JP2016013543A - Microreactor module - Google Patents

Microreactor module Download PDF

Info

Publication number
JP2016013543A
JP2016013543A JP2015118031A JP2015118031A JP2016013543A JP 2016013543 A JP2016013543 A JP 2016013543A JP 2015118031 A JP2015118031 A JP 2015118031A JP 2015118031 A JP2015118031 A JP 2015118031A JP 2016013543 A JP2016013543 A JP 2016013543A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction liquid
heat medium
microreactor module
outlet
inlet
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
JP2015118031A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
伊藤 和夫
Kazuo Ito
和夫 伊藤
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.)
YOKOHAMA RIKA KK
Original Assignee
YOKOHAMA RIKA KK
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 YOKOHAMA RIKA KK filed Critical YOKOHAMA RIKA KK
Priority to JP2015118031A priority Critical patent/JP2016013543A/en
Publication of JP2016013543A publication Critical patent/JP2016013543A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microreactor module having high heat exchange efficiency in chemical reaction and capable of making the chemical reaction more efficient.SOLUTION: A microreactor module 100 chemically reacting a reaction liquid RL inside under the temperature control via a heat transfer medium HM is composed to comprise a cylindrical case 1 having the reaction liquid inlet 11 and outlet 12 in and out of which the reaction liquid flows, and the heat transfer medium inlet 13 and outlet 14 in and out of which the heat transfer medium HM flows, and plural hollow fibers 2 disposed between the reaction liquid inlet 11 and outlet 12. Besides, the module is composed so as to make it possible to chemically react the reaction liquid RL in the hollow part of the hollow fibers 2 under the temperature control via the heat exchange by the heat transfer medium HM by making the reaction liquid RL flow in the respective hollow parts of plural hollow fibers 2 and by making the medium HM flow so that at least outside of plural hollow fibers 2 makes it possible to heat-exchange with the reaction liquid RL.

Description

本発明は、マイクロリアクターモジュールに関する。さらに詳しくは、化学反応を効率化することが可能なマイクロリアクターモジュールに関する。   The present invention relates to a microreactor module. More specifically, the present invention relates to a microreactor module that can improve the efficiency of chemical reactions.

マイクロリアクターは、化学反応の制御を容易化し得ること、反応生成物の収率、純度を改善し得ること、また、体積当りの表面積の比率を高め得ること等の点から、化学反応の効率化の手段として注目されている。すなわち、マイクロリアクターは、化学反応において、反応場をミクロな空間で行うことにより、従来の化学反応に対して本質的な変化をもたらすことから、例えば、医薬品やファインケミカル製品の合成の分野等において、その製造効率の向上が期待されている。また、ナンバーリングアップする(並列化することによって数を増加する)ことにより、従来のスケールアップをする場合と比較して、本格生産への移行を効率よくかつ容易に行うことも可能である。   A microreactor can improve the efficiency of chemical reactions in that it can facilitate control of chemical reactions, improve the yield and purity of reaction products, and increase the ratio of surface area per volume. It is attracting attention as a means of That is, the microreactor brings about an essential change with respect to a conventional chemical reaction by performing a reaction field in a micro space in a chemical reaction. For example, in the field of synthesis of pharmaceuticals and fine chemical products, Improvement of the production efficiency is expected. In addition, it is possible to efficiently and easily shift to full-scale production by numbering up (increasing the number by paralleling) as compared with the case of conventional scale-up.

現在、多くのマイクロリアクターは、熱伝導性のよい金属板に、多数のマイクロサイズの溝を形成し、この金属板の複数枚を積層したチャンネル構造とすることにより、表面積を大きくし、熱交換効率を高めているが、このような構成のマイクロリアクターの製造のために用いられるマイクロ加工技術や組立技術等は、極めて精密で困難な作業を要する技術であることから、製造コストが増大するとともに、汎用性や設計的自由度に乏しい等の問題があった。   Currently, many microreactors have a channel structure in which a number of micro-sized grooves are formed in a metal plate with good thermal conductivity, and a plurality of these metal plates are stacked to increase the surface area and heat exchange. Although the efficiency is increased, the micro processing technology and assembly technology used for manufacturing the microreactor having such a configuration are technologies that require extremely precise and difficult work, and thus the manufacturing cost increases. There were problems such as poor versatility and design freedom.

また、製造工程を簡略化し、汎用性や設計的自由度を高めるため、構成材料として、従来の金属や硝子を、プラスチックに変更して製造されたマイクロリアクターも提案されている。例えば、屈曲可能なフッ素樹脂又はシリコンゴム等の不活性構成材料からなる中空状マイクロチャネルの内表面に酵素分子を固定化させたマイクロリアクターが開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, in order to simplify the manufacturing process and increase versatility and design freedom, a microreactor manufactured by changing a conventional metal or glass to plastic as a constituent material has been proposed. For example, a microreactor is disclosed in which enzyme molecules are immobilized on the inner surface of a hollow microchannel made of an inactive constituent material such as a bendable fluororesin or silicon rubber (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、特許文献1に開示されたマイクロリアクターは、ある程度の簡略化は実現されているものの、熱交換効率が必ずしも十分ではないという問題がある。   However, the microreactor disclosed in Patent Document 1 has a problem that heat exchange efficiency is not always sufficient, although some simplification is realized.

特開2006−238760号公報JP 2006-238760 A

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、化学反応における熱交換効率が高く、化学反応を効率化することが可能なマイクロリアクターモジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a microreactor module that has high heat exchange efficiency in a chemical reaction and can improve the efficiency of the chemical reaction.

本発明によって、以下のマイクロリアクターモジュールが提供される。なお、本発明のマイクロリアクターモジュールとは、反応液への熱供給を効率的に行う反応場を提供する中空糸とその反応場へ熱源を提供する熱媒体を供給する筒状ケースとを有し、化学反応の種類やマイクロリアクターとして要求される機能等に応じて、マイクロリアクターの構成単位として、単独で又は並列化や直列化等によって適宜組み合わせて用いられる基本単位を意味する。   According to the present invention, the following microreactor module is provided. The microreactor module of the present invention includes a hollow fiber that provides a reaction field that efficiently supplies heat to the reaction solution, and a cylindrical case that supplies a heat medium that provides a heat source to the reaction field. According to the type of chemical reaction, the function required as a microreactor, etc., it means a basic unit used as a structural unit of a microreactor alone or in combination as appropriate by parallelization or serialization.

[1]その内部で、反応液を、熱媒体を介した温度制御の下に化学反応させるマイクロリアクターモジュールであって、前記反応液が流入する反応液入口及び流出する反応液出口、並びに前記熱媒体が流入する熱媒体入口及び流出する熱媒体出口を有する筒状ケースと、前記筒状ケースの内部の、前記反応液入口及び前記反応液出口の間に配設された複数本の中空糸と、を備え、前記反応液を、前記複数本の中空糸のそれぞれの中空部に流動させるとともに、前記熱媒体を、前記複数本の中空糸の少なくとも外側を前記反応液との熱交換可能に流動させて、前記反応液を、前記中空糸の前記中空部において、前記熱媒体による熱交換を介した温度制御の下に化学反応させることを特徴とするマイクロリアクターモジュール。 [1] A microreactor module in which a reaction liquid is chemically reacted under temperature control via a heat medium, the reaction liquid inlet into which the reaction liquid flows in, the reaction liquid outlet through which the reaction liquid flows out, and the heat A cylindrical case having a heat medium inlet through which the medium flows and a heat medium outlet through which the medium flows; and a plurality of hollow fibers disposed between the reaction liquid inlet and the reaction liquid outlet inside the cylindrical case; The reaction liquid is caused to flow into each hollow portion of the plurality of hollow fibers, and the heat medium is allowed to flow at least outside the plurality of hollow fibers so that heat exchange with the reaction liquid is possible. The microreactor module is characterized in that the reaction liquid is chemically reacted in the hollow portion of the hollow fiber under temperature control through heat exchange by the heat medium.

