フローモジュール
本発明は、複数の列のユニットと、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口と、少なくとも１つのターニングボックスとを有するチャネルプレートに関する。ターニングボックスは、チャネルプレートのユニットの隣接している２列の間に接続されている。流体は、形成された空間で一方の列から他方へ流れることができる。本発明は、さらに、フローセクション及びフローモジュールに関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャネルプレート、フローセクション、フローモジュール及び化学反応器としてのフローモジュールの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
構成の適応性、フロー形態、混合特性、温度制御、モニタリング、滞留時間などのような、反応器にとって重要なさまざまな特徴がある。
【０００３】
連続的な反応器に関するいくつかの問題は、漏れ、視覚的な検査を可能にすること、流路のクリーニング、所定の流量で所望の滞留時間を得るためのプロセスフローの適用、反応器の流路へのアクセス、熱伝達フローの形態、モジュールから出る溶解された気体の排出、流体の混合、圧力及び圧力解放などに関する。
【発明の概要】
【０００４】
従って、本発明の１つの目的は、化学反応、混合、抽出などのような所望のプロセスに適応でき、連続的なフローモジュールの順応的な概念を提供することである。
【０００５】
他の目的は、よいアクセス可能性を有し、取り扱いが簡単である、などの連続的なフローモジュールを提供することである。
【０００６】
さらなる目的は、よい熱伝達性能を有し、温度を制御する機会を有する連続的なフローモジュールを提供することである。
【０００７】
さらなる目的は、化学反応、抽出、分離などに適した流体フロー特性を有する連続的なフローモジュールを提供することである。
【０００８】
さらなる目的は、圧力特性が改良された連続的なフローモジュールを提供することである。
【０００９】
従って、本発明は、チャネルプレートとユーティリティプレートとを具備するフローモジュールによって、上述された問題に対する解決策を提供する。このように、本発明は、フローモジュールで使用されることができるチャネルプレートに関する。チャネルプレートは、プレートと、プレート内の少なくとも１列のユニットと、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口とを有する。各ユニットは、チャネル形成面に対向している１つの平面を有し、前記ユニットは、列のユニットで交互に配置され、平面が、同じ列でチャネル形成面に隣接しており、チャネルプレートは、１つの部品を構成し、これら列のユニットは、プレートと一体化されている、又は、チャネルプレートが、中央面で分割され、互いに対応している２つの部品を構成し、チャネルプレートのチャネルを一緒に形成している、又は、チャネルプレートは、フレーム及び２つの成形シート（formed sheet）又は２つのプレスドプレート（pressed sheet）から構成され、前記フレーム及び２つの成形シート又は２つのプレスドプレートが、チャネルプレートのチャネルを一緒に形成している。本発明に係るチャネルプレートはまた、少なくとも１つのターニングボックス（turning box）を有することができ、ターニングボックスは、チャネルプレートの隣接している２列のユニットとチャネルプレートの内側面との間のスペース又は空間であり、ターニングボックスは、隣接している２列のユニットの間の連通を可能にし、これにより、流体が、ターニングボックスのスペース又は空間中で一方の列から他方の列へと流れることができる。
【００１０】
本発明はまた、代わりの形態のチャネルプレートに関する。チャネルプレートは、チャネル形成面に対向している平面を有する各ユニットの少なくとも２列のユニットを具備し、これらユニットは、各列で交互に配置され、平面が同じ列でチャネル形成面に隣接しており、さらに、少なくとも１つのターニングボックスと、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口とを具備し、ターニングボックスは、チャネルプレートのユニットの隣接している２列とチャネルプレートの内側面との間のスペース又は空間であり、ターニングボックスは、ユニットの隣接している２列の間の連通を可能にし、これにより、流体が、ターニングボックスのスペース又は空間中で一方の列から他方の列へと流れることができる。本発明に係るチャネルプレートは、１つの部品を構成することができ、列のユニットは、プレートと一体化されている、又は、チャネルプレートが、中央面で分割されることができ、互いに対応している２つの部品を構成し、チャネルプレートのプロセスチャネルを一緒に形成している、又は、チャネルプレートは、フレームと２つの成形シート又は２つのプレスドプレートを構成し、フレーム及び２つの成形シート又は２つのプレスドプレートが、チャネルプレートのプロセスチャネルを一緒に形成している。
【００１１】
本発明に係るチャネルプレートはまた、複数の列のユニット、複数のターニングボックスを有することができる。ターニングボックスの使用によって、ユーティリティプレートとチャネルプレートとの間の高められた混合性及び改良された熱伝達を与える真の３次元フローを形成することが可能である。チャネルプレートの使用によって、高い混合比率が形成されることができ、また、滞留時間の狭い分布が得られる。
【００１２】
本発明は、さらに、フローセクションにさらに関する。フローセクションは、チャネルプレート、バリアプレート又はユーティリティプレート、あるいはバリアプレートとユーティリティプレートとの組合せを有する。チャネルプレートは、２つのバリアプレートの間に配置されることができ、バリアプレートは、チャネルプレート及び２つのバリアプレートによって形成されたチャネルをシールしている。フローセクションはまた、タービュレータ挿入部を有する２つのユーティリティプレートの間に配置されたチャネルプレートを有することができ、ユーティリティプレートは、チャネルプレート及び２つのユーティリティプレートによって形成されたチャネルをシールしており、又は、フローセクションは、チャネルプレート及び２つのプレートによって形成されたチャネルをシールしている１つのバリアプレートと１つのユーティリティプレートとの間に配置されたチャネルプレートを有することができる。フローセクションはまた、２つのチャネルプレートがメンブレンを有するか、２つのチャネルプレートの間に設けられたフィルタを有することができる。フローセクションはまた、２つのバリアプレートの間にあり、２つのチャネルプレートが、これらは、チャネルプレート及び２つのバリアプレートによって形成されたチャネルをシールしており、又は、２つのチャネルプレートが、タービュレータ挿入部を有する２つのユーティリティプレート、又はバリアプレートとユーティリティプレートとの組合せの間に配置されている。
【００１３】
フローセクションはまた、ガスケットを有することができ、ガスケットは、異なるプレートを漏れからシールする。ガスケットは、平らなシート又は適切な材料のマルチレイヤシートであることができ、このような材料の例は、マルチレイヤ延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロエラストマ（perfuorelatomer）又はフルオロエラストマ（fluorelastomer）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレンなど（ＰＰ）であることができる。ガスケットの材料は、軟性のＰＥＥＫ、ＰＰ、ＰＴＦＥなどのような軟性の材料又はバイトン（登録商標）、テフロン（登録商標）、カルレッツ（登録商標）などであることができる。
【００１４】
フローセクションのガスケットは、ユニットの列のユニットの平面に対応しているパターンを有することができる。ユーティリティプレートのタービュレータ挿入部は、ユニットの列のユニットの平面に対応しているパターンを有することができ、又は、ガスケット及びユーティリティプレートのタービュレータ挿入部の両方が、ユニットの列のユニットの平面に対応しているパターンを有することができる。これによって、形成されたチャネル中の媒体のフロー又は流体のフローは、ガスケットの平面と接触しないか、ガスケットの縁部との接触が最小となる。各タービュレータ挿入部は、チャネルプレートのユニットの列の平面側に支持体を与えることができる。
【００１５】
本発明はまた、例えば、プレート反応器であり、さまざまなプレート又はセクションを有する、平らにデザインされた連続的なフローモジュールに関する。少なくとも１つのチャネルプレートが、ユーティリティプレート、バリアプレート、熱交換プレート又は少なくとも１つのフローセクションと一緒に積み重ねられる。フローモジュールは、複数の積み重ねたフローセクション（a stack of flow sections）を有することができ、フローモジュールは、プロセス流体用の少なくとも１つの入口と、プロセス生成物用の少なくとも１つの出口とを有することができる。１つの入口が、第１のチャネルプレートに接続されることができ、１つの出口が、最後のチャネルプレートに接続されることができる。プロセスチャネルは、平行に接続されることができるか、プロセスチャネルが、直列に、又は両方で接続されることができ、チャネルは、外部に接続されることができるか、チャネルは、内部に接続されることができるか、好ましくは、チャネルは、さまざまなチャネルプレートの間で外部接続される。このような配置の１つの例は、２つのチャネルプレートの２つのチャネルが、互いに平行に接続され、チャネルが、第３のチャネルプレートの１つのチャネルに組み合わせられ、第３のチャネルプレートは、第１の２つのプレートと直列に接続されている。このような配置は、反応物質が、第１の２つのチャネルプレートで生成され、第２の反応が、第３のチャネルプレートで起こる２工程反応に適することができる。当然ながら、チャネル間の接続のいかなる組合せも、本発明に係る、１工程反応又は多工程反応のために、さまざまな反応のためにデザインされることができる。内部と外部との少なくとも一方のダクトが、ユーティリティプレートと接続しており、ユーティリティプレートは、互いに直列又は平行か、両方で接続されている。
【００１６】
フローモジュールはまた、フローモジュールに接続されることができるクランプ装置を有することができ、クランプ装置は、２つのエンドプレートと、皿ばねと、ピストンと、テンションロッドとを有する。皿ばねの積み重ね（piles of disc spring）が、ピストンに螺合され、一連のばね（a grid of springs）として配置される。少なくとも一連のばねが、フローモジュールに含まれ、少なくとも１つの一連のばねが、少なくとも１つのフローセクション又は少なくとも１つのチャネルプレートに対するクランプ力を分配するために、エンドプレートの一方に支持され、フローセクションが、２つのエンドプレートの間に置かれる。また、ピストンは、一連のばねの構成体を有するエンドプレートで孔を通ってガイドされる。フローモジュールは、液圧シリンダ又は液圧アクチュエータのような液圧ツールを有することができる。液圧ツールは、フローモジュールの開閉のためのツールを与えることができるか、フローモジュールの緊密なシーリングを確実にするために、フローモジュールプレートに対する圧力を与えることができるかの少なくとも一方であることができる。
【００１７】
チャネルプレートのユニットの列は、互いに隣接しており、各ユニットは、平面とチャネル形成面とを有し、平面は、チャネル形成面に対向している。本発明に係るチャネル形成面は、湾曲した凸状面、台形面、長方形面、正方形面、三角形面から選択されることができ、これらユニットの列は、同じ表面のタイプから選択されたあらゆるチャネル形成面を有することができるか、ユニットの列のチャネル形成面は、湾曲した凸状面、長方形面、正方形面及び三角形面の少なくとも１つの組合せであることができる。各チャネルプレート中のチャネルの形状の目的は、チャネルプレートの各々での混合又は熱伝達性能を高めることである。従って、例えば、各単一の反応のために、より適した全体のプロセスの必要性が得られることができる。フローモジュール中のチャネルプレートは、全て同じであることができるか、全てが、プロセスの必要性に応じて異なっていてもよい。
【００１８】
平面及びユニットのチャネル形成面は、チャネルプレートが、フローセクションで、又はバリアプレートの間で組み立てられたとき、流体又は媒体のフローが列の内でユニットを通過することを可能にするように、列で交互に配置されている。ユニットの平面は、チャネルがシールされることができ、漏れが避けられることができるようにして、バリアプレート又はユーティリティプレートがガスケットで装着されることを可能にする。平面は、列か、交互に配置されることができる。好ましくは、平面は、列で配置される。平面が列で配置されたとき、ユーティリティプレートのタービュレータ挿入部を備えたユニットの列を支持することが可能であり、これは、高圧がチャネルプレートに与えられることができ、漏れが避けられることができることを可能にする。チャネルは、入口で始まり、チャネルプレートを出てユニットを通って連続的であり、チャネルは、ユニットの最後の列の出口で終わっている。ユーティリティプレートのユーティリティフローと同様にプロセスチャネルも、複数のフローセクションの間に、平行、又は直列、あるいはその両方で接続される。これらフローセクションの間の接続は、外部的又は内部的であることができる。好ましくは、チャネルプレートのチャネルは、外部に接続される。内部と外部との少なくとも一方のダクトが、フローセクションのユーティリティプレートと接続している。また、ユーティリティプレートは、互いに直列に、又は平行に、あるいは両方で互いに接続されている。ユーティリティプレートの入口及び出口は、熱電対、抵抗温度計など用のポートを有することができる。
【００１９】
チャネルプレートは、チャネル又はプレート内のターニングボックスに接続された複数のポートを有することができる。これらポートは、チャネルプレートの１つの側面、２つの側面、又は３つの側面、又はチャネルプレートの全ての側面に配置されることができる。これは、これらポートが、チャネルプレートの少なくとも１つの側面に配置されることを意味している。これらポートは、塞がれるか、さまざまな機器が備え付けられる、又は、これらポートは、塞がれかつ備え付けられたポートの組合せであり、機器は、ポートを介してチャネルに、又はターニングボックスの空のスペースに導入され、チャネルプレートのいかなる位置にも配置されることができる。ポートを介してチャネルに、又はターニングボックスに導入されることができる機器は、反応物質用の入口と、追加流体用の入口と、プロセス流体用の出口と、後の段階でチャネルに供給される中間生成物の出口と、試験サンプルの出口と、噴射ノズルと、入口分散器（disperser）と、即時の又は制御された圧力開放のための安全装置（security device for pressure release instant or controlled）と、センサユニットと、熱電対と、抵抗温度計とからなるグループから選択されることができる。これらポートは、例えば、流体、反応物質などの噴射のための手段、例えばノズルを有することができ、ノズルは、追加流体、再混合流体、再分散流体などをチャネルの選択された位置に導入することができる。位置は、いかなる位置でもよく、これは、流体の導入がチャネルプレートの、又は、フローモジュールのチャネルプレート、又は第２のプレートなどのいかなるところにある入口でなされることができることを意味している。混合又は分散は、ときどき、保持時間の後、又はチャネルプレートを通って進行した後、再混合又は再分散されことを必要とし、そして、チャネルに再び混合又は分散を噴射するのは適切であることができ、これは、１つのプレートの出口と隣のプレートの入口との間で行われることができ、噴射は、適した種類のノズルで行われることができる。ポート又は入口に挿入されるノズルは、適切なノズルから選択されることができ、例えば、噴射ノズル、分散ノズル、再分散ノズル、再混合ノズル、同軸ノズル、チューブノズルなどである。同軸ノズルは、互いの内に配置された２つ以上のチューブを備えたノズルとして規定されることができ、大きな半径を有するより大きなチューブは、より小さな半径を有するより小さなチューブを囲んでいる。このようなノズルが使用されたとき、２以上の流体が混合されるか、又は分散を形成することができる。再混合ノズルは、ノズルヘッドを備えた孔を有するチューブノズルであることができ、また、孔は、チューブよりも小さな半径を有する。ノズルは、分散ノズルの出口で少なくとも１つの孔を有することができる分散ノズルであることができ、孔は、同心円で配置されることができるか、孔が他の適したパターンで配置されることができる。
【００２０】
チャネルプレートは、チャネルプレートの入口部分に、分散フロー入口又は噴射入口であることができるプロセスフロー入口及び第２の入口を有することができる。プロセスフロー入口及び第２の入口は、組み合わせられることができ、チャネルは、ユニットの第１の列の第１のユニットの前に直線部分を形成することができる。チャネルの直線部分はまた、第１のターニングボックスで終わることができる。第２の入口は、例えば、付加的な流体を導入することができるノズルのような、流体、反応物質などの噴射のための手段を有することができる。ノズルは、適切なタイプのノズルから選択されることができ、材料又は物質をプロセス流体に導入するか噴射するための分散ゾーンを形成する直線部分に挿入されることができる。流体の入口もまた、チャネルプレートのチャネルに入れられる前に組み合わせられることができる。この代わりの形態によれば、プロセスフロー用の１つの入口、及び流体などの噴射用の他の入口を有することが必要でない。従って、チャネルプレートの外部に結合された入口に関して、プロセスフロー入口を使用することのみが可能である。
