CN105163840A - 处理装置以及处理方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够一边良好地控制原料流体的处理温度一边进行所述原料流体的处理的处理装置(1)以及处理方法。处理装置(1)具备：处理构件(2)，其导入原料流体并在内部进行处理；以及处理槽(3)，其收容该处理构件(2)并且存积进行处理而生成的处理生成物。处理构件(2)具有设置在其内部且供原料流体流通的微小流路以及供热介质流通的热介质流路，所述热介质具有与在微小流路中流通的原料流体不同的温度。微小流路以及热介质流路相互分离，以便能够进行在它们中流通的原料流体与热介质之间的热交换。

Description

处理装置以及处理方法
技术领域
本发明涉及能够一边细致地调节处理温度一边对原料流体进行萃取、分离、反应等化学性的处理的处理装置以及处理方法。
背景技术
例如，如进行有机化合物的合成等的情况那样，有时对于供给至处理槽的内部的原料流体，一边细致地调节处理温度一边进行萃取、分离、反应等化学性的处理。对于该处理，需要在所述处理槽的内部设置温度调节机构并严格控制该处理的温度(反应温度)。作为所述温度调节机构，例如能够使用螺旋状的热交换器、温度调节用套管等。
所述热交换器浸渍于处理槽中存积的原料流体中而使用。该热交换器具有由导热性优异的金属等形成的螺旋状的配管(例如参照图5B)。在该螺旋状的配管的内部流通有被加热或者冷却后的热介质，该热介质与原料流体通过配管的管壁而进行热交换，由此能够将原料流体的温度调节为所希望的处理温度。
所述温度调节用套管是配设为包围所述处理槽的中空的构件，热介质能够在滞留该内部温度调节用套管中。因此，与所述的热交换器相同，若向所述温度调节用套管的内部供给所希望的温度的热介质，则能够经由处理槽的槽壁而使热介质与原料流体进行热交换，由此，能够将原料流体的温度调节成设为目标的处理温度。
在使用所述热交换器、所述温度调节用套管的温度调节机构的情况下，安装有该热交换器的表面、温度调节用套管的处理槽的内壁面与其他部位相比被显著地加热或者冷却，因此，容易在处理槽的内部产生较大的温度偏差。因此，在使用上述的温度调节机构的情况下，一般而言，在所述处理槽的内部设置有如非专利文献1所示的搅拌机构来对该处理槽内的原料流体进行搅拌，在处理槽的内部一边使原料流体的温度尽可能均匀一边进行处理。
然而，即使通过所述搅拌叶片等进行所述反应槽内的原料流体的搅拌，在处理槽的热容量大的情况下，加热、冷却需要大量的时间。特别是，在上述的热交换器、温度调节用套管中，在线圈、套管的表面能够确保的导热面积受限，因此加热、冷却的速度提高也受限。
当然，可以期待基于搅拌叶片的搅拌的强化、原料流体与热介质的温度差的扩大而带来的加热、冷却的速度提高。但是，根据原料流体的种类的不同，过强的搅拌有时会导致该原料流体的细化，将细化了的原料流体与原本单一的原料流体分离反而花费时间。另外，原料流体与热介质的温度差的过度扩大可能导致原料流体的热分解，因此有时难以采用该方法。
因此，在以往的处理装置以及处理方法中，即使通过搅拌叶片进行搅拌，实际上也难以在短时间内调节原料流体的温度、或高精度地控制温度。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1：饭泉新吾，《改订四版化学工学手册》，丸善株式会社，昭和53年10月25日发行，昭和55年12月25日第二次刷发行，p.1322-1323
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够一边良好地控制原料流体的处理温度一边进行该原料流体的处理的处理装置以及处理方法。
本发明提供一种用于一边控制原料流体的处理温度一边对该原料流体进行处理的处理装置。该处理装置具备：处理构件，其导入所述原料流体并在内部进行处理；以及处理槽，其收容该处理构件并且存积在该处理构件内进行处理而生成的处理生成物。所述处理构件具有设置在该处理构件的内部且供所述原料流体在内部流通的至少一个微小流路、以及设置在该处理构件的内部且供热介质在内部流通的至少一个热介质流路，所述热介质具有与在所述至少一个微小流路中流通的所述原料流体不同的温度。所述至少一个微小流路以及所述至少一个热介质流路相互分离，以便能够进行在该微小流路中流通的所述原料流体与在该热介质流路中流通的所述热介质之间的热交换。
另外，本发明提供一种用于一边控制原料流体的处理温度一边对该原料流体进行处理的处理方法。该处理方法包括如下步骤：准备处理装置，所述处理装置具备处理构件以及处理槽，该处理构件具有相互分离的微小流路以及热介质流路，且向该微小流路内导入所述原料流体并在内部进行处理，该处理槽收容该处理构件，并且存积在该处理构件内进行处理而生成的处理生成物；以及通过使所述原料流体在所述处理构件的所述微小流路内流通，并且使具有与在该微小流路中流通的所述原料流体不同的温度的热介质在所述热介质流路内流通，使该原料流体与该热介质在所述处理构件的内部进行热交换，从而调节所述微小流路内的原料流体的处理温度。
