专利名称：：集成的微通道合成和分离的制作方法
技术领域：
：本发明涉及用于进行微通道单元操作的设备和使用该设备的方法，更具体地，涉及集成到单个设备或组件中的多个微通道单元操作。本发明介绍本发明涉及用于进行微通道单元操作的设备和使用该设备的方法，更具体地，涉及集成到单个设备或组件中的多个微通道单元操作。本发明包括与换热器和任选的相分离器或其它化学分离设备集成的合成化学反应器。还有，将微通道技术集成到多个单元操作中允许更大的装置流程优化和合并以减少相互连接的管道、压力损失、相关成本和尺寸缩减。而且，示例性的微通道设备在陆上或海上应用中使用，包括但不限于空间受限之处和出于存储、加工和运输考虑首选气态物质向液体的转化之处。本发明也包括用于进行各种示例性的化学反应和分离方法的基于微通道的设备和相关方法，包括但不限于，微通道蒸汽曱烷转化(SMR)。取决于所进行的一种或多种方法，使用基于微通道的设备得到了各种优点。例如，在SMR方法中，使用基于微通道的设备可以用更低的蒸汽/碳比例来操作，这导致比常规SMR单元需要显着更少的水。这在环境上是特别有利的，这里准备供应清洁的水需要昂贵的处理，例如脱盐。此外，使用蒸汽转化器来生产合成气消除了对如部分氧化或自热转化对于氧气的需要。而且，微通道工艺技术与常规转化、曱醇合成和蒸馏技术相比具有许多优势。这些优势将允许更小的、不那么昂贵的设备来在陆上和海上环境中商业化生产大量曱醇。本发明的第一方面是提供生成甲醇的方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含含碳分子和含氢分子的原料流输入到微通道反应器；(b)使所述含碳分子的一部分与所述含氢分子在所述微通道反应器内反应以生成在工艺流中流动的甲醇分子；(c)从所述工艺流中移出至少一些所生成的甲醇分子；(d)使所述含碳分子的其它部分与所述含氢分子反应以生成在所述工艺流中流动的甲醇分子；其中大于90%的所述含碳分子已经反应生成曱醇。在该第一方面的更详细的实施方案中，所述方法进一步包括(a2)在步骤(b)前改变所述原料流的温度和压力的至少一种。在另一个更详细的实施方案中，所述方法进一步包括(b2)在步骤(c)前改变所述原料流的温度和压力的至少一种。在又一个详细的实施方案中，所述方法进一步包括(b2)通过在所述微通道反应器内与更低能量的流体流的热连通来扣除在所述微通道反应器内产生的能量的至少一些。在又一个详细的实施方案中，所述方法进一步包括(c2)在步骤(d)前改变所述原料流的温度和压力的至少一种。在一个更详细的实施方案中，所迷方法进一步包括(b2)在步骤(c)前改变所述工艺流的温度和压力的至少一种；和(c2)在步骤(c)后且在步骤(d)前改变所述工艺流的温度和压力的至少一种，其中步骤(b2)在与所述微通道反应器集成的第一换热器中进行，和其中步骤(c2)在与所述微通道反应器集成的第二换热器中进行。在一个更详细的实施方案中，所述方法进一步包括(e)将传热流体介质送去与流过所述第一换热器和所述第二换热器的至少一个的所述工艺流热连通。在另一个更详细的实施方案中，所述方法进一步包括(b2)在步骤(c)前改变所述工艺流的温度和压力的至少一种；和(c2)在步骤(c)后且在步骤(d)前改变所述工艺流的温度和压力的至少一种；其中步骤(b2)和步骤(c2)在与所述微通道反应器集成的换热器中进行。在另一个更详细的实施方案中，所述方法进一步包括(b2)将所述工艺流导入微通道分离单元操作中，其中步骤(b)包括在多个微通道中分配所述原料流以形成多个子工艺流，和步骤(b2)包括在进入所述微通道分离单元操作时维持所述子工艺流的分离性的步骤。在又一个更详细的实施方案中，所述方法还包括(a2)在运转着的所述微通道反应器的多个微通道中分配所述原料流以生成直接将所述原料流输送到至少一个单元操作中的多个子工艺流。在该第一方面的另一个更详细的实施方案中，所述单元操作包括化学反应器、化学分离器、换热器、压缩机、膨胀机、蒸发器、冷凝器、相分离器和混合器的至少一种。在又一个更详细的实施方案中，步骤(a)的所述微通道反应器包括两个单独的微通道反应器；步骤(a)的所述原料流在所述两个单独的微通道反应器中分配；步骤(b)的所述工艺流包含来自所述两个单独的微通道反应器的每一个出口工艺流；将来自所述两个单独的微通道反应器之一的第一出口工艺流进料至下游换热器；将来自所述两个单独的微通道反应器的另一个的第二出口工艺流进料至所述下游换热器；在步骤(c)中在所述换热器内将所述第一出口工艺流冷却至更低的温度以液化所述甲醇分子的至少一种并生成贫曱醇分子的的气相工艺流；所述第二出口工艺流与所述气相工艺流热连通且是运转中的以提高所述气相工艺流的温度。在又一个详细的实施方案中，所述方法进一步包括(b2)在所述工艺流和流过所述微通道反应器的冷却流体流之间进行换热操作，其中所述工艺流不与所述冷却流体流以流体连通；其中步骤(b2)包括在多个微通道中分配所述工艺流以形成多个子工艺流，和步骤(b2)包括在所述微通道反应器的多个冷却孩史通道中分配所述冷却流体流以形成多个子冷却流体流。在又一个详细的实施方案中，所述方法进一步包括(b2)将所述工艺流导入微通道分离单元操作中；和(b3)在所述工艺流和流过所述微通道分离单元操作的冷却流体流之间进行换热操作，其中所述工艺流不与所述冷却流体流以流体连通，步骤(b2)包括在多个微通道中分配所述工艺流以形成多个子工艺流，步骤(b2)包括分配所述冷却流体流与所述工艺流热连通；和步骤(b2)包括在进入所述微通道分离单元操作时维持所述子工艺流的分离性的步骤。在该第一方面的一个更详细的实施方案中，其中步骤(b2)包括在与所述工艺流热连通的所述微通道分离单元操作的多个冷却微通道中分配所述冷却流体流。在另一个更详细的实施方案中，所述微通道反应器的原料不包括再循环物流。在又一个详细的实施方案中，所述微通道反应器包括分立的级。在又一个详细的实施方案中，所述分立的级的至少一段不包括再循环物流。在一个更详细的实施方案中，所述微通道反应器的所述分立的级的第一级包括催化剂；和步骤(c)包括将所述原料流导至所述第一级的所述催化剂，接触时间在约1000毫秒至约10毫秒之间，其中接触时间定义为容纳所述催化剂的反应器室的开放体积除以标准状态的原料流量。在一个更详细的实施方案中，步骤(d)在所述微通道反应器内进行。在另一个更详细的实施方案中，在步骤(c)中从所述分立的级的第一级中生成的那些中除去的甲醇分子的百分比在约50%至约95%之间。在另一个更详细的实施方案中，所述方法进一步包括(f)重复步骤(c)和步骤(d)至实现大于90%的所述含碳分子的转化率以生成甲醇；其中所述微通道反应器包括分立的级，步骤(d)首先在所述微通道反应器的第二级中进行，重复的步骤(d)在所述微通道反应器的第二级的下游的所述微通道反应器的第三级中进行，和所述第二级的操作温度大于所述第三级的操作温度。在又一个更详细的实施方案中，步骤(a)至步骤(d)在单一的微通道组件内进行。在该第一方面的另一个更详细的实施方案中，所述方法每天产生大于30千克的曱醇分子。在又一个更详细的实施方案中，所述微信道反应器具有小于200立方米每千公吨曱醇每天的排出体积。在又一个详细的实施方案中，所述微信道反应器具有小于80立方米每千公吨甲醇每天的排出体积。在又一个详细的实施方案中，步骤(a)和步骤(b)在密闭容器内进行。在一个更详细的实施方案中，所述原料流包括在蒸汽转化器、部分氧化反应器和气化器的至少一种中进行的合成气生成方法的产物；和在所述合成气生成方法和所述微通道反应器之间插入分离器，所述分离器在操作中从离开所述合成气生成方法的物流中除去水。在一个更详细的实施方案中，所述合成气生成方法是天然气蒸汽转化器并包括微通道，和所述天然气蒸汽转化方法在所述蒸汽转化器的微通道内进行。在另一个更详细的实施方案中，使用通过所述分离器除去的水来冷却所述微通道反应器。在另一个更详细的实施方案中，所述分离器是微通道分离器，来自所述微通道分离器的至少一种输出物流包含所述微通道反应器的原料流；和在所述微通道分离器的下游有压缩机以在所述原料流被送至所述微通道反应器之前压缩它。在该弟一方面的另一个更详细的实施方案中，所述原料流包括在蒸汽转化器内进行的天然气蒸汽转化方法的产物；和在所述蒸汽转化器和所述微通道反应器之间插入换热器以从离开所述微通道反应器的产物中移出能量。在又一个更详细的实施方案中，。在又一个详细的实施方案中，所述换热器是微通道换热器；来自所述微通道换热器的至少一种输出物流构成所述原料流；和在所述微通道换热器的下游有压缩机以在所述原料流被送至所述微通道反应器之前压缩它。在一个更详细的实施方案中，步骤(c)包括使用微通道蒸馏单元、毛细管分离单元和微通道膜分离单元的至少一种来从所述工艺流中除去至少一些所生成的曱醇。在一个更详细的实施方案中，所述原料流的所述含碳分子和含氢分子包含来自天然气蒸汽转化方法、液体气化方法和固体气化方法的至少一种的合成气。本发明的第二方面是提供实施至少两个串联的单元操作的方法，所述方法包括以下步骤(a)将原料流导入集成组件，所述集成组件包含对于所述原料流的至少一种化学品进行的第一微通道单元操作，以生成以第一组分立的微信道隔离流的方式穿过所述分立的微信道离开所述第一微通道单元操作的分配的输出物流；(b)将所述第一微通道单元操作的所述分配的输出物流作为分配的输入物流导入第二微通道单元操作，以持续在所述第一组分立的微通道之间的隔离流，并对所述输入物流的至少一种化学品进行至少一种操作，以生成离开所述第二微通道单元操作的产物物流，其中所述第一微通道单元操作和所述第二单元操作共享一个外壳。在该第二方面的另一个更详细的实施方案中，对所述输入物流的至少一种化学品进行的所述操作包括化学反应器、化学分离器、换热器、压缩机、膨胀机、蒸发器、冷凝器、相分离器和混合器的至少一种。在又一个更详细的实施方案中，所述第一微通道单元操作包括两个并联的单元操作，包括第一并联单元操作和笫二并联单元操作，所述原料流在所述两个并联单元操作中分配，所述分配的输出物流包括来自所述两个并联单元操作的每一个的单独的分配的输出子物流，所述第二微通道操作包含换热器，将来自所述第一并联单元操作的第一分配的输出子物流进料至所述换热器，将来自所述第二并联单元操作的第二分配的输出子物流进料至所述换热器，在所述换热器内将所述第一分配的输出子物流冷却至较低的温度以液化所述第一分配的输出子物流的化学品并生成贫该化学品的气相工艺流，和将所述第二分配的输出子物流与所述气相工艺流热连通并是运转着的以提高所述气相工艺流的温度。在又一个详细的实施方案中，流过所述第一微通道单元操作的所述原料流在具有多个来自所述笫一微通道单元操作的微通道出口的多个微通道中分流，流过所述笫二微通道单元操作的所述输入物流在具有多个接收所述输入物流的微通道入口的多个微通道中分流，和第一微通道单元操作和所述第二微通道单元操作之间的界面将所述第一微通道单元操作的多个微通道出口连接至所述第二微通道单元操作的多个微通道入口，同时保护在该界面处流过所述微通道的物流的分离性。在又一个详细的实施方案中，所述第一微通道单元操作和所述第二微通道单元操作的至少一种使用层压板结构制成。在一个更详细的实施方案中，所述第一微通道单元操作进行化学反应，所述第二微通道单元操作进行相分离操作，和在所述第一微通道单元操作中进行的所述化学反应是受平衡限制的。在一个更详细的实施方案中，所述化学反应是甲醇合成、氨合成、费托、乙酰化、醇醛缩合、烷基化、胺化、脱水、酯化、醚化、水解、异构化、低聚和酯交换的至少一种。本发明的第三方面是提供生成甲醇的方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含含碳分子和含氢分子的第一原料流输入到第一微通道反应器；(b)将包含含碳分子和含氢分子的第二原料流输入到第二微通道反应器，其中所述第二微通道反应器与所述第一微通道反应器并联；(c)在容纳于所述第一微通道反应器内的催化剂的存在下使所述含碳分子与所述含氢分子反应以生成在第一工艺流中流动的甲醇分子；(d)在容纳于所述第二微通道反应器内的催化剂的存在下使所述含碳分子与所述含氢分子反应以生成在第二工艺流中流动的甲醇分子；(e)将所述第一工艺流导至下游换热器；(f)将所述第二工艺流导至下游换热器；(g)在所述下游换热器中冷却所述第一工艺流以冷凝构成所述第一工艺流的至少一种化学品；(h)从所述第一工艺流提取所述化学品以生成冷却的气态工艺流；(i)将所述第二工艺流导入与所述冷却的气态工艺流热连通以提高所述温度并生成温度提高的具有含碳分子和所述含氢分子的气态工艺流；(j)将温度提高的气态工艺流输入到下游微通道反应器；和(k)在容纳于下游微通道反应器内的催化剂的存在下使所述含碳分子与所述含氢分子反应以生成在下游工艺流中流动的甲醇分子。本发明的第四方面是提供生成曱醇的方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含反应物的第一原料流输入到第一微通道反应器；(b)将包含反应物的第二原料流输入到第二微通道反应器，其中所述第二微通道反应器与所迷第一微通道反应器并联；(c)在所述第一微通道反应器所容纳的催化剂的存在下使所述反应物的至少一些反应以生成在第一工艺流中流动的产物；(d)在所述第二微通道反应器所容纳的催化剂的存在下使所述反应物的至少一些反应以生成在第二工艺流中流动的产物；(e)将所述第一工艺流导至下游换热器；(f)将所述第二工艺流导至下游换热器；(g)在所述下游换热器中冷却所述第一工艺流以冷凝构成所述第一工艺流的至少一种化学品；(h)从所述第一工艺流提取所述化学品以生成冷却的气态工艺流；(i)将所述第二工艺流导入与所述冷却的气态工艺流热连通以提高所述温度并生成温度提高的包括剩余反应物的气态工艺流；(j)将温度提高的气态工艺流输入到下游微通道反应器；和(k)在下游微通道反应器内容纳的催化剂的存在下使所述剩余反应物的至少一些反应以生成在下游工艺流中流动的产物。在该第四方面的另一个更详细的实施方案中，所述微通道反应器的所述原料流不包括再循环物流。在又一个更详细的实施方案中，所述第一微通道反应器和所述第二微通道反应器的至少一种包括分立的级。