[2]前記複数本の中空糸は、それぞれ、外径が2〜1000μmで、膜厚が1〜100μmで、長さが50〜2000mmである前記[1]に記載のマイクロリアクターモジュール。 [2] The microreactor module according to [1], wherein each of the plurality of hollow fibers has an outer diameter of 2 to 1000 μm, a film thickness of 1 to 100 μm, and a length of 50 to 2000 mm.

[3]前記複数本の中空糸は、それぞれ、フッ素系樹脂、シリコーン、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、芳香族系樹脂、金属、カーボン、又はガラスから形成された前記[1]又は[2]に記載のマイクロリアクターモジュール。 [3] The plurality of hollow fibers are each formed of a fluorine resin, silicone, polyolefin resin, polyimide resin, polyether ether ketone resin, aromatic resin, metal, carbon, or glass. The microreactor module according to [1] or [2].

[4]前記複数本の中空糸は、2〜数千本が結束されたものである前記[1]〜[3]のいずれかに記載のマイクロリアクターモジュール。 [4] The microreactor module according to any one of [1] to [3], wherein the plurality of hollow fibers are a bundle of 2 to thousands.

[5]前記複数本の中空糸は、前記筒状ケースの前記反応液入口及び前記反応液出口部分において、その長手方向の中央部分よりも密な状態で結束された入口結束部及び出口結束部を形成する前記[1]〜[4]のいずれかに記載のマイクロリアクターモジュール。 [5] The plurality of hollow fibers are an inlet bundling portion and an outlet bundling portion that are bundled in a more dense state than the central portion in the longitudinal direction at the reaction liquid inlet and the reaction liquid outlet of the cylindrical case. The microreactor module according to any one of [1] to [4], wherein:

[6]前記複数本の中空糸は、前記入口結束部及び前記出口結束部の間の前記中央部分において、前記入口結束部及び前記出口結束部からそれぞれ放射状に拡大して、前記入口結束部及び前記出口結束部より疎な状態で結束された中央結束部を形成する前記[5]に記載のマイクロリアクターモジュール。 [6] The plurality of hollow fibers expand radially from the inlet binding portion and the outlet binding portion, respectively, in the central portion between the inlet binding portion and the outlet binding portion, and the inlet binding portion and The microreactor module according to [5], wherein a central bundling portion that is bundled in a state that is less sparse than the outlet bundling portion is formed.

[7]前記筒状ケースの内部をその長手方向に垂直な方向に横断して、前記中央結束部を2〜50の空間領域に均等間隔で区画するとともに、前記中空糸を挿通させることが可能で、かつ前記熱媒体を通過、流動させることが可能な構成を有する、1〜49枚の拡散棚板を、さらに備えた前記[6]に記載のマイクロリアクターモジュール。 [7] The inside of the cylindrical case is traversed in a direction perpendicular to the longitudinal direction thereof, and the central binding portion is partitioned into 2 to 50 space areas at equal intervals, and the hollow fiber can be inserted. In addition, the microreactor module according to [6], further including 1 to 49 diffusion shelf plates having a configuration capable of passing and flowing the heat medium.

[8]前記拡散棚板は、前記中空糸を挿通させることが可能で、かつ前記熱媒体を通過、流動させることが可能な網目又は複数の貫通孔を有する前記[7]に記載のマイクロリアクターモジュール。 [8] The microreactor according to [7], wherein the diffusion shelf has a mesh or a plurality of through holes through which the hollow fiber can be inserted and through which the heat medium can pass and flow. module.

本発明によって、化学反応における熱交換効率が高く、化学反応を効率化することが可能なマイクロリアクターモジュールが提供される。具体的には、下記の(1)〜(7)の効果が得られる。
(1)中空糸を使用した中空糸型マイクロリアクターモジュールであるため、マイクロ加工の困難さが少なく、また、多種多様な中空糸を使用することができるため、適用範囲を拡大することができる。
(2)反応液の流量が一定の場合、中空糸の長さを変えることにより反応時間を調整することができる。また、流速を変えることにより、反応時間を調整することができる。
(3)中空糸の結束本数によって生産量を調整することができる。さらにまた、モジュールを並列使用することでもナンバーリングアップを容易に行うことができ、本格生産へ円滑に移行することができる。
(4)使用目的に応じて、中空糸の構成材料を変えることにより、耐熱、耐溶媒性、耐圧強度、熱交換効率、コスト等を適宜選択することができる。
(5)使用目的に応じて、中空糸の外径や膜厚を変えることにより、耐圧強度、熱交換効率等を、適宜選択することができる。
(6)反応用マイクロリアクターモジュールの後に冷却用マイクロリアクターモジュールを配置することにより、副反応を抑止することができる。
(7)いくつかのステップを経る多段階化学反応に対して、マイクロリアクターモジュールを直列に複数配置することにより対応することができ、フローケミストリーに最適である。
According to the present invention, there is provided a microreactor module having high heat exchange efficiency in a chemical reaction and capable of increasing the efficiency of the chemical reaction. Specifically, the following effects (1) to (7) can be obtained.
(1) Since it is a hollow fiber type microreactor module using a hollow fiber, there is little difficulty in micromachining, and since a wide variety of hollow fibers can be used, the applicable range can be expanded.
(2) When the flow rate of the reaction liquid is constant, the reaction time can be adjusted by changing the length of the hollow fiber. Further, the reaction time can be adjusted by changing the flow rate.
(3) The production amount can be adjusted by the number of hollow fibers bound. Furthermore, numbering up can be easily performed by using modules in parallel, and a smooth transition to full-scale production can be achieved.
(4) By changing the constituent material of the hollow fiber according to the purpose of use, heat resistance, solvent resistance, pressure strength, heat exchange efficiency, cost, and the like can be appropriately selected.
(5) By changing the outer diameter and film thickness of the hollow fiber according to the purpose of use, the pressure strength, the heat exchange efficiency, etc. can be appropriately selected.
(6) By arranging the cooling microreactor module after the reaction microreactor module, side reactions can be suppressed.
(7) A multi-stage chemical reaction through several steps can be handled by arranging a plurality of microreactor modules in series, which is optimal for flow chemistry.

