JP2014028343A - Method for joining external pipes targeting microreactor, microreactor having junction structure joined by the same method, and bundle and module structure of the latter - Google Patents

Method for joining external pipes targeting microreactor, microreactor having junction structure joined by the same method, and bundle and module structure of the latter Download PDF

Info

Publication number
JP2014028343A
JP2014028343A JP2012170090A JP2012170090A JP2014028343A JP 2014028343 A JP2014028343 A JP 2014028343A JP 2012170090 A JP2012170090 A JP 2012170090A JP 2012170090 A JP2012170090 A JP 2012170090A JP 2014028343 A JP2014028343 A JP 2014028343A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microreactor
pipe
reactor
reaction
joining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012170090A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoya Inoue
朋也 井上
Kenji Kato
賢治 加藤
Norikazu Okuda
典和 奥田
Katsuhiro Iura
克弘 井浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Gas Chemical Co Inc, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority to JP2012170090A priority Critical patent/JP2014028343A/en
Publication of JP2014028343A publication Critical patent/JP2014028343A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for joining external pipes targeting a microreactor, a microreactor having a junction structure joined by the same method, and a bundle or module structure of the microreactor.SOLUTION: The pipe joining method is a joining method for feeding or discharging fluids of reaction raw ingredients or reaction products into or from the reactor providing a joint structure wherein terminal portions of the external pipes are sheathed within pipes of the reactor and wherein the external pipes are connected horizontally or vertically to a group of microchannels arrayed to embody a horizontal plane; the microreactor has a joint structure wherein terminal portions of the external pipes are sheathed within pipes of the reactor and a junction structure wherein the external pipes are connected horizontally or vertically to a group of microchannels arrayed to embody a horizontal plane; the bundle or module structure of the microreactor is constituted by laminating or integrating the microreactors.

Description

本発明は、マイクロ反応器における外部配管の接合方法、該方法により接合された接合構造を有するマイクロ反応器並びにその集積構造に関するものであり、更に詳しくは、マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器と、該反応器に対して反応原料又は反応生成物を供給又は排出する外部配管とを接続して両者を接合する接合方法、その接合構造、該接合構造を有するマイクロ反応器、そのバンドル並びにモジュール構造に関するものである。   The present invention relates to a method for joining external pipes in a microreactor, a microreactor having a joined structure joined by the method, and an integrated structure thereof, and more specifically, a microreactor having a microchannel, The present invention relates to a joining method in which an external pipe for supplying or discharging reaction raw materials or reaction products is connected to a reactor and joining them together, its joining structure, a microreactor having the joining structure, its bundle, and a module structure It is.

本発明は、マイクロ反応器を多段に積層又は集積して該マイクロ反応器のマイクロチャンネルにおける物質移動の増大/物質移動のスケールアップを可能とするマイクロ反応器をユニットとするバンドル又はモジュール構造を構築するのに重要かつ不可欠なマイクロ反応器における外部配管の接合技術に関する新技術・新製品を提供するものである。   The present invention constructs a bundle or a module structure in which microreactors are stacked or integrated in multiple stages and a microreactor is a unit that can increase mass transfer / scale up mass transfer in microchannels of the microreactor. It provides new technologies and new products related to the joining technology of external pipes in micro reactors that are important and indispensable.

近年、断面積が0.01cm前後、更には、それ以下の微小な細管で構成されたマイクロチャンネルを用いた、連続反応プロセスの開発が精力的に進められている。この技術の特徴は、該マイクロチャンネルの高い比表面積を活かして、除熱を効率化することで、反応制御性を大幅に向上させ、かつ物質移動の効率化により、反応の効率を向上することにある。 In recent years, development of a continuous reaction process using a microchannel composed of fine capillaries having a cross-sectional area of around 0.01 cm 2 or less has been energetically advanced. The feature of this technology is that it takes advantage of the high specific surface area of the microchannel to improve heat removal efficiency, thereby greatly improving reaction controllability and improving the efficiency of the reaction by improving the mass transfer efficiency. It is in.

連続反応プロセスにおいて、その反応の制御性を大幅に向上させることができる例として、気相のフッ素を用いた、直接フッ素化反応や、水素及び酸素の反応を、マイクロチャンネルを用いて、効率よく制御した例などが知られている(非特許文献1)。   As an example that can greatly improve the controllability of the reaction in a continuous reaction process, direct fluorination reaction using hydrogen in the gas phase and reaction of hydrogen and oxygen can be efficiently performed using a microchannel. A controlled example is known (Non-Patent Document 1).

マイクロチャンネルより構成されるマイクロ反応器内での反応については、マイクロチャンネル内における物質移動が促進され、反応効率が向上すること、及び反応器の比表面積の増大により反応温度の制御が容易となり、従来技術による反応器では達成できない反応条件や反応の選択率を達成できることに特徴があるとされる。そのため、先行技術では、マイクロ反応器、マクロチャンネルの形状、大きさなどに関する提案がほとんどであり、これらの反応器における、より好適ないし最適な反応条件や触媒の使用環境などについての開発例は、ほとんど見当たらない。   For the reaction in the microreactor composed of microchannels, mass transfer in the microchannel is promoted, the reaction efficiency is improved, and the reaction temperature is easily controlled by increasing the specific surface area of the reactor, It is said that the reaction conditions and the selectivity of the reaction that cannot be achieved by the reactor according to the prior art can be achieved. Therefore, in the prior art, most proposals related to the shape, size, etc. of microreactors and macrochannels, and development examples of more suitable or optimal reaction conditions and catalyst use environments in these reactors are as follows: I can hardly find it.

触媒を用いたマイクロ反応器による製造例として、例えば、オレフィン化合物と過酸化水素からエポキシ化することを特徴とするエポキシ化合物の製造方法が提案されている(特許文献1)。この文献においても、使用される酸化触媒としては、特に限定されず、公知の酸化触媒を用いることができるとされている。   As an example of production using a microreactor using a catalyst, for example, an epoxy compound production method characterized by epoxidation from an olefin compound and hydrogen peroxide has been proposed (Patent Document 1). Also in this document, the oxidation catalyst used is not particularly limited, and it is said that a known oxidation catalyst can be used.

この文献では、オレフィン化合物と、過酸化水素の混合物をマイクロ反応器に供給する際の送液方法についても、特に限定されず、公知の方法を採用できるとされている。しかし、例えば、実施例中に開示されている触媒の粒径は1ミクロン以下であり、マイクロ反応器中においてかなりの圧力損失を生じることが予想される。反応の安定な運転の観点からは、送液方法に特殊な配慮が必要であることは明らかである。   In this document, the liquid feeding method for supplying a mixture of an olefin compound and hydrogen peroxide to a microreactor is not particularly limited, and a known method can be adopted. However, for example, the particle size of the catalyst disclosed in the examples is less than 1 micron, and it is expected to cause significant pressure loss in the microreactor. From the viewpoint of stable reaction operation, it is clear that special consideration is necessary for the liquid feeding method.

触媒を用いたマイクロ反応器による製造例として、例えば、アルデヒド化合物又はニトロ化合物を接触水素化することにより穏和な条件で水素化を行う方法が提案されていおり(特許文献2)、マイクロ反応器内で用いられる水素化触媒として、パラジウム触媒、ニッケル触媒、白金触媒、ルテニウム触媒などが挙げられている。   As a production example using a microreactor using a catalyst, for example, a method of performing hydrogenation under mild conditions by catalytic hydrogenation of an aldehyde compound or a nitro compound has been proposed (Patent Document 2). Examples of the hydrogenation catalyst used in the present invention include a palladium catalyst, a nickel catalyst, a platinum catalyst, and a ruthenium catalyst.

この文献では、水素化触媒については、その平均粒子径が、0.1〜100μm程度、特に1〜50μm程度が好適であるとされ、(触媒の平均粒子径)/(流路の直径)を0.1程度以下、特に0.07以下とすることが好ましいとされているが、水素の流通量に関する開示がなく、反応の効率の観点から、水素利用の有効性が問題である。   In this document, the average particle diameter of the hydrogenation catalyst is preferably about 0.1 to 100 μm, particularly about 1 to 50 μm, and (the average particle diameter of the catalyst) / (the diameter of the flow path) is Although it is considered to be preferably about 0.1 or less, particularly 0.07 or less, there is no disclosure regarding the amount of hydrogen flow, and the effectiveness of hydrogen utilization is a problem from the viewpoint of reaction efficiency.

アルカン又はアラルカンを含有する炭化水素含有流体と酸素源を、内部に触媒が存在するマイクロチャンネルに流して、該炭化水素含有流体と酸素源を該マイクロチャンネル内で温度範囲300〜1000℃で反応させることにより、水と少なくとも一種のアルケン及び/又はアラルケンを生成する技術が提案されている(特許文献3)。   A hydrocarbon-containing fluid containing an alkane or alarcan and an oxygen source are passed through a microchannel in which a catalyst is present, and the hydrocarbon-containing fluid and the oxygen source are reacted in the microchannel at a temperature range of 300 to 1000 ° C. Therefore, a technique for generating water and at least one alkene and / or aralkene has been proposed (Patent Document 3).

この文献においても、使用する触媒活性物質は、特に制限されず、従来の有効な任意の酸化的脱水素触媒を含むことができるとされ、特に反応効率を高めるための触媒の使用環境に関する開示はない。また、本技術は、気相反応を目的反応としており、気液混相反応に対して、そのまま適用できるか否かは明らかでない。   Also in this document, the catalytically active substance to be used is not particularly limited, and can include any conventional effective oxidative dehydrogenation catalyst. In particular, there is no disclosure regarding the environment in which the catalyst is used to increase the reaction efficiency. Absent. In addition, the present technology uses a gas phase reaction as a target reaction, and it is not clear whether it can be applied as it is to a gas-liquid mixed phase reaction.

次に、水素及び酸素の反応については、マイクロ反応器は、過酸化水素の製造プロセスへの応用が期待されているが、従来、過酸化水素は、アントラキノン法と呼ばれる製造プロセスにより、製造されている。しかし、この製造プロセスでは、プロセス運転中に、アントラキノンや有機溶媒が逐次的に分解し、これが、製品である過酸化水素に混入して不純物が生じるなどの問題点が指摘されている。そこで、このプロセスの、そのような不純物を生じない、水素及び酸素による直接反応プロセスへの代替が、長年にわたり検討されている。   Next, for the reaction of hydrogen and oxygen, the microreactor is expected to be applied to the production process of hydrogen peroxide. Conventionally, hydrogen peroxide is produced by a production process called the anthraquinone method. Yes. However, it has been pointed out that in this manufacturing process, anthraquinone and organic solvent are sequentially decomposed during the process operation, and this is mixed with hydrogen peroxide as a product to produce impurities. Thus, alternatives to this process for direct reaction processes with hydrogen and oxygen that do not produce such impurities have been studied for many years.

現在、商業的に使用される過酸化水素の製造法であるアントラキノン法に、マイクロ反応器を適用した例として、例えば、水素化工程を採用することで、従来のアントラキノン法の水素化反応器よりも高い生産性を与えることが開示され(特許文献4)、水素化マイクロ反応器中で使用される触媒は、マイクロチャンネル内で適合する如何なるサイズ及び幾何学的形状をもっていてもよいとされている。   As an example of applying a microreactor to the anthraquinone method, which is a method of producing hydrogen peroxide that is currently used commercially, for example, by adopting a hydrogenation process, the hydrogenation reactor of the conventional anthraquinone method is used. (Patent Document 4), it is said that the catalyst used in the hydrogenation microreactor may have any size and geometry that fits within the microchannel. .

しかし、この文献においても、特に反応効率を高めるための触媒の使用環境に関する開示はなく、また、本技術は、アントラキノン法のもつ根本的な問題である、アントラキノンや有機溶媒の逐次的な分解と、それの、製品である過酸化水素への混入を解決するものではない。   However, even in this document, there is no disclosure regarding the environment in which the catalyst is used to enhance the reaction efficiency, and this technology is a fundamental problem of the anthraquinone method, which is the sequential decomposition of anthraquinone and organic solvents. However, it does not solve the contamination of the product hydrogen peroxide.

水素及び酸素を用いた、直接反応プロセスによる過酸化水素の製造では、これまで、水素及び酸素のほか、過酸化水素を安定に回収するための微量の安定剤を含有した水溶液、及びパラジウムや金などの貴金属を主成分とした触媒からなる反応系について、検討されてきた。この直接反応プロセスでは、具体的には、触媒上で、水に溶存した水素及び酸素が反応して、過酸化水素を生成する(非特許文献2)。   In the production of hydrogen peroxide by the direct reaction process using hydrogen and oxygen, so far, in addition to hydrogen and oxygen, an aqueous solution containing a trace amount of stabilizer for stably recovering hydrogen peroxide, palladium and gold A reaction system comprising a catalyst mainly composed of a noble metal such as has been studied. In this direct reaction process, specifically, hydrogen and oxygen dissolved in water react on a catalyst to generate hydrogen peroxide (Non-patent Document 2).

