(57)【要約】【課題】流路が閉塞した場合であっても、閉塞物が配された状態での反応の遂行を回避し、反応の進行程度の低下や予期せぬ反応の進行を防止するとともに、反応生成物の生産量や品質への影響を最小限に抑制する。【解決手段】リアクタ１００は、反応対象となる流体である反応流体が流通する第１の反応側流路２１０（リアクタユニット１１０ｂ、１１０ｃの反応側流路２１０）と、第１の反応側流路２１０と異なる流路であって、反応流体が流通する第２の反応側流路２１０（リアクタユニット１１０ａの反応側流路２１０）と、第１の反応側流路２１０の圧力が予め定められた閾値以上となると、反応流体が流通する流路を当該第１の反応側流路２１０から第２の反応側流路２１０に切り替える切替弁１４０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応対象となる流体である反応流体が流通する第１の反応側流路と、
前記第１の反応側流路と異なる流路であって、前記反応流体が流通する第２の反応側流路と、
前記第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、反応流体が流通する流路を当該第１の反応側流路から前記第２の反応側流路に切り替える切替弁と、
を備えたことを特徴とするリアクタ。
【請求項２】
前記第１の反応側流路および前記第２の反応側流路それぞれと並行して設けられ、当該反応側流路を流通する反応流体と熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体側流路と、
通常運転時において、前記第１の反応側流路と並行して設けられた前記熱媒体側流路に熱媒体を導入し、前記第２の反応側流路と並行して設けられた前記熱媒体側流路に熱媒体を導入せず、該第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、該第２の反応側流路と並行して設けられた熱媒体側流路への熱媒体の導入を開始した後、前記切替弁を制御して、反応流体が流通する流路を該第１の反応側流路から該第２の反応側流路に切り替える制御部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載のリアクタ。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、該第１の反応側流路と並行して設けられた前記熱媒体側流路への熱媒体の導入を停止することを特徴とする請求項２に記載のリアクタ。
【請求項４】
前記第１の反応側流路および当該第１の反応側流路に並行して設けられた熱媒体側流路は、複数設けられており、
前記制御部は、複数の前記第１の反応側流路のうち、いずれかの反応側流路の圧力が前記閾値以上となると、前記切替弁を制御して当該閾値以上となった反応側流路への反応流体の導入を停止するとともに、当該閾値以上となった反応側流路以外の前記第１の反応側流路への反応流体の総流量を低減することを特徴とする請求項２または３に記載のリアクタ。
【請求項５】
反応対象となる流体である反応流体が流通する第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となったか否かを判定し、
前記第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となったと判定すると、反応流体が流通する流路を、当該第１の反応側流路から、該第１の反応側流路と異なる流路であって、反応流体が流通する第２の反応側流路に切り替えることを特徴とするリアクタの流路切替方法。
【請求項６】
通常運転時において、前記第１の反応側流路と並行して設けられ、当該第１の反応側流路を流通する反応流体と熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体側流路に熱媒体を導入し、前記第２の反応側流路と並行して設けられ、当該第２の反応側流路を流通する反応流体と熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体側流路に熱媒体を導入せず、
前記第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、前記第２の反応側流路と並行して設けられた前記熱媒体側流路への熱媒体の導入を開始し、
