根据本发明的装置为一反应器，其能够大规模地操作，尤其在公 吨的规模上操作。
降膜蒸发器具有用在化学处理工业中的支管，其中该降膜蒸发器 能够被设计成垂直管束或者垂直的板叠层的形式。降膜蒸发器与通用 的强制循环蒸发器或者自然循环蒸发器相比具有很低的液体过热的优 点。然而，在降膜蒸发器液膜仅仅由于重力溢出表面的情况下(参考 在美国专利5,203,406中的典型范例)薄膜蒸发器尤其用于不耐热的 物质，机械装置用于在蒸发器表面上产生薄膜，质量和热传递由在该 膜中的湍流得到改进，美国专利6,173,762在这里参考作为示例。可以 引用降膜蒸发器的应用的下面的示例：为了浓缩在其中溶解的不耐热 产物并且回收溶剂，从溶液中去除有机溶剂；浓缩果汁(食品工业)； 从咸水或者微咸水中获得淡水。
根据美国专利5,203,406的降膜蒸发器包括一组相隔确定距离的 基本上垂直布置的热交换板，在所述板之间的每隔一间隔形成一个蒸 发室。蒸发器板的结构不能从这篇文献中推导出来。从美国专利 6,173,762B1中了解用来改进热传递和质量传递目的的带有翅片和槽 的热交换器管的浸水的薄膜表面的结构。翅片的高度规定为0.2mm至 0.8mm，并且翅片的数量规定为每米900至1100个。
在常规的降膜蒸发器中，喷涂密度和膜厚度不可能降到某个最小 值之下，也就是在降膜蒸发器的情况下为大约1mm以及在薄膜式蒸 发器的情况下为大约0.5mm，因为当浓缩包含不耐热成分的液态流体 的时候，可能会出现其它的膜中断、空运行和过热点，可能导致非理 想的分解现象。
DE 100 36 602 A1教导了一种用于在液体和气体反应剂之间执行 反应的组合式微反应器。该微反应器包括一组任意数量的垂直或者倾 斜的流体导板以及形成在两个相邻板之间的相同数量的中间板和间隙 型反应室。流体导板具有平行的微通道，其中液体能够由于重力和/ 或在连续的毛细丝(capillary filaments)中的毛细力的原因流出并与 空气接触，并且与气体反应。该流体导板能够涂上催化剂并且与在其 反面的传热流体相接触。在该过程中形成的反应混合物在流体导板的 下端通过集水通道离开。根据DE 100 36 602 A1的微反应器的缺点是 具有很多供给管路和排出管路、集水通道和分配通道、压力损耗挡板 和特定的斜坡以及由此形成的高度复杂的技术结构。虽然该组合式结 构能够改善到某个程度，在该文献中没有提出任何关于为了使其经济 地适于大规模的应用不得不修改小型化反应系统的建议。关于利用作 为蒸发器的该微反应器的建议并不能从该文献中导出。
WO 02/18042 A1描述了另一种用于在至少两个流体反应剂之间 执行反应的大规模反应器。该反应器包括一组基本为长方形的垂直壁 元件，其在相邻的壁元件之间带有集成的冷却装置和间隙型反应室。 虽然这些壁元件能够被构造并且用催化剂涂覆，在该文献中并没有发 现有关由一组微通道构成的结构以及有关该反应器可用作蒸发器的任 何内容。
专利DD 246 257教导了一种加工微装置，其包括一组具有在其中 加工有孔的单独的小基底板，覆盖该小板以形成封闭的通道式空腔。 这个微反应器包含通道式反应室，化学反应和蒸发处理都能够在其中 进行。这种微反应器适于作为在化学微量分析中的反应容器，而且适 于作为用于大规模处理(公吨的情况下)的蒸发器。