在又一个详细的实施方案中，在步骤(c)中，流过所述第一微通道反应器的所述原料流接触所述催化剂约1000毫秒至约10毫秒之间的接触时间；和在步骤(d)中，流过所述第二微通道反应器的所述原料流接触所述催化剂约1000毫秒至约10毫秒之间。在又一个详细的实施方案中，所述方法进一步包括(1)在所述产物从所述第一微通道反应器出来后从所述第一工艺流中移出所述产物的至少一部分；和(m)在所述产物从所述第二微通道反应器出来后从所述第二工艺流中移出所述产物的至少一部分。在一个更详细的实施方案中，步骤(l)至少部分在蒸馏单元操作中进行，来自所述蒸馏单元操作的至少一种输出物流是富含产物的物流，和来自所述蒸馏单元操作的至少第二种输出物流是贫含产物的物流。在一个更详细的实施方案中，至少步骤(c)和步骤(d)在密闭容器内进行。在该第四方面的另一个更详细的实施方案中，所述方法进一步包括(1)在所述产物从所述第一微通道反应器出来后从所述第一工艺流中移出所述产物的至少一部分；和(m)将燃料物流送至蒸汽转化器单元操作以生成对进入所述蒸汽转化器的富烃物流进行吸热蒸汽转化反应所必需的能量；其中步骤(l)至少部分在插入所述蒸汽转化器和所述第一微通道反应器之间的分离器中进行，所述分离器在运转中从离开来自所述蒸汽转化器单元操作的富含燃料的物流中除去至少一种组分，得到被送至所述蒸汽转化器单元操作的燃料物流。在又一个更详细的实施方案中，所述至少一种组分包括水，和将被所述分离器所除去的水用作流过所述第一微通道反应器的下游换热器的冷却流体。在又一个详细的实施方案中，通过在蒸汽转化器内进行的天然气蒸汽转化方法来提供所述第一原料流；和在所述蒸汽转化器和所述第一微通道反应器之间插入换热器以在所述第一原料流进入所述第一微通道反应器之前从中移出能量。在又一个详细的实施方案中，所述步骤(h)的化学品包括曱醇，和步骤(h)包括使用微通道蒸馏单元、毛细管分离单元和微通道膜分离单元的至少一种来从所述第一工艺流中移出至少一些所述化学品。在一个更详细的实施方案中，所述第一原料流的反应物包含来自天然气蒸汽转化方法的合成气。本发明的第五方面是提供生成甲醇的方法，所述方法包括(a)向容纳第一催化剂的蒸汽转化反应器中输入烃原料流；(b)使蒸汽与所述烃原料流连通；(c)使所述烃原料流的烃与蒸汽在催化剂的存在下反应以生成包含二氧化碳、一氧化碳和氢气的合成气物流；(d)将所述合成气物流输入到容纳第二催化剂的分段的微通道甲醇合成反应器；(e)使所述合成气在所述第二催化剂的存在下在所述微通道合成反应器内反应以生成在反应物和产物物流中流动的甲醇分子，其中以碳计，大于90%的所述合成气的所述含碳分子转化为在所述分段的微通道甲醇合成反应器内合成的甲醇分子；其中所述分段的微通道反应器包括至少三段，和在所述三段的至少两段之间从所述反应物和产物物流中移出曱醇分子。在该第五方面的另一个更详钿的实施方案中，所述三段的至少两段间插入包括微通道换热器和微通道相分离器的至少一种的单元操作，和所述单元操作接受来自紧靠的上游段的输出物流，其中所述输出物流微通道直接流到所述单元操作的微通道中。在又一个更详细的实施方案中，其中以碳计，大于50%的所述合成气的所述含碳分子转化为在所述第一段末端合成的曱醇分子。在又一个详细的实施方案中，其中以碳计，大于75%的所述合成气的所述含碳分子转化为在所述第二段末端合成的甲醇分子。在又一个详细的实施方案中，所述蒸汽转化反应器包括微通道蒸汽转化反应器。本发明的第六方面是提供集成的微通道反应器和分离器，包括(a)容纳第一催化剂的笫一微通道网，以促进分子裂化反应或分子合成反应的至少一种；(b)所述第一微通道网的下游的第二微通道网，所述第二微通道网包括操作中的微孔以单独提取流过所述第二微通道网的液体和气体的至少一种，其中所述第一微通道网和所述第二微通道网间的界面涉及小于50%的压降变化；(c)容纳第二催化剂的第三微通道网，以促进分子裂化反应或分子合成反应的至少一种，所述第一微通道网在所述第二微通道网的下游，其中所述第二微通道网和所述第三微通道网的界面涉及小于50%的压降变化；和(d)在所述第三微通道网下游的第四微通道网，所述第四微通道网包括操作中的微孔以单独提取流过所述第四微通道网的液体和气体的至少一种，其中所述第三微通道网和所述第四微通道网间的界面涉及小于50%的压降变化。在该第六方面的另一个更详细的实施方案中，所述第二微通道网和所述第三微通道网间的界面涉及小于50%的压降变化。在又一个更详细的实施方案中，所述第三微通道网和所述第四微通道网间的界面涉及小于50%的压降变化。在又一个详细的实施方案中，所述第一微通道网的至少一部分的管线或填料的至少一种中有所述第一催化剂；和所述第三微通道网的至少一部分的管线或填料的至少一种中有所述第二催化剂。在又一个详细的实施方案中，所述小于50%的压降变化至少部分是避免接近所述第一和第二微通道网之间的界面的构成所述第一微信道网的微信道合并的结果，和小于75%的所述第一微通道网的所述微通道在接近所述第一和第二微通道网之间的界面处合并。在一个更详细的实施方案中，在所述第二和第三微通道网之间小于50%的压降变化至少部分是避免接近所述第二和第三微通道网之间的界面的构成所述第二微信道网的微信道合并的结果，和小于75%的所述第二微通道网的所述微通道在接近所述第二和第三微通道网之间的界面处合并。在一个更详细的实施方案中，在所述第三和第四微通道网之间小于50%的压降变化至少部分是避免接近所述第三和第四微通道网之间的界面的构成所述第三微信道网的微信道合并的结果，和小于75%的所述第三微通道网的所述微通道在接近所述第三和第四微通道网之间的界面处合并。附图简述图1是根据本发明的示例性的装置布局的示例性的示意图；图2是根据本发明的示例性的换热器和相分离器的示例性的单独的截面视图；图3是根据本发明的示例性的换热器和相分离器的分解C0024]图4是由层压板制成的并用于换热器、化学反应器、相分离、其它分离、流体管汇或分配、混合等的单元操作的示例性的分解图；图5是根据本发明的由波形和层压板制成的并用于示例性的具有集成换热器的甲醇合成反应器的组合单元操作的放大的透视图；图6是由波形通道和层压板的组合而制成的并用于甲醇合成反应器、费托反应器、吸附器单元、吸收器、换热器或任何其它单元操作的示例性的单元操作的分解图；图7是现有技术微通道集管，其中流体由多个并联通道合并到共享的出口或数目减少的出口；图8是微通道单元操作间或微通道单元操作的各段间的第一示例性界面的截面视图；图9是微通道单元操作间或微通道单元操作的各段间的第二示例性界面的截面视图；图10是微通道单元操作间或微通道单元操作的各段间的第三示例性界面的截面视图；图11是微通道单元操作间或微通道单元操作的各段间的第四示例性界面的截面视图；图12是包含微通道换热器、并联反应器和公用冷凝器的示例性的集成单元操作的示意图；图13是根据本发明的第二示例性的换热器和相分离器的示例性的单独的界面视图；图14是根据本发明的集成的微通道单元操作的第一示例性的公用冷凝器的部分分解图；图15是根据本发明的集成的微通道单元操作的第二示例性的公用冷凝器的部分分解图；图16是穿过本发明中使用的示例性的冷凝器的流体的示意图代表；图17是1000公吨每天的海上甲醇合成装置的示例性的甲板布局；图18是容纳多个单元操作的集成的微通道单元的放大的透视图；图19是图4-6的反应器的示例性的部分截面；图20是本发明使用的从多于一个的并联的微通道中收集流体的示例性的脚管(footer)或集管；图21是用于制造根据本发明的示例性实施方案的微通道反应器的示例性的垫片或板；图22是用于制造根据本发明的示例性实施方案的微通道反应器的示例性的垫片或板；图23是用于制造根据本发明的备选示例性实施方案的微通道反应器的示例性的垫片或板；图24是用于制造根据本发明的备选示例性实施方案的微通道反应器的示例性的垫片或板；图25是用来才莫拟FT反应体系的一组示例性的六个反应；图26是显示催化剂床中的温度曲线的示例性的图；图27是显示离所述催化剂床开始处0.3英寸处的截面上的温度分布的示例性的图；图28是显示沿着离所述催化剂床开始处三个0.3英寸处的波紋状插入物的温度曲线的示例性的图；图29是显示了沿着所述反应器长度方向的热通量曲线的示例性的图，上方的曲线对应于所述波紋状插入物接触面(facing段)的中心，而下方的曲线对应于所述催化剂接触面的中心；图30是显示所述反应器的顶壁在横向方向上的热通量曲线的示例性的图，其中上方的曲线对应于离所述催化剂床的开始处0.3英寸处，而下方的曲线对应于离所述催化剂床的开始处3英寸处；图31是显示沿所述反应器长度方向的二氧化碳转化率的示例性的图；图32是显示沿所述反应器长度方向的曱烷选择性的示例性的图；图33是显示铜波紋状插入物和板壁之间的热阻层的示例性的图。标出了板壁上的四个位置用于温度和热通量作图，区域#1对应于顶壁上的波紋状插入物接触面的中间，区域#2对应于顶壁上的催化剂接触面的中间，区域#3对应于底壁上的催化剂接触面的中间，和最后，区域#4对应于底壁上的波紋状插入物接触面的中间；图34是情况A的催化剂床的温度曲线的示例性的图；图35是显示在穿过情况A的催化剂床中部的平面上的温度分布的示例性的图；图36是情况A的传热壁上的热通量曲线的示例性的图；图37是情况A中工艺通道壁上的热通量作为反应器长度的函数的示例性的图；图38是情况B中第一个2英寸的反应器长度内的传热壁上的热通量曲线的示例性的图；图39情况C中传热壁上的热通量曲线的示例性的图，上方的两条曲线分别对应于点1和2，而下方的曲线分别对应于点3和4;图40是情况D中在中线上的催化剂床中的温度曲线的示例性的图；和图41是情况D中在传热壁上的热通量曲线的示例性的图。发明详述以下描述并举例说明了本发明的示例性的实施方案，以包括用于进行微通道单元操作的设备和使用该设备的方法。本文使用的术语微通道是指任何具有至少一个维度(高度、长度或宽度)(壁至壁，不计算催化剂)的lcm或更短的、包括2mm或更短(在某些实施方案中约1.Omm或更短)且大于100nra(优选大于1微米)、和在某些实施方案中50-500微米的导管。微通道也由存在与至少一个出口不同的至少一个入口来限定。微通道不仅仅是穿过沸石或中孔物质的通道。微通道的长度对应于穿过该微通道的流动方向。微信道高度和宽度基本上垂直于穿过该信道的流动方向。在其中微通道具有两个主要表面(例如由堆叠的和连接的板形成的表面)的层压设备的情况下，所述高度是主要表面到次要表面的距离，和高度垂直于高度。当然，对于本领域技术人员显而易见的是，以下讨论的示例性的实施方案在本质上是举例说明性的，并且可以重新配置而不背离本发明的范围和主旨。然而，为了清楚和准确起见，以下讨论的示例性的实施方案可以包括任选的步骤、方法和特征，本领域技术人员将不认为这些任选的步骤、方法和特征是落入本发明的范围内的必需元素。为了本公开的目的，"组件"是含有一个或多个并联操作的(如果多于1个单元的话)微通道单元操作的密闭容器。流体流到达所述单元并通过每个单元的流出物物流而排出。为本公开的目的，"单元操作"包括运转中用来进行以下一个或多个操作的设备化学反应；化学分离(包括吸收、蒸馏、吸附、萃取)；换热；压缩；膨胀；蒸发；冷凝；相分离；和混合。为本公开的目的，"波紋"是由平面物体变形为三维物体的导热材料的连续片，其至少部分限定了一个或多个微通道。所述波紋可以在波之间具有间隙，该间隙在微通道维度上并且可以更大。在示例性的形状中，该间隙可以在微通道维度上，因为那样热在沿着更具传导性的波紋传导至所述传热通道之前，更容易在分隔所述传热通道的波中传递到长度方向。所述波紋可以由铜、铝、金属、氧化物或其它导热系数大于lW/m-K的材料。参照图1，第一示例性的实施方案包含简洁的微通道装置IOO，其适合于在陆上或海上应用中安装，其包括微通道蒸汽转化器102和下游甲醇合成反应器104。所述示例性的微通道装置100可包括以下使得它特别有利于海上应用的显着特征l)它的简洁的硬件，它具有降低数目的离散的组件，以使甲板空间最小化；2)短的蒸馏塔以适应容器摆动；3)对新鲜水的最小的需求；和4)有竟争力的碳效率和整体经济性。然而，要理解的是，具有少于所有这些特征的实施方案仍然可以落在本发明的范围内。其中所述微通道装置100特别适合的示例性的应用是天然气海水转化为液体甲醇。在该应用中，使用称作蒸汽转化的方法将天然气在所述微通道之前转化器102内转化为合成气(下文称作"合成气，，，其主要包含二氧化碳、一氧化碳和氢气气体以及水)。然而，使用方法来生成合成气，包括但不限于气化固体例如煤、生物质、工业废物、市政固体废物、下水道淤泥、石油焦炭、沥青砂或沥青，或气化液体例如石脑油、渣油、LNG、LPG，也在本发明的范围内。然而，为了简短的目的，用于合成气生产的示例性的实施方案已经被描述为包括蒸汽转化过程。蒸汽转化是吸热反应，其中天然气(曱烷、乙烷、丙烷等)与蒸汽混合并在高温(700-IOO(TC)下在催化剂的存在下反应，例性的微通道蒸汽转化器反应器的设计和它们的变型此前已经在以下出版物中描述，Mathias等人的US2004/0031592、Tonkovich等人的US2004/0033455、Fitzgerald等人的US2005/0087767和Rogers等人的US2005/0175519，通过引用将其中每一个的公开内容并入本公开内容中。所述微通道蒸汽转化器102的输出包括合成气物流和与输送所述合成气物流和前体反应物物流的微通道热连通的来自传热微通道的废物流。所述废物流包含在所述传热微通道内进行的放热反应(例如燃烧)的产物，其传递能量到输送所述合成气和任何前体反应物的微通道以提供足够的活化能以进行所述蒸汽转化反应。然而，要理解的是，代替在所述传热微通道内发生的放热反应，在操作中传送过热流体通过其中作为热源或能量源以驱动所述蒸汽转化反应，在本发明的范围内。在总体新鲜水保持力是装置IOO操作的重要考虑因素时，例如在海上应用中，收集单元操作117接受所述废气物流流并在操作中从所述废物流中移出至少一些水并将这些水再循环到遍及所述装置100的一个或多个单元操作(例如102)中。然而，要理解的是，从废流出物中收集水是任选的，并在循环基础上，例如脱盐单元，减少了对于装置100的操作所需要得到的新鲜水的总量。如下文将更详细地讨论的，将所述燃料从所述曱醇合成反应器104下游的蒸馏单元118的出口物流中供应到所述蒸汽转化器102。