該直接反応プロセスを、産業的に実現していくには、安全性及び生産性の観点から、幾つかの課題がある。まず、水素及び酸素は、きわめて広い範囲で、爆発性混合気を形成するため、従来技術では、水素分圧を4%以下に絞った条件で、運転する必要があった。また、過酸化水素は、水中に溶存した水素及び酸素の反応により生成するため、各々の成分の溶存効率を向上させる必要があった。   In order to realize the direct reaction process industrially, there are some problems from the viewpoint of safety and productivity. First, since hydrogen and oxygen form an explosive gas mixture in a very wide range, it was necessary for the conventional technology to operate under conditions where the hydrogen partial pressure was reduced to 4% or less. Further, since hydrogen peroxide is generated by the reaction of hydrogen and oxygen dissolved in water, it is necessary to improve the dissolution efficiency of each component.

このような直接反応プロセスの課題を解決するためには、マイクロチャンネルを用いた、連続プロセス技術が有効であると考えられる。例えば、本発明者らは、シリコン上に、マイクロチャンネルを加工することで、マイクロ反応器を構成し、該マイクロ反応器のマイクロチャンネル中に、担持パラジウム触媒を充填したマイクロ反応器を構築した。   In order to solve such problems of the direct reaction process, it is considered that a continuous process technology using a microchannel is effective. For example, the present inventors constructed a microreactor by processing a microchannel on silicon, and constructed a microreactor in which a supported palladium catalyst was filled in the microchannel of the microreactor.

このマイクロ反応器は、水素及び酸素の混合気体から、過酸化水素を製造するに際し、水素含有率が、20%〜50%という爆発性条件下にもかかわらず、安全かつ定常的に、過酸化水素を製造する上で有効であった。また、気相から液相への物質移動を定量評価したところ、従来の反応器に比して、物質移動は、10〜100倍高効率であることがわかった。   This microreactor is used to produce hydrogen peroxide from a mixed gas of hydrogen and oxygen, in a safe and steady manner, in spite of explosive conditions of hydrogen content of 20% to 50%. It was effective in producing hydrogen. In addition, when the mass transfer from the gas phase to the liquid phase was quantitatively evaluated, it was found that the mass transfer was 10 to 100 times more efficient than the conventional reactor.

上記マイクロ反応器により、爆発性組成の水素及び酸素の混合気体を、安全に取り扱えた理由は、マイクロチャンネルの使用により、爆発の伝播を防いだこと、及び物質移動の高効率化は、マイクロチャンネル中に充填した粒径が小さい触媒により、気液の接触界面が増大したことによると考えられる。   The reason why the gas mixture of hydrogen and oxygen with explosive composition can be handled safely by the micro reactor is that the propagation of explosion was prevented by using the micro channel, and the high efficiency of mass transfer was achieved by the micro channel. This is thought to be because the gas-liquid contact interface was increased by the catalyst having a small particle size filled therein.

一方、得られた過酸化水素の濃度は、0.2重量パーセントと、低い値にとどまったが、それは、ガス流れの可視化実験から、マイクロ反応器内への気液導入に問題があることによることがわかった(非特許文献3)。   On the other hand, the concentration of the obtained hydrogen peroxide remained as low as 0.2 weight percent, which was due to the problem of gas-liquid introduction into the microreactor from the gas flow visualization experiment. It turned out that (nonpatent literature 3).

一方、Vanden Busscheらは、マイクロチャンネルに基づいた、過酸化水素の製造法について、電気分解により、水素及び酸素を製造したうえで、過酸化水素を製造する方法について開示している(特許文献5−8)。しかしながら、これらの文献では、反応器の詳細が不明なうえ、過酸化水素濃度も不明である。   On the other hand, Vanden Bussche et al. Discloses a method for producing hydrogen peroxide after producing hydrogen and oxygen by electrolysis with respect to a method for producing hydrogen peroxide based on microchannels (Patent Document 5). -8). However, in these documents, the details of the reactor are unknown, and the hydrogen peroxide concentration is also unknown.

また、Tonkovichらは、マイクロチャンネルに基づいた、過酸化水素の製造法について、反応器の構造を詳細に開示している(特許文献9)。しかしながら、この文献には、詳細な反応条件の開示がなく、反応器の性能については、一切不明である。   Moreover, Tonkovich et al. Disclose the structure of a reactor in detail for a method for producing hydrogen peroxide based on microchannels (Patent Document 9). However, this document does not disclose detailed reaction conditions, and the performance of the reactor is completely unknown.

更に、Lawalらは、内径775μmのSUS管に、担持パラジウム触媒を充填した反応器を提案しており、最高で、1.1wt%の過酸化水素を合成している(特許文献10)。しかしながら、この反応器では、安定な気液の混相流を形成するために、大過剰の水素及び酸素を流通させており、未反応ガスのリサイクルにおいて問題がある。   Lawal et al. Have proposed a reactor in which a supported palladium catalyst is packed in a SUS tube having an inner diameter of 775 μm, and synthesizes 1.1 wt% hydrogen peroxide at the maximum (Patent Document 10). However, in this reactor, a large excess of hydrogen and oxygen is circulated in order to form a stable gas-liquid multiphase flow, and there is a problem in recycling unreacted gas.

ところで、マイクロチャンネルを用いた連続反応器の開発において、高度の反応の制御性を確保しながら、必要とされる生産量を確保するためには、例えば、マイクロチャンネルを数列ないし10数列に並列化することが不可欠である。この場合、見込み通りに生産性を確保するためには、マイクロチャンネルごとの反応条件を均一に揃える必要がある。   By the way, in the development of continuous reactors using microchannels, in order to secure the required production volume while ensuring a high degree of controllability of the reaction, for example, microchannels are paralleled in several to ten sequences. It is essential to do. In this case, in order to ensure productivity as expected, it is necessary to uniformly prepare reaction conditions for each microchannel.

例えば、本発明者らが開発した過酸化水素の製造法(非特許文献3)において、マイクロチャンネルは、10列に並列化されているものの、流れの可視化解析により、各マイクロチャンネルへの気液混相流に、ばらつきがあることが見出されている。このことが、この文献に開示された、過酸化水素の製造法における、生産性を損なっている理由と考えられる。   For example, in the method for producing hydrogen peroxide developed by the present inventors (Non-Patent Document 3), although microchannels are arranged in parallel in 10 rows, the gas-liquid to each microchannel is analyzed by flow visualization analysis. It has been found that the multiphase flow varies. This is considered to be the reason why the productivity in the method for producing hydrogen peroxide disclosed in this document is impaired.

一方、北森らは、ガラス製反応器の貼り合わせによる並列化方法を開発している(特許文献11)。しかしながら、この方法は、液相反応に限定されるうえ、並列化の度合いが大きくなると、偏流により、マイクロチャンネルごとの反応溶液の流速が異なる可能性が大きくなり、このことが、反応器の生産性の低下をもたらしうることが問題となる。   On the other hand, Kitamori et al. Have developed a parallel method by bonding glass reactors (Patent Document 11). However, this method is limited to the liquid phase reaction, and when the degree of parallelization increases, the flow rate of the reaction solution for each microchannel is likely to be different due to drift, which is the production of the reactor. The problem is that it can lead to a decline in sex.

また、Tonkovichらは、マイクロチャンネルを並列化した反応器を開発しており、各マイクロチャンネルへ均等に流体を分配できることを示している(特許文献12)。しかしながら、この反応器については、単一種類の流体を流通した場合のみが開示されており、過酸化水素の製造のような、気液混相反応への適用の可否は明らかでない。   Tonkovich et al. Have developed a reactor in which microchannels are arranged in parallel, and have shown that fluid can be evenly distributed to each microchannel (Patent Document 12). However, this reactor is disclosed only when a single kind of fluid is circulated, and it is not clear whether it can be applied to a gas-liquid mixed phase reaction such as the production of hydrogen peroxide.

また、Wadaらは、オゾン酸化反応を行うための16マイクロチャンネルを並列化した反応器を開発しており、本反応器において、微細加工技術により、各マイクロチャンネル内に、ポスト型構造が集積されており、物質移動の効率化された気液混相流が形成されていることが示されている(非特許文献4)。しかしながら、この反応器は、固体触媒反応への適用を考えると、触媒のマイクロチャンネル内への集積という観点から課題があり、また、触媒が集積された条件で、16チャンネル間に均等な気液混相流が形成されるか否かは明らかでない。   Wada et al. Have also developed a reactor in which 16 microchannels for performing an ozone oxidation reaction are arranged in parallel. In this reactor, post-type structures are integrated in each microchannel by microfabrication technology. It is shown that a gas-liquid multiphase flow with improved mass transfer is formed (Non-Patent Document 4). However, this reactor has a problem from the viewpoint of accumulation of the catalyst in the microchannel in consideration of application to a solid catalyst reaction, and an equal gas liquid between the 16 channels under the condition where the catalyst is accumulated. It is not clear whether a multiphase flow is formed.

また、他の先行技術として、例えば、マイクロ流体システム(microfluidicシステム)に関して、反応マイクロチャンネルと、流体の発泡を減らして流体を加圧する複数の異なる流体の加圧液体容器と、該容器からマイクロチャンネルに流体を送るための該容器の下流に配設された複数の変位ポンプからなるマイクロ反応器(特許文献13)、が提案されている。その図1に示されるように、各容器は、各ポンプを経由して、マイクロ反応器であるチップ上の反応チャンネルとガスケットシールにより連結されている。しかし、ガスケットシールの具体的構造については何も示されていない。   As another prior art, for example, with respect to a microfluidic system, a reaction microchannel, a plurality of different fluid pressurized liquid containers that pressurize the fluid by reducing fluid foaming, and a microchannel from the container. There has been proposed a microreactor (Patent Document 13) comprising a plurality of displacement pumps arranged downstream of the vessel for sending fluid to the vessel. As shown in FIG. 1, each container is connected to a reaction channel on a chip, which is a microreactor, by a gasket seal via each pump. However, nothing is shown about the specific structure of the gasket seal.

更に、他の先行技術として、本発明者らは、固定床気液混相反応器及びそれを用いた気液混相反応法(特許文献14)、を提案している。   Furthermore, as another prior art, the present inventors have proposed a fixed bed gas-liquid mixed phase reactor and a gas-liquid mixed phase reaction method using the same (Patent Document 14).

マイクロ反応器における接合手段に関する先行技術として、例えば、接触パッド(contact pad)、圧縮スクリュー(compression screw)、アダプターのミゾ(groove)、を備えた相互連結システム(特許文献15)、が提案されている。しかしながら、この技術は、ガスケットによる機械的固定の例を示したものであり、耐圧性に限界がある(20気圧はもたない)という問題点がある。   As a prior art regarding joining means in a microreactor, for example, an interconnect system (Patent Document 15) including a contact pad, a compression screw, and an adapter groove is proposed. Yes. However, this technique shows an example of mechanical fixing by a gasket, and there is a problem that pressure resistance is limited (no 20 atmospheres).

他の先行技術として、例えば、流体の導管をマイクロ流体チップに連結する装置であって、流体の導管を機械的に連結することができるシール補助具などの第1構造部分と、マイクロ流体チップを可動させることができる第2の構造部分から構成され、第1構造部分と第2構造部分を相互に前後に垂直方向に移動させる構造を有することを特徴とする装置(特許文献16)、が提案されている。しかしながら、この種の装置には、シール補助具によるねじ込み過ぎなどにより、チップが破損するという問題点がある。   As another prior art, for example, an apparatus for connecting a fluid conduit to a microfluidic chip, a first structural part such as a sealing aid capable of mechanically connecting the fluid conduit, and a microfluidic chip Proposed is an apparatus (Patent Document 16) comprising a second structure part that can be moved, and having a structure that moves the first structure part and the second structure part back and forth in the vertical direction. Has been. However, this type of apparatus has a problem that the chip is damaged due to excessive screwing by a sealing aid.

他の先行技術として、例えば、水素と酸素からの過酸化水素の直接合成反応器の供給/排出ラインのインターフェースにおいて、シリコン製マイクロ反応器の表面にPEEKチューブを連結し、これをエポキシ樹脂により接着して接着性を付加する技術(非特許文献3)、図2参照)、が提案されている。この技術では、20気圧まで耐圧を達成しているが、これは、数時間しかもたなかったことから、その耐圧性を持続させることが課題となっている。   As another prior art, for example, a PEEK tube is connected to the surface of a silicon microreactor at the interface of a supply / discharge line of a direct synthesis reactor of hydrogen peroxide from hydrogen and oxygen, and this is bonded by an epoxy resin. Thus, a technique for adding adhesiveness (see Non-Patent Document 3) and FIG. 2) has been proposed. In this technique, the pressure resistance is achieved up to 20 atm. However, since this has only been several hours, it is a problem to maintain the pressure resistance.

他の先行技術として、例えば、マイクロ流体装置の半田によるchip−to−tube及びchip−to−chipの連結において、連結パッド(bond pads)によりフェルールとチューブをチップに連結する技術(非特許文献5、図1、3参照)、が提案されている。しかし、この技術では、ひずみがマイクロ反応器に集中することが原因となり、マイクロ反応器の破損が生じるという問題がある。   As another prior art, for example, in connection of chip-to-tube and chip-to-chip using solder of a microfluidic device, a technique of connecting a ferrule and a tube to a chip by a bond pad (Non-patent Document 5) , See FIGS. 1 and 3). However, this technique has a problem that the strain is concentrated on the microreactor and the microreactor is damaged.