德国公开的文献1 667 241描述了一种用于化学反应的反应器，其 包括一组板型组件，如果需要，这些组件能够用催化剂涂覆并且进一 步包括由组件形成的间隙型反应室，组件包括用于划定反应室尺寸的 隔离片和入口和出口装置。在板之间的间距在0.001至6.3mm之间， 因此与微反应器相比有效的反应室得到了放大。板的表面上的液膜由 于离心力的原因流出，该板的表面可能被蚀刻，但是在本文献中并没 有发现任何关于平行微通道的存在的内容。虽然板组能够作为一个整 体进行温度控制，但是在文献中并没有发现任何关于控制单个板的温 度的内容，因此这种装置并不能直接地适于大规模使用。
根据美国专利5,811,062的反应器包括几个彼此叠置且在其中具 有微结构元件(尤其例如微通道)的叠片。通过互连多个这种微反应 器，在宏大的规模上能够执行反应。该微组件的尺寸在1μm至1cm 之间。在形成通道盖的叠片中的凹槽的宽度举例为1μm至1mm；存 在的间隙的范围超出盖凹槽，间隙宽度描述成小于100μm并且尤其是 小于10μm。虽然该反应器能够用作蒸发器，但是在该文献中没有包 含任何关于垂直之外的其它方式布置的具有微结构(也就是反应通道) 的叠片的概念。该反应器并不用作降膜蒸发器。此外，这个反应器的 缺点在于凹槽的尺寸，即使在凹槽上存在很小的间隙，流过凹槽的液 体的蒸发可能也仅仅在一个极其窄的范围内。
欧洲专利0 688 242教导了用于化学处理和生产的整体结构，其包 括在相邻板之间具有多个互连的形成至少一个三维连续环形通道和至 少一个用于物质循环的入口和出口的小块板。这种组合式微反应器也 可以具有用于传热流体的在相邻板之间的通道的特点。为了允许大规 模的进行处理，这个微反应器也不适于通过平行地连接很多反应器和/ 或通过增加在组中的板的数量被不确定地放大。在这个文献中不能导 出关于通过一种方式使其适于作为降膜蒸发器使用的微反应器的改进 内容。

因此，本发明的目的就是为了产生一种适于从液态流体中回收气 相的改进的处理方法，其利用包含层叠的垂直或者倾斜板型模块以及 由两个相邻的模块形成的间隙型反应室的组合式降膜蒸发器，所改进 的主要方面在于以简单并且经济的方式实现大规模(以公吨计的)处 理的能力。
本发明的另一个目的为提供一种装置，其能够在没有显著的分解 并且尤其没有不受控制的分解的风险的情况下浓缩包含不耐热成分的 液态流体，其可能使所形成的气相和该浓缩的液态流体得到进一步处 理。
另一个目的是提供在恒压条件下通过液体的蒸发回收的气体以及 快速控制与第二反应成分的副反应的能力。
本发明的另一个目的为提供用于实现根据本发明的大规模的处理 的装置。
根据另一个目的，该装置为最简单的可能构造，此外，其能够简 单的适于不同的容量需求。
根据另一个目的，根据本发明的该装置必须本身适于作为用来进 一步转化所形成的气相和/或通过与一个或者更多个另外的反应剂反 应获得的浓缩的液体的反应器。
上述目的和从下面的描述中能够容易推论出的进一步的目的能够 通过利用降膜蒸发器实现，该降膜蒸发器包括在适于降膜方向上在蒸 发器模块上布置的一组微通道以及它的类似间隙并且在顶部和/或在 底部开口的蒸发室。
因此，通过至少部分液态流体或者至少包含在其中的一个成分的 蒸发或者通过释放在组合式降膜蒸发器中的液态流体的分解形成的一 个成分而从液态流体中回收气相的大规模处理得以实现，该组合式降 膜蒸发器包括层叠的垂直或者倾斜的板型模块，至少每隔一模块设置 为蒸发器模块；以及由基本上具有相同尺寸的矩形模块的两个相互面 对的侧面形成的间隙型蒸发室，其特征在于：使用一个降膜蒸发器， 该降膜蒸发器的蒸发器模块以在面对所述的蒸发室的一侧具有一组平 行的微通道为特征，这些微通道的方向对应于由于重力和/或毛细力引 起的液态流体在其中流动的流动方向，并且该所使用的降膜蒸发器的 蒸发室基本上在该模块的整个宽度上在顶部和/或在底部开口，液态流 体通过供给装置供应给微通道，该微通道通过流过该蒸发器模块的热 交换流体被间接加热，并且从在顶部和/或在底部开口的蒸发室中抽出 形成的气相。
