JP2012508109A - モジュール式リアクタ - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1:構造の説明
マイクロリアクタはモジュール構造を特徴としており、これによって滞留時間などのパラメータを種々の反応に適合させることができる。
1.反応媒体の反応温度への加熱(第1モジュール)
2.媒体の反応(第2モジュール〜第4モジュール)
3.溶液の稀釈および反応の停止(第5モジュール)
供給
図13に示されているように接続されたマイクロリアクタにおける反応に関して、必要とされる化学物質がポンプを介して、第1のモジュール内に設けられている供給個所ないし混合個所に搬送され、それらの個所から化学物質はマイクロリアクタに到達する。
流体A 位置1
流体B 位置2(混合個所)
流体C 位置5
流体D 位置50(混合個所)
反応物の混合は向流ミキサにおいて行われ、この向流ミキサにおいては反応物が非常に高速で相互に衝突する。速度の上昇は小型の混合プレートによって達成される。混合された反応物は別の混合プレートを通過して再び反応管へと戻る。
混合個所1 位置2
混合個所2 位置14
混合個所3 位置50
反応は位置14において流体Cが向流ミキサによって流体A/B混合物に混ぜられることによって開始される。必要な滞留時間は管ないしモジュールの数を介して調整することができる。
位置50における流体Dの付加に基づき、稀釈および温度変化によって反応が停止する。ここでもまた、2つの流れの混合は向流ミキサにおいて行われる。
生成物は位置60において約40℃の温度で取り出される。
以下の例では、下記の表1のパラメータ値を言及しつつ、所定の流量および圧力比を例示的に説明する。本発明によるマイクロリアクタには、番号2が付された行に記載された直径を有する反応管を設け、またマイクロリアクタを番号1が付された行に記載されている相応の流量でもって動作させた。番号3が付された行に記載されている特定の表面/体積比はリアクタ設計および幾何学に基づき算出された。
純トルエン(沸点111℃、密度=0.87g/ml)がマイクロリアクタ(トルエン貯蔵容器)に供給される。安定した硝酸(濃硝酸65重量%、密度=1.40g/ml)ならびに安定した硫酸(濃硫酸95〜98牛量%、密度=1.84g/ml)は、混酸の製造のための別個のサージタンクに供給されている。ニトロトルエン自体についての反応は本発明によるマイクロリアクタにおいて行われ、出発物質は既に準備された貯蔵容器から窒素超過圧力によって個々の供給路を介してマイクロリアクタに供給される。
冷たい温度に管理されたマイクロリアクタパーツにおいては、トルエンの混合物の供給ならびに混酸(硝酸および硫酸)の製造が行われる。
Claims (15)
- 1つのプレート面に反応管(21)が収容されている溝状の凹部(22)を有するプレートボディ(1)を備えており、前記反応管は前記プレートボディ(1)の外面に接続端部(16)を有することを特徴とする、マイクロリアクタパーツ。
- 前記プレートボディ(1)は平行六面体の形状を有する、請求項1記載のマイクロリアクタパーツ。
- 前記プレートボディ(1)は少なくとも2つの反応管(21)を有し、有利には、必要に応じてメアンダ状である、同一の溝状の凹部(22)内に少なくとも2つの反応管(21)を有する、請求項1または2記載のマイクロリアクタパーツ。
- 前記2つの反応管の前記プレートボディの外面において、接続エレメント(20)を介して前記接続端部(16)が接続されており、有利には少なくとも1つの接続エレメント(20)は流体流入部または流体流出部(41)を有する、請求項3記載のマイクロリアクタパーツ。
- 前記溝状の凹部(22)はメアンダ状の概形を有し、該概形のメアンダ状の領域の間には間仕切壁が設けられており、該間仕切壁は有利には、前記プレートボディ(1)のプレートフレームと共に1つのプレートによってシーリングされている、請求項3または4記載のマイクロリアクタパーツ。
- 反応管の接続端部(16)または接続エレメント(20)の流体流入部または流体流出部は流体混合器を有し、有利には、前記流体混合器は流れ遮断器、流れ加速器、混合噴出口または注入ニードルである、請求項1から5までのいずれか1項記載のマイクロリアクタパーツ。
- 混合エレメントとしての断面狭窄部(31)を備えた反応管において、
断面は、管、有利には円形の管の一方の側において少なくとも15%、有利には少なくとも20%狭められていることを特徴とする、反応管。 - 前記管(21)の断面は狭窄部の向かい側では拡張されておらず、有利には狭窄部に対して90°の位置においても拡張されておらず、有利には狭窄部の向かい側の断面は半円を形成する、請求項7記載の反応管。
- 複数の断面狭窄部(31)を有し、有利には断面狭窄部が設けられる側が交互に現れ、殊に断面狭窄部は螺旋状にずらされており、もしくは管断面において対向するようずらされており、および/または、断面狭窄部は有利には直線状、角柱状、円筒状もしくは球状である、請求項7または8記載の反応管。
- 少なくとも2つのマイクロリアクタパーツを備えたマイクロリアクタにおいて、
前記マイクロリアクタパーツはそれぞれ、1つのプレート面に溝状の凹部(22)を有するプレートボディ(1)を備えており、
前記凹部(22)には反応管(21)が収容されており、該反応管はそれぞれのプレートボディ(1)の外面に接続端部を有し、
異なるマイクロリアクタパーツの反応管(21)は接続端部(16)および接続エレメント(8)を介して接続されていることを特徴とする、マイクロリアクタ。 - 接続エレメント(8,20)は、反応流体の前記反応管(21)への流入部もしくは前記反応管(21)からの流出部(12)、および/または、前記凹部のチャネルへの流体の流入部もしくはチャネルからの流出部(36)を有する、請求項10記載のマイクロリアクタ。
- 異なるマイクロリアクタパーツ(1)の反応管(21)はプラグエレメント(20)、管またはチューブによって接続されている、請求項10または11記載のマイクロリアクタ。
- 請求項1から6までのいずれか1項記載のマイクロリアクタパーツ、有利には少なくとも2つのマイクロリアクタパーツと、有利には、マイクロリアクタパーツをマイクロリアクタに接続するための接続エレメントとを含む、請求項10から12までのいずれか1項記載のマイクロリアクタを製造するキット。
- 反応管において2つの流体を混合し、有利には、付加的に2つの流体の化学反応を生じさせるための、請求項7から9までのいずれか1項記載のマイクロリアクタパーツの使用、または請求項7から9までのいずれか1項記載の反応管の使用、または請求項10から12までのいずれか1項記載のマイクロリアクタの使用。
- 少なくとも2つのマイクロリアクタパーツを備えたマイクロリアクタを使用し、有利には、溝状の凹部内に流れる熱伝達媒体、有利には水によってマイクロリアクタパーツの反応管を種々の温度に加熱または冷却する、請求項14記載の使用。
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