JP4992655B2 - Reactor - Google Patents

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Description

本発明は、反応装置に関し、特に流路内に多孔質体を有する反応装置に関する。   The present invention relates to a reaction apparatus, and more particularly to a reaction apparatus having a porous body in a flow path.

従来、様々な反応装置にフィルタなどの多孔質体が使用されている。また、マイクロ流体システム(マイクロリアクタ装置)を構成する要素として、マイクロポンプ、マイクロバルブのようなマイクロ流体制御素子、フィルタ、サンプルインジェクタ、混合・反応器、分離器などのマイクロ流体要素が挙げられる(非特許文献1参照)。
このうちフィルタに関しては、メッシュ型のフィルタでは、フィルタリングを行えば必ず「詰まり」が発生することは避けられない。
フィルタの詰まりを回避する手段として、詰まりを検知して、フィルタに洗浄水を逆流させ洗浄するという装置が報告されている(特許文献1参照)。
Conventionally, porous bodies such as filters have been used in various reaction apparatuses. In addition, the elements constituting the microfluidic system (microreactor device) include microfluidic elements such as microfluidic control elements such as micropumps and microvalves, filters, sample injectors, mixing / reactors, and separators (non-reactive). Patent Document 1).
Among these, regarding the filter, it is inevitable that “clogging” will occur in the mesh type filter if filtering is performed.
As a means for avoiding clogging of the filter, an apparatus that detects clogging and backwashes the filter with washing water to perform cleaning has been reported (see Patent Document 1).

特開平9−122411号公報JP-A-9-122411 庄子習一、「マイクロ流体素子・要素とマイクロシステムへの応用動向」、計測と制御、2003年12月、第42巻、第12号、p.1005−1008Shoichi Shoko, “Microfluidic devices / elements and application trends to microsystems”, Measurement and Control, December 2003, Vol. 42, No. 12, p. 1005-1008

本発明は、流路内に多孔質体を有する反応装置において、性能維持性を向上させることを目的とする。   An object of this invention is to improve performance maintainability in the reaction apparatus which has a porous body in a flow path.

本発明は以下の<1>に記載の手段により解決された。好ましい実施態様である<2>〜<4>と共に以下に記載する。
<1> 流体を送流する流路を有し、該流路内に流体が通過する多孔質体を備え、該多孔質体と流体との接触面積が増減可能であることを特徴とする反応装置、
<2> 多孔質体と流体との接触面積が、流体抵抗の変化に伴って増減する、上記<1>に記載の反応装置、
<3> 流路の多孔質体近傍内壁が片持ち梁部により形成されており、該片持ち梁部は、流路の内壁と反対側に空間を有する、上記<1>又は上記<2>に記載の反応装置、
<4> 多孔質体の配置部を視認する窓部を備える、上記<1>〜上記<3>いずれか1つに記載の反応装置。
The present invention has been solved by the means described in <1> below. It is described below together with <2> to <4> which are preferred embodiments.
<1> A reaction having a flow path for sending a fluid, comprising a porous body through which the fluid passes, and the contact area between the porous body and the fluid being adjustable. apparatus,
<2> The reaction apparatus according to <1>, wherein the contact area between the porous body and the fluid increases or decreases with a change in fluid resistance.
<3> The inner wall near the porous body of the flow path is formed by a cantilever part, and the cantilever part has a space on the side opposite to the inner wall of the flow path. The reaction apparatus according to
<4> The reaction apparatus according to any one of <1> to <3> above, comprising a window part for visually recognizing the arrangement part of the porous body.

上記<1>に記載の発明によれば、流路内に設けられた多孔質体と流体との接触面積を増減することにより、性能維持性の高い反応装置を提供することができる。
上記<2>に記載の発明によれば、多孔質体と流体との抵抗の変化に伴って多孔質体と流体との接触面積が変化するので、この構成を有していない場合に比して、流速を一定の範囲内に保つことができる。
上記<3>に記載の発明によれば、より簡便な手段で多孔質体と流体との接触面積を増減することができる。
上記<4>に記載の発明によれば、多孔質体の配置部を視認することで、多孔質体と流体との接触面積を観察することができる。
According to the invention described in the above <1>, a reactor having high performance maintainability can be provided by increasing or decreasing the contact area between the porous body provided in the flow path and the fluid.
According to the invention described in <2> above, the contact area between the porous body and the fluid changes with a change in the resistance between the porous body and the fluid. Thus, the flow rate can be kept within a certain range.
According to the invention described in <3> above, the contact area between the porous body and the fluid can be increased or decreased by a simpler means.
According to the invention described in <4> above, the contact area between the porous body and the fluid can be observed by visually recognizing the arrangement portion of the porous body.

本発明の反応装置は、流体を送流する流路を有し、該流路内に流体が通過する多孔質体を備え、該多孔質体と流体との接触面積が増減可能であることを特徴とする。
従来、フィルタ等の多孔質体の詰まりを解消するためには、洗浄水を逆流させる技術など、能動的に洗浄を行う手段を備えた装置が報告されている(特許文献1参照)。しかし、このような能動的洗浄手段を適用することは、構造の複雑さやコストの面で問題がある。流路径が小さい場合、さらに、流路が微小流路である場合には、能動的洗浄手段を適用することが困難である。
本発明においては、多孔質体と流体との接触面積を増減させることにより、このような接触面積の増減手段を有していない反応装置に比して、より長期間にわたって、安定に使用できる反応装置を提供するものである。
なお、本発明において、「反応装置」とは、化学反応に使用する装置に限定されるものではなく、多孔質体を使用する反応装置であれば特に限定されず、広く濾過装置をも含む意である。
The reaction apparatus of the present invention has a flow path for sending a fluid, includes a porous body through which the fluid passes, and the contact area between the porous body and the fluid can be increased or decreased. Features.
Conventionally, in order to eliminate clogging of a porous body such as a filter, an apparatus provided with a means for actively washing, such as a technique of backflowing washing water, has been reported (see Patent Document 1). However, the application of such an active cleaning means is problematic in terms of structural complexity and cost. When the channel diameter is small, and when the channel is a minute channel, it is difficult to apply active cleaning means.
In the present invention, by increasing / decreasing the contact area between the porous body and the fluid, the reaction can be used stably over a longer period of time as compared with a reaction apparatus that does not have such means for increasing / decreasing the contact area. A device is provided.
In the present invention, the “reaction apparatus” is not limited to an apparatus used for a chemical reaction, and is not particularly limited as long as it is a reaction apparatus using a porous material, and widely includes a filtration apparatus. It is.

<流路>
本発明において、流路の形状や幅は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することが好ましいが、能動的洗浄手段を適用することが困難な、流路径の小さい流路に好適に使用することができる。
具体的には、流路径が10cm以下の流路に好適であり、より好ましくは5cm以下であり、さらに好ましくは2cm以下であり、特に好ましくは1cm以下である。
<Flow path>
In the present invention, the shape and width of the flow path are not particularly limited and are preferably selected according to the purpose, but are preferably used for a flow path having a small flow path diameter to which it is difficult to apply active cleaning means. can do.
Specifically, it is suitable for a channel having a channel diameter of 10 cm or less, more preferably 5 cm or less, further preferably 2 cm or less, and particularly preferably 1 cm or less.

また、本発明において、流路として、微小流路も好適に使用できる。
本発明において、微小流路とは、流路径が5,000μm以下の流路をいう。なお、流路径とは、流路の断面積から求めた円相当径(直径)である。
本発明においては、微小流路として、数〜数千μmの流路径を有する反応装置(以下、微小流路を有する反応装置をマイクロリアクタ装置、又は、単にマイクロリアクタともいう。)が好ましく用いられる。該マイクロリアクタ装置の微小流路の流路径は、好ましくは50〜1,000μmであり、さらに好ましくは50〜500μmである。本発明において用いられるマイクロリアクタ装置は、マイクロスケールの複数の流路(チャネル)を有する反応装置である。マイクロリアクタ装置の流路は、マイクロスケールであるので、寸法及び流速がいずれも小さく、レイノルズ数は2,300以下である。したがって、微小流路を有する反応装置は、撹拌、振動の付与、邪魔板の形成等を行わない限り、通常の反応装置のような乱流支配ではなく層流支配の装置である。
ここで、レイノルズ数(Re)は、下記式で表されるものであり、2,300以下のとき層流支配となる。
Re=uL/ν
(u:流速、L:代表長さ、ν:動粘性係数)
In the present invention, a microchannel can also be suitably used as the channel.
In the present invention, the micro channel refers to a channel having a channel diameter of 5,000 μm or less. The channel diameter is an equivalent circle diameter (diameter) obtained from the cross-sectional area of the channel.
In the present invention, a reactor having a channel diameter of several to several thousand μm (hereinafter, a reactor having a microchannel is also referred to as a microreactor device or simply a microreactor) is preferably used as the microchannel. The channel diameter of the microchannel of the microreactor device is preferably 50 to 1,000 μm, more preferably 50 to 500 μm. The microreactor apparatus used in the present invention is a reaction apparatus having a plurality of microscale flow paths (channels). Since the flow path of the microreactor device is microscale, both the dimensions and flow velocity are small, and the Reynolds number is 2,300 or less. Therefore, the reaction apparatus having a micro flow channel is not a turbulent flow control like a normal reaction apparatus but a laminar flow control apparatus unless stirring, vibration application, baffle plate formation, or the like is performed.
Here, the Reynolds number (Re) is expressed by the following formula, and when it is 2,300 or less, the laminar flow is dominant.
Re = uL / ν
(U: flow velocity, L: representative length, ν: kinematic viscosity coefficient)

<流体>
本発明において、送流する流体は液体及び気体のいずれでもよいが、液体であることが好ましい。また、前記流体は固体(例えば微粒子)を含有するものでもよく、特に限定されない。流体及び多孔質体を選択することにより、流体内の不純物の濾過、微粒子の除去、流体の処理(例えば、化学反応)等を行うことができる。
本発明に好適な流体としては水、エタノールなどの親水性有機溶媒、トルエンなどの親油性有機溶媒が例示でき、圧力損失などの観点から100cP以下の粘度の溶液が好ましい。
<Fluid>
In the present invention, the fluid to be sent may be either liquid or gas, but is preferably liquid. The fluid may contain a solid (for example, fine particles) and is not particularly limited. By selecting the fluid and the porous body, it is possible to perform filtration of impurities in the fluid, removal of fine particles, treatment of the fluid (for example, chemical reaction), and the like.
Examples of the fluid suitable for the present invention include water, hydrophilic organic solvents such as ethanol, and lipophilic organic solvents such as toluene. From the viewpoint of pressure loss, a solution having a viscosity of 100 cP or less is preferable.

