生産技術 PRODUCTION TECHNOLOGY

コンパクトフロー

バッチ反応器

  • 濃度・温度ムラ⇒不純物発生
  • 安全性⇒暴走反応リスク
  • スケールアップ⇒経験則

コンパクトフロー

  • 高い混合性能、高速熱交換⇒不純物発生を抑制
  • ⇒反応場の微小化によるリスク低減
  • ⇒ナンバリングアップ
     イコーリングアップ等で比較的容易

コンパクトフローとは、内径数十μm~数mmの微小流路とマイクロミキサーを利用する連続型のフロー反応装置・手法であり、マイクロリアクター、フロー合成とも言われております。
その特徴として、高い混合性能、高速熱交換、滞留時間の厳密な制御、界面制御、危険な反応のリスク低減などが挙げられます。また、従来のバッチ型反応器で行われてきたスケールアップに関して、コンパクトフローではナンバリングアップやイコーリングアップといった手法を用いることで、容易に生産能力の増強が可能です。

JNCでは、このコンパクトフローに関する技術導入・開発を通して、生産技術力の強化を行ってきました。
これまでに検討した事例の一部を紹介します。

事例① 低温リチオ化反応

リチオ化反応は、大きな発熱を伴う反応であり、また中間体のリチオ化体が不安定な場合が多く、これまでのバッチ型反応器では安全のために必要以上に冷却しています。一方で、コンパクトフローの高速熱交換などの特徴により、過度の冷却の必要性がなくなります。一例として、有機半導体用の原料製造検討にて、バッチ型反応器では-80℃に冷却している反応をコンパクトフローで行うことにより、室温付近でも反応が収率良く実施可能であることを確認しています。

事例② 水素添加反応

気-液-固の三相状態における水素添加反応は、溶液への水素の溶解、溶液中の水素の拡散が律速になることが多く、コンパクトフローの高い混合機能や粒状触媒を充填した触媒カラム中での反応が注目されています。
粒状触媒を用いる場合、触媒カラムにおける流体の圧力損失がネックになります。JNCのクロマトグラフィー充填剤として展開しているセルロース粒子製品を触媒担体として活用することで、低圧力損失を実現しました。

JNCコンパクトフロー 発表論文・学会発表

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