JP2011115754A - Chemical apparatus - Google Patents

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加藤  宗
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英一 津留
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Kiju Endo
喜重 遠藤
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哲郎 宮本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical apparatus feeding a constant quantity of raw materials to a microreactor in a simple structure and suppressing remaining air bubbles in priming. <P>SOLUTION: The chemical apparatus feeds different kinds and a plurality of raw materials to a reactor and obtains products by agitating or reacting in a fine flow channel inside the reactor. The chemical apparatus includes: a plurality of reactors; a plurality of loop channels circulating the different kinds and the plurality of raw materials; and a plurality of branched channels feeding the raw materials to the plurality of the reactors from the mid way of the respective loop channel. The loop channels are set to the sufficiently larger scales than the scales of the fine channels inside the reactor. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は微小流路を利用した反応器(以下、マイクロリアクタと呼ぶ)の生産処理量をスケールアップするための化学装置に関する。   The present invention relates to a chemical apparatus for scaling up the production throughput of a reactor (hereinafter referred to as a microreactor) using a microchannel.

マイクロマシーニング技術、微小スケールでのメリットを、化学プロセスヘ積極的に応用するマイクロリアクタが近年盛んに研究、開発されている。マイクロリアクタでは様々なメリットが期待されているが、その一つに、処理量のスケールアップの容易性が挙げられる。通常、化学製品の研究開発、製造では、ラボレペルでの研究、製品開発、テストプラントを経て、量産プラントヘと生産量を段階的にスケールアップしていく。   In recent years, microreactors that actively apply the advantages of micromachining technology and microscale to chemical processes have been actively researched and developed. Microreactors are expected to have various merits, one of which is the ease of scaling up the throughput. Normally, in the research and development and production of chemical products, the production volume is gradually scaled up to a mass production plant through research, product development and test plant at Laborepel.

一般にビーカレベルでの少量の化学反応と、生産用反応槽の中での多量の化学反応では、化学反応が行われる諸条件が異なるため、ラボレベルから量産レベルヘのスケールアップには技術的な課題がしばしば生じる。   Generally, there are technical problems in scaling up from the laboratory level to the mass production level because the conditions under which the chemical reaction occurs are different between a small amount of chemical reaction at the beaker level and a large amount of chemical reaction in the production reactor. Often occurs.

マイクロリアクタではこの課題を極力回避するために、ラボレベルで開発・適用した少量処理向けマイクロリアクタを、そのまま量産レベルの必要量に応じて複数実装することで処理量のスケールアップを一気に行う戦略が提案されている。一つあたりの処理量は少量である単体のマイクロリアクタを、プラントヘ実装する数によって処理量を稼ぐこの処理用スケールアップの手法は、ナンバリングアップと呼ばれることがある。マイクロリアクタを用いたラボレベルの処理量からプラントでの量産レベルヘの処理量のスケールアップでは、このナンバリングアップを具体的にどのような配管で各マイクロリアクタヘ原料を均等に分配するかが品質のより生成物を得る上で重要となる。   In order to avoid this problem as much as possible in the microreactor, a strategy has been proposed to scale up the processing volume at once by mounting multiple microreactors for low-volume processing developed and applied at the laboratory level according to the required volume at the mass production level. ing. This processing scale-up method, in which a single microreactor with a small amount of processing per unit is processed by the number of units mounted on the plant, is sometimes called numbering up. In the scale-up of the processing volume from the laboratory level processing volume using the microreactor to the mass production level in the plant, the numbering up is specifically generated by the type of piping to distribute the raw material equally to each microreactor. It is important to get things.