<多孔質体>
本発明において、多孔質体としては公知の多孔質体から選択することができる。ガラス、金属、樹脂、シリコン多孔体など、いずれの材料のものを使用してもよい。
多孔質体として例えば、ポーラスアルミナ箔、ウッドパイル構造体、金網、メンブランフィルタ等が例示できるが、特に限定されない。
所望の用途に応じて、孔径や強度等を選択することが好ましい。
<Porous body>
In the present invention, the porous body can be selected from known porous bodies. Any material such as glass, metal, resin, or porous silicon may be used.
Examples of the porous body include a porous alumina foil, a woodpile structure, a wire mesh, and a membrane filter, but are not particularly limited.
It is preferable to select the hole diameter, strength, etc. according to the desired application.

ウッドパイル構造体としては、Takayuki Yamada et al, '3D MICROFLUIDIC DEVICE FABRICATED BY USING SURFACE-ACTIVATED BONDING OF ELECTROPLATED Ni PATTERNS' IEEE Transducers, 2005, p.1485 に記載のウッドパイル構造体が好ましく例示できる。
また、金網としては、電鋳などによる微細目メッシュも例示できる。
Preferred examples of the woodpile structure include the woodpile structure described in Takayuki Yamada et al, '3D MICROFLUIDIC DEVICE FABRICATED BY USING SURFACE-ACTIVATED BONDING OF ELECTROPLATED Ni PATTERNS' IEEE Transducers, 2005, p.1485.
Moreover, as a metal mesh, the fine mesh by electroforming etc. can be illustrated.

また、本発明において、シリカ多孔質体等のメソポーラス体、フッ素系樹脂製の多孔質体、各種の不織布フィルタ、織布フィルタ、メンブレンフィルタなどが使用可能である。フッ素樹脂製の多孔質体としては、具体的には、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)製フィルタが例示できる。   In the present invention, a mesoporous body such as a silica porous body, a porous body made of a fluororesin, various nonwoven fabric filters, woven fabric filters, membrane filters, and the like can be used. Specific examples of the fluororesin porous material include a tetrafluoroethylene resin (PTFE) filter.

なお、上記多孔質体は、メンブランフィルタとすることもできるが、本発明において、多孔質体には強度も要求されるため、使用によって変形を生じない多孔質体を選択することが好ましい。   In addition, although the said porous body can also be used as a membrane filter, since strength is requested | required of a porous body in this invention, it is preferable to select the porous body which does not produce a deformation | transformation by use.

当該多孔質体は、流体内の粒子や異物等を除去する濾過装置として使用することもできる。また、多孔質体に触媒を担持させて、又は、触媒で多孔質体を形成することにより、流体が多孔質体を通過することにより、反応や処理を行うこともできる。   The porous body can also be used as a filtration device that removes particles, foreign matters, and the like in the fluid. Further, the reaction or treatment can be performed by allowing the fluid to pass through the porous body by supporting the catalyst on the porous body or forming the porous body with the catalyst.

<多孔質体と流体との接触面積>
本発明において、多孔質体と流体との接触面積が増減可能である。ここで、多孔質体と流体との接触面積とは、送流される流体と多孔質体の外表面の接触面積を意味し、多孔質体の内部における流体との接触面積を意味するものではない。なお、多孔質体の内部における流体との接触面積が増減することを排除するものではない。
<Contact area between porous body and fluid>
In the present invention, the contact area between the porous body and the fluid can be increased or decreased. Here, the contact area between the porous body and the fluid means the contact area between the fluid to be sent and the outer surface of the porous body, and does not mean the contact area between the fluid and the fluid inside the porous body. . In addition, it does not exclude that the contact area with the fluid inside the porous body increases or decreases.

多孔質体は使用により「詰まり」が生じるが、このような詰まりが生じると、圧力損失が増加し、流速が低下する。また、流速を一定に保とうとすれば、流体を送流するポンプ等への負担が高まる。接触面積を増減させることによって、流速を一定に保ち、また、送液装置への負担を減少させることができる。   The porous body is “clogged” by use, but when such clogging occurs, the pressure loss increases and the flow rate decreases. Further, if the flow rate is kept constant, a burden on a pump or the like for feeding fluid increases. By increasing or decreasing the contact area, the flow rate can be kept constant and the burden on the liquid delivery device can be reduced.

また、接触面積は流体抵抗の変化に伴って増減することが好ましい。特に、流体抵抗の増加に伴って、接触面積が増加することが好ましい。多孔質体に詰まりが生じると、圧力損失の増加に伴って、流体抵抗が増加する。このような流体抵抗の増加に伴って多孔質体と流体との接触面積を増加させれば、流体の流量を増加させることができる。したがって、詰まりを生じても、流速の減少を抑制し、安定して流体を送流することができる。
一方、多孔質体と流体の接触面積を流体を送流する当初から大きくした場合には、多孔質体の送流域で流路径が大きくなるため、流速が遅くなり、多孔質体はより詰まりやすくなる。また、安定した層流の形成が困難である。
本発明においては、詰まりを生じてから接触面積を増加することが好ましく、これによって安定した流速を維持することができる。
In addition, the contact area is preferably increased or decreased with changes in fluid resistance. In particular, it is preferable that the contact area increases as the fluid resistance increases. When clogging occurs in the porous body, the fluid resistance increases with an increase in pressure loss. If the contact area between the porous body and the fluid is increased as the fluid resistance increases, the flow rate of the fluid can be increased. Therefore, even if clogging occurs, a decrease in flow rate can be suppressed and fluid can be sent stably.
On the other hand, when the contact area between the porous body and the fluid is increased from the beginning of the flow of the fluid, the flow path diameter increases in the flow area of the porous body, so the flow rate becomes slower and the porous body is more easily clogged. Become. In addition, it is difficult to form a stable laminar flow.
In the present invention, it is preferable to increase the contact area after clogging, whereby a stable flow rate can be maintained.

多孔質体と流体の接触面積を増減させる手段としては、いずれの手段を用いてもよいが、流路の多孔質体近傍内壁が片持ち梁部により形成されており、該片持ち梁部は、流路の内壁と反対側に空間を有することが好ましい。
以下、図面を参照して説明する。なお、本発明において、同一の符号は同一の対象を示すものとする。
図1は、本実施例の反応装置の一例を示す模式的な斜視図である。また、図2及び図3は、図1における蓋体が透明である場合に、蓋体を通して上部から観察した模式的な平面図の部分拡大図である。
図1において、反応装置100は、流体Lを送流する流路102を有している。図1において、基体120に流路102が設けられており、蓋体122が接合されている。
Any means may be used as a means for increasing / decreasing the contact area between the porous body and the fluid, but the inner wall near the porous body of the flow path is formed by a cantilever part, and the cantilever part is It is preferable to have a space on the side opposite to the inner wall of the flow path.
Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. In the present invention, the same reference numerals indicate the same objects.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the reaction apparatus of this example. 2 and 3 are partial enlarged views of a schematic plan view observed from above through the lid when the lid in FIG. 1 is transparent.
In FIG. 1, the reaction apparatus 100 has a flow path 102 through which a fluid L is sent. In FIG. 1, a flow path 102 is provided in a base body 120 and a lid body 122 is joined.

本実施例の反応装置の製造方法は特に限定されず、公知の製法から適宜選択して製造することができる。
本実施例の反応装置が、特にマイクロリアクタ装置である場合、リソグラフィー技術、例えば、ドライエッチング、ウェットエッチング、レーザー加工、ビーム加工等を用いて、又は射出成形により基板に微小流路を形成し、これに蓋体を接合することにより製造することが例示できる。
また、本実施例の反応装置は、薄膜パターンを積層して形成することもできる。薄膜パターンによる反応装置、特に、マイクロリアクタ装置の製造方法としては、特開2006−187685号公報、特開2006−187684号公報等に記載の製造方法が例示できる。
The method for producing the reactor of this example is not particularly limited, and can be produced by appropriately selecting from known production methods.
When the reaction apparatus of this embodiment is a microreactor apparatus in particular, a micro flow path is formed on a substrate by using a lithography technique such as dry etching, wet etching, laser processing, beam processing, or by injection molding. For example, it can be produced by joining a lid to the lid.
In addition, the reactor of this embodiment can also be formed by stacking thin film patterns. Examples of a method for producing a reaction device using a thin film pattern, particularly a microreactor device, include the production methods described in JP-A Nos. 2006-187855 and 2006-187684.

流路102は、流体Lが通過する多孔質体110を備える。多孔質体は上述の通り、必要とされる孔径や、強度等により適宜選択すればよい。また、多孔質体はフィルタであってもよいし、触媒を担持した多孔質体や、触媒により形成された多孔質体であってもよい。   The channel 102 includes a porous body 110 through which the fluid L passes. As described above, the porous body may be appropriately selected depending on the required pore diameter, strength, and the like. The porous body may be a filter, a porous body carrying a catalyst, or a porous body formed of a catalyst.

