JP2011036773A - Reactor and reaction plant - Google Patents

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Tomofumi Shiraishi
朋史 白石
Tsutomu Kawamura
勉 河村
Takeyuki Kondo
健之 近藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reactor and a reaction plant evenly distributing a flow rate to a plurality of micro-reactors and increasing the production amount with a high reaction yield, without using a branch pipe nor a needle valve when numbering-up the micro-reactor. <P>SOLUTION: The reactor includes a first buffer 7 temporarily storing first fluid containing a first substance, a second buffer 6 temporarily storing second fluid containing a second substance, a plurality of cylindrical mixing flow passages 1 whirlingly mixing the first fluid with the second fluid, a plurality of first introducing flow passages 23 and a plurality of first inlet passages 3 connecting the first buffer 7 to each of the mixing flow passages 1, and a plurality of second introducing flow passages 22 and a plurality of second inlet passages 2 connecting the second buffer 6 to each of the mixing flow passages 1, evenly distributing the flow rate to the plurality of first inlet passages 3, and evenly distributing the flow rate to the plurality of second inlet passages 2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、化学合成や化学分析などの分野において液体または気体を流路内で混合して反応させる反応装置及び反応プラントに関する。   The present invention relates to a reaction apparatus and a reaction plant in which a liquid or a gas is mixed and reacted in a channel in fields such as chemical synthesis and chemical analysis.

近年、化学合成や化学分析の分野において、MEMS(Micro Electro Mechanical System)と呼ばれるマイクロ加工技術により製作された反応器が使用され始めている。この
反応器の流路は、断面寸法が数十〜数百μmで形成されており、このような反応器は、マイクロリアクタまたはマイクロミキサと呼ばれる。
In recent years, in the field of chemical synthesis and chemical analysis, a reactor manufactured by a micromachining technique called MEMS (Micro Electro Mechanical System) has begun to be used. The flow path of this reactor is formed with a cross-sectional dimension of several tens to several hundreds μm, and such a reactor is called a microreactor or a micromixer.

マイクロリアクタは、反応する物質を含む流体を2種類以上用意し、合流により微細流路内で互いに接触させて化学反応を生じさせることにより、反応物質を生成する。マイクロリアクタは、流路の幅や高さが小さく形成されており、反応部の体積当たりの表面積が大きく、流路の容積が小さい。そのため、熱交換がよく、物質の混合時間も短いので、反応による副生成物が低減して、反応収率が高くなるといった効果がある。   In the microreactor, two or more kinds of fluids containing a substance to be reacted are prepared, and the reactants are generated by bringing them into contact with each other in a fine flow path by merging and causing a chemical reaction. In the microreactor, the width and height of the flow path are small, the surface area per volume of the reaction part is large, and the volume of the flow path is small. Therefore, heat exchange is good and the mixing time of the substance is short, so that by-products due to the reaction are reduced and the reaction yield is increased.

このようなマイクロリアクタ1台で生産される化学物質量は、毎分数mL程度であり、工業的に大量生産を行う場合には、複数のマイクロリアクタを並列設置することが検討されている。複数のマイクロリアクタを並列させて生産量を増大する方法を、マイクロリアクタのナンバリングアップと称している。   The amount of chemical substances produced by one such microreactor is about several mL per minute, and in the case of industrial mass production, it is considered to install a plurality of microreactors in parallel. A method of increasing the production volume by arranging a plurality of microreactors in parallel is called numbering up of the microreactors.

〔特許文献1〕には、マイクロリアクタのナンバリングアップを行うため、一つの入口に対して複数の出口を有する複数の分岐配管を多段に接続し、分岐配管の出口を並列配置した複数のマイクロリアクタに接続するマイクロリアクタシステムが記載されている。   In [Patent Document 1], in order to increase the numbering of microreactors, a plurality of branch pipes having a plurality of outlets with respect to one inlet are connected in multiple stages, and the outlets of the branch pipes are connected to a plurality of microreactors arranged in parallel. A microreactor system is described.

〔特許文献2〕には、マイクロリアクタユニットを複数並列に配置し、原料供給用の配管にそれぞれ2方バルブ及びニードルバルブを設けてマイクロリアクタユニットの圧力損失をニードルバルブを用いて調整するマイクロリアクタ装置が記載されている。   [Patent Document 2] describes a microreactor device in which a plurality of microreactor units are arranged in parallel, and a two-way valve and a needle valve are respectively provided in a raw material supply pipe to adjust the pressure loss of the microreactor unit using the needle valve. Has been.

特開2007−136253号公報JP 2007-136253 A 特開2007−196082号公報JP 2007-196082 A

〔特許文献1〕に記載のマイクロリアクタシステムは、複数の分岐配管を多段に接続しているので、分岐配管同士または分岐配管とマイクロリアクタを接続する配管が複雑になってしまうという問題がある。又、マイクロリアクタを接続する配管の長さが異なることが多くなり、均等な流量分配がなされないため、生成される反応物に差異が生じるという問題がある。すなわち、濃度を等しくした物質Aが含まれる流体と物質Bが含まれる流体を混合して、目的物質Rを生成する場合、物質Bが含まれる流体の流量が大きいと、R+B→S(副生成物)の反応が生じるため、副生成物Sが多く生成されて目的物質Rの収率が低下するという問題がある。   Since the microreactor system described in [Patent Document 1] has a plurality of branch pipes connected in multiple stages, there is a problem that the branch pipes or the pipes connecting the branch pipes and the microreactor become complicated. In addition, the lengths of the pipes connecting the microreactors are often different, and there is a problem that a difference occurs in the generated reactants because an equal flow rate distribution is not performed. That is, when the target substance R is generated by mixing the fluid containing the substance A having the same concentration and the fluid containing the substance B, if the flow rate of the fluid containing the substance B is large, R + B → S (by-product Reaction) occurs, a large amount of by-product S is generated, and the yield of the target substance R decreases.

〔特許文献2〕に記載のマイクロリアクタ装置は、複数のマイクロリアクタのそれぞれの入口にニードルバルブを設けて流量調整を行う構造のため、個々のニードルバルブを調整が必要であり、操作が煩雑になってしまうという問題がある。又、均等な流量分配を行うことが難しく、副生成物Sが多く生成されて目的物質Rの収率が低下するという同様の問題がある。   Since the microreactor device described in [Patent Document 2] has a structure in which a needle valve is provided at each inlet of a plurality of microreactors to adjust the flow rate, it is necessary to adjust each needle valve, which makes the operation complicated. There is a problem of end. In addition, it is difficult to perform uniform flow distribution, and there is a similar problem that a large amount of by-product S is generated and the yield of the target substance R is reduced.

本発明の目的は、ナンバリングアップした複数のマイクロリアクタへ均一に流量を分配でき、高い反応収率のマイクロリアクタにより生産量を増大させることのできる反応装置及び反応プラントを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a reaction apparatus and a reaction plant that can uniformly distribute a flow rate to a plurality of numbered microreactors, and that can increase a production amount by a microreactor having a high reaction yield.

上記目的を達成するために、本発明の反応装置は、旋回流による攪拌効果による物質拡散の増大効果を相乗することにより混合性能を向上させ、処理量を増大させるために、それぞれ異種の物質を含んでいる複数の流体を混合させるための円筒形状の混合流路に対し、複数の流体を混合流路に流入させる入口流路を混合流路の中心軸からオフセットして設置し、混合流路を対称に複数配置したものである。   In order to achieve the above object, the reactor of the present invention synergizes the effect of increasing the substance diffusion due to the stirring effect due to the swirling flow, thereby improving the mixing performance and increasing the throughput. In contrast to a cylindrical mixing channel for mixing a plurality of fluids, an inlet channel for allowing a plurality of fluids to flow into the mixing channel is offset from the central axis of the mixing channel, and the mixing channel Are arranged symmetrically.

本発明によれば、ナンバリングアップした複数のマイクロリアクタのそれぞれに流体を均一に分配でき、高収率のマイクロリアクタにより生産量を増大させることが可能となる。   According to the present invention, fluid can be uniformly distributed to each of a plurality of numbered microreactors, and the production amount can be increased by a high-yield microreactor.