ナンバリングアップによるラボレベルからプラントレベルヘのスケールアップでは、例えば、特許文献1、特許文献2に開示されているように、マイクロリアクタを並列に接続して実装数を稼ぐ方法がしばしば採用される。この並列接続配管の最大のメリットは、一つの送液手段(ポンプ、ヘッダータンク)から原料を分岐させるために、送液設備のコストが抑えられる点であるが、デメリットとしては、分岐部から複数分岐したとき、分岐部で極端に送液圧が減少するとともに均一性が保たれず、分岐後の微細流路が毛管現象の影響による気泡の付着・残留、マイクロリアクタ内の反応物の流路壁への沈着などで閉塞した場合、その流路抵抗の不均衡が他の全ての分岐流路に及ぼされ、各マイクロリアクタヘの所期の送液量が乱される点である。   In scale-up from the laboratory level to the plant level by numbering-up, for example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a method of connecting microreactors in parallel to increase the number of mounting is often employed. The biggest merit of this parallel connection pipe is that the raw material is branched from one liquid feeding means (pump, header tank), so that the cost of the liquid feeding equipment can be suppressed. When branching, the liquid supply pressure at the branching portion is extremely reduced and the uniformity is not maintained, and the microchannel after branching is the adhering and remaining of bubbles due to the effect of capillary action, the flow path wall of the reactant in the microreactor In the case of blockage due to deposition on the surface, an imbalance in the flow resistance is exerted on all the other branch flow paths, and the desired liquid supply amount to each microreactor is disturbed.

また、プライミング時、すなわちプラントの原料配管およびマイクロリアクタ内が空の状態から運転を開始し、原料で置換される初期の状態において生じる置換不良すなわち気相の残留は、その気泡がいつ乖離して後段へ流れていくか不確定性が高く、マイクロリアクタ内の微小空間での化学操作の性能低下の要因になり得る。   In addition, during the priming, i.e., when the plant raw material piping and the microreactor start from the empty state, the substitution failure that occurs in the initial state where the raw material is replaced with the raw material, that is, the residual gas phase, is It is highly uncertain whether it will flow into the microreactor, which may be a factor in reducing the performance of chemical operation in a micro space in the microreactor.

マイクロリアクタ内の反応物の流路壁への沈着などの問題を解決する手段のーつとして、特許文献1では各流路を流れる原料の送液状態をモニタし、その情報に基づき弁や送液手段を制御して各流路を流れる原料を所望の流量に維持する方法が開示されている。   As one of means for solving problems such as deposition of reactants in the microreactor on the flow path wall, Patent Document 1 monitors the liquid feed state of the raw material flowing through each flow path, and based on the information, the valve and liquid feed A method of controlling the means to maintain the raw material flowing through each flow path at a desired flow rate is disclosed.

特開2008−80306号公報JP 2008-80306 A 特開2004−344877号公報JP 2004-344877 A

しかしながら、特許文献1記載の技術では、分岐流路毎にその流量や圧力などをモニタする手段、および弁などの流路抵抗を能動的に制御する手段の実装、さらに、これらが常に正しく機能し続ける事が前提となる。従って、特許文献1記載の技術では、信頼性を維持するために化学装置の構成が複雑で高コストとなってしまう。また、特許文献2にも並列接続配管の実施例が示されているが、上述した毛管現象の影響による気泡の付着・残留が問題となる配管構成である。   However, in the technique described in Patent Document 1, a means for monitoring the flow rate and pressure for each branch flow path and a means for actively controlling flow path resistance such as a valve are implemented, and these always function correctly. It is a premise to continue. Therefore, in the technique described in Patent Document 1, the configuration of the chemical apparatus is complicated and expensive in order to maintain reliability. Also, Patent Document 2 shows an example of parallel-connected piping, but this is a piping configuration in which the adhesion and residual of bubbles due to the influence of the capillary phenomenon described above becomes a problem.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、各分岐流路に流量のモニタリングや制御手段を実装するのではなく、より簡便な構成と方法で各マイクロリアクタに一定量の原料を供給し、かつプライミング時の気泡の残留を抑えることができる化学装置、すなわち、送液開始後、流路内が原料によって完全に置換できる化学装置を提供するものである。   In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention does not mount flow rate monitoring and control means in each branch channel, but supplies a certain amount of raw material to each microreactor with a simpler configuration and method, and The present invention provides a chemical apparatus that can suppress the remaining of bubbles during priming, that is, a chemical apparatus that can completely replace the inside of a flow path with a raw material after the start of liquid feeding.