<片持ち梁部>
図2において、流路の多孔質体近傍上流側内壁は、片持ち梁部135により形成されており、また、流路の多孔質体近傍下流側内壁は、片持ち梁部136により形成されている。片持ち梁部135、136は、内壁と反対側には、空間150、151をそれぞれ有する。
片持ち梁部は流路の多孔質体近傍に少なくとも1箇所設けられていることが好ましく、多孔質体近傍内壁の全面を片持ち梁部で形成することもできるし、一部を片持ち梁部で形成することもできる。例えば、断面矩形の流路である場合、上面、下面、及び両側面の全てを片持ち梁部で形成することもできるし、上面及び下面、又は両側面など、任意の面を片持ち梁部で形成することもできる。これらの中でも、流路断面が矩形である場合、多孔質体の保持の容易性から、対向する2面(上下面、又は、両側面)の多孔質体近傍内壁が片持ち梁部により形成され、該片持ち梁部は、流路の内壁と反対側に空間を有することが好ましい。
また、片持ち梁部は、上流側又は下流側の一方に形成することもできるが、両側に形成することが好ましい。
片持ち梁部135及び136の多孔質体側の端部は、多孔質体110と接触可能であることが好ましいが、多孔質体に詰まりが生じる等により、図3に示すように片持ち梁部が外周へ向かって広がった場合には、多孔質体と接触していなくてもよい。
<Cantilever part>
In FIG. 2, the upstream inner wall in the vicinity of the porous body of the flow path is formed by the cantilever part 135, and the downstream inner wall in the vicinity of the porous body of the flow path is formed by the cantilever part 136. Yes. The cantilever portions 135 and 136 have spaces 150 and 151 on the side opposite to the inner wall.
The cantilever portion is preferably provided at least in the vicinity of the porous body of the flow path, and the entire inner surface of the porous body can be formed by the cantilever portion, or a part of the cantilever portion cantilevered. It can also be formed by a part. For example, in the case of a channel having a rectangular cross section, all of the upper surface, the lower surface, and both side surfaces can be formed by cantilever portions, or any surface such as the upper surface, the lower surface, or both side surfaces can be cantilever portions. It can also be formed. Among these, when the flow path cross section is rectangular, the inner walls in the vicinity of the porous body on the two opposing surfaces (upper and lower surfaces or both side surfaces) are formed by the cantilever portion because of the ease of holding the porous body. The cantilever portion preferably has a space on the side opposite to the inner wall of the flow path.
Further, the cantilever portion can be formed on one of the upstream side or the downstream side, but is preferably formed on both sides.
The ends of the cantilever portions 135 and 136 on the porous body side are preferably contactable with the porous body 110. However, as shown in FIG. Is not required to be in contact with the porous body.

片持ち梁部135は、弾性体によって形成されていることが好ましく、弾性体の種類は、流体の種類や、必要とされる弾性体のヤング率等を考慮して選択することが好ましい。弾性体としては、各種の弾性樹脂が例示でき、例えば、各種の汎用ゴム、エポキシ樹脂、シリコンゴム、ブチルゴム、ポリイミド樹脂、フッ素ゴム等が例示できる。これらの中でもシリコンゴムが好ましい。   The cantilever portion 135 is preferably formed of an elastic body, and the type of the elastic body is preferably selected in consideration of the type of fluid, the required Young's modulus of the elastic body, and the like. Examples of the elastic body include various types of elastic resins, such as various general-purpose rubbers, epoxy resins, silicon rubbers, butyl rubbers, polyimide resins, and fluororubbers. Among these, silicon rubber is preferable.

図2においては、流路102の多孔質体保持部130全体が弾性体にて形成されているが、片持ち梁部のみを弾性体にて形成することもできる。また、図2では、基体120に設けられた切り欠き部140に多孔質体保持部130が嵌入されている。図2において、弾性体としてはシリコンゴムが使用されている。   In FIG. 2, the entire porous body holding portion 130 of the flow path 102 is formed of an elastic body, but only the cantilever portion may be formed of an elastic body. In FIG. 2, the porous body holding part 130 is fitted into the notch part 140 provided in the base body 120. In FIG. 2, silicon rubber is used as the elastic body.

図3は、詰まりが生じた多孔質体110を有する反応装置100であり、図1における透明蓋体を通して、上部から観察した模式的な平面図の部分拡大図である。
多孔質体110を流体Lが通過するに伴い、多孔質体に詰まりが生じる場合がある。多孔質体110に詰まり172が生じると、流体Lが流れにくくなるため、同一の圧力で送流した場合、流体の多孔質体上流部170での流体圧力が高くなる。その結果、流路外側へと向かう流体の圧力が上昇する。
これにより、片持ち梁部135は外縁へと押され、多孔質体と流体との接触面積が増加する。図1では、多孔質体と流体との接触面積は、流路の幅B×流路の高さH(図1参照)で表される。一方、図3では、多孔質体と流体との接触面積は、外側に広がった片持ち梁部によって増加し、図3ではD×流路の高さHとなっている。
FIG. 3 is a partial enlarged view of a schematic plan view of the reaction apparatus 100 having the porous body 110 in which clogging has occurred, observed from above through the transparent lid in FIG.
As the fluid L passes through the porous body 110, the porous body may become clogged. When the porous body 110 is clogged 172, the fluid L becomes difficult to flow. Therefore, when the porous body 110 is sent at the same pressure, the fluid pressure at the upstream portion 170 of the fluid becomes high. As a result, the pressure of the fluid going to the outside of the flow path increases.
Thereby, the cantilever part 135 is pushed to an outer edge, and the contact area of a porous body and a fluid increases. In FIG. 1, the contact area between the porous body and the fluid is represented by the width B of the flow path × the height H of the flow path (see FIG. 1). On the other hand, in FIG. 3, the contact area between the porous body and the fluid is increased by the cantilever portion that spreads outward, and in FIG. 3, D × flow path height H.

本発明において、上記の片持ち梁部の変形量によって、多孔質体の長寿命化の程度が調整できる。
一例を挙げれば、図2において、A=B(流路幅)+2×Cが成立している。
ここで、流路幅が500μm、Cが300μmであるとし、片持ち梁部の厚みが100μmであるとすれば、多孔質体の最大表面積は、下記式で求められるように、当初の多孔質体と流体の接触面積の1.8倍(180%)となる。
{(300−100)×2+500}/500=1.8
多孔質体の寿命(使用可能な期間)が、多孔質体と流体との接触面積のみに依存すると考えれば、従来のマイクロリアクタ装置に比して、1.8倍の使用可能な期間となる。
In the present invention, the degree of extension of the porous body can be adjusted by the amount of deformation of the cantilever portion.
For example, in FIG. 2, A = B (channel width) + 2 × C is established.
Here, assuming that the channel width is 500 μm, C is 300 μm, and the thickness of the cantilever portion is 100 μm, the maximum surface area of the porous body can be obtained by the following equation as shown in the following formula: This is 1.8 times (180%) of the contact area between the body and the fluid.
{(300-100) × 2 + 500} /500=1.8
If it is considered that the lifetime (usable period) of the porous body depends only on the contact area between the porous body and the fluid, the usable period is 1.8 times that of the conventional microreactor apparatus.

また、本発明において、多孔質体の詰まりが解消されると、上記の流体圧力は減少するので、片持ち梁部は図2の状態に戻ることが好ましい。これにより、多孔質体と流体との接触面積が減少する。
多孔質体の詰まりを解消する手段としては、流体に含有される微粒子等の濾過を行った後、多孔質体にトラップされた該微粒子を溶解可能な流体を流して、多孔質体の詰まりを解消したり、温度を変化させて微粒子を溶解させることにより詰まりを解消する方法等が例示できる。
Further, in the present invention, when the clogging of the porous body is eliminated, the fluid pressure is reduced. Therefore, the cantilever portion is preferably returned to the state shown in FIG. Thereby, the contact area of a porous body and a fluid reduces.
As a means for eliminating the clogging of the porous body, after filtering the fine particles contained in the fluid, a fluid capable of dissolving the fine particles trapped in the porous body is flowed to clog the porous body. Examples of the method include eliminating the clogging by dissolving the fine particles by changing the temperature or changing the temperature.

また、本発明において、多孔質体は交換可能であることが好ましい。多孔質体を交換可能とすることにより、反応装置全体を使い捨てとすることなく、多孔質体のみを交換して装置を使用することができるので好ましい。また、多孔質体及び多孔質保持部を交換可能な態様とすることも好ましい。
具体的に基体の上部の蓋材を開閉可能とし、流路に備えられた多孔質体又は多孔質体及び多孔質体保持部を合わせて交換する方法が例示できる。
図2及び図3では、多孔質体110は、上部から挿入可能なスライド式となっており、詰まりの程度等によって交換可能となっている。
In the present invention, the porous body is preferably exchangeable. By making the porous body exchangeable, the apparatus can be used by exchanging only the porous body without making the entire reaction apparatus disposable. In addition, it is also preferable that the porous body and the porous holding portion be exchangeable.
Specifically, there can be exemplified a method in which the upper cover member of the substrate can be opened and closed, and the porous body or the porous body and the porous body holding portion provided in the flow path are exchanged together.
2 and 3, the porous body 110 is a slide type that can be inserted from above, and can be replaced depending on the degree of clogging.

本発明において、反応装置は、多孔質体の配置部を視認できる窓部を備えることも好ましい。ここで、多孔質体の配置部とは、少なくとも多孔質体と、流体との接触面を視認できる窓部であることが好ましい。また、視認とは、肉眼に限られるものではなく、拡大鏡等により視認することをも含む意である。また、視認には、CCDカメラ、光学センサ、ビデオカメラ等による観察をも含む。   In the present invention, it is also preferable that the reaction apparatus includes a window portion through which the arrangement portion of the porous body can be visually recognized. Here, it is preferable that the arrangement | positioning part of a porous body is a window part which can visually recognize the contact surface of a porous body and fluid at least. The visual recognition is not limited to the naked eye but also includes visual recognition with a magnifying glass or the like. The visual recognition includes observation with a CCD camera, an optical sensor, a video camera, or the like.