反応流体が流通する流路を前記第１の反応側流路から前記第２の反応側流路に切り替えることを特徴とする請求項５に記載のリアクタの流路切替方法。
【請求項７】
前記第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、該第１の反応側流路と並行して設けられた前記熱媒体側流路への熱媒体の導入を停止することを特徴とする請求項６に記載のリアクタの流路切替方法。
【請求項８】
複数の前記第１の反応側流路のうち、いずれかの反応側流路の圧力が前記閾値以上となると、当該閾値以上となった反応側流路への反応流体の導入を停止し、
前記閾値以上となった反応側流路以外の前記第１の反応側流路への反応流体の総流量を低減することを特徴とする請求項６または７に記載のリアクタの流路切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応を遂行するリアクタおよびリアクタの流路切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
流路断面の少なくとも１辺が数ｍｍ程度のリアクタや、１ｍｍ未満のマイクロリアクタ（microreactor）等の微小な空間を反応場とするリアクタ（コンパクトリアクタ）は、単位体積あたりの比表面積が大きいため、伝熱効率が高く、反応速度や収率を向上させることができる。また、対流や拡散態様を任意に構成することで迅速混合や能動的に濃度分布をつける制御が可能であることから、反応を厳密に制御することが可能となる。
【０００３】
このようなリアクタは、反応効率を向上するために、１の導入路から複数のリアクタに流路が分岐されており、また、当該複数のリアクタから１の排出路に流路が集合される。
【０００４】
しかし、大型のリアクタと比較して、上述したコンパクトリアクタは、流路断面積が極めて小さいことから反応側流路において閉塞が生じやすく、閉塞が生じると、並行して配される他の複数のリアクタへ導入される反応流体（反応対象となる流体）の流量が変化してしまう。そうすると、目的とする反応生成物の生産量や品質に影響を与えるおそれがある。
【０００５】
そこで、マイクロリアクタの流路が閉塞した場合に、当該流路に超音波振動を伝達することで、閉塞を解除する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−５５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した特許文献１の技術で超音波振動を伝達したとしても、確実に閉塞物が小さくなるとは限らない。また、超音波振動を伝達しても、閉塞物を流路から取り除くことはできない。したがって、閉塞物が配された状態で反応を遂行しなければならず、反応の進行程度が低下したり、予期せぬ反応が進行したりしてしまうおそれもある。
【０００８】
そこで本発明は、このような課題に鑑み、流路が閉塞した場合であっても、閉塞物が配された状態での反応の遂行を回避し、反応の進行程度の低下や予期せぬ反応の進行を防止するとともに、反応生成物の生産量や品質への影響を最小限に抑制することが可能なリアクタおよびリアクタの流路切替方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のリアクタは、反応対象となる流体である反応流体が流通する第１の反応側流路と、第１の反応側流路と異なる流路であって、反応流体が流通する第２の反応側流路と、第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、反応流体が流通する流路を当該第１の反応側流路から第２の反応側流路に切り替える切替弁と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、第１の反応側流路および第２の反応側流路それぞれと並行して設けられ、当該反応側流路を流通する反応流体と熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体側流路と、通常運転時において、第１の反応側流路と並行して設けられた熱媒体側流路に熱媒体を導入し、第２の反応側流路と並行して設けられた熱媒体側流路に熱媒体を導入せず、第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、第２の反応側流路と並行して設けられた熱媒体側流路への熱媒体の導入を開始した後、切替弁を制御して、反応流体が流通する流路を第１の反応側流路から第２の反応側流路に切り替える制御部と、を備えるとしてもよい。