本発明のマイクロリアクターモジュールの一の実施の形態を模式的に示す断面説明図である。It is a section explanatory view showing typically one embodiment of the microreactor module of the present invention. 本発明のマイクロリアクターモジュールの一の実施の形態に用いられる拡散棚板を示す平面図で、(a)は、網目を有する場合、(b)は、中空糸の挿通孔と熱媒体の通過、流動孔とが略同じ大きさの貫通孔を有する場合、及び(c)中空糸の挿通孔と熱媒体の通過、流動孔とが異なる大きさの貫通孔を有する場合、をそれぞれ示す。It is a top view which shows the diffusion shelf board used for one embodiment of the microreactor module of the present invention, (a) has a mesh, (b) is a passage of a hollow fiber and a passage of a heat carrier, A case where the flow hole has a through-hole having substantially the same size, and (c) a case where the insertion hole of the hollow fiber and the passage of the heat medium, and the flow hole have a through-hole having a different size are shown. 図2(c)に示す拡散板棚の使用例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the usage example of the diffusion plate shelf shown in FIG.2 (c). 実施例において、本発明のマイクロリアクターモジュールを用いて化学反応システムを構成し、原材料に化学反応を施して製品化した場合のフローを模式的に示すチャート図である。In an Example, it is a chart figure which shows typically the flow at the time of comprising a chemical reaction system using the microreactor module of this invention, giving a chemical reaction to a raw material, and commercializing. 反応用マイクロリアクターモジュールと冷却用マイクロリアクターモジュールとを組合せた場合のフローを模式的に示すチャート図である。It is a chart figure which shows typically the flow at the time of combining the microreactor module for reaction, and the microreactor module for cooling. 多段化学反応システムのフローを模式的に示すチャート図である。It is a chart figure which shows the flow of a multistage chemical reaction system typically. 実施例1において、マイクロリアクターモジュールにおける反応液の流速と、マイクロリアクターモジュールの出口側における反応液の温度との関係を示すグラフである。In Example 1, it is a graph which shows the relationship between the flow rate of the reaction liquid in a microreactor module, and the temperature of the reaction liquid in the exit side of a microreactor module. 実施例2において、冷却用マイクロリアクターモジュールにおける反応液の流速と、冷却用マイクロリアクターモジュールの出口側における反応液の温度との関係を示すグラフである。In Example 2, it is a graph which shows the relationship between the flow rate of the reaction liquid in the microreactor module for cooling, and the temperature of the reaction liquid on the exit side of the microreactor module for cooling. 比較例1において、フッ素系樹脂チューブにおける反応液の流速と、フッ素系樹脂チューブの出口側における反応液の温度との関係を示すグラフである。In Comparative example 1, it is a graph which shows the relationship between the flow rate of the reaction liquid in a fluorine resin tube, and the temperature of the reaction liquid in the exit side of a fluorine resin tube.

以下、本発明に係るマイクロリアクターモジュールの一の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。   Hereinafter, an embodiment of a microreactor module according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1に示すように、本実施の形態のマイクロリアクターモジュールは、その内部で、反応液RLを、熱媒体HMを介した温度制御の下に化学反応させるマイクロリアクターモジュール100であって、反応液RLが流入する反応液入口11及び流出する反応液出口12、並びに熱媒体HMが流入する熱媒体入口13及び流出する熱媒体出口14を有する筒状ケース1と、筒状ケース1の内部の、反応液入口11及び反応液出口12の間に配設された複数本の中空糸2と、を備え、反応液RLを、複数本の中空糸2のそれぞれの中空部に流動させるとともに、熱媒体HMを、複数本の中空糸2の少なくとも外側を反応液RLとの熱交換可能に流動させて、反応液RLを、中空糸2の中空部内において、熱媒体HMによる熱交換を介した温度制御の下に化学反応させ、最終的に製品PDとして取り出すことを特徴とするものである。なお、本実施の形態のマイクロリアクターモジュール100においては、筒状ケース1の全体を保温断熱カバー4で覆った構造とすることが好ましい。また、図示はしないが、マイクロリアクターモジュール100の前段で均一触媒の導入をしない場合、中空糸2は、その内部に、不均一触媒を含ませることもできる。   As shown in FIG. 1, the microreactor module of the present embodiment is a microreactor module 100 in which a reaction solution RL is chemically reacted under temperature control via a heat medium HM. A cylindrical case 1 having a reaction liquid inlet 11 into which RL flows in and a reaction liquid outlet 12 through which it flows out, a heat medium inlet 13 into which the heat medium HM flows in, and a heat medium outlet 14 through which it flows; A plurality of hollow fibers 2 disposed between the reaction liquid inlet 11 and the reaction liquid outlet 12, and the reaction liquid RL is caused to flow into the respective hollow portions of the plurality of hollow fibers 2 and a heat medium. The HM is flowed so that at least the outside of the plurality of hollow fibers 2 can exchange heat with the reaction liquid RL, and the reaction liquid RL is controlled in the hollow portion of the hollow fiber 2 through heat exchange with the heat medium HM. Under the by chemical reaction, is characterized in that the finally taken out as product PD. In the microreactor module 100 of the present embodiment, it is preferable that the entire cylindrical case 1 is covered with a heat insulating and heat insulating cover 4. Although not shown, when the homogeneous catalyst is not introduced before the microreactor module 100, the hollow fiber 2 can include a heterogeneous catalyst therein.

ここで、反応液RLとしては特に制限はないが、ミクロン単位の細い中空糸内を流れるため、流れを阻害しない流動性の高いものであることが好ましい。また、熱媒体HMとしては特に制限はないが、例えば、水、シリコンオイル、エチレングリコール水溶液等を挙げることができる。具体的には、市販されているシリコンオイル(信越化学工業社製、商品名:KF−96)や、エチレングリコール水溶液(東京理化器械社製、商品名:ナイブラインZ−1)等を挙げることができる。反応液RLと熱媒体HMとは、マイクロリアクターモジュール100の中で、互いに対向する流れとして構成することが効率的な熱交換を実現する上で好ましい。この場合、熱媒体HMを、複数本の中空糸2の少なくとも外側を(好ましくは、複数本の中空糸2の相互間に隙間を設けて、この隙間にも)反応液RLとの熱交換可能に流動させることが好ましい。なお、本実施の形態のマイクロリアクターモジュール100は、上述のように、必要に応じて、並列化及び/又は直列化して用いることができる。   Here, the reaction liquid RL is not particularly limited. However, since the reaction liquid RL flows in a thin hollow fiber of a micron unit, it is preferable that the reaction liquid RL has high fluidity that does not inhibit the flow. Moreover, there is no restriction | limiting in particular as the heat medium HM, For example, water, silicone oil, ethylene glycol aqueous solution etc. can be mentioned. Specific examples include commercially available silicon oil (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., trade name: KF-96), ethylene glycol aqueous solution (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd., trade name: Nibrine Z-1), and the like. it can. The reaction liquid RL and the heat medium HM are preferably configured as flows facing each other in the microreactor module 100 in order to realize efficient heat exchange. In this case, the heat medium HM can exchange heat with the reaction liquid RL at least outside the plurality of hollow fibers 2 (preferably, a gap is provided between the plurality of hollow fibers 2 and also in this gap). It is preferable to make it flow. Note that, as described above, the microreactor module 100 of the present embodiment can be used in parallel and / or in series as necessary.

本実施の形態に用いられる筒状ケース1は、その大きさとしては特に制限はないが、例えば、後述する中空糸2の大きさに対応して、直径が10〜200mm及び長さが50〜2000mmであることが好ましい。また、金属、合成樹脂等の構成材料から形成されたものであることが、機械的強度、耐熱性、耐腐食性、加工性の点で好ましい。例えば、ステンレス、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリプロピレン(PP)等のポリオレフィン系樹脂等が好適に用いられる。筒状ケースは、熱媒体の加熱により外筒側から熱放出ロスがあり、これを防ぐために筒状ケース全体を保温断熱カバー4で覆った構造とすることが好ましい。保温断熱カバー4としては特に制限はなく、汎用のものを用いることができる。   The size of the cylindrical case 1 used in the present embodiment is not particularly limited. For example, the cylindrical case 1 has a diameter of 10 to 200 mm and a length of 50 to 50 corresponding to the size of the hollow fiber 2 described later. It is preferably 2000 mm. Moreover, it is preferable that it is formed from constituent materials, such as a metal and a synthetic resin, at the point of mechanical strength, heat resistance, corrosion resistance, and workability. For example, fluorine resins such as stainless steel and polytetrafluoroethylene (PTFE), polyether ether ketone resins, polyimide resins, polyolefin resins such as polypropylene (PP), and the like are preferably used. The cylindrical case has a heat release loss from the outer cylinder side due to heating of the heat medium, and in order to prevent this, it is preferable to have a structure in which the entire cylindrical case is covered with the heat insulating and heat insulating cover 4. There is no restriction | limiting in particular as the heat insulation heat insulation cover 4, A general purpose thing can be used.