上記の窓部を設けることにより、微小流路と多孔質体の接触面積を確認することができ、多孔質体の詰まりの程度を外部から把握することができるので好ましい。
具体的には多孔質体が設けられている配置部の基体をポリメタクリル酸メチル樹脂等の透明性を有する樹脂で形成する方法が例示できる。また、無機ガラス、強化ガラス、その他の有機ガラス等で形成してもよく、反応装置に要求される強度を達成できれば特に限定されない。
Providing the window portion is preferable because the contact area between the microchannel and the porous body can be confirmed, and the degree of clogging of the porous body can be grasped from the outside.
Specifically, a method of forming the substrate of the arrangement part provided with the porous body with a resin having transparency such as polymethyl methacrylate resin can be exemplified. Moreover, you may form with inorganic glass, a tempered glass, another organic glass etc., and if it can achieve the intensity | strength requested | required of a reaction apparatus, it will not specifically limit.

本発明の他の好ましい実施態様について以下に説明する。
図4は、光応答性ゲルにて作製した片持ち梁部を有する反応装置の一例を示す模式図である。図4(a)は、上部から観察した多孔質体配置部の平面図を、図4(b)は、蓋体全体を透明とした場合に観察した同部分を示している。本実施態様において、上記の片持ち梁部を光感応性ゲルで作製している。この場合、基体の蓋部を透明樹脂等で製造し、外部から片持ち梁部に向けて光を照射することにより、外部から能動的に(すなわち、圧力損失等の内部の状況によらず)多孔質体と流体との接触面積を増減させることができる。すなわち、図4(a)に示す窓部180から、片持ち梁部が応答する波長の光を照射し、片持ち梁部を収縮又は膨張させることにより、多孔質体と流体との接触面積を増減させることができる。
なお、図4では、片持ち梁部135及び136のみが光応答性ゲルで作製されている。
光応答性ゲルとして光の吸収によって膨潤するゲルを用いた場合、窓部から光を照射することにより、光を照射した部分の光応答性ゲルが液体を吸収して膨潤し、流体と多孔質体の接触面積を減少させることができる。
Other preferred embodiments of the present invention are described below.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a reaction apparatus having a cantilever portion made of a photoresponsive gel. FIG. 4A shows a plan view of the porous body arrangement portion observed from above, and FIG. 4B shows the same portion observed when the entire lid is transparent. In this embodiment, the above-mentioned cantilever part is made of a photosensitive gel. In this case, the lid portion of the base is manufactured from a transparent resin or the like, and actively irradiated from the outside by irradiating light from the outside toward the cantilever portion (that is, regardless of internal conditions such as pressure loss). The contact area between the porous body and the fluid can be increased or decreased. That is, the contact area between the porous body and the fluid can be reduced by irradiating light of a wavelength to which the cantilever part responds from the window part 180 shown in FIG. 4A and contracting or expanding the cantilever part. It can be increased or decreased.
In FIG. 4, only the cantilever portions 135 and 136 are made of a photoresponsive gel.
When a gel that swells due to light absorption is used as the light-responsive gel, the light-responsive gel in the light-irradiated part absorbs the liquid and swells when irradiated with light from the window. The contact area of the body can be reduced.

光応答性ゲルとしては、トリアリールメタン誘導体やスピロベンゾピラン誘導体などの光によってイオン解離する基を有する親水性高分子化合物の架橋物が好ましく、その例として、ビニル置換トリアリールメタンロイコ誘導体と(メタ)アクリルアミドとの共重合体の架橋物などが挙げられる。
また、光応答性ゲルとしては、アゾ基(特にアゾベンゼン構造)を有する化合物などの光によってシス−トランス異性化を生じる基を有する高分子化合物の架橋物が好ましい。その例としては、(メタ)アクリロイル基含有アゾベンゼンと(メタ)アクリルアミドとの共重合体の架橋物などが挙げられる。
As the photoresponsive gel, a cross-linked product of a hydrophilic polymer compound having a group that is ionically dissociated by light, such as a triarylmethane derivative or a spirobenzopyran derivative, is preferable. For example, a vinyl-substituted triarylmethane leuco derivative and ( Examples thereof include a crosslinked product of a copolymer with (meth) acrylamide.
The photoresponsive gel is preferably a crosslinked product of a polymer compound having a group that causes cis-trans isomerization by light, such as a compound having an azo group (particularly an azobenzene structure). Examples thereof include a crosslinked product of a copolymer of (meth) acryloyl group-containing azobenzene and (meth) acrylamide.

なお、本発明において、光以外の刺激応答性ゲルにより片持ち梁部を作製し、外部から刺激応答性ゲルが応答する刺激を付与することもできる。ゲルに与える刺激としては、磁場、電流又は電界、熱等が例示できる。
磁場の付与によって刺激応答する刺激応答性ゲルとしては、強磁性体粒子や磁性流体を含有するポリビニルアルコールの架橋物等が挙げられるが、磁場の刺激に応答するゲルであれば、ゲル自体は特に限定されるものではなく、ゲルの範疇に含まれるものであればよい。
In addition, in this invention, the cantilever part is produced with stimulus responsive gels other than light, and the stimulus which a stimulus responsive gel responds from the outside can also be provided. Examples of the stimulus applied to the gel include a magnetic field, a current or electric field, and heat.
Examples of the stimuli-responsive gel that responds to a stimulus by applying a magnetic field include cross-linked polyvinyl alcohol containing ferromagnetic particles and a magnetic fluid, but the gel itself is particularly suitable if it is a gel that responds to a magnetic field stimulus. It is not limited, and any material may be used as long as it is included in the category of gel.

電流又は電界の付与によって刺激応答する刺激応答性ゲルとしては、カチオン性高分子ゲルと電子受容性化合物とのCT錯体(電荷移動錯体)が好ましく、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどアミノ置換(メタ)アクリルアミドの架橋物;ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートやジメチルアミノプロピルアクリレートなどの(メタ)アクリル酸アミノ置換アルキルエステルの架橋物;ポリスチレンの架橋物;ポリビニルピリジンの架橋物;ポリビニルカルバゾールの架橋物;ポリジメチルアミノスチレンの架橋物などが挙げられ、特に、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレートなどのジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート系高分子が好ましい。これらは、ベンゾキノン、7,7,8,8−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)、テトラシアノエチレン、クロラニル、トリニトロベンゼン、無水マレイン酸やヨウ素などの電子受容性化合物とを組み合わせて使用することができる。   As a stimulus-responsive gel that responds to a stimulus by applying an electric current or an electric field, a CT complex (charge transfer complex) of a cationic polymer gel and an electron-accepting compound is preferable, and amino-substituted (meta) such as dimethylaminopropyl (meth) acrylamide is used. ) Crosslinked product of acrylamide; Crosslinked product of amino-substituted alkyl ester of (meth) acrylic acid such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate and dimethylaminopropyl acrylate; Crosslinked product of polystyrene; Crosslinked product of polyvinylpyridine A crosslinked product of polyvinyl carbazole; a crosslinked product of polydimethylaminostyrene, and in particular, dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylate Over DOO, dialkylaminoalkyl such as diethylaminoethyl (meth) acrylate (meth) acrylate-based polymer is preferable. These may be used in combination with electron accepting compounds such as benzoquinone, 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (TCNQ), tetracyanoethylene, chloranil, trinitrobenzene, maleic anhydride and iodine. it can.

熱(温度変化)によって刺激応答する刺激応答性ゲルとしては、ある温度以上で疎水性相互作用によって凝集し水溶液中から析出してくる性質を持つLCST(下限臨界共融温度)をもつ高分子の架橋体、及びUCST(上限臨界共融温度)をもつ高分子の架橋体や、互いに水素結合する高分子鎖を持つ高分子ゲル、又は互いに水素結合する2成分の高分子のIPN体(相互侵入網目構造体)、結晶性などの凝集性の側鎖を持つ高分子ゲルなどが好ましい。これらの中でも疎水性相互作用を利用したLCSTゲルは特に好ましい。LCSTゲルは高温において収縮し、UCSTゲルやIPNゲル、結晶性ゲルでは、逆に高温で膨潤する特性をもっている。
高温において収縮するゲルの具体的な化合物としては、ポリN−イソプロピルアクリルアミドなどのN−アルキル置換(メタ)アクリルアミドの架橋体やN−アルキル置換(メタ)アクリルアミドと(メタ)アクリル酸及びその塩、又は(メタ)アクリルアミド、又は(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどの2成分以上の共重合体の架橋体、ポリビニルメチルエーテルの架橋物、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのアルキル置換セルロース誘導体の架橋体などが挙げられる。これらの中でも、ポリN−イソプロピル(メタ)アクリルアミドは好ましい。
As a stimulus-responsive gel that responds to a stimulus by heat (temperature change), a polymer with LCST (lower critical eutectic temperature) that has the property of aggregating by a hydrophobic interaction and precipitating from an aqueous solution above a certain temperature. Cross-linked body, cross-linked body of polymer having UCST (upper critical eutectic temperature), polymer gel having polymer chain hydrogen-bonded to each other, or two-component polymer IPN body to hydrogen-bond to each other (interpenetration) Network structure) and polymer gels having cohesive side chains such as crystallinity are preferred. Among these, LCST gel using hydrophobic interaction is particularly preferable. The LCST gel shrinks at high temperature, and the UCST gel, IPN gel, and crystalline gel have a characteristic of swelling at high temperature.
Specific examples of gels that shrink at high temperatures include cross-linked N-alkyl-substituted (meth) acrylamides such as poly-N-isopropylacrylamide, N-alkyl-substituted (meth) acrylamide and (meth) acrylic acid and salts thereof, Or a crosslinked product of a copolymer of two or more components such as (meth) acrylamide or (meth) acrylic acid alkyl ester, a crosslinked product of polyvinyl methyl ether, a crosslinked product of an alkyl-substituted cellulose derivative such as methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, etc. Etc. Among these, poly N-isopropyl (meth) acrylamide is preferable.

