２つのプロセス区域の中で単位操作を行って非ニュートン流体を処理し、および／または形成させることであって、各プロセス区域の中で異なる単位操作を行うこと、および
有効な量のせん断応力を前記非ニュートン流体に作用させて各プロセス区域の中の前記非ニュートン流体の粘度を低下させることであって、１つのプロセス区域の中の平均せん断速度は別のプロセス区域の中の前記平均せん断速度と少なくとも約１．２倍異なること、
を含むプロセス。
【請求項２】
少なくとも１つのプロセス区域の中の前記平均せん断速度は約１００秒^−１を超える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記プロセスマイクロチャネルは少なくとも１つのプロセス区域の中に収束形断面積を有し、前記収束形断面積を通して前記非ニュートン流体を流すことによって前記せん断応力を前記非ニュートン流体に作用させる、請求項１または請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記プロセスマイクロチャネルは少なくとも１つのプロセス区域の中の１つ以上の内部表面の上および／または中に表面構成要素を含み、前記非ニュートン流体を前記表面構成要素と接触させて流すことによって前記せん断応力を前記非ニュートン流体に作用させる、請求項１から３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記プロセスマイクロチャネルは少なくとも１つのプロセス区域の中に１つ以上の内部構造壁を含み、前記非ニュートン流体を１つ以上の構造壁と接触させて流すことによって前記せん断応力を前記非ニュートン流体に作用させる、請求項１から４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
前記プロセスマイクロチャネルは少なくとも１つのプロセス区域の中に１つ以上の内部妨害物を含み、前記非ニュートン流体を１つ以上の内部妨害物と接触させて流すことによって前記せん断応力を前記非ニュートン流体に作用させる、請求項１から５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項７】
前記プロセスマイクロチャネルは少なくとも１つのプロセス区域の中の１つ以上の内部表面の上に空洞および／または突起物を含む被覆層を含み、前記非ニュートン流体を前記被覆層と接触させて流すことによって前記せん断応力を前記非ニュートン流体に作用させる、請求項１から６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項８】
それぞれの単位操作は、化学反応、化学分離、凝縮、蒸発、加熱、冷却、圧縮、膨張、相分離、混合、またはそれらの２つ以上の組み合わせを含む、請求項１から７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項９】
前記単位操作は、前記非ニュートン流体を加熱すること、前記非ニュートン流体を冷却すること、２つ以上の流体を混合することによって前記非ニュートン流体を形成させること、前記非ニュートン流体を１つ以上の他の流体および／または固体粒子と接触させおよび／または混合させること、２つ以上の流体を用いて反応を行って非ニュートン流体を形成させること、前記反応体として１つ以上の非ニュートン流体を用いて反応を行うこと、前記非ニュートン流体を圧縮すること、前記非ニュートン流体を膨張させること、前記非ニュートン流体を凝縮させること、前記非ニュートン流体を蒸発させること、１つ以上の成分を前記非ニュートン流体から分離すること、またはそれらの２つ以上の組み合わせを含む、請求項１から８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１０】
少なくとも１つのプロセス区域の中の前記非ニュートン流体の前記粘度を高くとも約１０^５センチポイズの粘度へ低下させる、請求項１から９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記非ニュートン流体は、少なくとも１つの重合体、重合体組成物、多相流体混合物、または乳濁液を含む、請求項１から１０のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記非ニュートン流体は少なくとも１つの重合体を含み、前記重合体は１つ以上の重合性オレフィン、環状オレフィン、ジエン、エーテル、エステル、アミド、炭酸エステル、酢酸エステル、アクリル、アルキルアクリル、アクリル酸エステル、アルキルアクリル酸エステル、酢酸ビニル、スチレン、ビニル、ビニリデン、アクリロニトリト、シアノアクリル酸エステル、テトラフルオロエチレン、およびそれらの２つ以上の組み合わせから誘導される繰り返し単位を含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記非ニュートン流体は少なくとも１つの重合体を含み、前記重合体はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ゴム改質ポリスチレン、スチレン‐ブタジエン共重合体、ビニル重合体、ビニル共重合体、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、またはそれらの２つ以上の混合物を含む、請求項１から１２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記非ニュートン流体は少なくとも１つの重合体を含み、前記重合体は、エチレンおよび／またはプロピレンと、アクリル酸エステル、アルキルアクリル酸エステル、アクリル酸、アルキルアクリル酸および／または酢酸ビニルを含む１つ以上の単量体とから誘導