【００２１】
制御されかつ高速で安全なようにしてチャネル中のプロセスフローに非混和性の液体を導入することによってフローに微細分散を生成したとき、ノズルが適切なデザインを有することが重要である。デザインされたノズルは、分散器又は噴射器であることができる。ノズルは、チャネルプレートの第２の入口ポートに係合されることができる。少なくとも１つの非混和性の液体の位相が、ノズルによって同時に供給されることができる。デザインされたノズルは、孔径（Ｄ）を有する閉じた端部に単一の孔領域を備えた閉じたチューブの形態であるマウスピースを有する分散器であることができ、又は、複数のｎの孔が、ノズルの孔の数ｎで割られた孔の合計面積に対応する径（Ｄ）があり、これは、ノズルの孔の長さ又は深さ（Ｔ）よりも適切に大きい。比率は、孔の長さが孔の直径よりもかなり小さい（Ｔ＜＜Ｄ）ように選択されることができる。分散器が使用されたとき、小滴は、分散器から噴霧され、プロセスフローに小滴のコーンを生成する。生成される小滴のサイズは、ノズルのちょうど出口のところでの圧力差及びコンパートメントの圧力に依存している。孔の長さ（Ｔ）が長ければ、その点で所望の圧力条件を生成するのは非常に難しい。
【００２２】
小さなサイズのノズルに対して、長さ（Ｔ）及び径（Ｄ）は、非常に小さく、製造上の限界が起こる。このようなノズルを形成するための好意的な方法は、例えば、エッチング、レーザ穿孔、又は薄いプレートにマイクロドリルを使用して、チューブ上にレーザ又は電子ビームによって球状溶接されることである。ノズルは、小滴を生成することができ、小滴のサイズは、フロー及び選択されたノズルの径に依存している。１つのノズルを通るフローを増加させるために、より大きな孔を形成するか、ノズルを通る多くの孔を形成することが可能である。１つの大きな孔に代わって多くの小さな孔を使用することによって、より小さな小滴を形成することが可能である。各孔で同じ圧力条件を有することを確実にするために、ノズルが球状溶接されたチューブの主軸に対して孔を軸対称に配置することが好ましい。同心円に位置された孔のいくつかの列があることができる。孔のサイズは、同心円の半径に関するフロー速度、又は孔から通過する流体の粘性に従って選択されることができる。ノズルから出る物質の噴霧は、パルスモードで連続的であるか、多目的のフローモジュールのアプリケーション又はプロセスに特に適用された間隔で噴霧されることができる。
【００２３】
供給用のポンプが、流体を加圧するためにノズルに接続されることができる。流体は、円錐形状であるようにしてノズルから外部に噴霧される。ポンプは、ノズルに流体を連続的に送り出すか、パルスモードでノズルを供給することができる。パルスは、例えば、ポンプの動作周期の制御によって、又はノズルへの供給ラインのバルブによって生成されることができる。ポンプは、所定の圧力レベルを維持するように適切に制御される。ノズルがパルスモードで供給されるならば、ノズルとパルスバルブとの間の体積が圧力に対して変化しないことが重要であることができる。バルブの動作周期、即ちオープンタイムは、全周期の１００％に等しくかそれ未満であり、かつ、≠０％であり、以下に見られることができる所定の流量を与えるように制御されることができる。
【数１】
【００２４】
ノズルは、パルスモード又は非パルス（un-pulsed）モードの下で動作されることができ、所定の平均流量で流体の噴霧を与えるために使用される。ノズルのサイズは、利用可能な圧力で十分な流量を与えるように選択され、また、圧力レベルは、所定の小滴のサイズを与えるように設定されることができる。これは、小滴のサイズが、一定の流量でポンプ圧を変更することによって調節されることができることを意味している。ポンプ速度は、開放弁、即ち非パルスモードによって設定流量を与えるように制御されることができる。
【００２５】
チャネルプレートの平面は、好ましくは、チャネルに垂直に、平行な列で配置され、また、列の平面は、チャネルプレートの両側でバリアプレート又はユーティリティプレートを支持する。バリアプレートは、セパレートプレートであることができるか、チャネルプレートと、又はユーティリティプレートと一体化されることができる。１つ又は２つの熱交換プレートがチャネルプレートに接続されることができ、熱交換プレートは、非流動性の熱伝達部材、又はペルチェ素子であることができる。
【００２６】
バリアプレートは、チャネルプレートに真鍮で作られ、サンドイッチタイプの構成体を与えることができるか、チャネルプレートは、他の代わりの形態に従ってユーティリティプレートに真鍮で作られることができる。バリアプレートは、チャネルプレート又はユーティリティプレートに適切な方法によって配置されることができる。前に述べられたように、チャネルプレートが、チャネルプレートの一方又は両方の水平な側面に配置された１つ又は２つのバリアプレートを有することができるそのバリアプレートは、プロセスチャネルをシールしている。バリアプレートは、前に述べられたようなチャネルプレートにガスケットでシールされることができる。壁又はバリアプレートは、熱伝導性材料であることができ、冷却又は加熱流体をチャネルの外部を通過させることを可能にする。バリアプレートの少なくとも１つが、チャネルプレートのアプリケーションのための絶縁性材料であることができ、特別な温度範囲が必要とされる。バリアプレートの材料は、代わって、形成された生成物をメンブレンを通過させるように、又はプロセス流体あるいはメンブレンを通ってチャネルプレートのチャネルに加えられる追加の材料のために、適切な孔のサイズのメンブレンからなることができる。バリアプレートはまた、フィルタ材料であることができる。異なる材料のバリアプレートの組合せもまた可能であることができる。１つの代わりの形態によれば、バリアプレートの少なくとも１つは、固体の熱伝導性材料、絶縁体材料又はメンブレン材料を含むことができる。１つの代わりの形態によれば、２つのチャネルプレートがメンブレンの両側に置かれることができる。従って、１つのチャネルプレートが、生成物及び他のチャネルプレート、プロセスフローを運搬する。チャネルプレート及びチャネルプレートを囲んでいる機器の重要な特徴は、適応性及び容易なアクセスである。それ故、チャネルプレートは、例えば、ろ過、メンブレンによる分離、混合などのような異なる動作を可能にするために適用されることができる。チャネルプレートは、少なくとも１つの触媒によって覆われているか、又は混合又はプラグフローを生成することを可能にするデザインを有することができる。
【００２７】
チャネルプレートは、１つの代わりの形態に従って１ピースとして製造されることができ、ユニットの列は、プレートに一体化されている。チャネルプレートのサイズ又は形状は、フローモジュール又は反応器中のフローチャネルを形成する任意の適切なデザインであることができる。チャネルプレートの材料は、ステンレス鋼、鉄系合金（iron-based alloy）、ニッケル系合金（nickel-based alloy）、チタン、チタン合金、タンタル、タンタル合金、モリブデン系合金（molybdenum-base alloy）、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ガラス、石英、グラファイト、強化グラファイト、ハステロイ又はプロセス媒体に耐性のある他の材料であることができる。チャネルプレートに適した他の材料は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルヒド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ペルフルオロエラストマ又はフルオロエラストマ、ＰＰ（ポリプロピレン）など、又はこれらの組合せのプラスチック材料のような特別な材料である。
【００２８】
１つの代わりの形態によれば、チャネルプレートは、その中央面でプレートを分割することによって形成されることができ、チャネルの複雑な構造がより単純化され、より容易に製造されることができる。このように、チャネルプレートが、２つの部品に分割されることができ、これら部品は、正方形の切断面を有する正方形の形状の部材と、表面の切断面を形成しているチャネルとからなる。２つの部品は、互いに相補的であることができ、これらは、一緒にチャネルを形成する。２つの部品の間で、ガスケットが、２つの部分のチャネルプレートのチャネルをシールすることができる。
【００２９】
本発明は、他の代わりの形態のチャネルプレートにさらに関する。これは、２つの成形シート又は２つのプレスドプレート、及び反応器プレート又はフロープレートからなり、プレートは、各平面の側にガスケットを有し、ここに２つの成形シート又は２つのプレスドプレートが装着される。
【００３０】
チャネルプレートのチャネルは、ユニットの配置で蛇行したパスを形成するユニットの複数の列を有することができる。従って、流体のフローの３次元フロー方向は、各チャネルプレートのチャネルで発達されている。「３次元」チャネルを通過する流体は、純粋な液体、液体の混合物、非混和性の液体、粒子状物質を含む液体、又は溶解された液体、又は遊離ガスであることができる。
【００３１】
本発明に係るユーティリティプレートは、チャネルプレート用のコンパートメントと、さらに、タービュレータ挿入部用の、及び熱交換流体用の１つのコンパートメントとを有することができる。ユーティリティプレート又は熱交換プレートは、少なくとも１つのユーティリティプレート及び１つのチャネルプレートを有することができるフローセクションの熱交換器部分である。チャネルプレートは、１つの代わりの形態に係るユーティリティプレートのコンパートメント中に挿入されることができる。他の代わりの形態によれば、１つのチャネルプレートが、２つのユーティリティプレートの間に挿入されることができる。チャネルプレートは、２つのユーティリティプレートの２つの補足コンパートメントによって形成されたスペース内に配置されることができる。ユーティリティプレートのコンパートメントは、全体のチャネルプレート又は単なる噴射ポート及びポートを全て残してチャネルプレートの部品を囲むことができる。ユーティリティプレートのコンパートメントは、細長い四角形であることができるスペースであり、チャネルプレートが置かれることができるか、一体化されることができる。ユーティリティプレートのタービュレータ挿入部は、ウィング又は取着されたフィンを有することができる。タービュレータ挿入部は、さらに、金属の形態であることができる。ユーティリティプレートの入口又は出口と、チャネルプレートの入口又は出口との少なくとも一方が、挿入された熱電素子を有することができる。ユーティリティプレートは、ＷＯ２００８／０７６０３９により開示されたような、区分された熱交換プレートであることができる。
【００３２】
本発明に係るクランプシステム（clamping system）は、フローモジュールに加えられた力、従ってモジュール中の圧力を制御するためにフローモジュールに接続されている。このようなクランプシステムは、ＷＯ２００８／０６６４４７、又はＳＥ０８０１１８１−９に見られることができる。クランプシステムは、２つのエンドプレートと、皿ばねと、テンションロッドとを有することができる。皿ばねの積み重ねが、２つのエンドプレートの一方に第１の一連のばねとして配置されることができ、皿ばねが、第１のエンドプレートに支持されることができる。２つのエンドプレートの間には、少なくとも１つのフローセクションが置かれることができ、対向側のエンドプレートには、さらに、皿ばねの積み重ねが第２の一連のばねとして置かれることができる。複数の一連の皿ばねもまた、フローセクションの間に置かれることができる。テンションロッドは、クランプシステムが閉じた位置にあるとき、皿ばねの積み重ねに張力を分配するために２つのエンドプレートを接続することができる。
【００３３】
フローモジュール又は反応器を適切にシールするために、クランプ力は、適正範囲内になければならない。ばねの構成体、つまり、一連のばねの積み重ねは、プレート反応器のようなフローモジュールの複数のプレートにばね力を分配している。フローモジュールは、一緒に積み重ねられたプレートの少なくとも１つの層を含む。ばね力Ｆは、ばねの長さＬの関数である。ばねの長さは、ＬｍａｘからＬｍｉｎまでの範囲内で変化し、Ｌｍａｘは、負荷されていないばねの自由長さとして規定され、Ｌｍｉｎは、最大圧縮でのばねの長さとして規定される。最大の力Ｆｍａｘは、ばねの最大圧縮でのばね力として規定され、ばね力は、それ故、０ないしＦｍａｘで変化する。ＬＸに対応するばね力Ｆｘは、漏れが生じないが、ばね力が永久的な変形のリスクなく、力Ｆ２よりも大きくあるべきでないことを確実にするために、力Ｆ１よりも大きくなければならない。Ｆ１及びＦ２は、それぞれ、長さＬ１及びＬ２に対応し、Ｌ１＜Ｌｘ＜Ｌ２である。ばね又はばねの積み重ねの使用によって、適切な力圧縮曲線で、十分な動作幅Ｌ１〜Ｌ２が達成されることができる。Ｌ１ないしＬ２の範囲は、製造、組み立て及び動作からの他の幾何学的な不一致よりも大きくなければならない。このような不一致は、例えば、平坦さ及び厚さ、又は組立てでの力から生じる変形、又は熱膨張による寸法変化、又は動作での材料クリープへの耐性を与えることができる。
【００３４】
本発明に係るフローモジュールは、圧力解放装置を有することができる。この圧力解放装置は、複数のポート、噴射ポート、又はフローチャネル入口に、フローチャネル出口、又はフローセクションの間の接続に接続されることができる。圧力解放装置は、受動、又は能動であることができる。受動の圧力解放装置は、破裂フォイルであることができるが、いかなる適切な受動の圧力解放装置も使用されることができる。能動の圧力解放装置は、材料又は物質を消すための複数の射出装置であることができ、この能動の圧力解放装置は、モニタリング及び制御プログラムが備え付けられ、コンピュータからのコマンドに作用することができる。他の能動の解放装置は、熱交換流体のフロー規制装置であることができ、これはまた、モニタリング及び制御プログラムが備え付けられたコンピュータからのコマンドに作用することができる。しかし、他の能動の圧力解放装置が、プロセス材料、又は追加材料のためのフロー規制装置であることができ、それは、さらにモニタリング及び制御プログラムが備え付けられたコンピュータからのコマンドに作用することができる。
【００３５】
フローモジュールのさまざまな部品の材料は、ステンレス鋼、鉄系合金、ニッケル系合金、チタン、チタン合金、タンタル、タンタル合金、モリブデン系合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ハステロイ、ガラス、石英、グラファイト、強化グラファイト、ＰＥＥＫ、ＰＰ、ＰＴＦＥなど、又はこれらの組合せから選択されることができる。
【００３６】
以下では、本発明が、図１ないし図２５を使用して説明される。これら図は、本発明を説明する目的のものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明に係るユニットの列を示している。
【図２】図２は、本発明に係るチャネルプレートを示している。
【図３】図３は、本発明に係るチャネル及びポートを示している切断面を含む図２のチャネルプレートを示している。
【図４】図４は、本発明に係るチャネルプレートの横断面を示している。
【図５】図５は、ユニットの各列の終わり及び始まりのところにターニングボックスを有するチャネルプレートの横断面を示している。
【図６】図６は、本発明に係るチャネルプレートの横断面及び側面を示している。
【図７】図７は、代わりの形態のチャネルプレートを示している。
【図８】図８は、図７の組み立てられたチャネルプレートのチャネルを示している。
【図９】図９は、本発明の他の代わりの形態のチャネルプレートを示している。
【図１０】図１０は、図９の組み立てられたチャネルプレートを示している。
【図１１】図１１は、チャネルプレートの他の態様を示している。
【図１２】図１２は、図１１の組み立てられたチャネルプレートを示している。
【図１３】図１３は、２つのユーティリティプレートの間に挿入されたチャネルプレートを示している。
【図１４】図１４は、チャネルプレートが、本発明の代わりの形態に係る２つのユーティリティプレートの間にどのように配置されるかを示している。
【図１５】図１５は、ユーティリティと、タービュレータがユーティリティプレートにどのように配置されるかを示している。
【図１６】図１６は、本発明の代わりの形態に係る組み立てられたフローモジュールを示している。
【図１７】図１７は、フレームを有する本発明の組み立てられたフローモジュールを示し、これは、２つのテンションロッドと２つのエンドプレートとを有し、フレームは、液圧シリンダの助けによってチャネルプレート及びユーティリティプレートを適所に保持していることを示している。
【図１８】図１８は、本発明の他の代わりの形態に係る組み立てられたフローモジュールを示し、両エンドプレートが、一連のばねを有するようにして配置されていることを示している。
【図１９】図１９は、Ｂ−Ｂ切断線を含む、組み立てられたフローモジュールを示している。
【図２０】図２０は、Ｂ−Ｂ断面と、フローセクションが適所にどのように係合されるかを示している。
【図２１】図２１は、２つのテンションロッドの間に配置されたフローセクションを含むＢ−Ｂ断面を示している。
【図２２】図２２は、本発明に係るチャネル形成面の３つの例を示している。
【図２３】図２３は、例１の滞留時間分布（ＰＴＤｓ）を示しているグラフである。
【図２４】図２４は、例２の小滴サイズの分布を示しているグラフである。