図1に示すように、筒状ケース1は、反応液入口11、反応液出口12、熱媒体入口13及び熱媒体出口14を有している。   As shown in FIG. 1, the cylindrical case 1 has a reaction liquid inlet 11, a reaction liquid outlet 12, a heat medium inlet 13, and a heat medium outlet 14.

本実施の形態に用いられる複数本の中空糸2は、それぞれ、内径が2〜1000μmであることが好ましく、10〜700μmであることがさらに好ましく、100〜500μmであることが特に好ましい。中空糸の内径が小さいほど背圧抵抗が増大し、また、内径が大きいほど熱交換効率が低下するため、反応の種類や要求される条件等に応じて最適な内径を採用することが好ましい。また、膜厚としては、1〜100μmであることが好ましく、5〜50μmであることがさらに好ましい。1μm未満であると、耐圧強度が低下することがあり、100μmを超えると、熱伝導が悪くなり、熱交換効率が低下することがある。さらに、長さとしては、50〜2000mmであることが好ましい。50mm未満であると、十分な熱交換効果を得ることができないことがあり、2000mmを超えると、背圧抵抗が増大しすぎることがある。   The plurality of hollow fibers 2 used in the present embodiment preferably have an inner diameter of 2 to 1000 μm, more preferably 10 to 700 μm, and particularly preferably 100 to 500 μm. Since the back pressure resistance increases as the inner diameter of the hollow fiber decreases, and the heat exchange efficiency decreases as the inner diameter increases, it is preferable to employ an optimal inner diameter depending on the type of reaction, required conditions, and the like. Moreover, as a film thickness, it is preferable that it is 1-100 micrometers, and it is more preferable that it is 5-50 micrometers. When the thickness is less than 1 μm, the pressure resistance may decrease, and when it exceeds 100 μm, the heat conduction may deteriorate and the heat exchange efficiency may decrease. Furthermore, as length, it is preferable that it is 50-2000 mm. If it is less than 50 mm, a sufficient heat exchange effect may not be obtained, and if it exceeds 2000 mm, the back pressure resistance may increase excessively.

また、中空糸2は、構成材料として、それぞれ、フッ素系樹脂、シリコーン、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリオレフィン系樹脂、芳香族系樹脂、金属(例えば、ステンレス)、カーボン、又はガラスから形成されたのであることが好ましい。中でも、中空糸の製造の難易度、汎用性、設計的自由度等を考慮すると、フッ素系樹脂、シリコーン、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、芳香族系樹脂等の合成樹脂であることがさらに好ましい。さらに、上記の合成樹脂の他に、反応の種類や要求される機能等に応じて、機械的強度(耐圧強度)、耐熱性、耐腐食性等に優れた中空糸材料、例えば、ステンレス(具体的にはSUS316)等を用いてもよい。   In addition, the hollow fiber 2 is made of fluorine resin, silicone, polyimide resin, polyether ether ketone resin, polyolefin resin, aromatic resin, metal (for example, stainless steel), carbon, or glass, respectively, as a constituent material. It is preferably formed. Among them, taking into consideration the difficulty, versatility, design freedom, etc. of manufacturing hollow fibers, synthetic resins such as fluorine resins, silicones, polyolefin resins, polyimide resins, polyether ether ketone resins, aromatic resins, etc. More preferably. In addition to the above synthetic resins, hollow fiber materials with excellent mechanical strength (pressure strength), heat resistance, corrosion resistance, etc., such as stainless steel (specifically, depending on the type of reaction and required functions) Specifically, SUS316) or the like may be used.

また、中空糸は、2〜数千本が結束されたものであることが好ましく、5〜1000本であることがさらに好ましい。数千本を超えると、作製上の困難さや、コストが増大することがある。   Moreover, it is preferable that 2 to several thousand hollow fibers are bundled, and more preferably 5 to 1000 hollow fibers. If it exceeds several thousand, manufacturing difficulty and cost may increase.

また、中空糸2は、筒状ケース1の反応液入口11及び反応液出口12部分において、その長手方向の中央部分よりも密な状態で結束された入口結束部22及び出口結束部23を形成することが好ましい。特に、結束本数が多くなる場合、結束等の作業を簡易化することができること等から好ましい。   Further, the hollow fiber 2 forms an inlet bundling portion 22 and an outlet bundling portion 23 that are bundled in a denser state than the central portion in the longitudinal direction at the reaction liquid inlet 11 and the reaction liquid outlet 12 of the cylindrical case 1. It is preferable to do. In particular, when the number of bundles increases, it is preferable because operations such as bundling can be simplified.

また、中空糸2は、入口結束部22及び出口結束部23の間の中央部分において、入口結束部22及び出口結束部23からそれぞれ放射状に拡大して、入口結束部22及び出口結束部23より疎な状態で結束された中央結束部24を形成することが、熱媒体の通り道を確保して、効率的な熱交換を実現することが可能になる。   Further, the hollow fiber 2 expands radially from the inlet binding portion 22 and the outlet binding portion 23 in the central portion between the inlet binding portion 22 and the outlet binding portion 23, respectively, and from the inlet binding portion 22 and the outlet binding portion 23. Forming the central bundling portion 24 that is bundled in a sparse state can secure a passage for the heat medium and realize efficient heat exchange.

図1〜図3に示すように、筒状ケース1の内部をその長手方向に垂直な方向に横断して、中央結束部24を2〜50の空間領域に均等間隔で区画するとともに、中空糸2を挿通させることが可能で、かつ熱媒体HMを通過、流動させることが可能な構成を有する、1〜49枚の拡散棚板3を、さらに備えたものであることが好ましい。なお、図1では、拡散棚板3を3枚設置した場合を示す。このように構成することによって、中空糸2を、熱媒体HMとの効率的な熱交換のためにバランスよく配置することが可能で、また、熱媒体HMを中空糸2の表面全体に均一に行き渡らせることが可能となる。   As shown in FIGS. 1 to 3, the inside of the cylindrical case 1 is traversed in a direction perpendicular to the longitudinal direction thereof, and the central binding portion 24 is partitioned into space regions of 2 to 50 at equal intervals, and the hollow fiber It is preferable that 1 to 49 diffusion shelf plates 3 having a configuration in which 2 can be inserted and the heat medium HM can pass and flow are further provided. FIG. 1 shows a case where three diffusion shelf boards 3 are installed. With this configuration, the hollow fiber 2 can be arranged in a balanced manner for efficient heat exchange with the heat medium HM, and the heat medium HM can be evenly distributed over the entire surface of the hollow fiber 2. It becomes possible to spread.

拡散棚板3としては、例えば、中空糸2を挿通させることが可能で、かつ熱媒体HMを通過、流動させることが可能な網目を有する網目拡散棚板31(図2(a)参照)、複数の均一な孔径の貫通孔を有する均一孔拡散棚板32(図2(b)参照)及び異径な孔径の貫通孔を有する異径孔拡散棚板33(図2(c)及び図3参照)を挙げることができる。   As the diffusion shelf 3, for example, a mesh diffusion shelf 31 (see FIG. 2A) having a mesh through which the hollow fiber 2 can be inserted and through which the heat medium HM can pass and flow. Uniform hole diffusion shelf 32 (see FIG. 2 (b)) having a plurality of through holes of uniform hole diameter and different diameter hole diffusion shelf 33 (FIG. 2 (c) and FIG. 3) having through holes of different diameters. Reference).