本発明は、種類の異なる複数の原料を反応器に供給し、反応器内部の微細流路で混合あるいは反応させて生成物を得る化学装置において、
前記反応器を複数設けるとともに、種類の異なる複数の原料を循環させる複数のループ流路と、前記各ループ流路の途中から前記複数の反応器の微細流路に前記原料を供給する複数の分岐流路を備え、前記ループ流路は、前記分岐流路または前記反応器内部の微細流路のスケールに比べ十分に大きなスケールに設定されたことを特徴とする。
The present invention provides a chemical apparatus in which a plurality of different types of raw materials are supplied to a reactor and mixed or reacted in a fine channel inside the reactor to obtain a product.
A plurality of reactors and a plurality of loop flow paths for circulating a plurality of different types of raw materials, and a plurality of branches for supplying the raw materials from the middle of each loop flow path to the fine flow paths of the plurality of reactors Provided with a flow path, wherein the loop flow path is set to a scale sufficiently larger than the scale of the branch flow path or the fine flow path inside the reactor.

また、上記の化学装置において、前記ループ流路内の原料の流量、圧力および温度を所望の値に制御する制御部を備えたことを特徴とする。   In the above chemical apparatus, a control unit for controlling the flow rate, pressure, and temperature of the raw material in the loop flow path to desired values is provided.

また、上記の化学装置において、前記ループ流路、分岐流路および反応器が、材料平面部に溝加工、穴あけ加工により形成されたことを特徴とする。   In the above chemical apparatus, the loop flow path, the branch flow path, and the reactor are formed in the material plane portion by grooving or drilling.

また、上記の化学装置において、前記複数のループ流路と複数の分岐流路を前記反応器の内部に配置されたことを特徴とする。   In the above chemical apparatus, the plurality of loop channels and the plurality of branch channels are arranged inside the reactor.

また、上記の化学装置を複数段連結して構成してなることを特徴とする。   Further, the chemical apparatus is formed by connecting a plurality of the above chemical apparatuses.

本発明によれば、ループ流路内のみをポンプや弁で制御するために、プラント全体で使用する流量モニタやポンプおよび弁の要素数が大幅に減少し、プラントとして間便な構成で信頼性の高いシステムを構成できる。また、各マイクロリアクタ内の流路に比べ、スケールの大きなループ配管から原料が供給され、かつ、そのループ配管内の原料の流れ、特にその圧力が一定になるように制御されている。このため、一部のマイクロリアクタが閉塞したとしても、他のマイクロリアクタには常に一定の圧力が印加された状態となるので、所期の流量で原料が常に配分される。さらに、本発明では、一つの流れを一度に複数の微細な流路へ分配する分岐部がないために途中で送液圧の減少がなく、毛管現象の影響によって従来の並列分岐配管部で頻発していた流路壁への気泡の付着・残留の問題が回避される。   According to the present invention, since only the inside of the loop flow path is controlled by a pump or a valve, the number of flow rate monitors and pumps and valves used in the entire plant is greatly reduced, and the plant has a convenient configuration and is reliable. High system can be configured. In addition, the raw material is supplied from a loop pipe having a larger scale than the flow path in each microreactor, and the flow of the raw material in the loop pipe, in particular, the pressure thereof is controlled to be constant. For this reason, even if a part of the microreactors is blocked, a constant pressure is always applied to the other microreactors, so that the raw material is always distributed at a desired flow rate. Furthermore, in the present invention, since there is no branch part that distributes one flow to a plurality of fine flow paths at a time, there is no decrease in liquid feeding pressure in the middle, and frequent occurrences in conventional parallel branch pipe parts due to the influence of capillary action. The problem of air bubbles adhering to and remaining on the flow path wall is avoided.

本発明の実施例1の基本構成の説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of Embodiment 1 of the present invention. 実施例1を多段反応へ適用の実施例2の説明図。Explanatory drawing of Example 2 which applies Example 1 to a multistage reaction. 実施例3のY字混合/反応流路の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a Y-shaped mixing / reaction channel in Example 3. 同じくループ配管を反応器内に設置した場合の分解斜視図。The exploded perspective view at the time of similarly installing a loop piping in a reactor. 同じく反応器の組み立て斜視図。The assembly perspective view of a reactor similarly.

(実施例1)
図1に本発明実施例1の配管および原料の送液制御の基本構成の説明図を示す。本実施例は、原料Aと原料Bを混合あるいは反応させ、生成物Cを得るための2原料1ステップ反応、あるいは混合のプロセスの例である。
Example 1
FIG. 1 shows an explanatory diagram of the basic configuration of the piping and raw material liquid feed control of Embodiment 1 of the present invention. In this example, raw material A and raw material B are mixed or reacted to produce a product C, which is a two-raw material one-step reaction, or a mixing process.