【図２５】図２５は、例３の単一フローセクションの温度特性を示しているグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明に係るユニット１のいくつかの列を示している。ユニット１は、平らである一部分２と、湾曲している一部分３とを有し、各ユニット１は、壁４によって隣のユニット１から分離されている。チャネルプレートの全てのユニット１は、１つの単一体として一緒になっている、即ち、ユニット１、壁４又は列の間の接合部なしで、同じ材料でできたチャネルプレートである。ユニット１の平面は、列を形成している配置でチャネルプレートに並設されている。平面２の並設された列は、例えば、ガスケットに対する支持体を形成している。ユニット１の平面側は、湾曲側に対向している。従って、ユニット１の列の配置は、硬化された列（cured row）に隣接している平面の列のパターンを形成し、各ユニットは、壁４で隣から分離されている。図２は、対称的な平行なパターンを形成するように並設された、チャネルプレート５のユニットの列を示しており、Ｙ方向の平面２の列が、Ｙ方向の湾曲面３の隣接している列を有する。これらユニットは、湾曲面３と、図２には見られないバリアプレート又はユーティリティプレートとの間に、Ｘ方向にチャネルを形成している。壁４は、チャネルプレート５のチャネルをいくつかのセクションに分割し、チャネルは、一方の側からチャネルプレート５に沿って隣に延び、これにより、いくつかのチャネルの列にいくつかの混合ゾーンを備えた長いチャネルを形成している。図３は、切断面を含むチャネルプレート５を示している。切断面は、チャネル６、及びポート７がチャネル６とどのように連通しているかを示すことを目的としている。図２と同様に図３は、チャネルプレート５の側面の一方に示されたターニングボックス８を示している。チャネルプレートが向きを変えられる（ターンされる）（turn）と、ターニングボックスがチャネルプレートの対向側に現れ、ターニングボックス８が、かくして、ポート７がチャネル６と連通するように配置されている側面に見られる。これは、上述の切断面に図示される。従って、ターニングボックス８は、チャネルプレートの両側に、Ｙ方向に配設されている。ターニングボックス８の形成されたスペースは、湾曲した障害物又はターニングユニット８ｃと一緒に、ユニット１の２列とチャネルプレートの内面８ａとの間のスペースとして規定される。図４では、この障害物は、ユニット１の湾曲部分３の複数の部分である。壁８ｂは、壁４の延長部であり、ターニングボックス８を互いに連通している２つのコンパートメントに部分的に分割する。ターニングボックス８では、壁８ｂが、壁４と比較して減少されたサイズを有し、チャネル６は、１つのチャネルの列から隣のチャネルの列まで向きを変える（ターンする）ことができる。壁及びターニングボックスのユニットの配置は、チャネル６中のフローの混合性を高める。チャネル入口９が図３に見られ、この入口は、流体のプロセスフローのために意図されている。チャネル入口９は、プロセスフローを噴射された反応物質又は他の噴射された流体と混合する、即ち混ぜ合わせるために、直線状のチャネル部分１１を形成するように、噴射ポート１０と組み合わせられる。この流体は、図３に示されない噴射ノズル又は入口分散器によって噴射ポート１０を通して噴射される。
【００３９】
図４は、本発明に係るチャネルプレートの横断面を示している。この図は、ターニングボックス８が、チャネルプレートの両側に配置されていることを示している。図はまた、図３にも示されるように、ポート７がチャネル６に向かっていること、即ち、ターニングボックス８内のスペースに向かっていることを示している。図４には、ターニングボックス８において、ターニングユニット８ｃが、列のユニットとは異なる横断面を有することが示されている。ターニングユニット８ｃの横断面は、この図では、周面を有し、この周面は、平らな部分を備えた４分の３の円であり、横断面は、Ｐ状の断面（P-section）として規定されることができる。チャネル６がターニングボックスで１つのチャネル列から他のチャネル列まで向きを変える（ターンする）限り、他のタイプの横断面のターニングユニット８ｃが可能である。ポート７では、追加反応物質用の入口、追加流体用の入口、試験されるプロセス流体用の出口、後の段階でチャネルに供給される又は再循環されるか分離されるかのいずれかの中間生成物用の出口、試験サンプル用の出口、噴射ノズル、入口分散器、即時の又は制御された圧力解放のための安全装置、スペクトル測光器、光センサ、近赤外線センサ、ＮＩＲ技術、熱電対、抵抗温度計などのようなセンサユニットのようなタイプの機器が挿入されることができる。
【００４０】
図５は、ユニットの各列の終わり及び始まりのところにターニングボックス８を有するチャネルプレートの一部を示している。ターニングボックス８は、２つのコンパートメント１２を有し、チャネルは、ユニットの１つの列から他へと向きを変える（ターンする）。図２ないし図５では、ユニットがいくつかの列を形成しているいくつかのユニットによって構築された１つのピースを形成しており、ユニットの列がプレートに一体化されていることが明らかである。これらの図では、ユニットは、ばらばらではなく、代わって、これらは、材料の１つのピースから溶融結合されているか、チャネルプレートが機械加工されている、鋳造されている、モールド成形されている、又は切断されている、又はレーザ切断されている、又は放電加工（ＥＤＭ）されているか、電気腐食されている。
【００４１】
図６は、本発明に係るチャネルプレート５の横断面及び側面を示している。図は、入口９及び出口１３を示し、入口と出口との間にフローチャネル６がＸ方向に延びている。チャネルは、各チャネルの列１４によって各ユニットによって上下に延びており、列１４は、この図のＸ方向にある。また、この図は、チャネルが、ユニットの間の接合部なしでＹ方向に積み重ねられたユニットのいくつかの列を含むことを示している。図はまた、これらユニットの間の壁４を示している。側面図では、ポート７が見られることができ、この側面図は、チャネルプレートがいくつかのポート７を有することができることを示している。側面図では、入口９もまた見られることができ、さらに、噴射ポート１０及び出口１３が見られることができる。本発明に係るチャネルプレートは、ターニングボックスが配置された一方又は両方の側にポートを有することができ、各列が、チャネルプレートの両側にポート７を有することができる。
【００４２】
図７は、本発明に係るチャネルプレート５の代わりの形態の一部を示している。プレートは、２つの成形シート１５、又は２つのプレスドプレート１５と、形成されたチャネル６を隣接している形成されたチャネル６から分離している壁４を有するフレーム１６とを有する。プレート１５は、フレーム１６の両面に、対向方向に置かれ、かくして、チャネル６を形成している。このチャネルは、プレート１５とフレーム１６の壁４との間に延びている。フレーム１６の両面の２つのガスケット１７は、チャネルプレートをシールしている。図７では、プロセス流体用の入口９が見られることができるが、出口は図示されない。図８は、図７の組み立てられたチャネルプレート５のチャネル６を示しており、チャネルが、プレスドプレートに沿って延び、図に見られない壁４によって分離されている。また、この図は、入口９がチャネル６とどのように連通しているかを示しているが、チャネル出口はこの図では見られることができない。図は、噴射ポート１０を示していないが、もちろん、このチャネルプレートには、ポート７と同様に噴射ポート１０が備え付けられることができる。チャネルは、ターニングボックス８で向きを変える（ターンする）が、これはこの図には示されない。
【００４３】
図９は、本発明のチャネルプレート５の他の代わりの形態の一部を示している。この代わりの形態によれば、チャネルプレートが、中心面で２つの半体（half）１８、１９に分割されている。組み立てられたとき、半体１８が半体１９に係合し、チャネル６を形成している。ガスケット１７は、本発明のこの態様に係るチャネルプレートの２つの半体をシールしており、これら半体と壁４との間にチャネル６を形成している。プロセス流体用の入口ポート９は、図に見られることができる。出口１３は、チャネルプレートのチャネル６から生成物を出している。ターニングボックス８は、１つの列から隣にチャネル６を回している。図１０では、チャネルプレート５の２つの半体１８、１９が組み立てられ、チャネル６が、２つの半体１８、１９の間に形成される。図１１は、中央面で分割されたチャネルプレート５の部品の他の態様をさらに示している。この態様によれば、２つのバリアプレート２０が、半体１８、１９と一体化されている。ガスケット１７は、チャネルプレートの形成されたチャネルをシールしている。図１２は、チャネル６がバリアプレート２０によって外部にどのようにシールされるか示している。
【００４４】
図１３は、２つのユーティリティプレート２１の間に挿入されたチャネルプレート５を示している。この代わりの形態によれば、２つのバリアプレート２０が、ユーティリティプレート２１のユーティリティチャネル２２からプロセスチャネル６をシールしている。ユーティリティチャネル２２内では、熱交換流体が、プロセスチャネル６中のプロセス流体へ、及びプロセス流体から、熱さ又は冷たさを伝達する。この図は、ターニングボックスユニット８ｃの１つの代わりの形態の形状を示しており、これは、Ｐ状の断面を形成している４分の３の円の横断面を有する。図は、さらに、ユーティリティプレートのタービュレータ挿入部２３がチャネルプレート５のユニットの平面側をどのように支持しているかを示している。従って、１つのユーティリティプレート２１は、ユーティリティフローチャネル２２と、タービュレータ挿入部２３と、バリアプレート２０とを具備し、ユーティリティプレートはまた、ここに述べられない他の構成要素を有することができる。ポート７は、プロセスチャネル６と連通しており、また、ポートには、さまざまなセンサ、ノズルなどが備え付けられることができる。Ｏ−リングは、バリアプレート２０に対してチャネルプレートをシールすることができる。また、Ｏ−リングは、チャネルプレート５の両側で溝２４に置かれることができる。スペース２５では、フレーム３２とタービュレータ挿入部２３との間に、Ｏ−リングが、バリアプレート２０に対してユーティリティプレート２１をシールすることができる。図には見られないが、熱交換流体用の出口２６ａ又は入口２６ｂ（即ち、２６ａ＋ｂ）は、ユーティリティプレート２１の外部に置かれている。熱電対又は抵抗温度計用のポート２７が、ユーティリティフロー用の入口又は出口の位置にあり、温度がモニタされることができる。
【００４５】
図１４は、チャネルプレート５が２つのユーティリティプレート２１の間にどのように配置されるかを示している。チャネルプレート５は、ユーティリティプレート２１中のコンパートメント２８と係合する。バリアプレート２０及びフレーム２９は、コンパートメント２８を形成している。チャネルプレート５は、コンパートメント２８に係合され、ガスケット１７は、コンパートメント２８の一体化されたバリアプレートに対してプロセスチャネルをシールしている。ガスケット１７は、チャネルプレート５の平面２に対応している切断面を有し、かくして、バリアプレート２０に対してチャネルプレート５のチャネル６をシールしている。プレートが組み立てられたとき、チャネル６中の媒体は、ガスケット１７の平面と接していないか、ガスケット１７の縁部との接触が最小である。図１４はまた、接続パイプ３０を示している。接続パイプ３０は、ユーティリティプレート２１と一緒に接続され、熱い、又は冷たい交換流体が、ユーティリティプレート２１の間に搬送されることができる。
【００４６】
図１５は、本発明に係るユ−ティリティプレート２１と、タービュレータプレート３１がユーティリティプレート２１にどのように配置されるかを示している。図１５では、タービュレータプレート３１は、フレームプレート３２に係合され、図には見られないＯ−リングでシールされている。タービュレータプレート３１は、図には見られない、ユーティリティプレートで一体化されたフレームプレートとバリアプレートとによって形成されたコンパートメントに係合されることができる。タービュレータプレート３１のタービュレータ部分は、チャネルプレートの平面の列に対応している列３３の形態のパターンを有し、チャネルプレートの平面の列は、図１５には示されない。列３３は、熱交換流体のフロー、従って熱伝達中の乱流を高めるためのフィン３４を有する。フィン３４は、さらにチャネルプレートのデザインに対応するようにデザインされており、フィン３４は、熱交換器フロー中の余分な乱流と同様に、チャネルプレート５の壁４に余分な支持を与える。特に、フローモジュールが高圧の下で動作するとき、チャネルプレートがガスケットによい接触圧力を与えるように支持されることが重要である。図には見られないチャネルプレートのためのコンパートメントは、ユーティリティプレートが組み立てられたとき、フレーム２９に装着されたバリアプレート２０によって形成される。バリアプレート３５は、熱交換流体の入口チャネル３６と出口チャネル３７とを有する一体化されたバリアプレートである。入口チャネル３６及び出口チャネル３７は、熱交換流体のフローの向きに応じて配置を変更することができる。入口３８は、入口チャネル３６と連通しており、ユーティリティフローが変更されたとき、入口３８は出口となることができる。プレートのポート孔３９は、プレートの間の熱交換流体の搬送のためのものである。連通パイプ４０は、流体の安全な搬送のためにポート孔３９にシールで係合されている。
【００４７】
図１６は、本発明に係るフローモジュールにおいて、組み立てられたフローセクション４１を示している。フローセクション４１は、モジュールフレーム４２に配置されている。フローセクション４１は、２つのテンションロッド４３の間に組み立てられている。サイズ、重さ及び動作圧力に応じて、フローモジュールは、図示されない、例えば、小さなフローモジュールで異なるようにして組み立てられることができ、モジュールフレーム４２は、テンションロッドに代わって、いくつかのアプリケーションにおいて単体で十分であることができ、フレームが冗長であれば、テンションロッドは、一緒にねじ留めされる必要があり、また、この図に示されるよりも多くのテンションロッドが必要である。
【００４８】
図１７は、本発明の他の代わりの形態を示しており、モジュールフレーム４２がこの図に詳細に示されない適所にフローセクション４１を保持している。この図では、フローセクション４１は、一連のばね４４及びエンドプレート４５からの力によって適所に保たれる。本発明のこの代わりの形態によれば、分散プレート４６と圧力プレート４７とは、２つのエンドプレートの間に置かれている。２つの距離ブロック４８が間に置かれるか、液圧シリンダ４９の助けによってエンドプレート４５及び分散プレート４６から取り除かれる。距離ブロック４８は、閉鎖位置にある、即ち、この図において間に置かれる。一連のばね４４は、この図の分散プレート４６と１つのエンドプレート４５との間に配置されるが、一連のばねは、フローセクション４１の両面に配置されることができる。液圧シリンダ４９からの力は、解放されることができ、フローセクション４１は、液圧シリンダ４９の助けのなしで適所に保たれる。フローセクション４１に対する力は、１つのエンドプレート４５と、ピストン５０がどれくらい遠くに外側エンドプレート４５に達したかの間の距離を測定することによって測定されることができる。２つのエンドプレート４５は、オープン位置にあるとき、意図した数のフローセクション４１がこれらの間に入られることができるように配置されている。２つのエンドプレートの間の距離は、複数のスリーブ５１を選択して、各テンションロッド４３にナット５２を締めることによって調節されることができる。
【００４９】
図１８は、本発明の他の代わりの形態に係る組み立てられたフローモジュールを示している。２つのエンドプレート４５の各々は、一連のばね４４を有するようにして配置されている。この図には、液圧シリンダ又は液圧アクチュエータのような液圧ツールは図示されない。いくつかのアプリケーションでは、液圧ツールが取り除かれることができる。フローモジュールが留められたとき、テンションロッド４３は、水平位置で適所にフローセクション４１を保持している。図１８は、さらに、ポート孔７がチャネルプレート５に見られることができるこの図において、チャネルプレート５がフローセクション４１にどのように配置されるか示している。フローセクション４１はまた、フレーム４２の梁から吊り下がっている保持手段５３によって適所に保持される。図１８は、一例として、圧力変換器を備えたポート器具５４を示している。
【００５０】
図１９は、フレーム４２及び１つのフローセクション４１を備えた組み立てられたフローモジュールのＢ−Ｂ線の断面を示している。この図はまた、２つの圧力プレート４７を示している。図２０並びに図２１は、フローセクション４１がフレーム４２中の位置にどのように置かれるかを示している、Ｂ−Ｂ断面の２つの図である。図２０は、フローセクション４１が下側のテンションロッド４３にどのように係合されるかを示している。図はまた、フローセクション４１の上側正面部分が上側のテンションロッド４３を通過することができ、２つのテンションロッド４３の間で適所に係合することができることを示している。フローセクション４１を吊り下げ位置に装着するための手段５３は、フレーム４２の梁から配置され、この図では、装着手段５３は、フックの形態であるが、任意の適切な手段が適用されることができ、ローラ装置５４によって容易に移動可能である。図２１は、吊り下げ手段５３による２つのテンションロッド４３の間の吊り下げ位置でのフローセクション４１を示している。ギャップ５５は、従って、フローセクション４１と下側のテンションロッド４３との間に形成され、この配置によって、フローセクション４１などのパッケージの重さが、フレーム４２の梁に与えられるので、テンションロッド４３は、フローセクション４１のパッケージに極度に負荷されず、モジュールと一緒にねじ留めすることによって生じた力のみがテンションロッド４３に加えられる。かくして、テンションロッド４３は、フローセクションのパッケージを適切な側面に保持している。
【００５１】
図２２は、プロセスチャネル６を形成しているユニットの列の３つの例を示している。これらユニットは、平面２を有し、これら平面は、バリアプレート２０又はユーティリティプレート２１に向かって向いている。２つのチャネルプレートは、バリアプレート２０又はユーティリティプレート２１の代わりに、図示されないメンブレン又はフィルタによって分離されることができる。平面２は、メンブレン又はフィルタの場合には、メンブレン又はフィルタに向けられる。図２２の例は、チャネル形成面３がバリアプレート２０又はユーティリティプレート２１の間でチャネル６をどのように形成しているか示している。この図では、チャネル形成面３は、選択肢Ａの湾曲した凸状面、選択肢Ｂの台形面、及び選択肢Ｃの三角形面によって示される。本発明によれば、プロセスチャネル６が必要な特性を与えられる限り、あらゆる適切なチャネル形成面が含まれる。