本発明の実施例1である反応装置の流路部分を示す斜視図。The perspective view which shows the flow-path part of the reactor which is Example 1 of this invention. 実施例1の反応装置の流路部分を示す平面図。FIG. 2 is a plan view showing a flow path portion of the reaction apparatus of Example 1. 実施例1の反応装置の流路部分を示す側面図。2 is a side view showing a flow path portion of the reaction apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の反応装置の斜視図。1 is a perspective view of a reactor according to Example 1. FIG. 実施例1の反応装置の縦断面図。1 is a longitudinal sectional view of a reaction apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の反応装置の混合流路部を示す横断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a mixing channel portion of the reaction apparatus of Example 1. 実施例1の反応装置の入口流路部を示す横断面図。2 is a cross-sectional view showing an inlet channel portion of the reaction apparatus of Example 1. FIG. 実施例1の反応装置のバッファ部を示す横断面図。2 is a cross-sectional view showing a buffer portion of the reaction apparatus of Example 1. FIG. 本発明の実施例2である反応装置の流路部分を示す斜視図。The perspective view which shows the flow-path part of the reaction apparatus which is Example 2 of this invention. 実施例2の反応装置の流路部分を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing a flow path portion of the reaction apparatus of Example 2. 実施例2の反応装置の流路部分を示す側面図。The side view which shows the flow-path part of the reaction apparatus of Example 2. FIG. 実施例2の反応装置の斜視図。The perspective view of the reaction apparatus of Example 2. FIG. 実施例2の反応装置の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the reactor of Example 2. FIG. 実施例2の反応装置の混合流路部分を示す横断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a mixing channel portion of the reaction apparatus of Example 2. 実施例2の反応装置の入口流路部を示す横断面図。FIG. 4 is a transverse cross-sectional view showing an inlet channel portion of the reaction apparatus of Example 2. 実施例2の反応装置のバッファ部を示す横断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a buffer portion of the reaction apparatus of Example 2. 本発明の実施例3である反応装置の流路部分を示す斜視図。The perspective view which shows the flow-path part of the reactor which is Example 3 of this invention. 実施例3の反応装置の流路部分を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing a flow path portion of the reaction apparatus of Example 3. 実施例3の反応装置の流路部分を示す側面図。FIG. 6 is a side view showing a flow path portion of the reaction apparatus of Example 3. 実施例3の反応装置の入口流路から流体が導入された直後の流体分布を示す図。The figure which shows the fluid distribution immediately after the fluid was introduce | transduced from the inlet channel of the reaction apparatus of Example 3. FIG. 実施例3の反応装置の斜視図。The perspective view of the reaction apparatus of Example 3. FIG. 実施例3の反応装置の縦断面図。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the reaction apparatus of Example 3. 実施例3の反応装置の混合流路部を示す横断面図。FIG. 4 is a transverse cross-sectional view showing a mixing channel portion of the reaction apparatus of Example 3. 実施例3の反応装置の入口流路部を示す横断面図。FIG. 4 is a transverse cross-sectional view showing an inlet channel portion of the reaction apparatus of Example 3. 実施例3の反応装置のバッファ部を示す横断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a buffer unit of the reaction apparatus of Example 3. 本発明の実施例4である反応プラントの構成図。The block diagram of the reaction plant which is Example 4 of this invention.

本発明の各実施例について図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施例1を図1から図8により説明する。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は本実施例の反応装置の流路部分の斜視図、図2は反応装置の流路部分の平面図、図3は反応装置の流路部分の側面図である。   FIG. 1 is a perspective view of the flow path portion of the reaction apparatus of the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of the flow path portion of the reaction apparatus, and FIG. 3 is a side view of the flow path portion of the reaction apparatus.

図1から図3に示すように、反応装置の流路部分は、外側に配置された中空円筒形状のバッファ7(第1のバッファ7ともいう)と、バッファ7の中空部に配置された円筒形状のバッファ6(第2のバッファ6ともいう)と、バッファ7の内側とバッファ6の外側の間に等間隔で配置された4個の円筒形状の混合流路1と、バッファ7と接続され垂直方向に配置される4個の導入流路23(第1の導入流路23ともいう)と、導入流路23及び混合流路1の密閉された端部側に接続され、水平方向に配置された入口流路3(第1の入口流路3ともいう)と、バッファ6と接続され垂直方向に配置される4個の導入流路22(第2の導入流路22ともいう)と、導入流路22及び混合流路1の密閉された端部側に接続され、水平方向に配置された入口流路2(第2の入口流路2ともいう)で構成される。   As shown in FIGS. 1 to 3, the flow path portion of the reaction apparatus includes a hollow cylindrical buffer 7 (also referred to as a first buffer 7) disposed outside, and a cylinder disposed in the hollow portion of the buffer 7. The buffer 7 is connected to a buffer 6 having a shape (also referred to as a second buffer 6), four cylindrical mixing channels 1 arranged at equal intervals between the inside of the buffer 7 and the outside of the buffer 6. Four introduction flow paths 23 (also referred to as first introduction flow paths 23) arranged in the vertical direction are connected to the sealed end portions of the introduction flow path 23 and the mixing flow path 1 and arranged in the horizontal direction. The inlet channel 3 (also referred to as the first inlet channel 3), four inlet channels 22 (also referred to as second inlet channels 22) connected to the buffer 6 and arranged in the vertical direction, Connected to the sealed end of the introduction channel 22 and the mixing channel 1 and arranged in the horizontal direction Consisting of the inlet channel 2 (the second referred to as inlet flow path 2).

ここで、図1から図3では、バッファ6は円筒形状、バッファ7は中空円筒形状の例を示したが、入口流路2及び入口流路3に均一な流量で流体を流入させることができる形状であれば、特に限定はされない。   Here, in FIGS. 1 to 3, an example in which the buffer 6 has a cylindrical shape and the buffer 7 has a hollow cylindrical shape is shown. However, fluid can be introduced into the inlet channel 2 and the inlet channel 3 at a uniform flow rate. If it is a shape, it will not specifically limit.

バッファ6とバッファ7は、流体を一時的に貯める空間となっており、それぞれ導入流路22,導入流路23に接続されている。導入流路22,導入流路23は、円筒形状である。入口流路2及び入口流路3は矩形状に形成され、導入流路22及び入口流路2により物質A(第1の物質ともいう)を含む流体4を混合流路1に導き、導入流路23及び入口流路3により物質B(第2の物質ともいう)を含む流体5を混合流路1に導いている。   The buffer 6 and the buffer 7 are spaces for temporarily storing fluid, and are connected to the introduction flow path 22 and the introduction flow path 23, respectively. The introduction flow path 22 and the introduction flow path 23 are cylindrical. The inlet channel 2 and the inlet channel 3 are formed in a rectangular shape, and the fluid 4 containing the substance A (also referred to as a first substance) is guided to the mixing channel 1 by the introduction channel 22 and the inlet channel 2 to introduce the introduction flow. A fluid 5 containing a substance B (also referred to as a second substance) is guided to the mixing channel 1 by the passage 23 and the inlet channel 3.

このように、入口流路2及び入口流路3が混合流路1の中心軸に対してオフセットされた位置に配置されていると、入口流路2から流入した流体4(第1の流体4ともいう)及び入口流路3から流入した流体5(第2の流体ともいう)は、混合流路1の円筒形状に沿うように流れ、混合流路1で旋回流を発生させる。旋回流の効果により混合性が向上するが、さらに混合流路内の流れを乱流条件で流すことにより、乱流混合によって混合性能が向上する。混合性能が向上すれば、副反応を抑制して高収率で流体を処理することが可能となる。   As described above, when the inlet channel 2 and the inlet channel 3 are arranged at positions offset from the central axis of the mixing channel 1, the fluid 4 (first fluid 4) flowing in from the inlet channel 2. And a fluid 5 (also referred to as a second fluid) flowing in from the inlet channel 3 flows along the cylindrical shape of the mixing channel 1 and generates a swirling flow in the mixing channel 1. Although the mixing property is improved by the effect of the swirl flow, the mixing performance is further improved by the turbulent mixing by flowing the flow in the mixing channel under the turbulent flow condition. If the mixing performance is improved, side reactions can be suppressed and the fluid can be processed with a high yield.