他の先行技術として、例えば、過酸化水素の直接合成のためのガス(水素及び酸素)、流体(反応溶液)及び固体(触媒)のthree−phase reactionによるガラス製マイクロ反応器において、フェルールをPEEKチューブの先端に機械的に取付けて、ガラス板に形成したチャンネルの開口部にシリコン接着剤により接着した接着と機械的固定による接着構造(非特許文献6、図1、3参照)、が提案されている。この技術では、20気圧で長期安定性を示すことが実証されているが、接着物による穴の閉塞を起こすことがあり、配管が反応器に対して鉛直方向になり立体的に嵩張りすぎる、という問題点がある。   As another prior art, for example, in a glass microreactor with a three-phase reaction of gas (hydrogen and oxygen), fluid (reaction solution) and solid (catalyst) for the direct synthesis of hydrogen peroxide, the ferrule is PEEK. Adhesion structure (see Non-Patent Document 6, FIGS. 1 and 3) that is mechanically attached to the tip of the tube and bonded to the opening of the channel formed in the glass plate with a silicon adhesive and mechanical fixing has been proposed. ing. This technology has been demonstrated to show long-term stability at 20 atmospheres, but may cause clogging of the hole by the adhesive, and the piping is perpendicular to the reactor and is too bulky. There is a problem.

他の先行技術として、例えば、チップ1、チャンネル2、配管を連結するガスケット10〜12、試薬容器3〜6、該試薬を供給するポンプ7〜9、13を備えたマイクロチャンネルを有するマイクロ反応器としてのマイクロ流体システム(特許文献17、図1参照)、が提案されている。この技術では、配管を反応器に対して平行方向に接合した構造が示され、チップが小さい場合には有効であるが、チップが大きくなると耐圧性が低下するという問題があり、チップが大きくなっても、耐圧性が低下しない技術を開発することが課題となっていた。   As another prior art, for example, a microreactor having a microchannel equipped with a chip 1, a channel 2, gaskets 10 to 12 for connecting pipes, reagent containers 3 to 6, and pumps 7 to 9 and 13 for supplying the reagent A microfluidic system (see Patent Document 17, FIG. 1) has been proposed. This technique shows a structure in which pipes are joined in parallel to the reactor, and is effective when the chip is small, but there is a problem that the pressure resistance decreases when the chip is large, and the chip becomes large. However, it has been a challenge to develop a technique that does not reduce pressure resistance.

そこで、当技術分野においては、マイクロ反応器における配管の接合技術として、簡便な構造で、信頼性が高く、かつコンパクトな接合構造を開発することが強く求められていた。   Therefore, in this technical field, it has been strongly demanded to develop a joining structure with a simple structure, high reliability, and compact as a joining technique for piping in a microreactor.

このように、これまで、微小な細管で構成されたマイクロチャンネルを用いた連続反応プロセスと該プロセスに使用するマイクロ反応器の開発例が種々報告されているが、マイクロ反応器によるマイクロプロセスで反応生成物を産業規模で量産するには、多数の反応器を連結して物質移動の増大、すなわち物質移動のスケールアップを可能とするマイクロ反応器のスタック化並びにモジュール化技術を開発することが必要かつ重要である。しかし、マイクロ反応器については、そのような物質移動の増大、すなわち物質移動のスケールアップ技術についての開発例は、未だ限られているのが実情である。   As described above, various examples of continuous reaction processes using microchannels composed of minute capillaries and the development of microreactors used in the processes have been reported. In order to mass-produce products on an industrial scale, it is necessary to develop a stacking and modularization technology for microreactors that can connect multiple reactors to increase mass transfer, that is, scale up mass transfer. And important. However, in the case of microreactors, there are still limited development examples of such mass transfer enhancement, that is, mass transfer scale-up technology.

すなわち、従来のマイクロチャンネルより構成されるマイクロ反応器技術では、例えば、気液混相反応の産業的な生産への対応は困難であり、当技術分野においては、マイクロチャンネルを用いた連続反応器であって、連続反応が可能で、物質移動の増大/物質移動のスケールアップを可能とする、産業的な生産に対応可能な新技術を開発することが強く要請されていた。   That is, with the conventional microreactor technology composed of microchannels, for example, it is difficult to cope with industrial production of gas-liquid mixed phase reactions. In this technical field, continuous reaction using microchannels is not possible. Therefore, there has been a strong demand to develop a new technology capable of continuous production and capable of increasing mass transfer / scaling up mass transfer and capable of handling industrial production.

特開2007−230908号公報JP 2007-230908 A 特開2006−248972号公報JP 2006-248972 A PCT/US2003/016210(WO/2003/106386号公報)PCT / US2003 / 016210 (WO / 2003/106386) PCT/US2006/033851(WO/2007/027767号公報)PCT / US2006 / 033851 (WO / 2007/027767) 米国特許第6713036号明細書US Pat. No. 6,713,036 米国特許第7115192号明細書US Pat. No. 7,115,192 米国特許第7192562号明細書US Pat. No. 7,192,562 米国特許第7195747号明細書US Pat. No. 7,195,747 米国特許第7029647号明細書US Pat. No. 7,029,647 米国特許公開第2006/0233695A1号公報US Patent Publication No. 2006 / 0233695A1 特開2002−292275号公報JP 2002-292275 A 米国特許公開第2007/0246106A1号公報US Patent Publication No. 2007 / 0246106A1 米国特許第7,858,048号明細書US Pat. No. 7,858,048 WO2010/044271A1WO2010 / 044271A1 WO2007/131925A1WO2007 / 131925A1 WO2009/002152A1WO2009 / 002152A1 EP1510255B1EP1510255B1

Volker Hessel,Steffen Hardt,Holger Loewe共著、“Chemical Micro Process Engineering−Fundamentals,Modelling and Reactions”、2004年、出版社;Wiley−VCH Verlag GmbH&Co.KGaA,Weinheim(ISBN:3−527−30741−9)Volker Hessel, Stephen Hardt, Holger Loewe, “Chemical Micro Process Engineering-Fundamentals, Modeling and Reactions”, 2004, Publisher; Wiley-VCH Verg. KGaA, Weinheim (ISBN: 3-527-30741-9) Jose M. Campos−Martinほか、“Hydrogen Peroxide Synthesis: An Outlook Beyond the Anthraquinone Process”、Angewandte Chemie International Edition、45巻、6962−6984(2006年)Jose M. Campos-Martin et al., “Hydrogen Peroxide Synthesis: An Outlook Beyond the Anthraquinone Process”, Angelwande Chemie International Edition, 45, 6966-69. Tomoya Inoueほか、“Microfabricated Multiphase Reactors for the Direct Synthesis of Hydrogen Peroxide from Hydrogen and Oxygen”、Industrial and Engineering Chemistry Research、46巻、1153−1160(2007年)Tomoya Inoue et al., “Microfabricated Multiphase Reactors for the Direct Synthesis of Hydrogen Peripheral 3 Hydrogen and Oxygen”, Industrih. Yasuhiro Wadaほか、“Flow Distribution and Ozonolysis in Gas−Liquid Multichannel Microreactors”、Industrial and Engineering Chemistry Research、45巻、8036−8042(2006年)Yashiro Wada et al., “Flow Distribution and Ozonolisis in Gas-Liquid Multichannel Microreactors”, Industrial and Engineering Chemistry Research, Vol. 36, 80, 42 Edward R.Murphyほか、“Solder−based chip−to−tube and chip−to−chip packaging for microfluidic devices”、Lab on a Chip、7巻、1309−1314(2007年)Edward R.D. Murphy et al., “Solder-based chip-to-tube and chip-to-chip packaging for microfluidic devices,” Lab on a Chip, Vol. 7, 1309-1314 (2007) Tomoya Inoueほか、“Reactor design optimization for direct synthesis of hydrogen peroxide”、Chemical Engineering Journal、160巻、909−914(2010年)Tomoya Inoue et al., “Reactor design optimization for direct synthesis of hydrogen peroxide”, Chemical Engineering Journal, 160, 909-914 (2010).

このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、マイクロチャンネルを用いたマイクロ反応器で、連続反応が可能で、物質移動の増大/物質移動のスケールアップを可能とする、産業的な生産に対応可能な新しい技術を開発することを目標として鋭意研究を重ねた結果、外部配管の接合時の位置あわせなどの不備に起因するような、接合部からの流体の漏洩や配管の閉塞の恐れがなく、マイクロ反応器を容易に多段に積層又は集積してバンドル又はモジュール構造とすることが可能なマイクロ反応器の外部配管の接合技術を開発することに成功し、本発明を完成するに至った。   Under such circumstances, the present inventors, in view of the above-mentioned prior art, can perform a continuous reaction in a microreactor using a microchannel, and can increase mass transfer / scale up mass transfer. As a result of intensive research aimed at developing new technologies that can respond to industrial production, fluid leakage from joints caused by inadequate positioning when joining external piping We have succeeded in developing a technology for joining micro reactor external pipes that can be easily stacked or integrated in multiple stages into a bundle or module structure without the risk of blockage of pipes and pipes. The invention has been completed.

本発明は、従来の反応器に比べて、外部配管の接合時の位置あわせなどの不備に起因する、接合部からの流体の漏洩や配管の閉塞の恐れがなく、マイクロ反応器を容易に多段に積層又は集積してバンドル又はモジュール構造とすることが可能なマイクロ反応器の外部配管の接合技術を提供することを目的とするものである。   Compared to conventional reactors, the present invention is free from the risk of fluid leakage from the joints and blockage of the pipes due to inadequate positioning during joining of the external pipes, and the multi-reactor can be easily multistaged. It is an object of the present invention to provide a technique for joining external piping of a microreactor that can be stacked or integrated into a bundle or module structure.

また、本発明は、マイクロ反応器に接続する外部配管を、マイクロチャンネルを水平面状に配設したマイクロ反応器に対して水平方向に接続して、該マイクロ反応器を簡便かつ容易に多段に積層又は集積してバンドル又はモジュール構造とすることを可能とする外部配管の接合方法、その配管の接合構造、並びに該接合構造を有するマイクロ反応器を提供することを目的とするものである。   In the present invention, the external piping connected to the microreactor is connected in a horizontal direction with respect to the microreactor in which the microchannels are arranged in a horizontal plane, and the microreactors are simply and easily stacked in multiple stages. Alternatively, it is an object of the present invention to provide a method for joining external pipes that can be integrated into a bundle or module structure, a joint structure for the pipes, and a microreactor having the joint structure.

本発明は、外部配管がマイクロ反応器に一部嵌入した構造をもち、配管がマイクロ反応器に対して水平又は垂直方向に接続されていて、かつ、その接合構造を接着剤による接着固定と機械的な固定法による機械固定による接合構造を提供することを目的とするものである。   The present invention has a structure in which an external pipe is partially inserted into a microreactor, the pipe is connected to the microreactor in a horizontal or vertical direction, and the joint structure is bonded and fixed with an adhesive. It is an object of the present invention to provide a joint structure by mechanical fixing by a typical fixing method.

本発明は、接合に伴う配管の閉塞がなく、配管がマイクロ反応器に対して水平に接続されることで、反応器周辺の排除体積が減り、反応器の並列配管が著しく容易となる、マイクロ反応器における新規接合構造を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、上記接合構造を備えたマイクロ反応器を多層に積層してスタック化したマイクロ反応器のバンドル構造を提供することを目的とするものである。
更に、本発明は、上述のマイクロ反応器のバンドルをモジュール化したマイクロ反応器のモジュール構造を提供することを目的とするものである。
The present invention eliminates the blockage of piping accompanying joining, and the piping is connected horizontally to the microreactor, so that the volume excluded around the reactor is reduced and the parallel piping of the reactor is remarkably facilitated. It aims at providing the novel junction structure in a reactor.
Another object of the present invention is to provide a microreactor bundle structure in which microreactors having the above-described bonding structure are stacked in multiple layers.
It is another object of the present invention to provide a microreactor module structure in which the bundle of microreactors described above is modularized.