参照图1和2，微通道换热器和相分离器130在所迷蒸汽转化器102的下游并包括三组微通道132、134、136。所述第一组微通道132传送冷却流体，例如,来自蒸馏单元118的液体水，与输送所述湿合成气产物(两相)的所述第二组微通道134热连通。所述冷却流体和所述湿合成气产物之间的焓梯度是这样的以使得能量从所述湿合成气产物传递到所述冷却流体，导致流过所述第二组微通道134的所述湿合成气产物中的水组分冷凝。相对于所述两相湿合成气产物的流动方向，冷却流体的流动方向可以是并流、逆流或错流。使用第三组微通道136将来自所述第二组微通道134的冷凝水中运走。将流过所述第三组微通道136的水进料到所述甲醇合成反应器104并在所述反应器104内作为传热流体而操作。所述第二组微通道134的下游部分在约20巴下将相对干燥的合成气产物从所述微通道换热器和相分离器130输送到所述甲醇合成反应器104或输送到任选的压缩机140。在该示例性的实施方案中，所述压缩机140将所述干燥的合成气产物从约20巴加压到约50巴或更高以所述甲醇合成反应器104。然而，要理解的是，所述压缩机140不是所要求的一件设备并在某些操作条件下可以省略。甲醇的合成是强烈地受平衡限制的，并通过使所述干燥的合成气产物在催化剂的存在下反应而发生，以生成甲醇。该反应是放热的并且表示为以下方程序组(l):CO+2H2+CH3OH;△H(3。。"=-90.77kJ/mol(1)C02+3H2+CH3OH+H20;厶H(蓮)-一49.16kJ/mol(参考文献Uhlmann的"En环pediaoflndustrialChemistry，，)参照图3和4，所述曱醇合成反应器l(M包括在预热段l48内的第一微通道网142，其直接从所述分离器130或从所述压缩机140(当任选使用时)接收所述干燥的合成气产物。所述加压的合成气产物经由所述微通道网142的分配使所述合成气产物与流过所述反应器104的预热段148的第二微通道网150的传热介质例如蒸汽热连通。干燥的合成气产物流过所述预热段148的微通道网142(见图4)并进入反应微通道154而不使用现有技术的集管。如下文将更详细地讨论的，可以通过所述甲醇合成反应器104内的再循环物流将所述传热介质供应到所述第二微通道网150,该再循环物流形成或输送蒸汽与其中发生甲醇合成的所述合成微通道的至少一部分热连通，以将作为甲醇合成的结果而产生的放热能量移走。参照图4-6，第一反应器级152紧跟着所述预热段并包在该示例性的实施方案中，所述合成催化剂可以填充在所述微通道内，沿着所述微通道的壁排列或在所述第一反应器级152的微信道内以其它方式布置或在所述第一反应器级152的微通道内生长。长成的催化剂包括包括液体溶液或悬浮物形式的前体的催化剂，所述前体反应、覆盖、交联或以其它方式在信道壁间形成多孔连接。所述孔隙可以是大孔、中孔或微孔，或这三种的任意组合。所述第一反应器级152的第二组微通道158与所述反应微通道154热连通并输送流体传热介质。在示例性的形式中，该介质是被在甲醇的放热合成中生成的热能所部分煮沸的水以提供蒸汽至所述装置100的各个部分。精确控制穿过所述微通道158的水的流量以提供基本上等温的反应段。通过精确控制压力、温度、反应和穿过所述微通道154的流量，所述合成反应可以维持在窄的温度公差内，通常土40。C内，或更优选土1S。C，或甚至更优选±5匸。用于所述曱醇合成或所述FT反应或其它的催化剂可以优先填充在微通道154阵列中并具体填充在波紋之间，该波紋将热量从所填充的催化剂导至传热壁然后导至冷却通道158。在优选的实施方案中，所述波紋是高导热系数的材料(>20W/m-K，>50W/m-K和更优选〉80W/m-K和在一个优选的实施方案中是导热系数大于300W/m-K的铜)以使得所述波紋的高度大于其中的微通道的宽度(由所述波紋的每个腿之间的距离定义)。该新构型允许所述反应器体积内的更大的催化剂分数，并进而改进每整体单元体积的反应生产能力。催化剂体积在所述反应器体积内的分数优选大于30%，更优选大于40%,和仍更优选大于50%。在一个实施方案中，在所述反应器内的催化剂体积大于80%。参照图3和4，第一冷却级162紧跟着所述第一反应器级152并包括两组分配孩史通道164、166。所述第一组;微通道164输送来自所述第一反应器级152的曱醇和剩余的合成气反应物，而所述第二组微通道166输送冷却流体与所述甲醇和剩余的合成气反应物热连通。相对于所述两相混合物的流动方向，冷却流体的流体方向可以是并联、逆流或错流。流过所述第一组微通道164的合成物流(合成气反应物和曱醇)和流过所述第二组微通道166的冷却流体之间的焓差是这样的以使得能量从所述合成物流传递到所述冷却流体，由此降低所述合成物流的温度。在该示例性的实施方案中，所述冷却流体是水，该水作为从更高温的甲醇合成物流中传热的结果至少部分蒸发以产生两相物流。所述第一组微通道164中产生的蒸汽可以用作输入到所述微通道蒸汽转化器102的蒸汽。参照图7,常规的微通道单元操作受困于作为与分配于其中的微通道402串联的集管400的结果的额外的压降。使用这些集管400来在一个微通道单元操作与另一个微通道单元操作或常规单元操作之间建立流体连通。集管400按常规操作以合并许多微通道用于离开微通道单元操作或在一组微通道402中分配合并的流体。因为流体流动受到阻碍和涡流损失增加，该合并和分配导致显着的压力损失。为了克服该不想要的压力损失，本发明使用了微通道的守恒，这减少了许多合并的物流或由分配产生的物流。参照图8-ll，本发明不要求在微通道单元操作之间使用集管。在示例性的形式中，将来自第一单元操作或单元操作502的一段的多个出口物流进料至下游单元操作或下游单元操作504的一段中的相似数目或相等数目的入口通道中。单元操作间或同一单元操作的各段间的这种界面被称作微通道的守恒。使用微通道的守恒，所述流体基本上不以与第一单元操作或段的流动路径垂直的方向转向或运动，因为它进入到下游单元操作或段中。在所述第一和下游单元操作之间的连接处得到的压力损失可以小于使用现有技术集管设计所经历的压力损失的10%。在微通道单元操作或单元操作段间包含微通道的守恒的示例性的结构示于图8-11。参照图12，甲醇的生产取决于系统内的甲醇浓度、系统压力、系统温度和所述合成气反应物与所述合成催化剂接触的停留时间。等产量微通道反应器104或并联的等产量微通道反应器104，是对于受平衡限制的反应(例如甲醇合成)实现高单程转化率的示例性的方法。如果温度沿着反应器的长度下降，转化平衡势增加。在示例性的形式中，在单个反应器模件内构建三级串联反应器l(M，体积和温度基于商业曱醇合成催化剂进行优化以对于所要求的入口流量使总反应器体积和接触时间最小化。接触时间定义为包括颗粒状催化剂在内的总反应器体积除以反应物在标准状态下的总体积流量。在前面的合成反应器104中，在750毫秒的接触时间在所述三级反应器中给出了70.5%的总CO转化率。示例性的甲醇合成微通道反应器104中含有工艺流体和换热流体的错流。沿着反应器200、202、204的长度方向设计了三个不同的反应区。第一反应区200是总反应通道长度的20%，或lm长通道的0.2m。第二反应区202延伸lm长信道的0.3m至信道长度的中点。第三且最终反应区204从所述中点(0.5m)延伸至通道终点。所述甲醇合成微通道反应器104的重复单元几何结构示于图3。该设计将每反应器的总催化剂体积与总反应器体积之比增加到大于30%，并在某些进一步的示例性的实施方案中大于70%。与蒸汽曱烷转化相比，该高催化剂体积比弥补了甲醇合成的更长的反应时间并生成了适度数目的反应器组件。基于这些设计因素，对于每天500公吨的甲醇，需要总共9个组件。每个甲醇合成组件为lm(宽)xi.2m(高)x3.9m长-等于蒸汽甲烷转化器组件的尺寸。所得到的三个组件的堆叠高度小于7m。参照图4、12和13,在容纳所述催化剂(未示出)的反应微通道154内的更高的甲醇浓度降低了将合成气转化为曱醇的反应的频率，因为该反应是受平衡限制的，由此降低了合成气产物向曱醇的基于碳转化率的总转化率。以这种方式，降低合成气物流中的甲醇浓度是有利的。集成的微通道换热器和冷凝器170紧跟着所述第一冷却级162并包括三组微通道174、176、178。所述第一组微通道174在所述冷却微通道164的下游并输送温度降低的合成物流与流过所述第二组微通道176的冷却流体热连通以将甲醇产物的温度降低到低于其沸腾温度。在该示例性的冷凝器170中，所述冷却流体是液体水。这导致包含甲醇和未反应的合成气以及一些副产物水的两相合成物流。所述第一组微通道174输送所述两相物流与毛细管排出段138连通。参照图13,在所述微通道装置100中的液体捕集(或水或曱醇)基于毛细管排出的原理。示例性的毛细管排出段138包括具有小孔210的材料，其以其它方式连接相邻的微信道174、178。在所述小孔210的一侧的压力Pl大于在所述孔的反侧的P2。因此，当液体与孔210接触时，毛细管压力大于该气体的突破压力，由此迫使该液体穿过孔210并进入出口微通道178中。对于圆形孔，该关系由以下公式2来表示<formula>formulaseeoriginaldocumentpage42</formula>其中a-气相和液相之间的表面张力r-单个孔的半径可以使用任何形状的孔，这可能要求公式(2)被修改为使用水力半径的等价表述。然而，从所述毛细管排出段138中输送出所述第三组微通道178中的冷凝的曱醇并输送至所述曱醇蒸馏单元118。参照图14和15，可以配置并联反应器104A、104B以将包含曱醇、未反应的合成气和合成反应副产物的蒸气物流("产物物流")进料到公用的微信道换热器和冷凝器170中。所述冷凝器170的第一末端板300提供穿过其中的开口302A、302B用于接收来自所述并联反应器104A、104B的各自的第一冷却级162A、162B的产物物流。箭头A和箭头B表示所述产物物流穿过冷凝器170的流体流动。与所述第一板300相邻的第二板304包括用于接收在远端流过所述第一板的开口302A、302B的产物物流的孩i通道306A、306B。所述产物物流沿着这些微通道306A、306B流动并被流过在相邻的板(未示出)上形成的相邻的微通道的冷却流体(未示出)所冷却，以从产物物流蒸气相中冷凝出至少一些曱醇。第三板308包括穿过其中的开口310A、310B,开口310A、310B与穿过所述第二板的开口312A、312B对齐以将所述两相产物混合物输送到在第四板316上形成的另一组微通道314A、314B，所述第四板316包括毛细管排出段318A、318B，在那里所述液相穿过第五板322的对齐的微通道320A、320B排出。穿过第六板326的开口324A、324B与第五板322的微通道320A、320B对齐并输送所述液体产物至蒸馏单元(未示出)。流过所述微通道314A和314B的相对干燥的气态产物在使用开口328A、328B，330A、330B将气态组分进入到所述第二反应器级202之前被复原性地加热。图14和图15之间的主要区别在于图15显示了手性的(chiral)实施方案，当在所述微通道换热器和冷凝器170内使用同流换热时，这是特别有利的。参照图16，对于其中使用了同流换热的并联反应器104A、104B显示了示例性的流程图。同流换热包括使用来自所述第一冷却级162的进入的温物流来加热来自所述微通道换热器和冷凝器的出口气态物流。用这种方式，使来自所述第一冷却级的温物流的能量语所述出口气态物流交换以增加该物流的焓。该增加了的焓有利于导致对于增加合成气向甲醇的转化率有利的反应动力学。再次参照图12，第二反应器级202紧跟在所述微通道换热器和冷凝器170的下游。所述第二反应器级202的微通道直接接收来自所述换热器和冷凝器170的气态反应物(合成气)并将这些反应物导至合成催化剂，该合成催化剂可以填充在所述微通道内、沿着所述微通道的壁排列、或在所述第二级202的微信道内以其它方式布置或在所述第二级202的微通道内生长。长成的催化剂包括包括液体溶液或悬浮物形式的前体的催化剂，所述前体反应、覆盖、交联或以其它方式在信道壁间形成多孔连接。所述孔隙可以是大孔、中孔或微孔，或这三种的任意组合。如前面所讨论的，甲醇合成是平衡依赖的，和在冷凝器170中排出甲醇降低了微通道202中的甲醇浓度，这在操作中增加了在剩余的合成气反应物之间的反应频率，由此增加了合成气产物向曱醇的基于碳转化率的总转化率。第二换热器和冷凝器190包括与图13的第一换热器和冷凝器170的那些相似的三组微通道(未示出)。所述笫一组微通道传送液体水与传送来自所述第二反应器级202的产物的第二组微通道热连通。该产物与该水之间的焓差是这样的以使得能量从该产物传递到该液体水，导致流过所述第二组微通道的产物中的甲醇组分冷凝。使用所述第三组微通道将来自所述第二组微通道的冷凝的甲醇和副产物工艺冷凝物/水输送出并输送到所述甲醇蒸馏单元118。由所述传热微通道所产生的温水可以用来加热所述装置IOO的其它工艺流，而所述第二组微通道的剩余的气态组分进料到第三反应器级204。紧跟在所述第二换热器和冷凝器190下游的第三反应器级204包括分配的微通道，该分配的微通道接收来自所述第二换热器和冷凝器190的气态反应物(合成气)并将这些产物导至合成催化剂，该合成催化剂可以填充在所述微通道内、沿着所述微通道的壁排列、或在所述微信道内以其它方式布置。如前面所讨论的，甲醇合成是平衡依赖的，和在冷凝器190中排出曱醇降低了该微通道中的曱醇浓度，这在操作中增加了在剩余的合成气反应物之间的反应频率，由此增加合成气产物向甲醇的基于碳转化率的总转化率至约90%。要理解的是，该第三反应器级204是任选的并且可以不必在所有的应用中使用。第三换热器和冷凝器194包括与图13的第一换热器和冷凝器170的那些相似的三组微通道(未示出)。所述第一組微通道传送液体水与传送来自所述第三反应器级204的产物的第二组微通道热连通。该产物与该水之间的焓差是这样的以使得能量从该产物传递到该液体水，导致流过所述第二组微通道的产物中的曱醇组分冷凝。使用所述第三组微通道将来自所述第二组微通道的冷凝的甲醇输送出并输送到所述甲醇蒸馏单元118。由所述第一组微通道所产生的温水用在所述装置100中作为预热流体或蒸汽前体，而剩余的气态组分(剩余的合成气反应物和副产物)在所述蒸汽转化器102内。