CN102764519A - 使用纤维膜反应器以在两种不可混溶的反应组分之间进行分离和反应 - Google Patents

使用纤维膜反应器以在两种不可混溶的反应组分之间进行分离和反应 Download PDF

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Abstract

一种使用纤维膜反应器以在两种不可混溶的反应组分之间进行分离和反应。纤维反应方法，由此将包含在不可混溶的料流中的反应性组分接触以进行化学反应和分离。所用的导管反应器（10）含有可润湿的纤维（12），一种料流（14）基本上被约束到其上，第二料流（20）流过以在其间连续地产生新的界面，由此有效地接触反应性物质，并促进其反应或萃取。可以使用助溶剂和相转移催化剂以促进该方法。

Description

使用纤维膜反应器以在两种不可混溶的反应组分之间进行分离和反应
本申请是申请号为200580048507.3的发明专利申请的分案申请，原申请的申请日为2005年12月22日，发明名称为“使用纤维膜反应器以在两种不可混溶的反应组分之间进行分离和反应”。 
相关申请 
本申请要求2004年12月22日提交的美国临时专利申请No.60/639,444的优先权。 
政府资助 
本发明是在国家科学基金会小型商业创新研究计划（National Science Foundation Small Business Innovative Research Program）、合同号DMI-0232067和农业部小型商业创新研究计划（Department of Agriculture Small Business Innovative Research Program）、合同号2005-33610-15504的支持下进行的。 
发明领域
本发明一般涉及纤维反应器/接触器，具体地涉及采用所述装置用相转移催化剂和助溶剂在两种不可混溶的反应组分之间进行分离和反应的方法。 
背景技术
本发明使得两种不可混溶的流体成分之间能够反应，以生成期望的最终产物。目前这通过如下方式来实现：形成一种物相在另一种物相中的分散体，以产生表面积大的小液滴，在其中可以进行传质和反应，如 Liquid-Liquid and Solid-Solid Systems，Chemical Engineer’s Handbook，21-1-21-29，第5版（Robert H.Perry & Cecil H.Chilton编辑，McGraw-Hill1973）中所述的那样。分散体用于从有机工艺流中洗去水溶性杂质，通过从有机工艺流中萃取出酸和碱化合物而中和有机工艺流，并实现两种料流的组分之间的化学反应。对于化学反应，往往将相转移催化剂用于增强通过液滴界面的传质，如Phase-Transfer Catalysis：Fundamentals，Applications，and Industrial Perspectives，（Charles M.Starks，Charles L.Liotta & Marc Halpern编辑，Chapman & Hall1994）中所述的那样。为此目的也可以使用助溶剂。 
每年在超过百亿美元的化学品工业生产中使用相转移催化（PTC）技术，包括单体、添加剂、表面活性剂、聚合物、风味剂和香味石化产品、农业化学品、染料、橡胶、药物和***剂。PTC技术还用在污染防治、污染处理以及废料流和产物流中杂质的清除或破坏中。由于PTC技术提供了许多引人注目的优点，所述优点主要与降低有机化学品制造和污染防治的成本有关，因此将它用在这些应用中。采用PTC通常实现的许多显著和有利的工艺性能成就包括增加的生产率（增加的收率、减少的循环时间、减少或经合并的单元操作、以及增加的反应器体积效率）、改进的环境性能（排除、减少或替代溶剂以及减少的非产物输出）、提高的品质（改进的选择性和减少的变化性）、增强的安全性（受控的放热以及使用较少的危险原料）以及降低的制造成本（排除处理单元操作和使用可替代的原料）。在工业应用中实现如此多高度合意的优点下（通常在每一种应用中实现了多种优点），将PTC技术用于众多应用中不足为奇。成本降低和污染防治是当今化学工业中两种最有力的驱动力，它们与PTC所提供的长处和优点精确匹配。 
尽管具有这些大优点和广泛的应用范围，许多化学公司仍然不用PTC技术。在PTC项目发展阶段中可能遇到的最困难挑战是分离。具体地，各相的分离会困难和费时，因为PTC催化剂类似于皂类，呈界面活性，并且为了产物纯度和品质需要在反应发生后分离催化剂。 
植物油的加工通常包括以下步骤：1）酸脱胶以除去磷脂，如卵磷脂；2）中和以除去在经加工的油中会造成酸败的游离脂肪酸（在某些工艺中将脱胶和中和合并）；3）洗涤以除去在中和后的植物油中残余的苛性碱和皂（往往推荐双重洗涤）；4）漂白以除去有色体；和5）除臭。此外，许多现代的工厂工艺是连续工艺，而且在苛性碱中和及随后的洗涤中采用离心机加速油层和水层的沉降，因为游离脂肪酸与苛性碱反应形成皂，如在上述PTC技术中那样。 
美国专利No.3,754,377、3,758,404、3,839,487、3,977,829和3,992,156涉及没有形成分散体下在两种不可混溶的流体之间进行传质的方法。 
美国专利No.3,758,404（授予Clonts）公开了在不可混溶的并向流动的液-液相之间进行传质的方法，包括其中设置有一束细长纤维的导管。将该纤维束设置在导管内带孔结点处，而该带孔结点也用作第一液体的引入点，该第一液体沉积到纤维束上并在其中成膜。将第二液体引入导管中并引至沉积在纤维上的第一液体之上。第一和第二液体之间大的接触面积在它们之间提供了有效的传质。沉积在纤维上的第一液体被在这两种并向流动的流体之间出现的粘性曳力而沿着纤维移动。膜形式的第一流体，有时称作约束相，沿着纤维移动并最终沉积在收集容器中。为了使流体直接接触纤维束外收集的流体以防止这两相之间的分散，纤维束的下游端向导管外延伸至收集容器中。以这种方式，在两种不可混溶的液体之间有效地进行传质，而没有一种液体分散至另一种液体中。 
美国专利No.3,754,377（授予Clonts）提供了类似于刚才所述液-液传质过程的气-液传质方法。该专利教导使用纤维接触器，用苛性碱液萃取天然气和轻质烃中的酸性组分。 
美国专利No.3,839,487和3,977,829（都授予Clonts）描述了其中所公开的装置用于使用浓硫酸用烯烃流烷基化链烷烃流的用途。 
美国专利No.3,992,156（授予Clonts）提供了对纤维接触器的机械改进，诸如支撑纤维以防止过早断裂的方法以及多个纤维束和分配管的使用。已经证明这些纤维接触器是卓越的发明，在从石油精炼厂工艺流中萃取麻 烦的酸性杂质，如酚、硫化氢、CO2和硫醇化合物中以高效率水平提供传质，而没有一种流体分散至另一种流体中。 
另外，美国专利No.5,705,074（授予Brient）教导使用纤维接触器以通过萃取工艺从精炼厂含水废液流中除去酚和其它水溶性有机物质。美国专利No.5,997,731（授予Saurez）教导纤维接触器用于以含二氧化碳的溶剂中和含有溶解的硫化钠、硫醇盐和酚盐的碱性溶液并恢复可加工烃价值的用途。美国专利No.5,306,831（授予Beshouri等）教导了纤维接触器用于除去脱水山梨糖醇酯中的水溶性多元醇杂质的用途，其中用金属卤化物盐水溶液处理溶解在含烃和极性有机溶剂的溶液中的含多元醇的脱水山梨糖醇酯。 
发明概述 