一方、高温において膨潤するゲルの具体的な化合物としては、ポリ(メタ)アクリルアミドの架橋体とポリ(メタ)アクリル酸の架橋体からなるIPN体及びその部分中和体(アクリル酸単位を部分的に塩化したもの)、ポリ(メタ)アクリルアミドを主成分とする共重合体の架橋体とポリ(メタ)アクリル酸の架橋体からなるIPN体及びその部分中和体などが挙げられる。より好ましくは、ポリN−アルキル置換アルキルアミドの架橋体、ポリ(メタ)アクリルアミドの架橋体とポリ(メタ)アクリル酸の架橋体とのIPN体及びその部分中和体などが挙げられる。
また、前記結晶性ゲルとしては、オクチル基、デシル基、ラウリル基、ステアリル基等の長鎖アルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルと(メタ)アクリル酸との共重合体の架橋体やその塩があげられる。この熱応答性高分子ゲルの体積変化を示す温度(相転移温度)は、高分子ゲルの構造、組成により種々の設計が可能である。なお、好ましい相転移温度は溶媒の沸点や凝固点内であることが好ましく、より好ましくは−30〜300℃の範囲であり、さらに好ましくは−10〜150℃の範囲であり、特に好ましくは0〜60℃の範囲である。
On the other hand, specific compounds of gels that swell at high temperatures include IPN bodies composed of crosslinked poly (meth) acrylamide and crosslinked poly (meth) acrylic acid, and partially neutralized bodies thereof (partially acrylic acid units). And an IPN body composed of a cross-linked copolymer of poly (meth) acrylamide as a main component and a cross-linked body of poly (meth) acrylic acid, and a partially neutralized body thereof. More preferably, a crosslinked product of poly N-alkyl-substituted alkylamide, an IPN product of a crosslinked product of poly (meth) acrylamide and a crosslinked product of poly (meth) acrylic acid, and a partially neutralized product thereof.
In addition, as the crystalline gel, a crosslinked product of a copolymer of (meth) acrylic acid ester and (meth) acrylic acid having a long-chain alkyl group such as octyl group, decyl group, lauryl group, stearyl group, or the like Salt. The temperature (phase transition temperature) showing the volume change of the thermoresponsive polymer gel can be variously designed depending on the structure and composition of the polymer gel. The preferred phase transition temperature is preferably within the boiling point or freezing point of the solvent, more preferably in the range of -30 to 300 ° C, still more preferably in the range of -10 to 150 ° C, particularly preferably 0 to 0. The range is 60 ° C.

熱によって刺激応答する刺激応答性ゲルとしては前記例示した具体例の他に、温度変化に応じて複数の相転移点を示すゲルも好適に使用することができる。具体的に例示すると、ポリN−イソプロピル(メタ)アクリルアミドなどのポリアルキル置換(メタ)アクリルアミドの架橋体とポリ(メタ)アクリル酸の架橋体とのIPN体などがあげられる。これらのゲルは、温度上昇に伴い膨潤−収縮−膨潤という2つの相転移点を示すことが知られている。   In addition to the specific examples illustrated above, a gel showing a plurality of phase transition points in accordance with temperature changes can be suitably used as the stimulus-responsive gel that responds to a stimulus by heat. Specific examples include an IPN form of a cross-linked product of polyalkyl-substituted (meth) acrylamide such as poly-N-isopropyl (meth) acrylamide and a cross-linked product of poly (meth) acrylic acid. These gels are known to exhibit two phase transition points of swelling-shrinking-swelling with increasing temperature.

また、熱によって刺激応答する刺激応答性ゲルの体積変化量を増大させる目的でイオン性官能基を高分子ゲル中に含有させることも好ましい。イオン性官能基としてはカルボン酸、スルホン酸、アンモニウム基、りん酸基などが挙げられる。イオン性官能基はゲルを調製する際にこれら官能基をもつモノマーを共重合する、合成後の刺激応答性ゲルにモノマーを含浸させて重合しIPN(相互侵入網目構造体)体とする、前記刺激応答性ゲル中の官能基を部分的に加水分解や酸化反応などの化学反応によって変換するなどの方法で含有させることができる。   It is also preferable to include an ionic functional group in the polymer gel for the purpose of increasing the volume change amount of the stimulus-responsive gel that responds to the stimulus by heat. Examples of the ionic functional group include carboxylic acid, sulfonic acid, ammonium group, and phosphoric acid group. The ionic functional group copolymerizes monomers having these functional groups when preparing the gel, and impregnates the synthesized stimuli-responsive gel with the monomer to form an IPN (interpenetrating network structure) body. The functional group in the stimulus-responsive gel can be partially contained by a method such as conversion by a chemical reaction such as hydrolysis or oxidation.

<片持ち梁部の設計>
片持ち梁部の設計について、一例を挙げて説明する。
本実施例における設計の手順は、「多孔質構造の決定」、「多孔質が既定量閉塞した場合の圧力損失変化の計算」、「圧力損失変化量に対する片持ち梁部のたわみ量計算」の3段階である。
本実施例では、まず、多孔質構造を図8に示すウッドパイル構造に決定した。
ウッドパイル構造とは4層1周期で構成される多孔質形状であり、本実施例のようなマイクロフィルタ以外に、ブラッグ反射を利用した光学素子などに用いられる構造である。本実施例では、多孔質体の開口部は750μm×300μm(即ち、使用開始時の矩形流路断面の高さ及び幅)、多孔質体全体の厚みは400μm、ウッドパイルの格子ピッチは100μm(開口部25μm、リブ部75μm、1層の厚み25μm)である。本デバイスは16層(4周期)で形成され、圧力損失を求める際に必要な多孔質断面積:多孔質側壁の比は1:56である。
<Cantilever design>
An example is given and demonstrated about the design of a cantilever part.
The design procedure in this example is “determining the porous structure”, “calculating the pressure loss change when the porous material is blocked by a predetermined amount”, and “calculating the deflection amount of the cantilever with respect to the pressure loss change amount”. There are three stages.
In this example, first, the porous structure was determined to be the woodpile structure shown in FIG.
The woodpile structure is a porous shape composed of one cycle of four layers, and is a structure used for an optical element using Bragg reflection in addition to the microfilter as in this embodiment. In this example, the opening of the porous body is 750 μm × 300 μm (that is, the height and width of the rectangular channel cross section at the start of use), the thickness of the entire porous body is 400 μm, and the lattice pitch of the wood pile is 100 μm ( The opening is 25 μm, the rib is 75 μm, and the thickness of one layer is 25 μm). This device is formed of 16 layers (4 cycles), and the ratio of porous cross-sectional area: porous sidewall required for determining pressure loss is 1:56.

次に、想定する流量、溶液の温度及び粘度、多孔質の形状から、定常流状態(詰まりが一切ない状態)のレイノルズ数、流速、水力直径、管摩擦係数、多孔質体の圧力損失を計算する。圧力損失は多孔質の穴ひとつひとつをそれと等価な摩擦係数をもつ円筒管と近似し(その近時した円筒の径が水力直径)、また管摩擦係数はレイノルズ数の値によりその関係が変化するが、一義的に決定できる。
層流場(レイノルズ数:Re≦2,300)の場合、圧力損失(ΔP)は、以下の式1〜式4により決定され、最終的には式5より求めることができる。
Next, calculate the Reynolds number, flow velocity, hydraulic diameter, pipe friction coefficient, and pressure loss of the porous material from the assumed flow rate, solution temperature and viscosity, and porous shape. To do. The pressure loss approximates each porous hole to a cylindrical tube with the equivalent friction coefficient (the diameter of the cylinder is the hydraulic diameter), and the relationship of the pipe friction coefficient varies depending on the Reynolds number. , Can be determined uniquely.
In the case of a laminar flow field (Reynolds number: Re ≦ 2,300), the pressure loss (ΔP) is determined by the following equations 1 to 4, and can be finally obtained from equation 5.

Figure 0004992655
Figure 0004992655

本実施例の多孔質体の場合、流量を25ml/minとした時のレイノルズ数は約400であり、多孔質体を通過する液体は層流として送液されている。また、構造から求められる水力直径は約30μmであり、層流下においては、式2の通り、64/Reで決定される。
なお、多孔質体が、本フィルタ構造の場合、計算値によれば、約150ml/minまで層流場を保つことができる。
In the case of the porous body of this example, the Reynolds number when the flow rate is 25 ml / min is about 400, and the liquid passing through the porous body is sent as a laminar flow. Moreover, the hydraulic diameter calculated | required from a structure is about 30 micrometers, and is determined by 64 / Re as shown in Formula 2 under laminar flow.
In addition, when a porous body is this filter structure, according to the calculated value, a laminar flow field can be maintained to about 150 ml / min.

次に、フィルタの30%が閉塞した場合の各パラメータを同様に計算する。こうして求められた圧力損失の差が、流路閉塞ときに流路の断面積を増加させる駆動力となる。
本実施例では、約0.0024MPaの圧力損失差が発生している。求められた結果を以下の表1に示す。
Next, each parameter when 30% of the filters are blocked is calculated similarly. The difference in pressure loss thus obtained becomes a driving force that increases the cross-sectional area of the flow path when the flow path is closed.
In this embodiment, a pressure loss difference of about 0.0024 MPa is generated. The obtained results are shown in Table 1 below.