【００５２】
以下では、本発明が、例１〜３を使用して説明される。これら例の目的は、本発明の多目的のフローモジュールの性能を説明することであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００５３】
例１：滞留時間分布（ＲＴＤ）
ＲＴＤは、反応器の軸方向のマクロ混合特性に関する情報を与える。分散モデルの使用によるＲＴＤの解釈は、近似によってなされた評価、又はプラグフローからの偏差を与える。この例では、ＲＴＤは、刺激応答技術によって測定される。光学プローブは、本発明の１つのフロープレートのプロセス側の入口及び出口に位置され、また、染料のパルスは、入口プローブの上流側に噴射される。
【００５４】
図２３は、試験される範囲（１０〜１００ｌ／ｈｒ）で選択された全ての流量に対して測定された、時間に対する吸収率の変化を示しており、代表的には、各プローブから数秒又は数分にわたって回収された何百又は何千ものデータ点に帰着する。これらデータは、ブロック平均であることができる。そして、ＲＴＤは、出口応答＝（出口エイジ分布）×（入口応答）である方程式を解析することによって入口及び出口応答から決定される。選択された流量で測定されたＲＴＤに軸方向の分散モデルを当てはめることによって、各流量に対してペクレ数（Ｐｅ）を計算することが可能である。これは、以下の式で規定される。
【数２】
【００５５】
ここで、ｕは平均の線形のフロー速度であり、Ｌはフローチャネルの長さであり、Ｄａは軸方向の分散係数である。理想的なプラグフローに関して、Ｐｅ→∞であり、理想的な後ろに混合されたフローに関して、Ｐｅ→０である。これは、実際の技術の観点から、プラグフローに対してＰｅ＞＞１であり、完全に後ろに混合されたフローに対してＰｅ＜＜１であることを意味している。
【００５６】
本発明の１つのフロープレートのための条件
反応器プレートのフローチャネルの寸法は、平均の横断面３．０ｍｍ×１６ｍｍ、フローチャネルの長さ約６ｍである。
【００５７】
また、流量＝５３ｌ／ｈｒ、噴射された染料の体積＝１．０ｍｌ、噴射された染料の濃度＝０．２６ｇニグロシン／Ｌである。
【００５８】
測定の結果が図２３に要約され、これは、１つのフロープレートに回収されたＲＴＤを示している。近道も停滞領域もなく、従って、プラグフローが、試験されたフローチャネルに形成された。図２３はまた、染料の分布の形状が出口プローブと入口プローブとでほぼ同じであることを示している。このデータから計算されたペクレ数は、およそ８００である。
【００５９】
例２：ノズル
複数の異なる噴射又は分散ノズルが、反応器プレートで試験された。ノズルは、異なる圧力及び流量の下で動作され、また、異性体のドデカンが、「水中の油」の分散を形成するように、水に噴射された。噴射圧力は、ノズルによって流量を増加させることにより増加された圧力に対して、それぞれ、２、４、６及び８バールであった。従って、ドデカン／水の比率は、各テストで異なる。小滴のサイズの分布が評価され、また、選択された結果は、１０個の１４０マイクロメートルの孔を備えたノズルに対して、図２４に要約される。
【表１】
【００６０】
比較的高い圧力降下は、ノズルによって生成された小滴のサイズを減少させる。物質移動速度は、化学反応において、２つの媒体間の境界面の表面積に強く依存し、従って、小滴のサイズが減少されることにより、より速い反応速度を維持する。
【００６１】
例３：熱交換
この実験では、プロセス流体の熱特性は、実行された単一のフローセクションのフローチャネルに沿って進行していた。純水に対して、チャネルプレートでのプロセス流体と、ユーティリティプレートでのユーティリティ流体との両方が使用された。プロセス流体の流量は２５ ｌ／ｈｒであり、ユーティリティ流体の流量は２０００ ｌ／ｈｒであった。温度がさまざまな時間に測定され、その結果が図２５に示されるグラフに要約される。
【００６２】
以下のプロセスの動作を試みるとき、本発明のフローモジュールが有用である。これらプロセスは、製造、反応、混合、混ぜ合わせ、極低温動作、洗浄、抽出及び浄化、ｐＨ調節、溶媒交換、化学物質の製造、中間化学物質の製造、低温動作で動作するときのＡＰＩ（医薬品原薬）の製造、スケールアップ及びスケールダウン開発、析出又は結晶化、多工程反応で動作させて、複数の噴射又は複数の追加又は複数の測定又は複数のサンプリングを行うこと、予冷動作、予熱動作、後熱及び後冷動作、バッチプロセスを連続的なプロセスに変換するプロセス、及び分割並びに再結合フローのための動作であることができる。
【００６３】
本発明中で予め形成されることができる反応のタイプは、付加反応、置換反応、脱離反応、交換反応、消滅反応、還元、中和、分解、置換化又は置換反応、不均衡化反応、触媒反応、裂ける反応、酸化、閉環及び開環、芳香族化及び脱芳香族化反応、保護及び脱保護反応、相転移及び相転移触媒、光化学反応、気相を含む反応、遊離基、親電子物質、求核試薬、イオン、中性分子などを含むことができる液相又は固相を含む。
【００６４】
アミノ酸合成、不斉合成、カイラル合成、液相ペプチド合成、オレフィンメタセシス、ペプチド合成などのような合成もまた、フローモジュールで実行されることができる。フローモジュールが使用されることができる他のタイプの合成は、炭水化物化学、二硫化炭素化学、シアン化物化学、ジボラン化学、エピクロルヒドリン化学、ヒドラジン化学、ニトロメタン化学などの反応、又は、複素環式化合物の、アセチレン化合物の、酸塩化物の、触媒の、細胞毒性化合物の、ステロイド中間物の、イオン液体の、ピリジン化学薬品の、ポリマの、モノマの、炭水化物の、ニトロンの、などの合成物である。
【００６５】
フローモジュールは、アルドール縮合、バーチ還元、バイヤー・ビリガー酸化、クルチウス転位、ディークマン縮合、ディールス・アルダー反応、デーブナー・クネーフェナーゲル縮合、フリーデル・クラフツ反応、フリース転位、ガブリエル合成、ゴンバーグ・バッハマン反応、グリニャール反応、ヘック反応、ホフマン転位、ヤップ・クリンゲマン反応、レイングルーバー・バッチョインドール合成、マンニッヒ反応、マイケル付加、ミカエリス・アルブゾフ反応、光延反応、鈴木・宮浦反応、レフォルマトスキー反応、リッター反応、ローゼンムント還元、ザンドマイヤー反応、シッフ塩基還元、ショッテン・バウマン反応、シャープレスエポキシ化、スクラウプ合成、薗頭カップリング、ストレッカーアミノ酸合成、スワン酸化、ウルマン反応、ウィルゲロット転位、ビルスマイヤー・ハック反応、ウィリアムソンエーテル合成、ウィッティヒ反応のような名前の反応に適している。
【００６６】
フローモジュールが適しているさらなる反応は、縮合反応、カップリング反応、けん化、オゾン分解、環化反応、環化重合反応、脱ハロゲン化、脱水素環化、脱水素化、脱ハロゲン化水素化（dehydrohalogennation）、ジアゾ化、硫酸ジメチル反応、ハロゲン化物交換、シアン化水素反応、フッ化水素反応、水素添加反応、ヨウ素化反応、イソシアン酸塩反応、ケテン反応、液体アンモニア反応、メチル化反応、カップリング、有機金属反応、メタレーション、酸化反応、酸化カップリング、オキソ反応、重縮合、ポリエステル化、重合反応、アセチル化、アリル化（arylations）、アクリレート化（acrylations）、アルコキシ化（alkoxylations）、アンモノリシス、アルキル化、アリル臭素化（allylic bromination）、アミド化、アミノ化、アジド化（azidations）、ベンゾイル化、臭素化、ブチル基導入、カルボニル化、カルボキシル化、塩素化、クロルメチル化、クロロスルホン化（chlorosulfonations）、シアン酸塩化、シアンエチル化、シアノメチル化（cyano-methy-lations）、シアン塩化（cyanurations）、エポキシ化、エステル化、エーテル化、ハロゲン化、ヒドロリシル化、（hydrosilylations）、ヒドロキシル化、ケタール化、ニトロ化、ニトロメチル化、ニトロソ化、ホスゲン化、（phosgenations）、四級化（quaternizations）、シリル化（silylations）、スルホ塩素化（sulfochlorinations）、スルホン化、スルホ酸化、チオカルボニル化（thiocarbonylations）、チオホスゲン化（thiophosgenations）、トシル化、アミノ交換反応、エステル交換反応などのような他の反応である。
【００６７】
本発明は、独立請求項と従属請求項によってさらに規定される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャネルプレート、フローセクション、フローモジュール及び化学反応器としてのフローモジュールの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
構成の適応性、フロー形態、混合特性、温度制御、モニタリング、滞留時間などのような、反応器にとって重要なさまざまな特徴がある。
【０００３】
連続的な反応器に関するいくつかの問題は、漏れ、視覚的な検査を可能にすること、流路のクリーニング、所定の流量で所望の滞留時間を得るためのプロセスフローの適用、反応器の流路へのアクセス、熱伝達フローの形態、モジュールから出る溶解された気体の排出、流体の混合、圧力及び圧力解放などに関する。
【発明の概要】
【０００４】
従って、本発明の１つの目的は、化学反応、混合、抽出などのような所望のプロセスに適応でき、連続的なフローモジュールの順応的な概念を提供することである。
【０００５】
他の目的は、よいアクセス可能性を有し、取り扱いが簡単である、などの連続的なフローモジュールを提供することである。
【０００６】
さらなる目的は、よい熱伝達性能を有し、温度を制御する機会を有する連続的なフローモジュールを提供することである。
【０００７】
さらなる目的は、化学反応、抽出、分離などに適した流体フロー特性を有する連続的なフローモジュールを提供することである。
【０００８】
さらなる目的は、圧力特性が改良された連続的なフローモジュールを提供することである。
【０００９】
従って、本発明は、チャネルプレートとユーティリティプレートとを具備するフローモジュールによって、上述された問題に対する解決策を提供する。このように、本発明は、フローモジュールで使用されることができるチャネルプレートに関する。チャネルプレートは、プレートと、プレート内の少なくとも１列のユニットと、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口とを有する。各ユニットは、チャネル形成面に対向している１つの平面を有し、前記ユニットは、列のユニットで交互に配置され、平面が、同じ列でチャネル形成面に隣接しており、チャネルプレートは、１つの部品を構成し、これら列のユニットは、プレートと一体化されている、又は、チャネルプレートが、中央面で分割され、互いに対応している２つの部品を構成し、チャネルプレートのチャネルを一緒に形成している、又は、チャネルプレートは、フレーム及び２つの成形シート（formed sheet）又は２つのプレスドプレート（pressed sheet）から構成され、前記フレーム及び２つの成形シート又は２つのプレスドプレートが、チャネルプレートのチャネルを一緒に形成している。本発明に係るチャネルプレートはまた、少なくとも１つのターニングボックス（turning box）を有することができ、ターニングボックスは、チャネルプレートの隣接している２列のユニットとチャネルプレートの内側面との間のスペース又は空間であり、ターニングボックスは、隣接している２列のユニットの間の連通を可能にし、これにより、流体が、ターニングボックスのスペース又は空間中で一方の列から他方の列へと流れることができる。
【００１０】
本発明はまた、代わりの形態のチャネルプレートに関する。チャネルプレートは、チャネル形成面に対向している平面を有する各ユニットの少なくとも２列のユニットを具備し、これらユニットは、各列で交互に配置され、平面が同じ列でチャネル形成面に隣接しており、さらに、少なくとも１つのターニングボックスと、少なくとも１つの入口と、少なくとも１つの出口とを具備し、ターニングボックスは、チャネルプレートのユニットの隣接している２列とチャネルプレートの内側面との間のスペース又は空間であり、ターニングボックスは、ユニットの隣接している２列の間の連通を可能にし、これにより、流体が、ターニングボックスのスペース又は空間中で一方の列から他方の列へと流れることができる。本発明に係るチャネルプレートは、１つの部品を構成することができ、列のユニットは、プレートと一体化されている、又は、チャネルプレートが、中央面で分割されることができ、互いに対応している２つの部品を構成し、チャネルプレートのプロセスチャネルを一緒に形成している、又は、チャネルプレートは、フレームと２つの成形シート又は２つのプレスドプレートを構成し、フレーム及び２つの成形シート又は２つのプレスドプレートが、チャネルプレートのプロセスチャネルを一緒に形成している。
【００１１】
本発明に係るチャネルプレートはまた、複数の列のユニット、複数のターニングボックスを有することができる。ターニングボックスの使用によって、ユーティリティプレートとチャネルプレートとの間の高められた混合性及び改良された熱伝達を与える真の３次元フローを形成することが可能である。チャネルプレートの使用によって、高い混合比率が形成されることができ、また、滞留時間の狭い分布が得られる。
【００１２】
本発明は、さらに、フローセクションにさらに関する。フローセクションは、チャネルプレート、バリアプレート又はユーティリティプレート、あるいはバリアプレートとユーティリティプレートとの組合せを有する。チャネルプレートは、２つのバリアプレートの間に配置されることができ、バリアプレートは、チャネルプレート及び２つのバリアプレートによって形成されたチャネルをシールしている。フローセクションはまた、タービュレータ挿入部を有する２つのユーティリティプレートの間に配置されたチャネルプレートを有することができ、ユーティリティプレートは、チャネルプレート及び２つのユーティリティプレートによって形成されたチャネルをシールしており、又は、フローセクションは、チャネルプレート及び２つのプレートによって形成されたチャネルをシールしている１つのバリアプレートと１つのユーティリティプレートとの間に配置されたチャネルプレートを有することができる。フローセクションはまた、２つのチャネルプレートがメンブレンを有するか、２つのチャネルプレートの間に設けられたフィルタを有することができる。フローセクションはまた、２つのバリアプレートの間にあり、２つのチャネルプレートが、これらは、チャネルプレート及び２つのバリアプレートによって形成されたチャネルをシールしており、又は、２つのチャネルプレートが、タービュレータ挿入部を有する２つのユーティリティプレート、又はバリアプレートとユーティリティプレートとの組合せの間に配置されている。
【００１３】
フローセクションはまた、ガスケットを有することができ、ガスケットは、異なるプレートを漏れからシールする。ガスケットは、平らなシート又は適切な材料のマルチレイヤシートであることができ、このような材料の例は、マルチレイヤ延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペルフルオロエラストマ（perfuorelatomer）又はフルオロエラストマ（fluorelastomer）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレンなど（ＰＰ）であることができる。ガスケットの材料は、軟性のＰＥＥＫ、ＰＰ、ＰＴＦＥなどのような軟性の材料又はバイトン（登録商標）、テフロン（登録商標）、カルレッツ（登録商標）などであることができる。
【００１４】
フローセクションのガスケットは、ユニットの列のユニットの平面に対応しているパターンを有することができる。ユーティリティプレートのタービュレータ挿入部は、ユニットの列のユニットの平面に対応しているパターンを有することができ、又は、ガスケット及びユーティリティプレートのタービュレータ挿入部の両方が、ユニットの列のユニットの平面に対応しているパターンを有することができる。これによって、形成されたチャネル中の媒体のフロー又は流体のフローは、ガスケットの平面と接触しないか、ガスケットの縁部との接触が最小となる。各タービュレータ挿入部は、チャネルプレートのユニットの列の平面側に支持体を与えることができる。
【００１５】
本発明はまた、例えば、プレート反応器であり、さまざまなプレート又はセクションを有する、平らにデザインされた連続的なフローモジュールに関する。少なくとも１つのチャネルプレートが、ユーティリティプレート、バリアプレート、熱交換プレート又は少なくとも１つのフローセクションと一緒に積み重ねられる。フローモジュールは、複数の積み重ねたフローセクション（a stack of flow sections）を有することができ、フローモジュールは、プロセス流体用の少なくとも１つの入口と、プロセス生成物用の少なくとも１つの出口とを有することができる。１つの入口が、第１のチャネルプレートに接続されることができ、１つの出口が、最後のチャネルプレートに接続されることができる。プロセスチャネルは、平行に接続されることができるか、プロセスチャネルが、直列に、又は両方で接続されることができ、チャネルは、外部に接続されることができるか、チャネルは、内部に接続されることができるか、好ましくは、チャネルは、さまざまなチャネルプレートの間で外部接続される。このような配置の１つの例は、２つのチャネルプレートの２つのチャネルが、互いに平行に接続され、チャネルが、第３のチャネルプレートの１つのチャネルに組み合わせられ、第３のチャネルプレートは、第１の２つのプレートと直列に接続されている。このような配置は、反応物質が、第１の２つのチャネルプレートで生成され、第２の反応が、第３のチャネルプレートで起こる２工程反応に適することができる。当然ながら、チャネル間の接続のいかなる組合せも、本発明に係る、１工程反応又は多工程反応のために、さまざまな反応のためにデザインされることができる。内部と外部との少なくとも一方のダクトが、ユーティリティプレートと接続しており、ユーティリティプレートは、互いに直列又は平行か、両方で接続されている。