在本发明的一种实施方案中，提供在导管反应器中进行化学反应的方法，包括将含有反应性物质的料流引导到邻近纵向设置在该导管反应器中的多根纤维的上游端处，其中第一料流构成基本上被约束到纤维表面的相，第二料流构成与第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相，由此约束相中的反应性物质与连续相的反应性物质相互作用，以形成至少一种新的化学物质。应用相转移催化剂以促进传质。在一种实施方案中，可以提供收集容器以接收约束相和连续相，其中约束相构成该收集容器第一部分中的层，连续相构成该收集容器第二部分中的层，并将包含连续相的层和包含约束相的层分别从收集容器中排出。在本发明另外的实施方案中，所述反应方法可以包括助溶剂，以提高该方法生成的化学物质的溶解度。 
在本发明的另一实施方案中，提供在导管反应器中进行化学萃取的方法，包括将含有反应性物质和可萃取物质的料流引导到邻近纵向设置在该导管反应器中的多根纤维的上游端处，其中含有反应性物质的第一料流构成基本上被约束到纤维表面的相，含有可萃取物质的第二料流构成与第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相，由此约束相中的反应 性物质和连续相的可萃取物质相互作用，将至少一些可萃取物质从连续相萃取到约束相中。第一料流包含有机溶剂或包含有机助溶剂的水溶液。 
具体地，本发明涉及如下方面： 
1.一种在包含纤维的导管反应器中进行化学反应的方法，所述方法包含以下步骤： 
（a）将含有第一反应性物质的第一料流引导到邻近纵向设置在所述导管反应器中的多根纤维的上游端，其中 
（i）所述第一料流构成基本上被约束至所述纤维表面的相，和 
（ii）所述纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并且设置在邻近收集容器处； 
（b）以与所述第一料流相同的流动方向将含有第二反应性物质的第二料流引入所述导管反应器内邻近所述多根纤维的上游端，其中 
（i）所述第二料流构成与所述第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相， 
（ii）在由此所述约束相中的反应性物质与所述连续相的反应性物质相互作用以形成至少一种新的化学物质的流率、温度和压力下，所述第一料流和/或所述第二料流包含相转移催化剂； 
（c）在所述收集容器中接收所述约束相和所述连续相，其中 
（i）所述约束相构成所述收集容器第一部分中的层，以及 
（ii）所述连续相构成所述收集容器第二部分中的层；和 
（d）从所述收集容器中单独地排出包含连续相的层和包含约束相的层。 
2.如前面1所述的反应方法，其中所述相转移催化剂包括选自季铵化合物、季                                                   
Figure 201210227691X100002DEST_PATH_IMAGE001
化合物、锍化合物、冠醚和聚二醇的物质。 
3.如前面1所述的反应方法，其中所述纤维的下游端延伸至所述收集容器中。 
4.如前面3所述的反应方法，其中将所述纤维的下游端设置在包含所述约束相的层与包含所述连续相的层之间界面的下方。 
5.如前面1所述的反应方法，其中所述第一料流基本上包含水溶液。 
6.如前面1所述的反应方法，其中所述第二料流基本上包含有机组合物。 
7.如前面1所述的反应方法，其中所述纤维是亲水性纤维，其包括选自经处理的或未经处理的矿物、金属、金属合金、经处理的或未经处理的碳、聚合物和聚合物共混物的材料。 
8.如前面7所述的反应方法，其中所述亲水性纤维包括经处理的或未经处理的矿物，其包括选自玻璃、石棉、陶瓷及其组合的材料。 
9.如前面7所述的反应方法，其中所述亲水性纤维包括金属，其包括选自铁、钢、镍、铜、黄铜、铅、锡、锌、钴、钛、钨、镍铬铁合金、银、铝、镁及其组合与合金的材料。 
10.如前面7所述的反应方法，其中所述亲水性纤维包括聚合物，其包括选自亲水性聚合物、极性聚合物、亲水性共聚物、极性共聚物及其组合的材料。 
11.如前面10所述的反应方法，其中所述聚合物包括选自多糖、多肽、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、官能化的聚苯乙烯、尼龙、聚苯并咪唑、聚亚乙烯基二腈、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.如前面1所述的反应方法，其中所述约束相包含碱性物质。 
13.如前面12所述的反应方法，其中所述碱性物质包括选自胺、氢氧化物、碳酸盐、氯化物、磷酸盐和碳酸氢盐的物质。 
14.如前面13的纤维反应器，其中碱性物质还包含选自锂、钠、钾、钙和季络合物的物质。 
15.如前面1所述的反应方法，其中所进行的化学反应包括选自O-烷基化（醚化）；N-烷基化；C-烷基化；手性烷基化；S-烷基化；酯化；酯交换；以氰化物、氢氧化物、氟化物、硫氰酸盐、氰酸盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐、叠氮化物、亚硝酸盐或硝酸盐置换；其它亲核的脂族或芳族取代；氧化；水解；环氧化和手性环氧化；Michael加成；醛醇缩合； Wittig缩合；Darzens缩合；碳烯反应；硫代磷酸化；还原；羰基化；过渡金属助催化；和HCl/HBr/HOCl/H2SO4反应的工艺。 
16.如前面1所述的反应方法，其中所进行的化学反应包括选自树脂合成、聚合物合成、树脂改性和聚合物改性的工艺。 
17.如前面1所述的反应方法，其中所述第一料流包含碱，所述第二料流包含有机卤化物（R-X）和有机酸（R’-H），其中R-X和R’-H可以在同一分子或不同分子上，并且所述反应方法生成包含偶联产物（R-R’）的物质。 
18.如前面17所述的反应方法，其中所述有机酸（R’-H）包括选自环戊二烯、乙酰乙酸酯和乙炔的碳素酸；或选自羧酸、硫代羧酸、酚、醇、硫醇、胺和乙醇胺的化合物。 
19.如前面1所述的反应方法，其中所述第一料流包含碱，所述第二料流包含表卤代醇和多元醇的偶联产物，并且所述反应方法生成包含聚缩水甘油醚树脂的组合物。 
20.如前面19所述的反应方法，其中所述多元醇包括选自双酚A（BPA）、苯酚酚醛清漆（双酚F）、羧酸和硫醇的物质。 
21.如前面1所述的反应方法，其中所述第二料流包含环氧化物，所形成的新化学物质包含通过反应性物质加成到所述环氧化物所产生的物质。 
22.如前面21所述的反应方法，其中加成到所述环氧化物的反应性物质是水，通过将水加成到环氧化物所产生的物质包括二元醇或取代的二元醇。 
23.如前面22所述的反应方法，其中所述取代二元醇包括磷酸酯或硼酸酯。 
24.如前面21所述的反应方法，其中所述形成的新化学物质包括选自烷基醚醇、烷基硫醚醇、酯醇和氨基醇的物质。 
25.如前面1的反应方法，还包括处理单独排出的包含所述连续相的层。 
26.如前面25所述的反应方法，其中所述处理单独排出的包含所述连续相的层的步骤包括将所述层引入包含纤维的第二导管反应器中，并进行选自以下的过程： 
（a）洗涤所述层以除去副产物和/或污染物；和 
（b）使所述层与约束相接触以进行化学反应或萃取。 
27.如前面26所述的反应方法，其中单独排出的包含所述约束相的层没有引入所述第二导管反应器。 
28.如前面26所述的反应方法，其中所述第一料流包含从与所述第二导管反应器可操作相联的收集容器中单独排出的包含约束相的层。 
29.如前面1所述的反应方法，其中所述导管反应器包括含多根纤维的导管，所述导管反应器还包括与所述含多根纤维的导管可操作相联的换热装置，由此在所述反应方法期间可以将热能传送至所述含多根纤维的导管或从中传出。 
30.如前面1所述的反应方法，其中所述第一料流包含选自以下的组合物： 
含水的醇； 
醇； 
胺； 
羧酸； 
酚；和 
离子性液体。 
31.一种在包含纤维的导管反应器中进行化学反应的方法，所述方法包含以下步骤： 
（a）将含有第一反应性物质的第一料流引导到邻近纵向设置在所述导管反应器中的多根纤维的上游端，其中 