使用具有内含向分离信道的微信道换热器，确定用于1000公吨甲醇每天的装置能力的曱醇合成段的尺寸以适合大约lm(宽)x1.2m(高)x3.9m(长)的一个组件104。用于小于2001113每千公吨甲醇每天、或更优选小于8(W每千公吨曱醇每天、或甚至更优选小于10m'每千公吨曱醇每天的甲醇合成反应器104的示例性的微通道装置尺寸范围。参照图l，所述甲醇蒸馏单元118在压力下操作以改进整体装置100的热集成。48-巴蒸馏单元的温度范围为200。C-242。C。这对应于常压下的80-120。C的温度范围。在进入20级孩i通道蒸馏单元118之前，将不可冷凝的气流与所述液体分开，成为液体和气体的逆流。从所述蒸馏单元的顶部侧流回收纯度大于95%的甲醇，和从该单元的底部回收纯度大于99%的水。将该水在运动到蒸汽转化器102原料流之前再循环到曱醇合成反应器104的冷却剂。该曱醇蒸馏单元118使用6个微通道组件，其中每个组件为1.2ra(高)xlm(宽)x3.9m(长)。根据以上讨论的示例性的实施方案，甲醇产物纯度范围在80-90%之间，和优选在95%至大于99°/。之间。水的纯度范围在80-90%之间，和优选在95%至大于99%之间。此外，曱醇蒸馏单元体积生产能力的范围在10至251113每千公吨曱醇每天之间，和优选在25至大于100m3每千公吨甲醇每天之间。还有，水回收的范围为25-50%，和优选在50%至大于65%之间。尽管已经针对甲醇蒸馏描述了示例性的蒸馏单元118，通过装置100可以类似地产生其它组合物，并蒸馏以得到通过其它化学反应过程而生成的产物的想要的纯度。例如，所述蒸馏单元可以适合于起到分馏器的作用来分离烃，包括包含以下类型的化合物的至少一种的混合物烷烃、烯烃、炔烃、萘和其它成环的化合物、芳烃和含氧化合物，包括醛、醇、酮、羧酸和腈。所述蒸馏单元也可分离包含无机化合物或天然衍生的物质的混合物。所述分馏器可以分离沸点接近的化合物，例如乙烷-乙烯分馏器或己烷-环己烷分离器。在示例性的形式中，液体入口物流含有84%的己烷和16°/。的环己烷和蒸气入口物流包含9%的己烷和91%的环己烷。所述出口液体产物物流在略低于所述入口蒸气物流的点处移出并含有7%的己烷和93%的环己烷。所述信道在5英寸的通道长度内产生15个平衡级。遍及所述单元的温度从69。C变化至83°C。乙烷-乙烯和环己烷-己烷的相对挥发度(参考ChemCAD⑧5.5.Q组分库)比水和曱醇显着更具挑战性。公式2所示的等价理论板高度(HETP)的估算基于微通道内的对流时间和扩散时间的平衡。单级中的对流特征时间定义为级长度除以平均流体速度。单级中的扩散特征时间定义为扩散距离的平方除以流体扩散系数。设置这两个特征时间相等允许解决相平衡所要求的HETP的简单估算。类似的方法论已经证实成功地用于化学反应中的催化壁的扩散，并通过类比来评价蒸馏。<image>imageseeoriginaldocumentpage46</image>微通道蒸馏在Tonkovich等人的US2006/0016216中有述，通过引用将该专利并入本文。在使用US2006/0016216中所述的装置的用于环己烷-己垸分离的微通道蒸馏实验中，通过使液体在与1.35毫米(mm)气体通道相邻的编织的不锈钢网上流动产生了0.l8mm的液膜。液体速度为lmm/秒，和该液体的扩散系数为5x10-5cm2/s。使用公式2，对于该液体侧所得到的预计的HETP在0.63cm的级别上。气相扩散系数为0.0342cni7s，平均气体速度为0.015m/s，和所述气体通道间隙为1.35mm。所得到的预计的气相HETP为0.8cm。有时令人惊讶的是，气相中的预计的HETP高于液相，这表明了对两种流体进行通道设计的平衡的重要性。基于组成上的变化，实验中的HETP以0.83cra计算。在更高的速度下进行的额外的实验证实了该HETP粗略地与速度成反比。这与大约的HETP的预计显着一致，并被认为是其它微通道蒸馏单元中的HETP的良好的定性预测。使用lcm的HETP作为基于分离原理的甲醇蒸馏单元的设计基础，其中用于与薄气膜接触的薄液膜的的HETP由公弍2来近似确定。然而，可以使用其它HETP例如但不限于小于5cm、小于2cm、小于lcm和小于0.lcm。对于25微米的膜厚和0.015m/s的速度，HETP接近lcm。通过维持气体-至-液体通道间隙比小于10,所述气体通道具有小于0.lcm的估计的HETP。这样做，气相扩散系数相对于液相扩散系数降低了三个数量级不仅抵消了气体通道中的扩散距离的平方，而且还有余。HETP可以用来描述气液接触单元操作例如蒸馏和吸收的效率。本发明的优选的HETP范围是小于10cm，或小于5cm，或小于lcm，或小于0.5cm。甲醇在所述合成反应器104内部与甲醇一起产生的水通过加压微信道蒸馏单元118基本上从甲醇中除去。将曱醇提纯至大于95%并经由提纯产物导管198从所述蒸馏单元118排出。将来自所述蒸馏单元118的水送到所述微通道换热器和相分离器130。来自三个来源的水在所述装置100内循环用于合成反应器104:来自所述湿合成气物流，来自所述甲醇蒸馏单元118，和任选地来自所述燃烧废物流。预计所述水流中的少量的反应副产物，例如醇、烃、醚等，易于在所述微通道蒸汽转化器102内转化，这将减轻水循环中的结构。使用计算机模拟来将所述装置IOO按比例放大至每天生产l，OOO公吨甲醇。对于此情况，每个反应段保持在表II中提供的温度和压力条件下。该情况不包括与甲醇反应器单元集成的冷凝物除去和对于相分离和同流换热的相应的温度降低。表I详细描述了主要单元操作的流量和热负荷。例如，进料至所述微通道蒸汽转化器102的总水量为39.9公吨/小时。其中，因为该系统内部的水捕集和再利用，仅23.3公吨/小时来自独立的水源。如果来自所述蒸汽转化器102的尾气的水也被捕集，需要的新鲜水总量将为16.4公吨/小时。这代表需要的总水量净降低65%。<table>tableseeoriginaldocumentpage48</column></row><table>液体3048.547222水捕集段-进入的产物30021.9119573产物HX和水入口(来自蒸换热器馏)962536564水出口(至反应器)18824.736564出去到压缩机的产物1982111957310质量流压力量热负荷段单元操作物流温度，'c(巴)(kg/hr)歸转化段转化器空气入口1292.1161202燃料入口282.115657尾气2501176859表II详细描述了与示例性的三段合成反应器104的每一段有关的温度、压力、体积和热负荷。表II区域温度(c)压力(巴)相对体积(％)热负荷(MW)125049.72057222049.3309.6320049.2508.7使用第二次计算机模拟来将所述装置IOO按比例放大至每天生产l，OOO公吨甲醇。在此情况中，每个反应器段保持在25(TC的温度下，和压力从第一级入口处的50巴降低到第三级出口的48.8巴。在各反应级间加入甲醇冷凝物除去和同流换热。表III详细描述了主要单元操作的流量和热负荷。例如，进料至所述微通道蒸汽转化器102的总水量为56.6公吨/小时。其中，因为该系统内部的水捕集和再利用，仅33公吨/小时来自独立的水源。如果来自所述蒸汽转化器102的尾气的水也被捕集，需要的新鲜水总量将为23.2公吨/小时。这代表需要的总水量净降低65%。表III<table>tableseeoriginaldocumentpage50</column></row><table>使用第三次计算机模拟来将所述装置IOO按比例放大至每天生产l，OOO公吨甲醇。在此情况中，每个反应器段保持在240。C的温度和33巴的压力下。在各反应级间加入曱醇冷凝物除去和同流换热。表IV详细描述了主要单元操作的流量和热负荷。例如，进料至所述微通道蒸汽转化器102的总水量为56.6公吨/小时。其中，因为该系统内部的水捕集和再利用，仅33公吨/小时来自独立的水源。如果来自所述蒸汽转化器102的尾气的水也被捕集，需要的新鲜水总量将为23.2公吨/小时。这代表需要的总水量净降低65%。表V比较了表III和表IV的结果。当使用3区等温甲醇反应器且在每个级之间包括有级间产物冷却和液体回收时，将天然气物流转化为甲醇的总碳效率略高于60°/。。通过在每个级后移出产物，该3级反应器的总转化率在25(TC下可以接近90%。该碳效率可与其它用于甲醇的海上标准气体提级方案竟争，但低于常规的陆上曱醇装置。该更低的效率是对于海上生产的降低的占地面积(footprint)和最小化的装置复杂性的折衷选择。对于用于从天然气生产甲醇的组合有微信道反应和微信道蒸馏单元的装置，大于30%的碳效率肯定落在本发明的范围内。表IV<table>tableseeoriginaldocumentpage51</column></row><table>表V<table>tableseeoriginaldocumentpage52</column></row><table>如前面所讨论的，回收作为遍及所述装置IOO的化学反应的副产物而产生的水在某些应用中是特别重要的。一个水源来自于天然气与氧气来源物流在所述微通道蒸汽转化器102内的燃烧。在示例性的操作条件下，将来自所述蒸汽转化器102的尾气冷却到3(TC，其中穿过例如图3中所示的毛细管排出段来通过毛细管排出移出水。对于从尾气流中捕集水，Pi约为103千帕(kPa)。水的表面张力为0.0728N/m。例如，约为25微米的孔210半径将允许约5，OOOPa的压差以移动所述液体到液体收集储罐和泵送站。参照图l，可被回收的水的另一个来源来自于在蒸汽曱烷转化后保留的水。湿合成气产物物流中的水在压力下被移出并送至用于流至所述曱醇合成反应器104的水冷却剂物流的收集集流管。也通过冷凝器170从来自所述甲醇合成反应器104的废气中捕集水。再一次，在压力下进行分离，其中将冷凝的物流送至用于曱醇合成反应器104冷却剂进料的水集流管，和未冷凝的物流可以被送至所述微通道蒸馏单元118作为热源。参照图17，本发明的装置100的示例性的应用是在停靠在海上天然气平台的船上。已经设计了1，OOO公吨每天的集成的曱醇生产单元的布置图600来适合于18mx15m的曱板。三个蒸汽甲烷转化组件602的每一个包括对应的甲醇合成反应器段604。一个蒸汽甲烷转化器和堆叠在另一个的顶部的两个甲醇反应器组件的每一套装置的曱板尺寸为3.9mxlmx6.3m高。九个组件堆跨越18m的曱板空间，其中在组件堆之间允许有约lm用作维护通路。一套蒸馏组件606需要约lm高。再一次，在蒸馏组件间允许有1m的甲板空间用作维护通路。所得到的微通道单元和常规设备的組合容易地适合于18mx15m的甲板占地面积内。该装置布置图也包括压缩机、泵、控制系统、额外的换热器。这与非微通道工艺另外将需要的甲板空间形成完全的对比。具有容纳在六个组件中的30个真实尺寸反应器区的1，000公吨每天甲醇装置的尺寸将为3.9米(m)x5.8mx3.9m。该装置的全部系统，在转化反应段中的18瓦(W)/平方厘米(cm2)热通量和每反应器约141112的反应热传递面积的性能值下，将需要每组件5个反应器的九个SMR组件。为海上甲醇合成反应系统而集成的每个组件将约3.9m(长)x3.9ni(高)xlffl(宽)。参照图18，尽管以上讨论的主要实例用于甲醇合成，但本发明同等地用于将多个单元操作组合到单个区500中或将多个子组件组合到集成的反应器区500中。可以优选的是将集成的反应或分离系统与多个单元操作装配在一起，所述多个单元操作可以使用两个或更多个独特的箱子，这些箱子堆叠并装配以在组装后形成单个组件。在该实施例中，单独的原料流582进入分配和混合段548的顶部，而第二原料流506从侧面进入并在进入反应器段552之间充分均匀地混合到所迷第一原料流582中。换热流体物流514进入所述反应器段552并与其中进行化学反应的所述反应段552的微通道热连通。由所述反应段552所得到的产物进料至与反应段552的一段匹配的分离和换热段510,其中所述换热段510包括从中离开的两个产物物流516、518。〖0107]参照图5,所述段548、552、510由垫片和层压板制成，并且优选部分蚀刻以允许所述通道流径以与合成反应器104相似的方式自始至终延伸到子组的末端。该特征和这样的流动路径具有至少一个在所述微通道维度内的维度。所述流体的至少一种的出口延伸至该设备的末端(如上图中从左至右的第一和第对齐，以使得流体可以穿过而没有很多的流体收集和再分配。通过很多的流体收集和再分配，有可能的是，在任何一个通道中的流体的至多20%，和更优选小于10%,和仍更优选小于2%的任何一个通道中的流体将运动到所述第二组件中的对应的流体通道以外的通路。在一个实施方案中，通道可以主要从第一和第二组件一个接一个地安排，其中离开第一子组件中的每个通道的流体安排到第二子组件的一个通道。在备选的实施方案中，将来自第一子组件的两个或更多个通道的流体安排到第二子组件的一个通道。在备选的实施方案中，可将来自第一子组件的一个通道的流体安排到第二子组件的两个或更多个通道。在分隔所述第一和第二子组件的稳压室中，流体基本上不泄漏或将流体不substantialiyleak或垂直运动到其它通道中。所述流体基本上不从多个小信道收集到一个大信道中，该大信道然后改变流动方向以再分配至所述第二子组件的第二通道阵列中。所述第一和第三段548、510与所述第二段552匹配以使得穿过所有三段548、552、510的流动路径延伸贯穿而没有大量的流体合并。如图8-11所示，有许多匹配或连接两个组件(548到552或到510)的方法。在图8所示的第一实施方案600中，第一段548或552(在图8中表示为502)中的通道在第一段548或552中的该通道的出口附近并毗邻第二段552或510(在图8中表示为504)的入口处经历通道横截面的降低。用这种方法，易于规定两个通道的公差以使得所述第一通道然后是所述第二通道分别在所述第一和第二段中的精确布置可以具有更大的误差度并仍在所述第一和第二段之间产生畅通无阻的连接。参照图9，在第二示例性的实施方案602中，在所述第一段上的流动通道不具有在局部点处的横截面的降低，而是在所述第一組件的全部流动长度上具有更小的橫截面，以使得在连接点处，所述笫一和第二子组件中的信道之一的信道维度小于另一个以减轻对齐的挑战。