される、請求項１から１３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記非ニュートン流体は少なくとも１つの重合体を含み、前記重合体は、天然ゴム、再生ゴム、合成ゴム、またはそれら２つ以上の混合物を含む、請求項１から１４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記非ニュートン流体は少なくとも１つの重合体を含み、前記重合体は、１つ以上のポリアルケニルポリエーテルで架橋された１つ以上のアクリル酸の重合体を含む、請求項１から１５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記非ニュートン流体は多相混合物を含み、前記多相混合物は、水および／または少なくとも１つの有機液体を含む、請求項１から１６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記非ニュートン流体は多相混合物を含み、前記多相混合物は、少なくとも１つの液体炭化水素を含む、請求項１から１７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記非ニュートン流体は多相混合物を含み、前記多相混合物は、少なくとも１つの天然油、合成油またはそれらの混合物を含む、請求項１から１８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記非ニュートン流体は多相混合物を含み、前記多相混合物は、乳化剤；界面活性剤；ＵＶ保護因子；ワックス；粘稠性因子；増粘剤；過脂肪剤；安定剤；陽イオン、陰イオン、双性イオン、両性または非イオン重合体；シリコーン化合物；脂肪；ワックス；レシチン；リン脂質；生物起源剤；酸化防止剤；脱臭剤；発汗抑制剤；フケ防止剤；膨潤剤；駆虫剤；自己なめし剤；チロシン阻害剤；可溶化剤；香油防腐剤；または染料；あるいはそれらの２つ以上の混合物の１つ以上を含む、請求項１から１９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記非ニュートン流体は多相混合物を含み、前記多相混合物の中に固体が分散している、請求項１から２０のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記プロセスマイクロチャネルの中に第１の流体および第２の流体があり、前記第１の流体、第２の流体、前記第１と第２の流体との流体の混合物、および／または前記第１の流体を前記第２の流体と反応させることによって作られる生成物は非ニュートン流体である、請求項１から２１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記非ニュートン流体は、少なくとも１つの第１の流体と少なくとも１つの第２の流体との混合物、または少なくとも１つの第１の流体を少なくとも１つの第２の流体と反応させることによって作られる生成物を含み、少なくとも１つの段階添加チャネルが前記プロセスマイクロチャネルと隣接し、前記少なくとも１つの段階添加チャネルと前記プロセスマイクロチャネルとの間に少なくとも１つの開口区間が配置され、前記第１の流体は前記プロセスマイクロチャネルの中を流れ、前記第２の流体は前記少なくとも１つの段階添加チャネルから前記少なくとも１つの開口区間を通って前記プロセスマイクロチャネルの中の少なくとも１つのプロセス区域の中へ流れて前記第１の流体と接触する、請求項１から２２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２４】
前記プロセスマイクロチャネルは、平行離間シートおよび／またはプレートから形成される、請求項１から２３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２５】
前記プロセスマイクロチャネルおよび前記段階添加チャネルは平行離間シートおよび／またはプレートから形成され、前記プロセスマイクロチャネルおよび段階添加チャネルは、横並びに配置されるかまたは上下に積み重ねられる、請求項２３に記載のプロセス。
【請求項２６】
前記プロセスマイクロチャネルは少なくとも１つの熱交換チャネルと熱を交換し、前記プロセスマイクロチャネルおよび熱交換チャネルは平行離間シートおよび／またはプレートから形成され、前記熱交換チャネルは、前記プロセスマイクロチャネルと隣接し、および／または熱接触している、請求項１から２５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記開口区間は、少なくとも１つのシートおよび／またはプレートと、前記シートおよび／またはプレートの中の複数の開口とを含む、請求項２３または請求項２５に記載のプロセス。
【請求項２８】
前記開口区間は、多孔質材料から作られる、請求項２３、２５または２７に記載のプロセス。
【請求項２９】
前記プロセスマイクロチャネルは、鋼、モネル、インコネル、アルミニウム、チタン、ニッケル、銅、真鍮、任意の前記金属の合金、重合体、セラミック、ガラス、重合体とガラス繊維とを含む複合体、石英、ケイ素、またはそれらの２つ以上の組み合わせを含む物質で作られている、請求項１から２８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項３０】
前記プロセスマイクロチャネルと発熱源とおよび／または吸熱源との間で熱が交換される、請求項１から２９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項３１】
前記発熱源および／または吸熱源は、少なくとも１つの熱交換チャネルを含む、請求項３０に記載のプロセス。
【請求項３２】