（i）所述第一料流构成基本上被约束至所述纤维表面的相，并且包含选自以下的组合物： 
（A）含水的醇； 
（B）醇； 
（C）胺； 
（D）羧酸； 
（E）酚；和 
（F）离子性液体，和 
（ii）所述纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并且设置在邻近收集容器处； 
（b）以与所述第一料流相同的流动方向将含有第二反应性物质的第二料流引入所述导管反应器内邻近所述多根纤维的上游端，其中在由此所述约束相中的反应性物质与所述连续相的反应性物质相互作用以形成至少一种新的化学物质的流率、温度和压力下，所述第二料流构成与所述第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相； 
（c）在所述收集容器中接收所述约束相和所述连续相，其中 
（i）所述约束相构成所述收集容器第一部分中的层，以及 
（ii）所述连续相构成所述收集容器第二部分中的层；和 
（d）从所述收集容器中单独地排出包含连续相的层和包含约束相的层。 
32.如前面31所述的反应方法，其中所述离子性液体包括选自1-烯丙基-3-甲基咪唑    
Figure 201210227691X100002DEST_PATH_IMAGE002
氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑    
Figure 201210227691X100002DEST_PATH_IMAGE003
四氟硼酸盐、1,2-二甲基-3-正丙基咪唑    四氟硼酸盐、1,2-二甲基-3-正丁基咪唑    四氟硼酸盐和1,2-二甲基-3-正丁基咪唑    
Figure 201210227691X100002DEST_PATH_IMAGE006
六氟磷酸盐的物质。 
33.如前面31所述的反应方法，其中所述第一料流包含醇，所述第二料流包含植物油，所形成的新化学物质包含脂肪酸烷基酯（生物柴油）。 
34.如前面33所述的反应方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其组合。 
35.一种在包含纤维的导管萃取器中进行化学萃取的方法，所述方法包含以下步骤： 
（a）将含有反应性物质的第一料流引导到邻近纵向设置在所述导管反 应器中的多根纤维的上游端，其中 
（i）所述第一料流构成基本上被约束至所述纤维表面的相， 
（ii）所述第一料流包含选自以下的组合物： 
（A）包含有机助溶剂的水溶液；和 
（B）有机溶剂；以及 
（iii）所述纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并在设置在邻近收集容器处； 
（b）以与所述第一料流相同的流动方向将含有可萃取物质的第二料流引入所述导管反应器内邻近所述多根纤维的上游端，其中在由此所述约束相中的反应性物质与所述连续相的可萃取物质相互作用以将至少一些可萃取物质从所述连续相萃取至所述约束相中的流率、温度和压力下，所述第二料流构成与所述第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相； 
（c）在所述收集容器中接收所述约束相和所述连续相，其中 
（i）所述约束相构成所述收集容器第一部分中的层，以及 
（ii）所述连续相构成所述收集容器第二部分中的层；和 
（d）从所述收集容器中单独地排出包含连续相的层和包含约束相的层。 
36.如前面35所述的萃取方法，其中所述有机溶剂或助溶剂选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其组合。 
37.如前面35所述的萃取方法，其中所述水溶液包含碱性物质，所述第二料流包含受游离脂肪酸污染的植物油，被萃取至所述约束相中的物质包括游离脂肪酸盐。 
38.如前面35所述的萃取方法，其中所述第一料流包含醇和酸，所述第二料流包含受磷脂胶污染的植物油。 
39.如前面35所述的萃取方法，其中所述第一料流基本上由有机组合物组成，所述第二料流包含水，所述纤维包含亲有机性材料。 
40.如前面39所述的萃取方法，其中所述有机组合物是烃溶剂，所述 第二料流还包含有机污染物。 
41.如前面35所述的萃取方法，其中所述纤维的下游端延伸至所述收集容器中。 
42.如前面41所述的萃取方法，其中将所述纤维的下游端设置在包含所述约束相的层与包含所述连续相的层之间界面的下方。 
43.如前面35所述的萃取方法，其中所述纤维是亲水性纤维，其包括选自经处理的或未经处理的矿物、金属、金属合金、经处理的或未经处理的碳、聚合物和聚合物共混物的材料。 
44.如前面43所述的萃取方法，其中所述亲水性纤维包括经处理的或未经处理的矿物，其包括选自玻璃、石棉、陶瓷及其组合的材料。 
45.如前面43所述的萃取方法，其中所述亲水性纤维包括金属，其包括选自铁、钢、镍、铜、黄铜、铅、锡、锌、钴、钛、钨、镍铬铁合金、银、铝、镁及其组合与合金的材料。 
46.如前面43所述的萃取方法，其中所述亲水性纤维包括聚合物，其包括选自亲水性聚合物、极性聚合物、亲水性共聚物、极性共聚物及其组合的材料。 
47.如前面46所述的萃取方法，其中所述聚合物包括选自多糖、多肽、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、官能化的聚苯乙烯、尼龙、聚苯并咪唑、聚亚乙烯基二腈、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.如前面35的萃取方法，还包括处理单独排出的包含所述连续相的层。 
49.如前面48所述的萃取方法，其中所述处理单独排出的包含所述连续相的层的步骤包括洗涤所述层以除去副产物和/或污染物。 
50.如前面48所述的萃取方法，其中所述处理单独排出的包含所述连续相的层的步骤包括将所述层引入包含纤维的第二导管反应器中。 
51.如前面50所述的萃取方法，其中单独排出的包含所述约束相的层没有引入所述第二导管反应器。 
52.如前面50所述的萃取方法，其中所述第一料流包含从与所述第二导管反应器可操作相联的收集容器中单独排出的包含约束相的层。 
53.如前面35所述的萃取方法，其中所述导管反应器包括含多根纤维的导管，所述导管反应器还包括与所述含多根纤维的导管可操作相联的换热装置，由此在所述萃取工艺期间可以将热能传送至所述含多根纤维的导管或从中传出。 
附图简要说明 
为了更全面理解本发明及其优点，现在参照下面的描述及附图，其中： 
图1示出了适用于本发明的导管反应器的现有技术实例； 
图2描绘本发明的导管反应器***； 
图3描绘用于结合到按照本发明一些实施方案的方法中的管壳式换热器；和 
图4示出了可以用本发明的各种实施方案完成的二环氧树脂的化学合成。 
发明详述 
本发明涉及（1）由基本上不可混溶的第二流体的组分所引发的第一流体组分之间进行共价化学反应以生成化学产物的新型改进方法，（2）在进一步加工之前中和并洗涤有机反应产物以及植物油和脂肪的新型改进方法，和（3）使植物油脱胶和中和的新型改进方法。本发明的一些实施方案采用美国专利No.3,754,377、3,758,404和3,992,156中所述的纤维反应器/接触器，通过引用将其内容以不会与本文不一致的程度结合于此；其中采用两种基本上不可混溶的流体，所述流体中具有反应性组分，包括优先润湿接触器纤维的一相（约束相），以及如果需要，采用相转移催化剂或部分溶解来自水相的反应物并将它带入有机相的溶剂。这里所述的包含纤维的导管装置可以用作反应器和/或接触器/萃取器，但是简单地通称为导管反 应器。 