拡散棚板3の構成材料としては、耐熱性、耐腐食性、強度等を考慮し、例えば、ステンレス、フッ素系樹脂等から形成されたものを挙げることができる。また、拡散棚板3の孔径は、中空糸2の外径よりも少し大きくして熱媒体が通れるようにして構成することが好ましい。具体的に、網目拡散棚板31の場合、網目の大きさは、中空糸2の外径の2倍程度であることが好ましい。均一孔拡散棚板32の場合、均一孔の大きさも、中空糸2の外径の2倍程度であることが好ましい。また、異径孔拡散棚板33の場合は、中空糸2用の孔と熱媒体HM用の孔から構成することが好ましい。また、熱媒体HM用の孔の大きさの合計は、異径拡散棚板33の全体の面積の20〜30%程度であることが好ましい。さらに、熱媒体HM用の孔は、1個の孔ではなく3〜4個の小さな孔に分け、左右いずれかの片側に偏在させることが好ましい。その配置についても、図3に示すように、その熱媒体HM用の孔を異径拡散棚板33ごとに左右交互にずらして配置することが、熱媒体HMを撹拌、置換して、筒状ケース1の全体に隈なく行き渡らせることができる点で好ましい。   Examples of the constituent material of the diffusion shelf 3 include those formed from stainless steel, fluorine resin, and the like in consideration of heat resistance, corrosion resistance, strength, and the like. Moreover, it is preferable that the hole diameter of the diffusion shelf board 3 is made slightly larger than the outer diameter of the hollow fiber 2 so that the heat medium can pass therethrough. Specifically, in the case of the mesh diffusion shelf 31, the size of the mesh is preferably about twice the outer diameter of the hollow fiber 2. In the case of the uniform hole diffusion shelf 32, the size of the uniform hole is preferably about twice the outer diameter of the hollow fiber 2. In addition, in the case of the different-diameter hole diffusion shelf plate 33, it is preferable to configure the hole for the hollow fiber 2 and the hole for the heat medium HM. The total size of the holes for the heat medium HM is preferably about 20 to 30% of the entire area of the different-diameter diffusion shelf 33. Furthermore, it is preferable that the hole for the heat medium HM is divided into 3 to 4 small holes instead of one hole, and is unevenly distributed on one of the left and right sides. As for the arrangement, as shown in FIG. 3, the holes for the heat medium HM are alternately shifted to the left and right for each different-diameter diffusion shelf 33 to stir and replace the heat medium HM to form a cylinder. It is preferable in that the entire case 1 can be distributed without any hesitation.

上述のように、化学反応において、マイクロリアクターモジュール100の前段で均一触媒CA(図4参照)の導入をしない場合、中空糸2は、その内部に、不均一触媒を含ませることもできる。この場合、不均一触媒としては、例えば、マイクロサイズ径のワイヤー状に形成されたワイヤー触媒、その内壁に塗布された塗布触媒、又は充填されたポーラスな充填触媒のように構成することができる。いずれの不均一触媒の配置も反応液RLの流れを阻害しないものとすることが好ましい。   As described above, in the chemical reaction, when the homogeneous catalyst CA (see FIG. 4) is not introduced before the microreactor module 100, the hollow fiber 2 can contain a heterogeneous catalyst therein. In this case, the heterogeneous catalyst can be configured, for example, as a wire catalyst formed in the shape of a wire having a micro size diameter, a coated catalyst applied to the inner wall thereof, or a filled porous catalyst. It is preferable that any heterogeneous catalyst arrangement does not hinder the flow of the reaction liquid RL.

図4に示すように、本発明のマイクロリアクターモジュール100を中心に、化学反応システムを構成することができる。すなわち、送液ポンプ(P1〜P3)、ミキサーモジュール200、熱媒体循環恒温槽300、圧力センサーPS、温度センサー(TS1、TS2、TS3)、配管等の構成部品から構成することができる。送液ポンプ(P1〜P3)としては特に制限はなく、用途に応じて適宜選択することができる。例えば、プランジャー型ポンプ、シリンジ型ポンプ、チューブポンプ、バルブレスプランジャーポンプ等を挙げることができる。   As shown in FIG. 4, a chemical reaction system can be configured around the microreactor module 100 of the present invention. That is, it can be composed of components such as a liquid feed pump (P1 to P3), a mixer module 200, a heat medium circulation thermostat 300, a pressure sensor PS, a temperature sensor (TS1, TS2, TS3), and piping. There is no restriction | limiting in particular as a liquid feeding pump (P1-P3), According to a use, it can select suitably. For example, a plunger type pump, a syringe type pump, a tube pump, a valveless plunger pump, etc. can be mentioned.

ミキサーモジュール200は、送液ポンプ(P1〜P3)を介して供給された原料M1、原料M2、及び均一触媒CAを均一に混合してマイクロリアクターモジュール100に導入するために用いられる。例えば、原料M1、M2、及び均一触媒CAの混合を行う場合、図4に示す、三方の分岐入口から導入し、10μm程度の硝子玉を充填したミキサーモジュール等を挙げることができる。   The mixer module 200 is used to uniformly mix the raw material M1, the raw material M2, and the uniform catalyst CA supplied via the liquid feed pumps (P1 to P3) and introduce them into the microreactor module 100. For example, when mixing the raw materials M1 and M2 and the uniform catalyst CA, there can be mentioned a mixer module or the like that is introduced from three branch inlets and filled with glass balls of about 10 μm as shown in FIG.

熱媒体循環恒温槽300は、マイクロリアクターモジュール100に、反応温度に相応した熱媒体HMを供給するために用いられる。また、必要に応じ、反応後の液を急冷し、副反応を止めたい場合は、図5に示すように冷却用の熱媒体循環恒温槽(以下、「冷媒体循環恒温槽」)400をもう一台用意して対応することができる。この場合、反応用のマイクロリアクターモジュール100の後に冷却用のマイクロリアクターモジール100を取り付けることができる。   The heat medium circulation thermostat 300 is used to supply the heat medium HM corresponding to the reaction temperature to the microreactor module 100. In addition, if necessary, the liquid after the reaction is rapidly cooled to stop the side reaction, and a cooling heat medium circulation thermostat (hereinafter referred to as “refrigerant circulation thermostat”) 400 is already used as shown in FIG. One unit can be prepared to handle it. In this case, the microreactor module 100 for cooling can be attached after the microreactor module 100 for reaction.

圧力センサーPSは、マイクロリアクターモジュール100の反応液入口11(図1参照)に設置し、反応時の圧力をモニターするために用いられる。また、図4〜図6に示すように、温度センサー(TS1〜TS7)は、化学反応の段数(用いられるマイクロリアクターモジュール100の設置台数)等に応じて、マイクロリアクターモジール100の反応液入口11及び反応液出口12における温度、並びに筒状ケース1内の熱媒体の温度をモニターするために用いられる。例えば、図4に示す場合は、流れ方向において、TS1、TS3、TS2の順に、また、図5に示す場合は、TS1、TS3、TS2、TS5、TS4の順に、さらに、図6に示す場合は、TS1、TS3、TS2、TS5、TS4、TS7、TS6の順に配置されている。なお、TS3、TS5、TS7は、筒状ケース1内の熱媒体の温度をモニターするために用いられる。   The pressure sensor PS is installed at the reaction solution inlet 11 (see FIG. 1) of the microreactor module 100 and is used for monitoring the pressure during the reaction. Moreover, as shown in FIGS. 4-6, temperature sensor (TS1-TS7) is a reaction liquid inlet_port | entrance of the microreactor module 100 according to the number of stages of the chemical reaction (the number of installed microreactor modules 100). 11 and the reaction liquid outlet 12 and the temperature of the heat medium in the cylindrical case 1 are used for monitoring. For example, in the case shown in FIG. 4, in the flow direction, in the order of TS1, TS3, and TS2, in the case of FIG. 5, in the order of TS1, TS3, TS2, TS5, and TS4, and in the case shown in FIG. TS1, TS3, TS2, TS5, TS4, TS7, and TS6 are arranged in this order. TS3, TS5, and TS7 are used to monitor the temperature of the heat medium in the cylindrical case 1.