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器の流体の導入口又は排出口と、該反応器に対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管とを接合する方法であって、
反応器の流体の導入口又は排出口と外部配管との接合を、水平面状に配列したマイクロチャンネル群に対して上記外部配管を水平方向接続又は垂直方向接続により配管接合した接合構造とし、かつ、外部配管の端部を、マイクロ反応器の流体の導入口又は排出口の端部に嵌入させた構造とすることを特徴とする配管の接合方法。
(2)外部配管の端部を、スクリュー・ジグ及び/又は着せ金具のフェルールにより補強し、機械的に固定化する、前記(1)に記載の配管の接合方法。
(3)外部配管と反応器との接触面及び/又はフェルールと反応器の接触面を接着剤により接着して、該接着剤により固定化する、前記(1)に記載の配管の接合方法。
(4)マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器と、該反応器に対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管との接合構造であって、反応器の流体の導入口又は排出口と外部配管との接合部が、水平面状に配列したマイクロチャンネル群に対して上記外部配管が水平方向接続又は垂直方向接続により配管接合した接合構造を有し、かつ、外部配管の端部が、マイクロ反応器の流体の導入口又は排出口の端部に嵌入している構造を有することを特徴とする配管の接合構造。
(5)外部配管の端部が、スクリュー・ジグ及び/又は着せ金具のフェルールにより補強され、機械的に固定化されている、前記(4)に記載の配管の接合構造。
(6)外部配管と反応器との接触面及び/又はフェルールと反応器の接触面が接着剤により接着され、該接着剤により固定化されている、前記(5)に記載の配管の接合構造。
(7)前記(4)から(6)のいずれか一項に記載の配管の接合構造を有し、マイクロ反応器と、該反応器に対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管とが水平方向接続又は垂直方向接続により配管接合されていることを特徴とするマイクロ反応器。
(8)マイクロ反応器が、気液混相反応を行う固定床反応器であって、マイクロチャンネルで構成された配管構造を有し、固定床の断面積が、0.0001cm〜0.008cmであり、該固定床、並びに気相導入部、及び液相導入部を有し、該固定床に、気液混相の形成を促進する触媒充填物が充填されている、前記(7)に記載のマイクロ反応器。
(9)前記(4)から(6)のいずれか一項に記載の配管の接合構造において、外部配管が水平方向接続により配管接合され、外部配管と接続されたマイクロ反応器のユニットが多段に積層してバンドルを構成していることを特徴とするマイクロ反応器のバンドル構造。
(10)前記(4)から(6)のいずれか一項に記載の配管の接合構造において、外部配管が水平方向接続により配管接合され、外部配管と接続されたマイクロ反応器のユニットが多段に集積してモジュールを構成していることを特徴とするマイクロ反応器のモジュール構造。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) A method of joining a fluid introduction port or a discharge port of a microreactor having a microchannel and an external pipe for supplying or discharging a reaction raw material or a reaction product fluid to the reactor,
The joint of the fluid inlet or outlet of the reactor and the external pipe is a joint structure in which the external pipe is joined by horizontal connection or vertical connection to the microchannel group arranged in a horizontal plane, and A pipe joining method characterized by having a structure in which an end of an external pipe is fitted into an end of a fluid inlet or outlet of a microreactor.
(2) The method for joining pipes according to (1), wherein the end of the external pipe is reinforced by a screw jig and / or a ferrule of a fitting and mechanically fixed.
(3) The method for joining pipes according to (1), wherein the contact surface between the external pipe and the reactor and / or the contact surface between the ferrule and the reactor is bonded with an adhesive and is fixed with the adhesive.
(4) A junction structure of a microreactor having a microchannel and an external pipe for supplying or discharging a reaction raw material or a reaction product fluid to the reactor, wherein the fluid inlet or outlet of the reactor The joint between the outlet and the external pipe has a joint structure in which the external pipe is joined to the microchannel group arranged in a horizontal plane by horizontal connection or vertical connection, and the end of the external pipe is A pipe joining structure characterized by having a structure fitted into an end of a fluid inlet or outlet of a microreactor.
(5) The pipe joining structure according to (4), wherein an end of the external pipe is reinforced by a screw jig and / or a ferrule of a fitting and is mechanically fixed.
(6) The joint structure of the pipe according to (5), wherein the contact surface between the external pipe and the reactor and / or the contact surface between the ferrule and the reactor is bonded by an adhesive and fixed by the adhesive .
(7) The pipe connection structure according to any one of (4) to (6) is provided, and a microreactor and a reaction raw material or a reaction product fluid are supplied to or discharged from the reactor. A microreactor characterized in that the external piping to be piped is joined by horizontal connection or vertical connection.
(8) The microreactor is a fixed bed reactor that performs a gas-liquid mixed phase reaction, and has a piping structure composed of microchannels, and the cross-sectional area of the fixed bed is 0.0001 cm 2 to 0.008 cm 2. The fixed bed, the vapor phase introduction section, and the liquid phase introduction section, and the fixed bed is filled with a catalyst packing that promotes the formation of a gas-liquid mixed phase. Microreactor.
(9) In the pipe joint structure according to any one of (4) to (6), the external pipe is joined by horizontal connection, and the micro reactor unit connected to the external pipe is multi-staged. A bundle structure of a microreactor characterized in that a bundle is formed by stacking.
(10) In the pipe joint structure according to any one of (4) to (6), the external pipe is joined by horizontal connection, and the microreactor unit connected to the external pipe has multiple stages. A module structure of a microreactor characterized in that it is integrated to constitute a module.

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、配管の接合方法、と配管の接合構造、該方法により接合された接合部を有するマイクロ反応器並びに該マイクロ反応器を積層又は集積してなるバンドル又はモジュール構造を提供するものである。本発明の配管の接合方法は、平面状に配列された複数のマイクロチャンネルを有するマイクロ反応器において、該反応器のマイクロチャンネルに対して流体を導入又は排出するための外部配管を、平面状に配列された複数のマイクロチャンネル群の列に対して水平方向又は垂直方向に接続した配管接合構造とし、かつ、上記外部配管の先端部をマイクロチャンネルの流体導入口に一部嵌入させた接合構造とすることを特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention provides a pipe joining method, a pipe joining structure, a microreactor having a joint joined by the method, and a bundle or module structure in which the microreactors are stacked or integrated. . According to the pipe joining method of the present invention, in a microreactor having a plurality of microchannels arranged in a plane, an external pipe for introducing or discharging a fluid to or from the microchannel of the reactor is formed in a plane. A pipe joint structure that is connected in a horizontal direction or a vertical direction to a row of a plurality of arranged microchannel groups, and a joint structure in which the tip of the external pipe is partially inserted into a fluid inlet of the microchannel; It is characterized by doing.

本発明の配管の接続方法並びに該方法により接合された接続部を有するマイクロ反応器について、以下に、16個の並列な触媒充填用マイクロチャンネル(microchannels)を有する16ch反応器を例にとって具体的に説明する。従来、マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器において、流体を導入する外部配管と、当該マイクロチャンネルとの接合部の配管接合構造は、図5に示されるように、平面方向に設置されたマイクロ反応器(リアクター)に対して、上部方向、すなわち垂直方向から外部配管(PEEK tubing)を接続する配管接合構造が採用されていた。   Regarding the pipe connection method of the present invention and the microreactor having the connection part joined by the method, a 16-ch reactor having 16 parallel microchannels for catalyst filling will be specifically described below as an example. explain. 2. Description of the Related Art Conventionally, in a microreactor having a microchannel, an external pipe for introducing a fluid and a pipe joint structure of a joint part between the microchannel are provided as shown in FIG. A pipe joint structure for connecting an external pipe (PEEK tube) from the upper direction, that is, the vertical direction, has been adopted for the reactor).

この配管接合構造の従来技術としては、図13に示されるように、外部配管と反応器のマイクロチャンネルとの接続部で、外部配管の端部を、締め込み式のスクリュー・ジグ(screw jig)、着せ金具のフェルール(ferrule)で補強するとともに、着せ金具のフェルールと反応器の接触面を接着剤(adhesive)を利用して接着して固定化する接着及び機械固定による接合構造が一般的であった。   As shown in FIG. 13, the prior art of this pipe joint structure is a connection part between the external pipe and the microchannel of the reactor, and the end part of the external pipe is tightened with a screw jig. In general, it is reinforced with a ferrule of the fitting, and a bonding structure in which the contact surface between the ferrule of the fitting and the reactor is bonded and fixed using an adhesive and a mechanical fixing is generally used. there were.

このように、従来技術では、外部配管は、平面状に設置された反応器に対して、上部方向から接続される垂直方向接続による配管接合であることから、該反応器を多段に積層することは想定されていなかった。   As described above, in the prior art, the external pipe is a pipe joint by a vertical connection connected from the upper direction to the reactor installed in a planar shape, and therefore the reactors are stacked in multiple stages. Was not expected.

すなわち、このような配管の接合構造には、1)衝撃などの外的な作用に対する機械的強度が比較的脆弱であることから、配管接合時の位置あわせなどの不備が原因して、接合部からの流体の漏洩や配管の閉塞の恐れがあること、2)複数の反応器を多段に重ねて積層させることが困難であり、物質移動のスケールアップを実現する反応器を構築することができないこと、という課題があった。   That is, in such a joint structure of pipes, 1) mechanical strength against external effects such as impact is relatively weak, and therefore, due to imperfections such as alignment during pipe joint, 2) It is difficult to stack multiple reactors in multiple stages, and it is not possible to construct a reactor that realizes mass transfer scale-up. There was a problem that.

本発明は、上記従来技術の課題を解決するための手段として、平面状に配列された複数のマイクロチャンネルを有する反応器において、該反応器のマイクロチャンネルに対して流体を導入又は排出するための外部配管を、平面状に配列された複数のマイクロチャンネル群の列に対して水平方向又は垂直方向に接続した配管接合構造を採用し、かつ、上記外部配管の先端部をマイクロチャンネルの流体導入口に一部嵌入させた接合構造とすることを特徴とするものである。   The present invention provides a means for solving the problems of the prior art described above, in a reactor having a plurality of microchannels arranged in a plane, for introducing or discharging a fluid to or from the microchannels of the reactor. Employs a pipe joint structure in which external pipes are connected in a horizontal direction or a vertical direction to a plurality of microchannel groups arranged in a plane, and the tip of the external pipe is connected to a microchannel fluid inlet. It is characterized by having a joint structure partially inserted into the.

本発明では、上記接合構造は、マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器のマイクロチャンネルと、該反応器のマイクロチャンネルに対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管とを接合する場合における新しい配管接合構造として採用することができる。   In the present invention, the joining structure is a case where a microchannel of a microreactor having a microchannel and an external pipe for supplying or discharging a reaction raw material or a reaction product fluid to the microchannel of the reactor are joined. It can be adopted as a new pipe joint structure.

本発明では、1)外部配管の端部がマイクロ反応器に一部に嵌入した接合構造をもつこと、が重要であり、更に、好適には、2)外部配管がマイクロ反応器のマイクロチャンネルに対して水平に接合されていること、3)外部配管とマイクロ反応器との接合の際に、接着剤による接着と機械的な固定法による固定化が同時に併用されていること、が重要である。   In the present invention, it is important that 1) the end of the external pipe has a joint structure partially inserted into the microreactor, and more preferably 2) the external pipe is connected to the microchannel of the microreactor. 3) It is important that the bonding by the adhesive and the immobilization by the mechanical fixing method are simultaneously used at the time of joining the external pipe and the microreactor. .

すなわち、本発明は、外部配管の端部がマイクロ反応器の配管の端部に一部嵌入した接合構造とすること、を最大の特徴としており、また、その際に、外部配管の端部がスクリュー・ジグ及び/又は着せ金具のフェルールにより補強されて機械的に固定化されていること、更に、外部配管と反応器との接触面及び/又は外部配管の端部と反応器の配管の接触面の一部又は全部が接着剤に接着され、該接着剤により固定化されていること、を特徴としている。   That is, the present invention is characterized by having a joining structure in which the end of the external pipe is partially inserted into the end of the pipe of the microreactor, and at that time, the end of the external pipe is Reinforced by a screw jig and / or a fitting ferrule and mechanically fixed, and contact between the external piping and the reactor and / or the end of the external piping and the reactor piping Part or all of the surface is bonded to an adhesive and is fixed by the adhesive.

このように、本発明では、例えば、反応器のマイクロチャンネルと、該反応器のマイクロチャンネルに流体を供給又は排出する外部配管との接合を、例えば、水平方向接続による配管接合構造とすることによって、1)配管接続時の位置あわせが簡便かつ容易である、2)配管接合時の位置あわせなどの不備が原因して生じる、該接合部からの流体の漏洩や配管の閉塞の恐れがない、3)外部配管が障害とならないことから、複数の反応器を多段に重ねて積層、又は集積させることが容易である、4)マイクロ反応器をバンドル化又はモジュール化することが簡便かつ容易であり、物質移動のスケールアップを実現するバンドル化又はモジュール化されたマイクロ反応器のバンドル又はモジュール構造を構築し、提供することが可能である、という優位性が得られる。   Thus, in the present invention, for example, the connection between the microchannel of the reactor and the external pipe that supplies or discharges the fluid to the microchannel of the reactor is, for example, a pipe connection structure by horizontal connection. 1) Positioning at the time of pipe connection is simple and easy. 2) There is no risk of fluid leakage from the joint or piping blockage caused by inadequate positioning at the time of pipe connection. 3) Since external piping does not become an obstacle, it is easy to stack or stack a plurality of reactors in multiple stages. 4) It is simple and easy to bundle or modularize microreactors. It is possible to construct and provide bundled or modular microreactor bundles or module structures that realize mass transfer scale-up, Superiority say can be obtained.