所述纤维导管反应器和相转移催化反应极好地彼此互补。用于通过催化生成新的共价化学键的导管反应器的主要优点在于：（1）由于极好的相与相接触而过程非常快，（2）由于分散体和毛糙层（rag layers）基本上消除，极大地减少了副产物。由于分散体消除，分散颗粒聚结体的沉降时间消除，由此减少了工艺时间。当一种反应物（如表氯醇或植物油）也可以与水反应时，该较短的接触时间意味着更好的收率、减少的副产物、减少的污染和减少的工艺成本。另外，沉降区和/或罐的消除减少该工艺的占地面积以及工艺装置的成本和尺寸。 
所述导管反应器和植物油加工也极好地彼此互补。用于使脂肪、植物油和生物柴油脱胶、中和、洗涤和/或漂白的导管反应器的主要优点在于（1）由于极好的相与相接触，脱胶、中和、洗涤和漂白非常有效，（2）两相快速分离，（3）消除了由苛性碱和水与脂肪酸反应形成的皂所导致的长时间分散体。考虑到胶和硬脂酸盐在水中溶解度差，在约束相中使用助溶剂是有利的。 
可以用在所述导管反应器中的纤维包括但不限于棉、黄麻、丝、经处理的或未经处理的矿物、金属、金属合金、经处理的或未经处理的碳、聚合物、聚合物共混物及其组合。合适的经处理的或未经处理的矿物包括但不限于玻璃、石棉、陶瓷及其组合。合适的金属包括但不限于铁、钢、镍、铜、黄铜、铅、锡、锌、钴、钛、钨、镍铬铁合金、银、铝、镁及其合金。合适的聚合物包括但不限于亲水性聚合物、极性聚合物、疏水性共聚物、极性共聚物及其组合，诸如多糖、多肽、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、官能化聚苯乙烯（包括但不限于磺化的聚苯乙烯和胺化的聚苯乙烯）、尼龙、聚苯并咪唑、聚亚乙烯基二腈、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。可以对纤维进行处理，以用优选的相润湿，并防止受到工艺流的腐蚀。例如，可以将碳纤维氧化以提高在含水流中的可润湿性，可以通过将足够的官能团，包括但不限于羟基、氨基、酸或醚官能团引入聚合物中，而使该聚合物显示在含水流中改 进的可润湿性。 
所述约束相可以包含优先于连续相润湿纤维的任何液体，其包括但不限于诸如水、水溶液、水和助溶剂、醇、酚、胺（包括但不限于多元胺、乙醇胺和聚乙醇胺）、羧酸、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、硫酸、离子性液体（包括但不限于1-烯丙基-3-甲基咪唑    
Figure 201210227691X100002DEST_PATH_IMAGE007
氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑    
Figure 201210227691X100002DEST_PATH_IMAGE008
四氟硼酸盐、1,2-二甲基-3-正丙基咪唑    
Figure 201210227691X100002DEST_PATH_IMAGE009
四氟硼酸盐、1,2-二甲基-3-正丁基咪唑    
Figure 201210227691X100002DEST_PATH_IMAGE010
四氟硼酸盐和1,2-二甲基-3-正丁基咪唑    
Figure DEST_PATH_IMAGE011
六氟磷酸盐）等的物质。 
参照图1，其描绘了美国专利No.3,977,829中公开的导管反应器，导管10其中具有填充了导管10一部分长度的一束细长纤维12。这些纤维12在带孔结点16处固定到管14上。管14延伸到导管10的一端外，具有可操作地与其相联的计量泵18，该泵18将第一（约束）相液体泵送通过管14，并送至纤维12上。在结点16上游可操作地连接至导管10的是进口管道20，其具有与它可操作相联的计量泵22。该泵22提供第二（连续）相液体通过进口管道20并供入导管10中，在此它挤在约束相涂布的纤维12之间。在导管10的下游端是重力分离器或沉降罐24，纤维12的下游端可以延伸到其中。与重力分离器24的上部可操作相联的是用于所述液体之一输出的出口管线26，与重力分离器24的下部可操作相联的是用于另一种液体输出的出口管线28，这两种液体之间存在的界面30的液位通过阀32控制，而阀32与出口管线28可操作地相联，并响应一般由标号34表示的液位控制器而适应性地动作。 
在可替代的实施方案中（未示出），也可以使用利用亲有机性纤维的相反布置，其具有基本上是有机性的约束相。该布置例如可以用于用受纤维约束的有机液体从水中萃取有机物质。 
在诸如图1所描绘的装置的运行期间，将诸如苛性碱水溶液液体引导通过管14，并引至纤维12上。将诸如含有表氯醇的树脂氯醇的另一种液体（有机相）通过进口管道20引入导管10中，并通过纤维12之间的空隙空间（未标出）。纤维12被苛性碱水溶液优先于有机混合物润湿。苛性碱水溶液在纤维12上形成膜（未示出），其中该膜会被通过其间的有机混合 物拖曳着向下游通过导管10。任选地，可以使用相转移催化剂，以促进通过两相之间界面的传质。适用于所述反应的相转移催化剂包括但不限于季铵化合物、季    
Figure DEST_PATH_IMAGE012
化合物、锍化合物、冠醚、聚二醇及其组合。所属领域的技术人员将会理解各种催化剂和反应条件的适用性，以获得期望产物。可以将相转移催化剂在约束相中、在连续相中、或在两相中引导至导管反应器。由于有机相相对于纤维12上的含水苛性碱膜的相对移动，连续地形成新的有机相和苛性碱水溶液之间的界面边界，结果使新鲜的树脂氯醇与苛性碱和相转移催化剂接触，从而引起和加速反应。 
这两种液相排放到分离器24中，但是排出的有机相的体积较大，因为苛性碱水溶液以比有机相更慢的速度移动。在分离器24中，苛性碱水溶液由于比有机相重（稠密）而聚集在下部。尽管图1所示的实施方案描述了其中纤维12的下游端延伸至分离器24中的布置，但是本发明不限于此。在本发明的一些实施方案中，根据约束相和连续相的相对密度，纤维12在分离器24内的下游端可以设置在分离器24内的液相之间的界面的上方、下方或该界面处。任选地，对于较稠密的约束相，分离器24内的界面30可以保持在纤维12下游端底部上方的液位处，使得较重的含水苛性碱膜可以直接收集在分离器24的底部，而不会分散到有机相中。尽管上述本发明的实施方案描述了使用苛性碱溶液作为水相，含表氯醇的树脂氯醇作为有机相，但该实例仅是说明性的，本发明不限于此。可以将包含基本上不可混溶的相的任何合适物质用于实施本发明。 
可以在约束相密度低于连续相的情况下使用所述导管反应器。由于液相分开地从导管反应器中排出，并且约束相沿着纤维行进，所以即使两相密度非常接近也可以采用本发明。 
图2示出了可用于实施本发明的导管反应器***。操作中，反应器1和2中固定的纤维在流动相启动（“有机相输入”）之前被约束相（“苛性碱输入”）润湿。图2示出了如何将多个纤维反应器用于通过将液体基本上逆流输送通过反应器组来提高反应物的利用效率和提高反应物的转化率。将反应器1的连续相输出（“有机相输出”）引导至反应器2（“有 机相输入”），并由此进一步加工。将反应器2的约束相输出引导至反应器1（“苛性碱输入”），而将反应器1的约束相输出作为废料排出（或者作为选择地引导至反应器1上游的另一反应器（未示出））。在图2中，将苛性碱和有机相描绘成并向流经每一独立的反应器，但是苛性碱和有机相逆向流经反应器组。当然，如果需要，新鲜苛性碱可以在每一反应器中使用。 
图3示出了常规的管壳式换热器。将该设计与导管反应器结合获得适合于处理需要进行冷却的放热反应和需要进行加热的吸热反应的导管反应器设计（未示出）。可以看到，换热器管的进口（“管进口”）修改成重复图1所示的进口，使得换热器中的每一根管都像热控制纤维反应器（未示出）一样。换热器的出口端（“管出口”）可以改进成作为分离器（未示出）操作，从而收集邻近纤维末端（未示出）底部的水相，并允许有机相从分离器段的顶部离开。向换热器引入换热介质（经“壳体进口”）并使其流出（经“壳体出口”）允许向换热器管添加或从中除去热能。虽然图3描绘了逆流换热器，但是并流布置也可以与本发明一起使用。另外，尽管在图3中的换热器的壳体侧上显示有挡板，但是本发明不限于此，可以使用没有挡板的换热器。 