供应给相应的平行微通道组的液态流体可以为纯物质或者混合 物，例如在溶剂中的一个或者几个成分的溶液。术语“液态流体”包 括熔融物。在很大程度上依赖于(关于压力和温度)液态流体的热物 理属性的处理条件下，通过至少部分液态流体成分的蒸发或者通过包 含在其中的成分的精密的热转化形成气相。术语气相包括蒸气和雾。
令人惊讶的是，类似于根据DE 100 36 602 A1的微反应器，根据 本发明的反应器包含流体导板和间隙型反应室，然而所述的间隙基本 上在整个宽度上在顶部和/或底部上开口，该反应器能够用于液态流体 的蒸发。上面提及的文献没有包括任何对这些内容的启示。由于根据 本发明使用的降膜蒸发器的特定的特征(下面进行描述)，该处理方法 能够大规模地实现。
在本发明中使用术语降膜蒸发器、蒸发器模块和蒸发室，尽管液 态流体或者包含在其中的成分并不是在所有情况下都会蒸发，但是成 分能够通过精密热转化得到释放。此外，尽管在液体溢出蒸发器模块 没有采取平面薄膜的形式，但是在连续的毛细丝彼此平行流动的情况 下，使用术语“降膜蒸发器”。与在常规降膜蒸发器中流动的薄膜相比 较，具有一组开口的平行微通道的蒸发器的表面的结构使得喷射密度 和毛细丝的厚度明显增加，因此在不用切断毛细丝、不会无润滑运转 蒸发器以及没有过热点形成的条件下，有效的增加了质量和热传递系 数。
根据本发明使用的降膜蒸发器的类型为组合式降膜蒸发器，其包 括板型蒸发器模块，由于存在该板型蒸发器模块，使其适于容易地达 到想要的蒸发器能力并且具有很小的技术强度。原则上，根据本发明 的处理方法能够通过降膜蒸发器实现，该降膜蒸发器包括一些模块， 这些模块由几个同心管、至少一些在作为蒸发室使用的管之间的环形 空隙以及至少一个以一组微通道为特征的这些蒸发室的管壁。然而， 这个组合式管状的降膜蒸发器在技术上比板型蒸发器复杂，此处，其 不能以如根据本发明使用的组合式降膜蒸发器(也就是具有层叠的板 型模块)一样容易的方式得到放大。
在本发明描述的处理方法中形成的气相能够从该蒸发室中抽出， 然后供给进一步的处理设施。可选择地，该回收的气相在限定蒸发室 的表面的至少一部分上存在或者不存在催化剂的条件下被供给蒸发 室，该回收的气相能够在蒸发室内通过与第二气体反应剂的反应被进 一步直接转化。该第二气体反应剂能够以与液态流体的流动方向同向 或者相反的方向上流入该蒸发室。如果在原位形成的气体的转化与装 进蒸发室的第二反应剂不同种类地得到催化，在蒸发器侧面对面的蒸 发室的侧面涂覆有效的催化剂是有利的。
根据本发明的另一个实施例，在蒸发室中形成的气相作为这种或 者作为部分反应气体通过从上侧或者下侧供应给蒸发室的惰性气体或 者活性气体而从蒸发室中消除。在化学反应已经在蒸发室发生的情况 下，蒸发室也是反应室。
回收的气体与惰性气体或者活性气体的混合例如能够在下游的反 应器特别是在组合式板型反应器中被转换。
供应给微通道的液态流体的量在流过微通道的同时通常会减少。 只有当浓缩液态流体与另一个供应给蒸发室中的气体反应剂反应的情 况下，其量才可能保持基本上恒定或者增加。离开微通道的液态流体 在布置在所述室的正下方的容器中汇集或者通过排料管从降膜蒸发器 中抽出。
根据本发明的处理方法尤其适于浓缩包含一种或者多种不耐热化 合物的液态流体。一种或者几种不耐热物质可以包含在通过浓缩和/ 或在通过蒸发形成的气相或者蒸气相中形成的液相中。为了达到浓缩 这样的流体的目的，对于用于提供几组垂直模块和每个蒸发室具有至 少一组平行的微通道的插入的间隙型蒸发室的降膜蒸发器来说是尤其 有利的。将所述组彼此叠置布置以及在模块之间的间隙型间隔基本上 在整个宽度在顶部和底部上开口是合适的，因此气流基本上能够自由 流动并且不存在通过这些间隔的压力下降，此外，从上面的组的微通 道发出的液体能够被供应给下一个较低组的微通道。