附图说明
图1A是示出本发明的第一实施方式的处理装置中的处理开始时的各流体的流动的流程图。
图1B是示出所述第一实施方式的处理装置中的处理结束时的各流体的流动的流程图。
图2A是示出本发明的第二实施方式的处理装置中的处理开始时的各流体的流动的流程图。
图2B是示出所述第二实施方式的处理装置中的处理结束时的各流体的流动的流程图。
图3是示出本发明的第三实施方式的处理装置的流程图。
图4是示出构成各所述处理装置中的处理构件的多个单板构件的立体图。
图5A是示出图1A以及图1B所示的处理装置中的处理槽内部的原料流体的温度分布的图。
图5B是示出以往的处理装置中的处理槽内部的原料流体的温度分布的图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1A以及图1B示出作为本发明的处理装置的一例即第一实施方式的反应装置1。本发明的处理装置使用一种以上的原料流体，一边将该原料流体的温度调节为规定的处理温度一边进行萃取、分离、反应等化学性的操作(化学性的处理)，作为该化学性的操作，包括如下的操作。
例如，本发明的处理装置能够应用于如所述反应装置1那样进行“反应”作为上述的化学性的操作的装置，具体而言，能够应用于在使两种以上的原料流体混合的基础上使该原料流体彼此在规定的处理温度下进行化学反应而得到反应生成物的装置。在能够应用本发明的反应装置中，包括仅向该装置内导入一种原料流体、换言之不进行混合的装置，即，通过将该原料流体加热至规定的处理温度等而进行该原料流体的化学反应。
另外，本发明的处理装置还能够应用于进行“萃取”作为上述的化学性的操作的装置。具体而言，能够应用于如下的液液萃取装置，该液液萃取装置使彼此不混合的第一原料流体以及第二原料流体、例如水这样的重液以及比重比重液小的油这样的轻液在流路内相互接触，使轻液(油)中所包含的萃取对象的物质向重液(水)移动并将萃取对象的物质作为水溶液而取出。
以下的第一实施方式～第三实施方式均涉及使两种以上原料流体在混合的基础上以规定的处理温度进行化学反应的反应装置1。
如图1A以及图1B所示，第一实施方式的反应装置1将第一原料流体31与第二原料流体32混合并且使它们相互反应，生成反应生成物33即处理生成物。该反应装置1具备：导入第一原料流体31以及第二原料流体32并使它们在内部一边混合一边进行反应的处理构件2、存积通过该处理构件2内的反应而得到的反应生成物33的作为处理槽的反应槽3、原料槽4、以及多个处理配管5。如后文所述，在所述处理构件2的内部形成有多个微小流路10以及多个热介质流路11。
所述原料槽4设置于所述反应槽3的外部并存积所述第一原料流体31。另一方的原料流体即第二原料流体32预先存积在所述反应槽3的内部。所述处理构件2在所述反应槽3的内部浸渍于所述第二原料流体32中。多个所述处理配管5配设在原料槽4与反应槽3之间或所述反应槽3的周围，允许所述原料槽4内的第一原料流体31以及所述反应槽3内的第二原料流体32在槽3、4之间移动。
接下来，对所述反应槽3、所述原料槽4、以及配设在上述槽3、4彼此之间或反应槽3的周围的多个所述处理配管5的详细情况进行说明。
作为处理槽的反应槽3是朝向上方开口的有底圆筒状的容器，能够将所述第一原料流体31以及第二原料流体32以及通过它们的反应而得到的反应生成物33存积在内部。该反应槽3的上方开口根据需要通过未图示的盖等封闭。上述的处理构件2能够以浸渍于原料流体、反应生成物33的状态收容在反应槽3的内部。
收容于所述反应槽3中的流体根据反应的进行状况而变化。即，在处理开始时与处理结束时收容于反应槽3中的流体的种类不同。具体而言，如图1A所示，在开始反应之前，收容于反应槽3中的流体仅为第二原料流体32，当反应开始时，在处理构件2的内部生成反应生成物33并逐渐存积在反应槽3中，因此收容于反应槽3中的流体成为第二原料流体32与反应生成物33的混合物。最后，如图1B所示，当几乎所有原料流体31、32反应而变化时，收容于反应槽3中的流体仅为反应生成物33。对于收容于该反应槽3中的原料流体的变化，之后进行详细说明。
如图1A以及图1B所示，多个所述处理配管5包括第一配管6、第二配管7以及第三配管8。
所述第一配管6具有与所述原料槽4连接的入口侧端部、以及与所述反应槽3内的所述处理构件2连接的出口侧端部，通过该第一配管6从所述原料槽3朝向所述处理构件2供给所述第一原料流体31。