前記熱交換チャネルの中に熱交換流体がある、請求項３１に記載のプロセス。
【請求項３３】
前記熱交換流体は、前記熱交換チャネルの中で相変化を行う、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３４】
前記熱交換チャネルの中で吸熱プロセスまたは発熱プロセスが実行される、請求項３１に記載のプロセス。
【請求項３５】
前記熱交換流体は、空気、水蒸気、液体水、一酸化炭素、二酸化炭素、気体窒素、液体窒素、少なくとも１つの気体炭化水素、少なくとも１つの液体炭化水素、またはそれらの２つ以上の組み合わせを含む、請求項３２に記載のプロセス。
【請求項３６】
前記発熱源および／または吸熱源は、電熱素子、抵抗加熱器および／または非流体冷却素子を含む、請求項３０に記載のプロセス。
【請求項３７】
前記表面構成要素は、前記マイクロチャネルを通る流体の流れの方向に対して斜めの角度に並べられた、前記マイクロチャネル内壁の１つ以上の中の窪みおよび／またはからの突起の形である、請求項４に記載のプロセス。
【請求項３８】
前記表面構成要素は少なくとも２つの表面構成要素領域の形であり、第一の表面構成要素領域の中で前記第１の流体と第２の流体との混合が行われた後、第二の表面構成要素領域の中へ流れ、前記第二の表面構成要素領域の中の前記流れパターンは、前記第一の表面構成要素領域の中の前記流れパターンと異なる、請求項４または請求項３７に記載のプロセス。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの開口区間は、前記プロセスマイクロチャネルの前記内壁の１つ以上の一部を形成する内部部分と、前記開口区間の前記内部部分の上にある表面構成要素シートとを含み、前記表面構成要素シートの中および／または上に表面構成要素がある、請求項２３、２５、２７または２８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４０】
前記表面構成要素は、上下に積み重ねられ、および／または三次元パターンで絡み合う２つ以上の層を含む、請求項４または３７から３９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４１】
前記表面構成要素は、円形、楕円形、正方形、長方形、格子形、Ｖ字形、波形、またはそれらの組み合わせの形である、請求項４または３７から４０のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４２】
前記表面構成要素は副構成要素を含み、前記表面構成要素の主壁は、ノッチ、波、ギザギザ、孔、バリ、格子、扇形、またはそれらの組み合わせの形の副表面構成要素をさらに含む、請求項４または３７から４１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４３】
前記非ニュートン流体は化学反応の反応体および／または生成物であり、前記反応は、気‐液反応、液‐液反応、気‐液‐液反応、気‐液‐固反応、または液‐液‐固反応である、請求項１から４２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４４】
前記非ニュートン流体は化学反応の反応体および／または生成物であり、前記反応は、酸化反応、水素化クラッキング反応、水素化反応、水和反応、カルボニル化反応、硫酸化反応、スルホン化反応、オリゴマー化である、請求項１から４３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４５】
前記少なくとも１つの単位操作は化学反応を含み、前記非ニュートン流体は反応体および／または生成物であり、前記化学反応は触媒の存在下で実行される、請求項１から４４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４６】
前記触媒は、均一系触媒を含むかまたは固体粒子の形であり、前記プロセスマイクロチャネルの１つ以上の内部表面の上にウォッシュコートされるかまたは前記プロセスマイクロチャネルの１つ以上の内部表面の上に成長する、請求項４５に記載のプロセス。
【請求項４７】
前記触媒は、担体、前記担体の上にある任意選択の緩衝層、前記任意選択の緩衝層または前記担体の上にある界面層、および前記界面層の上に分散または析出させた触媒物質を含む、請求項４５または請求項４６に記載のプロセス。
【請求項４８】
前記触媒は担体によって担持され、前記担体は、シリカゲル、発泡銅、焼結ステンレス鋼繊維、スチールウール、アルミナ、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリスルホネート、ポリ（テトラフルオロエチレン）、鉄、ニッケルスポンジ、ナイロン、ポリ二フッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンエチルケトン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリブチレン、またはそれらの２つ以上の組み合わせを含む物質で作られている、請求項４５から４７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４９】
前記触媒は、熱伝導性物質を含む、請求項４５から４８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５０】
前記触媒は、側流構成、貫通流構成、ハニカム構造または蛇行構成を有する担体上に担持されている、請求項４５から４９のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５１】