作为另一个选择或者除去利用包括几个组的降膜蒸发器之外，组 能够以下面的方式配置，该方式为该蒸发器模块再分成几个水平区域。 该单个的组或者组的蒸发器模块的单个区域能够通过不同温度的热交 换流体操作，因此允许单个的组或者单个的区域在不同的温度上进行 操作。因此当浓缩包含不耐热成分的液态流体的时候，利用第一组或 者第一区域浓缩并且利用下游组或者区域冷却形成的浓缩物。在该间 隔被限定为根据本发明使用的降膜蒸发器的蒸发室的时候，因此尽管 保留了术语蒸发室，但是冷却液体流体还是可以的。
附图说明
通过下面的附图详细说明根据本发明的处理方法以及用于此方法 的降膜蒸发器：
图1示出了根据本发明的降膜蒸发器的截面图，该将没蒸发器具 有两组蒸发器或者布置在容器中的冷却器模块，在模块之间具有相关 联的(但是不可辨别的)中间间隔。
图2示出了蒸发器模块的俯视图。
图3示出了沿着图2中线AA’的蒸发器模块的截面图。
图4示出了沿着图2中线BB’的蒸发器模块的截面图。
图5示出了图4中(画圈的)的放大截面图，示出了两个相邻蒸 发器模块和平行的微通道组的相应的详细内容。
在标号表中示出在图1至图5中的附图标记的装置。

图1示出了根据本发明使用的降膜蒸发器1的优选结构，这种降 膜蒸发器尤其适于包含不耐热成分的溶液的浓缩。根据本发明的具有 插入的间隙型室的模块3，3’的两个组2，2’通过在附图中未示出的固 定装置固定在容器中，虽然插入的间隙型室在图1中不可辨别，该容 器包括容器侧壁12、容器底部13和容器盖14。该容器为了抽取气相 (气体、蒸气或者雾)10在上部分设置了喷嘴，并且为了抽取液相11 在下部分设置了喷嘴。这两个组的垂直层叠的板型模块布置为在彼此 正上方，因此上面组的蒸发室的方向基本上对应于下面组的蒸发室的 方面。在模块之间的中间间隔在图1中是不可辨别的，因为它们的窄 侧被封闭在这个特定的构造中。术语“基本上在整个宽度上”意思是 间隙可以通过依赖焊点、垫片等等结构被中断。换句话说，两组中的 类似间隙的室实际上在模块的整个宽度上在顶部和在底部开口，因此 根据本发明的处理方法形成的气相能够非常快速的逸出并且不存在向 上或者向下的复杂的管道系统。在根据图1的结构中，将装置9布置 在两个组之间用以将空气供应给类似间隙的蒸发室。通过在组的下端 供给惰性气体或者活性气体，可以确保在蒸发室中形成的气相仅仅沿 一个方向流出，在这个特定的情况中是向上流出。为了阻止从蒸发室 顶部排出的气相再混合并且阻止其重新进入最下面的组的下部，气密 的分隔元件16装配在容器壁和最上面的组的上边缘之间。这个分隔元 件可以为提供确保阻止再混合的一个任意结构。例如，容器盖直接与 最上面的组的外边缘连接并且该容器底部直接与最下面的组相连接并 且板组的外侧代表容器壁。
板组包括多个蒸发器模块3和布置在它们之间的蒸发室。在任意 两个蒸发器模块之间的间隙宽度s和蒸发室的尺寸精度通过垫片22来 确保(参见图2至5)。在板组的两侧设置可以由简单的板组成的端模 块是适合的。板组通过任意类型的张力调整器固定，在图1中该张力 调整器包括双头螺栓和螺母5。另外图1表征了用于加热剂入口6的 管路、用于加热剂出口7的管路以及用于最下面的组的冷冻剂入口8 的管路。