原料Aおよび原料Bは、それぞれのリザーバータンク101および102に貯蔵用されており、それぞれループ配管(流路)109および110内を、ポンプ103および104によって循環的に流動させられる。このループ配管109、110内を流れる流量111、112は、その原料の特性に適した流量となるように、流量計107および108によってモニタ302で監視される。さらに、その原料の流れ(送液条件)は、モニタの結果に基いてポンプ103、104の出力および、その流路開口度が能動的に調節可能な流量調節弁105、106を調整することで所望の条件(流量、圧力、温度など)に制御される。これらの制御は、制御部301によってコントロールされている。   The raw material A and the raw material B are stored in the respective reservoir tanks 101 and 102, and are circulated through the loop pipes (flow paths) 109 and 110 by the pumps 103 and 104, respectively. The flow rates 111 and 112 flowing through the loop pipes 109 and 110 are monitored by the monitor 302 by the flow meters 107 and 108 so that the flow rates are suitable for the characteristics of the raw materials. Furthermore, the flow of the raw material (liquid feeding conditions) is adjusted by adjusting the outputs of the pumps 103 and 104 and the flow rate control valves 105 and 106 that can actively adjust the flow path opening degree based on the monitoring results. It is controlled to a desired condition (flow rate, pressure, temperature, etc.). These controls are controlled by the control unit 301.

ポンプ103、104によって、それぞれのループ配管109および110に吸込まれた原料AおよびBは、ほとんどの量の原料が一巡して再びリザーバータンク101、102へ戻ってくる。その途中、一部の原料は、ループ配管109の一部である分岐流路部113、およびループ配管110の一部である分岐流路部114に接続された複数の各マイクロリアクタ115に、微細な分配流路117および118を介して分配される。   The raw materials A and B sucked into the respective loop pipes 109 and 110 by the pumps 103 and 104 return to the reservoir tanks 101 and 102 again after almost all of the raw materials have taken a round. In the middle of the process, a part of the raw material is finely divided into a plurality of microreactors 115 connected to the branch flow path 113 that is a part of the loop pipe 109 and the branch flow path 114 that is a part of the loop pipe 110. Distribution is performed via distribution channels 117 and 118.

分配流路117および118は、マイクロリアクタ115内の微細流路(図1に図示せず)に接続されて、原料を供給する。従って、微細な分配流路117および118は、接続される微細流路と同じ流量と圧力を有することになる。分配された原料AおよびBは、微細流路で混合あるいは反応し、生成物Cとなって集められて流路116を経由してタンク119に回収される。   Distribution channels 117 and 118 are connected to a fine channel (not shown in FIG. 1) in microreactor 115 to supply raw materials. Therefore, the fine distribution channels 117 and 118 have the same flow rate and pressure as the connected fine channels. The distributed raw materials A and B are mixed or reacted in the fine flow path, collected as a product C, and collected in the tank 119 via the flow path 116.

ループ配管109および110は、マイクロリアクタ115内の微細流路の合計のスケールに比べ十分に大きな流路のスケールで構成される。ここで、マイクロリアクタ115内の各微細流路の合計のスケールとは、原料の毛管現象、すなわち、主に流路壁面の濡れ性が、特にプライミング時の原料の挙動に影響を及ぼすレベルのスケールの合計を指しており、ループ配管109および110の十分に大きな流路のスケールとは、上記毛管現象の影響を無視できるレベルのスケール(流量、圧力)を指している。例えば、ループ配管109と110の流量または圧力が、複数の分配流路117と118(または複数の微細流路)の全ての合計流量又は合計圧力の10倍以上となるように、それぞれのスケールが設定される。   The loop pipes 109 and 110 are configured with a flow path scale sufficiently larger than the total scale of the fine flow paths in the microreactor 115. Here, the total scale of each fine flow path in the microreactor 115 is a scale of a level at which the capillary action of the raw material, that is, the wettability of the flow path wall surface mainly affects the behavior of the raw material during priming. The scale of a sufficiently large flow path of the loop pipes 109 and 110 indicates a scale (flow rate and pressure) at which the influence of the capillary action can be ignored. For example, each scale is set so that the flow rates or pressures of the loop pipes 109 and 110 are not less than 10 times the total flow rate or total pressure of all of the plurality of distribution channels 117 and 118 (or a plurality of fine channels). Is set.

