JP2002292271A - Flow type fine reaction passage, reaction apparatus and reaction method - Google Patents

Flow type fine reaction passage, reaction apparatus and reaction method

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JP2002292271A
JP2002292271A JP2001103809A JP2001103809A JP2002292271A JP 2002292271 A JP2002292271 A JP 2002292271A JP 2001103809 A JP2001103809 A JP 2001103809A JP 2001103809 A JP2001103809 A JP 2001103809A JP 2002292271 A JP2002292271 A JP 2002292271A
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reaction
cross
flow
channel
sectional area
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Japanese (ja)
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Hironari Seki
宏也 関
Yasuhiro Wada
康裕 和田
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the productivity of a desired material by efficiently mixing reaction fluids and securing the reaction time in a confluent part while suppressing the increase of pressure loss in a flow type fine reaction passage, a reaction apparatus and a reaction method. SOLUTION: In the fine flow type reaction passage 3 provided with a plurality of introducing flow passages 10A and 10B each having a fine cross-sectional surface area and a confluent passage 20 formed by joining the introducing flow passages 10A and 10B in the confluent part 15 and for joining and reacting the reaction fluids FA and FB flowing through each introducing flow passage 10A and 10b with each other in the confluent passage 20, the confluent passage 20 is structured to be provided with a throttle part 21 having a smaller cross-sectional surface area than the sum total of that of each introducing flow passages 10A and 10B formed in the confluent part 15 and an expanded part 22 provided in the downstream side of the throttle part 21 and having a larger cross-sectional surface area than that of the throttle part 21.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は微少流路内で反応流
体を流通させながら化学反応を行わせる、流通型微小反
応流路,反応装置及び反応方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flow-type micro reaction channel, a reaction apparatus, and a reaction method for causing a chemical reaction while flowing a reaction fluid in a micro flow channel.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、化学反応を効率的に行なえること
から、微少な流路断面積(1cm2以下)の反応路を用
いて複数の反応物質を流通させながら化学反応させる流
通型微小反応路(以下、単に反応路ともいう)が注目さ
れている。これは、反応路の流路断面積を微少にするこ
とにより反応路での反応物質の比表面積(単位体積当た
りの表面積)を大きくできることから、高い除熱効率が
得られ、反応系の温度制御を精密に行なえるためであ
り、このような理由から、特に大きな発熱反応を伴う反
応生成物(目的物質)の生産への適用が考えられてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, since a chemical reaction can be efficiently performed, a flow-type microreaction in which a plurality of reactants are caused to flow through a reaction path having a small flow path cross-sectional area (1 cm 2 or less) to cause a chemical reaction. Roads (hereinafter, also simply referred to as reaction paths) are attracting attention. This is because the specific surface area (surface area per unit volume) of the reactants in the reaction path can be increased by making the flow path cross-sectional area of the reaction path minute, so that high heat removal efficiency can be obtained and the temperature control of the reaction system can be performed. For this reason, application to production of a reaction product (target substance) accompanied by a particularly large exothermic reaction has been considered.

【0003】図10は、このような従来の流通型微小反
応路の構成の一例を示す図である。この反応路100
は、導入路101A,101B及び導入路101A,1
01Bが合流して形成される反応路102とをそなえて
構成されており、導入路101A,101Bにそれぞれ
導入された反応流体FA,FBが反応路102内で合流し
反応するようになっている。
[0003] Figure 10 is a diagram showing an example of such a conventional flow type micro-channel configuration. The reaction channel 100
Are the introduction paths 101A, 101B and 101A, 1
01B are configured to include a reaction channel 102 formed by the confluence, the introduction path 101A, the reaction fluid F A introduced respectively 101B, the F B so as to merge react in the reaction channel 102. ing.

【0004】反応路102の流路断面積は、導入路10
1Aの流路断面積と導入路101Bの流路断面積との合
計に略等しく、また、入口(上流端)102aから出口
(下流端)102bまで一定とされている。また、図示
しないが、反応路は、恒温槽内に置かれ、その周囲温度
が反応に最適な温度に一定制御されている。
The cross-sectional area of the reaction path 102 is
It is substantially equal to the sum of the cross-sectional area of the flow path of 1A and the cross-sectional area of the flow path of the introduction path 101B, and is constant from the inlet (upstream end) 102a to the outlet (downstream end) 102b. Further, although not shown, the reaction path is placed in a thermostat, and the ambient temperature thereof is controlled to a temperature optimum for the reaction.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような流通型微小反応路では、反応流体の反応器内で
の滞留時間、即ち反応時間を所定時間以上に確保すべく
反応流体のスループット(所定時間当たりに反応器を通
過する反応流体の量)を少量に設定すると、反応流路1
02の断面積が微小なため1反応路当たりの目的物質の
生産効率が低くなってしまう。そこで、かかる滞留時間
を所定時間以上に確保し且つ生産効率を向上させるべ
く、反応流体のスループットと反応路長とを共に増加す
ることが考えられるが、反応流体の圧力損失が大幅に増
大してしまうため現実的ではない。
However, in the flow-through micro-reaction path as described above, the throughput of the reaction fluid (predetermined time) is required in order to secure the residence time of the reaction fluid in the reactor, that is, the reaction time over a predetermined time. When the amount of the reaction fluid passing through the reactor per hour) is set to a small amount, the reaction flow path 1
Productivity of the target substance per reaction path for the cross-sectional area is minute 02 becomes low. Therefore, in order to secure such a residence time for a predetermined time or longer and to improve production efficiency, it is conceivable to increase both the throughput of the reaction fluid and the reaction path length, but the pressure loss of the reaction fluid is greatly increased. It is not realistic because it will be.

【0006】また、反応路102に対する反応流体のス
ループットが小さいと、反応路102内の反応流体の流
れは層流となるため、反応流体FAと反応流体FBとの混
合は、その界面を介しての分子拡散のみによって行なわ
れることとなる。したがって、反応流体FA,FBの混合
ひいては化学反応を効率的に行なわせるためには、反応
路102の断面積を小さくして、スループットに対する
界面積(接触面積)の比を大きくしなければならない。
Further, when the throughput of the reaction fluid to the reaction channel 102 is small, because the flow of the reaction fluid in the reaction channel 102 of the laminar flow, the mixing of the reactant fluid F A and reactant fluid F B, the interface This is performed only by molecular diffusion through the substrate. Thus, the reaction fluid F A, in order to carry out the mixing and hence chemical reaction of F B efficiently, by reducing the cross-sectional area of the reaction channel 102, to be increased ratio of interfacial area (contact area) on throughput No.

【0007】しかしながら、このような効果を顕著なも
のとするためには、反応路102の直径を10μm程度
まで小さくする必要があり、この場合も反応路102内
での反応流体の圧力損失が大きくなってしまう。本発明
は、このような課題に鑑み創案されたもので、圧力損失
の増大を抑制しつつ、反応流体を効果的に混合し且つ合
流部における反応時間を確保して、目的物質の生産性を
向上させることができるようにした、流通型微小反応流
路,反応装置及び反応方法を提供することを目的とす
る。
However, in order to make such an effect remarkable, it is necessary to reduce the diameter of the reaction channel 102 to about 10 μm. In this case, too, the pressure loss of the reaction fluid in the reaction channel 102 is large. turn into. The present invention has been made in view of such a problem, and suppresses an increase in pressure loss, effectively mixes a reaction fluid and secures a reaction time at a junction, thereby increasing productivity of a target substance. It is an object of the present invention to provide a flow-type micro reaction channel, a reaction apparatus, and a reaction method that can be improved.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の本発明の流通型微小反応流路は、微小な断面積をそれ
ぞれ有する複数の導入流路と、該導入流路が合流部にて
合流して形成される合流路とをそなえ、該各導入流路を
流通する反応流体を該合流路で合流させ反応させる微小
流通型反応流路において、該合流路が、該合流部に形成
され該各導入流路の断面積の総和よりも小さい断面積を
有する絞り部と、該絞り部の下流側に設けられ該絞り部
の断面積よりも大きな断面積を有する拡大部とをそなえ
て構成されていることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a flow-type minute reaction channel according to the present invention, wherein a plurality of introduction channels each having a minute cross-sectional area are provided, and the introduction channel is formed at a junction. A reaction channel flowing through each of the introduction channels, and reacting by combining the reaction fluids through the respective junction channels. In the microflow-type reaction channel, the junction is formed at the junction. A throttle section having a cross-sectional area smaller than the sum of the cross-sectional areas of the introduction flow paths, and an enlarged section provided downstream of the throttle section and having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the throttle section. It is characterized by being constituted.