【００１１】
また、制御部は、第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、第１の反応側流路と並行して設けられた熱媒体側流路への熱媒体の導入を停止するとしてもよい。
【００１２】
また、第１の反応側流路および当該第１の反応側流路に並行して設けられた熱媒体側流路は、複数設けられており、制御部は、複数の第１の反応側流路のうち、いずれかの反応側流路の圧力が閾値以上となると、切替弁を制御して当該閾値以上となった反応側流路への反応流体の導入を停止するとともに、当該閾値以上となった反応側流路以外の第１の反応側流路への反応流体の総流量を低減するとしてもよい。
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のリアクタの流路切替方法は、反応対象となる流体である反応流体が流通する第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となったか否かを判定し、第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となったと判定すると、反応流体が流通する流路を、当該第１の反応側流路から、第１の反応側流路と異なる流路であって、反応流体が流通する第２の反応側流路に切り替えることを特徴とする。
【００１４】
また、通常運転時において、第１の反応側流路と並行して設けられ、当該第１の反応側流路を流通する反応流体と熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体側流路に熱媒体を導入し、第２の反応側流路と並行して設けられ、当該第２の反応側流路を流通する反応流体と熱交換を行う熱媒体が流通する熱媒体側流路に熱媒体を導入せず、第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、第２の反応側流路と並行して設けられた熱媒体側流路への熱媒体の導入を開始し、反応流体が流通する流路を第１の反応側流路から第２の反応側流路に切り替えるとしてもよい。
【００１５】
また、第１の反応側流路の圧力が予め定められた閾値以上となると、第１の反応側流路と並行して設けられた熱媒体側流路への熱媒体の導入を停止するとしてもよい。
【００１６】
また、複数の第１の反応側流路のうち、いずれかの反応側流路の圧力が閾値以上となると、当該閾値以上となった反応側流路への反応流体の導入を停止し、閾値以上となった反応側流路以外の第１の反応側流路への反応流体の総流量を低減するとしてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、流路が閉塞した場合であっても、閉塞物が配された状態での反応の遂行を回避し、反応の進行程度の低下や予期せぬ反応の進行を防止するとともに、反応生成物の生産量や品質への影響を最小限に抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】リアクタの概念図である。
【図２】リアクタユニットの具体的な構成を説明するための図である。
【図３】反応側流路および熱媒体側流路を説明するための図である。
【図４】リアクタの流路切替方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００２０】
（リアクタ１００）
図１は、本実施形態にかかるリアクタ１００の概念図である。図１に示すように、リアクタ１００は、３つのリアクタユニット１１０（図１中、１１０ａ〜１１０ｃで示す）と反応流体導入路１２０と、反応流体排出路１２２と、熱媒体導入路１３０と、熱媒体排出路１３２と、切替弁１４０（図１中、１４０ａ〜１４０ｃで示す）と、開閉弁１４２（図１中、１４２ａ〜１４２ｃで示す）と、圧力測定部１５０（図１中、１５０ａ、１５０ｂで示す）と、温度測定部１６０と、制御部１７０とを含んで構成される。なお、図１において、反応対象となる反応流体の流れを実線の矢印で、熱媒体の流れを破線の矢印で、信号の流れを一点鎖線の矢印で示す。
【００２１】