図4に示す反応システムは、1段階の化学反応システムであるが、上述のように、化学反応の段数等に応じ、いくつかのステップを経る多段階化学反応システムに対しては、反応用マイクロリアクターモジュールを直列に複数配置することにより対応することができる。例として、3段階の化学反応システムを図6に示す。   The reaction system shown in FIG. 4 is a one-stage chemical reaction system. However, as described above, for a multi-stage chemical reaction system that undergoes several steps according to the number of chemical reaction stages, etc., a reaction micro reaction system is used. This can be dealt with by arranging a plurality of reactor modules in series. As an example, a three-stage chemical reaction system is shown in FIG.

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によっていかなる制限を受けるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
実施例1は、図4に示すように、マイクロリアクターモジュール100を中心とした構成を示す。すなわち、送液ポンプ(P1)としてチューブ式ローラー型ポンプを用い、また、熱媒体循環恒温槽300として加熱循環恒温槽を用い、さらに、温度センサー(TS2)を用いて構成した。
(Example 1)
Example 1 shows a configuration centering on a microreactor module 100 as shown in FIG. That is, a tube-type roller pump was used as the liquid feed pump (P1), a heating circulation thermostat was used as the heat medium circulation thermostat 300, and a temperature sensor (TS2) was used.

マイクロリアクターモジュール100としては、以下のものを用いた。すなわち、図1の中空糸2として、内径が500μm、膜厚が35μm、外径が570μm、長さが300mmのフッ素系樹脂中空糸を56本結束したものを用いた。筒状ケース1としては、外径が22mm、長さが412mmのフッ素系樹脂を用い、その全体を、保温断熱カバー4で被覆した。また、拡散棚板3として、穴径が1.0mmのフッ素樹脂拡散棚板(図2(b)参照)を1枚用いた。   As the microreactor module 100, the following was used. That is, as the hollow fiber 2 in FIG. 1, a bundle of 56 fluororesin hollow fibers having an inner diameter of 500 μm, a film thickness of 35 μm, an outer diameter of 570 μm, and a length of 300 mm was used. As the cylindrical case 1, a fluorine-based resin having an outer diameter of 22 mm and a length of 412 mm was used, and the whole was covered with a heat insulating heat insulating cover 4. Further, as the diffusion shelf plate 3, one fluororesin diffusion shelf plate (see FIG. 2B) having a hole diameter of 1.0 mm was used.

上述のようにして得られたマイクロリアクターモジュール100に、図4に示すように、送液ポンプ(P1)と熱媒体循環恒温槽300を連結した。送液ポンプ(P1)からマイクロリアクターモジュール100に、20℃の水を反応液RLとして送液し、熱媒体循環恒温槽300から80℃に加温したシリコンオイル(信越化学工業社製、商品名:KF−96)を熱媒体として循環させた。マイクロリアクターモジュール100の出口側に温度センサーTS2を取り付け、温度の変化を測定した。熱媒体循環恒温槽300の熱媒体の流速は、600ml/分とした。送液ポンプ(P1)からの20℃の水の流速を8、22、32、40、65、85、110、130ml/分と変化させ、各流速での熱交換効率を評価した。マイクロリアクターモジュール100の内部容量3.3mlの値から、各流速における滞留時間は、8ml/分で24.8秒、22ml/分で9.0秒、32ml/分で6.2秒、40ml/分で5.0秒、65ml/分で3.0秒、85ml/分で2.3秒、110ml/分で1.8秒、130ml/分で1.5秒になる。マイクロリアクターモジュール100における反応液の流速と、マイクロリアクターモジュール100の出口側における反応液の温度との関係を図7に示す。その結果、高流速側の1.5秒でも高温を保ち、瞬時に熱交換が行われており、マイクロリアクターモジュール100は、マイクロリアクターとして適していることが分かった。   As shown in FIG. 4, a liquid feed pump (P1) and a heat medium circulation thermostat 300 were connected to the microreactor module 100 obtained as described above. Silicon oil (trade name, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), in which 20 ° C. water is sent as a reaction solution RL from the liquid feed pump (P1) to the microreactor module 100 and heated from the heat medium circulating thermostat 300 to 80 ° C. : KF-96) was circulated as a heat medium. A temperature sensor TS2 was attached to the outlet side of the microreactor module 100, and a change in temperature was measured. The flow rate of the heat medium in the heat medium circulation thermostat 300 was 600 ml / min. The flow rate of water at 20 ° C. from the liquid feed pump (P1) was changed to 8, 22, 32, 40, 65, 85, 110, and 130 ml / min, and the heat exchange efficiency at each flow rate was evaluated. From the value of 3.3 ml of the internal capacity of the microreactor module 100, the residence time at each flow rate is 24.8 seconds at 8 ml / min, 9.0 seconds at 22 ml / min, 6.2 seconds at 32 ml / min, 40 ml / min. It is 5.0 seconds in minutes, 3.0 seconds at 65 ml / min, 2.3 seconds at 85 ml / min, 1.8 seconds at 110 ml / min, and 1.5 seconds at 130 ml / min. The relationship between the flow rate of the reaction liquid in the microreactor module 100 and the temperature of the reaction liquid on the outlet side of the microreactor module 100 is shown in FIG. As a result, it was found that the microreactor module 100 was suitable as a microreactor because the high temperature was maintained even at 1.5 seconds on the high flow rate side and heat exchange was performed instantaneously.

(実施例2)
実施例2は、図5に示すように、反応用マイクロリアクターモジュールと冷却用マイロリアクターモジュールとを組合せた構成を示す。図5に示すように、実施例1と同様に、送液ポンプ(P1)からマイクロリアクターモジュール100に、20℃の水を反応液RLとして送液したが、実施例1と異なり、実施例1におけるマイクロリアクターモジュール100の後に、さらに、同じマイクロリアクターモジュール100を直列に繋げた。前者を反応用とし、熱媒体循環恒温槽300から80℃に加温したシリコンオイル(信越化学工業社製、商品名:KF−96)を熱媒体として循環させた。後者を冷却用とし、新たに加えた冷媒体循環恒温槽400から20℃のエチレングリコール水溶液(東京理化器械社製、商品名:ナイブラインZ−1)を冷却用熱媒体(冷媒体)として流した。送液ポンプ(P1)からの20℃の水の流速を8、22、32、40、65、85、110、130ml/分と変化させ、各流速での熱交換効率を評価した。冷却用マイクロリアクターモジュール100の内部容量3.3mlの値から、各流速における滞留時間は、8ml/分で24.8秒、22ml/分で9.0秒、32ml/分で6.2秒、40ml/分で5.0秒、65ml/分で3.0秒、85ml/分で2.3秒、110ml/分で1.8秒、130ml/分で1.5秒になる。冷却用マイクロリアクターモジュール100における反応液の流速と、冷却用マイクロリアクターモジュール100の出口側における反応液の温度との関係を図8に示す。実施例1と同じように、熱交換効率が非常に良く、瞬間的に冷却できることにより、反応を止め、副反応を抑えることが分かった。
(Example 2)
Example 2 shows a configuration in which a reaction microreactor module and a cooling myloreactor module are combined as shown in FIG. As shown in FIG. 5, similarly to Example 1, 20 ° C. water was fed from the liquid feed pump (P1) to the microreactor module 100 as the reaction liquid RL. After the microreactor module 100, the same microreactor module 100 was connected in series. The former was used for reaction, and silicon oil (trade name: KF-96, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) heated to 80 ° C. from the heat medium circulation thermostat 300 was circulated as a heat medium. The latter was used for cooling, and an ethylene glycol aqueous solution (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd., trade name: Nybrine Z-1) was flowed as a cooling heat medium (refrigerant) from the newly added refrigerant circulating thermostat 400. . The flow rate of water at 20 ° C. from the liquid feed pump (P1) was changed to 8, 22, 32, 40, 65, 85, 110, and 130 ml / min, and the heat exchange efficiency at each flow rate was evaluated. From the value of 3.3 ml of the internal capacity of the cooling microreactor module 100, the residence time at each flow rate is 24.8 seconds at 8 ml / min, 9.0 seconds at 22 ml / min, 6.2 seconds at 32 ml / min, It is 5.0 seconds at 40 ml / min, 3.0 seconds at 65 ml / min, 2.3 seconds at 85 ml / min, 1.8 seconds at 110 ml / min, and 1.5 seconds at 130 ml / min. The relationship between the flow rate of the reaction liquid in the cooling microreactor module 100 and the temperature of the reaction liquid on the outlet side of the cooling microreactor module 100 is shown in FIG. As in Example 1, it was found that the heat exchange efficiency is very good and the reaction can be stopped and side reactions can be suppressed by being able to cool instantaneously.