Figure 0004992655
Figure 0004992655

最後に、開孔に詰まりが生じ、圧力損失差(約0.002MPa)が発生した場合の開口部(多孔質膜近傍の片持ち梁部)の変形を計算する。
ポリイミド樹脂で形成されたヒンジ部分を弾性体で形成された片持ち梁部と仮定し、一様荷重(圧力損失差の約0.002MPa)が、印加された場合の変形量を算出する。
本実施例において、
片持ち梁の長さL(=800μm)
断面係数(Z=bD2/0.0005)
(ただしb=梁の幅=100μm、D=梁の高さ=多孔質の高さ=300μm)
断面2次モーメント(Ix=bD3/12=0.000025)
となり、ポリイミド樹脂のヤング率を4.7MPaとすると、たわみ量は両側の梁合計で約240μmとなる。
多孔質の幅が750μmであるから、240μmはその約30%にあたり、この結果、詰まった分とほぼ等量の開口部(多孔質体と流体との接触面積)を新たに得たことと等しくなる。よって、詰まりによる多孔質体の流体との接触面積低下を抑制できる。
本設計は上記の計算に基づくものに限られるものではなく、流体シミュレーション(CFD)や有限要素法(FEM)のような計算を用いて設計するのが望ましい。
Finally, the deformation of the opening (cantilever near the porous membrane) is calculated when the opening is clogged and a pressure loss difference (about 0.002 MPa) occurs.
Assuming that the hinge portion formed of polyimide resin is a cantilever portion formed of an elastic body, the deformation amount when a uniform load (pressure loss difference of about 0.002 MPa) is applied is calculated.
In this example,
Cantilever length L (= 800μm)
Section modulus (Z = bD 2 /0.0005)
(Where b = beam width = 100 μm, D = beam height = porous height = 300 μm)
The second moment (Ix = bD 3 /12=0.000025)
When the Young's modulus of the polyimide resin is 4.7 MPa, the amount of deflection is about 240 μm in total for the beams on both sides.
Since the porous width is 750 μm, 240 μm is about 30% of this, and as a result, an opening (contact area between the porous body and the fluid) equivalent to the amount of clogging is newly obtained. Become. Therefore, the contact area fall with the fluid of the porous body by clogging can be suppressed.
This design is not limited to the one based on the above calculation, and it is desirable to design using a calculation such as fluid simulation (CFD) or finite element method (FEM).

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1)
図5を用いて以下に説明する。
図5は、実施例1で使用した反応装置の構成を示す概念模式図であり、多孔質体として冷却水用フィルタを使用したマイクロリアクタ装置の一例である。
図5に示すマイクロリアクタ装置500は、積層型のマイクロリアクタ装置であり、第1層を図5(a)、第2層を図5(b)に示している。本実施例のマイクロリアクタ装置は、濃硫酸を純水で希釈し、希硫酸を作製する装置である。第1層には、濃硫酸Sの導入口501及び純水(希釈用の純水)Wの導入口502が設けられており、それぞれ導入流路505及び506に送流される。
導入流路は、その下流で合流し、濃硫酸及び純水は1つの合流流路508を層流状態で送液される。合流流路508において、濃硫酸及び純水は、その界面において徐々に拡散し、次第に均一な希釈硫酸となり、排出口509から排出される。
Example 1
This will be described below with reference to FIG.
FIG. 5 is a conceptual schematic diagram showing the configuration of the reaction apparatus used in Example 1, and is an example of a microreactor apparatus using a cooling water filter as a porous body.
A microreactor device 500 shown in FIG. 5 is a stacked microreactor device, and a first layer is shown in FIG. 5A and a second layer is shown in FIG. 5B. The microreactor apparatus of the present embodiment is an apparatus for dilute sulfuric acid by diluting concentrated sulfuric acid with pure water. The first layer is provided with an inlet 501 for concentrated sulfuric acid S and an inlet 502 for pure water (pure water for dilution) W, which are sent to the introduction channels 505 and 506, respectively.
The introduction flow path merges downstream thereof, and concentrated sulfuric acid and pure water are fed in a laminar flow through one merge flow path 508. In the merging channel 508, concentrated sulfuric acid and pure water gradually diffuse at the interface, gradually become uniform diluted sulfuric acid, and are discharged from the discharge port 509.

濃硫酸及び純水を混合すると、希釈熱が発生する。また、場合によっては、マイクロリアクタ装置内で突沸等を生じる場合がある。
本実施例では第2層に冷却水Cを送流することにより、合流流路及び内部の流体を冷却している。第2層の合流流路に相当する領域には、蛇行する微小流路550が設けられ、第1層に設けられた冷却水Cの導入口503から冷却水が導入され、第2層に設けられた冷却水Cの導入口503’を介して該微小流路550に冷却水が送流される。また、冷却水Cは、第2層に設けられた排出口504を通って、第一層に設けられた排出口504’から排出されている。
本実施例において、冷却水を送流する微小流路の上流側には、多孔質体であるフィルタ510が設けられている。冷却水として、安価な水道水を使用することが好ましいが、流路内に水垢が溜まったり、水道水内の微粒子が微小流路で詰まりを発生すると、冷却水を送流するポンプ等への負荷が大きくなる。また、冷却水が流れなくなると、マイクロリアクタが過度な加熱により破損したり、混合液の突沸を生じることがあり、いずれも好ましくない。
本実施例では、第2層の冷却域の上流側に多孔質体で形成されたフィルタを配置することにより、微小流路の詰まりを抑制している。
また、前記フィルタが目詰まりした場合にも、ポンプへの負荷増大、マイクロリアクタの過度の加熱といった同様の問題が生じる。本実施例においては、フィルタの上流及び下流の近傍内壁が片持ち梁部535、536で形成されており、水道水の濾過によってフィルタが目詰まりを生じると、流体圧力の増加に伴って図5に示すように片持ち梁部が外側に広がり、フィルタと冷却水の接触面積が増加する。なお、片持ち梁部535及び536の流路の内壁と反対側には、空間を有している。
When concentrated sulfuric acid and pure water are mixed, heat of dilution is generated. In some cases, bumping or the like may occur in the microreactor apparatus.
In this embodiment, the cooling water C is sent to the second layer to cool the merging channel and the internal fluid. In a region corresponding to the confluence channel of the second layer, a meandering minute channel 550 is provided, and cooling water is introduced from the inlet 503 of the cooling water C provided in the first layer, and is provided in the second layer. The cooling water is sent to the micro flow path 550 through the inlet 503 ′ of the cooling water C thus obtained. Further, the cooling water C is discharged from a discharge port 504 ′ provided in the first layer through a discharge port 504 provided in the second layer.
In the present embodiment, a filter 510 that is a porous body is provided on the upstream side of the micro flow channel that sends cooling water. As the cooling water, it is preferable to use inexpensive tap water. However, if scale accumulates in the flow path or fine particles in the tap water are clogged in the micro flow path, the cooling water is supplied to a pump or the like that sends the cooling water. The load increases. Further, if the cooling water does not flow, the microreactor may be damaged by excessive heating, or bumping of the mixed solution may occur, which is not preferable.
In the present embodiment, the clogging of the micro flow path is suppressed by disposing a filter formed of a porous body on the upstream side of the cooling region of the second layer.
Also, when the filter is clogged, similar problems such as increased load on the pump and excessive heating of the microreactor occur. In the present embodiment, the inner walls in the vicinity of the upstream and downstream of the filter are formed by cantilever portions 535 and 536, and when the filter is clogged due to the filtration of tap water, the fluid pressure increases as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the cantilever portion spreads outward, and the contact area between the filter and the cooling water increases. A space is provided on the side opposite to the inner wall of the flow path of the cantilever portions 535 and 536.

このような接触面積の増加により、水道水を安定的に送液することができる。また、フィルタの寿命が長くなり、長期にわたって使用することができる。
一方、フィルタを設けていない場合には、マイクロリアクタ装置の微小流路の目詰まりの問題が発生する場合があり、また、フィルタ面積が増加しない場合には、フィルタの寿命が短い。
By such an increase in the contact area, tap water can be stably fed. In addition, the life of the filter is extended and it can be used for a long time.
On the other hand, when the filter is not provided, there may be a problem of clogging of the micro flow path of the microreactor device, and when the filter area does not increase, the filter life is short.

(実施例2)
実施例2は、本発明の他の反応装置の実施例であり、マイクロリアクタ装置又はセンチメートルオーダの化学反応装置を用いた接触改質の一例である。
接触改質(catalytic reforming)とは、石油精製において原油を蒸留することで得られたガソリン留分のオクタン価を触媒反応によって高めるプロセスであり、リフォーミング(Reforming)とも呼ばれている。
原油を蒸留することで得られた重質ナフサ留分は、オクタン価の低いパラフィン、シクロアルカンが主成分であり、オクタン価が40〜50程度とガソリン燃料に好適ではない。そこで上記の重質ナフサ留分を水素化脱硫処理して接触改質触媒の触媒毒となるナフサ中の硫黄、窒素、金属などの不純物を除去した上で接触改質装置に供給する。
(Example 2)
Example 2 is an example of another reaction apparatus of the present invention, which is an example of catalytic reforming using a microreactor apparatus or a centimeter-order chemical reaction apparatus.
Catalytic reforming is a process in which the octane number of a gasoline fraction obtained by distilling crude oil in petroleum refining is increased by a catalytic reaction, and is also referred to as reforming.
The heavy naphtha fraction obtained by distilling crude oil is mainly composed of paraffin and cycloalkane having a low octane number, and the octane number is about 40 to 50, which is not suitable for gasoline fuel. Therefore, the above heavy naphtha fraction is subjected to hydrodesulfurization treatment to remove impurities such as sulfur, nitrogen and metal in the naphtha which becomes a catalyst poison of the catalytic reforming catalyst, and then supplied to the catalytic reforming apparatus.

接触改質触媒としては、従来から固体酸の一種である焼成ゼオライトを担体とした白金やレニウムの貴金属触媒に塩素を添加したものが主流として使用されている。
従来の改質反応は、水素存在下において500℃程度で行われている。反応機構は以下のように考えられている。
(1)貴金属によって直鎖アルカンが脱水素されアルケンに変化する。
(2)生成したアルケンに触媒からプロトンが供与されることでカルボカチオンが生成する。
(3)カルボカチオンは水素原子やアルキル基の転位を起こしたり、環化したりする。この転位反応では安定性の高いアルキル基の置換の多いカルボカチオンが生成しやすいため、分岐の多いアルケンが多く得られる。また環化したものの一部はさらに脱水素されて芳香族炭化水素となる。
(4)生成した分岐アルケンが貴金属によって再び水素化され分岐アルカンとなる。
上記の反応によって、芳香族炭化水素を主成分とする改質ガソリン、水素、分解生成物であるC4以下の炭化水素が生成する。
As a catalytic reforming catalyst, a catalyst in which chlorine is added to a platinum or rhenium noble metal catalyst using a calcined zeolite, which is a kind of solid acid, as a carrier has been used as a mainstream.
The conventional reforming reaction is performed at about 500 ° C. in the presence of hydrogen. The reaction mechanism is considered as follows.
(1) A straight chain alkane is dehydrogenated by a noble metal and converted into an alkene.
(2) A carbocation is generated by supplying a proton to the generated alkene from the catalyst.
(3) Carbocation causes rearrangement of hydrogen atom or alkyl group or cyclization. In this rearrangement reaction, a highly stable carbocation having a large number of substituted alkyl groups is likely to be formed, so that many branched alkenes are obtained. A part of the cyclized product is further dehydrogenated to become an aromatic hydrocarbon.
(4) The produced branched alkene is hydrogenated again with a noble metal to become a branched alkane.
By the above reaction, reformed gasoline mainly composed of aromatic hydrocarbons, hydrogen, and C4 or lower hydrocarbons as cracked products are generated.