前記触媒は担体の上に担持され、前記担体は、発泡体、フェルト、詰め物、フィンまたはそれらの２つ以上の組み合わせの形である、請求項４５から５０のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５２】
前記触媒は担体の上に担持され、前記担体は、少なくとも１つのフィンを含むフィンアセンブリを含む、請求項４５から５１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５３】
前記触媒は担体の上に担持され、前記担体は、マイクログルーブ型担持ストリップを含む、請求項４５から５１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５４】
前記触媒は傾斜触媒である、請求項４５から５３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５５】
前記プロセスは１つ以上の入口マニホルドおよび複数の前記プロセスマイクロチャネルを含むマイクロチャネルプロセス処理単位の中で行われ、前記プロセスは前記１つ以上の入口マニホルドを通してニュートン流体および／または非ニュートン流体を流し、前記ニュートン流体および／または非ニュートン流体を前記複数のプロセスマイクロチャネルへ分配することを含み、品質指数因子は約２０％未満である、請求項１から５４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５６】
前記プロセスは複数の前記プロセスマイクロチャネルを含むマイクロチャネルプロセス処理単位の中で行われ、前記プロセスは前記非ニュートン流体を複数のプロセスマイクロチャネルの中に流すことを含み、前記プロセスマイクロチャネルの中の前記非ニュートン流体の前記せん断速度は約１００秒^−１を超え、せん断力偏差因子（ＳＦＤＦ）は約２未満である、請求項１から５５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５７】
前記プロセスは入口マニホルドおよび複数の前記プロセスマイクロチャネルを含むマイクロチャネルプロセス処理単位の中で行われ、前記プロセスは前記マニホルドを通して非ニュートン流体を流し、前記非ニュートン流体を複数のプロセスマイクロチャネルへ分配することを含み、前記非ニュートン流体は、前記マニホルドの中で１回も転回しないで前記入口マニホルドを通ってそのまま流れる、請求項１から５６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５８】
前記プロセスは入口マニホルドおよび複数の前記プロセスマイクロチャネルを含むマイクロチャネルプロセス処理単位の中で行われ、前記プロセスは前記マニホルドを通してニュートン流体を流し、前記ニュートン流体を複数のプロセスマイクロチャネルへ分配することを含み、前記ニュートン流体は、前記入口マニホルドの中へ流れ、前記プロセスマイクロチャネルへ入る前に前記入口マニホルドの中で少なくとも１回転回する、請求項１から５７のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５９】
前記プロセスは入口マニホルドおよび複数の前記プロセスマイクロチャネルを含むマイクロチャネルプロセス処理単位の中で行われ、前記プロセスは前記入口マニホルドを通して原料流を流し、前記原料流を複数のプロセスマイクロチャネルへ分配することを含み、前記原料流は、前記入口マニホルドの中の流れ抵抗器と接触する、請求項１から５８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６０】
前記プロセスは入口マニホルドおよび複数の前記プロセスマイクロチャネルを含むマイクロチャネルプロセス処理単位の中で行われ、前記プロセスは前記入口マニホルドを通して原料流を流し、前記原料流を前記複数のプロセスマイクロチャネルへ分配することを含み、前記原料流は流れ分配構成要素を通って流れる、請求項１から５９のいずれか１項に記載のプロセス。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

【図１６】

【図１７】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１】

【図２２】

【図２３】

【図２４】

【図２５】

【図２６】

【図２７】

【図２８】

【図２９】

【図３０】

【図３１】

【図３２】

【図３３】

【図３４】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８】

【図３９】

【図４０】

【図４１】

【図４２】

【図４３】

【図４４】

【図４５】

【図４６】

【図４７】

【図４８】

【図４９】

【図５０】

【図５１】

【図５２】

【図５３】

【図５４】

【図５５】

【図５６】

【図５７】

【図５８】

【図５９】

【図６０】

【図６１】

【図６２】

【図６３】

【図６４】

【図６５】

【図６６】

【図６７】

【図６８】

【図６９】

【公表番号】特表２００９−５３４１７９（Ｐ２００９−５３４１７９Ａ）
【公表日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５０６７８７（Ｐ２００９−５０６７８７）
【出願日】平成１９年４月２０日（２００７．４．２０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００７／０６７０６０
【国際公開番号】ＷＯ２００７／１２４４０９
【国際公開日】平成１９年１１月１日（２００７．１１．１）
【出願人】（５０５０５６６９４）ヴェロシス，インク． (20)
【出願人】（５０８３１１２５９）
【Ｆターム（参考）】