参照图IO，在第三示例性的实施方案604中，设计所述第一段的流体通道以产生在各通道之间的金属中延伸的凹槽，以使得该凹槽装配在用于实际对齐的波紋上方。该凹槽将从舌状物扩大尺寸以使对齐简单。参照图ll，在第四示例性的实施方案606中，一个敞开的稳压室将所述第一功和第二段之间的流体通道分隔开。对于该实施例，流体基本上垂直地从第一段运动到第二段。该流体基本上不在分隔所述第一和第二子组件的稳压室内再分配。流体以规则方式安排，在子组件之间从信道到信道，或分别在第一和第二段之间从一个通道到两个或更多个或从两个或更多个到一个。将两段、甚至以同样的类型制成但在将每个单独的段连接起来后再连接的两段连接起来的额外的优点来自于易于集成催化剂或吸附剂。在端点以外的点突破设备的能力可能够使用催化剂或吸附剂的加入或移出和重新装填。该方法也可使得更替反应器的核心或吸附剂成为可能而不损失该段的一部分。如果第二段中的催化剂将变得熔融而不能从该第二段中移出，则可以加入新的段或第二段或与老的第一段集成以使设备重新工作。该方法也可用于单相或多相应用。可受益于该方法的单元操作包括化学反应、换热、混合、流体分配、分离、蒸馏、吸收、吸附、分级等。将一个或多个集成的微通道单元操作区容纳在加压的密闭容器内也在本发明的范围内。示例性的容器包括在美国专利申请序列号10/774298(2005年8月11日出版的U.S.2005/0175519)中描述的那些，通过引用将其公开内容并入本文。再参照图4-6，备选的示例性的反应，通常称作费托(FT)反应，可以在使用所示结构的高长宽比微通道中进行。出于本公开的目的，高长宽比包括大于约2的长度与宽度之比。在该示例性的反应中，第一反应器级152进行其中将一氧化碳和氢气转化为各种形式的液体烃的化学反应。该FT反应器148插入了由高导热系数材料(即导热系数大于20W/m-K的材料)制成的波紋状插入物700。使用夹在相对的平面板702之间的合适角度的波紋状插入物700来协同形成所述第一组微通道154，以形成约l-60英寸的纵向通道长度。然而，使用大于60英寸的微通道长度也在本发明的范围内。用这种方式，每个微信道被所述波紋状插入物限定了三个侧面和第四个侧面^L所述平面板之一限定。因此，在FT反应过程中在所述微通道154内产生的热也可以流体流动方向纵向流过所述波紋状插入物700，以进一步抑制热点和减少冷却剂通道158上烧干的可能性。在示例性的形式中，所述冷却剂微通道158容纳被部分煮沸的水以移出FT反应的热量。本领域技术人员显而易见的是，冷却通道158的尺寸可取决于所要求的总传热负荷以及所要求的插入物700和板702的热通量。而且，整个反应器148可以由高导热系数材料例如铜制成。该反应器148的示例性的尺寸包括约0.125英寸的反应微通道高度、约0.04英寸的宽度和约l-60英寸的长度。而且，示例性的板702厚度为约0.02英寸，而示例性的波紋状插入物厚度(板本身的厚度)为约0.006英寸。参照图19，图4-6的反应器的示例性的部分横截面包括FT催化剂706，该催化剂为颗粒状，填充在微通道154内以基本上跨越相对的传热壁之间的间隙。如前面所讨论的，每个微通道154的横向侧包含所述波紋状插入物700，而每个微通道的顶部和底部包含所述插入物和所述平面板702。该微通道反应器154的重复单元由点线表示。在备选的示例性的实施方案中，所述波紋状插入物700可以与单个平面板702和对应的微通道158共同使用，以使得来自FT反应的大部分热朝着传热微通道158流动。该FT催化剂颗粒706优选维持在某一尺寸以使得两个平均催化剂颗粒直径的最小者可以在所述插入物700的相对的侧壁之间旋转。例如，催化剂颗粒706的主尺寸(即平均直径)可以至少为所述插入物700的相对的側壁间距离的三分之一。然而，可以使用更小的催化剂颗粒706以提供小于1:1所述插入物700的相对壁宽度与颗粒直径之比。换句话说，对于约lmra的相对壁距离，500微米或更小的颗粒直径将会是适宜的，例如300微米和更小的(包括IOO微米或更小的)。用这种方式，所述示例性的反应器148允许相固定的反应器体积中加入更高质量的催化剂，由此能够由非泰勒流模式的反应器得到更高的体积生产率。在另一个备选的实施方案中，所述FT反应器148可以在微通道154内部分地既填充有催化剂706又填充有惰性材料(未示出)。该惰性材料可以填充在不直接与冷却微通道1"相邻的区域中的反应通道的顶部和/或底部。在一些示例性的实施方案中，移出该插入物并替换成催化剂，因为在这些不(在同一轴向平面中)与所述冷却微通道158紧密相邻的区域中产生的反应热可以沿着所述高导热系数插入物700纵向(或轴向)传递到下游(针对催化剂填充在反应器的前列边缘的情况)或上游(针对催化剂填充在反应器的出口面的情况)的可用的冷却孩i通道158。可以通过^f吏用毗邻反应器面的顶部和或底部的泡沫状或网状材料来保留所填充的催化剂，所述反应器面通往插入物700。该毗邻材料具有小于所述颗粒催化剂706的平均颗粒尺寸的平均开口。参照图20，所述FT反应器148的出口面与收集来自多于一个并联的微通道的流体的脚管(footer)连接，并允许向收集管的移动。所述产物脚管优选用角形物或锥形物来设计以易于反应中副产的液体和蜡的自由流动。所测量的从平行的平面至反应器出口面的倾角优选大于l度，更优选大于5度，和仍更优选大于10度。在某些优选的实施方案中，脚管可以具有多于一个的倾角并可以向连接到所述FT反应器148的出口面的中心、侧面或其它部分排料。参照图21和22，备选的FT反应器800可以使用多个层压板802、804制成。每个图显示了单独的由铜垫片构成的垫片模式，当以A、B、A、B、A、B模式堆叠时，该垫片模式产生反应器800,反应器800的尺寸被定为具有lmm宽FT反应微通道(类似于图19中所示的那些)和0.5mm宽冷却微通道(类似于图19中所示的那些)。上部的垫片(图21)中的微通道高度可以为1-20mm。下面的垫片(图2"中的冷却微通道的高度可以为0.05mm至5mm。粘结、焊接或以其它紧密方式连接后，将优选切断反应器800的左侧和右侧以敞开长的通道以接收FT催化剂。向反应器800的每一侧增加两个端板(未示出)。每个端板包括入口和出口连接以汇集水或另一种冷却介质。冷却机构可使用沸腾或对流传热。该反应器800采用并流的冷却剂(或逆流)以在所述反应器床的顶部匹配最高的移热速率和最高的移热发生点。参照图23和24，备选的FT反应器820可以由垫片822、824制成以制作半正交模式的集成FT反应器，其中所述传热流体的流动以与所述垫片厚度方向正交的方向穿过。参照图25-30，对示例性的重复单元(使用点状轮廓线在图19中的示例性的形式中显示)进行了模型计算。该重复单元的边界穿过铜夹层的中部而切出。该模型领域延伸至工艺通道的全部长度。为计算的目的，假定了数个边界条件，例如但不限于，在两侧的周期性的壁边界，朝向冷却通道的壁上的恒定温度(将其设定在22(TC)，规定质量通量以给出300毫秒的接触时间，原料中的H2/CO比例为2%和10°/，其余为N2，原料温度设定为与壁温相同的值，和最后，将反应器出口处的压力设定为350psi。此外，将所迷催化剂床的特征假定为呈现约0.35的空隙率，并具有约0.3W/m-K的有效导热系数。使用示于图25中的六个反应来模拟复杂的FT反应体系。分别模拟产生d-C4的所述反应以说明在C4以下理想的ASF产物分布不适用这一事实。将FT产物模拟为Ch。用链增长可能性假定ASF产物分布为0.9,14的碳数是对所有的Cs+产物取平均的结果。该组动力学给出了与测试数据合理的一致性。速率基于单位催化剂质量。将多孔介质上的反应模拟为以体积计的反应。为了将速率转化为基于单位体积的速率，将以单位kg-催化剂/1113表示的催化剂装填值乘以指前因子。选择催化剂装填水平以达到70%的CO转化率。该值为1980kg-催化剂/m3。改变催化剂装填水平的目的是替代评价固有的多种活性催化剂和设计反应器以控制热量的能力的影响。对于六英寸长的反应微通道，整体反应器性能如下CO转化率69.2%.CH4选择性15.6%催化剂床中的最大温升4.3C*最大温度的位置在离催化剂床开始处0.3"的催化剂床中*传热壁上的最大热通量1.32W/cm2最大热通量的位置离催化剂床开始处0.3"处。参照图26，通过将床温作为沿床中心的反应器长度的函数来作图，显示了催化剂床中的计算的温度曲线。从该图中能够容易地确定最大温度及其位置。参照图27，通过将床温作为位置的函数来作图，显示了在反应微通道的横截面处的计算的温度分布。从该图揭示了该反应器中的主要传热距离为铜夹层之间的距离的一半。所述夹层充作传热高速公路以迅速地从反应区中移出热量。参照图28，通过将温度作为各组件在反应器内的位置的函数来作图，显示了反应器内的计算的温度分布曲线。尽管反应热主要通过铜波紋状插入物从反应区中传出，但由于铜的高导热系数，沿着该插入物的横向壁的温度变动是小的。在通道高度方向上沿着铜的温度分布表明了小于0.2X:的从壁中心(最大温度)到壁边缘(最小温度)的小的温度变动。相比之下，沿催化床中心的温差为约4°C。对于图19中所示的示例性的反应器结构，也计算了热通量分布。对于所述操作条件下的催化剂，来自由波紋状插入物引起的周期性的解的结果如下在与所述波紋状插入物相邻的顶板上移出的总热量2.23W平均热通量0.57W/cm2在对着所述板的波紋状插入物壁上移出的总热量1.33W平均热通量0.68W/cm2在与所述催化剂相邻的顶板上移出的总热量O.9W平均热通量0.46W/cm2由这些结果可以表明(1)穿过所述板层的总热流量是不均匀的；和(2)穿过与所述波紋状插入物相邻的板的热通量高于穿过与所述催化剂相邻的板的热通量。参照图29，对于两个位置，绘出了沿着反应器长度的热通量曲线。蓝色的曲线是在对着段的铜夹层的中心处，和绿色的曲线是在对着段的催化剂的中心处。在任何反应器长度上，前者的位置给出了最大的热通量，和后者位置给出了最小的热通量值。从这些曲线能够读出顶壁上的最大热通量值及其位置。参照图30，显示顶壁上沿着横向方向的热通量分布的图。在两个位置对热通量作图。黑色曲线-离催化剂床开始处0.3"处，红色曲线-离催化剂床开始处0.3"处。在对着段的所述夹层处，所述曲线更平坦。对于22英寸长的反应微通道，整体反应器性能如下參CO转化率70.0%參CH4选择性15.5%參最大温升4.7C,最大温度的位置在离催化剂床开始处0.5"的催化剂床中传热壁上的最大热通量1.5W/cm2*最大热通量的位置离所述催化剂床开始处0.5"处。该温度和热通量分布类似于示例性的六英寸反应器。同样，从六英寸反应器所得出的结论也适用于该22英寸反应器。在这点上，图31显示了沿该反应器长度的CO转化率。该曲线朝向该反应器的末端是平坦的。图32显示了沿该反应器长度的CH,选择性。它从开始处的13.3%增加到末端的15.5%。在针对图19-32所讨论的以上示例性的实施方案中，假定所述波紋状插入物700和所述相对的平面板702之间的界面是无热阻的，以及在所述波紋状插入物700和所述催化剂706之间的界面是无热阻的。换句话说，假定在所述波紋状插入物700和所述平面板702之间不存在间隙，以使得热传导是传热的唯一方式。然而，已经发现(l)如果在相同的轴向位置处将所述波紋状插入物和相邻的板之间的物理接触减少多于半英寸，对于整体FT预计性能的影响是无关紧要的；(2)如果减少物理接触仅发生在所述波紋状插入物及其相邻板的一个整侧，对于整体FT预计性能的影响是无关紧要的；(3)如果减少所述催化剂和波紋状插入物之间的物理接触仅发生在所述通道的一侧，其程度要么覆盖该反应器的全长，要么覆盖该反应器的一小段长度，对于整体FT预计性能的影响是无关紧要的；和(4)如果降低相邻结构之间的物理接触发生在远离潜在高温区的位置，靠近用于该反应体系的反应器的入口，对于整体FT预计性能的影响是无关紧要的。所述铜波紋状插入物700和所述相邻板702(即垫片)之间的各种程度的热阻可通过使用可调节的热阻层(见图33)来模拟。假定在热阻层中仅发生热传导。这些热阻层的一些特征是(a)假定气体间隙(或铜波紋和传热壁之间的隔离层)的厚度为0.OOl英寸；(b)假定该隔离层的导热系数为0.05W/m-K;(c)假定该层的热容为1000J/kg-K;和(d)假定密度为8kg/m3。此外，通过以下因素来体现该模拟方法(1)差的热接触的位置，靠近或非常远离潜在的高温区；(2)差的热接触程度(在所述工艺通道的全长上或在一小段长度上)；(3)在所述工艺通道的两侧或单侧上的差的热接触；和(4)由于差的热接触的热阻水平。考虑到这些因素，对于对其计算解析解的反应器，使用以下前提规定了不同的热阻的四(4)种情况A)在0.44-0.88英寸的段的通道的两側上的热阻(选择该具体长度是因为它包括了在铜板和工艺通道垫片之间完美热接触的情况的最大催化剂床温)；B)在0.44-0.88英寸的段的通道的一侧(底壁)上的热阻；C)在覆盖反应器全长的通道的一侧(底壁)上的热阻；和D)长度为10.03-10.47英寸的通道的一侧(底壁)上的热阻。此外，采用以下边界条件(I)在两侧的周期性壁边界；(II)将对着所述冷却通道的壁上的稳定温度设定为22(TC;(III)在入口处，规定质量通量以给出300毫秒的接触时间；(IV)H2/C0之比为2%和10%，其余为N2;(V)将原料温度设定为与壁温相同的值；和(VI)将出口压力设定为350psi。此外，使用以下催化剂床特征(i)将空隙率设定在约0.35;和(ii)将有效导热系数设定为0.3W/m-K。也使用了如图25所示的反应动力学。低于第一种情况，情况A，其中热阻在0.44-0.88英寸的段的通道的两侧上，测得了以下数据CO转化率70.1%,CH4选择性15.5%*最大温升7.1C*最大温度的位置在离所述催化剂床开始处约0.7"处的催化剂床中,传热壁上的最大热通量3.13W/cm2參最大热通量的位置在离所述催化剂床开始处约0.9"处。对于第二种情况，情况B，其中热阻在0.44-0.88英寸的段的通道的一侧(底壁)上，测得了以下数据CO转化率70.1%,CH4选择性15.5%*最大温升5.2C,最大温度的位置在离所述催化剂床开始处约0.7"处的催化剂床中传热壁上的最大热通量2.31W/cm2參最大热通量的位置在离所述催化剂床开始处约0.7"处。