図6は、実施例2で使用した反応装置の構成を示す概念模式図である。
本実施例では、倒立型の気液円筒リアクタを用いた。なお、実施例2で使用した反応装置600は、原料油改質部610及び冷却・分離部650を有している。
原料油である直留あるいは分解ガソリンOは、前蒸留塔(不図示)によって適当な沸点範囲に調整されたのち、原料油導入口601から導入される。また、水素を含むガス(図6においてH2で示している。)が、ガス導入口602から導入され、原料油は、水素を含むガスとともに原料油加熱炉612で加圧下(例えば50気圧)に熱せられる。図6では、原料油加熱炉612において、バブリング部614にて水素を含むガスによるバブリングが行われ、その後、第1多孔質体620〜第3多孔質体622にこの順に送流される。
FIG. 6 is a conceptual schematic diagram showing the configuration of the reaction apparatus used in Example 2.
In this example, an inverted gas-liquid cylindrical reactor was used. The reactor 600 used in Example 2 has a raw material oil reforming unit 610 and a cooling / separating unit 650.
The straight-run or cracked gasoline O, which is a raw material oil, is adjusted to an appropriate boiling point range by a pre-distillation tower (not shown) and then introduced from the raw material oil inlet 601. Further, a gas containing hydrogen (indicated by H 2 in FIG. 6) is introduced from the gas inlet 602, and the feedstock oil is pressurized (for example, 50 atmospheres) in the feedstock oil heating furnace 612 together with the gas containing hydrogen. Be heated to. In FIG. 6, bubbling with a gas containing hydrogen is performed in the bubbling unit 614 in the raw material oil heating furnace 612, and thereafter, the gas is sent to the first porous body 620 to the third porous body 622 in this order.

本実施例では、第1〜第3多孔質体として、多孔質ゼオライトに白金レニウムを担持させたフィルタ構造体を使用している。
原料油は、多孔質体の通過に伴い、改質を受ける。
なお、改質反応は吸熱反応であるため、系の温度が下がるので、ヒーター630を設けて温度を一定としている。
また、本実施例では、3段の改質が行われているが、これに限定されるものではなく、所望の改質度が得られるまで段数を変更すればよい。本実施例では、多段とすることにより、一回の送流での改質を効率よく行うことができる。
In this example, a filter structure in which platinum rhenium is supported on porous zeolite is used as the first to third porous bodies.
The raw material oil undergoes modification as it passes through the porous body.
Since the reforming reaction is an endothermic reaction, the temperature of the system is lowered, so the heater 630 is provided to keep the temperature constant.
In this embodiment, three stages of reforming are performed. However, the present invention is not limited to this, and the number of stages may be changed until a desired degree of reforming is obtained. In the present embodiment, by using multiple stages, reforming can be performed efficiently with a single flow.

多孔質体620〜622の上流及び下流の近傍内壁は、片持ち梁部635によって形成されており、該片持ち梁部は流路の内壁と反対側に空間を有する。また、本実施例において、改質工程は加熱下に行われるので、片持ち梁部635は、耐熱性の高いポリイミド樹脂で形成している。   The inner walls in the upstream and downstream of the porous bodies 620 to 622 are formed by cantilever portions 635, and the cantilever portions have a space on the side opposite to the inner wall of the flow path. In the present embodiment, the reforming process is performed under heating, so that the cantilever portion 635 is formed of a polyimide resin having high heat resistance.

改質を受けた原料油は、次に冷却・分離部650へと送られ、冷却されると共に、ガス分離が行われ、改質原油と生成ガスに分離され、それぞれ改質原油排出口680、生成ガス排出口682から排出される。なお、生成ガスは、水素、メタン〜ブタン(C4以下の炭化水素)を含む。また、改質原油は、原料油に比して芳香族含有率が増加している。
本実施例において、冷却装置として、実施例1で用いたのと同様の冷却システムを採用している。すなわち、冷却水Cとして水道水を使用し、冷却水導入口651から送液する。また、冷却水Cが送流される微小流路の上流部に、表面及び裏面が片持ち梁部660によって支持されたフィルタ670を有している。なお、冷却水Cは、排出口657から排出される。
冷却水中に存在する微小粒子や水垢等をフィルタによって除去することができるため、微小流路の詰まりを抑制することができる。さらに、フィルタ670に詰まりが発生すると、図6に示すように片持ち梁部660が外部へと広がり、冷却水とフィルタとの接触面積が増加するため、フィルタが長寿命化すると共に、安定して冷却水を送流することができた。
The reformed raw material oil is then sent to the cooling / separation unit 650, where it is cooled and gas is separated to be separated into reformed crude oil and product gas. It is discharged from the product gas discharge port 682. The product gas contains hydrogen, methane to butane (C4 or less hydrocarbon). In addition, the modified crude oil has an increased aromatic content as compared with the raw material oil.
In the present embodiment, a cooling system similar to that used in the first embodiment is employed as the cooling device. That is, tap water is used as the cooling water C, and is fed from the cooling water inlet 651. In addition, a filter 670 having a front surface and a back surface supported by a cantilever portion 660 is provided at an upstream portion of the micro flow path through which the cooling water C is sent. The cooling water C is discharged from the discharge port 657.
Since fine particles, scales, etc. existing in the cooling water can be removed by the filter, clogging of the fine flow path can be suppressed. Further, when clogging occurs in the filter 670, the cantilever portion 660 spreads to the outside as shown in FIG. 6, and the contact area between the cooling water and the filter increases, so that the filter has a longer life and is stable. The cooling water was able to be sent.

本実施例では、改質工程における加熱温度はマイクロリアクタ装置を用いた系では375℃である。従来は、約500℃程度の加熱が必要であったが、改質工程を微小流路を用いて行っているため、高い触媒活性を得ることができ、加熱温度を375℃まで下げることができた。また、ひとつのリアクタで反応量を多く得るために、センチメートルオーダのリアクタを使用した場合であっても、加熱を450〜480℃まで下げることができ、環境負荷低減に効果があった。   In this embodiment, the heating temperature in the reforming process is 375 ° C. in a system using a microreactor device. Conventionally, heating at about 500 ° C. was necessary, but since the reforming process is performed using a micro flow path, high catalytic activity can be obtained and the heating temperature can be lowered to 375 ° C. It was. Further, in order to obtain a large amount of reaction in one reactor, even when a reactor of the centimeter order is used, the heating can be lowered to 450 to 480 ° C., which is effective in reducing environmental load.

触媒上には、改質反応に伴って炭素質のコークが徐々に析出して、触媒活性の低下の原因となる。本実施例においては、触媒上にコークが析出した場合には、原料油の圧力損失が増えるため、図6に示すように片持ち梁部635が外側へと広がり、新たな触媒面が露出するため、触媒効果の耐久性が向上した。   On the catalyst, carbonaceous coke is gradually deposited along with the reforming reaction, causing a decrease in the catalytic activity. In the present embodiment, when coke is deposited on the catalyst, the pressure loss of the raw material oil increases, so that the cantilever portion 635 spreads outward as shown in FIG. 6, and a new catalyst surface is exposed. Therefore, the durability of the catalytic effect was improved.

(実施例3)
実施例3は、本発明の反応装置を使用した他の実施例であり、触媒反応を利用したトリアリールアミンの合成例である。
トリアリールアミン化合物は有機ELなどの有機エレクトロニクス材料として、近年大変注目されている。
図7は、本実施例で使用した反応装置の構成を示す概念模式図である。
図7において、反応装置700に、下記表2に示すA液を、シリンジポンプで0.05ml/minで導入口701から送液した。一方、導入口702からは窒素ガス(N2)を導入し、混合流路710にて溶液Aと窒素ガスを混合し、さらに、ヒーター715により、110℃に加熱した。本実施例においては、窒素ガス(N2)を使用したが、A液を不活性ガス雰囲気とすることが重要であり、他の不活性ガスを使用することもできる。
混合流路710には、余分な窒素ガス(N2)を除去するための分離流路720及び窒素ガス(N2)の排出口722が設けられている。導入した窒素ガスを超音波素子(不図示)などで撹拌すると、なお望ましい。
(Example 3)
Example 3 is another example using the reaction apparatus of the present invention and is a synthesis example of triarylamine using a catalytic reaction.
Triarylamine compounds have attracted much attention in recent years as organic electronics materials such as organic EL.
FIG. 7 is a conceptual schematic diagram showing the configuration of the reactor used in this example.
In FIG. 7, the liquid A shown in Table 2 below was fed to the reaction apparatus 700 from the inlet 701 at 0.05 ml / min with a syringe pump. On the other hand, nitrogen gas (N 2 ) was introduced from the inlet 702, the solution A and nitrogen gas were mixed in the mixing channel 710, and further heated to 110 ° C. by the heater 715. In this embodiment, nitrogen gas (N 2 ) is used. However, it is important that the liquid A is an inert gas atmosphere, and other inert gases can also be used.
The mixing channel 710 is provided with a separation channel 720 for removing excess nitrogen gas (N 2 ) and a nitrogen gas (N 2 ) outlet 722. It is more desirable to stir the introduced nitrogen gas with an ultrasonic element (not shown) or the like.