また、混合流路1,入口流路2及び入口流路3の組み合わせをn組配置することで1組の場合と比較して流体の処理流量をn倍にすることができる。本実施例のように4組配置されている場合は、1組の場合と比較して4倍の流量の流体を流すことができ、処理量を増大できる。   Further, by arranging n combinations of the mixing channel 1, the inlet channel 2 and the inlet channel 3, the processing flow rate of the fluid can be increased by n times compared to the case of one set. When four sets are arranged as in this embodiment, a fluid having a flow rate four times that of one set can be flowed, and the processing amount can be increased.

本実施例では、導入流路22及び導入流路23の断面形状が円筒、入口流路2及び入口流路3が矩形で組み合わせた例を示しているが、楕円形,台形など加工可能な形状であれば、特に限定されない。但し、導入流路22及び入口流路2については、バッファ6から混合流路1までの圧力損失が4本全て等しくなるように加工し、導入流路23及び入口流路3についても、バッファ7から混合流路1までの圧力損失が4本すべて等しくなるように加工する必要があり、流路形状及び寸法を同一にすることが望ましい。   In the present embodiment, an example is shown in which the cross-sectional shapes of the introduction flow path 22 and the introduction flow path 23 are cylindrical, and the inlet flow path 2 and the inlet flow path 3 are combined in a rectangular shape. If it is, it will not be specifically limited. However, the introduction flow path 22 and the inlet flow path 2 are processed so that all four pressure losses from the buffer 6 to the mixing flow path 1 are equal. It is necessary to process so that all four pressure losses from the mixing channel 1 to the mixing channel 1 are equal, and it is desirable to make the channel shape and dimensions the same.

入口流路2と入口流路3は、図2に示すように、混合流路1の中心軸に対してオフセットされた位置で、混合流路1の中心軸に対して直角に交わる同一平面上に設置され、混合流路1の中心軸に対して互いに反対側に位置している。   As shown in FIG. 2, the inlet channel 2 and the inlet channel 3 are located on the same plane that intersects at right angles to the central axis of the mixing channel 1 at a position offset with respect to the central axis of the mixing channel 1. And are located on opposite sides of the central axis of the mixing channel 1.

入口流路2及び入口流路3から均一な流量で流体を流入させるために、導入流路22の断面積及び長さと、導入流路23の断面積及び長さは同じになるように形成され、入口流路2の断面積と長さと、入口流路3の断面積と長さは同じになるように形成されている。混合流路1,導入流路22,入口流路2,入口流路3,導入流路23のそれぞれ1本ずつを1組として、4組がバッファ6の中心軸に対して対称となるように配置されている。ここで、均一な流量とは、入口流路2から混合流路1に流入する流量と、入口流路3から混合流路1に流入する流量の誤差が5%以内の流量のことをいう。   In order to allow fluid to flow from the inlet channel 2 and the inlet channel 3 at a uniform flow rate, the cross-sectional area and length of the introduction channel 22 and the cross-sectional area and length of the introduction channel 23 are formed to be the same. The cross-sectional area and length of the inlet channel 2 and the cross-sectional area and length of the inlet channel 3 are formed to be the same. Each of the mixing channel 1, the introduction channel 22, the inlet channel 2, the inlet channel 3, and the introduction channel 23 is set as one set, and the four sets are symmetrical with respect to the central axis of the buffer 6. Has been placed. Here, the uniform flow rate means a flow rate in which an error between a flow rate flowing into the mixing flow channel 1 from the inlet flow channel 2 and a flow rate flowing into the mixing flow channel 1 from the inlet flow channel 3 is within 5%.

なお、図1から図3では、混合流路1,入口流路2及び入口流路3は4組配置されている例を示したが、2組以上の複数組の配置でもよく、その場合でもバッファ6の中心軸に対して回転対称となるように配置する。バッファ6の中心軸に対して回転対称に配置することで、それぞれの入口流路へ均一に流量を配分することができる。   1 to 3 show an example in which four sets of the mixing channel 1, the inlet channel 2, and the inlet channel 3 are arranged. However, two or more sets may be arranged, and even in that case, The buffer 6 is disposed so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis. By arranging them rotationally symmetrically with respect to the central axis of the buffer 6, the flow rate can be uniformly distributed to the respective inlet channels.

図4から図8により、本実施例の反応装置の具体的な製作方法を説明する。図4は反応装置の斜視図、図5は反応装置の縦断面図、図6は混合流路部の横断面図、図7は入口流路部の横断面図、図8はバッファ部14の横断面図である。   A specific manufacturing method of the reactor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 4 is a perspective view of the reaction apparatus, FIG. 5 is a longitudinal cross-sectional view of the reaction apparatus, FIG. 6 is a cross-sectional view of the mixing flow path section, FIG. 7 is a cross-sectional view of the inlet flow path section, and FIG. It is a cross-sectional view.

反応装置11は、図4に示すように、混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14の3個の円筒形状の構造物で構成される。   As shown in FIG. 4, the reaction apparatus 11 is composed of three cylindrical structures including a mixing channel section 12, an inlet channel section 13, and a buffer section 14.

混合流路部12には、図5,図6に示すように、混合流路部12の中心軸に対して回転対称となるように、4個の円筒形状の孔を貫通加工し、4個の混合流路1を形成している。   As shown in FIGS. 5 and 6, four cylindrical holes are formed in the mixing channel portion 12 so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis of the mixing channel portion 12. The mixing flow path 1 is formed.

入口流路部13には、図5,図7に示すように、入口流路部13の中心軸に対して回転対称となるように、混合流路1の端部側の穴21,入口流路2及び入口流路3がそれぞれ4個ずつ平面上に加工されている。入口流路2及び入口流路3は、混合流路1の中心軸からオフセットした位置に形成されている。入口流路2及び入口流路3の、混合流路1の端部側の穴21とは反対側の端部に、バッファ部14に形成されるバッファ6,7からの流体を入口流路2と入口流路3のそれぞれに供給するための導入流路22と導入流路23が形成されている。   As shown in FIGS. 5 and 7, the inlet channel portion 13 includes a hole 21 on the end side of the mixing channel 1, and an inlet flow so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis of the inlet channel portion 13. Four paths 2 and four inlet channels 3 are processed on the plane. The inlet channel 2 and the inlet channel 3 are formed at positions offset from the central axis of the mixing channel 1. At the end of the inlet channel 2 and the inlet channel 3 opposite to the hole 21 on the end side of the mixing channel 1, fluid from the buffers 6 and 7 formed in the buffer unit 14 is supplied to the inlet channel 2. An inlet channel 22 and an inlet channel 23 are formed for supply to each of the inlet channel 3 and the inlet channel 3.

バッファ部14には、図5,図8に示すように、入口流路部13の入口流路2と入口流路3に均一な流量で流体を流入させるために、流体を一時的に貯める空間となるバッファ6とバッファ7が形成されており、バッファ6とバッファ7それぞれに流体を供給するためのバッファ入口流路31とバッファ入口流路32が形成されている。   As shown in FIGS. 5 and 8, in the buffer unit 14, a space for temporarily storing fluid so that the fluid flows into the inlet channel 2 and the inlet channel 3 of the inlet channel 13 at a uniform flow rate. A buffer 6 and a buffer 7 are formed, and a buffer inlet channel 31 and a buffer inlet channel 32 for supplying fluid to the buffer 6 and the buffer 7 are formed.

混合流路1の出口部分,バッファ入口流路31とバッファ入口流路32の入口部分には、図示していないが、配管と接続ができるようにフィッティング加工が行われている。   Although not shown in the drawings, the fitting process is performed at the outlet portion of the mixing channel 1 and the inlet portions of the buffer inlet channel 31 and the buffer inlet channel 32 so as to be connected to a pipe.

図4から図8には、Oリング及びボルトを図示していないが、混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14の接続は、Oリング等のシール材を介在させてボルトで締結して行う。このように構成することにより、ボルトを取り外して混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14を分解することが可能なため、流路の点検や洗浄を容易に行うことができる。これに対して、例えば流路の点検や洗浄が不要である場合は、接着剤,レーザ溶接,拡散接合,溶着等の方法によって混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14を互いに接着してもよい。なお、反応装置11を構成する部材の材料には、金属,ガラス,プラスチック等が使用可能であり、特に限定はない。   Although the O-ring and the bolt are not shown in FIGS. 4 to 8, the mixing channel portion 12, the inlet channel portion 13, and the buffer portion 14 are connected by a bolt with a sealing material such as an O-ring interposed. It will be concluded. By comprising in this way, since a volt | bolt can be removed and the mixing flow path part 12, the inlet flow path part 13, and the buffer part 14 can be disassembled, a flow path can be inspected and wash | cleaned easily. On the other hand, for example, when it is not necessary to check or clean the flow path, the mixing flow path section 12, the inlet flow path section 13 and the buffer section 14 are connected to each other by a method such as adhesive, laser welding, diffusion bonding, and welding. It may be glued. In addition, a metal, glass, a plastic etc. can be used for the material of the member which comprises the reaction apparatus 11, There is no limitation in particular.