对于第三种情况，情况C，其中热阻在覆盖反应器全长的通道的一側(底壁)上，测得了以下数据CO转化率70.5%參CH4选择性15.7%最大温升5.5C,最大温度的位置在离所述催化剂床开始处约0.5"处的催化剂床中传热壁上的最大热通量2.64W/cm2,最大热通量的位置在离所述催化剂床开始处约0.5"处。对于第四种情况，情况D，其中热阻在长度为10.03-10.47英寸的通道的一侧(底壁)上，测得了以下数据CO转化率70.1%，C^选择性:15.5%,最大温升:4.7C*最大温度的位置在离所述催化剂床开始处约0.5"处的催化剂床中传热壁上的最大热通量1.47W/cm2,最大热通量的位置在离所述催化剂床开始处约0.5"处。作为参照情况，以下列出了在铜散热片和工艺通道壁之间没有热阻的情况的结果CO转化率70.0%,CH,选择性15.5%最大温升4.7C參最大温度的位置在离所述催化剂床开始处约0.5"处的催化剂床中參传热壁上的最大热通量1.5W/cm2參最大热通量的位置在离所述催化剂床开始处约0.5"处。就最大温升而言，情况A是最差的，但令人惊讶的是对于性能的影响是非常低的。原因是假定差的接触在所述工艺微通道的两侧，尽管它仅覆盖短的一段。通过比较情况A和B，显然仅在所述微通道的一侧有差的热接触关系小得多。此外，通过比较情况B和C,得出结论如果该差的热接触仅发生在所述微通道的一侧，该差的接触的程度不会产生太大的差别。情况D表明，如果该差的热接触发生在远离潜在的高温区的位置，它将不引起具有全局重要性的问题。参照图34-37,对于情况A，沿着第一个2英寸内的反应器长度对在中线处在所述催化剂床中的温度作图。靠近0.7英寸的温度峰绘入了在所述工艺微通道的两侧的差接触(0.44-0.88英寸)的范围。还有，所述微通道高度内的穿过所述催化剂床中部的平面上的详细的温度分布。灰色的面显示了其中假定在波紋状插入物和平面板之间有差接触的那一段。如所预料的，在该高热阻段的内部观察到了最大温度。还有，对于情况A，绘出了在工艺微通道壁上的热通量沿反应器长度的图。对于该情况，其中差接触被假定在0.44-0.88英寸的段内在所述工艺微通道的两側，顶壁和底壁上的热通量分布是相同的。所以仅在位置1和2处绘出了底壁上的热通量的图。负号意味着热量从所述工艺微通道中流出。刚好在所述差接触区之前和之后观察到了大的热通量峰。在图37中，在第一个2英寸反应器长度内绘出了同样的通量曲线。参照图38，绘出了对比情况B的工艺通道壁上的热通量的图。在情况B中，铜散热片和通道壁之间的差的热接触假定在底侧并在0.44-0.88英寸的一段内。令人感兴趣地注意到，实际观察到的最大热通量在差的热接触位置的对側(顶壁)。参照图39，对于情况C，其中在反应器全长内假定差的热接触在底壁上，绘出了在微通道壁两侧的热通量的图。如所预计的，在任何轴向位置上更高的热通量发生在与差的热接触側相对的顶壁上。参照图40和41，对于情况D，绘出了沿反应器长度的中线处的催化剂床温的图。靠近反应器中部的差的热接触导致无关全局的温度峰。刚好在该差的热接触段之前和之后的微通道壁上的热通量显示出非常大的峰(见图41)，但它们仍未超过反应器入口附近的全局最大值的量值。作为出乎意料的结果，用来将放出的热传至冷却通道的高触进行稳健的操作。以下是根据本发明的示例性的实施方案对于所述波纹状插入物进行的一些示例性的数值性的描述。第一，所述波紋状插入物可以具有大于1的长宽比(即开口通道高度(h[m])与开口通道宽度(w[m])之比)。所述长宽比从方形通道的1至平行板的接近零。波紋的长宽比越大，每个波紋可使用的催化剂越多。优选的波紋具有大于1.5、更优选大于2、仍更优选大于5的长宽比。第二，所述波紋状插入物的导热系数(kjW/m/k])与周围的插入在工艺板(或垫片)和传热层之间的壁的导热系数(ks[W/m/k])之比等于R，其中更大的R值是优选的。优选的导热系数之比大于1.5,更优选大于2，仍更优选大于5，最优选大于10。第三，假定宽为w的矩形橫截面，从中心到相邻壁的壁长(L[m])，从床中心到该壁的传热系数(hb[W/m7K])，通过以下公式表达所述波紋状壁的热效率(K)，所述传热系数是从所述催化剂床宽度的中心是该床的有效导热系数除以长度规(lengthscale)，长度规是基本上在所述传热壁之间延伸的波紋状插入物的平行壁之间的距离限定的床宽度的一半该效率越高，人们可以用来控制热量和扩展长宽比的壁表面积越大。波紋状壁效率因子的实例示于下表中。对于铜，0.5英寸的总壁高(0.25英寸的半壁高)将给出大于95%的效率。对于导热系数值更低的材料，例如铝合金2024，0.32英寸的总壁高(O.16英寸的半壁高)将给出大于95%的效率。这些情况所述壁效率变为，基于lmm的通道宽度，其中所述宽度由基本上在所述传热层之间行进的波紋散热片之间的距离所定义。<table>tableseeoriginaldocumentpage66</column></row><table>对于为FT反应所选择的铜波紋，波紋状插入物全高度的优选范围为O.05-1英寸。在该范围内，所述效率因子为85%至大于99%。遵循以上描述和发明概述，本领域技术人员显而易见的是，尽管本文描述的方法和装置构成了本发明的示例性的实施方案，但本文所含的发明不限于该确切的实施方案，和可以对这些实施方案做出改变而不背离由权利要求所限定的本发明的范围。此外，要理解的是，本发明通过权利要求来限定，和不打算将本文阐述的描述示例性的实施方案的任何限制或要素嵌入到对任何权利要求要素的解释中，除非明确陈述了这样的限制或要素。同样，要理解的是，为了落入任何权利要求的范围内，不必满足本文公开的本发明的任何或所有的确定的优点或目标，因为本发明通过权利要求来限定，和因为可能存在本发明的内在的和/或不可预见的优点，尽管它们没有在本文中明确讨论。权利要求1.生成甲醇的方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含含碳分子和含氢分子的原料流输入到微通道反应器；(b)使所述含碳分子的一部分与所述含氢分子在所述微通道反应器内反应以生成在工艺流中流动的甲醇分子；(c)从所述工艺流中移出至少一些所生成的甲醇分子；和(d)使所述含碳分子的其它部分与所述含氢分子反应以生成在所述工艺流中流动的甲醇分子；其中大于90％的所述含碳分子已经反应生成甲醇。2.权利要求1的方法，还包括(a2)在步骤(b)前改变所述原料流的温度和压力中的至少一个。3.权利要求1的方法，还包括(b2)在步骤(c)前改变所述工艺流的温度和压力中的至少一个。4.权利要求1的方法，还包括(c2)在步骤(c)后且在步骤(d)前改变所述工艺流的温度和压力中的至少一种。5.权利要求1的方法，还包括(b2)通过在所述微通道反应器内与更低能量的流体流的热连通来扣除在所述微通道反应器内产生的能量的至少一些。6.权利要求1的方法，还包括(b2)在步骤(c)前改变所述工艺流的温度和压力中的至少一个；和(c2)在步骤(c)后且在步骤(d)前改变所述工艺流的温度和压力中的至少一个；其中步骤(b2)在与所述微通道反应器集成的第一换热器中进行；和其中步骤(c2)在与所述微通道反应器集成的第二换热器中进行。7.权利要求6的方法，还包括将传热流体介质送去与流过所述第一换热器和所述第二换热器中的至少一个的所述工艺流热连通。8.权利要求1的方法，还包括(b2)在步骤前(c)改变所述工艺流的温度和压力中的至少一个；和(c2)在步骤(c)后且在步骤(d)前改变所述工艺流的温度和压力中的至少一个；其中步骤(b2)和步骤(c2)在与所述微通道反应器集成的换热器中进行。9.权利要求8的方法，还包括将传热流体介质送去与流过所述换热器的所述工艺流热连通。10.权利要求1的方法，还包括(b2)将所述工艺流导入微通道分离单元操作中；其中步骤(b)包括在多个微通道中分配所述原料流以形成多个子工艺流，和步骤(b2)包括在进入所述微通道分离单元操作时维持所述子工艺流的分离性的步骤。11.权利要求1的方法，还包括(a2)在所述微通道反应器的运转着的多个微通道中分配所述原料流以生成直接将所述原料流输送到至少一个单元操作中的多个子工艺流。12.权利要求11的方法，其中所述单元操作包括化学反应器、化学分离器、换热器、压缩机、膨胀机、蒸发器、冷凝器、相分离器和混合器中的至少一个。13.权利要求1的方法，其中步骤(a)的所述微通道反应器包括两个单独的微通道反应器；步骤(a)的所述原料流在所述两个单独的微通道反应器中分配；步骤(b)的所述工艺流包含来自所述两个单独的微通道反应器的每一个出口工艺流；将来自所述两个单独的微通道反应器之一的第一出口工艺流进料至下游换热器；将来自所述两个单独的微通道反应器的另一个的第二出口工艺流进料至所述下游换热器；在步骤(c)中在所述换热器内将所述第一出口工艺流冷却至更低的温度以液化至少所述甲醇分子之一并生成贫甲醇分子的气相工艺流；和所述第二出口工艺流与所述气相工艺流热连通且是运转中的以提高所述气相工艺流的温度。14.权利要求1的方法，还包括(b2)在所述工艺流和流过所述微通道反应器的冷却流体流之间进行换热操作，其中所述工艺流不与所述冷却流体流以流体连通；其中步骤(b2)包括在多个微通道中分配所述工艺流以形成多个子工艺流，和步骤(b2)包括在所述微通道反应器的多个冷却微通道中分配所述冷却流体流以包含多个子冷却流体流。15.权利要求1的方法，还包括(b2)将所述工艺流导入微通道分离单元操作中；和(b3)在所述工艺流和流过所述微通道分离单元操作的冷却流体流之间进行换热操作，其中所述工艺流不与所述冷却流体流以流体连通；其中步骤(b2)包括在多个微通道中分配所述工艺流以包含多个子工艺流，和步骤(b2)包括分配所述冷却流体流与所述工艺流热连通；和步骤(b2)包括在进入所述微通道分离单元操作时维持所述子工艺流的分离性的步骤。16.权利要求15的方法，其中步骤(b2)包括在所述微通道分离单元操作的与所述工艺流热连通的多个冷却微通道中分配所述冷却流体流。17.权利要求1的方法，其中所述微通道反应器的原料不包括再循环物流。18.权利要求1的方法，其中所述微通道反应器包括分立的级。19.权利要求18的方法，其中至少一个所述分立的级不包括再循环物流。20.权利要求18的方法，其中所述微通道反应器的所述分立的级的第一级包括催化剂；和步骤(c)包括将所述原料流导至所述第一级的所述催化剂，停留时间在约1000毫秒至约10毫秒之间。21.权利要求1的方法，其中步骤(d)在所述微通道反应器内进行。22.权利要求18的方法，其中在步骤(c)中从所述分立的级的第一级中生成的那些中除去的甲醇分子的百分比在约50%至约95%之间。23.权利要求1的方法，还包括(f)重复步骤(c)和步骤(d)以实现大于90%的所述含碳分子生成曱醇的转化率；其中所述微通道反应器包括分立的级，步骤(d)首先在所述微通道反应器的第二级中进行，重复的步骤(d)在所述微通道反应器第二级的下游的所述微通道反应器的第三级中进行，所述第二级的操作温度高于所述第三级的操作温度。24.权利要求1的方法，其中步骤(a)至步骤(d)在单一的微通道组件内进行。25.权利要求1的方法，其中所述方法每天产生大于30千克的甲醇分子。26.权利要求1的方法，其中所述微信道反应器具有小于200立方米每千公吨甲醇每天的排出体积。27.权利要求1的方法，其中所述微信道反应器具有小于80立方米每千公吨甲醇每天的排出体积。28.权利要求1的方法，其中步骤(a)和步骤(b)在密闭容器内进行。29.权利要求1的方法，其中所述原料流包括在蒸汽转化器、部分氧化反应器和气化器中的至少一个中进行的合成气生成方法的产物；和在所述合成气生成方法和所述微通道反应器之间插入分离器，所述分离器在操作中从离开所述合成气生成方法的物流中除去水。30.权利要求29的方法，其中所述合成气生成方法是天然气蒸汽转化器并包括微通道；和所述天然气蒸汽转化方法在所述蒸汽转化器的微通道内进行。31.权利要求29的方法，其中使用通过所述分离器除去的水来冷却所述微通道反应器。32.权利要求29的方法，其中所述分离器是微通道分离器；来自所述微通道分离器的至少一个输出物流包含所述微通道反应器的原料流；和在所述微通道分离器的下游有压缩机以在所述原料流被送至所述微通道反应器之前压缩它。33.权利要求1的方法，其中所述原料流包括在蒸汽转化器内进行的天然气蒸汽转化方法的产物^和在所述蒸汽转化器和所述微通道反应器之间插入换热器以从离开所述微通道反应器的产物中移出能量。34.权利要求33的方法，其中所述换热器是微通道换热器；来自所述微通道换热器的至少一种输出物流构成所述原料流；和在所述微通道换热器的下游有压缩才几以在所述原料流被送至所述微通道反应器之前压缩它。35.权利要求1的方法，其中步骤(c)包括使用微通道蒸馏单元、毛细管分离单元和微通道膜分离单元中的至少一种来从所述工艺流中除去至少一些所生成的甲醇。36.权利要求1的方法，其中所述原料流的所述含碳分子和含氢分子包含来自天然气蒸汽转化方法、液体气化方法和固体气化方法中的至少一种的合成气。37.实施至少两个串联的单元操作的方法，所述方法包括以下步骤将原料流导入集成組件，所述集成组件包含对所述原料流中的至少一种化学品进行的第一微通道单元操作，以生成以通过所述分立的微信道的第一组分立的微信道隔离流的方式离开所述第一微通道单元操作的分配的输出物流；和将所述第一微通道单元操作的所述分配的输出物流作为分配的输入物流导入第二微通道单元操作，以持续在所述第一组分立的微通道之间的隔离流，并对所述输入物流的至少一种化学品进行至少一种操作，以生成离开所述第二微通道单元操作的产物物流；其中所述第一微通道单元操作和所述第二单元操作共享一个外壳。38.权利要求37的方法，其中对所述输入物流的至少一种化学品进行的所述操作包括化学反应器、化学分离器、换热器、压缩机、膨胀机、蒸发器、冷凝器、相分离器和混合器中的至少一个。39.