具有所需要的垫片的单个的蒸发器模块的结构根据图3所示：该 模块包括具有用于传热流体的通道20的位于彼此上部的两个板29和 30。该板的稳定性通过连接相邻板的焊点24和/或焊缝连接来确保。 几个垫片22位于这些板的外侧；垫片之间的间隙23允许气相横向混 合到垫片的两侧，这些垫片沿一条垂直线布置。板29，30的每个外表 面27装配有一组平行的微通道，这些微通道通常延续整个板的高度。 该液态流体的入口管路26设置在该板的上端，并且具有端口(未示出) 的入口管路为进给装置的组成部分。这个管路和板的最上面部分设置 盖板21，以允许液体从管路26仅供应给微通道。
根据图4的截面图阐明了由带有用于传热流体20的空腔、垫片 22、用于液态流体的分配线以及适于用来固定模块组件的双头螺栓的 孔18的两个板29、30构成的蒸发器模块的基本结构。
图2描绘了蒸发器板3的俯视图。彼此间隔一定距离且垂直叠置 设置的所示的垫片的配置尤其有益。该组平行微通道(未示出)定位 在垫片27之间的区域中。在微通道中的液体的流动方向通过箭头28 显示出来。图2还示出(用虚线)加热剂入口6、加热剂出口7和一 些用于在板中的热交换流体的通道20。用于液态流体的供给器包括分 配管路19、供给管路26和盖板21。焊点24和适于双头螺栓的孔18 也在图中表示出来。
图5示出了两个相邻的蒸发器模块3的细节。在两个蒸发器模块 之间的蒸发室的间隙宽度s通过垫片22的高度确定。平行的微通道 32的组31也能够在图5中看到，在这些平行的微通道之间设置了连 接板(web)32、33。此外，示出了微通道的深度t和宽度b。根据本 发明使用的降膜蒸发器的一个优选实施例，从微通道的底部测量的间 隙宽度s大于微通道的深度t，但是小于20mm。优选地，该间隙宽度 s大于2t，并且尤其大于5t，优选大于100μm。微通道的宽度b可以 在很宽的范围内，但是小于2000μm，特别在50μm和500μm之间的 宽度是有利的。微通道的深度t通常小于1000μm，尤其在25μm和 500μm之间。在微通道之间的连接板的宽度小于临界值，但是确定最 大可能的液体通过量，因此连接板的宽度小于1000μm，尤其在25μm 和500μm之间是有利的。
本发明的另一个内容为用来根据保护的装置实现该处理方法的适 合的装置。
根据本发明的特别优选的实施例，蒸发室在它们的窄侧是封闭的 并且在顶部和在底部实际上在该模块的整个宽度上是开口的。
如图1中所示的根据本发明的降膜蒸发器的优选结构可以被改 进，使用单个模块组件、布置蒸发器模块中的适于传热流体的空腔以 获得几个水平区域来代替如在图1中所示的具有在模块之间的间隙型 室的两组模块的组合。分离的加热剂入口和出口提供给每个区域，因 此能够穿过蒸发器模块设定步进式温度分布。
根据本发明的降膜蒸发器的另一个实施例，其包括几组与模块之 间设置的间隙型蒸发室相关联的蒸发器模块，这些组被装配在一个或 者几个彼此横向偏移叠置的容器。如果气相从最下面的组中的液态流 体中回收，并且这个气相在最上面的组中与第二反应剂反应，这个特 定的结构是有益的，该第二反应剂可以是气体并且供应给最上面的组， 该反应产物为液态并且逐滴地(drop wise)离开上面组的下端并且因 此不会与逐滴地离开的下面组的液体相混合。不用说，在这种情况下， 该模块能够用有效的催化剂来涂覆。虽然具有一组平行微通道的模块 的使用在第二模块组件中并不总是必要的，不过如果该第二反应剂也 是液体和/或如果催化剂不得不在直接的涂层上存在，其还是有益于装 配具有平行微通道组的第二组的模块。
根据本发明的处理方法涉及到通过热转化的简单的蒸发或者通过 热转化气相的形成，或者利用随后的与第二反应剂的反应形成的气相 的组合。这个反应可以为任意类型的反应，例如氧化、环氧化作用、 氢化作用或者加成反应。第二反应剂可以为气体或者液体。