本実施例によれば、マイクロリアクタのナンバリングアップ時に、各リアクタへ均一に送液することができ、副生成物Sの生成を小さくでき、目的物質Rの収率を高く維持したまま、生産量を増大させることができる。   According to this example, when the number of the microreactor is increased, the liquid can be uniformly fed to each reactor, the production of the by-product S can be reduced, and the production amount can be reduced while maintaining the yield of the target substance R high. Can be increased.

本発明の実施例2を図9から図16により説明する。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図9は本実施例の反応装置の流路部分の斜視図、図10は反応装置の流路部分の平面図、図11は反応装置の流路部分の側面図である。本実施例は、実施例1と同様に構成されているが、本実施例では、1つの混合流路1に対し、入口流路2を2個、入口流路3を2個の4個の入口流路を設けている。   FIG. 9 is a perspective view of the flow path portion of the reaction apparatus of the present embodiment, FIG. 10 is a plan view of the flow path portion of the reaction apparatus, and FIG. 11 is a side view of the flow path portion of the reaction apparatus. The present embodiment is configured in the same manner as in the first embodiment. However, in this embodiment, two inlet channels 2 and two inlet channels 3 are provided for one mixing channel 1. An inlet channel is provided.

図9から図11に示すように、反応装置の流路部分は、外側に配置された中空円筒形状のバッファ7と、バッファ7の中空部に配置された円筒形状のバッファ6と、バッファ6の外周側に等間隔で配置された4個の円筒形状の混合流路1と、バッファ7と接続され垂直方向に配置される8個の導入流路23と、導入流路23及び混合流路1の密閉された端部側に接続され、水平方向に配置された入口流路3と、バッファ6と接続され垂直方向に配置される8個の導入流路22と、導入流路22及び混合流路1の密閉された端部側に接続され、水平方向に配置された入口流路2で構成される。   As shown in FIGS. 9 to 11, the flow path portion of the reaction apparatus includes a hollow cylindrical buffer 7 disposed outside, a cylindrical buffer 6 disposed in the hollow portion of the buffer 7, and a buffer 6. Four cylindrical mixing channels 1 arranged at equal intervals on the outer peripheral side, eight introduction channels 23 connected to the buffer 7 and arranged in the vertical direction, the introduction channel 23 and the mixing channel 1 Are connected to the sealed end portion side, and are arranged in the horizontal direction, the inlet flow path 3 is connected to the buffer 6, the eight introduction flow paths 22 are arranged in the vertical direction, the introduction flow path 22, and the mixed flow The inlet channel 2 is connected to the sealed end of the channel 1 and arranged in the horizontal direction.

バッファ6とバッファ7は、流体を一時的に貯める空間となっており、それぞれ導入流路22,導入流路23に接続されている。導入流路22,導入流路23は、円筒形状である。入口流路2及び入口流路3は矩形状に形成され、導入流路22及び入口流路2により物質Aを含む流体4を混合流路1に導き、導入流路23及び入口流路3により物質Bを含む流体5を混合流路1に導いている。   The buffer 6 and the buffer 7 are spaces for temporarily storing fluid, and are connected to the introduction flow path 22 and the introduction flow path 23, respectively. The introduction flow path 22 and the introduction flow path 23 are cylindrical. The inlet channel 2 and the inlet channel 3 are formed in a rectangular shape, and the fluid 4 containing the substance A is guided to the mixing channel 1 by the introduction channel 22 and the inlet channel 2. A fluid 5 containing the substance B is guided to the mixing channel 1.

このように、入口流路2及び入口流路3が混合流路1の中心軸に対してオフセットされた位置に配置されていると、入口流路2から流入した流体4及び入口流路3から流入した流体5は、混合流路1の円筒形状に沿うように流れ、混合流路1で旋回流を発生させる。
旋回流の効果により混合性が向上するが、さらに混合流路内の流れを乱流条件で流すことにより、乱流混合によって混合性能が向上する。混合性能が向上すれば、副反応を抑制して高収率で流体を処理することが可能となる。
Thus, when the inlet channel 2 and the inlet channel 3 are arranged at positions offset with respect to the central axis of the mixing channel 1, the fluid 4 and the inlet channel 3 that flowed in from the inlet channel 2 The inflowing fluid 5 flows along the cylindrical shape of the mixing channel 1 and generates a swirling flow in the mixing channel 1.
Although the mixing property is improved by the effect of the swirl flow, the mixing performance is further improved by the turbulent mixing by flowing the flow in the mixing channel under the turbulent flow condition. If the mixing performance is improved, side reactions can be suppressed and the fluid can be processed with a high yield.

本実施例では、1つの混合流路1に対し、入口流路2を2個、入口流路3を2個の合計4個の入口流路を設けているので、実施例1に比べて流量を2倍にできる。   In the present embodiment, a total of four inlet channels, two inlet channels 2 and two inlet channels 3, are provided for one mixing channel 1. Can be doubled.

また、混合流路1,入口流路2及び入口流路3の組み合わせをn組配置することで1組の場合と比較して流体の処理流量をn倍にすることができる。本実施例のように4組配置されている場合は、1組の場合と比較して4倍の流量の流体を流すことができ、処理量を増大できる。ちなみに実施例1と比べると8倍の流量の流体を流すことができる。   Further, by arranging n combinations of the mixing channel 1, the inlet channel 2 and the inlet channel 3, the processing flow rate of the fluid can be increased by n times compared to the case of one set. When four sets are arranged as in this embodiment, a fluid having a flow rate four times that of one set can be flowed, and the processing amount can be increased. Incidentally, a fluid having a flow rate eight times that of the first embodiment can be flowed.

本実施例では、導入流路22及び導入流路23の断面形状が円筒、入口流路2及び入口流路3が矩形で組み合わせた例を示しているが、楕円形,台形など加工可能な形状であれば、特に限定されない。但し、導入流路22及び入口流路2については、バッファ6から混合流路1までの圧力損失が8本全て等しくなるように加工し、導入流路23及び入口流路3についても、バッファ7から混合流路1までの圧力損失が8本すべて等しくなるように加工する必要があり、流路形状及び寸法を同一にすることが望ましい。   In the present embodiment, an example is shown in which the cross-sectional shapes of the introduction flow path 22 and the introduction flow path 23 are cylindrical, and the inlet flow path 2 and the inlet flow path 3 are combined in a rectangular shape. If it is, it will not be specifically limited. However, the inlet channel 22 and the inlet channel 2 are processed so that all eight pressure losses from the buffer 6 to the mixing channel 1 are equal, and the inlet channel 23 and the inlet channel 3 are also buffer 7 Need to be processed so that all eight pressure losses from the mixing channel 1 to the mixing channel 1 are equal, and it is desirable that the channel shape and dimensions be the same.

入口流路2と入口流路3は、図10に示すように、混合流路1の中心軸に対してオフセットされた位置で、混合流路1の中心軸に対して直角に交わる同一平面上に90度間隔で入口流路2,入口流路3,入口流路2,入口流路3の4個の入口流路が設置されている。   As shown in FIG. 10, the inlet channel 2 and the inlet channel 3 are on the same plane that intersects at right angles to the central axis of the mixing channel 1 at a position offset with respect to the central axis of the mixing channel 1. In addition, four inlet channels, ie, an inlet channel 2, an inlet channel 3, an inlet channel 2, and an inlet channel 3, are installed at intervals of 90 degrees.