权利要求37的方法，其中所述第一微通道单元操作包括两个并联的单元操作，包括第一并联单元操作和第二并联单元操作；所述原料流在所述两个并联单元操作之间分配；所述分配的输出物流包括来自所述两个并联单元操作的每一个的单独的分配的输出子物流；所述第二微通道操作包含换热器；将来自所述第一并联单元操作的第一分配的输出子物流进料至所述换热器；将来自所述第二并联单元操作的第二分配的输出子物流进料至所述换热器；在所述换热器内将所迷第一分配的输出子物流冷却至更低的温度以液化所述第一分配的输出子物流的化学品并生成贫该化学品的气相工艺流；和将所述第二分配的输出子物流与所述气相工艺流热连通并是运转着的以提高所述气相工艺流的温度。40.权利要求37的方法，其中流过所述第一微通道单元操作的所述原料流在具有多个来自所述第一微通道单元操作的微通道出口的多个微通道中分流；流过所述第二微通道单元操作的所述输入物流在具有多个接收所述输入物流的微通道入口的多个微通道中分流；和第一微通道单元操作和所述第二微通道单元操作之间的界面将所述第一微通道单元操作的多个微通道出口连接至所述第二微通道单元操作的多个微通道入口，同时保护在该界面处流过所述微通道的物流的分离性。41.权利要求37的方法，其中所述第一微通道单元操作和所述第二微通道单元操作中的至少一种使用层压板结构制成。42.权利要求37的方法，其中所述第一微通道单元操作进行化学反应；所述第二微通道单元操作进行相分离操作；和在所述第一微通道单元操作中进行的所述化学反应是受平衡限制的。43.权利要求37的方法，其中所述化学反应是曱醇合成、氨合成、费托、乙酰化、醇醛缩合、烷基化、胺化、脱水、酯化、醚化、水解、异构化、低聚和酯交换中的至少一种。44.生成甲醇的方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含含碳分子和含氢分子的第一原料流输入到第一微通道反应器；(b)将包含含碳分子和含氢分子的第二原料流输入到第二微通道反应器，其中所述第二微通道反应器与所述第一微通道反应器并联；(c)在容納于所述第一微通道反应器内的催化剂的存在下使所述含碳分子与所述含氢分子反应以生成在第一工艺流中流动的甲醇分子；(d)在容纳于所述第二微通道反应器内的催化剂的存在下使所述含碳分子与所述含氢分子反应以生成在第二工艺流中流动的曱醇分子；(e)将所述第一工艺流导至下游换热器；(f)将所述第二工艺流导至下游换热器；(g)在所述下游换热器中冷却所述第一工艺流以冷凝构成所述第一工艺流的至少一种化学品；(h)从所述第一工艺流提取所述化学品以生成冷却的气态工艺流；(i)将所述第二工艺流导入与所述冷却的气态工艺流热连通以提高所述温度并生成温度提高的具有含碳分子和所述含氢分子的气态工艺流；(j)将温度提高的气态工艺流输入到下游微通道反应器；和(k)在容纳于下游微通道反应器内的催化剂的存在下使所述含碳分子与所述含氢分子反应以生成在下游工艺流中流动的曱醇分子。45.生成化学产品的方法，所述方法包括以下步骤(a)将包含反应物的第一原料流输入到第一微通道反应器；(b)将包含反应物的第二原料流输入到第二微通道反应器，其中所述第二微通道反应器与所述第一微通道反应器并联；(c)在容纳于所述第一微通道反应器内的催化剂的存在下使所述反应物中的至少一些反应以生成在第一工艺流中流动的产物；(d)在容纳于所述第二微通道反应器内的催化剂的存在下使所述反应物中的至少一些反应以生成在第二工艺流中流动的产物；(e)将所述第一工艺流导至下游换热器；(f)将所述第二工艺流导至下游换热器；(g)在所述下游换热器中冷却所述第一工艺流以冷凝构成所述第一工艺流的至少一种化学品；(h)从所述第一工艺流提取所述化学品以生成冷却的气态工艺流；(i)将所述第二工艺流导入与所述冷却的气态工艺流热连通以提高所述温度并生成温度提高的包括剩余反应物的气态工艺流；(j)将温度提高的气态工艺流输入到下游微通道反应器；和(k)在容纳于下游微通道反应器内的催化剂的存在下使所述剩余反应物中的至少一些反应以生成在下游工艺流中流动的产物。46.权利要求45的方法，其中所述微通道反应器的所述原料流不包括再循环物流。47.权利要求45的方法，其中所述第一微通道反应器和所述第二微通道反应器中的至少一个包括分立的级。48.权利要求47的方法，其中所述分立的级的至少一种不包括再循环物流。49.权利要求45的方法，其中在步骤(c)中，流过所述第一微通道反应器的所述原料流接触所述催化剂约1000毫秒至约10毫秒之间；和在步骤(d)中，流过所述第二微通道反应器的所述原料流接触所述催化剂约1000毫秒至约10毫秒之间。50.权利要求45的方法，还包括(l)在所述产物从所述第一微通道反应器出来后从所述第一工艺流中移出所述产物的至少一部分；和(m)在所述产物从所述第二微通道反应器出来后从所述第二工艺流中移出所述产物的至少一部分。51.权利要求50的方法，其中步骤(l)至少部分在蒸馏单元操作中进行；来自所述蒸馏单元操作的至少一种输出物流是富含产物的物流；和来自所述蒸馏单元操作的至少第二种输出物流是贫含产物的物流。52.权利要求45的方法，其中至少步骤(c)和步骤(d)在密闭容器内进行。53.权利要求45的方法，还包括(l)在所述产物从所述第一微通道反应器出来后从所述第一工艺流中移出所述产物的至少一部分；和(m)将燃料物流送至蒸汽转化器单元操作以生成对进入所述蒸汽转化器的富烃物流进行吸热蒸汽转化反应所必需的能量；其中步骤(1)至少部分在插入所述蒸汽转化器和所述第一微通道反应器之间的分离器中进行，所述分离器在运转中从离开所述蒸汽转化器单元操作的富含燃料的物流中除去至少一种组分，得到被送至所述蒸汽转化器单元操作的燃料物流。54.权利要求53的方法，其中所述至少一种组分包括水；和将被所述分离器所除去的水用作流过所述第一微通道反应器的下游换热器的冷却流体。55.权利要求45的方法，其中通过在蒸汽转化器内进行的天然气蒸汽转化方法来提供所述第一原料流；和在所述蒸汽转化器和所述第一微通道反应器之间插入换热器以在所述第一原料流进入所述第一微通道反应器之前从中移出能量。56.权利要求45的方法，其中所述步骤(h)的化学品包括曱醇；和步骤(h)包括使用微通道蒸馏单元、毛细管分离单元和微通道膜分离单元中的至少一种来从所述笫一工艺流中移出至少一些所述化学品。57.权利要求45的方法，其中所述第一原料流的反应物包含来自天然气蒸汽转化方法的合成气。58.生成甲醇的方法，所述方法包括向容纳第一催化剂的蒸汽转化反应器中输入烃原料流；使蒸汽与所述烃原料流连通；使所述烃原料流的烃与蒸汽在催化剂的存在下反应以生成包含二氧化碳、一氧化碳和氢气的合成气物流；将所述合成气物流输入到容纳第二催化剂的分段的微通道甲醇合成反应器；和使所述合成气在所述第二催化剂的存在下在所述微通道合成反应器内反应以生成在反应物和产物物流中流动的甲醇分子，其中以碳计，合成反^器内合成的甲醇分子；'、、'、》其中所述分段的微通道反应器包括至少三段，和在所述三段的至少两段之间从所述反应物和产物物流中移出甲醇分子。59.权利要求58的方法，其中所述三段的至少两段间插入包括微通道换热器和微通道相分离器中的至少一个的单元操作；和所述单元操作接受来自紧靠的上游段的输出物流，其中所述输出物流将流动直接微型引导到所述单元操作的微通道中。60.权利要求58的方法，其中以碳计，大于50%的所述合成气的所述含碳分子转化为在所述第一段末端合成的甲醇分子。61.权利要求58的方法，其中以碳计，大于75%的所述合成气的所述含碳分子转化为在所述第二段末端合成的甲醇分子。62.权利要求58的方法，其中所述蒸汽转化反应器包括微通道蒸汽转化反应器。63.集成的微通道反应器和分离器，包括容纳第一催化剂的第一微通道网，以促进分子裂化反应或分子合成反应中的至少一种；所述第一微通道网的下游的第二微通道网，所述第二微通道网包括操作中的微孔以单独提取流过所述第二微通道网的液体和气体中的至少一种，其中所述第一微通道网和所述第二微通道网间的界面涉及跨越所述界面的小于50%的压降变化；容纳第二催化剂的第三微通道网，以促进分子裂化反应或分子合成反应中的至少一种，所述笫一微通道网在所述第二微通道网的下游，其中所述第二微通道网和所述第三微通道网的界面涉及跨越所述界面的小于50%的压降变化；和在所述第三微通道网下游的第四微通道网，所述第四微通道网包括操作中的微孔以单独提取流过所述第四微通道网的液体和气体中的至少一种，其中所述第三微通道网和所述第四微通道网间的界面涉及跨越所述界面的小于50°/。的压降变化。64.权利要求63的集成的微通道反应器和分离器，其中所述第二微通道网和所述第三微通道网间的界面涉及跨越所述界面的小于50%的压降变化。65.权利要求63的集成的微通道反应器和分离器，其中所述第三微通道网和所述第四微通道网间的界面涉及跨越所述界面的小于50%的压降变化。66.权利要求63的集成的微通道反应器和分离器，其中所述第一微通道网的至少一部分的管线或填料的至少一种中有所述第一催化剂；和所述第三微通道网的至少一部分的管线或填料的至少一种中有所述第二催化剂。67.权利要求63的集成的微通道反应器和分离器，其中所述跨越所述界面的小于50%的压降变化至少部分是避免接近所述第一和第二微通道网之间的界面的构成所述第一微信道网的微信道的固结的结果；和小于75%的所述第一微通道网的所述微通道在接近所述第一和第二微通道网之间的界面处固结。68.权利要求64的集成的微通道反应器和分离器，其中所述跨越所述第二和第三微通道网之间的界面的小于50%的压降变化至少部分是避免接近所述第二和第三微通道网之间的界面的构成所述第二微信道网的微信道的固结的结果；和小于75。/。的所述笫二微通道网的所述微通道在接近所述第二和第三微通道网之间的界面处固结。69.权利要求65的集成的微通道反应器和分离器，其中所述跨越所述第三和第四微通道网之间的界面的小于50%的压降变化至少部分是避免接近所述第三和第四微通道网之间的界面的构成所述第三微信道网的微信道的固结的结果；和小于75%的所述第三微通道网的所述微通道在接近所述第三和第四微通道网之间的界面处固结。70.集成的微通道反应器和换热器，包括夹在相对的垫板之间并安放在垫板上以形成一系列微信道的波紋状插入物，其中每个微通道包括一对基本上笔直的侧壁，和由所述相对的垫板中的至少一个形成的顶壁；和与所述波紋状插入物热连通的第一组微通道。71.权利要求70的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物由铝和铜中的至少一种制成。72.权利要求70或71的集成的微通道反应器和换热器，其中将所述波紋状插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形横截面。73.权利要求70-72的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物至少部分容纳催化剂。74.权利要求73的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于500微米的颗粒；和在所述连贯的微通道内的所述多个颗粒组成一系列并联的填料床。75.权利要求74的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于300微米的颗粒。76.权利要求74的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于IOO微米的颗粒。77.权利要求70-76的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述连贯的微通道包括大于1.5的长宽比。78.权利要求77的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述连贯的微通道包括大于3的长宽比。79.权利要求70-78的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物的高度在0.05至1英寸之间.80.权利要求70-79的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述第一组微通道包含用来传送冷却流体的换热器以从所述微信道系列中取出热能。81.权利要求73-76的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中大于30%的所述微信道系列和所述第一组微通道的可用体积被所述催化剂占据。82.权利要求70-81的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中大于60%的所述微信道系列的横截面周长由所述波紋状插入物提供。83.权利要求70-82的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中一个公用集流腔与所述微信道系列以流体连通。84.进行费托反应的方法，包括(a)将包含含碳分子和含氢分子的原料流输入到微通道反应器，所述微通道反应器包括波紋状插入物，所述波紋状插入物至少部分限定了一系列长宽比大于1.5且其中容纳催化剂的微通道；(b)使所述含碳分子的一部分与所述含氢分子在所述微通道反应器内反应以生成在工艺流中流动的烃分子；(c)使用与所述微通道反应器热连通的第一组冷却微信道从所述微信道反应器中移出热能；和(d)移出来自所述微通道反应器的烃分子的至少一部分。85.权利要求84的方法，其中所述微通道反应器容纳催化剂。86.权利要求84或85的方法，其中所述催化剂包括多个尺寸小于500微米的颗粒；和在所述连贯的微通道内的所述多个颗粒组成一系列并联的填料床。87.权利要求84-86的任一项的方法，其中所述波紋状插入物由铝和铜中的至少一种制成。88.权利要求84-87的任一项的方法，其中将所述波紋状插入物制成包括一系列的直角以使得至少多个所述微通道包括矩形横截面。89.权利要求84-88的任一项的方法，其中输入到所述微通道反应器的含氢分子与含碳分子之比大于1。90.权利要求84-89的任一项的方法，其中所述含碳分子包括一氧化碳；和实现了大于30%的所述一氧化碳向所述烃分子的转化率。91.权利要求90的方法，其中实现了大于60%的所述一氧化碳向所述烽分子的转化率。92.权利要求90或91的方法，其中使所述含碳分子的一部分与所述含氢分子在所述微通道反应器内反应以生成在工艺流中流动的烃分子的行为包括小于20%的甲烷选择性。