在所述第一配管6的中途设置有第一泵51以及切换阀9。第一泵51从原料槽4朝向反应槽3压送所述第一原料流体41。所述切换阀9将所述泵51的入口的连接目标在存积所述第一原料流体31的所述原料槽4与所述第三配管8之间切换。如图1A所示，在原料槽4中残留有第一原料流体31的情况下，该切换阀9将流路切换为，使存积该第一原料流体31的原料槽4与所述泵51连接。另一方面，如图1B所示，在原料槽4内的第一原料流体31全部消失后，该切换阀9将流路切换为，一边经由之后详述的所述第三配管8使反应槽3内的流体(反应生成物33与未反应的第二原料流体32的混合物)向第一配管6内的第一原料流体31合流一边将反应生成物33向泵51输送。
所述第二配管7具有设置于所述反应槽3的内部的入口侧端部、以及与所述处理构件2连结的出口侧端部，所述第二配管7配置为，能够吸入预先存积在反应槽3内的第二原料流体32、反应生成物33并再次向处理构件2的内部供给。该第二配管7的所述入口侧端部安装在反应槽3的内部的较低的位置、且安装在处理开始时能够吸入预先存积在反应槽3内的第二原料流体32的位置。在第二配管7的中途，配备有通过该第二配管7压送所述第二原料流体32或者反应生成物33的泵52。
具体而言，该第二配管7沿着如下的路径配设：从设置在反应槽3的内部的所述入口侧端部暂时朝向反应槽3的外部延伸，在经由设置在反应槽3的外部的第二泵52之后再次返回处理构件2的内部。即，如图1A所示，在存积于反应槽3中的流体几乎为第二原料流体32的情况下，该第二原料流体32在第二配管7内流通。但是，如图1B所示，若在反应槽3中除了第二原料流体32还存积有反应生成物33，则该第二原料流体32与反应生成物33的混合物在第二配管7中流通。因此，第二配管7也可以称作一边使第二原料流体32在处理构件2与反应槽3之间循环一边进行反应的配管。
所述第三配管8用于在所述原料槽4内的第一原料流体31的大部分通过所述第一配管6输送至处理构件2并进行反应之后，将存积在反应槽3内的未反应的第一原料流体31再次向处理构件2的内部供给，从而提高反应率。该第三配管8具有入口侧端部和出口侧端部，出口侧端部与所述切换阀9连接。第三配管3的入口侧端部即吸入侧的端部安装在反应槽3的内部的比较高的位置，该位置设定为，在反应进行到某一程度，在反应槽3内存积有大量的反应生成物33而使得反应槽3内的液面比规定的高度高的情况下，能够首先吸入第二原料流体32、反应生成物33。
处理构件2收容于上述的反应槽3(处理槽)的内部，将原料流体导入到内部并在该内部进行原料流体的化学反应。具体而言，该处理构件2具有形成在该处理构件2的内部且允许原料流体的流通的多个微小流路10。所述第一原料流体31以及第二原料流体32向各所述微小流路10的内部供给并在该内部混合，从而发生反应，生成反应生成物33。相同地，在处理构件2的内部形成有多个热介质流路11，该热介质流路11供具有与在所述微小流路10中流通的所述原料流体不同温度的热介质流通。所述微小流路10以及所述热介质流路11相互分离地形成，以使得在该微小流路10中流通的原料流体与在该热介质流路11中流通的热介质能够在所述处理构件2的内部彼此进行热交换。
接下来，对所述处理构件2以及形成在该处理构件2中的多个所述微小流路10以及多个所述热介质流路11的详细情况进行说明。
所述处理构件2能够使通过所述第一配管6供给的所述第一原料流体31与通过第二配管7供给的所述第二原料流体32在所述微小流路10内相互接触而发生反应，取出由此得到的反应生成物33。
如图4所示，该处理构件4具有沿上下方向呈长条的板状的主体12。该主体12由对于所述第一原料流体31以及第二原料流体32以及反应生成物33具备耐腐蚀性、耐热性的金属、合成树脂、或者陶瓷等形成，具备在板厚方向上具有比较大的厚度的厚板形状(角形状)的外观。多个所述微小流路10以沿上下方向或者水平方向贯通该主体12的方式形成在所述主体12的内部，且形成为在板厚方向上排列的多列。所述第一原料流体31以及第二原料流体32能够在各个微小流路10的内部相互接触而进行反应，即进行处理。作为各微小流路10，例如优选具有0.1mm～5.0mm左右的宽度。
多个所述热介质流路11形成在所述处理构件2的内部的板厚方向上相邻的微小流路10彼此之间，允许在各微小流路10中流通的原料流体31、32、用于调节反应生成物33的温度的热介质的流通。各热介质流路11以与各所述微小流路10对应地沿上下方向或者水平方向贯通所述处理构件2的主体12的方式设置为多个列。即，在处理构件2的内部，以在板厚方向上隔开间隔且在该板厚方向上交替排列的方式配设有所述微小流路10与所述热介质流路11。
具体而言，多个所述微小流路10分别包括上下贯通处理构件2的主体12的反应流路13、以及在主体12内沿水平方向延伸的合流流路14。