(比較例1)
実施例1において、マイクロリアクターモジュール100の中空糸2を、外径が3mm、内径が2mm、長さが1030mmのフッ素系樹脂チューブ1本(内部容量3.3ml)に置き換えたこと以外は、実施例1と同様にした。実施例1と同様にして評価した。送液ポンプ(P1)からの20℃の水の流速を8、22、32、40、65、85、110ml/分と変化させ、各流速での熱交換効率を評価した。フッ素系樹脂チューブの内部容量3.3mlの値から、各流速における滞留時間は、8ml/分で24.8秒、22ml/分で9.0秒、32ml/分で6.2秒、40ml/分で5.0秒、65ml/分で3.0秒、85ml/分で2.3秒、110ml/分で1.8秒になる。フッ素系樹脂チューブにおける反応液の流速と、フッ素系樹脂チューブの出口側における反応液の温度との関係を図9に示す。実施例1に比べ、熱交換効率は非常に悪く、上述のフッ素系樹脂チューブは、マイクロリアクターとしては適さないことが分かった。
(Comparative Example 1)
In Example 1, except that the hollow fiber 2 of the microreactor module 100 was replaced with one fluororesin tube (inner capacity 3.3 ml) having an outer diameter of 3 mm, an inner diameter of 2 mm, and a length of 1030 mm. Same as Example 1. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The flow rate of 20 ° C. water from the liquid feed pump (P1) was changed to 8, 22, 32, 40, 65, 85, and 110 ml / min, and the heat exchange efficiency at each flow rate was evaluated. From the value of 3.3 ml of the internal capacity of the fluororesin tube, the residence time at each flow rate is 24.8 seconds at 8 ml / minute, 9.0 seconds at 22 ml / minute, 6.2 seconds at 32 ml / minute, 40 ml / minute. It is 5.0 seconds at minutes, 3.0 seconds at 65 ml / min, 2.3 seconds at 85 ml / min, and 1.8 seconds at 110 ml / min. FIG. 9 shows the relationship between the flow rate of the reaction liquid in the fluororesin tube and the temperature of the reaction liquid on the outlet side of the fluororesin tube. Compared to Example 1, the heat exchange efficiency was very poor, and it was found that the above-mentioned fluororesin tube was not suitable as a microreactor.

本発明のマイクロリアクターモジュールは、化学反応を効率化することが要求される医薬品やファインケミカル製品等を製造する各種合成化学工業の分野で有効に利用される。   The microreactor module of the present invention is effectively used in the fields of various synthetic chemical industries for producing pharmaceuticals, fine chemical products, and the like that are required to make chemical reactions more efficient.

1 筒状ケース
2 中空糸
3 拡散棚板
4 保温断熱カバー
11 反応液入口
12 反応液出口
13 熱媒体入口
14 熱媒体出口
22 入口結束部
23 出口結束部
24 中央結束部
31 網目拡散棚板
32 均一孔拡散棚板
33 異径孔拡散棚板
100 マイクロリアクターモジュール
200 ミキサー
300 熱媒体循環恒温槽
400 冷媒体循環恒温槽
CA 均一触媒
HM 熱媒体
M1〜M4 原料
P1〜P3 送液ポンプ
PD 製品
PS 圧力センサー
RL 反応液
TS1〜TS7 温度センサー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical case 2 Hollow fiber 3 Diffusion shelf board 4 Thermal insulation heat insulation cover 11 Reaction liquid inlet 12 Reaction liquid outlet 13 Heat medium inlet 14 Heat medium outlet 22 Inlet binding part 23 Outlet binding part 24 Central binding part 31 Mesh diffusion shelf 32 Uniform Hole diffusion shelf 33 Different diameter hole diffusion shelf 100 Microreactor module 200 Mixer 300 Heat medium circulation thermostat 400 Refrigerant circulation thermostat CA Uniform catalyst HM Heat medium M1 to M4 Raw material P1 to P3 Feed pump PD Product PS Pressure sensor RL reaction liquid TS1-TS7 Temperature sensor

Claims (8)