图4描述由表氯醇和双酚A（BPA）化学合成二环氧树脂。如其中所示，表氯醇和BPA在碱性物质存在下混合以生成树脂中间体、二环氧树脂和过量表氯醇的混合物（未示出）。虽然在图4中描述了主要的反应产物，但是其它通常生成的次要副产物没有示出。使用大过量的表氯醇以使较高分子量产物的形成达到最少。可用于该反应的碱性物质包括但不限于诸如胺（包括但不限于乙醇胺、多元胺和聚乙醇胺）、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、氯化物、磷酸盐及其组合的碱性化合物。这些碱性物质可以包含的阳离子包括但不限于锂、钠、钾、钙、季络合物及其组合。树脂中间体二氯醇树脂和单环氧-单氯醇树脂（本文统称为“树脂氯醇”）通过随后在图1所述的导管反应器中与含水的碱和相转移催化剂接触转化成二环氧树脂（聚缩水甘油醚树脂）。虽然图4所示的反应采用表氯醇和BPA，但是 根据本发明可以使用任何合适的表卤代醇和任何合适的多元醇以生成聚缩水甘油醚树脂。一种合适的多元醇是苯酚-酚醛清漆、（双酚F）（可以从Dow Deutschland GmbH & Co.，Schwalbach，Germany获得）。 
上述表氯醇反应是可以用包括本发明的方法实现的化学反应的一个实例。其它合适的反应包括但不限于O-烷基化（醚化）、N-烷基化、C-烷基化、手性烷基化、S-烷基化、酯化、酯交换、置换（例如以氰化物、氢氧化物、氟化物、硫氰酸盐、氰酸盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐、叠氮化物、亚硝酸盐或硝酸盐置换）、其它亲核的脂族和芳族取代、氧化、水解、环氧化和手性环氧化、Michael加成、醛醇缩合、Wittig缩合、Darzens缩合、碳烯反应、硫代磷酸化、还原、羰基化、过渡金属助催化、HCl/HBr/HOCl/H2SO4反应以及聚合物合成或聚合物改性。一方面，有机卤化物（R-X）和有机酸（R’-H）可以通过本文所述的方法偶联以生成偶联产物（R-R’），其中R-X和R’-H可以在同一分子或不同分子上。在这样的实施方案中，有机酸（R’H）可以包括碳素酸（carbon acid）如环戊二烯、乙酰乙酸酯或乙炔，或者有机酸可以包括羧酸、硫代羧酸、酚、醇、硫醇、胺、乙醇胺等。另一方面，水、醇、羧酸、无机酸、硫醇、胺等可以与环氧化物反应以形成二元醇或取代二元醇，诸如但不限于烷基醚醇、烷基硫醚醇、酯醇、氨基醇、磷酸酯或硼酸酯。 
下列实施例提供用来证明本发明的具体实施方案。本领域技术人员应当意识到，以下实施例中公开的方法仅仅提供本发明示例性的实施方案。然而，本领域技术人员按照本公开内容应当意识到，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在所述的具体实施方案中进行许多变化，而且仍然获得同样或相似的结果。在提供的实施例中，除非另作说明，所有的温度和压力条件应当认为是环境条件。 
实施例1 
本实施例说明包括含约100,000根玻璃纤维的12”×1/4”不锈钢管的导管反应器的使用。 
对1/4英寸内径（I.D.）的不锈钢管中17英寸长的约100,000根玻璃纤维进行测试。该反应器的液体容积大约是2.9mL。将两种液体泵送通过该管，玻璃纤维上的约束相是23wt%氢氧化钠水溶液。连续相是表氯醇和树脂氯醇的混合物（通过使表氯醇和双酚A（BPA）以10:1的摩尔比在70℃下反应24小时制成），并且包括0.2%四丁基氢氧化铵作为偶联引发剂和相转移催化剂。苛性碱流率是0.5mL/min。表1示出了将上述反应器用于相转移催化树脂表氯醇闭环成二环氧树脂所获得的流率、化学计量、转化率和接触时间数据。 
Figure BDA00001840862400181
表1 
实施例2 
本实施例说明包括含约570,000根玻璃纤维的36”×1/2”不锈钢管的导管反应器的使用。 
对1/2英寸I.D.的不锈钢管中40英寸长的约570,000根玻璃纤维进行测试。该反应器的液体容积大约是35mL。将两种液体泵送通过该管，玻璃纤维上的约束相是23wt%氢氧化钠水溶液。连续相是表氯醇和树脂氯醇的混合物（通过使表氯醇和双酚A以10:1的摩尔比在70℃下反应24小时制成），还包括0.1%四丁基氢氧化铵偶联和相转移催化剂。将苛性碱溶液以每小时约12-约60mL引导至玻璃纤维的上游端。以在每小时约30-约 3540mL之间变化的速率将有机相引入导管中并流经纤维。在通过该纤维反应器后，通过凝胶渗透色谱（GPC）分析分离的有机相的树脂和氯醇含量，结果作为转化为二环氧树脂的百分比列于表2中。 
Figure BDA00001840862400191
表2 
实施例3 
本实施例说明包括含约570,000根玻璃纤维的12”×1/2”不锈钢管的导管反应器的使用。 
对12”外径（O.D.）×1/2英寸I.D.的不锈钢管中16英寸长的约570,000根玻璃纤维进行测试。该反应器的液体容积大约是18mL。将两种液体泵送通过该管，玻璃纤维上的约束相是含2%四丁基氢氧化铵相转移催化剂的23wt%氢氧化钠水溶液。连续相是苄醇和苄基溴（1:1摩尔比）在等重量甲苯中的混合物。将苛性碱溶液以60mL/hr引导至玻璃纤维的上游端。以270mL/hr速率将有机相引入导管中并流经纤维。将反应器保持在75℃。在通过该纤维反应器后，有机相整个地与水相分离，并通过气相色谱-质谱（GC-MS）进行分析。下表3中所示数据表明，在3.25分钟的反应时间内苄醇至苄醚的约70%转化率，并且不需要沉降时间。 
  组分   相对浓度（GC-MS）
  苄基溴   10
  苄醇   17
  苄醚   72
表3 
实施例4 
将以上实施例3中所用的相同导管反应器用于本实验中。将两种液体泵送通过该反应器，玻璃纤维上的约束相是含约94%甲醇、4%氢氧化钠和2%水的水溶液。连续相是大豆油。将甲醇苛性碱溶液以60mL/hr引导至玻璃纤维的上游端。以270mL/hr的速率将大豆油引入导管中，并流经纤维。将反应器保持在60℃。在通过该纤维反应器后，有机相整个地与水相分离，并通过气相色谱（GC）进行分析。下表4中所示数据表明，在5分钟的反应时间内植物油至脂肪酸烷基酯（生物柴油）的约67%转化率，并且不需要沉降时间。 
  组分   相对浓度（GC面积百分比）
  大豆油   33
  生物柴油   67
表4 
实施例5 
将以上实施例3中所用的相同导管反应器用于本实验中。将两种液体泵送通过该反应器，玻璃纤维上的约束相是5%氢氧化钠水溶液。连续相是以30wt%溶解在己烷中的含0.13%游离脂肪酸（FFA）的商用脱胶大豆油（可购自Archer Daniels Midland Company，Decatur，IL）。随着5%苛性碱溶液以1mL/min的速率流经反应器，该模拟胶束被中和。下表5中所示的中和结果表明，FFA浓度比商用大豆油的0.05%FFA规格低10倍以上。该意外的FFA降低在1-3分钟内获得，并且相分离优异和立即。然而，整个时间内反应器压力上升，表明固体在反应器中累积，由此限制了流动（即反应器堵塞）。 
Figure BDA00001840862400211
表5 
实施例6 
将以上实施例3中所用的相同导管反应器用于本实验中。将两种液体泵送通过该反应器，玻璃纤维上的约束相是乙醇氢氧化钠水溶液。乙醇:水的比例为约1:9到约9:1。所用连续相是以30-95wt%溶解在己烷中的大 豆油。所用大豆油是被约1%FFA-约16%FFA污染的零售大豆油。所包括的乙醇用于防止反应期间形成和沉淀的有机盐（羧酸钠）造成的反应器堵塞。将反应器保持在25℃或70℃，以提高羧酸钠盐的溶解度。在乙醇:水的比例在约3:7或以上时，反应器压力保持较低。结果示于下表6中。使用10%和20%乙醇助溶剂的试验（未在表6中示出）中压力增加，这表明在这些游离脂肪酸的高含量下羧酸钠仅部分溶解。在采用高苛性碱和高FFA浓度的试验8中，观察到固体，但是反应器没有堵塞。 