如图4所示，各所述反应流路13沿该反应流路13引导通过所述第一配管6供给的第一原料流体31并使其在该反应流路13内反应，从而生成反应生成物33。该反应流路13如上述那样沿上下方向贯通主体12的内部，因此具有在主体12的底面开口的第一送入口15。在该第一送入口15上连接有上述的第一配管6，使从原料槽4送入(吸入)的第一原料流体31通过所述主体12的内部并朝向上方引导。另外，反应流路13具有在主体12的上表面开口的送出口16，通过该送出口16送出反应完毕的反应生成物33。这样，从送出口16送出的反应生成物33向反应槽3输送并存积。
各所述合流流路14使通过所述第二配管7供给的第二原料流体32向在反应流路13中流通的第一原料流体31合流。各合流流路14沿着与反应流路13正交的方向、即水平方向在处理构件2的主体12内延伸。各合流流路14的外侧端构成在处理构件2的主体12的侧面开口的第二送入口17。即，各合流流路14形成为从该第二送入口17在主体12内沿水平方向延伸。在各所述第二送入口17上连接有上述的第二配管7，经由该第二配管7输送的第二原料流体32能够供给至各所述合流流路14内。各合流流路14的内侧端构成和与之对应的所述反应流路13的上下方向的中途的部位相连的合流口18，允许在合流流路14中流通的第二原料流体32从所述合流口18向在所述反应流路13内流通的流体合流。
所述热介质流路11允许热介质的流通，所述热介质用于调节在分别包括上述的反应流路13以及合流流路14的微小流路10中流通的原料流体的温度，所述热介质流路11分别形成在处理构件2的主体12的内部的从各所述微小流路10沿板厚方向离开规定距离的位置。各热介质流路11以与各所述微小流路10平行、即不与该微小流路10交叉的方式排列。
即，各所述微小流路10和与之对应的各所述热介质流路11以在板厚方向上隔着较薄的隔壁而相互邻接的方式配备。因此，在各热介质流路11中流通的热介质、且是具有与在各所述微小流路10中流通的原料流体的温度不同的温度的热介质能够与在该微小流路10中流通的原料流体进行热交换。因此，通过调节在与该微小流路10邻接的热介质流路11中流通的热介质的温度，能够高精度地调节在微小流路10中流通的流体的温度。
为了在处理构件2的内部形成上述的多个微小流路10以及多个热介质流路11，例如可以采用如下的方法。
首先，如图4所示，准备上下方向的尺寸即高度比水平方向的尺寸即宽度大的长方形的多个单板构件20以及多个隔离板21。然后，沿着板厚方向，以在某一单板构件20的旁边配设隔离板21并在该隔离板21的旁边配设另一单板构件20的方式，交替层叠单板构件20与隔离板21。由此，在处理构件2的内部形成上述的多个微小流路10以及多个热介质流路11。
各所述单板构件20是具有与各所述隔离板21相同的高度以及宽度的板状的构件，但具有比隔离板21的厚度大的厚度。多个所述单板构件20包括用于形成上述的微小流路10的多个第一单板构件22、以及用于形成所述热介质流路11的多个第二单板构件23。上述的第一单板构件22以及第二单板构件23配设为分别隔着所述隔离板21在板厚方向上交替排列。
第一单板构件22具有正面(表面)以及背面，在其中的正面形成有用于形成各所述反应流路13的多个第一槽24。各第一槽24在上下方向上排列，且在水平方向上相互隔开规定间隔地排列。各第一槽24形成为在所述正面上以具有例如半圆状的剖面的方式凹陷，沿着上下方向引导所述第一原料流体41。
在各所述第一单板构件22的背面形成有用于形成各所述合流流路14的多个第二槽25。各第二槽25以与各所述第一槽24正交的方式沿水平方向延伸，且形成为在上下方向上相互隔开规定距离地排列。各第二槽25也形成为以具有规定的剖面的方式在所述背面上呈凹状地凹陷，能够沿着该凹陷部分并沿水平方向引导所述第二原料流体32。
多个所述第二槽25中的位于上侧的第二槽25比位于下侧的第二槽25长。因此，与位于下侧的第二槽25相比，位于上侧的第二槽25能够使第二原料流体32向在位于距第二送入口17更远的位置的反应流路13中流通的第一原料流体31合流。
在所述第一单板构件22的内部，形成有多个将所述正面上的各第一槽24与所述背面上的各第二槽25连结的贯通孔26。各贯通孔26沿着板厚方向形成在正面上的各第一槽24与背面上的各第二槽25相互交叉的位置。这样，各贯通孔26允许在各第二槽25中流通的第二原料流体42通过该贯通孔26向在各第一槽24中流通的第一原料流体41合流。即，各所述第一槽24中的各所述贯通孔26的开口对应于上述的“合流流路14与反应流路13的合流口18”。