その内部で、反応液を、熱媒体を介した温度制御の下に化学反応させるマイクロリアクターモジュールであって、
前記反応液が流入する反応液入口及び流出する反応液出口、並びに前記熱媒体が流入する熱媒体入口及び流出する熱媒体出口を有する筒状ケースと、
前記筒状ケースの内部の、前記反応液入口及び前記反応液出口の間に配設された複数本の中空糸と、を備え、
前記反応液を、前記複数本の中空糸のそれぞれの中空部に流動させるとともに、前記熱媒体を、前記複数本の中空糸の少なくとも外側を前記反応液との熱交換可能に流動させて、前記反応液を、前記中空糸の前記中空部において、前記熱媒体による熱交換を介した温度制御の下に化学反応させることを特徴とするマイクロリアクターモジュール。
Inside, a microreactor module that chemically reacts a reaction solution under temperature control via a heat medium,
A cylindrical case having a reaction liquid inlet and a reaction liquid outlet through which the reaction liquid flows, a heat medium inlet and a heat medium outlet through which the heat medium flows; and
A plurality of hollow fibers disposed between the reaction solution inlet and the reaction solution outlet inside the cylindrical case,
The reaction liquid is caused to flow in the respective hollow portions of the plurality of hollow fibers, and the heat medium is caused to flow at least outside of the plurality of hollow fibers so that heat exchange with the reaction liquid is possible. A microreactor module, wherein a reaction liquid is chemically reacted in the hollow portion of the hollow fiber under temperature control through heat exchange with the heat medium.
前記複数本の中空糸は、それぞれ、内径が2〜1000μmで、膜厚が1〜100μmで、長さが50〜2000mmである請求項1に記載のマイクロリアクターモジュール。   2. The microreactor module according to claim 1, wherein each of the plurality of hollow fibers has an inner diameter of 2 to 1000 μm, a film thickness of 1 to 100 μm, and a length of 50 to 2000 mm. 前記複数本の中空糸は、それぞれ、フッ素系樹脂、シリコーン、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、芳香族系樹脂、金属、カーボン、又はガラスから形成された請求項1又は2に記載のマイクロリアクターモジュール。   The plurality of hollow fibers are each formed of fluorine resin, silicone, polyolefin resin, polyimide resin, polyether ether ketone resin, aromatic resin, metal, carbon, or glass. The microreactor module described in 1. 前記複数本の中空糸は、2〜数千本が結束されたものである請求項1〜3のいずれかに記載のマイクロリアクターモジュール。   The microreactor module according to any one of claims 1 to 3, wherein 2 to several thousand of the plurality of hollow fibers are bundled. 前記複数本の中空糸は、前記筒状ケースの前記反応液入口及び前記反応液出口部分において、その長手方向の中央部分よりも密な状態で結束された入口結束部及び出口結束部を形成する請求項1〜4のいずれかに記載のマイクロリアクターモジュール。   The plurality of hollow fibers form an inlet bundling portion and an outlet bundling portion that are bundled in a denser state than the central portion in the longitudinal direction at the reaction liquid inlet and the reaction liquid outlet of the cylindrical case. The microreactor module according to any one of claims 1 to 4. 前記複数本の中空糸は、前記入口結束部及び前記出口結束部の間の前記中央部分において、前記入口結束部及び前記出口結束部からそれぞれ放射状に拡大して、前記入口結束部及び前記出口結束部より疎な状態で結束された中央結束部を形成する請求項5に記載のマイクロリアクターモジュール。   The plurality of hollow fibers expand radially from the inlet binding portion and the outlet binding portion, respectively, at the central portion between the inlet binding portion and the outlet binding portion, and thereby the inlet binding portion and the outlet binding portion. The microreactor module according to claim 5, wherein a central bundling portion is formed in a state of being sparser than a portion. 前記筒状ケースの内部をその長手方向に垂直な方向に横断して、前記筒状ケースの内部空間を2〜50の空間領域に均等間隔で区画するとともに、前記中空糸を挿通させることが可能で、かつ前記熱媒体を通過、流動させることが可能な構成を有する、1〜49枚の拡散棚板を、さらに備えた請求項6に記載のマイクロリアクターモジュール。   It is possible to cross the inside of the cylindrical case in a direction perpendicular to the longitudinal direction, partition the internal space of the cylindrical case into 2 to 50 space areas at equal intervals, and allow the hollow fiber to be inserted. The microreactor module according to claim 6, further comprising 1 to 49 diffusion shelf plates having a configuration capable of passing and flowing the heat medium. 前記拡散棚板は、前記中空糸を挿通させることが可能で、かつ前記熱媒体を通過、流動させることが可能な網目又は複数の貫通孔を有する請求項7に記載のマイクロリアクターモジュール。   The microreactor module according to claim 7, wherein the diffusion shelf plate has a mesh or a plurality of through holes through which the hollow fiber can be inserted and through which the heat medium can pass and flow.
JP2015118031A 2014-06-12 2015-06-11 Microreactor module Pending JP2016013543A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015118031A JP2016013543A (en) 2014-06-12 2015-06-11 Microreactor module

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014121650 2014-06-12
JP2014121650 2014-06-12
JP2015118031A JP2016013543A (en) 2014-06-12 2015-06-11 Microreactor module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016013543A true JP2016013543A (en) 2016-01-28

Family

ID=55230196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015118031A Pending JP2016013543A (en) 2014-06-12 2015-06-11 Microreactor module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016013543A (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57169597A (en) * 1980-12-22 1982-10-19 Akzo Nv Cross counterflow mold for material exchanger and/or heat exchanger
JPS61119994A (en) * 1984-11-14 1986-06-07 Mitsubishi Electric Corp Heat exchanger
JPS62192088U (en) * 1986-05-29 1987-12-07
JPH026825A (en) * 1988-03-02 1990-01-11 Akzo Nv Substance and/or heat exchanger
JP2006061903A (en) * 2004-07-26 2006-03-09 National Institute Of Advanced Industrial & Technology High-temperature, high-pressure microreactor/micro heat exchanger
JP2006199767A (en) * 2005-01-19 2006-08-03 Idemitsu Kosan Co Ltd Method for producing radically polymerized polymer and microreactor
US20070107884A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-17 Sirkar Kamalesh K Polymeric hollow fiber heat exchange systems
JP2010500310A (en) * 2006-08-10 2010-01-07 エボニック デグサ ゲーエムベーハー Equipment, reactor and process for continuous industrial production of polyether alkylalkoxysilanes
US20100243208A1 (en) * 2009-03-17 2010-09-30 Kar Kishore K Tube-side sequentially pulsable-flow shell-and-tube heat exchanger appratus, system, and method
JP2011519990A (en) * 2008-05-02 2011-07-14 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Method and apparatus for continuously producing polymers by radical polymerization

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57169597A (en) * 1980-12-22 1982-10-19 Akzo Nv Cross counterflow mold for material exchanger and/or heat exchanger
JPS61119994A (en) * 1984-11-14 1986-06-07 Mitsubishi Electric Corp Heat exchanger
JPS62192088U (en) * 1986-05-29 1987-12-07
JPH026825A (en) * 1988-03-02 1990-01-11 Akzo Nv Substance and/or heat exchanger
JP2006061903A (en) * 2004-07-26 2006-03-09 National Institute Of Advanced Industrial & Technology High-temperature, high-pressure microreactor/micro heat exchanger
JP2006199767A (en) * 2005-01-19 2006-08-03 Idemitsu Kosan Co Ltd Method for producing radically polymerized polymer and microreactor
US20070107884A1 (en) * 2005-10-27 2007-05-17 Sirkar Kamalesh K Polymeric hollow fiber heat exchange systems
JP2010500310A (en) * 2006-08-10 2010-01-07 エボニック デグサ ゲーエムベーハー Equipment, reactor and process for continuous industrial production of polyether alkylalkoxysilanes
JP2011519990A (en) * 2008-05-02 2011-07-14 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Method and apparatus for continuously producing polymers by radical polymerization
US20100243208A1 (en) * 2009-03-17 2010-09-30 Kar Kishore K Tube-side sequentially pulsable-flow shell-and-tube heat exchanger appratus, system, and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1679115A1 (en) High performance microreactor
JP6408754B2 (en) Reactor
JP4257795B2 (en) Microreactor
JP5523100B2 (en) Heat exchange reactor with mixing zone
JP4449997B2 (en) Microreactor system
JP4777383B2 (en) Microreactor
MX2008012346A (en) Micro-reactor system.
CN108993343B (en) Microchannel reactor
RU2557599C1 (en) Device for cooling and mixing of two reactive fluids and production of caro acid with help of said device
JP2016013543A (en) Microreactor module
KR200496561Y1 (en) Network heat exchanger device, its method and use
EP3029015B1 (en) Reaction method involving generation of vapor component
KR101329693B1 (en) Device for conducting micro flow reaction
JP5139628B2 (en) Micro chemical devices
CN111111600B (en) Reactor with a reactor shell
JP2011115754A (en) Chemical apparatus
US20100132801A1 (en) Devices and methods for microreactor fluid distribution
Matsuoka et al. Liquid–liquid extraction performance of circulation-extraction method using a microchannel device
CN214636446U (en) Improved reaction device
CN101829533B (en) Polymer reactor with novel structure
JP5211426B2 (en) Microreactor system
JP2013154310A (en) Multitubular reactor
JP2005059157A (en) Connecting device, its manufacturing method, micro fluid device having connecting device, and accumulating method of micro fluid device
CN118162069A (en) Turbulent flow component, reactor and micro-reaction device
RU2420349C1 (en) Apparatus for liquid-gas and/or liquid-liquid processes and method of its operation

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160607

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170105