入口流路2から均一な流量で流体を流入させるために、導入流路22の断面積及び長さは同じになるように形成され、入口流路3から均一な流量で流体を流入させるために、導入流路23の断面積及び長さは同じになるように形成され、入口流路2の断面積と長さと、入口流路3の断面積と長さは同じになるように形成されている。1つの混合流路1と、2本ずつの導入流路22,入口流路2,入口流路3,導入流路23を1組として、4組がバッファ6の中心軸に対して対称となるように配置されている。ここで、均一な流量とは、入口流路2から混合流路1に流入する流量と、入口流路3から混合流路1に流入する流量の誤差が5%以内の流量のことをいう。   In order to allow fluid to flow from the inlet channel 2 at a uniform flow rate, the cross-sectional area and the length of the introduction channel 22 are formed to be the same, and to allow fluid to flow from the inlet channel 3 at a uniform flow rate. The cross-sectional area and the length of the introduction flow path 23 are formed to be the same, and the cross-sectional area and the length of the inlet flow path 2 are formed to be the same as the cross-sectional area and the length of the inlet flow path 3. Yes. One mixing channel 1 and two introduction channels 22, two inlet channels 2, an inlet channel 3, and an introduction channel 23, and four sets are symmetric with respect to the central axis of the buffer 6. Are arranged as follows. Here, the uniform flow rate means a flow rate in which an error between a flow rate flowing into the mixing flow channel 1 from the inlet flow channel 2 and a flow rate flowing into the mixing flow channel 1 from the inlet flow channel 3 is within 5%.

図12から図16により、本実施例の反応装置の具体的な製作方法を説明する。図12は反応装置の斜視図、図13は反応装置の縦断面図、図14は混合流路部材の横断面図、図15は入口流路部材の横断面図、図16はバッファ部14の横断面図である。   A specific method for manufacturing the reactor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 12 is a perspective view of the reaction apparatus, FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the reaction apparatus, FIG. 14 is a transverse sectional view of the mixing channel member, FIG. 15 is a transverse sectional view of the inlet channel member, and FIG. It is a cross-sectional view.

反応装置11は、図12に示すように、混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14の3個の円筒形状の構造物で構成される。   As shown in FIG. 12, the reaction apparatus 11 is composed of three cylindrical structures including a mixing channel section 12, an inlet channel section 13, and a buffer section 14.

混合流路部12には、図13,図14に示すように、混合流路部12の中心軸に対して回転対称となるように、4個の円筒形状の孔を貫通加工し、4個の混合流路1を形成している。   As shown in FIGS. 13 and 14, four cylindrical holes are formed in the mixing channel portion 12 so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis of the mixing channel portion 12. The mixing flow path 1 is formed.

入口流路部13には、図13,図15に示すように、入口流路部13の中心軸に対して回転対称となるように、混合流路1の端部側の穴21,入口流路2及び入口流路3がそれぞれ8個ずつ平面上に加工されている。入口流路2及び入口流路3は、混合流路1の中心軸からオフセットした位置に形成されている。入口流路2及び入口流路3の、混合流路1の端部側の穴21とは反対側の端部に、バッファ部14に形成されるバッファ6,7からの流体を入口流路2と入口流路3のそれぞれに供給するための導入流路22と導入流路23が形成されている。   As shown in FIGS. 13 and 15, the inlet channel portion 13 has a hole 21 on the end side of the mixing channel 1, the inlet flow so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis of the inlet channel portion 13. Eight channels 2 and eight inlet channels 3 are processed on the plane. The inlet channel 2 and the inlet channel 3 are formed at positions offset from the central axis of the mixing channel 1. At the end of the inlet channel 2 and the inlet channel 3 opposite to the hole 21 on the end side of the mixing channel 1, fluid from the buffers 6 and 7 formed in the buffer unit 14 is supplied to the inlet channel 2. An inlet channel 22 and an inlet channel 23 are formed for supply to each of the inlet channel 3 and the inlet channel 3.

バッファ部14には、図13,図16に示すように、入口流路部13の入口流路2と入口流路3に均一な流量で流体を流入させるために、流体を一時的に貯める空間となるバッファ6とバッファ7が形成されており、バッファ6とバッファ7それぞれに流体を供給するためのバッファ入口流路31とバッファ入口流路32が形成されている。   As shown in FIGS. 13 and 16, the buffer unit 14 temporarily stores fluid in order to allow the fluid to flow into the inlet channel 2 and the inlet channel 3 of the inlet channel unit 13 at a uniform flow rate. A buffer 6 and a buffer 7 are formed, and a buffer inlet channel 31 and a buffer inlet channel 32 for supplying fluid to the buffer 6 and the buffer 7 are formed.

混合流路1の出口部分,バッファ入口流路31とバッファ入口流路32の入口部分には、図示していないが、配管と接続ができるようにフィッティング加工が行われている。   Although not shown in the drawings, the fitting process is performed at the outlet portion of the mixing channel 1 and the inlet portions of the buffer inlet channel 31 and the buffer inlet channel 32 so as to be connected to a pipe.

図12から図16には、Oリング及びボルトを図示していないが、混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14の接続は、Oリング等のシール材を介在させてボルトで締結して行う。このように構成することにより、ボルトを取り外して混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14を分解することが可能なため、流路の点検や洗浄を容易に行うことができる。これに対して、例えば流路の点検や洗浄が不要である場合は、接着剤,レーザ溶接,拡散接合,溶着等の方法によって混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14を互いに接着してもよい。なお、反応装置11を構成する部材の材料には、金属,ガラス,プラスチック等が使用可能であり、特に限定はない。   Although the O-ring and the bolt are not shown in FIGS. 12 to 16, the mixing channel portion 12, the inlet channel portion 13, and the buffer portion 14 are connected by a bolt with a sealing material such as an O-ring interposed. It will be concluded. By comprising in this way, since a volt | bolt can be removed and the mixing flow path part 12, the inlet flow path part 13, and the buffer part 14 can be disassembled, a flow path can be inspected and wash | cleaned easily. On the other hand, for example, when it is not necessary to check or clean the flow path, the mixing flow path section 12, the inlet flow path section 13 and the buffer section 14 are connected to each other by a method such as adhesive, laser welding, diffusion bonding, and welding. It may be glued. In addition, a metal, glass, a plastic etc. can be used for the material of the member which comprises the reaction apparatus 11, There is no limitation in particular.

本実施例によれば、マイクロリアクタのナンバリングアップ時に、各リアクタへ均一に送液することができ、副生成物Sの生成を小さくでき、目的物質Rの収率を高く維持したまま、生産量を増大させることができる。   According to this example, when the number of the microreactor is increased, the liquid can be uniformly fed to each reactor, the production of the by-product S can be reduced, and the production amount can be reduced while maintaining the yield of the target substance R high. Can be increased.

本発明の実施例3を図17から図25により説明する。   A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図17は本実施例の反応装置の流路部分の斜視図、図18は反応装置の流路部分の平面図、図19は反応装置の流路部分の側面図である。   FIG. 17 is a perspective view of the flow path portion of the reaction apparatus of the present embodiment, FIG. 18 is a plan view of the flow path section of the reaction apparatus, and FIG. 19 is a side view of the flow path section of the reaction apparatus.

図17から図19に示すように、反応装置の流路部分は、外側に配置された中空円筒形状のバッファ7と、バッファ7の中空部に配置された円筒形状のバッファ6と、バッファ6の外周側に等間隔で配置された4個の円筒形状の導入流路22と、バッファ7の外周側に等間隔で配置された4個の円筒形状の導入流路23と、導入流路22及び旋回発生流路8の密閉された端部側に接続され水平方向に配置される入口流路2と、導入流路23及び旋回発生流路8の密閉された端部側に接続され水平方向に配置される入口流路3と、旋回発生流路8に接続される混合流路1で構成される。   As shown in FIGS. 17 to 19, the flow path portion of the reaction apparatus includes a hollow cylindrical buffer 7 disposed outside, a cylindrical buffer 6 disposed in the hollow portion of the buffer 7, and a buffer 6. Four cylindrical introduction flow paths 22 arranged at equal intervals on the outer peripheral side, four cylindrical introduction flow paths 23 arranged at equal intervals on the outer peripheral side of the buffer 7, an introduction flow path 22 and Connected to the sealed end of the swirl generation flow path 8 and horizontally disposed, and connected to the sealed end of the introduction flow path 23 and swirl generation flow path 8 in the horizontal direction. The inlet channel 3 is arranged, and the mixing channel 1 is connected to the swirl generation channel 8.