【0009】請求項2記載の本発明の流通型微小反応流
路は、請求項1記載の流通型微小反応流路において、該
導入流路の該合流部における流路断面積が1cm2以下
であることを特徴としている。請求項3記載の本発明の
流通型微小反応流路は、請求項1又は2記載の流通型微
小反応流路において、該合流路の断面の相当直径が1c
m以下であることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the flow-type micro reaction channel according to the first aspect, wherein the flow channel has a cross-sectional area of 1 cm 2 or less at the junction of the introduction flow channel. It is characterized by having. According to a third aspect of the present invention, there is provided the flow-type micro reaction channel according to the first or second aspect, wherein the equivalent diameter of the cross section of the combined flow channel is 1c.
m or less.

【0010】なお、相当直径dsとは、下式(1)によ
りその流路断面積As及び流路断面の周長さLsにより
定義されるものであり、流路が円形であれば直径そのも
になる。 ds=4×As/Ls …(1) 請求項4記載の本発明の流通型微小反応流路は、請求項
1〜3の何れか1項に記載の流通型微小反応流路におい
て、該絞り部の断面積が、上記の導入流路の断面積の総
和の0.01倍〜0.8倍の範囲で設定されていること
を特徴としている。
The equivalent diameter ds is defined by the flow path cross-sectional area As and the flow path cross-sectional circumferential length Ls according to the following equation (1). become. ds = 4 × As / Ls (1) The flow-type micro reaction channel according to the present invention according to claim 4 is the flow-type micro reaction channel according to any one of claims 1 to 3, wherein The cross-sectional area of the portion is set in a range of 0.01 times to 0.8 times the total of the cross-sectional areas of the introduction flow path.

【0011】請求項5記載の本発明の流通型微小反応流
路は、請求項1〜4の何れか1項に記載の流通型微小反
応流路において、該拡大部の断面積が、該絞り部の断面
積の30倍〜3000倍の範囲で設定されていることを
特徴としている。請求項6記載の本発明の流通型微小反
応流路は、請求項1〜5の何れか1項に記載の流通型微
小反応流路において、該拡大部に、該拡大部を幅方向に
略均等に仕切る1以上の整流板が配設されていることを
特徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a flow-type minute reaction channel according to any one of the first to fourth aspects, wherein the cross-sectional area of the enlarged portion is smaller than that of the throttle. It is characterized in that it is set in the range of 30 times to 3000 times the sectional area of the part. The flow-type microreaction channel according to the present invention according to claim 6 is the flow-type microreaction channel according to any one of claims 1 to 5, wherein the enlarged portion is formed substantially in the width direction. It is characterized in that one or more rectifying plates for uniformly dividing are provided.

【0012】請求項7記載の本発明の反応装置は、請求
項1〜6の何れか1項に記載の流通型微小反応流路を1
以上そなえるとともに、該流通型微小反応流路の該導入
流路のそれぞれに対して反応流体を流通させるための反
応流体駆動装置とをそなえて構成されていることを特徴
としている。請求項8記載の本発明の反応方法は、微小
な導入流路を流通する複数の反応流体を合流/反応させ
る反応方法において、該複数の反応流体を該導入流路の
合流部で合流させる第1のステップと、上記の混合した
反応流体を、該導入流路の断面積の総和よりも小さな断
面積を有する絞り部で絞る第2のステップと、上記の混
合した反応流体を、該絞り部よりも大きな断面積を有す
る拡大部で反応させる第3のステップとをそなえて構成
されていることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the reaction apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the flow-type minute reaction channel according to any one of the first to sixth aspects is provided with one flow path.
With equipped above, it is characterized in that it is configured to include a reaction fluid drive for the reaction fluid is circulated to each of the inlet flow path of the flow through type fine reaction flow channel. The reaction method of the present invention according to claim 8 is a reaction method in which a plurality of reaction fluids flowing through a minute introduction flow path are combined / reacted, wherein the plurality of reaction fluids are joined at a junction of the introduction flow paths. Step 1, a second step of narrowing the mixed reaction fluid with a throttle having a cross-sectional area smaller than the total cross-sectional area of the introduction flow path, and a step of narrowing the mixed reaction fluid by the throttle And a third step of causing a reaction in an enlarged portion having a larger cross-sectional area.

【0013】請求項9記載の本発明の反応方法は、請求
項8記載の本発明の反応方法において、該導入流路の該
合流部における流路断面積が1cm2以下であることを
特徴としている。請求項10記載の本発明の反応方法
は、請求項8又は9記載の本発明の反応方法において、
該絞り部及び該拡大部の各断面の相当直径が1cm以下
であることを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided the reaction method of the eighth aspect, wherein a cross-sectional area of the flow passage at the junction of the introduction flow passage is 1 cm 2 or less. I have. The reaction method of the present invention described in claim 10 is the reaction method of the present invention described in claim 8 or 9,
It is characterized in that the equivalent diameter of each cross section of the narrowed portion and the enlarged portion is 1 cm or less.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図1〜図7は本発明の一実
施形態としての流通型微小反応流路,反応装置及び反応
方法について示す図である。本発明の一実施形態として
の反応装置は、図1に示すように、所定の原料(反応流
体)FAを収容するタンク1Aと、所定の原料(反応流
体)FBを収容するタンク1Bと、原料FA,FBとを反
応させて所定の物質(生成物、目的物)を生成するため
の反応器(流通型微小反応流路)3と、タンク1Aから
原料FAを、パイプPAを介して反応器3に送給するため
のポンプ(反応流体駆動装置)2Aと、タンク1Bから
原料FBを、パイプPBを介して反応器3に送給するため
のポンプ(反応流体駆動装置)2Bとをそなえて構成さ
れている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 7 are diagrams showing a flow-type micro reaction channel, a reaction apparatus, and a reaction method according to an embodiment of the present invention. The reaction apparatus as an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a tank 1A for accommodating a predetermined raw material (reactant fluid) F A, a tank 1B for housing a predetermined material (reaction fluid) F B , raw F a, is reacted with a F B given substance (product, the desired product) and the reactor (flow type micro-channel) 3 for generating a raw material F a from the tank 1A, the pipe P a pump (reaction fluid circulating device) 2A for feeding to the reactor 3 through the a, the raw material F B from the tank 1B, a pump for delivering the reactor 3 via a pipe P B (reaction fluid (Drive device) 2B.

【0015】なお、原料FA,FBが流動しにくいものの
場合には、予め溶媒に溶解させてタンク1A,1Bに供
給するようにしても良い。また、反応器3を閉塞させな
いように予めフィルタなどを用いて、原料FA,FBから
微細な塵等を予め除去しておいても良い。具体的には、
例えば原料FA,FBをフィルタを通してタンク1A,1
Bに供給したり、或いはパイプPA,PBにフィルタを介
装すればよい。
[0015] The starting F A, in the case of a F B is unlikely to flow causes the previously dissolved in solvent tank 1A, may be supplied to the 1B. Further, etc. using pre filter to prevent the reactor 3 is closed, the raw material F A, may be previously remove fine dust from F B. In particular,
For example material F A, tank F B through the filter 1A, 1
B or a filter may be interposed in the pipes P A and P B.

【0016】さて、反応器3の上下には温度調整手段と
して平板状のヒータ(例えば電熱板)4がそれぞれ配置
されており、反応器3を流通する原料FA,FBがこれら
のヒータ4により加熱されその反応に最適な温度に調整
されるようになっている。なお、このような温度調整手
段は、電熱板に限定されず、例えば恒温水槽であっても
良い。また、温度調整は、加熱に限定されるものではな
く、反応の種類に応じて適宜設定されるもので、原料F
A,FBを冷却することもある。
[0016] Now, plate-shaped heater as a temperature adjustment means and below the reactor 3 (e.g. electric heating plate) 4 are arranged, a raw material F A, F B is these heaters 4 which flows through the reactor 3 To adjust the temperature to an optimum temperature for the reaction. In addition, such a temperature adjusting unit is not limited to the electric heating plate, and may be, for example, a constant temperature water tank. Further, the temperature adjustment is not limited to heating, and is appropriately set according to the type of reaction.
A, sometimes to cool the F B.

