JP5885548B2 - 多流路機器の運転方法及び多流路機器 - Google Patents
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Description
このマイクロチャネルリアクタは表面に微細な溝が形成された基体を備えており、この基体の表面に形成された微細な溝が原料流体同士を混合する反応流路とされている。多流路機器では、この反応流路内に反応対象の原料流体を流すことにより、単位体積あたりにおける反応対象の原料流体同士の接触面積を飛躍的に増大し、原料流体同士の混合の効率を高めるものとなっている。マイクロチャネルリアクタは、化学物質や薬品の製造などの用途に用いられる。
即ち、本発明の多流路機器の運転方法は、原料流体を流通させつつ化学反応させて反応生成物を生成する反応流路が形成された多流路機器の運転方法であって、前記反応流路を複数の区間に分割しておき、 前記反応流路に原料流体を流通させつつ、各区間を流れる原料流体又は反応生物の圧力を測定し、各区間の圧力損失に基づいて区間の閉塞を判定することを特徴とする。
好ましくは、前記反応流路に連通する少なくとも1以上の連通流路が設けられ、この連
通流路は、反応流路を連通部分で複数の区間に分割すると共に、連通部分での原料流体又は反応生物の圧力を測定するものである。
好ましくは、前記連通流路を、他の原料流体を流す流路として兼用化して使用するとよい。
一方、本発明の多流路機器は、原料流体を流通させつつ化学反応させて反応生成物を生成する反応流路が形成された多流路機器において、前記反応流路は、原料流体を流入させる流入口と、反応生成物を流出させる流出口とを備えており、前記流入口と流出口との間の反応流路には、当該反応流路に連通する連通する少なくとも1以上の連通流路が設けられ、前記連通流路は、反応流路を連通部分で複数の区間に分割すると共に連通部分での原料流体又は反応生物の圧力を測定するものであることを特徴とする。
なお、本発明にかかる多流路機器の運転方法の最も好ましい形態は、原料流体を流通させつつ化学反応させて反応生成物を生成する反応流路が形成された多流路機器の運転方法であって、前記反応流路を複数の区間に分割しておき、前記反応流路に原料流体を流通させつつ、各区間を流れる原料流体又は反応生物の圧力を測定し、各区間の圧力損失に基づいて区間の閉塞を判定するものであって、前記各区間の圧力損失によって閉塞と判定された際には、閉塞状態とされる区間を洗浄することとし、前記反応流路に連通する少なくとも1以上の連通流路が設けられ、この連通流路は、反応流路を連通部分で複数の区間に分割すると共に、連通部分での原料流体又は反応生物の圧力を測定するものであって、前記連通流路を、前記反応流路の区間が閉塞したときに洗浄液を流す流路として兼用化して使用することを特徴とする。
また、本発明にかかる多流路機器の最も好ましい形態は、原料流体を流通させつつ化学反応させて反応生成物を生成する反応流路が形成された多流路機器において、前記反応流路は、原料流体を流入させる流入口と、反応生成物を流出させる流出口とを備えており、前記流入口と流出口との間の反応流路には、当該反応流路に連通する連通する少なくとも1以上の連通流路が設けられ、前記連通流路は、反応流路を連通部分で複数の区間に分割すると共に連通部分での原料流体又は反応生物の圧力を測定するものとされ、前記連通部分で測定された圧力を基に得られた各区間の圧力損失によって閉塞と判定された際には、閉塞状態とされる区間を洗浄すると共に、前記連通流路を、前記反応流路の区間が閉塞したときに洗浄液を流す流路として兼用化して使用するように構成されていることを特徴とする。
本実施形態の多流路機器1は、互いに異なる種類の第1の原料流体Qと第2の原料流体Rとを内部において化学反応させて反応生成物Sを得る機器であり、マイクロチャネルリアクタ3と呼ばれるものである。
まず、マイクロチャネルリアクタ3の説明に先立ち、このマイクロチャネルリアクタ3が設けられた化学製造装置2を説明する。
この化学製造装置2は、第1の原料流体Q(図中に「Q」で示す流体)を供給する第1原料供給部4と、第2の原料流体R(図中に「R」で示す流体)を供給する第2原料供給部5と、これら第1の原料流体Q及び第2の原料流体Rを混合させて反応させるマイクロチャネルリアクタ3と、を備えている。図1の化学製造装置2では、第1原料供給部4及び第2原料供給部5のそれぞれからポンプ及び温調器を経由して第1の原料流体Q及び第2の原料流体Rがマイクロチャネルリアクタ3に供給されている。
図2に示すように、マイクロチャネルリアクタ3は、外見が角状であって、化学反応を利用して所望とする化学物質や医薬品などを製造する際に用いられる化学反応機器である。このマイクロチャネルリアクタ3(多流路機器)は、上述した第1の原料流体Qと第2の原料流体Rとを流通させる反応流路20を備えており、この反応流路20を流れる第1の原料流体Qと第2の原料流体Rとが化学反応して反応生成物Sが生成するようになっている。
ルリアクタ3の手前側に、リアクタ内(反応流路20内)の流体の圧力を取り出すための複数の取出口(図例では、第1の取出口21及び第2の取出口22)が第2の流入口8の側方に距離をあけて形成されている。
さて、マイクロチャネルリアクタ3は、上述したように、マイクロチャネルリアクタ3の反応流路20内に原料流体を流通させて反応生成物Sを反応流路20外に取り出す構造であるが、様々な原因で反応流路20内が閉塞することがある。そのため、本発明のマイクロチャネルリアクタ3では、当該マイクロチャネルリアクタ3内に反応流路20と連通する連通流路23を設けて反応流路20内の圧力を検出できるようにし、検出した圧力に基づいて反応流路20内の閉塞を素早く検知することとしている。