本実施例によれば次のような効果が得られる。ループ配管の分岐流路部113および114の流路のスケールは、各マイクロリアクタ115への分配流結117および118に比べ十分にスケールが大きいため、プライミング時の各マイクロリアクタ内の原料の挙動(分配)は、微細な分配流路117、118や、マイクロリアクタ115内の微細流路における毛管現象ではなく、ループ配管109、110内の圧力によって支配される。従って、微細流路117、118における毛管現象の影響が少ないために、プライミング時における気泡の残留・付着が回避される。   According to the present embodiment, the following effects can be obtained. Since the scale of the flow paths of the branch flow path portions 113 and 114 of the loop piping is sufficiently larger than the distribution flow connections 117 and 118 to the microreactors 115, the behavior (distribution) of the raw material in each microreactor during priming Is governed not by capillarity in the fine distribution channels 117, 118 or in the microreactor 115 but by the pressure in the loop pipes 109, 110. Accordingly, since the influence of the capillary phenomenon in the fine channels 117 and 118 is small, the remaining / attachment of bubbles during priming is avoided.

さらに、原料がタンク等に貯留している場合と比べ、ループ配管109、110内の原料の循環的な流動によって液相が攪拌されるので、液相中に密度の異なる他の組成物が浮遊しているスラリーのような原料の場合に、均一分散効果も得られる。   Furthermore, as compared with the case where the raw material is stored in a tank or the like, the liquid phase is agitated by the cyclic flow of the raw material in the loop pipes 109 and 110, so that other compositions having different densities float in the liquid phase. In the case of raw materials such as slurry, a uniform dispersion effect is also obtained.

リアクタ115の実装数は、マイクロリアクタ1個あたりの処理量とプラント全体の所望の処理量によって決定され、また、その実装数に応じて原料を循環させるループ配管の管径や、原料の流量、圧力といった流動条件を適切に設計されるが、本実施例によればこれらを容易に実現できる。   The number of reactors 115 mounted is determined by the processing amount per microreactor and the desired processing amount of the entire plant, and the pipe diameter of the loop piping for circulating the raw material, the flow rate of the raw material, and the pressure according to the mounting number However, according to the present embodiment, these can be easily realized.

(実施例2)
図2に示す本発明の実施例2では、原料Aと原料Bから生成物Cを得た後に、さらにその生成物Cと原料Dを混合あるいは反応させ生成物Eを得る、3原料2ステップ混合あるいは反応のプロセスの例である。図2で点線で囲われた部分201は、図1にて説明した構成と同じである。また、点線で囲われた部分202も、部分201において得られた生成物Cが部分202の原料タンク204に導かれている点以外は、図1あるいは部分201の構成と同じである。このように、本実施例2では、1段、2段と混合あるいは反応を構成することで、複数の多段プロセスに適用している。
(Example 2)
In Example 2 of the present invention shown in FIG. 2, after obtaining the product C from the raw material A and the raw material B, the product C and the raw material D are further mixed or reacted to obtain a product E. Or it is an example of the process of reaction. A portion 201 surrounded by a dotted line in FIG. 2 is the same as the configuration described in FIG. A portion 202 surrounded by a dotted line is the same as the configuration of FIG. 1 or the portion 201 except that the product C obtained in the portion 201 is guided to the raw material tank 204 of the portion 202. Thus, in the present Example 2, it is applied to a plurality of multistage processes by constituting a mixture or reaction with one stage and two stages.

また、図1、図2で示した実施例1、実施例2では、2つの原料から1つの生成物を得る2入力1出力タイプの混合・反応を例として示しているが、3つ以上の原料から生成物を得るプロセスでも、その原料の種類数に応じてループ配管数を構成することで対応可能であることは言うまでもない。   Moreover, in Example 1 and Example 2 shown in FIG. 1 and FIG. 2, two-input one-output type mixing / reaction in which one product is obtained from two raw materials is shown as an example. It goes without saying that even a process for obtaining a product from a raw material can be handled by configuring the number of loop pipes according to the number of types of the raw material.