【0017】反応器3からの流体FGは、パイプPGを介
して図示しない精製装置に送られ、この精製装置で、蒸
留や抽出等の公知の方法により流体FGから所定の物質
(目的物質)が精製されるようになっている。本発明の
流通型微小反応通路の一実施形態としての反応器3は、
図2(b)に示すように、基板部31と、基板部31に
積載される蓋部32とをそなえて構成されている。基板
部31には、図2(a)〜(d)に示すように、複数
(ここでは2つ)の導入流路10A,10Bと、これら
の導入流路10A,10Bが合流して形成される合流路
20とがそれぞれ溝状に設けられており、蓋部32が積
載されると、流路10A,10B,20が閉断面流路と
して形成されることとなる。また、各流路10A,10
B,20はその相当直径が1cm以下の微小流路として
構成されており、高い比表面積を有し、高い除熱効率が
得られるようになっている。
[0017] Fluid F G from the reactor 3 is sent to an unillustrated purifier via the pipe P G, in the purifier, the predetermined substance (object from a fluid F G by a known method such as distillation or extraction Substance) is to be purified. Reactor 3 as one embodiment of a flow-type micro-passage of the present invention,
As shown in FIG. 2 (b), it is configured to include a substrate part 31 and a lid part 32 loaded on the substrate part 31. As shown in FIGS. 2A to 2D, a plurality of (two in this case) introduction flow paths 10 </ b> A and 10 </ b> B and these introduction flow paths 10 </ b> A and 10 </ b> B are formed in the substrate portion 31. that a merging path 20 is provided in a groove shape, respectively, when the lid 32 is loaded, the flow path 10A, 10B, 20 is to be formed as a closed cross section channel. In addition, each flow path 10A, 10
B, 20 is configured as a microchannel having an equivalent diameter of 1 cm or less, has a high specific surface area, and can obtain high heat removal efficiency.

【0018】導入流路10A,10Bは、図2(b)に
示すように、一端(上流端)11A,11Bが、蓋部3
2に形成された流路32A,32Bを介して、上述した
外部のパイプPA,PBに接続され、また、他端(下流
端)が互いに接続されて合流部15が形成されている。
導入路10A,10Bの合流部15における流路断面積
A,Bは微小(1cm2以下、好ましくは0.5cm2
以下、更に好ましくは1mm2以下)に設定されてお
り、これにより、原料FA,FBを高速で合流部15に導
入/衝突させ、その混合が効率的に行なわれるようにし
ている。
The introduction flow channel 10A, 10B, as shown in FIG. 2 (b), one end (upstream end) 11A, 11B is, lid 3
2 are connected to the above-mentioned external pipes P A and P B via flow paths 32A and 32B formed at the other end, and the other end (downstream end) is connected to each other to form a junction 15.
Introducing path 10A, the flow path cross-sectional area S A in the combined unit 15 of 10B, S B is small (1 cm 2 or less, preferably 0.5 cm 2
Or less, more preferably is set to 1 mm 2 or less), thereby, the raw material F A, is introduced / collision to the confluence section 15 at high speed F B, the mixture is to be efficiently performed.

【0019】合流路20は、合流部15を基端(上流
端,入口)として形成されており、この基端部15を含
む上流側の所定領域21は、その流路断面積SMが、導
入流路10A,10Bの流路断面積SA,SBの総和(導
入路合計断面積)STよりも小さくなるように設定され
ている(SM<ST,ST=SA+SB)。つまり、合流路
20には、その入口に絞り部21が設けられているので
ある。これにより、導入流路10A,10Bに供給され
た原料FA,FBは、合流部15(絞り部21)で絞られ
て、乱流状態下で効率良く混合するようになっている。
The merging channel 20 is formed with the merging portion 15 as a base end (upstream end, inlet). A predetermined area 21 on the upstream side including the base end portion 15 has a cross-sectional area S M of the flow channel. introduction flow path 10A, the flow path cross-sectional area S a of 10B, is set to be smaller than the sum (introduction path total cross-sectional area) S T of S B (S M <S T , S T = S a + S B ). That is, the converging section 20 is provided with the throttle section 21 at the entrance. Thus, the introduction channel 10A, 10B is supplied to the raw material F A, F B is throttled at the joining portion 15 (diaphragm portion 21), thereby efficiently mixing under turbulent flow conditions.

【0020】絞り部21の流路断面積SMは、上記の導
入路合計断面積STよりも小さければよいが、導入路合
計断面積STに対し、好ましくは0.05〜0.5倍の
範囲、さらに好ましくは、0.1〜0.3倍の範囲であ
る。一方、絞り部21の下流側の領域22は、その流路
断面積SRが、領域部21の流路断面積SMよりも大きく
設定されている(領域22は、領域部21が拡大して形
成されている)。つまり、合流路20には、絞り部21
の下流側に拡大部22がそなえられており、拡大部22
において原料液FA,FBの混合液の流速を減少させ、こ
の混合液の反応器3内での滞留時間すなわち反応時間を
確保してその反応を効率よく行なわせるようにしてい
る。
The flow path cross-sectional area S M of the diaphragm portion 21 may be smaller than the introduction channel total sectional area S T above, but with respect to the introduction path total sectional area S T, preferably 0.05 to 0.5 The range is twice, more preferably 0.1 to 0.3 times. On the other hand, the region 22 of the downstream side of the throttle portion 21, the flow path cross-sectional area S R is the channel cross-sectional area S is set larger than M (region 22 region 21 region 21 is expanded Is formed.) That is, the converging section 20 includes the throttle section 21
Is provided on the downstream side of the
In the raw material solution F A, it reduces the flow speed of the mixture of F B, are the reaction so as to efficiently conducted to ensure the residence time or reaction time in the reactor 3 under this mixture.

【0021】拡大部22の流路断面積SRは、少なくと
も導入路合計断面積STよりも大きく設定されているこ
とが好ましい(SR>ST)。また、流路断面積SRは、
絞り部21の流路断面積SMに対しては、一般的に10
〜10,000倍、好ましくは20〜5,000倍、さ
らに好ましくは30〜3,000倍である。本反応器3
では、合流部15が絞り部として形成されているので合
流部15における圧力損失は、従来反応流路より増加す
るが、従来の合流路に較べ断面積が大きな拡大部22が
設けられており、この拡大部22以降は流速が減少傾向
になるので、このような絞り部21による圧力損失分を
考慮しても、合流路20ひいては反応器3における原料
液FA,FBの圧力損失を減少させることができるように
なっている。
It is preferable that the cross-sectional area S R of the flow passage of the enlarged portion 22 is set to be at least larger than the total cross-sectional area S T of the introduction path (S R > S T ). Further, the flow path cross-sectional area S R is
In general, the flow passage cross-sectional area S M of the throttle unit 21 is 10
It is 10 to 10,000 times, preferably 20 to 5,000 times, more preferably 30 to 3,000 times. This reactor 3
In the embodiment, since the merging portion 15 is formed as a throttle portion, the pressure loss at the merging portion 15 is larger than that of the conventional reaction channel, but the enlarged portion 22 having a larger cross-sectional area than the conventional merging channel is provided. since the enlarged portion 22 and later the flow rate is decreasing, even in consideration of the pressure loss due to such diaphragm section 21, the raw material solution F a in the combined channel 20 and thus the reactor 3, reducing the pressure loss of the F B It can be made to be.

【0022】また、合流路20の下流端(合流路出口)
23aを含む領域23は、ここでは、拡大部22に対し
て縮小して形成され、下流端23aは、上述した外部の
配管PGに接続されている。なお、合流路20は、原料
A,FBを混合し反応させる個所であることから、以
下、反応路ともいう。
Further, the downstream end of the merging channel 20 (merging channel outlet)
Region 23 including 23a is here formed by reducing relative enlargement 22, downstream end 23a is connected to an external pipe P G described above. Incidentally, the combined channel 20, feed F A, because it is location for mixing the F B reaction, hereinafter also referred to as the reaction path.