Figure BDA00001840862400221
表6 
实施例7 
将实施例3中所用的相同导管反应器用于本实验中。将两种液体泵送通过该反应器，玻璃纤维上的约束相是含约1.73%氢氧化钠的含水乙醇。试验1和2中所用的乙醇:水的比例是3:2，在试验2中用95%乙醇。所用连续相是含约1%游离脂肪酸的纯净大豆油。将反应器保持在约70℃。油流率约4mL/min-约8mL/min下，反应器压力为约150psig到约500psig，并且接触时间在反应器中为约2分钟-约3.6分钟。在该时间范围内纤维反应器提供约90%FFA脱除率。排出的油中FFA含量是约0.1%。结果示 于表7中。在这些反应条件下，可假设需要更长的接触时间以获得低至<0.05%的FFA含量，这在反应器中产生粘稠的流体环境。 
Figure BDA00001840862400231
表7 
实施例8 
将实施例3中所用的相同导管反应器用于本实验中。将两种液体泵送通过该反应器，玻璃纤维上的约束相是水，有机相包含商用生物柴油燃料（可购自Archer Daniels Midland Company，Decatur，IL）。在1分钟的接触时间和最小压力下，这些相快速而容易地分离，由此证明优异的洗涤特性，如下表8所示。 
表8 
应当理解，上述实施方案的某些上述结构、功能和操作对于实施本发明不是必要的，只是为了示例性实施方案的完整性而包括在说明书中。另外，应当理解上述提及的专利和出版物中所述的特定结构、功能和操作可以与本发明一起实施，但是它们对于实施不是必要的。因此要理解到，在实际上不脱离所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，除了具体描述的那样以外都可以实施本发明。 

Claims (90)

1.一种方法，其包含以下步骤：
将含有醇的第一料流引导到邻近纵向设置在所述导管反应器中的多根纤维的上游端，其中所述纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并且设置在邻近收集容器处；
以与所述第一料流相同的流动方向将含有植物油和/或脂肪的第二料流引入所述导管反应器内邻近所述多根纤维的上游端，所述第二料流与所述第一料流接触并与所述第一料流基本上不可混溶，将所述第一料流和所述第二料流引入导管反应器中以使得所述醇与所述第二料流的植物油和/或脂肪相互作用以形成生物柴油；
在所述收集容器中接收生物柴油、生物柴油形成中的副产物、以及第一和第二料流的残余组分。
2.权利要求1的方法，还包括向所述导管反应器中引入碱，其中碱有助于所述醇与所述植物油和/或脂肪相互作用以形成生物柴油。
3.权利要求1的方法，还包括向所述导管反应器中引入酸，其中酸有助于所述醇与所述植物油和/或脂肪相互作用以形成生物柴油。
4.权利要求1的方法，还包括在将所述第一料流和所述第二料流引入导管反应器中的步骤之前将所述多根纤维化学处理。
5.权利要求4的方法，其中将所述多根纤维化学处理的步骤包括将酸官能团引入所述多根纤维中。
6.权利要求5的方法，其中将酸官能团引入所述多根纤维中的步骤包括将硫酸引入所述多根纤维中。
7.权利要求5的方法，其中将酸官能团引入所述多根纤维中的步骤包括将羧酸引入所述多根纤维中。
8.权利要求4的方法，其中将所述多根纤维化学处理的步骤包括将碱官能团引入所述多根纤维中。
9.权利要求8的方法，其中将所述多根纤维化学处理的步骤包括将羟 基官能团引入所述多根纤维中。
10.权利要求8的方法，其中将所述多根纤维化学处理的步骤包括将氨基官能团引入所述多根纤维中。
11.权利要求1的方法，还包括：
从所述收集容器中排出生物柴油、生物柴油形成中的副产物、以及第一和第二料流的残余组分的汇集料流；和
将所述汇集料流送至另一含有纤维的导管反应器中。
12.权利要求1的方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其组合。
13.权利要求1的方法，其中所述第一料流构成基本上被约束到纤维表面的相，第二料流构成相对于纤维表面基本上连续的相，以及所述多根纤维是亲水性纤维。
14.权利要求1的方法，其中所述第二料流构成基本上被约束到纤维表面的相，第一料流构成相对于纤维表面基本上连续的相，以及所述多根纤维是亲水性纤维。
15.权利要求1的方法，其中所述第一料流包含甲醇，所述第二料流中的植物油和/或脂肪包含游离脂肪酸，所述多根纤维包括酸官能纤维，所述甲醇和所述酸官能纤维与植物油和/或脂肪相互作用以将游离脂肪酸转化成生物柴油。
16.一种方法，其包含以下步骤：
将含有有机溶剂的第一料流引导到邻近纵向设置在所述导管反应器中的多根纤维的上游端，其中所述纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并在设置在邻近收集容器处；
以与所述第一料流相同的流动方向将含有植物油和/脂肪的第二料流引入所述导管反应器内邻近所述多根纤维的上游端，所述第二料流与所述第一料流接触并与所述第一料流基本上不可混溶，将所述第一料流和所述第二料流引入导管反应器中以使得所述有机溶剂：
将所述植物油和/或脂肪中的至少一种可萃取物质萃取到所述第一料 流中；以及
将所述一种可萃取物质溶解以形成萃取液；以及
在所述收集容器中接收所述第一料流和所述第二料流，以及
从所述收集容器中单独地排出所述第一料流和所述第二料流。
17.权利要求16的方法，还包括向所述导管反应器中引入酸，其中酸有助于所述有机溶剂将所述可萃取物质从植物油和/或脂肪萃取至所述第一料流，其中所述可萃取物质是磷脂，形成的萃取液是磷脂胶。
18.权利要求16的方法，还包括向所述导管反应器中引入碱，其中碱有助于所述有机溶剂将所述可萃取物质从植物油和/或脂肪萃取至所述第一料流，其中所述可萃取物质是游离脂肪酸，形成的萃取液是游离脂肪酸盐。
19.权利要求16的方法，还包括在将所述第一料流和所述第二料流引入导管反应器中的步骤之前将所述多根纤维化学处理。
20.权利要求19的方法，其中将所述多根纤维化学处理的步骤包括将酸官能团引入所述多根纤维中。
21.权利要求20的方法，其中将酸官能团引入所述多根纤维中的步骤包括将硫酸引入所述多根纤维中。
22.权利要求20的方法，其中将酸官能团引入所述多根纤维中的步骤包括将羧酸引入所述多根纤维中。
23.权利要求19的方法，其中将所述多根纤维化学处理的步骤包括将碱官能团引入所述多根纤维中。
24.权利要求23的方法，其中将所述多根纤维化学处理的步骤包括将羟基官能团引入所述多根纤维中。
25.权利要求23的方法，其中将所述多根纤维化学处理的步骤包括将氨基官能团引入所述多根纤维中。
26.权利要求16的方法，其中所述有机溶剂是醇。
27.权利要求26的方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其组合。 
28.一种装置，其包括：
包含至少两个流体入口和一个流体出口的导管；
纵向设置在所述导管内所述两个流体入口和所述流体出口之间的多根官能化聚合物纤维；
和邻近所述流体出口设置的收集容器。
29.如权利要求28所述的装置，其中所述多根官能化聚合物纤维包括酸官能化聚合物纤维。
30.如权利要求28所述的装置，其中所述多根官能化聚合物纤维包括碱官能化聚合物纤维。
31.如权利要求30所述的装置，其中所述多根官能化聚合物纤维包括羟基官能化聚合物纤维。