図１に示すように、リアクタユニット１１０は、反応側流路２１０と、熱媒体側流路２２０とを含んで構成され、リアクタユニット１１０ａ〜１１０ｃの反応側流路２１０がそれぞれ１の反応流体導入路１２０と１の反応流体排出路１２２に接続されることとなる。また、リアクタユニット１１０ａ〜１１０ｃの熱媒体側流路２２０がそれぞれ１の熱媒体導入路１３０と１の熱媒体排出路１３２に接続されることとなる。
【００２２】
図２は、リアクタユニット１１０の具体的な構成を説明するための図であり、図３は、反応側流路２１０および熱媒体側流路２２０を説明するための図である。本実施形態の図２および図３では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示の通り定義している。また、図２中、理解を容易にするために触媒３４０の記載を省略する。
【００２３】
図２に示すようにリアクタユニット１１０は、熱交換型のリアクタであり、伝熱隔壁３１０が予め定められた間隔離隔して複数積層された構造となっている。また、リアクタユニット１１０を構成する上面３０２、伝熱隔壁３１０（３１０ａ、３１０ｂで示す場合もある）、反応流体導入部３２０、反応流体排出部３２２、熱媒体導入部３３０、熱媒体排出部３３２はすべて金属材料（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１０、Ｈａｙｎｅｓ（登録商標）２３０）等の耐熱金属）で形成されている。
【００２４】
リアクタユニット１１０を製造する場合、伝熱隔壁３１０を積層してそれぞれを接合するとともに、上面３０２を伝熱隔壁３１０に接合する。そして、反応流体導入部３２０、反応流体排出部３２２、熱媒体導入部３３０、熱媒体排出部３３２を積層された伝熱隔壁３１０にそれぞれ接合する。リアクタユニット１１０を製造する際に用いる接合方法に限定はないが、例えば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接や拡散接合が利用できる。
【００２５】
ここで、伝熱隔壁３１０によって区画される空間のうち、反応流体導入部３２０および反応流体排出部３２２側に形成された孔２１０ａを介して、反応流体導入部３２０および反応流体排出部３２２と連通した空間が反応側流路２１０となる。また、伝熱隔壁３１０によって区画される空間のうち、熱媒体導入部３３０および熱媒体排出部３３２側に形成された孔２２０ａを介して、熱媒体導入部３３０および熱媒体排出部３３２と連通した空間が熱媒体側流路２２０となる。本実施形態のリアクタユニット１１０では、反応側流路２１０と熱媒体側流路２２０とが伝熱隔壁３１０に区画されて並行して設けられるとともに、反応側流路２１０と熱媒体側流路２２０とが交互に積層された構造となっている。
【００２６】
具体的に説明すると、図３（ａ）に示すように、熱媒体側流路２２０は、底面が伝熱隔壁３１０（図３（ａ）中、３１０ａで示す）で構成される。また、熱媒体側流路２２０の上面は上面３０２もしくは後述する伝熱隔壁３１０（図３（ｂ）中、３１０ｂで示す）で構成される。伝熱隔壁３１０ａには、伝熱隔壁３１０間の間隙を保持するためのリブ３１２が複数設けられている。さらに、伝熱隔壁３１０ａには、リアクタユニット１１０の側壁を構成する側壁部３１４と、反応流体導入部３２０からの反応流体の混入を防止するためのサイドバー３１６とが設けられている。また、側壁部３１４のうち、熱媒体導入部３３０および熱媒体排出部３３２が接合される側の側壁部３１４には、切り欠き３１４ａが設けられており、伝熱隔壁３１０が積層されたときに、当該切り欠き３１４ａが孔２２０ａを形成することとなる。そして、熱媒体導入部３３０から孔２２０ａを介して熱媒体側流路２２０内へ熱媒体が導入されたり、熱媒体側流路２２０内から孔２２０ａを介して熱媒体排出部３３２へ熱媒体が排出されたりする。
【００２７】
反応側流路２１０は、図３（ｂ）に示すように、底面が伝熱隔壁３１０ｂで構成される。また、反応側流路２１０の上面は、伝熱隔壁３１０ａで構成される。伝熱隔壁３１０ｂにも、上記伝熱隔壁３１０ａと同様に伝熱隔壁３１０間の間隙を保持するためのリブ３１２と、側壁部３１４とが複数設けられている。なお、伝熱隔壁３１０ｂには、伝熱隔壁３１０ａと異なり、サイドバー３１６が設けられていないため、両側壁部３１４間に間隙３１４ｂが形成されることとなる。間隙３１４ｂは、伝熱隔壁３１０が積層されたときに、孔２１０ａを形成する。そして、反応流体導入部３２０から孔２１０ａを介して反応側流路２１０内へ反応流体が導入されたり、反応側流路２１０内から孔２１０ａを介して反応流体排出部３２２へ反応生成物が排出されたりする。また、反応側流路２１０には、波板形状（コルゲート形状）の金属板に活性金属が担持された触媒３４０が設置される。
