处理装置以及处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能够一边细致地调节处理温度一边对原料流体进行萃取、分离、反应等化学性的处理的处理装置以及处理方法。
【背景技术】
[0002]例如，如进行有机化合物的合成等的情况那样，有时对于供给至处理槽的内部的原料流体，一边细致地调节处理温度一边进行萃取、分离、反应等化学性的处理。对于该处理，需要在所述处理槽的内部设置温度调节机构并严格控制该处理的温度(反应温度)。作为所述温度调节机构，例如能够使用螺旋状的热交换器、温度调节用套管等。
[0003]所述热交换器浸渍于处理槽中存积的原料流体中而使用。该热交换器具有由导热性优异的金属等形成的螺旋状的配管(例如参照图5B)。在该螺旋状的配管的内部流通有被加热或者冷却后的热介质，该热介质与原料流体通过配管的管壁而进行热交换，由此能够将原料流体的温度调节为所希望的处理温度。
[0004]所述温度调节用套管是配设为包围所述处理槽的中空的构件，热介质能够在滞留该内部温度调节用套管中。因此，与所述的热交换器相同，若向所述温度调节用套管的内部供给所希望的温度的热介质，则能够经由处理槽的槽壁而使热介质与原料流体进行热交换，由此，能够将原料流体的温度调节成设为目标的处理温度。
[0005]在使用所述热交换器、所述温度调节用套管的温度调节机构的情况下，安装有该热交换器的表面、温度调节用套管的处理槽的内壁面与其他部位相比被显著地加热或者冷却，因此，容易在处理槽的内部产生较大的温度偏差。因此，在使用上述的温度调节机构的情况下，一般而言，在所述处理槽的内部设置有如非专利文献I所示的搅拌机构来对该处理槽内的原料流体进行搅拌，在处理槽的内部一边使原料流体的温度尽可能均匀一边进行处理。
[0006]然而，即使通过所述搅拌叶片等进行所述反应槽内的原料流体的搅拌，在处理槽的热容量大的情况下，加热、冷却需要大量的时间。特别是，在上述的热交换器、温度调节用套管中，在线圈、套管的表面能够确保的导热面积受限，因此加热、冷却的速度提高也受限。
[0007]当然，可以期待基于搅拌叶片的搅拌的强化、原料流体与热介质的温度差的扩大而带来的加热、冷却的速度提高。但是，根据原料流体的种类的不同，过强的搅拌有时会导致该原料流体的细化，将细化了的原料流体与原本单一的原料流体分离反而花费时间。另夕卜，原料流体与热介质的温度差的过度扩大可能导致原料流体的热分解，因此有时难以采用该方法。
[0008]因此，在以往的处理装置以及处理方法中，即使通过搅拌叶片进行搅拌，实际上也难以在短时间内调节原料流体的温度、或高精度地控制温度。
[0009]在先技术文献
[0010]非专利文献
[0011]非专利文献1:饭泉新吾，《改订四版化学工学手册》，丸善株式会社，昭和53年10月25日发行，昭和55年12月25日第二次刷发行，P.1322-1323
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于，提供一种能够一边良好地控制原料流体的处理温度一边进行该原料流体的处理的处理装置以及处理方法。
[0013]本发明提供一种用于一边控制原料流体的处理温度一边对该原料流体进行处理的处理装置。该处理装置具备:处理构件，其导入所述原料流体并在内部进行处理；以及处理槽，其收容该处理构件并且存积在该处理构件内进行处理而生成的处理生成物。所述处理构件具有设置在该处理构件的内部且供所述原料流体在内部流通的至少一个微小流路、以及设置在该处理构件的内部且供热介质在内部流通的至少一个热介质流路，所述热介质具有与在所述至少一个微小流路中流通的所述原料流体不同的温度。所述至少一个微小流路以及所述至少一个热介质流路相互分离，以便能够进行在该微小流路中流通的所述原料流体与在该热介质流路中流通的所述热介质之间的热交换。