本発明では、マイクロ反応器の素材として、金属板、シリコン板、ガラス板などの素材が用いられる。そして、それらの素材の板の表面に、MEMS(Micro Electro Mechanical System;微小電気機械システム)技術を用いて、固定床、気相導入部、液相導入部及び吐出部などの溝加工を施し、該溝加工を施した板を接合して、固定床、気相導入部、液相導入部及び吐出部などのマイクロチャンネルを形成することにより、マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器を製作することができる。   In the present invention, a material such as a metal plate, a silicon plate, or a glass plate is used as a material for the microreactor. Then, using the MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, the grooves of the fixed bed, the gas phase introduction unit, the liquid phase introduction unit, the discharge unit, and the like are applied to the surface of the plate of those materials. A microreactor having a microchannel can be manufactured by joining the grooved plates to form microchannels such as a fixed bed, a gas phase inlet, a liquid phase inlet, and a discharger. .

この場合、上述のMEMS技術による溝加工の手法としては、好適には、例えば、プラズマエッチング、化学エッチング、ドリル加工を例示することができる。また、溝加工を施した板の接合の手法としては、好適には、例えば、熱融着、陽極接合(シリコンとソーダ系ガラスの接合などの場合)を例示することができる。   In this case, as a groove processing method using the above-described MEMS technology, for example, plasma etching, chemical etching, and drilling can be exemplified. Moreover, as a technique for joining the grooved plates, for example, heat fusion and anodic joining (in the case of joining silicon and soda glass) can be exemplified.

次に、本発明のマイクロ反応器を特定の化学反応に適用した応用例について説明すると、本発明では、例えば、固定床反応器を使用して、気液混相反応を行う気液混相反応方法が例示される。この気液混相反応では、例えば、気相の線速度を、0.01m/s〜10m/s、及び液相の線速度を、10−5m/s〜10−2m/sの条件に設定し、反応器を運転して、気液混相反応を行うことができる。 Next, an application example in which the microreactor of the present invention is applied to a specific chemical reaction will be described. In the present invention, for example, a gas-liquid mixed phase reaction method for performing a gas-liquid mixed phase reaction using a fixed bed reactor is described. Illustrated. In this gas-liquid mixed phase reaction, for example, the gas phase linear velocity is 0.01 m / s to 10 m / s, and the liquid phase linear velocity is 10 −5 m / s to 10 −2 m / s. The gas-liquid mixed phase reaction can be performed by setting and operating the reactor.

マイクロ反応器における、固定床、気相導入部及び液相導入部の配置については、気相導入部及び液相導入部を、固定床反応器の固定床に対して、気相及び液相のマイクロチャンネルのより上流に近い部分に位置させることが好ましい。また、気相導入部と液相導入部は、固定床に対して、1箇所に限らず、複数の箇所に設けてもよい。   Regarding the arrangement of the fixed bed, the gas phase introduction part and the liquid phase introduction part in the microreactor, the gas phase introduction part and the liquid phase introduction part are arranged in the gas phase and the liquid phase with respect to the fixed bed of the fixed bed reactor. It is preferable to be located in a portion closer to the upstream of the microchannel. Further, the gas phase introduction part and the liquid phase introduction part are not limited to one place with respect to the fixed bed, and may be provided at a plurality of places.

固定床、気相導入部、液相導入部、吐出部の配置形態や、配置箇所の具体的な構成については、反応の種類、その使用目的などに応じて、任意に設計することができる。また、固定床、気相導入部、液相導入部及び吐出部に対応した、溝の形状や、構造の具体的な構成については、マイクロチャンネルとして採用されるチャンネルの形状及び構造の範囲において、任意に設計することができる。   The arrangement form of the fixed bed, the gas phase introduction section, the liquid phase introduction section, and the discharge section and the specific configuration of the arrangement location can be arbitrarily designed according to the type of reaction, the purpose of use, and the like. In addition, regarding the shape of the groove and the specific structure of the structure corresponding to the fixed bed, the gas phase introduction part, the liquid phase introduction part, and the discharge part, in the range of the shape and structure of the channel adopted as the microchannel, Can be designed arbitrarily.

上記マイクロ反応器の固定床には、目的とする反応に応じて、該反応用の触媒を充填することができる。例えば、水素及び酸素を用いて、過酸化水素を製造することを目的としたマイクロ反応器においては、その固定床に、貴金属微粒子が担持された触媒、好適には、例えば、パラジウム、金、白金の少なくとも1種以上を含む触媒を充填することができる。   The fixed bed of the microreactor can be filled with a catalyst for the reaction according to the target reaction. For example, in a microreactor intended to produce hydrogen peroxide using hydrogen and oxygen, a catalyst having noble metal fine particles supported on its fixed bed, preferably, for example, palladium, gold, platinum A catalyst containing at least one of the above can be charged.

本発明のマイクロ反応器は、気相と液相の混相反応の場合に、好適に用いることができ、特に、固定床に触媒を充填した場合の反応として、水素化反応や、酸素酸化反応の場合に、好適に用いることができる。液相成分は、反応にも依存するが、反応基質を含んでいてもよく、また、反応基質が固体である場合には、溶媒に、該反応基質を溶解して流通させてもよい。   The microreactor of the present invention can be suitably used in the case of a mixed phase reaction of a gas phase and a liquid phase, and in particular, as a reaction when a catalyst is packed in a fixed bed, a hydrogenation reaction or an oxygen oxidation reaction is performed. In some cases, it can be suitably used. Although the liquid phase component depends on the reaction, it may contain a reaction substrate. When the reaction substrate is a solid, the reaction substrate may be dissolved in a solvent and circulated.

本発明のマイクロ反応器を過酸化水素の製造に用いる場合には、気相成分は、水素及び酸素を含有するが、他の気相成分、例えば、窒素を含有していてもよく、かつ、液相成分の主成分は、水及び/又はメタノールであることが好ましい。水とアルコール、好適には、水とメタノールは、任意の割合で混合してもよく、また、水の中に、過酸化水素を安定に保つための安定化剤や他の添加剤を含むようにすることも適宜可能である。   When the microreactor of the present invention is used for the production of hydrogen peroxide, the gas phase component contains hydrogen and oxygen, but may contain other gas phase components such as nitrogen, and The main component of the liquid phase component is preferably water and / or methanol. Water and alcohol, preferably water and methanol, may be mixed in any proportion, and may contain stabilizers and other additives to keep hydrogen peroxide stable in the water. It is also possible to make it appropriate.

本発明のマイクロ反応器では、例えば、単一の気相導入部及び液相導入部から、気相流及び液相流をマイクロチャンネルを有する固定床に供給することが例示される。この場合、反応の種類、使用目的に応じて、マイクロチャンネルを有する固定床に対して、気相導入部及び液相導入部を複数箇所設けて、複数の気相導入部及び液相導入部を介して、それぞれ、気相流及び液相流を固定床に導入するように構成することも適宜可能である。   In the microreactor of the present invention, for example, a gas phase flow and a liquid phase flow are supplied from a single gas phase introduction unit and a liquid phase introduction unit to a fixed bed having microchannels. In this case, depending on the type of reaction and the purpose of use, a plurality of gas phase inlets and liquid phase inlets are provided for a fixed bed having microchannels, and a plurality of gas phase inlets and liquid phase inlets are provided. Thus, it is also possible to appropriately configure so that the gas phase flow and the liquid phase flow are respectively introduced into the fixed bed.

気相と液相の混相反応において、固定床に充填する触媒などの充填物は、具体的には、該充填物の粒子の大きさ、形態、及びそれらの充填方式を任意に設計して、上記気液混相流の形成が促進されるようにすることが重要である。該充填物による充填物の具体的構成については、反応の種類、使用する気相及び液相の種類、反応器の使用目的に応じて、任意に設計することができる。充填物の具体的種類としては、固定床に充填できるものであれば、反応の種類に対応した適宜の触媒などを用いることができる。   In the mixed phase reaction of the gas phase and the liquid phase, the packing such as a catalyst packed in the fixed bed is specifically designed by arbitrarily designing the particle size, form, and packing method of the packing, It is important to promote the formation of the gas-liquid mixed phase flow. The specific configuration of the packing by the packing can be arbitrarily designed according to the type of reaction, the type of gas phase and liquid phase to be used, and the purpose of use of the reactor. As a specific type of the packing, an appropriate catalyst corresponding to the type of reaction can be used as long as it can be packed in a fixed bed.

本発明において、気液混相反応条件とは、気相流及び液相流が混相を形成しない状態や、あるいはこれらが十分に混合されないで混相の形成が不十分な状態ではなく、固定床に供給された気相流と液相流が触媒などの充填物で良好に混合されることで、混相が形成され、気液混相反応が好適に遂行されるような反応条件であることを意味している。   In the present invention, the gas-liquid mixed phase reaction condition is not a state where the gas phase flow and the liquid phase flow form a mixed phase, or a state where the mixed phase is not sufficiently mixed without being sufficiently mixed, and is supplied to the fixed bed. This means that the gas phase flow and the liquid phase flow are well mixed with a packing such as a catalyst, so that a mixed phase is formed and the gas-liquid mixed phase reaction is suitably performed. Yes.

本発明のマイクロ反応器では、気相導入部の気体入り口より、反応に供される気相を、固定床のマイクロチャンネル内に導入し、また、液相導入部の反応溶液入り口より、反応に供される液相を、固定床のマイクロチャンネル内に導入する。更に、これらの気相及び液相を、マイクロチャンネルの分岐構造により、気相及び液相を、気相分配部、固定床に対する気相導入部、液相分配部、固定床に対する液相導入部の反応溶液入り口、を介して、並列化された各マイクロチャンネルに分散させたうえで、これらの気相及び液相を、上記充填物を有する固定床のマイクロチャンネルにおいて接触させる。   In the microreactor of the present invention, the gas phase to be reacted is introduced from the gas inlet of the gas phase introduction part into the microchannel of the fixed bed, and the reaction is conducted from the reaction solution inlet of the liquid phase introduction part. The provided liquid phase is introduced into a fixed bed microchannel. Further, the gas phase and the liquid phase are divided into the gas phase distribution unit, the gas phase introduction unit for the fixed bed, the liquid phase distribution unit, and the liquid phase introduction unit for the fixed bed by the branch structure of the microchannel. Then, the gas phase and the liquid phase are brought into contact with each other in a fixed bed microchannel having the above-mentioned packing.

次いで、気液混相の形成と気液混相反応を行ったうえで、反応生成物を、固定床に設けた吐出部の吐出口より排出させて回収する。該マイクロ反応器は、内部配管を接合により製作してもよく、また、金属板、シリコン板、ガラス板といった各種の反応条件に対して安定な素材を加工して、上記反応条件を満たすマイクロチャンネルを形成した一体加工型の反応器として製作してもよい。   Next, after forming a gas-liquid mixed phase and performing a gas-liquid mixed phase reaction, the reaction product is discharged from a discharge port of a discharge unit provided on the fixed bed and collected. The microreactor may be manufactured by joining internal pipes, or by processing a material that is stable to various reaction conditions such as a metal plate, a silicon plate, and a glass plate, Alternatively, the reactor may be manufactured as an integrally processed reactor.

本発明では、目的とする反応によって、本発明の反応器に用いる操作条件は、大きく異なるが、本マイクロ反応器は、気液混相反応において、基本的に、液相を流通した際の圧力損失を考慮すると、10−2m/s以下の線速度により液相流通すること、一方、固定床を液相でぬれた状態に保持しておくためには、10−5m/s以上の線速度により液相流通することが好ましい。 In the present invention, although the operating conditions used in the reactor of the present invention vary greatly depending on the intended reaction, this microreactor is basically a pressure loss when a liquid phase is circulated in a gas-liquid mixed phase reaction. In order to keep the liquid phase circulating at a linear velocity of 10 −2 m / s or less, while keeping the fixed bed wet with the liquid phase, a line of 10 −5 m / s or more is considered. It is preferable that the liquid phase flow depending on the speed.

同様に、気液混相反応において、固定床が乾燥することや、気相流通時に気相導入配管にかかる圧力損失を考慮すると、10m/sを超える線速度による気相流通は好ましくなく、かつ安定な気液混相流を形成する観点からは、0.01m/s以上の線速度により固定床に気相を流通することが好ましい。   Similarly, in a gas-liquid mixed phase reaction, gas phase circulation at a linear velocity exceeding 10 m / s is not preferable and stable in consideration of drying of the fixed bed and pressure loss applied to the gas phase introduction pipe during gas phase circulation. From the viewpoint of forming a gas-liquid mixed phase flow, it is preferable to flow the gas phase through the fixed bed at a linear velocity of 0.01 m / s or more.

本発明では、水平面状に配列された複数のマイクロチャンネルを有する反応器において、該反応器のマイクロチャンネルに対して流体を導入又は排出するための外部配管を、上記水平面状に配列された複数のマイクロチャンネル群の列に対して水平方向接続又は垂直方向接続により接続した配管構造とするが、この場合、上記外部配管の先端部をマイクロチャンネルの流体導入口に一部嵌入させた接合構造とすることが重要である。配管を流体導入口に一部嵌入させることで、外部配管とマイクロ反応器が機械的に位置あわせされ、それにより、接合に伴う配管の閉塞が生じなくなる利点が得られる。   In the present invention, in a reactor having a plurality of microchannels arranged in a horizontal plane, external piping for introducing or discharging a fluid to or from the microchannel of the reactor is provided in the plurality of horizontal channels arranged in the horizontal plane. The pipe structure is connected to the rows of the microchannel groups by horizontal connection or vertical connection. In this case, the joint structure is such that the tip of the external pipe is partially inserted into the fluid inlet of the microchannel. This is very important. By partially fitting the piping into the fluid introduction port, the external piping and the microreactor are mechanically aligned, thereby obtaining an advantage that the piping is not blocked due to joining.