另一方面，所述第二单板构件23与所述第一单板构件22相同地具有正面(表面)以及背面，在该两面上形成有用于形成所述热介质流路11的多个第三槽27。各第三槽27沿上下方向或者水平方向延伸。就该第三槽27的形成方向而言，在表里均可以沿上下方向而形成，也可以沿左右方向而形成。需要说明的是，在图4所示的例子中，形成在第二单板构件23的正面的第三槽27沿上下方向延伸，形成在第二单板构件23的背面的第三槽27沿水平方向而形成。然而，既可以使形成在表背背面的第三槽27全部沿上下方向延伸，也可以使形成在表背背面的第三槽27全部沿水平方向延伸。或者也可以沿斜向延伸。各所述第三槽27与各所述第一槽24、各所述第二槽25相同，形成为以具有规定形状的剖面、例如半圆状的剖面的方式凹陷，能够沿上下方向或者水平方向引导热介质。
各所述隔离板21是具有正面以及背面但在这些面上未形成有槽的平板，通过层叠在第一单板构件22与第二单板构件23之间，从而在板厚方向上封闭第一～第三槽24、25、27，形成上述的反应流路13、合流流路14以及热介质流路11。具体而言，所述隔离板21层叠在所述第一单板构件22的正面上，在板厚方向上封闭所述第一槽24，能够将该第一槽24用作反应流路13。另外，隔离板21层叠在第一单板构件22的背面上，在板厚方向上封闭所述第二槽25，能够将该第二槽25用作合流流路14。并且，隔离板21分别层叠在所述第二单板构件23的正面以及背面上，由此在板厚方向上封闭所述第三槽27，能够将该第三槽27用作热介质流路11。
因此，通过沿着板厚方向，按照第一单板构件22、隔离板21、第二单板构件23、不同于所述隔离板21的另一隔离板21、不同于所述第一单板构件22的另一第一单板构件22的顺序层叠该第一单板构件22、第二单板构件23以及隔离板21，由此能够容易地形成在彼此相邻的板构件彼此的贴合部分分别形成有多个反应流路13、多个合流流路14以及多个热介质流路11的所述处理构件2。
接下来，对使用上述的处理装置即反应装置1进行反应操作的方法，换言之作为本发明的处理方法的一例的反应方法进行说明。在以下的说明中，对在所述反应装置1的反应槽3的下部存积有第二原料流体32，在原液槽4中存积有第一原料流体31，通过所述第一原料流体31与所述第二原料流体32的反应生成并送出反应生成物33的情况进行说明。
如图1A所示，首先，第一泵51将存积在原液槽4的内部的第一原料流体31吸入第一配管6内，通过该第一配管6向收容于反应槽3的内部的处理构件2压送。该第一配管6的入口侧端部与存积有所述第一原料流体31的原料槽4连接，出口侧端部与形成在所述处理构件2的内部的各微小流路10、准确地说与各反应流路13的第一送入口15连接，因此若使用所述第一泵51以及第一配管6，则能够将送入至该第一配管6的原料槽4的第一原料流体31向各所述反应流路13供给。
另一方面，第二泵52将预先存积在反应槽3的内部的第二原料流体32吸出，通过第二配管7向收容于反应槽3的处理构件2压送。所述第二配管7的入口侧端部位于存积有所述第二原料流体32的所述反应槽3的下部，该第二配管7的出口侧端部与形成在所述处理构件2的内部的各微小流路10，准确地说与各合流流路14的第二送入口17连接，因此若使用所述第二泵52以及所述第二配管7，能够将从所述反应槽3送入至所述第二配管7的第二原料流体32向各所述合流流路14供给。
这样，供给至各反应流路13的第一原料流体31以及供给至各合流流路14的第二原料流体32在位于比各合流口18靠上侧(下游侧)的位置的反应流路13内混合并进行反应，通过该反应而生成反应生成物33。
另一方面，在所述处理构件2的内部，在板厚方向上与各所述微小流路10隔开距离而分离的位置形成有各所述热介质流路11，因此向这些热介质流路11供给温度调节成规定的反应温度的热介质并使其流通，从而能够将在各所述微小流路10中流通的原料流体31、32的温度调节为规定的反应温度。
具体而言，由于各所述热介质流路11形成在从各所述微小流路10的反应流路13离开与各所述隔离板21的厚度相应的量的位置，因此利用从在各热介质流路11中流通的热介质供给的热量，能够将在各反应流路13中流通的第一原料流体31加热或冷却至规定的反应温度。
另外，由于在朝向与反应流路13相反的一侧，从微小流路10的合流流路14离开与隔离板21的厚度相应的量的位置也形成有热介质流路11，因此利用从在该热介质流路11中流通的热介质供给的热量，能够将在合流流路14中流通的第二原料流体32加热或冷却至规定的反应温度。
因此，若向各所述热介质流路11供给热介质，则从该热介质向与该热介质流路11分别邻接的微小流路10内的第一原料流体31以及第二原料流体32传递热量，由此，能够一边将该第一原料流体31以及第二原料流体32的温度准确地保持为预先确定的反应温度，一边在该第一原料流体31以及第二原料流体32彼此之间可靠地进行反应。
这样，通过反应流路13的内部的反应而生成的反应生成物33通过由各微小流路10的上端构成的送出口16向处理构件2的外部送出而存积在反应槽3中。因此，如图1B所示，若反应继续进行，则处于原料槽4内的第一原料流体31全部向反应槽3移动而用于各微小流路10的内部的反应，由此，反应完毕的原料流体存积在反应槽3中。