図1、図2に示した実施例はいずれも、複数のマイクロリアクタの外部にループ配管(流路)を構成し、各マイクロリアクタヘ原料を配分するものであったが、処理量がさほど大きくない場合には、この配管(流路)構成をマイクロリアクタ内部にマニホールド化することも可能である。以下の実施例にその一例を示す。   1 and FIG. 2 both have loop pipes (flow paths) formed outside a plurality of microreactors and distribute raw materials to each microreactor, but the amount of processing is not so large. Alternatively, this pipe (channel) configuration can be manifolded inside the microreactor. An example is shown in the following examples.

(実施例3)
図3は、2種類の原料を混合あるいは反応させる代表的なマイクロリアクタの例である。Y字型の微細流路の2流路部304、305にそれぞれ原料F301と原料G302を流し、混合/反応流路部303で両原料間の分子拡散を利用して混合または反応させるものである。このY字型の混合/反応流路(微細流路)の形状をそのまま踏襲して、マイクロリアクタ内でナンバリングアップした実施例3を図4と図5に示す。
(Example 3)
FIG. 3 shows an example of a typical microreactor that mixes or reacts two kinds of raw materials. The raw material F301 and the raw material G302 are made to flow through the two flow path portions 304 and 305 of the Y-shaped fine flow path, respectively, and the mixing / reaction flow path portion 303 mixes or reacts using molecular diffusion between both raw materials. . FIG. 4 and FIG. 5 show Example 3 in which the shape of this Y-shaped mixing / reaction channel (fine channel) is followed as it is and numbered up in the microreactor.

この図4には、図3に示したY字型の混合/反応流路(微細流路)が、406で示されるように同心円状に放射状に複数(図4では22本)溝加工されて表面に配置された板状部品408と、Y字型の混合/反応流路(微細流路)より十分大きなスケールの溝加工で同心円状に形成される環状のループ流路(図1、図2のループ配管に相当)404と405が、表面に配置された板状部品409が示されている。   In FIG. 4, the Y-shaped mixing / reaction channel (fine channel) shown in FIG. 3 is processed into a plurality of grooves (22 in FIG. 4) radially concentrically as indicated by 406. A plate-like component 408 arranged on the surface and an annular loop channel (FIGS. 1 and 2) formed concentrically by groove processing of a scale sufficiently larger than the Y-shaped mixing / reaction channel (fine channel) 404 and 405 are shown as plate-like components 409 arranged on the surface.

上記Y字型の混合/反応流路(微細流路)406の、一方の放射状に長く延びる入口には穴あけ加工により形成された下方に抜ける流路502(分岐流路)が連通しており、他方の放射状に短く延びる入口にも穴あけ加工により形成された下方に抜ける流路503(分岐流路)が連通している。また、上記ループ流路404の両端には穴あけ加工により形成された下方向に抜けるポート401および410が連通しており、上記ループ流路405の両端には穴あけ加工により形成された下方向に抜けるポート402および403が連通している。   In the Y-shaped mixing / reaction channel (fine channel) 406, a radially extending channel 502 (branch channel) formed by drilling is communicated with one radially extending inlet, A flow path 503 (branch flow path) that extends downward and is formed by drilling is also communicated with the other radially short inlet. In addition, ports 401 and 410 formed by drilling are communicated with both ends of the loop flow path 404, and the both ends of the loop flow path 405 are removed downward with the drilling process. Ports 402 and 403 are in communication.

上記Y字型の混合/反応流路(微細流路)406の下方に抜ける複数の各流路502は、上記ループ流路404の円弧に沿って真上に対向するように環状に配置され、Y字型の混合/反応流路406の下方に抜ける複数の各流路503は、上記ループ流路405の円弧に沿って真上に対向するように環状に配置される。従って、板状部品409の上に板状部品408が重なった状態では、複数の流路502が上記ループ流路404に円弧に沿った形で連通し、複数の流路503が上記ループ流路405に円弧に沿った形で連通する。   Each of the plurality of flow paths 502 that exits below the Y-shaped mixing / reaction flow path (fine flow path) 406 is annularly disposed so as to face directly above the arc of the loop flow path 404, A plurality of flow paths 503 that pass through the Y-shaped mixing / reaction flow path 406 are arranged in an annular shape so as to face directly above the arc of the loop flow path 405. Therefore, in a state where the plate-shaped component 408 overlaps the plate-shaped component 409, the plurality of flow paths 502 communicate with the loop flow path 404 in a shape along an arc, and the plurality of flow paths 503 are connected to the loop flow path. 405 communicates along the arc.