図3に示すように、反応流路20及び連通流路23は、マイクロチャネルリアクタ3を構成する流路板P1〜P3のうち、流路板P2の上面(表面)や下面(裏面)等にケミカルエッチングなどの手法を用いて断面が半円状の微細な流路溝(開口幅数μm〜数mm程度)を形成し、流路板P2を流路板P1、P3で挟み込むことにより構成されている。
4と交差する位置26は、第3の流路溝16が第1の流路溝14と交差する位置26よりも下流側に位置している。また、第3の流路溝16と第4の流路溝17とは、幅方向(図3で言うと紙面左右方向)に離れていて、第3の流路溝16の入側は上述した第1の取出口21に対応した位置に連結し、第4の流路溝17の入側は上述した第2の取出口22に対応した位置に連結している。
図4(a)、(b)に示す位置Aは、反応流路20と第2の原料流体Rを導入する導入路とが合流する合流部18であり、位置Bは反応生成物Sが流出する流出口10である。位置C1は第1の連通流路23に設けた第1の取出口21であり、位置C2は第2の連通流路23に設けた第2の取出口22である。線分Fは反応流路20であり、線分Gは第1の連通流路23Aであり、線分Hは第2の連通流路23Bであり、線分Fと線分Gの交差部は第1の連通流路23Aと反応流路20との連通部分26であり、線分Fと線分Hの交差部は第2の連通流路23Bと反応流路20との連通部分26である。なお、原料流体などの圧力は、第1の取出口21、第2の取出口22、流出口10等の各位置で測定することができ、各位置における圧力の差を求めることによって後述するように、各区間における圧力損失を計算することができる。
閉塞を判定しつつ反応流路20に原料流体を流すこととしている。各区間の圧力損失によって閉塞と判定された際には、例えば、上述したように、区間C1−C2が詰まったときには、図4(b)に示すように、区間C1−C2以外の部分(詰まった部分以外)をバルブ等の閉塞具27によって閉鎖し、閉塞状態とされる区間(区間C1−C2)に洗浄液を流して、区間C1−C2を洗浄する。
図5に示すように、真ん中の流路板「P2」には、各反応流路20に対応して、1つの反応流路20当たり3カ所の連通部分26を設けている。そして、各連通部分26に連通流路23を設けて、反応流路20を4つに区画している。
図7(a)、(b)に示すように、真ん中の流路板「P2」の幅方向両側(紙面左右方
向)には、当該流路板「P2」を貫通する複数の孔が形成されている。そして、幅方向両側に形成した複数の孔のうち、1つの孔が原料流体をマイクロチャネルリアクタ3内(反応流路20内)に供給する流入口7とされ、これとは別の孔が、原料流体を反応流路20から排出する流出口10とされている。また、流入口7及び流出口10とは異なる孔が反応流路20内)の流体の圧力を取り出すための第1の取出口21及び第2の取出口22とされている。
また、上述した実施形態では、連通流路23を反応流路20に流れる原料流体の圧力を取り出すための流路としていたが、原料流体の圧力を測定しない場合などは、他の原料流体を流す流路として兼用化して使用してもよい。また、上述した実施形態では、反応流路20の区間を流れる原料流体の圧力を測定し、各区間の圧力損失に基づいて区間の閉塞を判定するとしているが、圧力の測定は原料流体であっても、反応後の反応生成物であってもよい。
2 化学製造装置
3 マイクロチャネルリアクタ
4 第1原料供給部
5 第2原料供給部
7 第1の流入口
8 第2の流入口
10 流出口
14 第1の流路溝
15 第2の流路溝
16 第3の流路溝
17 第4の流路溝
18 混合部
20 反応流路
21 第1の取出口
22 第2の取出口
23 連通流路
23A 第1の連通流路
23B 第2の連通流路
25 導入路
26 連通部分
Q 第1の原料流体
R 第2の原料流体
S 反応生成物
P1 流路板(一番上)
P2 流路板(中央)
P3 流路板(一番下)
Claims (3)
- 原料流体を流通させつつ化学反応させて反応生成物を生成する反応流路が形成された多流路機器の運転方法であって、
前記反応流路を複数の区間に分割しておき、前記反応流路に原料流体を流通させつつ、各区間を流れる原料流体又は反応生物の圧力を測定し、各区間の圧力損失に基づいて区間の閉塞を判定するものであって、
前記各区間の圧力損失によって閉塞と判定された際には、閉塞状態とされる区間を洗浄することとし、
前記反応流路に連通する少なくとも1以上の連通流路が設けられ、この連通流路は、反応流路を連通部分で複数の区間に分割すると共に、連通部分での原料流体又は反応生物の圧力を測定するものであって、
前記連通流路を、前記反応流路の区間が閉塞したときに洗浄液を流す流路として兼用化して使用する
ことを特徴とする多流路機器の運転方法。 - 前記連通流路を、他の原料流体を流す流路として兼用化して使用することを特徴とする請求項1に記載の多流路機器の運転方法。
- 原料流体を流通させつつ化学反応させて反応生成物を生成する反応流路が形成された多流路機器において、
前記反応流路は、原料流体を流入させる流入口と、反応生成物を流出させる流出口とを備えており、
前記流入口と流出口との間の反応流路には、当該反応流路に連通する連通する少なくとも1以上の連通流路が設けられ、前記連通流路は、反応流路を連通部分で複数の区間に分割すると共に連通部分での原料流体又は反応生物の圧力を測定するものとされ、
前記連通部分で測定された圧力を基に得られた各区間の圧力損失によって閉塞と判定された際には、閉塞状態とされる区間を洗浄すると共に、前記連通流路を、前記反応流路の区間が閉塞したときに洗浄液を流す流路として兼用化して使用するように構成されている
ことを特徴とする多流路機器。
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