入口流路2と入口流路3は、図18に示すように、旋回発生流路8の密閉された端部で、旋回発生流路8の中心軸に対して垂直方向に放射状に接続され、交互に4本ずつ配置されている。旋回発生流路8は、混合流路1に接続され、旋回発生流路8の中心軸は、混合流路1の中心軸に対してオフセットされた位置に配置されている。   As shown in FIG. 18, the inlet channel 2 and the inlet channel 3 are radially connected in a direction perpendicular to the central axis of the swirl generation channel 8 at the sealed end of the swirl generation channel 8; Four are alternately arranged. The swirl generation flow path 8 is connected to the mixing flow path 1, and the central axis of the swirl generation flow path 8 is disposed at a position offset with respect to the central axis of the mixing flow path 1.

バッファ6とバッファ7は、流体を一時的に貯める空間となっており、それぞれ導入流路22,導入流路23に接続されている。導入流路22,導入流路23は、円筒形状である。入口流路2及び入口流路3は矩形状に形成され、導入流路22及び入口流路2により物質Aを含む流体4を旋回発生流路8に導き、導入流路23及び入口流路3により物質Bを含む流体5を旋回発生流路8に導いている。   The buffer 6 and the buffer 7 are spaces for temporarily storing fluid, and are connected to the introduction flow path 22 and the introduction flow path 23, respectively. The introduction flow path 22 and the introduction flow path 23 are cylindrical. The inlet channel 2 and the inlet channel 3 are formed in a rectangular shape, and the fluid 4 containing the substance A is guided to the swirl generation channel 8 by the introduction channel 22 and the inlet channel 2, and the introduction channel 23 and the inlet channel 3. Thus, the fluid 5 containing the substance B is guided to the swirl generation flow path 8.

本実施例では、導入流路22及び導入流路23の断面形状が円筒、入口流路2及び入口流路3が矩形で組み合わせた例を示しているが、楕円形,台形など加工可能な形状であれば、特に限定されない。但し、導入流路22及び入口流路2については、バッファ6から旋回発生流路8までの圧力損失が4本全て等しくなるように加工し、導入流路23及び入口流路3についても、バッファ7から旋回発生流路8までの圧力損失が4本すべて等しくなるように加工する必要があり、流路形状及び寸法を同一にすることが望ましい。   In the present embodiment, an example is shown in which the cross-sectional shapes of the introduction flow path 22 and the introduction flow path 23 are cylindrical, and the inlet flow path 2 and the inlet flow path 3 are combined in a rectangular shape. If it is, it will not be specifically limited. However, the introduction flow path 22 and the inlet flow path 2 are processed so that all four pressure losses from the buffer 6 to the swirl generation flow path 8 are equal, and the introduction flow path 23 and the inlet flow path 3 are also buffered. It is necessary to process so that all four pressure losses from 7 to the swirl generation flow path 8 are equal, and it is desirable that the flow path shape and dimensions be the same.

上述したように、入口流路2及び入口流路3が旋回発生流路8中心軸に対して直角方向に交わる同一平面上に交互に配置されていると、入口流路2から流入した流体4及び入口流路3から流入した流体5は、図20に示すように旋回発生流路8の入口断面で均等に分布する。   As described above, when the inlet flow path 2 and the inlet flow path 3 are alternately arranged on the same plane intersecting at right angles to the central axis of the swirl generation flow path 8, the fluid 4 flowing from the inlet flow path 2 is obtained. The fluid 5 flowing in from the inlet channel 3 is evenly distributed in the inlet cross section of the swirl generation channel 8 as shown in FIG.

旋回発生流路8の中心軸は、混合流路1の中心軸に対してオフセットされた位置に配置されているので、流体は混合流路1の円筒形状に沿うように流れ、混合流路1で旋回流を発生させる。旋回流の効果により混合性が向上するが、さらに混合流路内の流れを乱流条件で流すことにより、乱流混合によって混合性能が向上する。混合性能が向上すれば、副反応を抑制して高収率で流体を処理することが可能となる。   Since the central axis of the swirl generation flow path 8 is arranged at a position offset with respect to the central axis of the mixing flow path 1, the fluid flows along the cylindrical shape of the mixing flow path 1, and the mixing flow path 1 Generate a swirl flow. Although the mixing property is improved by the effect of the swirl flow, the mixing performance is further improved by the turbulent mixing by flowing the flow in the mixing channel under the turbulent flow condition. If the mixing performance is improved, side reactions can be suppressed and the fluid can be processed with a high yield.

本実施例では、1つの混合流路1に対し、入口流路2を4個、入口流路3を4個の合計8個の入口流路を設けているので、実施例1と同等の処理流量にすることができる。   In the present embodiment, four inlet channels 2 and four inlet channels 3 are provided for a single mixing channel 1, so that a total of eight inlet channels are provided. The flow rate can be increased.

また、入口流路2及び入口流路3の組み合わせをn組配置することで1組の場合と比較して流体の処理流量をn倍にすることができる。   Further, by arranging n combinations of the inlet channel 2 and the inlet channel 3, the processing flow rate of the fluid can be increased by n times compared to the case of one set.

図21から図25により、本実施例の反応装置の具体的な製作方法を説明する。図21は反応装置の斜視図、図22は反応装置の縦断面図、図23は混合流路部材の横断面図、図24は入口流路部材の横断面図、図25はバッファ部14の横断面図である。   A specific manufacturing method of the reaction apparatus of this example will be described with reference to FIGS. 21 is a perspective view of the reaction apparatus, FIG. 22 is a longitudinal sectional view of the reaction apparatus, FIG. 23 is a transverse sectional view of the mixing channel member, FIG. 24 is a transverse sectional view of the inlet channel member, and FIG. It is a cross-sectional view.

反応装置11は、図21に示すように、混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14の3個の円筒形状の構造物で構成される。   As shown in FIG. 21, the reaction apparatus 11 is composed of three cylindrical structures including a mixing channel section 12, an inlet channel section 13, and a buffer section 14.

混合流路部12には、図22,図23に示すように、中心軸付近から外周まで1つの円筒形状の穴を加工して混合流路1を形成している。混合流路1の中心軸側の端部で中心軸からオフセットした位置の縦方向に円筒形状の穴24を加工して旋回発生流路8を形成している。   As shown in FIGS. 22 and 23, the mixing channel portion 12 is formed with one cylindrical hole from the vicinity of the central axis to the outer periphery to form the mixing channel 1. A cylindrical hole 24 is machined in the longitudinal direction at a position offset from the central axis at the end on the central axis side of the mixing flow path 1 to form the swirl generation flow path 8.

入口流路部13には、図22,図24に示すように、旋回発生流路8の端部側で1個の穴24に放射状を接続された、入口流路2及び入口流路3がそれぞれ4個ずつ平面上に形成されている。入口流路2と入口流路3の、穴24とは反対側の端部に、バッファ6とバッファ7から流体を、入口流路2と入口流路3のそれぞれに供給するための導入流路22と導入流路23が形成されている。   As shown in FIGS. 22 and 24, the inlet channel portion 13 includes an inlet channel 2 and an inlet channel 3 that are radially connected to one hole 24 on the end side of the swirl generation channel 8. Four of each are formed on a plane. An inlet channel for supplying fluid from the buffer 6 and the buffer 7 to each of the inlet channel 2 and the inlet channel 3 at the ends of the inlet channel 2 and the inlet channel 3 opposite to the holes 24. 22 and an introduction channel 23 are formed.

バッファ部14には、図22,図25に示すように、入口流路部13の入口流路2と入口流路3に均一な流量で流体を流入させるために、流体を一時的に貯める空間となるバッファ6とバッファ7が形成されており、バッファ6とバッファ7にそれぞれ流体を供給するためのバッファ入口流路31とバッファ入口流路32が形成されている。   As shown in FIGS. 22 and 25, in the buffer unit 14, a space for temporarily storing fluid so that the fluid flows into the inlet channel 2 and the inlet channel 3 of the inlet channel unit 13 at a uniform flow rate. A buffer 6 and a buffer 7 are formed, and a buffer inlet channel 31 and a buffer inlet channel 32 for supplying fluid to the buffer 6 and the buffer 7 are formed.

混合流路1の出口部分,バッファ入口流路31とバッファ入口流路32の入口部分には、図示していないが、配管と接続ができるようにフィッティング加工が行われている。   Although not shown in the drawings, the fitting process is performed at the outlet portion of the mixing channel 1 and the inlet portions of the buffer inlet channel 31 and the buffer inlet channel 32 so as to be connected to a pipe.