需要说明的是，在仅通过微小流路10内的一次流通未使所述反应完全完成的情况下，换言之，在该一次流通后在反应槽3中残留有未反应的原料流体的情况下，通过使存积在反应槽3中的反应生成物33与未反应的第一原料流体31以及第二原料流体32通过第二配管7、第三配管8再次向处理构件2的内部供给，也能够提高该第一原料流体31以及第二原料流体32的反应率。
若使用上述的反应装置1，则能够使原料槽4内的第一原料流体31与反应槽3的第二原料流体32在精确地向各微小流路10分配的基础上在该微小流路10内进行反应，因此，即便不使用搅拌叶片等进行搅拌，也能够使第一原料流体31以及第二原料流体32彼此在各微小流路10的内部可靠地混合而进行反应。因此，不会伴随有如使用搅拌叶片的情况那样原料流体彼此细化的不良情况。
另外，在处理构件2的内部，使能够加热或冷却在各微小流路10中流通的原料流体的热介质流通的热介质流路11形成在与该微小流路10邻接的位置，微小流路10与热介质流路11能够一边确保非常大的热交换面积一边使原料流体31、32与热介质进行热交换。另外，所有的微小流路10以及热介质流路11均设置在处理构件2的内部，不易受到外部温度的影响。因此，所述热介质流路11中的所述热介质的流通能够选择性地在短时间内高精度地将在各所述微小流路10中流通的原料流体的温度调节为目标的反应温度。另外，反应槽4的温度调节不需要大量的时间。
例如，如图5B所示的处理装置那样，在具备反应槽103以及收容于反应槽130的金属制的螺旋状的配管111，并通过向该配管111中供给热介质而进行温度调节的处理装置中，即使使用例如图5B所示的搅拌叶片114进行搅拌，在反应槽103的内部仍然残存较大的温度梯度(在图5B中将槽壁与槽中央之间的温度差表示为dT1)。即，在图5B所示的例子中，设置有温度调节用的配管111的反应槽103的内壁面附近的温度高，但由于与配管111分离的反应槽103的中央侧的温度较大程度地受外部气温的影响，因此槽内的温度差非常大，难以在均匀的温度条件下进行反应等处理。
然而，如图5A所示，在使用上述的处理构件2进行的温度调节中，反应槽3的内部的温度梯度(在图5A中将槽壁与槽中央之间的温度差表示为dT2)小，在不易受到外部气温的影响的状态下进行反应，因此能够一边大致保持原料流体的温度一边进行反应等处理。
根据以上内容，若使用第一实施方式的反应装置1，即使在作为处理槽的反应槽3具有大热容量的情况下，也能够一边严格且高精度地控制处理温度，一边在短时间内进行萃取、分离、反应等化学性的操作。
接下来，使用图2A以及图2B，对第二实施方式的反应装置1进行说明。
如图2A以及图2B所示，在第二实施方式的反应装置1中，与第一实施方式相同地具备反应槽3，然而原料流体32并不预先存积在反应槽3中，而是与第一原料流体31相同地存积在原料槽中。具体而言，该第二实施方式的反应装置1除具备存积第一原料流体31的第一原料槽41以外，还具备存积第二原料流体32的第二原料槽42。这些第一原料槽41以及第二原料槽42均在反应槽3的外部设置为独立于该反应槽3的槽，第一原料槽41以及第二原料槽42分别单独地向收容于所述反应槽3中的处理构件2供给第一原料流体31以及第二原料流体32。
另外，在第二实施方式的反应装置1中，与所述第一实施方式的反应装置1相同地具备第一配管6以及第二配管72，但其中，第二配管72与第一实施方式的第二配管7不同，配置在所述第二原料槽42与处理构件2的合流流路14的第二送入口17(参照图4)之间。与第一配管6中的第一泵51以及切换阀9相同地，在该第二配管72的中途设置有第二泵52以及切换阀92，在该第二配管7的切换阀92与所述反应槽3之间设置有与所述第三配管8相同的第四配管82。所述第二泵52将存积在所述第二原料槽31中的第二原料流体32通过所述第二配管72向所述合流流路14的第二送入口17输送，所述第四配管82能够使反应槽3内的原料流体向在所述配管7B中流通的第二原料流体32合流。
在该第二实施方式的反应装置1中，如图2A所示，在反应开始时，在反应槽3中完全未存积有反应生成物33、原料流体31、32。之后，通过驱动第一泵51以及第二泵52，该第一泵51将第一原料流体31通过第一配管6向处理构件2(详细而言是图4所示的反应流路13的第一送入口15)压送，并且第二泵52将第二原料流体32通过第二配管7B向处理构件2(详细而言是图4所示的合流流路14的第二送入口17)压送。这样一来，从所述第一送入口15向所述反应流路13内流通的第一原料流体31与从所述第二送入口17向所述合流流路14内流通的第二原料流体32在位于比图4所示的合流口18靠上侧的位置的反应流路13的内部混合而进行反应，通过该反应生成的反应生成物33通过送出口16向反应槽3送出并存积。