【0023】また、流路10A,10B,20を形成す
るの壁面の材質(即ち基板部31の材質及び蓋部32の
材質)は、例えば、ガラスやステンレスであり、また、
原料FA,FB及び原料FA,FBの反応に影響を及ぼさな
いものであれば、各種の樹脂を用いてもよい。製作の容
易性の点で樹脂は好ましい態様である。本流通型微小反
応流路,反応装置及び反応方法を用いて行なわれる化学
反応は、何ら限定されるものではなく、例えば、エステ
ル化反応、エステル交換反応、アミド化反応、アミド交
換反応、酸無水物合成反応、酸塩化物合成反応、加水分
解反応、脱水反応、還元反応、還元的アミノ化反応、酸
化反応、脱水素反応、ニトロ基合成反応、ニトロ化反
応、電解酸化反応、電解還元反応、電解カップリング反
応、ホフマン転位反応、シュミット反応、クルチウス反
応、ローゼン反応、アルケンオキサイドの転位反応、エ
ーテルの転位反応、その他転位反応、ディールスアルダ
ー反応、ヘテロディールスアルダー反応、その他協奏反
応、脱シアン化水素反応、4級アンモニウム塩のホフマ
ン脱離反応、エーテルの脱アルコール反応、脱炭酸反
応、脱SO2反応、求核置換反応、ハロゲン化反応、ハ
ロゲン付加反応、ハロゲン化水素付加反応マイケル付加
反応、ヒドロボレーション、ヒドロホルミル化反応、シ
アノヒドリン反応、アセタール反応、ヘミアセタール反
応、アルドール反応、Wittig反応、アルキル化反
応、その他付加反応、アシル化反応、鈴木カップリング
反応、ジアゾ化反応、ジアゾカップリング反応、有機金
属の付加反応、有機金属の金属交換反応等である。
The material of the walls forming the flow paths 10A, 10B and 20 (ie, the material of the substrate 31 and the material of the lid 32) is, for example, glass or stainless steel.
Material F A, F B and feedstock F A, as long as it does not affect the reaction of F B, it may be used various resins. Resin in terms of ease of fabrication is a preferred embodiment. The chemical reaction performed using the present flow-type micro reaction channel, reaction apparatus and reaction method is not limited at all, and examples thereof include an esterification reaction, a transesterification reaction, an amidation reaction, a transamidation reaction, and an acid anhydride. Product synthesis reaction, acid chloride synthesis reaction, hydrolysis reaction, dehydration reaction, reduction reaction, reductive amination reaction, oxidation reaction, dehydrogenation reaction, nitro group synthesis reaction, nitration reaction, electrolytic oxidation reaction, electrolytic reduction reaction, Electrolytic coupling reaction, Hoffman rearrangement reaction, Schmidt reaction, Curtius reaction, Rosen reaction, alkene oxide rearrangement reaction, ether rearrangement reaction, other rearrangement reaction, Diels Alder reaction, hetero Diels Alder reaction, other concerted reaction, hydrogen cyanide reaction, Hoffman elimination reaction of quaternary ammonium salt, dealcoholation reaction of ether, decarboxylation reaction, desorption O 2 reaction, nucleophilic substitution reaction, halogenation reaction, halogen addition reaction, hydrogen halide addition reaction Michael addition reaction, hydrate hydroboration, hydroformylation, cyanohydrin reaction, the acetal reaction, hemiacetal reaction, aldol reaction, Wittig reaction, Examples include an alkylation reaction, an addition reaction, an acylation reaction, a Suzuki coupling reaction, a diazotization reaction, a diazo coupling reaction, an addition reaction of an organic metal, and a metal exchange reaction of an organic metal.

【0024】ハロゲン化反応としては、塩素化、臭素
化、フッ素化、ヨウ素化が挙げられ、対象となる反応基
質に制限はないが、芳香族化合物、複素環化合物、含カ
ルボニル化合物、糖が挙げられる。有機金属の付加反応
としては、有機官能基への有機リチウム化合物の付加反
応、有機官能基へのグリニャー試薬の付加反応が挙げら
れる。反応に用いられる官能基として具体的には、シア
ノ基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、
アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル
基、アミノカルボニル基が挙げられ、具体的には、アシ
ル基、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、
プロピルオキシカルボニル基、アミノカルボニル基、ジ
メチルアミノカルボニル基が挙げられる。グリニャー試
薬の具体例としては、臭化メチルマグネシウム、臭化エ
チルマグネシウム、臭化プロピルマグネシウム、臭化フ
ェニルマグネシウム、塩化メチルマグネシウム、塩化エ
チルマグネシウム、塩化プロピルマグネシウム、塩化フ
ェニルマグネシウムが挙げられる。
[0024] As the halogenation reaction, chlorination, bromination, fluorination include iodinated, but not limited to reaction substrate in question, aromatic compounds, heterocyclic compounds, carbonyl-containing compounds, include sugar Can be Examples of the addition reaction of an organic metal include an addition reaction of an organolithium compound to an organic functional group and an addition reaction of a Grignard reagent to an organic functional group. Specific examples of the functional group used in the reaction include a cyano group, an alkylcarbonyl group, an arylcarbonyl group,
Examples include an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, and an aminocarbonyl group, specifically, an acyl group, a methoxycarbonyl group, an ethoxycarbonyl group,
Propyloxy carbonyl group, an aminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group. Specific examples of Grignard reagents include methyl magnesium bromide, ethyl magnesium bromide, propyl magnesium bromide, phenyl magnesium bromide, methyl magnesium chloride, ethyl magnesium chloride, propyl magnesium chloride, and phenyl magnesium chloride.

【0025】還元反応には、金属、合金、金属水素化物
を用いることが可能であり、金属水素化物として具体的
には、水素化アルミニウムリチウム、水素化アルミニウ
ムナトリウム、水素化ホウ素リチウム、水素化ホウ素ナ
トリウム、および、それらの重水素置換体を使用するこ
とが可能である。有機金属の金属交換反応には、有機金
属化合物と活性水素を有する化合物の反応、有機金属化
合物とハロゲン原子を有する化合物の反応が挙げられ
る。有機金属化合物と活性水素を有する化合物の反応と
しては、2級アミンのリチウム化反応が挙げられ、具体
的には、ブチルリチウムとジイソプロピルアミンからの
リチウムジイソプロピルアミドの合成反応が挙げられ
る。
In the reduction reaction, it is possible to use metals, alloys and metal hydrides. Specific examples of the metal hydride include lithium aluminum hydride, sodium aluminum hydride, lithium borohydride and borohydride. It is possible to use sodium and their deuterium substitutes. The metal-exchange reaction of an organic metal includes a reaction between an organic metal compound and a compound having active hydrogen, and a reaction between an organic metal compound and a compound having a halogen atom. Examples of the reaction between the organometallic compound and the compound having active hydrogen include a lithiation reaction of a secondary amine, and specifically, a synthesis reaction of lithium diisopropylamide from butyllithium and diisopropylamine.

【0026】また、反応基質及び反応剤が液体の場合、
反応溶媒の使用は必須ではないが、必要ならば存在させ
ることが出来る。好ましい溶媒の具体例は、水、液体ア
ンモニア、有機溶媒、超臨界溶媒、イオニックリキッド
が使用可能である。有機溶媒としては、脂肪族系炭化水
素、芳香族炭化水素類、ケトン類、アルデヒド類、エ−
テル類、エステル類、アミン類、スルホキシド類、アル
コール類、ニトリル類、複素芳香族化合物、ハロゲン溶
媒、カルボン酸類が挙げられ、鉱酸としては、スルホン
酸類、リン酸類が挙げられる。超臨界溶媒としては、超
臨界水、超臨界二酸化炭素などを用いることが出来る。
さらには、これらの任意の割合の混合物、あるいは反応
基質自体、あるいは反応剤、あるいは目的物、あるいは
反応液を溶媒として用いることもできる。
Further, if the reaction substrate and reaction agents is a liquid,
The use of a reaction solvent is not essential, it may be present if desired. Specific examples of preferred solvents include water, liquid ammonia, organic solvents, supercritical solvents, and ionic liquids. As the organic solvent, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, ketones, aldehydes, et -
Examples include ters, esters, amines, sulfoxides, alcohols, nitriles, heteroaromatic compounds, halogen solvents, carboxylic acids, and mineral acids include sulfonic acids and phosphoric acids. As the supercritical solvent, supercritical water, supercritical carbon dioxide and the like can be used.
Further, a mixture of these at an arbitrary ratio, the reaction substrate itself, a reactant, a target substance, or a reaction solution can be used as a solvent.