【００１６】
フローモジュールはまた、フローモジュールに接続されることができるクランプ装置を有することができ、クランプ装置は、２つのエンドプレートと、皿ばねと、ピストンと、テンションロッドとを有する。皿ばねの積み重ね（piles of disc spring）が、ピストンに螺合され、一連のばね（a grid of springs）として配置される。少なくとも一連のばねが、フローモジュールに含まれ、少なくとも１つの一連のばねが、少なくとも１つのフローセクション又は少なくとも１つのチャネルプレートに対するクランプ力を分配するために、エンドプレートの一方に支持され、フローセクションが、２つのエンドプレートの間に置かれる。また、ピストンは、一連のばねの構成体を有するエンドプレートで孔を通ってガイドされる。フローモジュールは、液圧シリンダ又は液圧アクチュエータのような液圧ツールを有することができる。液圧ツールは、フローモジュールの開閉のためのツールを与えることができるか、フローモジュールの緊密なシーリングを確実にするために、フローモジュールプレートに対する圧力を与えることができるかの少なくとも一方であることができる。
【００１７】
チャネルプレートのユニットの列は、互いに隣接しており、各ユニットは、平面とチャネル形成面とを有し、平面は、チャネル形成面に対向している。本発明に係るチャネル形成面は、湾曲した凸状面、台形面、長方形面、正方形面、三角形面から選択されることができ、これらユニットの列は、同じ表面のタイプから選択されたあらゆるチャネル形成面を有することができるか、ユニットの列のチャネル形成面は、湾曲した凸状面、長方形面、正方形面及び三角形面の少なくとも１つの組合せであることができる。各チャネルプレート中のチャネルの形状の目的は、チャネルプレートの各々での混合又は熱伝達性能を高めることである。従って、例えば、各単一の反応のために、より適した全体のプロセスの必要性が得られることができる。フローモジュール中のチャネルプレートは、全て同じであることができるか、全てが、プロセスの必要性に応じて異なっていてもよい。
【００１８】
平面及びユニットのチャネル形成面は、チャネルプレートが、フローセクションで、又はバリアプレートの間で組み立てられたとき、流体又は媒体のフローが列の内でユニットを通過することを可能にするように、列で交互に配置されている。ユニットの平面は、チャネルがシールされることができ、漏れが避けられることができるようにして、バリアプレート又はユーティリティプレートがガスケットで装着されることを可能にする。平面は、列か、交互に配置されることができる。好ましくは、平面は、列で配置される。平面が列で配置されたとき、ユーティリティプレートのタービュレータ挿入部を備えたユニットの列を支持することが可能であり、これは、高圧がチャネルプレートに与えられることができ、漏れが避けられることができることを可能にする。チャネルは、入口で始まり、チャネルプレートを出てユニットを通って連続的であり、チャネルは、ユニットの最後の列の出口で終わっている。ユーティリティプレートのユーティリティフローと同様にプロセスチャネルも、複数のフローセクションの間に、平行、又は直列、あるいはその両方で接続される。これらフローセクションの間の接続は、外部的又は内部的であることができる。好ましくは、チャネルプレートのチャネルは、外部に接続される。内部と外部との少なくとも一方のダクトが、フローセクションのユーティリティプレートと接続している。また、ユーティリティプレートは、互いに直列に、又は平行に、あるいは両方で互いに接続されている。ユーティリティプレートの入口及び出口は、熱電対、抵抗温度計など用のポートを有することができる。
【００１９】
チャネルプレートは、チャネル又はプレート内のターニングボックスに接続された複数のポートを有することができる。これらポートは、チャネルプレートの１つの側面、２つの側面、又は３つの側面、又はチャネルプレートの全ての側面に配置されることができる。これは、これらポートが、チャネルプレートの少なくとも１つの側面に配置されることを意味している。これらポートは、塞がれるか、さまざまな機器が備え付けられる、又は、これらポートは、塞がれかつ備え付けられたポートの組合せであり、機器は、ポートを介してチャネルに、又はターニングボックスの空のスペースに導入され、チャネルプレートのいかなる位置にも配置されることができる。ポートを介してチャネルに、又はターニングボックスに導入されることができる機器は、反応物質用の入口と、追加流体用の入口と、プロセス流体用の出口と、後の段階でチャネルに供給される中間生成物の出口と、試験サンプルの出口と、噴射ノズルと、入口分散器（disperser）と、即時の又は制御された圧力開放のための安全装置（security device for pressure release instant or controlled）と、センサユニットと、熱電対と、抵抗温度計とからなるグループから選択されることができる。これらポートは、例えば、流体、反応物質などの噴射のための手段、例えばノズルを有することができ、ノズルは、追加流体、再混合流体、再分散流体などをチャネルの選択された位置に導入することができる。位置は、いかなる位置でもよく、これは、流体の導入がチャネルプレートの、又は、フローモジュールのチャネルプレート、又は第２のプレートなどのいかなるところにある入口でなされることができることを意味している。混合又は分散は、ときどき、保持時間の後、又はチャネルプレートを通って進行した後、再混合又は再分散されことを必要とし、そして、チャネルに再び混合又は分散を噴射するのは適切であることができ、これは、１つのプレートの出口と隣のプレートの入口との間で行われることができ、噴射は、適した種類のノズルで行われることができる。ポート又は入口に挿入されるノズルは、適切なノズルから選択されることができ、例えば、噴射ノズル、分散ノズル、再分散ノズル、再混合ノズル、同軸ノズル、チューブノズルなどである。同軸ノズルは、互いの内に配置された２つ以上のチューブを備えたノズルとして規定されることができ、大きな半径を有するより大きなチューブは、より小さな半径を有するより小さなチューブを囲んでいる。このようなノズルが使用されたとき、２以上の流体が混合されるか、又は分散を形成することができる。再混合ノズルは、ノズルヘッドを備えた孔を有するチューブノズルであることができ、また、孔は、チューブよりも小さな半径を有する。ノズルは、分散ノズルの出口で少なくとも１つの孔を有することができる分散ノズルであることができ、孔は、同心円で配置されることができるか、孔が他の適したパターンで配置されることができる。
【００２０】
チャネルプレートは、チャネルプレートの入口部分に、分散フロー入口又は噴射入口であることができるプロセスフロー入口及び第２の入口を有することができる。プロセスフロー入口及び第２の入口は、組み合わせられることができ、チャネルは、ユニットの第１の列の第１のユニットの前に直線部分を形成することができる。チャネルの直線部分はまた、第１のターニングボックスで終わることができる。第２の入口は、例えば、付加的な流体を導入することができるノズルのような、流体、反応物質などの噴射のための手段を有することができる。ノズルは、適切なタイプのノズルから選択されることができ、材料又は物質をプロセス流体に導入するか噴射するための分散ゾーンを形成する直線部分に挿入されることができる。流体の入口もまた、チャネルプレートのチャネルに入れられる前に組み合わせられることができる。この代わりの形態によれば、プロセスフロー用の１つの入口、及び流体などの噴射用の他の入口を有することが必要でない。従って、チャネルプレートの外部に結合された入口に関して、プロセスフロー入口を使用することのみが可能である。
【００２１】
制御されかつ高速で安全なようにしてチャネル中のプロセスフローに非混和性の液体を導入することによってフローに微細分散を生成したとき、ノズルが適切なデザインを有することが重要である。デザインされたノズルは、分散器又は噴射器であることができる。ノズルは、チャネルプレートの第２の入口ポートに係合されることができる。少なくとも１つの非混和性の液体の位相が、ノズルによって同時に供給されることができる。デザインされたノズルは、孔径（Ｄ）を有する閉じた端部に単一の孔領域を備えた閉じたチューブの形態であるマウスピースを有する分散器であることができ、又は、複数のｎの孔が、ノズルの孔の数ｎで割られた孔の合計面積に対応する径（Ｄ）があり、これは、ノズルの孔の長さ又は深さ（Ｔ）よりも適切に大きい。比率は、孔の長さが孔の直径よりもかなり小さい（Ｔ＜＜Ｄ）ように選択されることができる。分散器が使用されたとき、小滴は、分散器から噴霧され、プロセスフローに小滴のコーンを生成する。生成される小滴のサイズは、ノズルのちょうど出口のところでの圧力差及びコンパートメントの圧力に依存している。孔の長さ（Ｔ）が長ければ、その点で所望の圧力条件を生成するのは非常に難しい。
【００２２】
小さなサイズのノズルに対して、長さ（Ｔ）及び径（Ｄ）は、非常に小さく、製造上の限界が起こる。このようなノズルを形成するための好意的な方法は、例えば、エッチング、レーザ穿孔、又は薄いプレートにマイクロドリルを使用して、チューブ上にレーザ又は電子ビームによって球状溶接されることである。ノズルは、小滴を生成することができ、小滴のサイズは、フロー及び選択されたノズルの径に依存している。１つのノズルを通るフローを増加させるために、より大きな孔を形成するか、ノズルを通る多くの孔を形成することが可能である。１つの大きな孔に代わって多くの小さな孔を使用することによって、より小さな小滴を形成することが可能である。各孔で同じ圧力条件を有することを確実にするために、ノズルが球状溶接されたチューブの主軸に対して孔を軸対称に配置することが好ましい。同心円に位置された孔のいくつかの列があることができる。孔のサイズは、同心円の半径に関するフロー速度、又は孔から通過する流体の粘性に従って選択されることができる。ノズルから出る物質の噴霧は、パルスモードで連続的であるか、多目的のフローモジュールのアプリケーション又はプロセスに特に適用された間隔で噴霧されることができる。
【００２３】
供給用のポンプが、流体を加圧するためにノズルに接続されることができる。流体は、円錐形状であるようにしてノズルから外部に噴霧される。ポンプは、ノズルに流体を連続的に送り出すか、パルスモードでノズルを供給することができる。パルスは、例えば、ポンプの動作周期の制御によって、又はノズルへの供給ラインのバルブによって生成されることができる。ポンプは、所定の圧力レベルを維持するように適切に制御される。ノズルがパルスモードで供給されるならば、ノズルとパルスバルブとの間の体積が圧力に対して変化しないことが重要であることができる。バルブの動作周期、即ちオープンタイムは、全周期の１００％に等しくかそれ未満であり、かつ、≠０％であり、以下に見られることができる所定の流量を与えるように制御されることができる。
【数１】
【００２４】
ノズルは、パルスモード又は非パルス（un-pulsed）モードの下で動作されることができ、所定の平均流量で流体の噴霧を与えるために使用される。ノズルのサイズは、利用可能な圧力で十分な流量を与えるように選択され、また、圧力レベルは、所定の小滴のサイズを与えるように設定されることができる。これは、小滴のサイズが、一定の流量でポンプ圧を変更することによって調節されることができることを意味している。ポンプ速度は、開放弁、即ち非パルスモードによって設定流量を与えるように制御されることができる。
【００２５】
チャネルプレートの平面は、好ましくは、チャネルに垂直に、平行な列で配置され、また、列の平面は、チャネルプレートの両側でバリアプレート又はユーティリティプレートを支持する。バリアプレートは、セパレートプレートであることができるか、チャネルプレートと、又はユーティリティプレートと一体化されることができる。１つ又は２つの熱交換プレートがチャネルプレートに接続されることができ、熱交換プレートは、非流動性の熱伝達部材、又はペルチェ素子であることができる。
【００２６】
バリアプレートは、チャネルプレートに真鍮で作られ、サンドイッチタイプの構成体を与えることができるか、チャネルプレートは、他の代わりの形態に従ってユーティリティプレートに真鍮で作られることができる。バリアプレートは、チャネルプレート又はユーティリティプレートに適切な方法によって配置されることができる。前に述べられたように、チャネルプレートが、チャネルプレートの一方又は両方の水平な側面に配置された１つ又は２つのバリアプレートを有することができるそのバリアプレートは、プロセスチャネルをシールしている。バリアプレートは、前に述べられたようなチャネルプレートにガスケットでシールされることができる。壁又はバリアプレートは、熱伝導性材料であることができ、冷却又は加熱流体をチャネルの外部を通過させることを可能にする。バリアプレートの少なくとも１つが、チャネルプレートのアプリケーションのための絶縁性材料であることができ、特別な温度範囲が必要とされる。バリアプレートの材料は、代わって、形成された生成物をメンブレンを通過させるように、又はプロセス流体あるいはメンブレンを通ってチャネルプレートのチャネルに加えられる追加の材料のために、適切な孔のサイズのメンブレンからなることができる。バリアプレートはまた、フィルタ材料であることができる。異なる材料のバリアプレートの組合せもまた可能であることができる。１つの代わりの形態によれば、バリアプレートの少なくとも１つは、固体の熱伝導性材料、絶縁体材料又はメンブレン材料を含むことができる。１つの代わりの形態によれば、２つのチャネルプレートがメンブレンの両側に置かれることができる。従って、１つのチャネルプレートが、生成物及び他のチャネルプレート、プロセスフローを運搬する。チャネルプレート及びチャネルプレートを囲んでいる機器の重要な特徴は、適応性及び容易なアクセスである。それ故、チャネルプレートは、例えば、ろ過、メンブレンによる分離、混合などのような異なる動作を可能にするために適用されることができる。チャネルプレートは、少なくとも１つの触媒によって覆われているか、又は混合又はプラグフローを生成することを可能にするデザインを有することができる。
【００２７】
チャネルプレートは、１つの代わりの形態に従って１ピースとして製造されることができ、ユニットの列は、プレートに一体化されている。チャネルプレートのサイズ又は形状は、フローモジュール又は反応器中のフローチャネルを形成する任意の適切なデザインであることができる。チャネルプレートの材料は、ステンレス鋼、鉄系合金（iron-based alloy）、ニッケル系合金（nickel-based alloy）、チタン、チタン合金、タンタル、タンタル合金、モリブデン系合金（molybdenum-base alloy）、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ガラス、石英、グラファイト、強化グラファイト、ハステロイ又はプロセス媒体に耐性のある他の材料であることができる。チャネルプレートに適した他の材料は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルヒド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ペルフルオロエラストマ又はフルオロエラストマ、ＰＰ（ポリプロピレン）など、又はこれらの組合せのプラスチック材料のような特別な材料である。
【００２８】
１つの代わりの形態によれば、チャネルプレートは、その中央面でプレートを分割することによって形成されることができ、チャネルの複雑な構造がより単純化され、より容易に製造されることができる。このように、チャネルプレートが、２つの部品に分割されることができ、これら部品は、正方形の切断面を有する正方形の形状の部材と、表面の切断面を形成しているチャネルとからなる。２つの部品は、互いに相補的であることができ、これらは、一緒にチャネルを形成する。２つの部品の間で、ガスケットが、２つの部分のチャネルプレートのチャネルをシールすることができる。
【００２９】
本発明は、他の代わりの形態のチャネルプレートにさらに関する。これは、２つの成形シート又は２つのプレスドプレート、及び反応器プレート又はフロープレートからなり、プレートは、各平面の側にガスケットを有し、ここに２つの成形シート又は２つのプレスドプレートが装着される。
【００３０】
チャネルプレートのチャネルは、ユニットの配置で蛇行したパスを形成するユニットの複数の列を有することができる。従って、流体のフローの３次元フロー方向は、各チャネルプレートのチャネルで発達されている。「３次元」チャネルを通過する流体は、純粋な液体、液体の混合物、非混和性の液体、粒子状物質を含む液体、又は溶解された液体、又は遊離ガスであることができる。
【００３１】