通过继续进行上述的操作，如图2B所示，存积在第一原料槽41中的第一原料流体31以及存积在第二原料槽42中的第二原料流体32一起减少至完全没有，另一方面，通过所述第一原料流体31与所述第二原料流体32进行反应而得到的反应生成物33充满反应槽3。
此时，在第一原料流体31以及第二原料流体32的反应未完全结束的情况下，换言之，在第一原料流体31以及第二原料流体32的至少一方以未反应状态残留在反应槽3的内部的情况下，与第一实施方式相同，为了使第一原料流体31以及第二原料流体32的反应完全完成，使反应槽3的原料流体通过第一配管6、第二配管7、7B以及第三配管8、8B再次返回处理构件2，用于处理构件2的内部的进一步反应。
上述的第二实施方式的反应装置1适于例如首先使第一原料流体31或者第二原料流体32的全部量在规定的反应温度下反应，在该全部量反应后一边使该原料流体循环一边使反应完全进行的这种原料流体的反应。另外，在第二原料流体32是容易挥发的液体的情况下，在第一实施方式的反应装置中，由于该第二原料流体32在反应槽3中挥发而气化，因此担心难以将该原料流体32供给至处理构件2中，在这样的情况下，第二实施方式的反应装置也能够适当地使用。
接下来，使用图3对第三实施方式的反应装置1进行说明。
如图3所示，第三实施方式的反应装置1具备处理构件2以及反应槽3，在其内部，彼此比重不同并且彼此不相溶的第一原料流体31以及第二原料流体32分别分为上层和下层而存积。所述处理构件2与第一实施方式相同地具有多个微小流路10，各微小流路10包括：反应流路13，其使从反应槽3的上部送入的上层的第一原料流体31一边流通一边反应；合流流路14，其将从反应槽3的下部送入的下层的第二原料流体32通过反应流路13的中途的合流口18向该反应流路13内的所述第一原料流体31合流(参照图4)。
若使用这样的处理构件2进行反应，则在各所述反应流路13中的比所述合流口18靠上侧的部分的内部，上层的第一原料流体31与下层的第二原料流体32以二相流状态接触而进行反应，能够将通过反应而生成的反应生成物33以该反应生成物33以溶解在所述第一原料流体31或者所述第二原料流体32的任一方中的状态送出。
该第三实施方式的反应装置1能够有效地用于所述第一原料流体31以及第二原料流体32例如像水与油那样彼此不相溶的情况、且例如欲以水溶的状态送出反应生成物33的情况等。
如以上的各实施方式中所例示那样，根据本发明的处理装置(在各所述实施方式中为反应装置1)以及处理方法(在各所述实施方式中为反应方法)，即便在处理槽(在各所述实施方式中为反应槽3)的热容量大的情况下，也能够一边严格且高精度地控制处理温度(在各所述实施方式中为反应温度)一边可靠地进行萃取、分离、反应等化学性的操作。
需要说明的是，应当理解为此次公开的实施方式在所有方面仅为例示并不进行限制。特别是，在此次公开的实施方式中，未明确公开的内容，例如，运转条件、操业条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等不脱离本领域技术人员通常实施的范围，而采用通常的本领域技术人员能够容易地想到的值。
例如，上述的第一实施方式～第三实施方式的处理构件2包括多个微小流路10，但本发明的处理构件也可以是具有单一的微小流路以及与之对应的单一的热介质流路的处理构件、即单流路构件。
如上所述，根据本发明，提供一种能够一边良好地控制原料流体的处理温度一边进行该原料流体的处理的处理装置以及处理方法。
本发明提供一种用于一边控制原料流体处理温度一边对该原料流体进行处理的处理装置。该处理装置具备：导入所述原料流体并在内部进行处理的处理构件、以及收容该处理构件并存积在该处理构件内进行处理而产生的处理生成物的处理槽。所述处理构件具有：设置在该处理构件的内部且供所述原料流体在内部流通的至少一个微小流路、以及设置在该处理构件的内部且供热介质在内部流通的至少一个热介质流路，所述热介质具有与在所述微小流路中流通的所述原料流体不同的温度。所述至少一个微小流路以及所述至少一个热介质流路相互分离，以便能够进行在该微小流路中流通的所述原料流体与在该热介质流路中流通的所述热介质的热交换。
另外，本发明提供一种用于一边控制原料流体的处理温度一边对该原料流体进行处理的处理方法。该处理方法包括如下步骤：准备处理装置，所述处理装置具备处理构件与处理槽，该处理构件具有相互分离的微小流路以及热介质流路，且向该微小流路内导入所述原料流体而在内部进行处理，该处理槽收容该处理构件并且存积在处理构件内处理而产生的处理生成物，使所述原料流体在所述处理构件的所述微小流路内流通，并且使具有与在该微小流路内流通的所述原料流体不同的温度的热介质在所述热介质流路内流通，使该原料流体与该热介质在所述处理构件的内部进行热交换，从而调节所述微小流路内的原料流体的处理温度。