上記接合構造により、配管の閉塞がなくなるが、このことは、マイクロ反応器の操作性の向上につながるものとして重要である。また、外部配管が、水平面状に配列されているマイクロチャンネル群の列に対して水平方向接続により接続されることで、マイクロ反応器周辺の非自由空間の体積を減らすことができ、該接続方式により、マイクロ反応器のユニットを多段に積層することで、該マイクロ反応器のユニットを各マイクロ反応器の非自由空間の体積を最小化して並列化することが可能になる。   Although the above-mentioned joining structure eliminates blockage of the piping, this is important as it leads to an improvement in the operability of the microreactor. Further, the external piping is connected to the rows of microchannels arranged in a horizontal plane by horizontal connection, so that the volume of non-free space around the microreactor can be reduced. Thus, by stacking the microreactor units in multiple stages, it becomes possible to parallelize the microreactor units while minimizing the volume of the non-free space of each microreactor.

上記外部配管の接合構造は、複数の上記マイクロ反応器を多段に積層してスタック化したマイクロ反応器のバンドル構造、及び該バンドルを集積してモジュール化したマイクロ反応器のモジュール構造を構築する要素技術として不可欠のものである。   The joint structure of the external pipe includes a bundle structure of a microreactor in which a plurality of the microreactors are stacked and stacked, and an element for constructing a module structure of the microreactor by integrating the bundles into a module It is essential as a technology.

外部配管の先端部を、マイクロ反応器のマイクロチャンネルの流体の導入口又は排出口に一部嵌入させて接合する接合構造として、例えば、マイクロチャンネルの管径に対して、該マイクロチャンネルにおける流体の導入口又は排出口の管径を、外部配管の径に整合するように大きくして、該部分に外部配管の先端部を挿入し、嵌入させて接合する構造が例示される。しかし、これに限定されるものではなく、マイクロチャンネルの流体の導入口又は排出口の管径と、外部配管の先端部の管径については、外部配管がマイクロ反応器に一部嵌入した構造を持つものであれば任意に設計することができる。   As a joining structure in which the tip of the external pipe is joined by being partially inserted into the fluid inlet or outlet of the microchannel of the microreactor, for example, with respect to the diameter of the microchannel, the fluid in the microchannel An example is a structure in which the diameter of the pipe of the introduction port or the discharge port is increased so as to match the diameter of the external pipe, and the distal end portion of the external pipe is inserted into the portion, and is fitted and joined. However, the present invention is not limited to this, and the pipe diameter of the inlet or outlet of the microchannel fluid and the pipe diameter of the tip of the external pipe have a structure in which the external pipe is partially inserted into the microreactor. It can be arbitrarily designed as long as it has.

従来技術のように、外部配管を、マイクロ反応器に対して垂直方向接続により接続する方式では、外部配管の先端部をマイクロ反応器に一部嵌入させて接合させることは、外部配管の先端部がマイクロチャンネル内に過度に又は不具合に嵌入又は嵌合してマイクロ流路を不可避的に塞いで障害となるため、実施することが困難である。しかし、本発明の水平方向接続による配管接合法では、仮に、外部配管の先端部がマイクロ流路に過度に嵌入した場合でも、外部配管の方向とマイクロ流路の方向は水平方向で一致して、マイクロ流路を塞ぐことにはならないので、外部配管の先端部がマイクロ反応器に一部嵌合した接合構造とすることが実施可能である。   In the method of connecting the external pipe to the micro reactor by vertical connection as in the prior art, the tip of the external pipe is joined by being partially inserted into the micro reactor. However, it is difficult to implement because the microchannel is unavoidably blocked by fitting or fitting into the microchannel excessively or due to defects. However, in the pipe joining method according to the horizontal connection of the present invention, even if the tip of the external pipe is excessively fitted into the micro flow path, the direction of the external pipe and the direction of the micro flow path are the same in the horizontal direction. Since the microchannel is not blocked, it is possible to implement a joint structure in which the tip of the external pipe is partially fitted into the microreactor.

本発明において、複数のマイクロチャンネルを有するマイクロ反応器のユニットを多段に積層してバンドルを構成する場合、垂直方向に配列すると全体として反応器ごとに高低差が生じることから、基本的には、反応器ごとに高低差が生じることがないように水平方向に配列することが好ましい。また、上記マイクロ反応器のユニット同士の配列構造としては、各マイクロ反応器のユニットに流体の導入又は排出口を設置すると共に、各ユニットにおける流体の供給又は排出手段を共通化することができるマニフォールド(manifold)を設置して、各ユニットにおける流体の供給又は排出条件を共通化して各ユニットにおける反応条件を整合させることが重要である。   In the present invention, when a bundle is formed by stacking microreactor units having a plurality of microchannels in a multi-stage, since a difference in height is generated for each reactor as a whole when arranged in the vertical direction, basically, It is preferable to arrange them horizontally so that there is no difference in height between reactors. In addition, the arrangement structure of the microreactor units is a manifold in which a fluid introduction or discharge port is installed in each microreactor unit and a fluid supply or discharge means in each unit can be shared. It is important to install (manifold), to make the supply or discharge conditions of the fluid in each unit common, and to match the reaction conditions in each unit.

本発明において、上記マイクロ反応器のユニットにおけるマイクロチャンネルの配列の方式、すなわちマイクロチャンネルの列を構成するチャンネルの数、マイクロチャンネルの列の群を構成するチャンネル群の数、チャンネルを構成する配管の管径、チャンネルの導入口又は排出口の配管の管径、それらの形状及び構造については、反応の種類や目的に応じて、任意に設計することができる。特に、各マイクロ反応器の流体の導入口又は排出口の配管の管径は、外部配管の管径と整合するようにチャンネル本体の配管の管径よりも大きく構成して、外部配管の先端部が一部嵌入するように設計することが好ましい。この場合、外部配管の先端部を嵌入させるための嵌入の程度、すなわち、例えば、多部配管の先端部がマイクロ流路と重複して挿入される該先端部の寸法は、その実施に当たり任意に定めることができるが、その場合、外部配管とマイクロ流路との接合が安定な状態に接合されるものであればよく、例えば、マイクロ流路の内径の2〜5倍の範囲で任意に設定することができ、該寸法をとることで、外部配管とマイクロ流路との接合をより安定化することができる。   In the present invention, the microchannel arrangement method in the microreactor unit, that is, the number of channels constituting the microchannel row, the number of channel groups constituting the microchannel row group, and the piping constituting the channels The pipe diameter, the pipe diameter of the inlet or outlet of the channel, and the shape and structure thereof can be arbitrarily designed according to the type and purpose of the reaction. In particular, the pipe diameter of the fluid inlet or outlet of each microreactor is configured to be larger than the pipe diameter of the channel body so as to match the pipe diameter of the external pipe, and the tip of the external pipe Is preferably designed to be partially inserted. In this case, the degree of insertion for inserting the distal end portion of the external pipe, that is, for example, the dimension of the distal end portion where the distal end portion of the multi-part piping is inserted so as to overlap with the micro flow path is arbitrarily determined in the implementation. In this case, it is only necessary that the external pipe and the microchannel be joined in a stable state. For example, it is arbitrarily set within a range of 2 to 5 times the inner diameter of the microchannel. By taking the dimensions, it is possible to further stabilize the bonding between the external pipe and the micro flow path.

本発明により、次のような効果が奏される。
(1)マイクロチャンネルを有する反応器と、該反応器に対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管との接合を水平方向接続又は垂直方向接続とし、かつ、上記外部配管の先端部をマイクロチャンネルの流体導入口に一部嵌入させた接合構造とする配管の接合法、その配管の接合構造を提供することができる。
(2)バンドル化又はモジュール化するのに好適な、水平方向接続による配管の接合部を有するマイクロ反応器を提供することができる。
(3)水平方向接続による配管接合により反応器と外部配管とを接続して、マイクロ反応器をスタック又はモジュール化して構築されたバンドル又はモジュール構造を提供することができる。
(4)従来技術による配管接合法にみられるような、配管接合時の位置あわせなどを原因とした接合部の不備による該接合部からの流体の漏洩や配管の閉塞の恐れがない。
(5)上記マイクロチャンネルを用いて、安定、かつ定常的に、気液混相反応を行うことが可能であり、気相から液相への物質移動の高効率化や、物質移動のスケールアップを図ることができる新しいマイクロ反応器を提供することができる。
(6)該マイクロ反応器が並列化、積層化、又は集積化されて、生産性が強化された新しいマイクロ反応器のバンドル又はモジュール構造を提供することが可能となる。
(7)本発明のマイクロチャンネルからなる反応器を用いることにより、例えば、爆発組成の水素及び酸素を含有する混合気体を、流量を制御しつつ、物質移動のスケールアップを図ることで、かつ安全に取り扱うことができるマイクロ反応器を提供することが可能となる。
The present invention has the following effects.
(1) A junction between a reactor having a microchannel and an external pipe for supplying or discharging a reaction raw material or a reaction product fluid to the reactor is a horizontal connection or a vertical connection, and the external pipe It is possible to provide a method for joining pipes having a joint structure in which the tip of each part is inserted into a fluid inlet of a microchannel, and a joint structure for the pipes.
(2) It is possible to provide a microreactor having a pipe joint by horizontal connection suitable for bundling or modularizing.
(3) A bundle or a module structure constructed by stacking or modularizing micro reactors by connecting the reactor and external piping by pipe joining by horizontal connection can be provided.
(4) There is no risk of fluid leakage from the joint or blockage of the pipe due to imperfections in the joint caused by positioning at the time of pipe joining as seen in the pipe joining method according to the prior art.
(5) Using the above microchannel, it is possible to perform a gas-liquid mixed phase reaction stably and constantly, increasing the efficiency of mass transfer from the gas phase to the liquid phase and increasing the scale of mass transfer. A new microreactor can be provided.
(6) The microreactors can be paralleled, stacked, or integrated to provide a new microreactor bundle or module structure with enhanced productivity.
(7) By using the reactor comprising the microchannel of the present invention, for example, a gas mixture containing explosive composition of hydrogen and oxygen can be safely scaled up while controlling the flow rate and mass transfer. It is possible to provide a microreactor that can be handled easily.

ガラスを微細加工して作製した実施例1のマイクロ反応器を示す。The microreactor of Example 1 produced by microfabricating glass is shown. 実施例1で作製したマイクロ反応器に接続する配管の先端構造を示す。The tip structure of piping connected to the microreactor produced in Example 1 is shown. 実施例1で作製したマイクロ反応器と図2に示す配管の接続構造を示す。The connection structure of the micro reactor produced in Example 1 and the piping shown in FIG. 2 is shown. 比較例1で作製したマイクロ反応器及び配管を固定するジグの例を示す。The example of the jig | tool which fixes the micro reactor produced by the comparative example 1 and piping is shown. 比較例1で作製したマイクロ反応器に配管を接続する際に、配管のポリエーテルエーテルケトン(PEEK)チューブに対し、スウェッジロック・フェルールを固着した例を示す。An example in which a wedge lock ferrule is fixed to a polyether ether ketone (PEEK) tube of a pipe when the pipe is connected to the micro reactor manufactured in Comparative Example 1 is shown. 実施例2で作製したマイクロ反応器の例を示す。The example of the microreactor produced in Example 2 is shown. 実施例2のマイクロ反応器と配管との接続構造を示す。The connection structure of the micro reactor of Example 2 and piping is shown. 実施例3で作製したマイクロ反応器の例を示す。The example of the microreactor produced in Example 3 is shown. 外部配管の端部をマイクロ反応器のユニットの流体の導入口又は排出口に一部嵌入させて水平方向接続により接合した接合構造を示す。A joining structure is shown in which the end of the external pipe is partially inserted into the fluid inlet or outlet of the microreactor unit and joined by horizontal connection. 比較例2で作製したマイクロ反応器の例を示す。The example of the micro reactor produced by the comparative example 2 is shown. 実施例3で作製したマイクロ反応器と配管との接続構造の例を示す。The example of the connection structure of the microreactor produced in Example 3 and piping is shown. 実施例3のマイクロ反応器及び配管を、ジグを用いて固定した例を示す。The example which fixed the microreactor and piping of Example 3 using the jig is shown.

次に、実施例及び比較例を示して、本発明を具体的に説明するが、以下の実施例及び比較例は、本発明の範囲を何ら限定するものではない。   EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated concretely, the following examples and comparative examples do not limit the scope of the present invention at all.