【0027】反応流体は互いに混じり合う流体同士でも
よく、混じり合わない流体同士でも構わない。混じり合
う流体同士とは、同じもしくは比較的性質の近い有機溶
媒を用いた溶液同士、あるいはメタノールなどの極性の
高い有機溶媒を用いた溶液と水などであり、混じり合わ
ない流体同士とは、ヘキサンなどの低極性の溶媒を用い
た溶液とメタノールなどの高極性の溶媒を用いた溶液が
あげられる。
The reaction fluid may be a fluid between miscible with each other, it may be a fluid between immiscible. Fluids that are mixed are solutions that use the same or relatively similar organic solvents, or solutions that use a highly polar organic solvent such as methanol and water, and fluids that are not mixed are hexane. And a solution using a highly polar solvent such as methanol.

【0028】本流通型微小反応流路,反応装置及び反応
方法により生成される生成物は限定されるものではない
が、固体であれば、例えば、金属、合金、金属酸化物、
4級アンモニウム塩、4級ピリジニウム塩、ハロゲン化
アルカリ金属塩、ハロゲン化アルカリ土類金属塩、水酸
化アルカリ金属、水酸化アルカリ土類金属、ホウ素含有
化合物、アルミニウムアルコキシド、重合物、縮合物お
よびこれらを含有する混合物である。
The products produced by the flow-type minute reaction channel, the reaction apparatus and the reaction method are not limited. If they are solids, for example, metals, alloys, metal oxides,
Quaternary ammonium salts, quaternary pyridinium salts, alkali metal halide salts, alkaline earth metal halide salts, alkali metal hydroxides, alkaline earth metal hydroxides, boron-containing compounds, aluminum alkoxides, polymers, condensates and the like Is a mixture containing

【0029】本発明の一実施形態としての流通型微小反
応流路,反応装置は上述したように構成されており、以
下のような手法(本発明の一実施形態としての反応方
法)により行なわれる〔以下、図1及び図2を参照して
説明する〕。つまり、ポンプ2A,2Bにより、原料F
A,FBが導入路10A,10Bに送給されると、原料F
A,FBは、微小な断面積を有する導入路10A,10B
を介して混合部15に高速で導入され合流/衝突し(第
1のステップ)、さらに絞り部21で絞られ(第2のス
テップ)乱流状態が促進され混合される。したがって、
上述した従来技術のように、原料FA,FBの界面を介し
ての分子拡散による混合に較べ、混合効率を極めて高い
ものとすることができ、これにより、原料FA,FBの反
応効率ひいては目的物質の生産効率を向上させることが
できる。
The flow-type minute reaction channel and the reaction apparatus as one embodiment of the present invention are configured as described above, and are carried out by the following method (reaction method as one embodiment of the present invention). [Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 1 and 2]. That is, the raw materials F are pumped by the pumps 2A and 2B.
A, when the F B introduction path 10A, is fed to 10B, feed F
A, F B, the introduction channel 10A having a small cross-sectional area, 10B
The liquid is introduced into the mixing unit 15 at a high speed and merges / collides with each other (first step), and is further throttled by the throttle unit 21 (second step) to promote and mix the turbulent state. Therefore,
As in the prior art described above, the raw material F A, compared to mixing by molecular diffusion through the interface F B, can be a mixing efficiency extremely high, thereby, the raw material F A, the reaction of F B Efficiency, and thus the production efficiency of the target substance, can be improved.

【0030】そして、絞り部21を通過した原料FA
Bの混合流体は、拡大部22を流通しながら反応し
(第3のステップ)、この際、流路断面の拡大により流
速が減少するので原料FA,FBの反応流路20における
滞留時間を確保できる。反応器3内は、ヒータ4により
反応に最適な温度に調整されており、したがって、かか
る滞留時間の確保は、即ち、原料FA,FBの反応時間を
確保することとなり、この点でも、原料FA,FBの反応
効率ひいては目的物質の生産効率を向上させることがで
きる。
Then, the raw materials F A ,
Mixed fluid F B reacts while flowing through the enlarged portion 22 (third step), this time, the residence in the raw material F A, the reaction channel 20 of the F B since the flow rate is reduced by the expansion of the channel cross-section I can secure time. Reactor 3 is adjusted to the optimum temperature for the reaction by the heater 4, thus, such residence time ensured, i.e., the raw material F A, becomes possible to secure the reaction time F B, also in this respect, material F a, it is possible to improve the production efficiency of the reaction efficiency and thus the target substance F B.

【0031】また、このように拡大部22が設けられて
いるので、絞り部21による圧力損失分を考慮しても、
従来技術にくらべ、反応器3における原料液FA,FB
圧力損失を減少できるようになっている。したがって、
流通型微小反応流路,反応装置及び反応方法によれば、
圧力損失を増大させることなく、目的物質の生産性を向
上させることができるという利点がある。
Further, since the enlarged portion 22 is provided as described above, even if the pressure loss due to the throttle portion 21 is considered,
Compared to the prior art, the raw material solution F A in the reactor 3, has to be able to reduce the pressure loss of the F B. Therefore,
According to the flow-type micro reaction channel, the reaction apparatus and the reaction method,
There is an advantage that the productivity of the target substance can be improved without increasing the pressure loss.

【0032】なお、必要で有れば、原料FA,FBを反応
器3に通液するのに先立ち流路10A,10B,20内
に、溶媒もしくは反応に不活性な気体を流通させてもよ
く、さらに必要で有れば、反応器3自体を乾燥しても良
い。本発明の流通型微小反応流路,反応装置は上述した
実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲
で種々変形を行なうことが可能である。
[0032] Incidentally, if it is necessary, the raw material F A, F B reactor 3 to passed through to the the prior channel 10A, to 10B, 20 in, by circulating an inert gas in a solvent or reaction If necessary, the reactor 3 itself may be dried. The flow-type minute reaction channel and the reaction apparatus of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

【0033】例えば、上述の実施形態では、絞り部を、
導入流路10A,10Bの合流部15を含む所定領域2
1として構成した例を示したが、絞り部は、合流部15
にて原料FA,FBを効果的に混合すべく導入流路10
A,10Bに対して流路を絞るものであれば良く、例え
ば図3(a),(b)に示すように、合流部15そのも
ので形成するようにしても良い(即ち、図3(a),
(b)に示す平面視において、絞り部を領域ではなくス
ポット的に形成しても良い)。図3(a)では、原料F
A,FBの流通方向に沿って流路(拡大部)22の拡大す
る度合いが一定にされており、図3(b)では、かかる
拡大する度合いが、流通方向に沿って徐々に大きくなる
ように設定されている。
For example, in the above-described embodiment,
Predetermined area 2 including junction 15 of introduction flow paths 10A and 10B
1 is shown, but the converging section is connected to the merging section 15.
In order to mix the raw material F A, the F B effectively by introducing flow channel 10
It is sufficient that the flow path is narrowed with respect to A and 10B. For example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the flow path may be formed by the merging portion 15 itself (that is, as shown in FIG. ),
(In the plan view shown in (b), the aperture portion may be formed not as an area but as a spot.) Figure 3 (a), the feed F
A, the flow path along the flow direction of F B are the degree of expansion of the (enlarged portion) 22 is fixed, in FIG. 3 (b), the degree of such expansion, gradually increases along the flow direction It is set as follows.