32.如权利要求30所述的装置，其中所述多根官能化聚合物纤维包括氨基官能化聚合物纤维。
33.如权利要求28所述的装置，其中所述多根官能化聚合物纤维包括醚官能化聚合物纤维。
34.一种方法，其包含以下步骤：
将含有有机烃的第一料流引导到邻近纵向设置在所述导管反应器中的多根亲有机性纤维的上游端，其中所述第一料流构成基本上被约束至所述纤维表面的相，所述亲有机性纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并设置在邻近收集容器处；
以与所述第一料流相同的流动方向将含有水和有机组分的第二料流引入所述导管反应器内邻近所述多根纤维的上游端，其中所述第二料流构成与所述第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相；将所述第一料流和所述第二料流引入导管反应器中以使得所述第一料流的有机烃与所述第二料流的水相互作用以将有机组分从所述第二料流萃取到所述第一料流中；以及
在所述收集容器中接收所述第一料流和所述第二料流，以及
从所述收集容器中单独地排出所述第一料流和所述第二料流。 
35.如权利要求34所述的方法，其中所述有机组分包含有机卤化物。
36.如权利要求34所述的方法，其中所述有机组分包含芳族化合物。
37.一种在包含纤维的第一导管反应器中进行化学反应的方法，所述方法包含以下步骤：
将含有反应性物质的第一料流引导到邻近纵向设置在所述导管反应器中的多根纤维的上游端，其中所述第一料流构成基本上被约束至所述纤维表面的相，和所述纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并且设置在邻近收集容器处；
以与所述第一料流相同的流动方向将含有一种或多种反应性物质的第二料流引入所述第一导管反应器内邻近所述多根纤维的上游端，其中所述第二料流构成与所述第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相，在所述基本上被约束至所述纤维表面的相中的反应性物质与所述基本上连续的相的所述一种或多种反应性物质相互作用以形成至少一种新的共价化学物质的流率、温度和压力下，所述第一料流和/或所述第二料流包含相转移催化剂；
在所述收集容器中接收所述基本上被约束至所述纤维表面的相和所述基本上连续的相，其中所述基本上被约束至所述纤维表面的相构成所述收集容器第一部分中的层，以及所述基本上连续的相构成所述收集容器第二部分中的层；和
从所述收集容器中单独地排出包含所述基本上连续的相的层和包含所述基本上被约束至所述纤维表面的相的层。
38.如权利要求37所述的反应方法，其中所述相转移催化剂包括选自季铵化合物、季                                                   
Figure 201210227691X100001DEST_PATH_IMAGE001
化合物、锍化合物、冠醚和聚二醇的物质。
39.权利要求37的反应方法，其中所述纤维的下游端延伸至所述收集容器中。
40.权利要求37的反应方法，其中将所述纤维的下游端设置在包含所述基本上被约束至所述纤维表面的相的层与包含所述基本上连续的相的层之间界面的下方。 
41.权利要求37的反应方法，其中所述第一料流基本上包含水溶液。
42.权利要求37的反应方法，其中所述第二料流基本上包含有机组合物。
43.权利要求37的反应方法，其中所述纤维是亲水性纤维，其包括选自经处理的或未经处理的矿物、金属、金属合金、经处理的或未经处理的碳、聚合物和聚合物共混物的材料。
44.权利要求43的反应方法，其中所述亲水性纤维包括经处理的或未经处理的矿物，其包括选自玻璃、石棉、陶瓷及其组合的材料。
45.权利要求43的反应方法，其中所述亲水性纤维包括金属，其包括选自铁、钢、镍、铜、黄铜、铅、锡、锌、钴、钛、钨、镍铬铁合金、银、铝、镁及其组合与合金的材料。
46.权利要求43的反应方法，其中所述亲水性纤维包括聚合物，其包括选自亲水性聚合物、极性聚合物、亲水性共聚物、极性共聚物及其组合的材料。
47.权利要求46的反应方法，其中所述聚合物包括选自多糖、多肽、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、官能化的聚苯乙烯、尼龙、聚苯并咪唑、聚亚乙烯基二腈、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.权利要求37的反应方法，其中所述基本上被约束至所述纤维表面的相包含碱性物质。
49.权利要求48的反应方法，其中所述碱性物质包括选自胺、氢氧化物、碳酸盐、氯化物、磷酸盐和碳酸氢盐的物质。
50.权利要求49的反应方法，其中碱性物质还包含选自锂、钠、钾、钙和季络合物的物质。
51.权利要求37的反应方法，其中所进行的化学反应包括选自O-烷基化；N-烷基化；C-烷基化；手性烷基化；S-烷基化；酯化；酯交换；以氰化物、氢氧化物、氟化物、硫氰酸盐、氰酸盐、碘化物、硫化物、亚硫酸盐、叠氮化物、亚硝酸盐或硝酸盐置换；其它亲核的脂族或芳族取代； 氧化；水解；环氧化和手性环氧化；Michael加成；醛醇缩合；Wittig缩合；Darzens缩合；碳烯反应；硫代磷酸化；还原；羰基化；过渡金属助催化；和HCl/HBr/HOCl/H2SO4反应的工艺。
52.权利要求37的反应方法，其中所进行的化学反应包括选自树脂合成、聚合物合成、树脂改性和聚合物改性的工艺。
53.权利要求37的反应方法，其中所述第一料流包含碱，所述第二料流包含有机卤化物（R-X）和有机酸（R’-H），其中R-X和R’-H可以在同一分子或不同分子上，并且所述反应方法生成包含偶联产物（R-R’）的物质。
54.权利要求53的反应方法，其中所述有机酸（R’-H）包括选自环戊二烯、乙酰乙酸酯和乙炔的碳素酸；或选自羧酸、硫代羧酸、酚、醇、硫醇、胺和乙醇胺的化合物。
55.权利要求37的反应方法，其中所述第一料流包含碱，所述第二料流包含表卤代醇和多元醇的偶联产物，并且所述反应方法生成包含聚缩水甘油醚树脂的组合物。
56.权利要求55的反应方法，其中所述多元醇包括选自双酚A、酚醛清漆、羧酸和硫醇的物质。
57.权利要求56的反应方法，其中所述酚醛清漆是双酚F。
58.权利要求37的反应方法，其中所述第二料流的所述一种或多种反应性物质包含环氧化物和另一反应性物质，所形成的新的共价化学物质包含通过所述其它反应性物质加成到所述环氧化物所产生的物质。
59.权利要求58的反应方法，其中所述加成到所述环氧化物的其它反应性物质是水，通过将水加成到环氧化物所产生的物质包括二元醇或取代的二元醇。
60.权利要求59的反应方法，其中所述取代二元醇包括磷酸酯或硼酸酯。
61.权利要求37的反应方法，其中所述形成的新化学物质包括选自烷基醚醇、烷基硫醚醇、酯醇和氨基醇的物质。 
62.权利要求37的反应方法，还包括处理单独排出的包含所述基本上连续的相的层。
63.权利要求62的反应方法，其中所述处理单独排出的包含所述基本上连续的相的层的步骤包括将所述层引入包含纤维的第二导管反应器中，并进行选自以下的过程：
（a）洗涤所述层以除去副产物和/或污染物；和
（b）使所述层与所述基本上被约束至所述纤维表面的相接触以进行化学反应或萃取。
64.权利要求63的反应方法，还包含：
在与所述第二导管反应器可操作相联的第二收集容器中收集用于在第二导管反应器中进行化学反应或萃取的构成所述基本上被约束到纤维表面的相的层和物质；
从所述第二收集容器排出所述物质；
将所述排出物质送至所述第一导管反应器；和
将所述被送的物质引入所述第一导管反应器内邻近该第一导管反应器中的多根纤维的上游端处以使得所述物质构成基本上被约束到第一导管反应器中的纤维表面的相。