本実施例では、マイクロ反応器を、ガラスの微細加工を利用して製作した。図1に、その概略図を示す。該マイクロ反応器のサイズは、縦70mm、横30mm、厚み2.5mmとし、開口部として反応溶液入り口、水素入り口の気体1入り口、酸素入り口の気体2入り口、反応流体の出口、及び触媒導入口の触媒入り口(反応中閉止)を形成した。開口部の直径は、1.7mmとした。マイクロ反応容器には、平均直径60ミクロンメートルのチタニア微粒子を担体として持つチタニア担持パラジウム触媒を充填した。   In this example, a microreactor was fabricated using glass microfabrication. FIG. 1 shows a schematic diagram thereof. The size of the microreactor is 70 mm in length, 30 mm in width, and 2.5 mm in thickness. As openings, a reaction solution inlet, a hydrogen inlet gas 1 inlet, an oxygen inlet gas 2 inlet, a reaction fluid outlet, and a catalyst inlet The catalyst inlet (closed during the reaction) was formed. The diameter of the opening was 1.7 mm. The micro reaction vessel was filled with a titania-supported palladium catalyst having titania fine particles having an average diameter of 60 microns as a carrier.

一方、1/16インチの外径をもつポリエーテルエーテルケトン(PEEK)チューブに対し、1/16インチのスウェジロック・フェルールを固着した(図2)。この配管を用いて、配管とマイクロ反応器を接合した(図3)。接合に当たり、配管の一部を開口部から反応器内に嵌入し、配管とマイクロ反応器の開口部の間隙、及びフェルールと反応器の開口部の間隙をシリル化ウレタンで包埋した。更に、マイクロ反応器及び配管を、ジグを用いて固定した。   On the other hand, a 1/16 inch Swagelok ferrule was fixed to a polyether ether ketone (PEEK) tube having an outer diameter of 1/16 inch (FIG. 2). Using this pipe, the pipe and the microreactor were joined (FIG. 3). In joining, a part of the pipe was fitted into the reactor through the opening, and the gap between the pipe and the opening of the microreactor and the gap between the ferrule and the opening of the reactor were embedded with silylated urethane. Furthermore, the microreactor and the piping were fixed using a jig.

固定されたマイクロ反応器を反応評価装置にセットし、水素、酸素及び反応溶液を流通し、反応を行った。このとき、酸素入り口としての気体2入り口における圧力は1.1 MPa、出口の圧力は0.95 MPaとなった。   The fixed microreactor was set in a reaction evaluation apparatus, and hydrogen, oxygen, and a reaction solution were circulated to carry out the reaction. At this time, the pressure at the gas 2 inlet as the oxygen inlet was 1.1 MPa, and the outlet pressure was 0.95 MPa.

比較例1
図1に概略図を示すようなマイクロ反応器において、開口部の直径を1mmとしたものを製作した。一方、1/16インチの外径をもつポリエーテルエーテルケトン(PEEK)チューブに対し、図4に示すように1/16インチのスウェジロック・フェルールを固着した。この配管を用いて、図5に示すように、配管とマイクロ反応器を接合した。接合に当たり、フェルールとマイクロ反応器の開口部の間隙をシリル化ウレタンで包埋した。更に、マイクロ反応器及び配管を、ジグを用いて固定した。
Comparative Example 1
In the microreactor as schematically shown in FIG. 1, an opening having a diameter of 1 mm was manufactured. On the other hand, a 1/16 inch Swagelok ferrule was fixed to a polyether ether ketone (PEEK) tube having an outer diameter of 1/16 inch as shown in FIG. Using this pipe, the pipe and the microreactor were joined as shown in FIG. In joining, the gap between the ferrule and the opening of the microreactor was embedded with silylated urethane. Furthermore, the microreactor and the piping were fixed using a jig.

固定されたマイクロ反応器を反応評価装置にセットし、水素、酸素及び反応溶液を流通し、反応を行った。このとき、出口の圧力は0.95 MPaとなった際に、酸素入り口としての気体2入り口における圧力は1.5MPaを超えて、更に上がる傾向が見られたため、反応を行うことができなかった。配管をマイクロ反応器から取り外したところ、開口部がシリル化ウレタンにより閉塞していることがわかった。   The fixed microreactor was set in a reaction evaluation apparatus, and hydrogen, oxygen, and a reaction solution were circulated to carry out the reaction. At this time, when the pressure at the outlet became 0.95 MPa, the pressure at the gas 2 inlet as the oxygen inlet exceeded 1.5 MPa, and a tendency to further increase was seen, so the reaction could not be performed. . When the piping was removed from the microreactor, it was found that the opening was blocked with silylated urethane.

本実施例では、マイクロ反応器を、ガラスの微細加工を利用して製作した。図6に、その概略図を示す。該マイクロ反応器のサイズは、縦70mm、横60mm、厚み4.5mmとし、開口部として、反応溶液入り口、水素入り口の気体1入り口、酸素入り口の気体2入り口、反応流体の出口、及び触媒導入口の触媒入り口(反応中閉止)を形成した。このとき、すべての開口部は、マイクロ反応器の側面とし、開口部は、縦2mm、横2mmの矩形とした。   In this example, a microreactor was fabricated using glass microfabrication. FIG. 6 shows a schematic diagram thereof. The size of the microreactor is 70 mm in length, 60 mm in width, and 4.5 mm in thickness. As openings, the reaction solution inlet, the hydrogen inlet gas 1 inlet, the oxygen inlet gas 2 inlet, the reaction fluid outlet, and the catalyst introduction A mouth catalyst inlet (closed during reaction) was formed. At this time, all the openings were side surfaces of the microreactor, and the openings were rectangular with a length of 2 mm and a width of 2 mm.

一方、1/16インチの外径をもつポリエーテルエーテルケトン(PEEK)チューブに対し、図1に示すように1/16インチのスウェジロック・フェルールを固着した。この配管を用いて、配管とマイクロ反応器を接合した(図7)。接合に当たり、配管とマイクロ反応器の開口部の間隙をシリル化ウレタンで包埋した。   On the other hand, a 1/16 inch Swagelok ferrule was fixed to a polyether ether ketone (PEEK) tube having an outer diameter of 1/16 inch as shown in FIG. Using this pipe, the pipe and the microreactor were joined (FIG. 7). In joining, the gap between the opening of the pipe and the microreactor was embedded with silylated urethane.

更に、マイクロ反応器及び配管を、ジグを用いて固定した。このときのジグのサイズは、縦95mm、横108mm、厚み6mmとした。該マイクロ反応器とジグの組み合わせにより、縦100mm、横110mm、高さ100mmの空間内にマイクロ反応器を16個設置することが可能であった。マイクロ反応器1つ当たりの反応溶液の流量を10g/hとした。これは、160g/hの流通量に相当した。   Furthermore, the microreactor and the piping were fixed using a jig. The jig size at this time was 95 mm in length, 108 mm in width, and 6 mm in thickness. By combining the microreactor and the jig, it was possible to install 16 microreactors in a space having a length of 100 mm, a width of 110 mm, and a height of 100 mm. The flow rate of the reaction solution per microreactor was 10 g / h. This corresponded to a circulation rate of 160 g / h.

本実施例では、マイクロ反応器を、ガラスの微細加工を利用して製作した。図8に、その概略図を示す。該マイクロ反応器のサイズは、縦70mm、横60mm、厚み4.5mmとして、開口部として、反応溶液入り口、水素入り口の気体1入り口、酸素入り口の気体2入り口、反応流体の出口、及び触媒導入口の触媒入り口(反応中閉止)を形成した。このとき、触媒導入口の触媒入り口はマイクロ反応器の正面に、ほかのすべての開口部はマイクロ反応器の側面に製作した。触媒導入口の触媒入り口は、直径1mmの円形とし、ほかの開口部は、縦2mm、横2mmの矩形とした。   In this example, a microreactor was fabricated using glass microfabrication. FIG. 8 shows a schematic diagram thereof. The size of the microreactor is 70 mm in length, 60 mm in width, and 4.5 mm in thickness. As openings, reaction solution inlet, hydrogen inlet gas 1 inlet, oxygen inlet gas 2 inlet, reaction fluid outlet, and catalyst introduction A mouth catalyst inlet (closed during reaction) was formed. At this time, the catalyst inlet of the catalyst inlet was made on the front of the microreactor, and all other openings were made on the side of the microreactor. The catalyst inlet of the catalyst inlet is a circle with a diameter of 1 mm, and the other openings are rectangular with a length of 2 mm and a width of 2 mm.

一方、1/16インチの外径をもつポリエーテルエーテルケトン(PEEK)チューブに対し、図1に示すように1/16インチのスウェジロック・フェルールを固着した。この配管を用いて、配管とマイクロ反応器を接合した(図9)。図11に、マイクロ反応器と配管との接続構造の例を示す。接合に当たり、配管とマイクロ反応器の開口部の間隙をシリル化ウレタンで包埋した。   On the other hand, a 1/16 inch Swagelok ferrule was fixed to a polyether ether ketone (PEEK) tube having an outer diameter of 1/16 inch as shown in FIG. Using this pipe, the pipe and the microreactor were joined (FIG. 9). In FIG. 11, the example of the connection structure of a micro reactor and piping is shown. In joining, the gap between the opening of the pipe and the microreactor was embedded with silylated urethane.

更に、マイクロ反応器及び配管を、ジグを用いて、固定した。このときのジグのサイズは、縦95mm、横108mm、厚み10mmであった。図12に、マイクロ反応器及び配管を、ジグを用いて固定した例を示す。該マイクロ反応器とジグの組み合わせにより、縦100mm、横110mm、高さ100mmの空間内にマイクロ反応器を10個設置することが可能であった。マイクロ反応器1つ当たりの反応溶液流量を10g/hとした。これは、100g/hの流通量に相当した。   Furthermore, the microreactor and the piping were fixed using a jig. The jig size at this time was 95 mm long, 108 mm wide, and 10 mm thick. FIG. 12 shows an example in which a microreactor and piping are fixed using a jig. By combining the microreactor and the jig, it was possible to install ten microreactors in a space having a length of 100 mm, a width of 110 mm, and a height of 100 mm. The reaction solution flow rate per microreactor was set to 10 g / h. This corresponded to a flow rate of 100 g / h.

比較例2
図10に概略図を示すようなタイプのマイクロ反応器を、ガラスの微細加工を利用して製作した。該マイクロ反応器のサイズは、縦70mm、横60mm、厚み4.5mmとして、開口部として、反応溶液入り口、水素入り口の気体1入り口、酸素入り口の気体2入り口、反応流体の出口、及び触媒導入口の触媒入り口を形成した。このとき、すべての開口部は、マイクロ反応器の上面に製作した。すべての開口部は、直径1mmの円形とした。
Comparative Example 2
A microreactor of the type shown schematically in FIG. 10 was fabricated using glass microfabrication. The size of the microreactor is 70 mm in length, 60 mm in width, and 4.5 mm in thickness. As openings, reaction solution inlet, hydrogen inlet gas 1 inlet, oxygen inlet gas 2 inlet, reaction fluid outlet, and catalyst introduction A mouth catalyst inlet was formed. At this time, all openings were made on the top surface of the microreactor. All openings were circular with a diameter of 1 mm.

一方、1/16インチの外径をもつポリエーテルエーテルケトン(PEEK)チューブに対し、図4に示すように1/16インチのスウェジロック・フェルールを固着した。この配管を用いて、図5に示すように配管とマイクロ反応器を接合した。接合に当たり、配管とマイクロ反応器の開口部の間隙をシリル化ウレタンで包埋した。   On the other hand, a 1/16 inch Swagelok ferrule was fixed to a polyether ether ketone (PEEK) tube having an outer diameter of 1/16 inch as shown in FIG. Using this pipe, the pipe and the microreactor were joined as shown in FIG. In joining, the gap between the opening of the pipe and the microreactor was embedded with silylated urethane.

更に、マイクロ反応器及び配管を、ジグを用いて固定した。このときのジグのサイズは、縦95mm、横108mm、厚み10mmであったが、配管を図5のように固定したため、厚み方向に更に15mmの余裕をみる必要があった。該マイクロ反応器とジグの組み合わせにより、縦100mm、横110mm、高さ100mmの空間内に反応器を4個設置することが可能であった。マイクロ反応器1つ当たりの反応溶液流量を10g/hとした。これは、40g/hの流通量に相当した。   Furthermore, the microreactor and the piping were fixed using a jig. The jig size at this time was 95 mm in length, 108 mm in width, and 10 mm in thickness. However, since the piping was fixed as shown in FIG. 5, it was necessary to allow a further 15 mm in the thickness direction. By combining the microreactor and jig, it was possible to install four reactors in a space of 100 mm length, 110 mm width, and 100 mm height. The reaction solution flow rate per microreactor was set to 10 g / h. This corresponded to a flow rate of 40 g / h.