【0034】また、図4(a)〜(e)に示すように、
合流路20の幅方向(合流路20を流通する原料の進行
方向に対して垂直の方向)に沿って合流路20を略均等
に仕切るように、合流路20の拡大部22に1以上の整
流板(整流手段)5を配設してもよい。このように整流
板5を設けることにより、原料FA,FBが合流路20を
流通する際に、幅方向へ流れてしまうことを防止でき、
原料FA,FBの滞留時間のばらつきによる目的物質の生
産効率の低下を抑制できる。
As shown in FIGS. 4A to 4E,
One or more rectifications are provided in the enlarged portion 22 of the merged channel 20 so as to substantially uniformly divide the merged channel 20 along the width direction of the merged channel 20 (the direction perpendicular to the direction of travel of the raw material flowing through the merged channel 20). A plate (rectifying means) 5 may be provided. By providing the rectifying plates 5, when the raw material F A, is F B flows through the confluence passage 20, it is possible to prevent the may flow in the width direction,
Material F A, a reduction in the production efficiency of the target substance due to variation in the residence time of the F B can be suppressed.

【0035】整流手段は、図4(e)に示すように、比
較的高さがあり蓋部32ともに合流路20(拡大部2
2)の所定範囲を完全に仕切ってしまうものであっても
よいし、図5(a)に示すように、合流路20(拡大部
22)を完全に仕切らないものであってもよい。或い
は、合流路20(拡大部22)の所定領域を、図5
(b)に示すように、合流路20の幅方向にそって複数
配置された円筒形の分岐流路25として構成しても良
い。この場合、基板部31′における分岐流路25の各
相互間をなす部位が整流手段として機能することとな
る。分岐流路25は、例えば基板部31′をドリル等に
より貫設して形成される。
As shown in FIG. 4 (e), the rectifying means has a relatively high height and both the lid 32 and the merging channel 20 (the enlarged portion 2).
It predetermined range of 2) may be those resulting partitions completely, as shown in FIG. 5 (a), the combined channel 20 (enlarged portion 22) may be one which does not completely partitioned. Alternatively, a predetermined area of the merging channel 20 (the enlarged portion 22) is
As shown in (b), a plurality of cylindrical branch channels 25 may be arranged along the width direction of the merging channel 20. In this case, a portion which forms between the respective mutual branch channel 25 in the substrate 31 'functions as a rectifying means. The branch channel 25 is formed by, for example, penetrating the substrate portion 31 'with a drill or the like.

【0036】また、上述の実施形態では、導入流路10
A,10B及び合流路20がそれぞれ基板部31,3
1′に溝状に形成された例を示したが、例えば、図6に
示すように、各流路10A,10B,20をパイプによ
り構成してもよい。また、上述の実施形態では、2つの
導入流路を合流させる例を示したが、導入流路の数は2
つに限定されずいくつであっても良い。
In the above embodiment, the introduction flow path 10
A, 10B and the merging channel 20 are the substrate portions 31, 3 respectively.
An example is shown which is formed in a groove shape at the 1 ', for example, as shown in FIG. 6, each passage 10A, 10B, 20 and may be constituted by a pipe. Further, in the above-described embodiment, the example in which the two introduction flow paths are merged has been described.
The number is not limited to one and may be any number.

【0037】また、上述の実施形態では、1つの流通型
反応通路3により反応器が構成されているが、図7に示
すように、複数の流通型反応通路3を積層して反応器
3′を形成し、目的物質の生産量の増大を図っても良
い。なお、図7では、反応装置(反応器3′)を、7つ
の流通型微小反応流路をそなえた構成として示している
が、流通型微小反応流路の数量はこれに限定されず適宜
設定することができる。
In the above-described embodiment, the reactor is constituted by one flow-type reaction passage 3. However, as shown in FIG. 7, a plurality of flow-type reaction passages 3 are stacked to form a reactor 3 '. May be formed to increase the production amount of the target substance. Although FIG. 7 shows the reactor (reactor 3 ′) as having a configuration in which seven flow-type micro reaction channels are provided, the number of flow-type micro reaction channels is not limited to this and may be set as appropriate. can do.

【0038】[0038]

【実施例】(A)実施例 以下、図8及び図9を参照して本発明の一実施例として
の微小流通型反応流路,反応装置及び反応方法について
説明すると、本発明の一実施例としての反応装置は、上
述した実施形態と略同様に、図8に示すように、所定の
原料(反応流体)FA,FBを収容するタンク1A,1B
と、反応器(流通型微小反応流路)3″と、原料FA
BをパイプPA,PBを介して反応器3″に送給するた
めのポンプ(反応流体駆動装置)2A,2Bと、目的物
質を含む反応器3を通過した流体を収容するタンク1C
とをそなえて構成されている。また、反応器3″は、摂
氏0度に保持された恒温水槽5内に置かれており、その
雰囲気温度が、原料FA,FBの反応に最適な温度に調整
されている。
EXAMPLES (A) Example Hereinafter, micro-flow-type reaction channel as an embodiment of the invention with reference to FIGS. 8 and 9, will be described reactor and the reaction method, an embodiment of the present invention reactor as is substantially similar to the embodiment described above, as shown in FIG. 8, a predetermined raw material (reactant fluid) F a, the tank for accommodating the F B 1A, 1B
, A reactor (flow-type microreaction channel) 3 ″, raw material F A ,
Container 1C which houses F B pipe P A, a pump (reaction fluid circulating device) for feeding to the reactor 3 "via the P B 2A, and 2B, the fluid which has passed through the reactor 3 containing a target substance
It is configured with and. Further, the reactor 3 'is placed in a thermostat bath 5 which is maintained at 0 ° C, the ambient temperature, the raw material F A, it is adjusted to the optimum temperature for the reaction of F B.

【0039】本発明の微小流通型反応流路の一実施例と
しての反応器3″は、図9(b)の断面図に示すよう
に、導入流路60A,60B及び導入流路60A,60
Bが合流して形成される合流路70をそなえて形成され
ている。導入流路60A,60Bは、図9(a)の原料
供給口61A,61Bとそれぞれ接続されており、ま
た、原料供給口61A,61Bは、図8に示すパイプP
A,PBにそれぞれ接続されている。また、合流路70
は、パイプPG(図8参照)に接続された排出口75と
連通している。
As shown in the sectional view of FIG. 9 (b), the reactor 3 ″ as one embodiment of the micro flow type reaction channel of the present invention has inlet channels 60A and 60B and inlet channels 60A and 60A.
B is formed with a merging channel 70 formed by merging. The introduction flow paths 60A and 60B are connected to the raw material supply ports 61A and 61B of FIG. 9A, respectively, and the raw material supply ports 61A and 61B are connected to the pipe P shown in FIG.
A, are connected to the P B. In addition, the combined channel 70
Communicates with a discharge port 75 connected to a pipe P G (see FIG. 8).

【0040】流路60A,60B,70は、本体部51
に0.5mmの深さでそれぞれ設けられている。混合部
65の直ぐ上流側における導入流路の60A,60Bの
幅寸法b1は0.5mmに設定されている。したがっ
て、導入流路60A,60Bの断面形状は1辺の長さが
0.5mmの正方形であり、各断面積SA,SBは何れも
0.25mm2となる。また、合流路70の混合部65
の直ぐ下流側は、その断面積が導入流路60A,60B
の断面積の総和ST(=SA+SB=0.5)よりも小さ
な絞り部71として形成されている。
The flow paths 60A, 60B, 70 are
It is provided at a depth of 0.5mm to. 60A of the introduction flow channel in the immediate upstream side of the mixing portion 65, the width b 1 of the 60B is set to 0.5 mm. Therefore, the cross-sectional shape of the introduction flow channels 60A and 60B is a square having a side length of 0.5 mm, and each of the cross-sectional areas S A and S B is 0.25 mm 2 . Further, the mixing section 65 of the merging channel 70
Immediately downstream, the cross-sectional area of the introduction channel 60A, 60B of
Is formed as a constricted portion 71 smaller than the sum S T (= S A + S B = 0.5) of the cross-sectional areas of.