余分な窒素ガスが除去された溶液Aを、加熱した状態で銅製の多孔質体730を通過させた。銅は触媒として作用し、銅製の多孔質体を通過することにより、溶液A中には反応生成物であるジトリナフチルアミンが生成する。この方法は、銅を触媒としたウルマン反応である。
本実施例において、銅製の多孔質体730の上流及び下流の内壁は、その対面する2側面が片持ち梁部735及び736により形成され、多孔質体と溶液Aの接触面積が増減可能である。また、片持ち梁部735及び736の内壁と反対側には、空間を有している。
The solution A from which excess nitrogen gas was removed was passed through a copper porous body 730 while being heated. Copper acts as a catalyst, and ditrinaphthylamine which is a reaction product is produced in the solution A by passing through the copper porous body. This method is an Ullmann reaction using copper as a catalyst.
In the present embodiment, the upstream and downstream inner walls of the copper porous body 730 are formed by two cantilever portions 735 and 736 facing each other, and the contact area between the porous body and the solution A can be increased or decreased. . Further, a space is provided on the side opposite to the inner walls of the cantilever portions 735 and 736.

次に、銅製の多孔質体を通過した溶液を、冷却ファン740により、40℃まで冷却した。
本実施例においては、冷却ファン740を使用して冷却を行ったが、多孔質体730より下流側に、実施例1のように冷却水を送流する層を配置して冷却してもよい。
Next, the solution that passed through the copper porous body was cooled to 40 ° C. by a cooling fan 740.
In this embodiment, the cooling fan 740 is used for cooling. However, a cooling water supply layer may be disposed downstream of the porous body 730 to cool the porous body 730 as in the first embodiment. .

冷却後、蒸留水導入口750から、導入流路751を介して蒸留水(H2O)を導入した。反応後の溶液A(有機相)と蒸留水(水相)とを、層流の状態で合流流路760に送液した。
合流流路を送液される間に、有機相と水相の間に拡散が生じ、親水性の原料は蒸留水に移動する。その結果、生成物であるジトリナフチルアミンは、相対的に有機相に多く含まれることとなる。
その後、有機相(図7において、Bで示している。)を分離流路770を介して排出口780から回収し、水相(図7において、H2Oで示している。)を分離流路771を介して排出口781から回収した。
After cooling, distilled water (H 2 O) was introduced from the distilled water inlet 750 through the introduction flow path 751. The solution A (organic phase) and distilled water (aqueous phase) after the reaction were sent to the merge channel 760 in a laminar state.
While being fed through the merge channel, diffusion occurs between the organic phase and the aqueous phase, and the hydrophilic raw material moves to distilled water. As a result, the product ditrinaphthylamine is relatively contained in the organic phase.
Thereafter, the organic phase (indicated by B in FIG. 7) is recovered from the discharge port 780 via the separation channel 770, and the aqueous phase (indicated by H 2 O in FIG. 7) is separated. It was recovered from the discharge port 781 via the passage 771.

排出口780から回収した有機相(溶液B)からバッチ処理にてトルエンを揮発させ、さらに、濃縮した溶液にメタノールを滴下し、再結晶させることで、目的とするジトリルナフチルアミン2.35重量部を得た。収率は66%であった。   Toluene is volatilized from the organic phase (solution B) recovered from the discharge port 780 by batch processing, and methanol is added dropwise to the concentrated solution and recrystallized to obtain 2.35 parts by weight of the desired ditolylnaphthylamine. Got. The yield was 66%.

Figure 0004992655
Figure 0004992655

本実施例では、マイクロリアクタ装置中に担持された触媒多孔質体により効率よくウルマン反応が進行したために、このような良好な収率を得ることができたものであると推察される。
また、従来、導入した窒素ガスが多孔質体まで達すると、多孔質体に詰まりが生じるという問題があった。バブリングにより導入した窒素ガスを多孔質体の上流で分離(気液分離)する必要があるが、溶液Aは有機溶媒(有機相)であるため、親水・撥水処理での気液の分離が困難であり、導入した窒素ガスにより、流路に詰まりが生じるという問題があった。
本実施例では、微量の窒素ガスが多孔質体まで達しても、多孔質体の近傍に、片持ち梁部が設けられているため、多孔質体と溶液Aの接触面積が増えるため、良好な収率が得られたと推察される。
In this example, it is inferred that such a good yield could be obtained because the Ullmann reaction proceeded efficiently by the porous catalyst body supported in the microreactor apparatus.
Further, conventionally, when the introduced nitrogen gas reaches the porous body, there is a problem that the porous body is clogged. Nitrogen gas introduced by bubbling needs to be separated (gas-liquid separation) upstream of the porous body, but since solution A is an organic solvent (organic phase), separation of gas-liquid by hydrophilic / water-repellent treatment is not possible. There is a problem that the introduced nitrogen gas is clogged by the introduced nitrogen gas.
In this example, even if a small amount of nitrogen gas reaches the porous body, since the cantilever portion is provided in the vicinity of the porous body, the contact area between the porous body and the solution A increases. It is inferred that a good yield was obtained.

本実施例の反応装置の一例を示す模式的な斜視図である。It is a typical perspective view which shows an example of the reaction apparatus of a present Example. 図1における透明蓋体を通して、上部から観察した模式的な平面図の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the typical top view observed from the upper part through the transparent cover body in FIG. 図1における透明蓋体を通して、上部から観察した模式的な平面図の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the typical top view observed from the upper part through the transparent cover body in FIG. 光応答性ゲルにて作製した片持ち梁部を有する反応装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the reaction apparatus which has the cantilever part produced with the photoresponsive gel. 実施例1で使用した反応装置の構成を示す概念模式図である。1 is a conceptual schematic diagram showing the configuration of a reaction apparatus used in Example 1. FIG. 実施例2で使用した反応装置の構成を示す概念模式図である。3 is a conceptual schematic diagram showing the configuration of a reaction apparatus used in Example 2. FIG. 実施例3で使用した反応装置の構成を示す概念模式図である。3 is a conceptual schematic diagram showing the configuration of a reaction apparatus used in Example 3. FIG. ウッドパイル構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a woodpile structure.

符号の説明Explanation of symbols

100 反応装置
102 流路
110 多孔質体
120 基体
122 蓋体
130 多孔質体保持部
135、136 片持ち梁部
140 切り欠き部
170 多孔質体上流部
172 詰まり
500 マイクロリアクタ装置
501 濃硫酸の導入口
502 純水の導入口
503、503’ 冷却水の導入口
504、504’ 排出口
505 濃硫酸の導入流路
506 純水の導入流路
508 合流流路
509 排出口
510 フィルタ
535、536 片持ち梁部
550 微小流路
600 反応装置
601 原料油導入口
602 ガス導入口
612 原料油加熱炉
614 バブリング部
620、621、622 多孔質体
630 ヒーター
635 片持ち梁部
650 冷却・分離部
651 冷却水導入口
655 微小流路
657 排出口
660 片持ち梁部
670 フィルタ
680 改質原油排出口
682 生成ガス排出口
700 反応装置
701、702 導入口
710 混合流路
715 ヒーター
720 分離流路
722 排出口
730 多孔質体
735、736 片持ち梁部
740 冷却ファン
750 蒸留水導入口
751 導入流路
760 合流流路
770、771 分離流路
780、781 排出口
H 微小流路の高さ
L 流体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Reaction apparatus 102 Flow path 110 Porous body 120 Base body 122 Cover body 130 Porous body holding | maintenance part 135, 136 Cantilever part 140 Notch part 170 Porous body upstream part 172 Clogging 500 Microreactor apparatus 501 Concentrated sulfuric acid inlet 502 Pure water inlets 503, 503 ′ Cooling water inlets 504, 504 ′ outlet 505 Concentrated sulfuric acid introduction channel 506 Pure water introduction channel 508 Merge channel 509 Discharge port 510 Filter 535, 536 Cantilever part 550 Microchannel 600 Reactor 601 Raw material oil inlet 602 Gas inlet 612 Raw material oil heating furnace 614 Bubbling portion 620, 621, 622 Porous body 630 Heater 635 Cantilever portion 650 Cooling / separation portion 651 Cooling water inlet 655 Micro channel 657 Discharge port 660 Cantilever 670 Filter 680 Reformed crude oil discharge port 6 2 Product gas outlet 700 Reactors 701 and 702 Inlet 710 Mixing channel 715 Heater 720 Separation channel 722 Exhaust port 730 Porous body 735 and 736 Cantilever 740 Cooling fan 750 Distilled water inlet 751 Inlet channel 760 Junction channel 770, 771 Separation channel 780, 781 Discharge port H Height of minute channel L Fluid

Claims (3)

流体を送流する流路を有し、
該流路内に流体が通過する多孔質体を備え、
該流路の流路径が50〜1,000μmであり、
該流路の多孔質体近傍内壁が片持ち梁部により形成されており、
該片持ち梁部は、流路の内壁と反対側に空間を有し、
該片持ち梁部の自由端は、多孔質体に接触するように形成され、
該片持ち梁部の自由端が流路の外側に向かって前記空間へ湾曲することによって、
該多孔質体と流体との接触面積が流体抵抗の変化に伴って増減することを特徴とする
反応装置。
Having a flow path for fluid flow;
A porous body through which fluid passes in the flow path;
The channel diameter of the channel is 50 to 1,000 μm,
The inner wall near the porous body of the flow path is formed by a cantilever part,
The cantilever portion has a space on the side opposite to the inner wall of the flow path,
The free end of the cantilever portion is formed so as to contact the porous body,
The free end of the cantilever portion curves into the space towards the outside of the flow path,
A reaction device characterized in that the contact area between the porous body and the fluid increases or decreases as the fluid resistance changes.
多孔質体と流体との接触面積が、多孔質体の流体抵抗の増加に伴う流体圧力の増加に伴って増加する、請求項1に記載の反応装置。 The reaction apparatus according to claim 1, wherein a contact area between the porous body and the fluid increases with an increase in fluid pressure accompanying an increase in fluid resistance of the porous body. 多孔質体の配置部を視認する窓部を備える、請求項1又は2に記載の反応装置。   The reaction apparatus of Claim 1 or 2 provided with the window part which visually recognizes the arrangement | positioning part of a porous body.
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