本発明に係るユーティリティプレートは、チャネルプレート用のコンパートメントと、さらに、タービュレータ挿入部用の、及び熱交換流体用の１つのコンパートメントとを有することができる。ユーティリティプレート又は熱交換プレートは、少なくとも１つのユーティリティプレート及び１つのチャネルプレートを有することができるフローセクションの熱交換器部分である。チャネルプレートは、１つの代わりの形態に係るユーティリティプレートのコンパートメント中に挿入されることができる。他の代わりの形態によれば、１つのチャネルプレートが、２つのユーティリティプレートの間に挿入されることができる。チャネルプレートは、２つのユーティリティプレートの２つの補足コンパートメントによって形成されたスペース内に配置されることができる。ユーティリティプレートのコンパートメントは、全体のチャネルプレート又は単なる噴射ポート及びポートを全て残してチャネルプレートの部品を囲むことができる。ユーティリティプレートのコンパートメントは、細長い四角形であることができるスペースであり、チャネルプレートが置かれることができるか、一体化されることができる。ユーティリティプレートのタービュレータ挿入部は、ウィング又は取着されたフィンを有することができる。タービュレータ挿入部は、さらに、金属の形態であることができる。ユーティリティプレートの入口又は出口と、チャネルプレートの入口又は出口との少なくとも一方が、挿入された熱電素子を有することができる。ユーティリティプレートは、ＷＯ２００８／０７６０３９により開示されたような、区分された熱交換プレートであることができる。
【００３２】
本発明に係るクランプシステム（clamping system）は、フローモジュールに加えられた力、従ってモジュール中の圧力を制御するためにフローモジュールに接続されている。このようなクランプシステムは、ＷＯ２００８／０６６４４７、又はＳＥ０８０１１８１−９に見られることができる。クランプシステムは、２つのエンドプレートと、皿ばねと、テンションロッドとを有することができる。皿ばねの積み重ねが、２つのエンドプレートの一方に第１の一連のばねとして配置されることができ、皿ばねが、第１のエンドプレートに支持されることができる。２つのエンドプレートの間には、少なくとも１つのフローセクションが置かれることができ、対向側のエンドプレートには、さらに、皿ばねの積み重ねが第２の一連のばねとして置かれることができる。複数の一連の皿ばねもまた、フローセクションの間に置かれることができる。テンションロッドは、クランプシステムが閉じた位置にあるとき、皿ばねの積み重ねに張力を分配するために２つのエンドプレートを接続することができる。
【００３３】
フローモジュール又は反応器を適切にシールするために、クランプ力は、適正範囲内になければならない。ばねの構成体、つまり、一連のばねの積み重ねは、プレート反応器のようなフローモジュールの複数のプレートにばね力を分配している。フローモジュールは、一緒に積み重ねられたプレートの少なくとも１つの層を含む。ばね力Ｆは、ばねの長さＬの関数である。ばねの長さは、ＬｍａｘからＬｍｉｎまでの範囲内で変化し、Ｌｍａｘは、負荷されていないばねの自由長さとして規定され、Ｌｍｉｎは、最大圧縮でのばねの長さとして規定される。最大の力Ｆｍａｘは、ばねの最大圧縮でのばね力として規定され、ばね力は、それ故、０ないしＦｍａｘで変化する。ＬＸに対応するばね力Ｆｘは、漏れが生じないが、ばね力が永久的な変形のリスクなく、力Ｆ２よりも大きくあるべきでないことを確実にするために、力Ｆ１よりも大きくなければならない。Ｆ１及びＦ２は、それぞれ、長さＬ１及びＬ２に対応し、Ｌ１＜Ｌｘ＜Ｌ２である。ばね又はばねの積み重ねの使用によって、適切な力圧縮曲線で、十分な動作幅Ｌ１〜Ｌ２が達成されることができる。Ｌ１ないしＬ２の範囲は、製造、組み立て及び動作からの他の幾何学的な不一致よりも大きくなければならない。このような不一致は、例えば、平坦さ及び厚さ、又は組立てでの力から生じる変形、又は熱膨張による寸法変化、又は動作での材料クリープへの耐性を与えることができる。
【００３４】
本発明に係るフローモジュールは、圧力解放装置を有することができる。この圧力解放装置は、複数のポート、噴射ポート、又はフローチャネル入口に、フローチャネル出口、又はフローセクションの間の接続に接続されることができる。圧力解放装置は、受動、又は能動であることができる。受動の圧力解放装置は、破裂フォイルであることができるが、いかなる適切な受動の圧力解放装置も使用されることができる。能動の圧力解放装置は、材料又は物質を消すための複数の射出装置であることができ、この能動の圧力解放装置は、モニタリング及び制御プログラムが備え付けられ、コンピュータからのコマンドに作用することができる。他の能動の解放装置は、熱交換流体のフロー規制装置であることができ、これはまた、モニタリング及び制御プログラムが備え付けられたコンピュータからのコマンドに作用することができる。しかし、他の能動の圧力解放装置が、プロセス材料、又は追加材料のためのフロー規制装置であることができ、それは、さらにモニタリング及び制御プログラムが備え付けられたコンピュータからのコマンドに作用することができる。
【００３５】
フローモジュールのさまざまな部品の材料は、ステンレス鋼、鉄系合金、ニッケル系合金、チタン、チタン合金、タンタル、タンタル合金、モリブデン系合金、ジルコニウム、ジルコニウム合金、ハステロイ、ガラス、石英、グラファイト、強化グラファイト、ＰＥＥＫ、ＰＰ、ＰＴＦＥなど、又はこれらの組合せから選択されることができる。
【００３６】
以下では、本発明が、図１ないし図２５を使用して説明される。これら図は、本発明を説明する目的のものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明に係るユニットの列を示している。
【図２】図２は、本発明に係るチャネルプレートを示している。
【図３】図３は、本発明に係るチャネル及びポートを示している切断面を含む図２のチャネルプレートを示している。
【図４】図４は、本発明に係るチャネルプレートの横断面を示している。
【図５】図５は、ユニットの各列の終わり及び始まりのところにターニングボックスを有するチャネルプレートの横断面を示している。
【図６】図６は、本発明に係るチャネルプレートの横断面及び側面を示している。
【図７】図７は、代わりの形態のチャネルプレートを示している。
【図８】図８は、図７の組み立てられたチャネルプレートのチャネルを示している。
【図９】図９は、本発明の他の代わりの形態のチャネルプレートを示している。
【図１０】図１０は、図９の組み立てられたチャネルプレートを示している。
【図１１】図１１は、チャネルプレートの他の態様を示している。
【図１２】図１２は、図１１の組み立てられたチャネルプレートを示している。
【図１３】図１３は、２つのユーティリティプレートの間に挿入されたチャネルプレートを示している。
【図１４】図１４は、チャネルプレートが、本発明の代わりの形態に係る２つのユーティリティプレートの間にどのように配置されるかを示している。
【図１５】図１５は、ユーティリティと、タービュレータがユーティリティプレートにどのように配置されるかを示している。
【図１６】図１６は、本発明の代わりの形態に係る組み立てられたフローモジュールを示している。
【図１７】図１７は、フレームを有する本発明の組み立てられたフローモジュールを示し、これは、２つのテンションロッドと２つのエンドプレートとを有し、フレームは、液圧シリンダの助けによってチャネルプレート及びユーティリティプレートを適所に保持していることを示している。
【図１８】図１８は、本発明の他の代わりの形態に係る組み立てられたフローモジュールを示し、両エンドプレートが、一連のばねを有するようにして配置されていることを示している。
【図１９】図１９は、Ｂ−Ｂ切断線を含む、組み立てられたフローモジュールを示している。
【図２０】図２０は、Ｂ−Ｂ断面と、フローセクションが適所にどのように係合されるかを示している。
【図２１】図２１は、２つのテンションロッドの間に配置されたフローセクションを含むＢ−Ｂ断面を示している。
【図２２】図２２は、本発明に係るチャネル形成面の３つの例を示している。
【図２３】図２３は、例１の滞留時間分布（ＰＴＤｓ）を示しているグラフである。
【図２４】図２４は、例２の小滴サイズの分布を示しているグラフである。
【図２５】図２５は、例３の単一フローセクションの温度特性を示しているグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明に係るユニット１のいくつかの列を示している。ユニット１は、平らである一部分２と、湾曲している一部分３とを有し、各ユニット１は、壁４によって隣のユニット１から分離されている。チャネルプレートの全てのユニット１は、１つの単一体として一緒になっている、即ち、ユニット１、壁４又は列の間の接合部なしで、同じ材料でできたチャネルプレートである。ユニット１の平面は、列を形成している配置でチャネルプレートに並設されている。平面２の並設された列は、例えば、ガスケットに対する支持体を形成している。ユニット１の平面側は、湾曲側に対向している。従って、ユニット１の列の配置は、硬化された列（cured row）に隣接している平面の列のパターンを形成し、各ユニットは、壁４で隣から分離されている。図２は、対称的な平行なパターンを形成するように並設された、チャネルプレート５のユニットの列を示しており、Ｙ方向の平面２の列が、Ｙ方向の湾曲面３の隣接している列を有する。これらユニットは、湾曲面３と、図２には見られないバリアプレート又はユーティリティプレートとの間に、Ｘ方向にチャネルを形成している。壁４は、チャネルプレート５のチャネルをいくつかのセクションに分割し、チャネルは、一方の側からチャネルプレート５に沿って隣に延び、これにより、いくつかのチャネルの列にいくつかの混合ゾーンを備えた長いチャネルを形成している。図３は、切断面を含むチャネルプレート５を示している。切断面は、チャネル６、及びポート７がチャネル６とどのように連通しているかを示すことを目的としている。図２と同様に図３は、チャネルプレート５の側面の一方に示されたターニングボックス８を示している。チャネルプレートが向きを変えられる（ターンされる）（turn）と、ターニングボックスがチャネルプレートの対向側に現れ、ターニングボックス８が、かくして、ポート７がチャネル６と連通するように配置されている側面に見られる。これは、上述の切断面に図示される。従って、ターニングボックス８は、チャネルプレートの両側に、Ｙ方向に配設されている。ターニングボックス８の形成されたスペースは、湾曲した障害物又はターニングユニット８ｃと一緒に、ユニット１の２列とチャネルプレートの内面８ａとの間のスペースとして規定される。図４では、この障害物は、ユニット１の湾曲部分３の複数の部分である。壁８ｂは、壁４の延長部であり、ターニングボックス８を互いに連通している２つのコンパートメントに部分的に分割する。ターニングボックス８では、壁８ｂが、壁４と比較して減少されたサイズを有し、チャネル６は、１つのチャネルの列から隣のチャネルの列まで向きを変える（ターンする）ことができる。壁及びターニングボックスのユニットの配置は、チャネル６中のフローの混合性を高める。チャネル入口９が図３に見られ、この入口は、流体のプロセスフローのために意図されている。チャネル入口９は、プロセスフローを噴射された反応物質又は他の噴射された流体と混合する、即ち混ぜ合わせるために、直線状のチャネル部分１１を形成するように、噴射ポート１０と組み合わせられる。この流体は、図３に示されない噴射ノズル又は入口分散器によって噴射ポート１０を通して噴射される。
【００３９】
図４は、本発明に係るチャネルプレートの横断面を示している。この図は、ターニングボックス８が、チャネルプレートの両側に配置されていることを示している。図はまた、図３にも示されるように、ポート７がチャネル６に向かっていること、即ち、ターニングボックス８内のスペースに向かっていることを示している。図４には、ターニングボックス８において、ターニングユニット８ｃが、列のユニットとは異なる横断面を有することが示されている。ターニングユニット８ｃの横断面は、この図では、周面を有し、この周面は、平らな部分を備えた４分の３の円であり、横断面は、Ｐ状の断面（P-section）として規定されることができる。チャネル６がターニングボックスで１つのチャネル列から他のチャネル列まで向きを変える（ターンする）限り、他のタイプの横断面のターニングユニット８ｃが可能である。ポート７では、追加反応物質用の入口、追加流体用の入口、試験されるプロセス流体用の出口、後の段階でチャネルに供給される又は再循環されるか分離されるかのいずれかの中間生成物用の出口、試験サンプル用の出口、噴射ノズル、入口分散器、即時の又は制御された圧力解放のための安全装置、スペクトル測光器、光センサ、近赤外線センサ、ＮＩＲ技術、熱電対、抵抗温度計などのようなセンサユニットのようなタイプの機器が挿入されることができる。
【００４０】
図５は、ユニットの各列の終わり及び始まりのところにターニングボックス８を有するチャネルプレートの一部を示している。ターニングボックス８は、２つのコンパートメント１２を有し、チャネルは、ユニットの１つの列から他へと向きを変える（ターンする）。図２ないし図５では、ユニットがいくつかの列を形成しているいくつかのユニットによって構築された１つのピースを形成しており、ユニットの列がプレートに一体化されていることが明らかである。これらの図では、ユニットは、ばらばらではなく、代わって、これらは、材料の１つのピースから溶融結合されているか、チャネルプレートが機械加工されている、鋳造されている、モールド成形されている、又は切断されている、又はレーザ切断されている、又は放電加工（ＥＤＭ）されているか、電気腐食されている。
【００４１】
図６は、本発明に係るチャネルプレート５の横断面及び側面を示している。図は、入口９及び出口１３を示し、入口と出口との間にフローチャネル６がＸ方向に延びている。チャネルは、各チャネルの列１４によって各ユニットによって上下に延びており、列１４は、この図のＸ方向にある。また、この図は、チャネルが、ユニットの間の接合部なしでＹ方向に積み重ねられたユニットのいくつかの列を含むことを示している。図はまた、これらユニットの間の壁４を示している。側面図では、ポート７が見られることができ、この側面図は、チャネルプレートがいくつかのポート７を有することができることを示している。側面図では、入口９もまた見られることができ、さらに、噴射ポート１０及び出口１３が見られることができる。本発明に係るチャネルプレートは、ターニングボックスが配置された一方又は両方の側にポートを有することができ、各列が、チャネルプレートの両側にポート７を有することができる。
【００４２】
図７は、本発明に係るチャネルプレート５の代わりの形態の一部を示している。プレートは、２つの成形シート１５、又は２つのプレスドプレート１５と、形成されたチャネル６を隣接している形成されたチャネル６から分離している壁４を有するフレーム１６とを有する。プレート１５は、フレーム１６の両面に、対向方向に置かれ、かくして、チャネル６を形成している。このチャネルは、プレート１５とフレーム１６の壁４との間に延びている。フレーム１６の両面の２つのガスケット１７は、チャネルプレートをシールしている。図７では、プロセス流体用の入口９が見られることができるが、出口は図示されない。図８は、図７の組み立てられたチャネルプレート５のチャネル６を示しており、チャネルが、プレスドプレートに沿って延び、図に見られない壁４によって分離されている。また、この図は、入口９がチャネル６とどのように連通しているかを示しているが、チャネル出口はこの図では見られることができない。図は、噴射ポート１０を示していないが、もちろん、このチャネルプレートには、ポート７と同様に噴射ポート１０が備え付けられることができる。チャネルは、ターニングボックス８で向きを変える（ターンする）が、これはこの図には示されない。
【００４３】
図９は、本発明のチャネルプレート５の他の代わりの形態の一部を示している。この代わりの形態によれば、チャネルプレートが、中心面で２つの半体（half）１８、１９に分割されている。組み立てられたとき、半体１８が半体１９に係合し、チャネル６を形成している。ガスケット１７は、本発明のこの態様に係るチャネルプレートの２つの半体をシールしており、これら半体と壁４との間にチャネル６を形成している。プロセス流体用の入口ポート９は、図に見られることができる。出口１３は、チャネルプレートのチャネル６から生成物を出している。ターニングボックス８は、１つの列から隣にチャネル６を回している。図１０では、チャネルプレート５の２つの半体１８、１９が組み立てられ、チャネル６が、２つの半体１８、１９の間に形成される。図１１は、中央面で分割されたチャネルプレート５の部品の他の態様をさらに示している。この態様によれば、２つのバリアプレート２０が、半体１８、１９と一体化されている。ガスケット１７は、チャネルプレートの形成されたチャネルをシールしている。図１２は、チャネル６がバリアプレート２０によって外部にどのようにシールされるか示している。
【００４４】
図１３は、２つのユーティリティプレート２１の間に挿入されたチャネルプレート５を示している。この代わりの形態によれば、２つのバリアプレート２０が、ユーティリティプレート２１のユーティリティチャネル２２からプロセスチャネル６をシールしている。ユーティリティチャネル２２内では、熱交換流体が、プロセスチャネル６中のプロセス流体へ、及びプロセス流体から、熱さ又は冷たさを伝達する。この図は、ターニングボックスユニット８ｃの１つの代わりの形態の形状を示しており、これは、Ｐ状の断面を形成している４分の３の円の横断面を有する。図は、さらに、ユーティリティプレートのタービュレータ挿入部２３がチャネルプレート５のユニットの平面側をどのように支持しているかを示している。従って、１つのユーティリティプレート２１は、ユーティリティフローチャネル２２と、タービュレータ挿入部２３と、バリアプレート２０とを具備し、ユーティリティプレートはまた、ここに述べられない他の構成要素を有することができる。ポート７は、プロセスチャネル６と連通しており、また、ポートには、さまざまなセンサ、ノズルなどが備え付けられることができる。Ｏ−リングは、バリアプレート２０に対してチャネルプレートをシールすることができる。また、Ｏ−リングは、チャネルプレート５の両側で溝２４に置かれることができる。スペース２５では、フレーム３２とタービュレータ挿入部２３との間に、Ｏ−リングが、バリアプレート２０に対してユーティリティプレート２１をシールすることができる。図には見られないが、熱交換流体用の出口２６ａ又は入口２６ｂ（即ち、２６ａ＋ｂ）は、ユーティリティプレート２１の外部に置かれている。熱電対又は抵抗温度計用のポート２７が、ユーティリティフロー用の入口又は出口の位置にあり、温度がモニタされることができる。