65.权利要求37的反应方法，其中所述第一导管反应器包括含多根纤维的导管，第一导管反应器还包括与所述含多根纤维的导管可操作相联的换热装置，由此在所述反应工艺期间可以将热能传送至所述含多根纤维的导管或从中传出。
66.权利要求65的反应方法，其中将第一料流和第二料流引入第一导管反应器的步骤包括将第一料流和第二料流引入含多根纤维的导管的外部，所述换热装置包括在含多根纤维的导管的内部的换热介质。
67.权利要求37的反应方法，其中所述第一料流包含选自醇、胺、羧酸、酚和离子性液体的组合物。
68.权利要求67的反应方法，其中所述醇是含水的醇。
69.一种在包含纤维的导管反应器中进行化学反应的方法，所述方法 包含以下步骤：
将含有第一反应性物质的第一料流引导到邻近纵向设置在所述导管反应器中的多根纤维的上游端，其中所述第一料流构成基本上被约束至所述纤维表面的相，并且包含选自醇、胺、羧酸、酚和离子性液体的组合物，所述纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并且设置在邻近收集容器处；
以与所述第一料流相同的流动方向将含有第二反应性分子的第二料流引入所述导管反应器内邻近所述多根纤维的上游端，其中在由此所述基本上被约束至所述纤维表面的相中的反应性分子与所述基本上连续的相的反应性分子共价反应以形成至少一种新的化学物质的流率、温度和压力下，所述第二料流构成与所述第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相；
在所述收集容器中接收所述基本上被约束至所述纤维表面的相和所述基本上连续的相，其中所述基本上被约束至所述纤维表面的相构成所述收集容器第一部分中的层，以及所述基本上连续的相构成所述收集容器第二部分中的层；和
从所述收集容器中单独地排出包含所述基本上连续的相的层和包含所述基本上被约束至所述纤维表面的相的层。
70.权利要求69的反应方法，其中所述醇是含水的醇。
71.权利要求69的反应方法，其中所述第一料流包含选自1-烯丙基-3-甲基咪唑    
Figure 201210227691X100001DEST_PATH_IMAGE002
氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑    
Figure 201210227691X100001DEST_PATH_IMAGE003
四氟硼酸盐、1,2-二甲基-3-正丙基咪唑    
Figure 201210227691X100001DEST_PATH_IMAGE004
四氟硼酸盐、1,2-二甲基-3-正丁基咪唑    
Figure 201210227691X100001DEST_PATH_IMAGE005
四氟硼酸盐和1,2-二甲基-3-正丁基咪唑    
Figure 201210227691X100001DEST_PATH_IMAGE006
六氟磷酸盐的离子性液体。
72.权利要求69的反应方法，其中所述第一料流包含醇，所述第二料流包含植物油或脂肪，所形成的新化学物质包含脂肪酸烷基酯。
73.权利要求72的反应方法，其中所述脂肪酸烷基酯是生物柴油。
74.权利要求72的反应方法，其中所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇及其组合。 
75.权利要求69的反应方法，其中所述多根纤维包括中空纤维，将所述第一料流和所述第二料流引入导管反应器的步骤包括将第一料流和第二料流引入中空纤维的外部，该反应方法还包括将换热介质引入中空纤维内部。
76.一种在包含纤维的第一导管萃取器中进行化学萃取的方法，所述方法包含以下步骤：
将含有反应性物质的第一料流引导到邻近纵向设置在所述第一导管萃取器中的多根纤维的上游端，其中所述第一料流构成基本上被约束至所述纤维表面的相，所述第一料流包含有机胺溶剂；以及所述纤维与其上游端相对的一端构成其下游端，并设置在邻近收集容器处；
以与所述第一料流相同的流动方向将含有可萃取物质的第二料流引入所述第一导管萃取器内邻近所述多根纤维的上游端，其中在由此所述基本上被约束至所述纤维表面的相中的反应性物质与所述基本上连续的相的可萃取物质相互作用以将至少一些可萃取物质从所述基本上连续的相萃取至所述基本上被约束至所述纤维表面的相中的流率、温度和压力下，所述第二料流构成与所述第一料流接触并与其基本上不可混溶的基本上连续的相；
在所述收集容器中接收所述基本上被约束至所述纤维表面的相和所述基本上连续的相，其中所述基本上被约束至所述纤维表面的相构成所述收集容器第一部分中的层，以及所述基本上连续的相构成所述收集容器第二部分中的层；和
从所述收集容器中单独地排出包含所述基本上连续的相的层和包含所述基本上被约束至所述纤维表面的相的层。
77.权利要求76的萃取方法，其中所述纤维的下游端延伸至所述收集容器中。
78.权利要求76的萃取方法，其中将所述纤维的下游端设置在包含所述基本上被约束至所述纤维表面的相的层与包含所述基本上连续的相的层之间界面的下方。 
79.权利要求76的萃取方法，其中所述纤维是亲水性纤维，其包括选自经处理的或未经处理的矿物、金属、金属合金、经处理的或未经处理的碳、聚合物和聚合物共混物的材料。
80.权利要求79的萃取方法，其中所述亲水性纤维包括经处理的或未经处理的矿物，其包括选自玻璃、石棉、陶瓷及其组合的材料。
81.权利要求79的萃取方法，其中所述亲水性纤维包括金属，其包括选自铁、钢、镍、铜、黄铜、铅、锡、锌、钴、钛、钨、镍铬铁合金、银、铝、镁及其组合与合金的材料。
82.权利要求79的萃取方法，其中所述亲水性纤维包括聚合物，其包括选自亲水性聚合物、极性聚合物、亲水性共聚物、极性共聚物及其组合的材料。
83.权利要求82的萃取方法，其中所述聚合物包括选自多糖、多肽、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、官能化的聚苯乙烯、尼龙、聚苯并咪唑、聚亚乙烯基二腈、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。
84.权利要求76的萃取方法，还包括处理单独排出的包含所述基本上连续的相的层。
85.权利要求84的萃取方法，其中所述处理单独排出的包含所述基本上连续的相的层的步骤包括洗涤所述层以除去副产物和/或污染物。
86.权利要求84的萃取方法，其中所述处理单独排出的包含所述基本上连续的相的层的步骤包括将所述层引入包含纤维的第二导管萃取器中。
87.权利要求86的萃取方法，所述处理单独排出的层的步骤还包括使所述层与第二导管萃取器中的基本上被约束至所述纤维表面的相接触，该萃取方法还包含：
在与所述第二导管萃取器可操作相联的第二收集容器中收集在所述第二导管萃取器中与所述层接触的构成所述基本上被约束至所述纤维表面的相的层和物质；
从所述第二收集容器排出所述物质； 
将所述排出物质送至所述第一导管萃取器；和
将所述被送的物质引入所述第一导管萃取器内邻近该第一导管萃取器中的所述多根纤维的上游端处以使得所述物质构成基本上被约束到第一导管萃取器中的纤维表面的相。
88.一种装置，其包括：
包含至少两个工艺流体入口、一个工艺流体出口、换热介质入口和换热介质出口的导管；
纵向设置在所述导管内所述两个工艺流体入口、所述工艺流体出口、所述换热介质入口和所述换热介质出口之间的多根中空纤维；
和邻近所述流体出口设置的收集容器。
89.权利要求88所述的装置，其中所述换热介质入口邻近所述工艺流体出口，所述换热介质出口邻近所述两个工艺流体入口。
90.权利要求88所述的装置，其中所述换热介质入口邻近所述两个工艺流体入口，所述换热介质出口邻近所述工艺流体出口。 
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