図12から図16には、Oリング及びボルトを図示していないが、混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14の接続は、Oリング等のシール材を介在させてボルトで締結して行う。このように構成することにより、ボルトを取り外して混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14を分解することが可能なため、流路の点検や洗浄を容易に行うことができる。これに対して、例えば流路の点検や洗浄が不要である場合は、接着剤,レーザ溶接,拡散接合,溶着等の方法によって混合流路部12,入口流路部13及びバッファ部14を互いに接着してもよい。なお、反応装置11を構成する部材の材料には、金属,ガラス,プラスチック等が使用可能であり、特に限定はない。   Although the O-ring and the bolt are not shown in FIGS. 12 to 16, the mixing channel portion 12, the inlet channel portion 13, and the buffer portion 14 are connected by a bolt with a sealing material such as an O-ring interposed. It will be concluded. By comprising in this way, since a volt | bolt can be removed and the mixing flow path part 12, the inlet flow path part 13, and the buffer part 14 can be disassembled, a flow path can be inspected and wash | cleaned easily. On the other hand, for example, when it is not necessary to check or clean the flow path, the mixing flow path section 12, the inlet flow path section 13 and the buffer section 14 are connected to each other by a method such as adhesive, laser welding, diffusion bonding, and welding. It may be glued. In addition, a metal, glass, a plastic etc. can be used for the material of the member which comprises the reaction apparatus 11, There is no limitation in particular.

本実施例によれば、マイクロリアクタのナンバリングアップ時に、各リアクタへ均一に送液することができ、副生成物Sの生成を小さくでき、目的物質Rの収率を高く維持したまま、生産量を増大させることができる。   According to this example, when the number of the microreactor is increased, the liquid can be uniformly fed to each reactor, the production of the by-product S can be reduced, and the production amount can be reduced while maintaining the yield of the target substance R high. Can be increased.

旋回発生流路8は、流体の混合性が悪いため、副反応を抑制するためにも長さが短いほうがよい。本実施例では、混合流路1と旋回発生流路8は90度で交わっているが、旋回発生流路8の長さを短くするために、混合流路1と旋回発生流路8がなす角度を90度以上180度未満にしてもよい。   Since the swirl generation flow path 8 has poor fluid mixing properties, it is preferable that the swirl generation flow path 8 be short in order to suppress side reactions. In the present embodiment, the mixing flow path 1 and the swirl generation flow path 8 intersect at 90 degrees, but in order to shorten the length of the swirl generation flow path 8, the mixing flow path 1 and the swirl generation flow path 8 form. The angle may be 90 degrees or more and less than 180 degrees.

本実施例では、入口流路2及び入口流路3をそれぞれ4本ずつ設置しているが、それぞれ1本ずつ以上設置されていればよい。そのとき、流れが均等になるように入口流路2及び入口流路3の配置を旋回発生流路8の中心軸に対して回転対象となるよう設置するのがよい。   In the present embodiment, four inlet channels 2 and four inlet channels 3 are installed, but one or more each may be installed. At that time, it is preferable to install the inlet channel 2 and the inlet channel 3 so as to be rotated with respect to the central axis of the swirl generation channel 8 so that the flow is uniform.

本実施例によれば、複数の流体の混合性を向上させることが可能となるため、副反応を抑制して高収率で生産性の高い混合流路を提供できる。   According to the present embodiment, it is possible to improve the mixing property of a plurality of fluids, and therefore, it is possible to provide a mixing channel with high yield and high productivity by suppressing side reactions.

本発明の実施例4を図26により説明する。図26は、実施例1から3で示した反応装置のいずれかを用いた反応プラントの構成図である。   A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 26 is a configuration diagram of a reaction plant using any of the reaction apparatuses shown in Examples 1 to 3.

原料貯蔵タンク41aには物質Aが含まれる流体4が貯蔵され、原料貯蔵タンク41bには物質Bが含まれる流体5が貯蔵されている。原料貯蔵タンク41aには、開閉弁42aを介してポンプ43aが接続され、原料貯蔵タンク41bには、開閉弁42bを介してポンプ43bが接続されている。   The raw material storage tank 41a stores the fluid 4 containing the substance A, and the raw material storage tank 41b stores the fluid 5 containing the substance B. A pump 43a is connected to the raw material storage tank 41a via an open / close valve 42a, and a pump 43b is connected to the raw material storage tank 41b via an open / close valve 42b.

ポンプ43aには、圧力計44a,流量調節弁45a,流量計46aが順次接続され、ポンプ43bには、圧力計44b,流量調節弁45b,流量計46bが順次接続されている。流量計46aに接続される配管47aには熱媒体の流路48aにより熱媒体が供給され熱交換するようになっており、流量計46bに接続される配管47bには熱媒体の流路48bにより熱媒体が供給され熱交換するようになっている。   A pressure gauge 44a, a flow control valve 45a, and a flow meter 46a are sequentially connected to the pump 43a, and a pressure gauge 44b, a flow control valve 45b, and a flow meter 46b are sequentially connected to the pump 43b. A heat medium is supplied to the pipe 47a connected to the flow meter 46a through a heat medium flow path 48a to exchange heat, and a pipe 47b connected to the flow meter 46b is connected to a heat medium flow path 48b. A heat medium is supplied to exchange heat.

配管47aと配管47bは、恒温槽49内に設置された反応装置11に接続され、反応装置11は恒温槽49内に設置された反応流路50に接続され、反応流路50は生成物貯蔵タンク41cに接続されている。生成物貯蔵タンク41cの下部には開閉弁42cが設けられ、生成物貯蔵タンク41cから生成物を取り出すようになっている。   The piping 47a and the piping 47b are connected to the reaction apparatus 11 installed in the thermostat 49, the reaction apparatus 11 is connected to the reaction channel 50 installed in the thermostat 49, and the reaction channel 50 is a product storage. It is connected to the tank 41c. An open / close valve 42c is provided below the product storage tank 41c so that the product is taken out from the product storage tank 41c.

原料貯蔵タンク41aに貯蔵されている物質Aを含む流体4は、流量計46aで計測された流量計測値がフィードバックされて流量調節弁45aが調整され、ポンプ43aにより反応装置11に送られる。原料貯蔵タンク41bに貯蔵されている物質Bを含む流体5は、流量計46bで計測された流量計測値がフィードバックされて流量調節弁45bが調整され、ポンプに43bより反応装置11に送られる。   The fluid 4 containing the substance A stored in the raw material storage tank 41a is fed back to the flow rate measurement value measured by the flow meter 46a to adjust the flow rate control valve 45a, and is sent to the reactor 11 by the pump 43a. The fluid 5 containing the substance B stored in the raw material storage tank 41b is fed back to the flow rate measurement value measured by the flow meter 46b to adjust the flow rate control valve 45b, and sent to the reactor 11 from 43b to the pump.

反応装置11と反応流路50は、恒温槽49内に設置されており、熱媒体の流路48cにより供給される熱媒体により設定された温度となるように制御されている。反応装置11に送られた流体4と流体5は、実施例1から3で説明したように、円筒形状の混合流路1に流入し旋回流を形成する。このような流れになると、二種類の流体の拡散距離が減少し、旋回流の効果により、混合性が向上し、二種類の原料は反応装置11と反応流路50内で混合、反応した後、生成物貯蔵タンク41cに貯蔵される。   The reaction apparatus 11 and the reaction flow path 50 are installed in a thermostatic chamber 49 and controlled to have a temperature set by the heat medium supplied by the heat medium flow path 48c. As described in the first to third embodiments, the fluid 4 and the fluid 5 sent to the reaction device 11 flow into the cylindrical mixing channel 1 to form a swirling flow. In such a flow, the diffusion distance of the two kinds of fluids is reduced, the mixing property is improved by the effect of the swirling flow, and the two kinds of raw materials are mixed and reacted in the reaction apparatus 11 and the reaction flow path 50. The product is stored in the product storage tank 41c.

本実施例によれば、反応装置を用いた反応プラントでは、高収率で生産量の高い反応物質を生産することが可能となる。   According to the present embodiment, a reaction plant using a reaction apparatus can produce a reactant with a high yield and a high production amount.