【００４５】
図１４は、チャネルプレート５が２つのユーティリティプレート２１の間にどのように配置されるかを示している。チャネルプレート５は、ユーティリティプレート２１中のコンパートメント２８と係合する。バリアプレート２０及びフレーム２９は、コンパートメント２８を形成している。チャネルプレート５は、コンパートメント２８に係合され、ガスケット１７は、コンパートメント２８の一体化されたバリアプレートに対してプロセスチャネルをシールしている。ガスケット１７は、チャネルプレート５の平面２に対応している切断面を有し、かくして、バリアプレート２０に対してチャネルプレート５のチャネル６をシールしている。プレートが組み立てられたとき、チャネル６中の媒体は、ガスケット１７の平面と接していないか、ガスケット１７の縁部との接触が最小である。図１４はまた、接続パイプ３０を示している。接続パイプ３０は、ユーティリティプレート２１と一緒に接続され、熱い、又は冷たい交換流体が、ユーティリティプレート２１の間に搬送されることができる。
【００４６】
図１５は、本発明に係るユ−ティリティプレート２１と、タービュレータプレート３１がユーティリティプレート２１にどのように配置されるかを示している。図１５では、タービュレータプレート３１は、フレームプレート３２に係合され、図には見られないＯ−リングでシールされている。タービュレータプレート３１は、図には見られない、ユーティリティプレートで一体化されたフレームプレートとバリアプレートとによって形成されたコンパートメントに係合されることができる。タービュレータプレート３１のタービュレータ部分は、チャネルプレートの平面の列に対応している列３３の形態のパターンを有し、チャネルプレートの平面の列は、図１５には示されない。列３３は、熱交換流体のフロー、従って熱伝達中の乱流を高めるためのフィン３４を有する。フィン３４は、さらにチャネルプレートのデザインに対応するようにデザインされており、フィン３４は、熱交換器フロー中の余分な乱流と同様に、チャネルプレート５の壁４に余分な支持を与える。特に、フローモジュールが高圧の下で動作するとき、チャネルプレートがガスケットによい接触圧力を与えるように支持されることが重要である。図には見られないチャネルプレートのためのコンパートメントは、ユーティリティプレートが組み立てられたとき、フレーム２９に装着されたバリアプレート２０によって形成される。バリアプレート３５は、熱交換流体の入口チャネル３６と出口チャネル３７とを有する一体化されたバリアプレートである。入口チャネル３６及び出口チャネル３７は、熱交換流体のフローの向きに応じて配置を変更することができる。入口３８は、入口チャネル３６と連通しており、ユーティリティフローが変更されたとき、入口３８は出口となることができる。プレートのポート孔３９は、プレートの間の熱交換流体の搬送のためのものである。連通パイプ４０は、流体の安全な搬送のためにポート孔３９にシールで係合されている。
【００４７】
図１６は、本発明に係るフローモジュールにおいて、組み立てられたフローセクション４１を示している。フローセクション４１は、モジュールフレーム４２に配置されている。フローセクション４１は、２つのテンションロッド４３の間に組み立てられている。サイズ、重さ及び動作圧力に応じて、フローモジュールは、図示されない、例えば、小さなフローモジュールで異なるようにして組み立てられることができ、モジュールフレーム４２は、テンションロッドに代わって、いくつかのアプリケーションにおいて単体で十分であることができ、フレームが冗長であれば、テンションロッドは、一緒にねじ留めされる必要があり、また、この図に示されるよりも多くのテンションロッドが必要である。
【００４８】
図１７は、本発明の他の代わりの形態を示しており、モジュールフレーム４２がこの図に詳細に示されない適所にフローセクション４１を保持している。この図では、フローセクション４１は、一連のばね４４及びエンドプレート４５からの力によって適所に保たれる。本発明のこの代わりの形態によれば、分散プレート４６と圧力プレート４７とは、２つのエンドプレートの間に置かれている。２つの距離ブロック４８が間に置かれるか、液圧シリンダ４９の助けによってエンドプレート４５及び分散プレート４６から取り除かれる。距離ブロック４８は、閉鎖位置にある、即ち、この図において間に置かれる。一連のばね４４は、この図の分散プレート４６と１つのエンドプレート４５との間に配置されるが、一連のばねは、フローセクション４１の両面に配置されることができる。液圧シリンダ４９からの力は、解放されることができ、フローセクション４１は、液圧シリンダ４９の助けのなしで適所に保たれる。フローセクション４１に対する力は、１つのエンドプレート４５と、ピストン５０がどれくらい遠くに外側エンドプレート４５に達したかの間の距離を測定することによって測定されることができる。２つのエンドプレート４５は、オープン位置にあるとき、意図した数のフローセクション４１がこれらの間に入られることができるように配置されている。２つのエンドプレートの間の距離は、複数のスリーブ５１を選択して、各テンションロッド４３にナット５２を締めることによって調節されることができる。
【００４９】
図１８は、本発明の他の代わりの形態に係る組み立てられたフローモジュールを示している。２つのエンドプレート４５の各々は、一連のばね４４を有するようにして配置されている。この図には、液圧シリンダ又は液圧アクチュエータのような液圧ツールは図示されない。いくつかのアプリケーションでは、液圧ツールが取り除かれることができる。フローモジュールが留められたとき、テンションロッド４３は、水平位置で適所にフローセクション４１を保持している。図１８は、さらに、ポート孔７がチャネルプレート５に見られることができるこの図において、チャネルプレート５がフローセクション４１にどのように配置されるか示している。フローセクション４１はまた、フレーム４２の梁から吊り下がっている保持手段５３によって適所に保持される。図１８は、一例として、圧力変換器を備えたポート器具５４を示している。
【００５０】
図１９は、フレーム４２及び１つのフローセクション４１を備えた組み立てられたフローモジュールのＢ−Ｂ線の断面を示している。この図はまた、２つの圧力プレート４７を示している。図２０並びに図２１は、フローセクション４１がフレーム４２中の位置にどのように置かれるかを示している、Ｂ−Ｂ断面の２つの図である。図２０は、フローセクション４１が下側のテンションロッド４３にどのように係合されるかを示している。図はまた、フローセクション４１の上側正面部分が上側のテンションロッド４３を通過することができ、２つのテンションロッド４３の間で適所に係合することができることを示している。フローセクション４１を吊り下げ位置に装着するための手段５３は、フレーム４２の梁から配置され、この図では、装着手段５３は、フックの形態であるが、任意の適切な手段が適用されることができ、ローラ装置５４によって容易に移動可能である。図２１は、吊り下げ手段５３による２つのテンションロッド４３の間の吊り下げ位置でのフローセクション４１を示している。ギャップ５５は、従って、フローセクション４１と下側のテンションロッド４３との間に形成され、この配置によって、フローセクション４１などのパッケージの重さが、フレーム４２の梁に与えられるので、テンションロッド４３は、フローセクション４１のパッケージに極度に負荷されず、モジュールと一緒にねじ留めすることによって生じた力のみがテンションロッド４３に加えられる。かくして、テンションロッド４３は、フローセクションのパッケージを適切な側面に保持している。
【００５１】
図２２は、プロセスチャネル６を形成しているユニットの列の３つの例を示している。これらユニットは、平面２を有し、これら平面は、バリアプレート２０又はユーティリティプレート２１に向かって向いている。２つのチャネルプレートは、バリアプレート２０又はユーティリティプレート２１の代わりに、図示されないメンブレン又はフィルタによって分離されることができる。平面２は、メンブレン又はフィルタの場合には、メンブレン又はフィルタに向けられる。図２２の例は、チャネル形成面３がバリアプレート２０又はユーティリティプレート２１の間でチャネル６をどのように形成しているか示している。この図では、チャネル形成面３は、選択肢Ａの湾曲した凸状面、選択肢Ｂの台形面、及び選択肢Ｃの三角形面によって示される。本発明によれば、プロセスチャネル６が必要な特性を与えられる限り、あらゆる適切なチャネル形成面が含まれる。
【００５２】
以下では、本発明が、例１〜３を使用して説明される。これら例の目的は、本発明の多目的のフローモジュールの性能を説明することであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【００５３】
例１：滞留時間分布（ＲＴＤ）
ＲＴＤは、反応器の軸方向のマクロ混合特性に関する情報を与える。分散モデルの使用によるＲＴＤの解釈は、近似によってなされた評価、又はプラグフローからの偏差を与える。この例では、ＲＴＤは、刺激応答技術によって測定される。光学プローブは、本発明の１つのフロープレートのプロセス側の入口及び出口に位置され、また、染料のパルスは、入口プローブの上流側に噴射される。
【００５４】
図２３は、試験される範囲（１０〜１００ｌ／ｈｒ）で選択された全ての流量に対して測定された、時間に対する吸収率の変化を示しており、代表的には、各プローブから数秒又は数分にわたって回収された何百又は何千ものデータ点に帰着する。これらデータは、ブロック平均であることができる。そして、ＲＴＤは、出口応答＝（出口エイジ分布）×（入口応答）である方程式を解析することによって入口及び出口応答から決定される。選択された流量で測定されたＲＴＤに軸方向の分散モデルを当てはめることによって、各流量に対してペクレ数（Ｐｅ）を計算することが可能である。これは、以下の式で規定される。
【数２】
【００５５】
ここで、ｕは平均の線形のフロー速度であり、Ｌはフローチャネルの長さであり、Ｄａは軸方向の分散係数である。理想的なプラグフローに関して、Ｐｅ→∞であり、理想的な後ろに混合されたフローに関して、Ｐｅ→０である。これは、実際の技術の観点から、プラグフローに対してＰｅ＞＞１であり、完全に後ろに混合されたフローに対してＰｅ＜＜１であることを意味している。
【００５６】
本発明の１つのフロープレートのための条件
反応器プレートのフローチャネルの寸法は、平均の横断面３．０ｍｍ×１６ｍｍ、フローチャネルの長さ約６ｍである。
【００５７】
また、流量＝５３ｌ／ｈｒ、噴射された染料の体積＝１．０ｍｌ、噴射された染料の濃度＝０．２６ｇニグロシン／Ｌである。
【００５８】
測定の結果が図２３に要約され、これは、１つのフロープレートに回収されたＲＴＤを示している。近道も停滞領域もなく、従って、プラグフローが、試験されたフローチャネルに形成された。図２３はまた、染料の分布の形状が出口プローブと入口プローブとでほぼ同じであることを示している。このデータから計算されたペクレ数は、およそ８００である。
【００５９】
例２：ノズル
複数の異なる噴射又は分散ノズルが、反応器プレートで試験された。ノズルは、異なる圧力及び流量の下で動作され、また、異性体のドデカンが、「水中の油」の分散を形成するように、水に噴射された。噴射圧力は、ノズルによって流量を増加させることにより増加された圧力に対して、それぞれ、２、４、６及び８バールであった。従って、ドデカン／水の比率は、各テストで異なる。小滴のサイズの分布が評価され、また、選択された結果は、１０個の１４０マイクロメートルの孔を備えたノズルに対して、図２４に要約される。
【表１】
【００６０】
比較的高い圧力降下は、ノズルによって生成された小滴のサイズを減少させる。物質移動速度は、化学反応において、２つの媒体間の境界面の表面積に強く依存し、従って、小滴のサイズが減少されることにより、より速い反応速度を維持する。
【００６１】
例３：熱交換
この実験では、プロセス流体の熱特性は、実行された単一のフローセクションのフローチャネルに沿って進行していた。純水に対して、チャネルプレートでのプロセス流体と、ユーティリティプレートでのユーティリティ流体との両方が使用された。プロセス流体の流量は２５ ｌ／ｈｒであり、ユーティリティ流体の流量は２０００ ｌ／ｈｒであった。温度がさまざまな時間に測定され、その結果が図２５に示されるグラフに要約される。
【００６２】
以下のプロセスの動作を試みるとき、本発明のフローモジュールが有用である。これらプロセスは、製造、反応、混合、混ぜ合わせ、極低温動作、洗浄、抽出及び浄化、ｐＨ調節、溶媒交換、化学物質の製造、中間化学物質の製造、低温動作で動作するときのＡＰＩ（医薬品原薬）の製造、スケールアップ及びスケールダウン開発、析出又は結晶化、多工程反応で動作させて、複数の噴射又は複数の追加又は複数の測定又は複数のサンプリングを行うこと、予冷動作、予熱動作、後熱及び後冷動作、バッチプロセスを連続的なプロセスに変換するプロセス、及び分割並びに再結合フローのための動作であることができる。
【００６３】
本発明中で予め形成されることができる反応のタイプは、付加反応、置換反応、脱離反応、交換反応、消滅反応、還元、中和、分解、置換化又は置換反応、不均衡化反応、触媒反応、裂ける反応、酸化、閉環及び開環、芳香族化及び脱芳香族化反応、保護及び脱保護反応、相転移及び相転移触媒、光化学反応、気相を含む反応、遊離基、親電子物質、求核試薬、イオン、中性分子などを含むことができる液相又は固相を含む。
【００６４】
アミノ酸合成、不斉合成、カイラル合成、液相ペプチド合成、オレフィンメタセシス、ペプチド合成などのような合成もまた、フローモジュールで実行されることができる。フローモジュールが使用されることができる他のタイプの合成は、炭水化物化学、二硫化炭素化学、シアン化物化学、ジボラン化学、エピクロルヒドリン化学、ヒドラジン化学、ニトロメタン化学などの反応、又は、複素環式化合物の、アセチレン化合物の、酸塩化物の、触媒の、細胞毒性化合物の、ステロイド中間物の、イオン液体の、ピリジン化学薬品の、ポリマの、モノマの、炭水化物の、ニトロンの、などの合成物である。
【００６５】
フローモジュールは、アルドール縮合、バーチ還元、バイヤー・ビリガー酸化、クルチウス転位、ディークマン縮合、ディールス・アルダー反応、デーブナー・クネーフェナーゲル縮合、フリーデル・クラフツ反応、フリース転位、ガブリエル合成、ゴンバーグ・バッハマン反応、グリニャール反応、ヘック反応、ホフマン転位、ヤップ・クリンゲマン反応、レイングルーバー・バッチョインドール合成、マンニッヒ反応、マイケル付加、ミカエリス・アルブゾフ反応、光延反応、鈴木・宮浦反応、レフォルマトスキー反応、リッター反応、ローゼンムント還元、ザンドマイヤー反応、シッフ塩基還元、ショッテン・バウマン反応、シャープレスエポキシ化、スクラウプ合成、薗頭カップリング、ストレッカーアミノ酸合成、スワン酸化、ウルマン反応、ウィルゲロット転位、ビルスマイヤー・ハック反応、ウィリアムソンエーテル合成、ウィッティヒ反応のような名前の反応に適している。
【００６６】
フローモジュールが適しているさらなる反応は、縮合反応、カップリング反応、けん化、オゾン分解、環化反応、環化重合反応、脱ハロゲン化、脱水素環化、脱水素化、脱ハロゲン化水素化（dehydrohalogennation）、ジアゾ化、硫酸ジメチル反応、ハロゲン化物交換、シアン化水素反応、フッ化水素反応、水素添加反応、ヨウ素化反応、イソシアン酸塩反応、ケテン反応、液体アンモニア反応、メチル化反応、カップリング、有機金属反応、メタレーション、酸化反応、酸化カップリング、オキソ反応、重縮合、ポリエステル化、重合反応、アセチル化、アリル化（arylations）、アクリレート化（acrylations）、アルコキシ化（alkoxylations）、アンモノリシス、アルキル化、アリル臭素化（allylic bromination）、アミド化、アミノ化、アジド化（azidations）、ベンゾイル化、臭素化、ブチル基導入、カルボニル化、カルボキシル化、塩素化、クロルメチル化、クロロスルホン化（chlorosulfonations）、シアン酸塩化、シアンエチル化、シアノメチル化（cyano-methy-lations）、シアン塩化（cyanurations）、エポキシ化、エステル化、エーテル化、ハロゲン化、ヒドロリシル化、（hydrosilylations）、ヒドロキシル化、ケタール化、ニトロ化、ニトロメチル化、ニトロソ化、ホスゲン化、（phosgenations）、四級化（quaternizations）、シリル化（silylations）、スルホ塩素化（sulfochlorinations）、スルホン化、スルホ酸化、チオカルボニル化（thiocarbonylations）、チオホスゲン化（thiophosgenations）、トシル化、アミノ交換反応、エステル交換反応などのような他の反応である。
【００６７】
本発明は、独立請求項と従属請求項によってさらに規定される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２列のユニットと、
少なくとも１つのターニングボックスと、
少なくとも１つの入口と、
少なくとも１つの出口とを具備するチャネルプレートであって、
各ユニットは、チャネル形成面に対向している１つの平面を有し、
前記ユニットは、各列で交互に配置され、チャネルプレートが使用中のとき、平面が、同じ列で、チャネルを形成しているチャネル形成面に隣接しており、
前記ターニングボックスは、チャネルプレートの隣接している２列のユニットと、チャネルプレートの１つの内側面との間のスペースに２つのコンパートメントを形成している隣接している２列のユニットの間に配置され、
前記コンパートメントは、高められた混合をもたらす３次元のフローを生じるように、壁によって分割され、流体が、ターニングボックスの第１の列のユニットから第２の列のユニットまで流れることができるチャネルプレート。
【請求項２】
チャネルプレートは、１つの部品を構成し、