根据上述的处理装置以及处理方法，即使在处理槽的热容量大的情况小，也能够一边良好地控制处理温度一边进行该原料流体的处理。
优选为，在所述处理构件中，所述至少一个微小流路包括多个微小流路，所述至少一个热介质流路包括多个热介质流路。该处理构件通过使所述原料流体在多个所述微小流路中流通，从而更加高效地对该原料流体进行处理，并且，通过使所述热介质在多个所述热介质流路中流通，能够进一步高精度地控制所述原料流体的处理温度。
优选为，所述处理构件的所述至少一个微小流路包括反应流路，所述反应流路通过在所述原料流体与在所述热介质流路中流通的所述热介质之间进行热交换，从而一边调节所述原料流体的温度一边进行所述原料流体的反应。
也可以在所述至少一个微小流路中流通有多种原料流体作为所述原料流体。
在该情况下，优选为，所述反应槽以彼此密度不同并且彼此不相溶的第一原料流体以及第二原料流体分别分为上层以及下层的状态存积上述第一原料流体以及第二原料流体作为所述多种原料流体，所述处理构件的所述至少一个微小流路包括反应流路和合流流路，该反应流路使从所述反应槽的下部送入的下层的所述第二原料流体一边流通一边反应，该合流流路使从所述反应槽的上部送入的上层的第一原料流体在所述反应流路的中途向所述第二原料流体合流。

Claims (8)

1.一种处理装置，其一边控制原料流体的处理温度一边对该原料流体进行处理，其特征在于，
所述处理装置具备：
处理构件，其导入所述原料流体并在内部进行处理；以及
处理槽，其收容该处理构件并且存积在该处理构件内进行处理而生成的处理生成物，
所述处理构件具有设置在该处理构件的内部且供所述原料流体在内部流通的至少一个微小流路、以及设置在该处理构件的内部且供热介质在内部流通的至少一个热介质流路，所述热介质具有与在所述至少一个微小流路中流通的所述原料流体不同的温度，所述至少一个微小流路以及所述至少一个热介质流路相互分离，以便能够进行在该微小流路中流通的所述原料流体与在该热介质流路中流通的所述热介质之间的热交换。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其中，
在所述处理构件中，所述至少一个微小流路包括多个微小流路，所述至少一个热介质流路包括多个热介质流路。
3.根据权利要求1所述的处理装置，其中，
所述处理构件的所述至少一个微小流路包括反应流路，所述反应流路通过在所述原料流体与在所述热介质流路中流通的所述热介质之间进行热交换，从而一边调节所述原料流体的温度一边进行所述原料流体的反应。
4.根据权利要求1所述的处理装置，其中，
在所述至少一个微小流路中流通有多种原料流体作为所述原料流体。
5.根据权利要求1所述的处理装置，其中，
在所述处理构件中，所述至少一个微小流路包括多个微小流路，所述至少一个热介质流路包括多个热介质流路，
在所述至少一个微小流路中流通有多种原料流体作为所述原料流体。
6.根据权利要求1所述的处理装置，其中，
所述处理构件的至少一个微小流路包括反应流路，所述反应流路通过在所述原料流体与在所述热介质流路中流通的热介质之间进行热交换，从而一边调节所述原料流体的温度一边进行所述原料流体的反应，
在所述至少一个微小流路中流通有多种原料流体作为所述原料流体。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的处理装置，其中，
所述反应槽以彼此具有不同比重并且彼此不相溶的第一原料流体以及第二原料流体分别分为上层以及下层的状态存积该第一原料流体以及该第二原料流体作为所述多种原料流体，
所述处理构件的所述至少一个微小流路包括反应流路以及合流流路，在该反应流路中，使从所述反应槽的下部送入的下层的所述第二原料流体一边流通一边进行反应，在该合流流路中，使所述反应槽的上层的所述第一原料流体在所述反应流路的中途向该反应流路内的所述第二原料流体合流。
8.一种处理方法，其一边控制原料流体的处理温度一边对该原料流体进行处理，其中，
所述处理方法包括如下步骤：
准备处理装置，所述处理装置具备处理构件以及处理槽，该处理构件具有相互分离的微小流路以及热介质流路，且向该微小流路内导入所述原料流体并在内部进行处理，该处理槽收容该处理构件，并且存积在该处理构件内进行处理而生成的处理生成物；以及
通过使所述原料流体在所述处理构件的所述微小流路内流通，并且使具有与在该微小流路中流通的所述原料流体不同的温度的热介质在所述热介质流路内流通，使该原料流体与该热介质在所述处理构件的内部进行热交换，从而调节所述微小流路内的原料流体的处理温度。
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