根据本发明的装置具有下面的优点：
·比先前已知的在流体导板上具有微通道的组合式微反应器的结 构更简单，因为在不具有微通道的条件下，在任意两个蒸发器模块之 间或者在蒸发器模块和相邻的板之间的顶部和/或底部具有开口间隙， 不需要复杂的通道系统来供应气体和/或从反应器中抽出液体。
·依靠该组合式结构使适应理想的工厂装置生产能力变得容易； 简单的按比例增加。
·使装置对用于通过下游的相同或者类似的装置在原地从液体回 收气体的另一个处理方法的不同需求的适应变得容易。
·由于间隙型蒸发室和将被蒸发的液体的短期热负荷以及在下游 区域或者在低温操作的相同装置的组中的快速冷却而增加了安全性。
·使替换模块变得容易，该模块可以在壁上具有催化涂层。而且 该涂层也能被应用到一组平行的微通道中，因此增加了次级催化反应 所需要的催化剂的数量并且改进了催化剂粘结强度，因此其在反应上 产生了有益的效果。
·通过改变在模块之间的垫片的尺寸很容易地改变蒸发/反应室的 间隙宽度。
·很好地控制热传递和快速响应供给比率的变化；在蒸发器模块 侧表面上的温度分均匀从而避免了过热点。
·在顶部和/或底部开口的间隙以及与所形成的气体量相适应的间 隙宽度导致很低的压力下降。
·通过选择为气相的回收服务的或者在下游的板型反应器中的组 合式蒸发器中的适当的间隙宽度来阻止火焰的传播。
·根据本发明的装置或者其与用于例如氧化、氢化作用的不同反 应的具有相同或者类似组合式反应器的组合是通用可用的，其可以将 氧化剂或者还原剂或者将要被氧化或者还原的物质转化为在根据本发 明的装置中反应所需要的气态。关于氧化的优选实施例为例如乙烯、 丙稀、2-和4-丁烯之类的低烯烃与气态的过氧化氢气相的环氧化作 用。转化为气相的还原剂的示例为联氨和羟胺。
根据本发明的装置的应用示例为为了获取下列物质蒸发过氧化氢 水溶液：(i)浓缩的过氧化氢水溶液以及(ii)包含过氧化氢和水的蒸 气相(vapour phase)，其能够依次在气相状态下被直接供应给次级反 应，例如烯烃(例如丙烯)的环氧化作用。
根据本发明的该处理方法的应用的另一个示例为供应从液体中回 收的气流(例如从液态氨中回收的氨气流)、容易且快速地控制该气流 以及在化学反应中专门利用该气流。与常规的处理方法相比，常规的 处理方法频繁的导致压力下降并且压力下降引起泡腾的危险，在基本 上恒压的条件下的特制的供应可以通过控制对蒸发器模块的供热和/ 或通过控制液体供给来实现，例如该液体供给减少了或者增加了模块 的数量。
标号表
1   降膜蒸发器
2   (蒸发器模块和间隙型蒸发室的)组
2’    (冷却模块和间隙型中间间隔的)组
3   蒸发器模块
3’    冷却模块
4   端模块
5   具有螺母的双头螺栓(张力调整器)
6   加热剂入口
7   加热剂出口
8   冷却剂入口
9   气体供给装置
10  气体出口(气体、蒸气)
11  浓缩物出口
12  容器侧壁
13  容器底部
14  容器顶部
15  隔热层
16  分隔元件
17  法兰盘
18  用于双头螺栓的孔
19  (用于液态流体的)分配管路
20  用于传热流体的通道
21  盖板(供给装置的部分)
22  垫片
23  孔
24  焊点
25  焊缝
26  (用于液态流体的)入口管路
27  板表面(具有微通道)
28  (液态流体的)流动方向
29  模块的板
30  模块的板
31  微通道组
32  微通道
33  微通道之间的连接板
34  蒸气室