93.权利要求86的方法，其中在所述并联填料床系列的两个之间的平均温度差在2(TC内。94.权利要求86的方法，其中在所述并联填料床系列的两个之间的中值温度差在10'C内。95.权利要求84-94的任一项的方法，其中所述微通道反应器包括一对夹住所述波紋状插入物的相对的板；和在所述相对的板上的中值热通量大于0.5W/cm2。96.在微通道单元内进行反应同时进行换热的方法，包括(a)将反应物的原料流输入到微通道反应器，所述微通道反应器包括波紋状插入物，所述波紋状插入物至少部分限定了一系列长宽比大于1.5且其中至少部分容纳颗粒状催化剂的微通道；(b)使所述反应物的至少一部分在所述微通道反应器内反应以生成产物分子，其中所述反应是通过直接混合而进行的曱醇合成、费托、加氢、加氢裂化、低聚、聚合、烷基化、磺化、硝化、氨合成、氧化和过氧化氢合成中的至少一种；(c)使用与所述微通道反应器热连通的第一组冷却微信道从所述微信道反应器中移出热能；和(d)从所述微通道反应器中移出所述产物分子的至少一部分。97.集成的微通道反应器和换热器，包括夹在相对的垫板之间并安放在垫板上以形成一系列微信道的波紋状插入物；和与所述波紋状插入物热连通的第一组微通道；大于3oy。的所述微信道系列的可用体积被颗粒状催化剂占据。98.权利要求97的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物由铝和铜中的至少一种制成。99.权利要求97或98的集成的微通道反应器和换热器，其中将所述波紋状插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形横截面。100.权利要求97-99的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于500微米的颗粒；和在所述微通道系列内的所述多个颗粒组成一系列并联的填料床。101.权利要求100的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于300微米的颗粒。102.权利要求100的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于IOO微米的颗粒。103.权利要求97-102的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述连贯的微通道包括大于1.5的长宽比。104.权利要求103的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述连贯的微通道包括大于3的长宽比。105.权利要求97-104的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物的高度在0.05至1英寸之间.106.权利要求97-81105的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述第一组微通道包含用来传送冷却流体的换热器以从所述微信道系列中取出热能。107.权利要求97-106的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中大于60%的所述微信道系列的横截面周长由所述波紋状插入物提供。108.权利要求97-107的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中一个公用集流腔与所述微信道系列以流体连通。109.集成的微通道反应器和换热器，包括夹在相对的垫板之间并安放在所述垫板上以形成一系列微信道的波紋状插入物；和与所述波紋状插入物热连通的第一组微通道；其中所述微通道系列的长宽比大于1.5。110.权利要求109的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物由铝和铜中的至少一种制成。111.权利要求109或110的集成的微通道反应器和换热器，其中将所述波紋状插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形横截面。112.权利要求109-111的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物至少部分容纳催化剂。113.权利要求109-112的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于500微米的颗粒；和在所述微通道系列内的所述多个颗粒组成一系列并联的填料床。114.权利要求113的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于300微米的颗粒。115.权利要求113的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于IOO微米的颗粒。116.权利要求109-115的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述连贯的微通道包括大于3的长宽比。117.权利要求109-116的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物的高度在0.05至1英寸之间.118.权利要求109-117的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述第一组微通道包含用来传送冷却流体的换热器以从所述微信道系列中取出热能。119.权利要求109-118的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中大于60%的所述微信道系列的横截面周长由所述波紋状插入物提供。120.权利要求109-119的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中一个公用集流腔与所述微信道系列以流体连通。121.集成的微通道反应器和换热器，包括夹在相对的垫板之间并安放在所述垫板上以形成一系列微信道的波紋状插入物；和与所述波紋状插入物热连通的第一组微通道；其中大于60%的所述微信道系列的横截面周长由所述波紋状插入物提供。122.权利要求121的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物由铝和铜中的至少一种制成。123.权利要求121或122的集成的微通道反应器和换热器，其中将所述波紋状插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形横截面。124.权利要求121-123的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波纹状插入物至少部分容纳催化剂。125.权利要求121-124的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于500微米的颗粒；和在所述微通道系列内的所述多个颗粒组成一系列并联的填料床。126.权利要求125的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于300微米的颗粒。127.权利要求125的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于IOO微米的颗粒。128.权利要求121-127的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述微通道系列包括大于1.5的长宽比。129.权利要求121-128的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述连贯的微通道包括大于3的长宽比。130.权利要求121-129的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物的高度在0.05至1英寸之间。131.权利要求121-130的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述笫一组微通道包含用来传送冷却流体的换热器以从所述微信道系列中取出热能。132.权利要求121-131的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中一个公用集流腔与所述微信道系列以流体连通。132.集成的微通道反应器和换热器，包括夹在相对的垫板之间并安放在所述垫板上以形成一系列微信道的波紋状插入物；和与所述波紋状插入物热连通的第一组微通道；其中所述微信道系列包括多于IOO个微通道。133.权利要求132的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物由铝和铜中的至少一种制成。134.权利要求132或133的集成的微通道反应器和换热器，其中将所述波紋状插入物制成包括直角以使得所述微信道系列具有矩形横截面。135.权利要求132-134的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物至少部分容納催化剂。136.权利要求132-135的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于500微米的颗粒；和在所述微通道系列内的所述多个颗粒组成一系列并联的填料床。137.权利要求136的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于300微米的颗粒。138.权利要求136的集成的微通道反应器和换热器，其中所述催化剂包括多个尺寸小于IOO微米的颗粒。139.权利要求132-138的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述连贯的微通道包括大于1.5的长宽比。140.权利要求132-139的集成的微通道反应器和换热器，其中至少多个所述连贯的微通道包括大于3的长宽比。141.权利要求132-140的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述波紋状插入物的高度在0.05至1英寸之间。142.权利要求132-141的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中所述笫一组微通道包含用来传送冷却流体的换热器以从所述微信道系列中取出热能。143.权利要求132-142的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中大于60%的所述微信道系列的横截面周长由所述波紋状插入物提供。144.权利要求132-143的任一项的集成的微通道反应器和换热器，其中一个公用集流腔与所述微信道系列以流体连通。145.在微通道单元内进行反应同时进行换热的方法，包括(a)将反应物的原料流输入到微通道反应器，所述微通道反应器包括波紋状插入物，所述波紋状插入物至少部分限定了一系列其中至少部分容纳颗粒状催化剂的微通道，其中大于30%的所述微信道系列的可用体积被所述颗粒状催化剂占据；(b)使所述反应物的至少一部分在所述微通道反应器内反应以生成产物分子，其中所述反应是通过直接混合而进行的甲醇合成、费托、加氢、加氢裂化、低聚、聚合、烷基化、磺化、硝化、氨合成、氧化和过氧化氢合成中的至少一种；(c)使用与所述微通道反应器热连通的第一组冷却微信道从所述微信道反应器中移出热能；和(d)从所述微通道反应器中移出所述产物分子的至少一部分。146.在微通道单元内进行反应同时进行换热的方法，包括(a)将反应物的原料流输入到微通道反应器，所述微通道反应器包括波紋状插入物，所述波紋状插入物至少部分限定了一系列微信道，其中大于60%的所述微信道系列的横截面周长由所述波紋状插入物提供；(b)使所述反应物的至少一部分在所述微通道反应器内反应以生成产物分子，其中所述反应是通过直接混合而进行的曱醇合成、费托、加氢、加氢裂化、低聚、聚合、烷基化、磺化、硝化、氨合成、氧化和过氧化氢合成中的至少一种；(c)使用与所述微通道反应器热连通的第一组冷却微信道从所述微信道反应器中移出热能；和(d)从所述微通道反应器中移出所述产物分子的至少一部分。147.在微通道单元内进行反应同时进行换热的方法，包括(a)将反应物的原料流输入到微通道反应器，所述微通道反应器包括波紋状插入物，所述波紋状插入物至少部分限定了至少IOO个的一系列微信道，其中所述微通道至少部分容纳颗粒状催化剂；(b)使所述反应物的至少一部分在所述微通道反应器内反应以生成产物分子，其中所述反应是通过直接混合而进行的曱醇合成、费托、加氢、加氢裂化、低聚、聚合、烷基化、磺化、硝化、氨合成、氧化和过氧化氢合成中的至少一种；(c)使用与所述微通道反应器热连通的第一组冷却微信道从所述微信道反应器中移出热能；和(d)从所述微通道反应器中移出所述产物分子的至少一部分。全文摘要实施至少两个串联的单元操作的方法，所述方法包括以下步骤(a)将原料流导入集成组件，所述集成组件包含对于所述原料流的至少一种化学品进行的第一微通道单元操作，以生成以第一组分立的微信道隔离流的方式穿过所述分立的微信道离开所述第一微通道单元操作的分配的输出物流；和(b)将所述第一微通道单元操作的所述分配的输出物流作为分配的输入物流导入第二微通道单元操作，以持续在所述第一组分立的微通道之间的隔离流，并对所述输入物流的至少一种化学品进行至少一种操作，以生成离开所述第二微通道单元操作的产物物流；其中所述第一微通道单元操作和所述第二单元操作共享一个外壳。文档编号B01J8/00GK101528337SQ200780040224公开日2009年9月9日申请日期2007年9月5日优先权日2006年9月5日发明者A·L·Y·通科维奇,R·D·利特申请人:维洛塞斯公司