流路407は、板状部材409の上記ループ流路404、405の同心円の中心に位置して、上下に貫通して開けられた回収流路で、上記の複数(図4では22本)のY字型の混合/反応流路(微細流路)406の放射中心に対応している。従って、板状部品409の上に板状部品408が重なった状態では、上記の多数のY字型の混合/反応流路406の中心と、上記回収流路407とが連通する。   The flow path 407 is a recovery flow path that is located in the center of the concentric circles of the loop flow paths 404 and 405 of the plate-like member 409 and is opened through vertically. This corresponds to the radiation center of the Y-shaped mixing / reaction channel (fine channel) 406. Therefore, in the state where the plate-like component 408 overlaps the plate-like component 409, the centers of the many Y-shaped mixing / reaction channels 406 and the recovery channel 407 communicate with each other.

本実施例のマイクロリアクタは、板状部品409に板状部品408に重ねて配置され、更に板状部品408の上に蓋となる板状材料501を重ねて全体を結合することで、構成され、その組立てられた状態のマイクロリアクタを図5に示す。   The microreactor according to the present embodiment is configured by stacking the plate-like component 409 on the plate-like component 408, and further stacking the plate-like material 501 serving as a lid on the plate-like component 408 and combining the whole. FIG. 5 shows the assembled microreactor.

図5において、マイクロリアクタ外部から供給される原料Aおよび原料Bは、それぞれポート401および402より導入され、ループ流路404および405を流動(還流)して、それぞれポート410および403より吐出される。この間、ループ配管を流れる原料A、原料Bの一部は、複数のY字型の混合/反応流路406に連通している分岐流路としての流路502および503を通り、各Y字流路へと導かれ、混合/反応して、その生成物が複数のY字型の混合/反応流路406の中心に集まり、回収流路407を経由してマイクロリアクタ外部へと回収される。   In FIG. 5, raw material A and raw material B supplied from the outside of the microreactor are introduced from ports 401 and 402, flow (recirculate) through loop flow paths 404 and 405, and are discharged from ports 410 and 403, respectively. During this time, a part of the raw material A and the raw material B flowing through the loop pipe passes through the flow paths 502 and 503 as branch flow paths communicating with the plurality of Y-shaped mixing / reaction flow paths 406, and each Y-flow The product is guided to the channel, mixed / reacted, and the product gathers at the center of the plurality of Y-shaped mixing / reaction channels 406 and is recovered outside the microreactor via the recovery channel 407.

本実施例によれば、上記実施例1、2に記載された効果に加え、処理量がさほど大きくないアプリケーションでは、マイクロリアクタ内部で処理量のスケールアップをコンパクトに行う事ができる。また、ループ流路404、405から回収流路407に至る、各Y字型の混合/反応流路406が同一長さとなるので、各反応流路406での混合/反応条件が同一となり、均質な混合/反応液を集めることができる。なお、上記ループ流路404、405内の原料の送液状態、圧力、温度は、マイクロリアクタ外部に設けられた図示しないモニタリング手段でなされる。   According to the present embodiment, in addition to the effects described in the first and second embodiments, in an application where the processing amount is not so large, the processing amount can be scaled up compactly inside the microreactor. In addition, since each Y-shaped mixing / reaction channel 406 from the loop channels 404 and 405 to the recovery channel 407 has the same length, the mixing / reaction conditions in each reaction channel 406 are the same, and the homogeneous The correct mixture / reaction can be collected. The feed state, pressure, and temperature of the raw materials in the loop flow paths 404 and 405 are made by monitoring means (not shown) provided outside the microreactor.

また、本実施例によれば、上記実施例1、2と同等な処理量であっても、ループ流路404、405が短くなって、その設置スペースが小さくて済むので、装置をコンパクトに構成できる。   In addition, according to the present embodiment, even when the processing amount is the same as in the first and second embodiments, the loop flow paths 404 and 405 are shortened, and the installation space can be reduced. it can.