1 混合流路
2,3 入口流路
4,5 流体
6,7 バッファ
8 旋回発生流路
11 反応装置
12 混合流路部
13 入口流路部
14 バッファ部
21,24 穴
22,23 導入流路
31,32 バッファ入口流路
41 貯蔵タンク
42 開閉弁
43 ポンプ
44 圧力計
45 流量調節弁
46 流量計
47 配管
48 熱媒体の流路
49 恒温槽
50 反応流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mixing flow path 2, 3 Inlet flow path 4, 5 Fluid 6, 7 Buffer 8 Swirling generation flow path 11 Reactor 12 Mixing flow path part 13 Inlet flow path part 14 Buffer part 21, 24 Hole 22, 23 Introduction flow path 31 , 32 Buffer inlet channel 41 Storage tank 42 On-off valve 43 Pump 44 Pressure gauge 45 Flow rate control valve 46 Flow meter 47 Pipe 48 Heat medium channel 49 Constant temperature bath 50 Reaction channel

Claims (7)

第1の物質を含む第1の流体を一時的に貯留しておく第1のバッファと、第2の物質を含む第2の流体を一時的に貯留しておく第2のバッファと、複数個配置された前記第1の流体と前記第2の流体を旋回混合させるための円筒形状の混合流路と、前記第1のバッファと前記複数の混合流路のそれぞれを接続する複数の第1の導入流路及び第1の入口流路と、前記第2のバッファと前記複数の混合流路のそれぞれを接続する複数の第2の導入流路及び第2の入口流路とを備え、前記複数の第1の導入流路へ均一に流量分配し、前記複数の第2の導入流路へ均一に流量分配した反応装置。   A first buffer for temporarily storing a first fluid containing a first substance; a second buffer for temporarily storing a second fluid containing a second substance; A cylindrical mixing channel for swirling and mixing the first fluid and the second fluid, and a plurality of first fluids connecting each of the first buffer and the plurality of mixing channels. A plurality of introduction channels and first inlet channels; and a plurality of second introduction channels and second inlet channels that connect the second buffer and the plurality of mixing channels. The reaction apparatus that uniformly distributes the flow rate to the first introduction flow path and uniformly distributes the flow rate to the plurality of second introduction flow paths. それぞれ異種の物質を含んでいる複数の流体を混合させるための円筒形状の混合流路と、該混合流路の中心軸からオフセットして設置され前記流体を前記混合流路に流入させる入口流路と、前記入口流路に前記流体を均一に導入するためのバッファとを備え、前記混合流路が対称に複数配置されている反応装置。   A cylindrical mixing channel for mixing a plurality of fluids each containing different substances, and an inlet channel that is installed offset from the central axis of the mixing channel and flows the fluid into the mixing channel And a buffer for uniformly introducing the fluid into the inlet channel, and a plurality of the mixing channels are arranged symmetrically. 第1の物質を含む第1の流体を一時的に貯留しておく第1のバッファと、第2の物質を含む第2の流体を一時的に貯留しておく第2のバッファが形成されたバッファ部材と、中心軸に対して回転対称となるように複数の円筒形状の孔が混合流路として形成されている混合流路部材と、中心軸に対して回転対称となるように、平面状に複数の第1の入口流路及び第2の入口流路が前記混合流路の中心軸からオフセットした位置で形成され、前記第1の入口流路と第1のバッファを連通する第1の導入流路及び前記第2の入口流路と第2のバッファを連通する第2の導入流路が形成された入口流路部材を備えた反応装置。   A first buffer for temporarily storing a first fluid containing a first substance and a second buffer for temporarily storing a second fluid containing a second substance are formed. A buffer member, a mixing channel member in which a plurality of cylindrical holes are formed as a mixing channel so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis, and a planar shape so as to be rotationally symmetric with respect to the central axis A plurality of first inlet channels and second inlet channels are formed at positions offset from the central axis of the mixing channel, and the first inlet channel and the first buffer communicate with each other. A reaction apparatus comprising an inlet channel member in which an inlet channel and a second inlet channel that communicates the second inlet channel and the second buffer are formed. 第1の物質を含む第1の流体を一時的に貯留しておく第1のバッファと、第2の物質を含む第2の流体を一時的に貯留しておく第2のバッファと、複数個配置された前記第1の流体と前記第2の流体を旋回混合させるための円筒形状の混合流路と、前記第1のバッファと旋回発生流路を接続する圧力損失が等しい複数の第1の導入流路及び第1の入口流路と、前記第2のバッファと前記旋回発生流路を接続する圧力損失が等しい複数の第2の導入流路及び第2の入口流路と、前記旋回発生流路の中心軸に設けられた穴とオフセットした位置に中心軸が配置された円筒形状の混合流路を備えた反応装置。   A first buffer for temporarily storing a first fluid containing a first substance; a second buffer for temporarily storing a second fluid containing a second substance; A cylindrical mixing flow path for swirling and mixing the first fluid and the second fluid, and a plurality of first pressures with equal pressure loss connecting the first buffer and the swirl generation flow path A plurality of second introduction flow paths and second inlet flow paths having equal pressure losses connecting the second buffer and the swirl generation flow path, and the swirl generation; A reaction apparatus comprising a cylindrical mixing channel having a central axis arranged at a position offset from a hole provided in the central axis of the channel. 第1の物質を含む第1の流体を一時的に貯留しておく第1のバッファと、第2の物質を含む第2の流体を一時的に貯留しておく第2のバッファが形成されたバッファ部材と、中心軸付近から外周まで1つの円筒形状の穴が混合流路として形成され該混合流路の中心軸側の端部で該中心軸からオフセットして円筒形状の穴が旋回発生流路として形成されている混合流路部材と、前記旋回発生流路に放射状に接続され、平面状に形成された複数の第1の入口流路及び第2の入口流路,前記第1の入口流路と第1のバッファを連通する第1の導入流路及び前記第2の入口流路と第2のバッファを連通する第2の導入流路が形成された入口流路部材を備えた反応装置。   A first buffer for temporarily storing a first fluid containing a first substance and a second buffer for temporarily storing a second fluid containing a second substance are formed. The buffer member and one cylindrical hole from the vicinity of the central axis to the outer periphery are formed as a mixing channel, and the cylindrical hole is swirled by the offset from the central axis at the end of the mixing channel on the central axis side. A mixing flow path member formed as a path, a plurality of first inlet flow paths and second inlet flow paths that are radially connected to the swirl generation flow path and formed in a planar shape, the first inlet; A reaction provided with an inlet channel member in which a first inlet channel that communicates the channel and the first buffer and a second inlet channel that communicates the second inlet channel and the second buffer are formed apparatus. それぞれ異種の物質を含んでいる複数の流体を混合させるための円筒形状の混合流路と、前記混合流路に接続され前記混合流路よりも流路径が小さい旋回流発生流路と、前記旋回流発生流路に前記流体を流入させる入口流路と、前記入口流路に前記流体を均一に導入するためのバッファとを備え、前記旋回流発生流路は前記混合流路中心軸からオフセットして設置されている反応装置。   A cylindrical mixing channel for mixing a plurality of fluids each containing different substances, a swirl flow generating channel connected to the mixing channel and having a smaller channel diameter than the mixing channel, and the swirl An inlet channel for allowing the fluid to flow into the flow channel and a buffer for uniformly introducing the fluid into the inlet channel, and the swirl channel is offset from the central axis of the mixing channel Installed in the reactor. 請求項1から6のいずれかに記載の反応装置と、異種の物質を含んでいる複数の流体を貯蔵する複数のタンクと、複数のそれぞれのタンクに接続される配管毎に設置され前記反応装置に流体を送るポンプと、前記反応装置に送る流体の流量を調整するための流量調節器と、前記反応装置の出口側に接続され混合した流体を反応させる反応流路と、前記反応流路からの生成物を貯蔵するタンクと、前記反応装置及び前記反応流路を温度管理する温度制御装置を備えた反応プラント。   The reactor according to any one of claims 1 to 6, a plurality of tanks for storing a plurality of fluids containing different kinds of substances, and a plurality of tanks connected to each of the plurality of tanks. A pump for sending a fluid to the reactor, a flow controller for adjusting the flow rate of the fluid sent to the reactor, a reaction channel connected to the outlet side of the reactor and reacting the mixed fluid, and from the reaction channel The reaction plant provided with the temperature control apparatus which temperature-controls the tank which stores the product of, and the said reaction apparatus and the said reaction flow path.
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