[0014]另外，本发明提供一种用于一边控制原料流体的处理温度一边对该原料流体进行处理的处理方法。该处理方法包括如下步骤:准备处理装置，所述处理装置具备处理构件以及处理槽，该处理构件具有相互分离的微小流路以及热介质流路，且向该微小流路内导入所述原料流体并在内部进行处理，该处理槽收容该处理构件，并且存积在该处理构件内进行处理而生成的处理生成物；以及通过使所述原料流体在所述处理构件的所述微小流路内流通，并且使具有与在该微小流路中流通的所述原料流体不同的温度的热介质在所述热介质流路内流通，使该原料流体与该热介质在所述处理构件的内部进行热交换，从而调节所述微小流路内的原料流体的处理温度。
【附图说明】
[0015]图1A是示出本发明的第一实施方式的处理装置中的处理开始时的各流体的流动的流程图。
[0016]图1B是示出所述第一实施方式的处理装置中的处理结束时的各流体的流动的流程图。
[0017]图2A是示出本发明的第二实施方式的处理装置中的处理开始时的各流体的流动的流程图。
[0018]图2B是示出所述第二实施方式的处理装置中的处理结束时的各流体的流动的流程图。
[0019]图3是示出本发明的第三实施方式的处理装置的流程图。
[0020]图4是示出构成各所述处理装置中的处理构件的多个单板构件的立体图。
[0021]图5A是示出图1A以及图1B所示的处理装置中的处理槽内部的原料流体的温度分布的图。
[0022]图5B是示出以往的处理装置中的处理槽内部的原料流体的温度分布的图。
【具体实施方式】
[0023]以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
[0024]图1A以及图1B示出作为本发明的处理装置的一例即第一实施方式的反应装置I。本发明的处理装置使用一种以上的原料流体，一边将该原料流体的温度调节为规定的处理温度一边进行萃取、分离、反应等化学性的操作(化学性的处理)，作为该化学性的操作，包括如下的操作。
[0025]例如，本发明的处理装置能够应用于如所述反应装置I那样进行“反应”作为上述的化学性的操作的装置，具体而言，能够应用于在使两种以上的原料流体混合的基础上使该原料流体彼此在规定的处理温度下进行化学反应而得到反应生成物的装置。在能够应用本发明的反应装置中，包括仅向该装置内导入一种原料流体、换言之不进行混合的装置，即，通过将该原料流体加热至规定的处理温度等而进行该原料流体的化学反应。
[0026]另外，本发明的处理装置还能够应用于进行“萃取”作为上述的化学性的操作的装置。具体而言，能够应用于如下的液液萃取装置，该液液萃取装置使彼此不混合的第一原料流体以及第二原料流体、例如水这样的重液以及比重比重液小的油这样的轻液在流路内相互接触，使轻液(油)中所包含的萃取对象的物质向重液(水)移动并将萃取对象的物质作为水溶液而取出。
[0027]以下的第一实施方式?第三实施方式均涉及使两种以上原料流体在混合的基础上以规定的处理温度进行化学反应的反应装置I。
[0028]如图1A以及图1B所示，第一实施方式的反应装置I将第一原料流体31与第二原料流体32混合并且使它们相互反应，生成反应生成物33即处理生成物。该反应装置I具备:导入第一原料流体31以及第二原料流体32并使它们在内部一边混合一边进行反应的处理构件2、存积通过该处理构件2内的反应而得到的反应生成物33的作为处理槽的反应槽3、原料槽4、以及多个处理配管5。如后文所述，在所述处理构件2的内部形成有多个微小流路10以及多个热介质流路11。
[0029]所述原料槽4设置于所述反应槽3的外部并存积所述第一原料流体31。另一方的原料流体即第二原料流体32预先存积在所述反应槽3的内部。所述处理构件2在所述反应槽3的内部浸渍于所述第二原料流体32中。多个所述处理配管5配设在原料槽4与反应槽3之间或所述反应槽3的周围，允许所述原料槽4内的第一原料流体31以及所述反应槽3内的第二原料流体32在槽3、4之间移动。
[0030]接下来，对所述反应槽3、所述原料槽4、以及配设在上述槽3、4彼此之间或反应槽3的周围的多个所述处理配管5的详细情况进行说明。