以上、本発明のいくつかの実施例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変形が可能である。   As mentioned above, although several Example of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned example, A various deformation | transformation is possible in the range of the invention described in the claim.

115、…反応器、117、118、502、503…分岐流路、109、110、113、114、404、405…ループ流路(ループ配管)、301…制御部、303〜305、406…微細流路。   115, ... reactor, 117, 118, 502, 503 ... branch flow path, 109, 110, 113, 114, 404, 405 ... loop flow path (loop piping), 301 ... control unit, 303-305, 406 ... fine Flow path.

Claims (5)

種類の異なる複数の原料を反応器に供給し、反応器内部の微細流路で混合あるいは反応させて生成物を得る化学装置において、
前記反応器を複数設けるとともに、種類の異なる複数の原料を循環させる複数のループ流路と、前記各ループ流路の途中から前記複数の反応器の微細流路に前記原料を供給する複数の分岐流路を備え、前記ループ流路は、前記反応器内部の微細流路のスケールに比べ十分に大きなスケールに設定されたことを特徴とする化学装置。
In a chemical apparatus that supplies a plurality of different types of raw materials to a reactor and mixes or reacts in a fine channel inside the reactor to obtain a product,
A plurality of reactors and a plurality of loop flow paths for circulating a plurality of different types of raw materials, and a plurality of branches for supplying the raw materials from the middle of each loop flow path to the fine flow paths of the plurality of reactors A chemical apparatus comprising a flow path, wherein the loop flow path is set to a scale sufficiently larger than a scale of a fine flow path inside the reactor.
請求項1記載の化学装置において、前記ループ流路内の原料の流量、圧力および温度を所望の値に制御する制御部を備えたことを特徴とする化学装置。   The chemical apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that controls a flow rate, a pressure, and a temperature of the raw material in the loop flow path to desired values. 請求項1記載の化学装置において、前記ループ流路、分岐流路および反応器が、材料平面部に溝加工、穴あけ加工により形成されたことを特徴とする化学装置。   2. The chemical apparatus according to claim 1, wherein the loop flow path, the branch flow path, and the reactor are formed in the material plane portion by grooving or drilling. 請求項1〜3のいずれかに記載の化学装置において、前記複数のループ流路と複数の分岐流路を前記反応器の内部に配置したことを特徴とする化学装置。   The chemical apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of loop flow paths and a plurality of branch flow paths are arranged inside the reactor. 請求項1または2に記載の化学装置を複数段連結して構成してなる化学装置。   A chemical apparatus comprising the chemical apparatus according to claim 1 or 2 connected in a plurality of stages.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017531265A (en) * 2014-10-08 2017-10-19 バーサム マテリアルズ ユーエス,リミティド ライアビリティ カンパニー Low pressure fluctuation flow control apparatus and method
CN108212046A (en) * 2018-04-04 2018-06-29 山东豪迈化工技术有限公司 A kind of honeycomb type channel microreactor
EP3444027A4 (en) * 2016-04-12 2019-12-18 Hitachi, Ltd. Microreactor, formed product manufacturing system, and microreactor manufacturing method
WO2023058903A1 (en) * 2021-10-08 2023-04-13 포항공과대학교 산학협력단 Automized micro combinatorial chemical reaction system and optimized combinatorial chemical synthesis method using same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017531265A (en) * 2014-10-08 2017-10-19 バーサム マテリアルズ ユーエス,リミティド ライアビリティ カンパニー Low pressure fluctuation flow control apparatus and method
EP3444027A4 (en) * 2016-04-12 2019-12-18 Hitachi, Ltd. Microreactor, formed product manufacturing system, and microreactor manufacturing method
CN108212046A (en) * 2018-04-04 2018-06-29 山东豪迈化工技术有限公司 A kind of honeycomb type channel microreactor
CN108212046B (en) * 2018-04-04 2024-04-12 山东豪迈化工技术有限公司 Honeycomb type channel microreactor
WO2023058903A1 (en) * 2021-10-08 2023-04-13 포항공과대학교 산학협력단 Automized micro combinatorial chemical reaction system and optimized combinatorial chemical synthesis method using same

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