以上詳述した通り、本発明は、配管の接合方法並びに該方法により接合された接合部を有するマイクロ反応器に係るものであり、マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器と、該マイクロ反応器に対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管との接合を水平方向接続又は垂直方向接続とした配管の接合法、その配管の接合構造を提供することができ、水平方向接続又は垂直方向接続による配管の接合部を有するマイクロ反応器を提供することができる。また、本発明は、水平方向接続による配管接合によりマイクロ反応器と外部配管とを接続して該マイクロ反応器をスタック化又はモジュール化して構築されたバンドル又はモジュール構造を提供することができ、従来技術による配管接合法にみられるような、配管接合時の位置あわせなどを原因とした接合部の不備による該接合部からの流体の漏洩や配管の閉塞の恐れがない。本発明では、上記マイクロ反応器を用いて、安定、かつ定常的に、気液混相反応を行うことが可能であり、気相から液相への物質移動の高効率化や、物質移動のスケールアップを図ることができる新しいマイクロ反応器を提供することができる。該マイクロ反応器が並列化、積層化又は集積化され、生産性が強化された新しいマイクロ反応器のバンドル又はモジュール構造を提供することができる。本発明のマイクロ反応器を用いることにより、例えば、爆発組成の水素及び酸素を含有する混合気体を、流量を制御しつつ、物質移動のスケールアップを図ることで、かつ安全に取り扱うことができるマイクロ反応器を提供することが可能となる。   As described in detail above, the present invention relates to a method for joining pipes and a microreactor having a joint joined by the method, and a microreactor having a microchannel and the microreactor. It is possible to provide a method of joining a pipe with a horizontal connection or a vertical connection as a joint with an external pipe that supplies or discharges a reaction raw material or reaction product fluid, and a joint structure of the pipe. It is possible to provide a microreactor having pipe joints with directional connections. Further, the present invention can provide a bundle or a module structure constructed by connecting a microreactor and an external pipe by pipe connection by horizontal connection and stacking or modularizing the microreactor. There is no fear of leakage of fluid from the joint or blockage of the pipe due to imperfection of the joint caused by positioning at the time of pipe joining, as seen in the pipe joining method by technology. In the present invention, it is possible to perform a gas-liquid mixed phase reaction stably and constantly using the above microreactor, increase the efficiency of mass transfer from the gas phase to the liquid phase, and scale of mass transfer A new microreactor that can be improved can be provided. The microreactor can be paralleled, stacked, or integrated to provide a new microreactor bundle or module structure with enhanced productivity. By using the microreactor of the present invention, for example, a micro gas that can safely handle a gas mixture containing hydrogen and oxygen having an explosive composition by controlling the flow rate and scaling up mass transfer. A reactor can be provided.

Claims (10)

マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器の流体の導入口又は排出口と、該反応器に対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管とを接合する方法であって、
反応器の流体の導入口又は排出口と外部配管との接合を、水平面状に配列したマイクロチャンネル群に対して上記外部配管を水平方向接続又は垂直方向接続により配管接合した接合構造とし、かつ、外部配管の端部を、マイクロ反応器の流体の導入口又は排出口の端部に嵌入させた構造とすることを特徴とする配管の接合方法。
A method of joining a fluid inlet or outlet of a microreactor having a microchannel and an external pipe for supplying or discharging a reaction raw material or reaction product fluid to the reactor,
The joint of the fluid inlet or outlet of the reactor and the external pipe is a joint structure in which the external pipe is joined by horizontal connection or vertical connection to the microchannel group arranged in a horizontal plane, and A pipe joining method characterized by having a structure in which an end of an external pipe is fitted into an end of a fluid inlet or outlet of a microreactor.
外部配管の端部を、スクリュー・ジグ及び/又は着せ金具のフェルールにより補強し、機械的に固定化する、請求項1に記載の配管の接合方法。   The method for joining pipes according to claim 1, wherein an end of the external pipe is reinforced by a screw jig and / or a ferrule of a fitting and mechanically fixed. 外部配管と反応器との接触面及び/又はフェルールと反応器の接触面を接着剤により接着して、該接着剤により固定化する、請求項1に記載の配管の接合方法。   The joining method of piping of Claim 1 which adheres the contact surface of external piping and a reactor, and / or the contact surface of a ferrule and a reactor with an adhesive agent, and fixes with this adhesive agent. マイクロチャンネルを有するマイクロ反応器と、該反応器に対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管との接合構造であって、反応器の流体の導入口又は排出口と外部配管との接合部が、水平面状に配列したマイクロチャンネル群に対して上記外部配管が水平方向接続又は垂直方向接続により配管接合した接合構造を有し、かつ、外部配管の端部が、マイクロ反応器の流体の導入口又は排出口の端部に嵌入している構造を有することを特徴とする配管の接合構造。   A junction structure of a microreactor having a microchannel and an external pipe for supplying or discharging a reaction raw material or a reaction product fluid to the reactor, wherein the reactor fluid inlet or outlet is connected to the outside The joint with the pipe has a joint structure in which the external pipe is joined to the microchannel group arranged in a horizontal plane by horizontal connection or vertical connection, and the end of the external pipe has a micro reaction. A pipe joining structure characterized by having a structure fitted into an end portion of a fluid inlet or outlet of a vessel. 外部配管の端部が、スクリュー・ジグ及び/又は着せ金具のフェルールにより補強され、機械的に固定化されている、請求項4に記載の配管の接合構造。   The pipe joining structure according to claim 4, wherein an end of the external pipe is reinforced by a screw jig and / or a ferrule of a fitting and is mechanically fixed. 外部配管と反応器との接触面及び/又はフェルールと反応器の接触面が接着剤により接着され、該接着剤により固定化されている、請求項5に記載の配管の接合構造。   The joint structure for piping according to claim 5, wherein a contact surface between the external pipe and the reactor and / or a contact surface between the ferrule and the reactor is bonded by an adhesive and fixed by the adhesive. 請求項4から6のいずれか一項に記載の配管の接合構造を有し、マイクロ反応器と、該反応器に対して反応原料又は反応生成物の流体を供給又は排出する外部配管とが水平方向接続又は垂直方向接続により配管接合されていることを特徴とするマイクロ反応器。   A pipe junction structure according to any one of claims 4 to 6, wherein the microreactor and an external pipe for supplying or discharging a reaction raw material or a reaction product fluid to the reactor are horizontal. A microreactor characterized in that the pipe is joined by directional connection or vertical connection. マイクロ反応器が、気液混相反応を行う固定床反応器であって、マイクロチャンネルで構成された配管構造を有し、固定床の断面積が、0.0001cm〜0.008cmであり、該固定床、並びに気相導入部、及び液相導入部を有し、該固定床に、気液混相の形成を促進する触媒充填物が充填されている、請求項7に記載のマイクロ反応器。 The microreactor is a fixed bed reactor that performs a gas-liquid mixed phase reaction, has a piping structure composed of microchannels, and the cross-sectional area of the fixed bed is 0.0001 cm 2 to 0.008 cm 2 . The microreactor according to claim 7, comprising the fixed bed, a gas phase introduction section, and a liquid phase introduction section, wherein the fixed bed is filled with a catalyst packing that promotes formation of a gas-liquid mixed phase. . 請求項4から6のいずれか一項に記載の配管の接合構造において、外部配管が水平方向接続により配管接合され、外部配管と接続されたマイクロ反応器のユニットが多段に積層してバンドルを構成していることを特徴とするマイクロ反応器のバンドル構造。   The pipe joint structure according to any one of claims 4 to 6, wherein the external pipe is joined by horizontal connection, and the microreactor units connected to the external pipe are stacked in multiple stages to form a bundle. A microreactor bundle structure characterized by 請求項4から6のいずれか一項に記載の配管の接合構造において、外部配管が水平方向接続により配管接合され、外部配管と接続されたマイクロ反応器のユニットが多段に集積してモジュールを構成していることを特徴とするマイクロ反応器のモジュール構造。   7. The piping joining structure according to claim 4, wherein the external piping is joined by horizontal connection, and the microreactor units connected to the external piping are integrated in multiple stages to form a module. A microreactor module structure characterized by
JP2012170090A 2012-07-31 2012-07-31 Method for joining external pipes targeting microreactor, microreactor having junction structure joined by the same method, and bundle and module structure of the latter Pending JP2014028343A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012170090A JP2014028343A (en) 2012-07-31 2012-07-31 Method for joining external pipes targeting microreactor, microreactor having junction structure joined by the same method, and bundle and module structure of the latter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012170090A JP2014028343A (en) 2012-07-31 2012-07-31 Method for joining external pipes targeting microreactor, microreactor having junction structure joined by the same method, and bundle and module structure of the latter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014028343A true JP2014028343A (en) 2014-02-13

Family

ID=50201344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012170090A Pending JP2014028343A (en) 2012-07-31 2012-07-31 Method for joining external pipes targeting microreactor, microreactor having junction structure joined by the same method, and bundle and module structure of the latter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014028343A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108686594A (en) * 2018-08-01 2018-10-23 上海璨谊生物科技有限公司 Continuous flow microchannel reaction module
KR20190073539A (en) * 2016-12-16 2019-06-26 니혼덴산리드가부시키가이샤 Contact probes and electrical connection jigs
US10782317B2 (en) 2017-05-25 2020-09-22 Nidec-Read Corporation Contact probe

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001505980A (en) * 1996-12-07 2001-05-08 セントラル リサーチ ラボラトリーズ リミティド Fluid connection
JP2007021366A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Nippon Sheet Glass Co Ltd Micro connector
JP2007152151A (en) * 2005-11-30 2007-06-21 Nippon Sheet Glass Co Ltd Micro connector, splicing process using it, and microchemical system
WO2010044271A1 (en) * 2008-10-15 2010-04-22 独立行政法人産業技術総合研究所 Fixed bed mixed gas/liquid phase reactor and mixed gas/liquid phase reaction process using the same
JP2012508109A (en) * 2008-11-11 2012-04-05 ワンエー−エンジニアリング オーストリア ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Modular reactor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001505980A (en) * 1996-12-07 2001-05-08 セントラル リサーチ ラボラトリーズ リミティド Fluid connection
JP2007021366A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Nippon Sheet Glass Co Ltd Micro connector
JP2007152151A (en) * 2005-11-30 2007-06-21 Nippon Sheet Glass Co Ltd Micro connector, splicing process using it, and microchemical system
WO2010044271A1 (en) * 2008-10-15 2010-04-22 独立行政法人産業技術総合研究所 Fixed bed mixed gas/liquid phase reactor and mixed gas/liquid phase reaction process using the same
JP2012508109A (en) * 2008-11-11 2012-04-05 ワンエー−エンジニアリング オーストリア ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Modular reactor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190073539A (en) * 2016-12-16 2019-06-26 니혼덴산리드가부시키가이샤 Contact probes and electrical connection jigs
KR102134193B1 (en) 2016-12-16 2020-07-15 니혼덴산리드가부시키가이샤 Contact probe and electrical connection jig
US11415599B2 (en) 2016-12-16 2022-08-16 Nidec Read Corporation Contact probe and electrical connection jig
US10782317B2 (en) 2017-05-25 2020-09-22 Nidec-Read Corporation Contact probe
CN108686594A (en) * 2018-08-01 2018-10-23 上海璨谊生物科技有限公司 Continuous flow microchannel reaction module
CN108686594B (en) * 2018-08-01 2023-12-01 上海璨谊生物科技有限公司 Continuous flow microchannel reaction module

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI417136B (en) Parallelized jet loop reactors
Inoue et al. Reactor design optimization for direct synthesis of hydrogen peroxide
Inoue et al. Microfabricated multiphase reactors for the direct synthesis of hydrogen peroxide from hydrogen and oxygen
EP1919825B1 (en) Auto-oxidation production of hydrogen peroxide via oxidation in a microreactor
CN107216296B (en) Method for preparing propylene oxide in microchannel reactor
JP2009000592A (en) Reactor and reaction system
JP5597303B2 (en) Microreactor
JP2014028343A (en) Method for joining external pipes targeting microreactor, microreactor having junction structure joined by the same method, and bundle and module structure of the latter
Tan et al. Development of a gas–liquid microstructured system for oxidation of hydrogenated 2-ethyltetrahydroanthraquinone
Dencic et al. From a review of noble metal versus enzyme catalysts for glucose oxidation under conventional conditions towards a process design analysis for continuous-flow operation
JP4613062B2 (en) Fluid reactor
KR101384935B1 (en) Process for preparing alkylene oxides
Kobayashi et al. Hydrogenation reactions using scCO 2 as a solvent in microchannel reactors
KR101596339B1 (en) Fixed bed mixed gas/liquid phase reactor and mixed gas/liquid phase reaction process using the same
JP2002292275A (en) Microchip pile-up type chemical reaction system
JP2007136253A (en) Micro-reactor system
Murakami et al. parallelization of catalytic packed-bed microchannels with pressure-drop microstructures for gas–liquid multiphase reactions
WO2009110990A1 (en) Injector assemblies and microreactors incorporating the same
JP4687238B2 (en) Micro channel structure
JP2014168752A (en) Fixed-bed reactor, and method for producing hydrogen peroxide by using the same
JP2007069164A (en) Reaction apparatus constituted of microcapillary and method of catalytic hydrogenation using the same
JP2006055770A (en) Microchannel structure
US8450531B2 (en) Method for synthesizing acrolein
JP4389559B2 (en) Microchannel structure
Inoue et al. X16 X4

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150318

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150316

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160318

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160323

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160519

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160905