【0041】ここでは、絞り部71は、導入流路の60
A,60Bと同様に幅寸法が0.5mmに設定されてお
り、その断面形状は1辺の長さが0.5mmの正方形で
あり、その断面積SMは、0.25mm2である。また、
絞り部71の長さ寸法L1は、1mmに設定されてい
る。また、拡大部72の各寸法は、それぞれ、b2=5
0mm,L2=10mm,L3=106mmで設定されて
おり、流路断面積及び流路断面の相当直径は、それぞ
れ、最大でも25mm2,約1mmである。また、上記
寸法設定により、反応器3の混合部65よりも下流側の
反応に関与する反応部(合流路)70の容積は、2.7
8mL(ミリリットル)となる。
In this case, the restricting section 71 is connected to the inlet channel 60.
The width dimension is set to 0.5 mm as in A and 60B, the cross-sectional shape is a square with a side length of 0.5 mm, and the cross-sectional area S M is 0.25 mm 2 . Also,
Length L 1 of the throttle portion 71 is set to 1 mm. Each dimension of the enlarged portion 72 is b 2 = 5.
0 mm, L 2 = 10 mm, is set in L 3 = 106 mm, the equivalent diameter of the channel cross-sectional area and flow path cross section, respectively, 25 mm 2 at most, about 1 mm. In addition, the volume of the reaction section (merging flow path) 70 involved in the reaction on the downstream side of the mixing section 65 of the reactor 3 is set to 2.7 due to the above dimension setting.
It becomes 8 mL (milliliter).

【0042】このような装置において、グリニア試薬
(臭化メチルマグネシウム)のTHF溶液〔3.0mo
l/l(モル/リットル)〕とケトン(4-Phenyl-2buta
none)のTHF溶液〔1.0mol/l(モル/リット
ル)〕とが、それぞれ上記原料FA,FBとして反応器に
0.5L(リットル)/hで供給され、アルコール(2-
Methyl, 4-Phenyl, 2-butanol)の生成が行なわれた。
上記条件から、これらの混合液は、反応部(合流路)7
0に対し、1L(リットル)/h(流速にすると約10
mm/sec)で供給され、この反応部70に約10秒
間滞留することとなり、この結果約80%の転化率が得
られた。
In such an apparatus, a Grignard reagent (methylmagnesium bromide) in a THF solution [3.0 mol
l / l (mol / liter)] and ketone (4-Phenyl-2buta
a THF solution of none) [1.0 mol / l (mol / l)], but each said feedstock F A, is supplied in the reactor as F B 0.5 L (liters) / h, alcohols (2-
Methyl, 4-Phenyl, 2-butanol) was produced.
From the above conditions, these mixed liquids are supplied to the reaction section (combined flow path) 7.
For 0, 1 L (liter) / h (about 10
mm / sec) and stayed in the reaction section 70 for about 10 seconds. As a result, a conversion of about 80% was obtained.

【0043】本反応は、発熱反応(反応熱:約300k
J/mol)であり、副生成物の発生を抑制し目的物質
を効率的に生産するためには、反応により発生した熱を
高効率に除去し、反応器3″内の液温(原料FA,FB
温度)を極力低温に保持することが必要となる。本反応
器3″では、上述したように、合流路(反応部)70の
断面の相当直径は最大でも1mmであることから、液温
の上昇を1℃以内に抑制することができ、上記のように
高い転化率が得られた。 (B)比較例 上述した図10に示すような従来構造において、上記の
本発明の一実施例としての反応器3″と同様に、合流路
(反応路)102の断面形状が、1辺が0.5mmの正
方形(断面積0.25mm2)で、且つ、反応路102
の容積が2.78mL(ミリリットル)となるように設
定したところ、反応路102の長さは11200mmと
なった。
This reaction is an exothermic reaction (heat of reaction: about 300 k
A J / mol), to produce a target substance by suppressing the generation of by-products efficiently, the heat generated by the reaction is removed with high efficiency, the liquid in the reactor 3 in "warm (feed F a, it is necessary to maintain the temperature) as possible to a low temperature of F B. in this reactor 3 ', as described above it, the equivalent diameter of the cross section of the joining path (reaction section) 70 is 1mm at most As a result, the rise in liquid temperature could be suppressed within 1 ° C., and a high conversion rate was obtained as described above. (B) Comparative Example In the conventional structure as shown in FIG. 10 described above, like the reactor 3 ″ as one embodiment of the present invention, the cross-sectional shape of the merging flow path (reaction path) 102 is one side. 0.5 mm square (cross-sectional area 0.25 mm 2 )
Was set to be 2.78 mL (milliliter), and the length of the reaction path 102 was 11,200 mm.

【0044】また、上記実施例と同様に、グリニア試薬
のTHF溶液とケトンのTHF溶液とを、それぞれ原料
A,FBとして反応器に0.5L(リットル)/hで供
給した。これにより、反応路102内での原料FA,FB
の混合流体の流速は、約1,000mm/secとなっ
た。即ち、上記実施例に対し、除熱性能を同等にし且つ
原料の反応部滞留時間を同等にして上記実施例と同等の
生産量を得ようとすべく、相当直径及び反応路容積を同
じにすると、反応路102内での原料FA,FBの混合流
体の流速が、上記実施例に対し約100倍となったので
ある。 (C)結果 流体(原料)の反応路での圧力損失は、流速の二乗に比
例することから、本実施例の反応装置及び反応器3″で
は、目的物を同じ量を生産しようとした場合、かかる流
速を従来に対し約1/100とすることができ、絞り部
71による圧力損失を考慮しても、反応路全体としては
圧力損失を低減できる。
[0044] Further, similarly to the above embodiment, and a THF solution of the THF solution with a ketone of the Grignard reagent was fed at 0.5 L (liters) / h, respectively reactor as a starting material F A, F B. Thus, the raw material F A in the reaction path within 102, F B
Of the mixed fluid was about 1,000 mm / sec. That is, in order to obtain the same heat removal performance and the same production time as in the above-mentioned example with the same heat removal performance and the same residence time of the raw material in the reaction section, the equivalent diameter and the reaction path volume are made the same. , raw F a in the reaction channel 102., the flow velocity of the mixed fluid F B, it became about 100 times the above-described embodiment. (C) Results pressure loss in the reaction path of the fluid (raw material) is proportional to the square of the flow rate, the reaction in the apparatus and reactor 3 'of this embodiment, if you try to produce the same amount of the desired product Such a flow rate can be reduced to about 1/100 of that in the related art, and the pressure loss of the entire reaction path can be reduced even in consideration of the pressure loss due to the throttle section 71.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の流通型微
小反応流路,反応装置及び反応方法によれば、複数の反
応流体が、微小断面積を有する導入路を介して合流部に
流入して高速で衝突し、さらに、導入路の断面積の総和
よりも小さな断面積を有する絞り部で絞られるので、乱
流状態下において混合され、また、この混合した反応流
体は、絞り部よりも大きな断面積を有する拡大部を流通
するので、流速が抑制され、したがって、圧力損失の増
大を抑制しつつ、反応流体を効果的に混合し且つ合流部
における反応時間を確保して、目的物質の生産性を向上
させることができるという利点がある。
As described above in detail, according to the flow-type minute reaction channel, the reaction apparatus and the reaction method of the present invention, a plurality of reaction fluids are introduced into the junction via the introduction passage having a minute cross-sectional area. It flows in and collides at high speed, and is further throttled by a throttle having a smaller cross-sectional area than the total cross-sectional area of the introduction path. Since the gas flows through the enlarged portion having a larger cross-sectional area, the flow velocity is suppressed, and therefore, while suppressing an increase in pressure loss, the reaction fluid is effectively mixed, and the reaction time at the junction is secured. There is an advantage that the productivity of the substance can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態としての反応装置の全体構
成を示す模式的な斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the entire configuration of a reaction apparatus as one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態としての微小流通型反応流
路の構成を示す図であり、(a)はその平面図、(b)
は(a)のX1−X1断面図、(c)は(a)のX2−
X2断面図、(d)は(a)のX3−X3断面図、
(e)は(a)のX4−X4断面図である。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a configuration of a micro-flow-type reaction channel as one embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view thereof, and FIG.
Is a cross-sectional view taken along line X1-X1 of (a), and FIG.
X2 sectional view, (d) is an X3-X3 sectional view of (a),
(E) is a X4-X4 sectional view of (a).