前記列のユニットは、プレートと一体化されている、又は、チャネルプレートが、中央面で分割され、互いに対応している２つの部品を構成し、チャネルプレートのプロセスチャネルを一緒に形成している、又は、チャネルプレートは、フレーム及び２つの成形シート又は２つのプレスドプレートを構成し、前記フレーム及び２つの成形シート又は２つのプレスドプレートが、チャネルプレートの前記プロセスチャネルを一緒に形成している請求項１のチャネルプレート。
【請求項３】
列をなしている前記チャネル形成面は、湾曲した凸状面、台形面、長方形面、正方形面、三角形面から選択され、
前記列のユニットは、同じチャネル形成面のタイプから選択されたあらゆるチャネル形成面を有するか、湾曲した凸状面、長方形面、正方形面及び三角形面の少なくとも１つの組合せの前記列のユニットの前記チャネル形成面である請求項１又は２のチャネルプレート。
【請求項４】
前記列のユニットの各ユニットの前記平面は、チャネルプレートのチャネルに垂直な平行な列で配置されている請求項１ないし３のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項５】
チャネルプレートは、チャネルに、又は前記ターニングボックスに接続された複数のポートを有し、
前記複数のポートは、チャネルプレートの少なくとも１つの側面に配置され、
前記複数のポートは、塞がれるか、さまざまな機器が備え付けられるか、又は、前記複数のポートは、塞がれかつ備え付けられたポートの組合せであり、前記機器は、前記複数のポートを通って前記チャネルに、又は前記ターニングボックスの空のスペースに導入される請求項１ないし４のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項６】
前記備え付けられた複数のポートには、反応物質用の入口と、追加流体用の入口と、プロセス流体用の出口と、後の段階で前記チャネルに供給される中間生成物用の出口と、試験サンプル用の出口と、入口分散器と、即時の又は制御された圧力解放のための安全装置と、センサユニットと、熱電対と、抵抗温度計と、噴射ノズル、分散ノズル、再分散ノズル、再混合ノズル、同軸ノズル、チューブノズル又は機器の組合せから選択されたノズルから選択されたノズルと、からなるグループから選択された少なくとも１つの機器が備え付けられる請求項１ないし５のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項７】
チャネルプレートは、チャネルプレートの前記入口部分に、プロセスフロー入口と追加フロー入口とを有し、
前記プロセスフロー入口及び追加フロー入口は、ポートとチャネルプレートの前記チャネルとを接続している直線部分に組み合わせられる、又は、チャネルプレートは、チャネルプレートのチャネルの外部に組み合わせられたプロセスフロー入口及び追加フロー入口を有する請求項１ないし６のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項８】
分散ノズルが、少なくとも１つの入口又は少なくとも１つのポートに配置され、
前記分散ノズルは、前記分散ノズルの前記出口に少なくとも１つの孔を有し、前記孔は、同心円上に配置されている請求項１ないし７のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１のチャネルプレートと、バリアプレート又はユーティリティプレートと、あるいはバリアプレートとユーティリティプレートとの組合せを具備するフローセクションであって、
少なくとも１つのチャネルプレートが、２つのバリアプレートの間に配置され、前記バリアプレートは、前記チャネルプレート及び２つのバリアプレートによって形成されたチャネルをシールしている、又は、前記チャネルプレートは、タービュレータ挿入部を有する２つのユーティリティプレートの間に配置され、前記ユーティリティプレートは、前記チャネルプレート及び前記２つのユーティリティプレートによって形成されたチャネルをシールしている、又は、前記チャネルプレートは、１つのバリアプレートと１つのユーティリティプレートとの間に配置され、前記バリアプレート及びユーティリティプレートは、前記チャネルプレート、バリアプレート及びユーティリティプレートによって形成されたチャネルをシールしている、又は、フローセクションは、２つのチャネルプレートを有し、前記２つのチャネルプレートは、前記２つのチャネルプレートの間に設けられたメンブレン又はフィルタを有し、前記２つのチャネルプレートは、２つのバリアプレートの間にあるか、タービュレータ挿入部を有する２つのユーティリティプレートの間にある、又は、前記２つのチャネルプレートは、１つのバリアプレートと、タービュレータ挿入部を有する１つのユーティリティプレートとの間にあるフローセクション。
【請求項１０】
フローセクションは、ユニットの列のユニットの前記平面に対応しているパターンを有するガスケットを有する、又は、前記ユーティリティプレートの前記タービュレータ挿入部は、ユニットの列のユニットの前記平面に対応しているパターンを有する、又は、前記ガスケットと前記ユーティリティプレートの前記タービュレータとの両方が、ユニットの列のユニットの前記平面に対応しているパターンを有する請求項９のフローセクション。
【請求項１１】
前記形成されたチャネル中の媒体のフロー又は流体のフローは、前記ガスケットの平面と接触しないか、前記ガスケットの縁部との接触が最小となる請求項１０のフローセクション。
【請求項１２】
各タービュレータ挿入部は、前記チャネルプレートのユニットの列の平面の側に支持体を与える請求項９ないし１１のいずれか１のフローセクション。
【請求項１３】
１つ又は２つの熱交換プレートが、前記チャネルプレートに接続されており、
前記熱交換プレートは、非流動性の熱伝達部材、又はペルチェ素子である請求項９ないし１２のいずれか１のフローセクション。
【請求項１４】
前記ユーティリティプレートは、前記チャネルプレート用のコンパートメントと、タービュレータ挿入部用のコンパートメントとを有する請求項９ないし１２のいずれか１のフローセクション。
【請求項１５】
請求項９ないし１４のいずれか１の複数の積み重ねたフローセクションを具備するフローモジュールであって、このフローモジュールは、
プロセス流体用の少なくとも１つの入口と、
プロセス生成物用の少なくとも１つの出口とを有し、
前記１つの入口は、第１のチャネルプレートに接続され、前記１つの出口は、最後のチャネルプレートに接続され、
前記チャネルは、平行に接続されているか、前記チャネルは、直列に接続されているか、あるいは、その両方であり、
前記チャネルは、外部的に接続されるか、前記チャネルは、内部的に接続されるか、好ましくは、前記チャネルは、外部的に接続され、
内部と外部との少なくとも１つのダクトが、前記ユーティリティプレートと接続しており、前記ユーティリティプレートは、互いに直列か、平行か、その両方で接続されているフローモジュール。
【請求項１６】
クランプ装置が、フローモジュールに接続され、
前記クランプ装置は、
２つのエンドプレートと、
皿ばねと、
ピストンと、
テンションロッドとを有し、
前記皿ばねの積み重ねは、ピストンに螺合され、一連のばねとして配置され、少なくとも１つの一連のばねがフローモジュールに含まれ、少なくとも１つの一連のばねは、少なくとも１つのフローセクション又は少なくとも１つのチャネルプレートにクランプ力を分配するように、前記２つのエンドプレートの少なくとも一方に支持され、前記フローセクションは、前記２つのエンドプレートの間に配置され、前記ピストンは、前記一連のばねの構成体を有する前記エンドプレート中の孔を通ってガイドされる請求項１５のフローモジュール。
【請求項１７】
連続的なプレート反応器としての請求項１５又は１６のフローモジュールの使用。
【請求項１】
少なくとも２列のユニットと、
少なくとも１つのターニングボックスと、
少なくとも１つの入口と、
少なくとも１つの出口とを具備するチャネルプレートであって、
各ユニットは、チャネル形成面に対向している１つの平面を有し、
前記ユニットは、各列で交互に配置され、チャネルプレートが使用中のとき、平面が、同じ列で、チャネルを形成しているチャネル形成面に隣接しており、
前記ターニングボックスは、チャネルプレートの隣接している２列のユニットと、チャネルプレートの１つの内側面との間のスペースに２つのコンパートメントを形成している隣接している２列のユニットの間に配置され、
前記コンパートメントは、高められた混合をもたらす３次元のフローを生じるように、壁によって分割され、流体が、ターニングボックスの第１の列のユニットから第２の列のユニットまで流れることができるチャネルプレート。
【請求項２】
チャネルプレートは、１つの部品を構成し、
前記列のユニットは、プレートと一体化されている、又は、チャネルプレートが、中央面で分割され、互いに対応している２つの部品を構成し、チャネルプレートのプロセスチャネルを一緒に形成している、又は、チャネルプレートは、フレーム及び２つの成形シート又は２つのプレスドプレートを構成し、前記フレーム及び２つの成形シート又は２つのプレスドプレートが、チャネルプレートの前記プロセスチャネルを一緒に形成している請求項１のチャネルプレート。
【請求項３】
列をなしている前記チャネル形成面は、湾曲した凸状面、台形面、長方形面、正方形面、三角形面から選択され、
前記列のユニットは、同じチャネル形成面のタイプから選択されたあらゆるチャネル形成面を有するか、湾曲した凸状面、長方形面、正方形面及び三角形面の少なくとも１つの組合せの前記列のユニットの前記チャネル形成面である請求項１又は２のチャネルプレート。
【請求項４】
前記列のユニットの各ユニットの前記平面は、チャネルプレートのチャネルに垂直な平行な列で配置されている請求項１ないし３のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項５】
チャネルプレートは、チャネルに、又は前記ターニングボックスに接続された複数のポートを有し、
前記複数のポートは、チャネルプレートの少なくとも１つの側面に配置され、
前記複数のポートは、塞がれるか、さまざまな機器が備え付けられるか、又は、前記複数のポートは、塞がれかつ備え付けられたポートの組合せであり、前記機器は、前記複数のポートを通って前記チャネルに、又は前記ターニングボックスの空のスペースに導入される請求項１ないし４のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項６】
前記備え付けられた複数のポートには、反応物質用の入口と、追加流体用の入口と、プロセス流体用の出口と、後の段階で前記チャネルに供給される中間生成物用の出口と、試験サンプル用の出口と、入口分散器と、即時の又は制御された圧力解放のための安全装置と、センサユニットと、熱電対と、抵抗温度計と、噴射ノズル、分散ノズル、再分散ノズル、再混合ノズル、同軸ノズル、チューブノズル又は機器の組合せから選択されたノズルから選択されたノズルと、からなるグループから選択された少なくとも１つの機器が備え付けられる請求項１ないし５のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項７】
チャネルプレートは、チャネルプレートの前記入口部分に、プロセスフロー入口と追加フロー入口とを有し、
前記プロセスフロー入口及び追加フロー入口は、ポートとチャネルプレートの前記チャネルとを接続している直線部分に組み合わせられる、又は、チャネルプレートは、チャネルプレートのチャネルの外部に組み合わせられたプロセスフロー入口及び追加フロー入口を有する請求項１ないし６のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項８】
分散ノズルが、少なくとも１つの入口又は少なくとも１つのポートに配置され、
前記分散ノズルは、前記分散ノズルの前記出口に少なくとも１つの孔を有し、前記孔は、同心円上に配置されている請求項１ないし７のいずれか１のチャネルプレート。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１のチャネルプレートと、バリアプレート又はユーティリティプレートと、あるいはバリアプレートとユーティリティプレートとの組合せを具備するフローセクションであって、
少なくとも１つのチャネルプレートが、２つのバリアプレートの間に配置され、前記バリアプレートは、前記チャネルプレート及び２つのバリアプレートによって形成されたチャネルをシールしている、又は、前記チャネルプレートは、タービュレータ挿入部を有する２つのユーティリティプレートの間に配置され、前記ユーティリティプレートは、前記チャネルプレート及び前記２つのユーティリティプレートによって形成されたチャネルをシールしている、又は、前記チャネルプレートは、１つのバリアプレートと１つのユーティリティプレートとの間に配置され、前記バリアプレート及びユーティリティプレートは、前記チャネルプレート、バリアプレート及びユーティリティプレートによって形成されたチャネルをシールしている、又は、フローセクションは、２つのチャネルプレートを有し、前記２つのチャネルプレートは、前記２つのチャネルプレートの間に設けられたメンブレン又はフィルタを有し、前記２つのチャネルプレートは、２つのバリアプレートの間にあるか、タービュレータ挿入部を有する２つのユーティリティプレートの間にある、又は、前記２つのチャネルプレートは、１つのバリアプレートと、タービュレータ挿入部を有する１つのユーティリティプレートとの間にあるフローセクション。
【請求項１０】
フローセクションは、ユニットの列のユニットの前記平面に対応しているパターンを有するガスケットを有する、又は、前記ユーティリティプレートの前記タービュレータ挿入部は、ユニットの列のユニットの前記平面に対応しているパターンを有する、又は、前記ガスケットと前記ユーティリティプレートの前記タービュレータとの両方が、ユニットの列のユニットの前記平面に対応しているパターンを有する請求項９のフローセクション。
【請求項１１】
前記形成されたチャネル中の媒体のフロー又は流体のフローは、前記ガスケットの平面と接触しないか、前記ガスケットの縁部との接触が最小となる請求項１０のフローセクション。
【請求項１２】
各タービュレータ挿入部は、前記チャネルプレートのユニットの列の平面の側に支持体を与える請求項９ないし１１のいずれか１のフローセクション。
【請求項１３】
１つ又は２つの熱交換プレートが、前記チャネルプレートに接続されており、
前記熱交換プレートは、非流動性の熱伝達部材、又はペルチェ素子である請求項９ないし１２のいずれか１のフローセクション。
【請求項１４】
前記ユーティリティプレートは、前記チャネルプレート用のコンパートメントと、タービュレータ挿入部用のコンパートメントとを有する請求項９ないし１２のいずれか１のフローセクション。
【請求項１５】
請求項９ないし１４のいずれか１の複数の積み重ねたフローセクションを具備するフローモジュールであって、このフローモジュールは、
プロセス流体用の少なくとも１つの入口と、
プロセス生成物用の少なくとも１つの出口とを有し、
前記１つの入口は、第１のチャネルプレートに接続され、前記１つの出口は、最後のチャネルプレートに接続され、
前記チャネルは、平行に接続されているか、前記チャネルは、直列に接続されているか、あるいは、その両方であり、
前記チャネルは、外部的に接続されるか、前記チャネルは、内部的に接続されるか、好ましくは、前記チャネルは、外部的に接続され、
内部と外部との少なくとも１つのダクトが、前記ユーティリティプレートと接続しており、前記ユーティリティプレートは、互いに直列か、平行か、その両方で接続されているフローモジュール。
【請求項１６】
クランプ装置が、フローモジュールに接続され、
前記クランプ装置は、
２つのエンドプレートと、
皿ばねと、
ピストンと、
テンションロッドとを有し、
前記皿ばねの積み重ねは、ピストンに螺合され、一連のばねとして配置され、少なくとも１つの一連のばねがフローモジュールに含まれ、少なくとも１つの一連のばねは、少なくとも１つのフローセクション又は少なくとも１つのチャネルプレートにクランプ力を分配するように、前記２つのエンドプレートの少なくとも一方に支持され、前記フローセクションは、前記２つのエンドプレートの間に配置され、前記ピストンは、前記一連のばねの構成体を有する前記エンドプレート中の孔を通ってガイドされる請求項１５のフローモジュール。
【請求項１７】
連続的なプレート反応器としての請求項１５又は１６のフローモジュールの使用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公表番号】特表２０１２−５２３９５５（Ｐ２０１２−５２３９５５Ａ）
【公表日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０５８５５（Ｐ２０１２−５０５８５５）
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０５０３９７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２０２３４
【国際公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（５０２３０５９１７）アルファ・ラバル・コーポレイト・エービー (21)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１３日（２０１０．４．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＳＥ２０１０／０５０３９７
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１２０２３４
【国際公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（５０２３０５９１７）アルファ・ラバル・コーポレイト・エービー (21)
【Ｆターム（参考）】
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