【図3】(a),(b)は、本発明の一実施形態として
の微小流通型反応流路の変形例の要部構成を示す模式的
な平面図である。
FIGS. 3 (a) and 3 (b) are schematic plan views showing a main configuration of a modified example of the micro flow channel as one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施形態としての微小流通型反応流
路の変形例の構成を示す図であり、(a)はその平面
図、(b)は(a)のY1−Y1断面図、(c)は
(a)のY2−Y2断面図、(d)は(a)のY3−Y
3断面図、(e)は(a)のY4−Y4断面図である。
4A and 4B are diagrams showing a configuration of a modified example of the micro flow type reaction channel as one embodiment of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view thereof, and FIG. 4B is a sectional view taken along line Y1-Y1 of FIG. (C) is a sectional view taken along line Y2-Y2 of (a), and (d) is a sectional view taken along Y3-Y of (a).
3 is a cross-sectional view, and (e) is a Y4-Y4 cross-sectional view of (a).

【図5】本発明の一実施形態としての微小流通型反応流
路の変形例の構成を示す図であり、(a),(b)は図
4(e)に対応する模式的な断面図である。
[Figure 5] is a diagram showing a configuration of a variation of the micro flow type reaction channel according to an embodiment of the present invention, (a), (b) is a schematic sectional view corresponding to FIG. 4 (e) It is.

【図6】本発明の一実施形態としての微小流通型反応流
路の変形例の要部構成を示す模式的な斜視図である。
6 is a schematic perspective view showing a main part of a modification of the micro flow type reaction channel structure of an embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施形態としての反応装置の変形例
の全体構成を示す模式的な斜視図である。
FIG. 7 is a schematic perspective view showing the overall configuration of a modified example of the reactor as one embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例としての反応装置の全体構成
を示す模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the overall configuration of a reaction apparatus as one embodiment of the present invention.

【図9】本発明の一実施例としての微小流通型反応流路
の全体構成を示す図であり、(a)はその模式的な斜視
図、(b)は(a)のA−A断面図である。
[Figure 9] is a diagram showing an entire configuration of a micro-flow-type reaction channel as an embodiment of the present invention, (a) is its schematic perspective view, A-A cross section of (b) is (a) FIG.

【図10】従来の微小流通型反応流路の全体構成を示す
模式的な平面図である。
FIG. 10 is a schematic plan view showing the entire configuration of a conventional micro flow reaction channel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A〜1C タンク 2A,2B ポンプ(反応流体駆動装置) 3,3″ 流通型微小反応流路 3′ 反応器 4 電熱板 5 整流手段(整流板) 10A,10B,60A,60B 導入流路 15,65 合流部 20,70 合流路 21,71 絞り部 22,72 拡大部 31 基板部 32 蓋部 PA,PB,PG パイプ FA,FB 原料(反応流体) SA,SB 導入流路の断面積 ST 導入流路の断面積の総和 SM 合流路の断面積1A~1C tanks 2A, 2B pump (reaction fluid circulating device) 3,3 "flow-through micro-channel 3 'reactor 4 electrothermal board 5 rectifying means (rectification plate) 10A, 10B, 60A, 60B introduction channel 15, 65 merging portion 20, 70 joining path 21 and 71 stop portion 22 and 72 expanding portion 31 substrate 32 lid P A, P B, P G pipe F A, F B material (reactant fluid) S A, S B introduction flow Cross-sectional area of road S T Sum of cross-sectional areas of introduction flow path S M Cross-sectional area of merge flow path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G075 AA63 BD15 BD22 EA06 EB01 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of continued F-term (reference) 4G075 AA63 BD15 BD22 EA06 EB01

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 微小な断面積をそれぞれ有する複数の導
入流路と、該導入流路が合流部にて合流して形成される
合流路とをそなえ、該各導入流路を流通する反応流体を
該合流路で合流させ反応させる微小流通型反応流路にお
いて、 該合流路が、該合流部に形成され該各導入流路の断面積
の総和よりも小さい断面積を有する絞り部と、該絞り部
の下流側に設けられ該絞り部の断面積よりも大きな断面
積を有する拡大部とをそなえて構成されていることを特
徴とする、流通型微小反応流路。
A reaction fluid having a plurality of introduction channels each having a minute cross-sectional area, and a joining channel formed by joining the introduction channels at a junction, and flowing through each of the introduction channels. Wherein the converging flow path is formed in the merging section and has a cross-sectional area smaller than the sum of the cross-sectional areas of the introduction flow paths; A flow-type micro reaction channel, comprising: an enlarged portion provided downstream of the throttle portion and having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the throttle portion.
【請求項2】 該導入流路の該合流部における流路断面
積が1cm2以下であることを特徴とする、請求項1記
載の流通型微小反応流路。
2. The flow-type micro reaction channel according to claim 1, wherein a cross-sectional area of the flow channel at the junction of the introduction flow channel is 1 cm 2 or less.
【請求項3】 該合流路の断面の相当直径が1cm以下
であることを特徴とする、請求項1又は2記載の流通型
微小反応流路。
3. The flow-type micro reaction channel according to claim 1, wherein an equivalent diameter of a cross section of the junction channel is 1 cm or less.
【請求項4】 該絞り部の断面積が、上記の導入流路の
断面積の総和の0.01倍〜0.8倍の範囲で設定され
ていることを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に
記載の流通型微小反応流路。
Sectional area of 4. the narrowed portion, characterized in that it is set in 0.01 to 0.8 times greater than the sum of the cross-sectional area of the introduction flow path, claim 1 4. The flow-type minute reaction channel according to any one of items 3 to 5.
【請求項5】 該拡大部の断面積が、該絞り部の断面積
の30倍〜3000倍の範囲で設定されていることを特
徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の流通型微
小反応流路。
5. The cross-sectional area of the enlarged portion is set in a range of 30 times to 3000 times the cross-sectional area of the narrowed portion. Flow type micro reaction channel.
【請求項6】 該拡大部に、該拡大部を幅方向に略均等
に仕切る1以上の整流板が配設されていることを特徴と
する、請求項1〜5の何れか1項に記載の流通型微小反
応流路。
6. The device according to claim 1, wherein one or more rectifying plates for partitioning the enlarged portion substantially uniformly in the width direction are provided in the enlarged portion. Flow type micro reaction channel.
【請求項7】 請求項1〜6の何れか1項に記載の流通
型微小反応流路を1以上そなえるとともに、 該流通型微小反応流路の該導入流路のそれぞれに対して
反応流体を流通させるための反応流体駆動装置とをそな
えて構成されていることを特徴とする、反応装置。
7. A flow-type minute reaction channel according to any one of claims 1 to 6, further comprising one or more flow-type minute reaction channels, and a reaction fluid is supplied to each of the introduction flow paths of the flow-type minute reaction channel. A reaction device characterized by comprising a reaction fluid drive device for flowing the same.
【請求項8】 微小な導入流路を流通する複数の反応流
体を合流/反応させる反応方法において、 該複数の反応流体を該導入流路の合流部で合流させる第
1のステップと、 上記の混合した反応流体を、該導入流路の断面積の総和
よりも小さな断面積を有する絞り部で絞る第2のステッ
プと、 上記の混合した反応流体を、該絞り部よりも大きな断面
積を有する拡大部で反応させる第3のステップとをそな
えて構成されていることを特徴とする、反応方法。
8. A reaction method for joining / reacting a plurality of reaction fluids flowing through a minute introduction flow path, wherein the first step of joining the plurality of reaction fluids at a junction of the introduction flow paths; A second step of squeezing the mixed reaction fluid with a throttle having a smaller cross-sectional area than the sum of the cross-sectional areas of the introduction flow paths; and having the mixed reaction fluid having a larger cross-sectional area than the throttle. A reaction method, comprising: a third step of causing a reaction in an enlarged portion.
【請求項9】 該導入流路の該合流部における流路断面
積が1cm2以下であることを特徴とする、請求項8記
載の反応方法。
9. The reaction method according to claim 8, wherein a cross-sectional area of the flow path at the junction of the introduction flow path is 1 cm 2 or less.
【請求項10】 該絞り部及び該拡大部の各断面の相当
直径が1cm以下であることを特徴とする、請求項8又
は9記載の反応方法。
10. The reaction method according to claim 8, wherein an equivalent diameter of each cross section of the narrowed portion and the enlarged portion is 1 cm or less.
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