【００２８】
ここで、活性金属は、反応側流路２１０において遂行される反応に適した活性金属であり、例えば、反応側流路２１０において遂行される反応が、メタンの水蒸気改質反応である場合、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｐｔ（白金）の群から選択される１または複数の金属である。
【００２９】
図２に戻って説明すると、熱媒体導入路１３０に接続された熱媒体導入部３３０から熱媒体が導入されると、図２（ａ）中実線の矢印で示すように、熱媒体側流路２２０を熱媒体が流通し、熱媒体排出部３３２を介して熱媒体排出路１３２へ排出される。また、反応流体導入路１２０に接続された反応流体導入部３２０から反応流体（反応対象となる流体）が導入されると、図２（ｂ）中破線の矢印で示すように、反応側流路２１０を反応流体が流通し、反応流体排出部３２２を介して反応流体排出路１２２へ排出される。つまり、図２に示すように、本実施形態において、反応流体と熱媒体とは、対向流の関係となっている。
【００３０】
このように、反応側流路２１０と熱媒体側流路２２０とが伝熱隔壁３１０に区画されて並行して設けられることから、熱媒体側流路２２０を流通する熱媒体は、伝熱隔壁３１０を介して、反応側流路２１０を流通する反応流体と熱交換することとなる。
【００３１】
また、本実施形態にかかるリアクタユニット１１０の寸法は、例えば、図２中Ｘ軸方向の距離が１ｍ程度、図２中Ｙ軸方向の距離が１ｍ程度、伝熱隔壁３１０間の離隔距離が数ｍｍ程度（例えば、４ｍｍ）である。なお、図２では、理解を容易にするために、図２中Ｘ軸方向の距離およびＹ軸方向の距離と比較して、伝熱隔壁３１０間の離隔距離を大きく示している。
【００３２】
図１に戻って説明すると、切替弁１４０ａは、反応流体導入路１２０におけるリアクタユニット１１０ａの上流側に設けられ、後述する制御部１７０の制御指令に応じて、反応流体導入路１２０を開放したり遮断したりする。切替弁１４０ｂは、反応流体導入路１２０におけるリアクタユニット１１０ｂの上流側に設けられ、制御部１７０の制御指令に応じて、反応流体導入路１２０を開放したり遮断したりする。切替弁１４０ｃは、反応流体導入路１２０におけるリアクタユニット１１０ｃの上流側に設けられ、制御部１７０の制御指令に応じて、反応流体導入路１２０を開放したり遮断したりする。
【００３３】
開閉弁１４２ａは、熱媒体導入路１３０におけるリアクタユニット１１０ａの上流側に設けられ、制御部１７０の制御指令に応じて、熱媒体導入路１３０を開放したり遮断したりする。開閉弁１４２ｂは、熱媒体導入路１３０におけるリアクタユニット１１０ｂの上流側に設けられ、制御部１７０の制御指令に応じて、熱媒体導入路１３０を開放したり遮断したりする。開閉弁１４２ｃは、熱媒体導入路１３０におけるリアクタユニット１１０ｃの上流側に設けられ、制御部１７０の制御指令に応じて、熱媒体導入路１３０を開放したり遮断したりする。
【００３４】
圧力測定部１５０ａは、反応流体導入路１２０におけるリアクタユニット１１０ｂの上流側の圧力を測定する。圧力測定部１５０ｂは、反応流体導入路１２０におけるリアクタユニット１１０ｃの上流側の圧力を測定する。
【００３５】
温度測定部１６０は、リアクタユニット１１０ａの反応側流路２１０（伝熱隔壁３１０および触媒３４０）の温度を測定する。
【００３６】
制御部１７０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働してリアクタ１００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部１７０は、圧力測定部１５０が測定した圧力および温度測定部１６０が測定した温度に応じて、切替弁１４０の開度を調整したり、開閉弁１４２を開閉したりする。制御部１７０による切替弁１４０および開閉弁１４２の制御処理については、後に詳述する。
【００３７】
本実施形態にかかるリアクタ１００では、通常運転時にリアクタユニット１１０ｂおよびリアクタユニット１１０ｃで反応を遂行させ、リアクタユニット１１０ｂまたはリアクタユニット１１０ｃが閉塞した場合に、制御部１７０が、切替弁１４０および開閉弁１４２を調整して、反応場を予備としてのリアクタユニット１１０ａに切り替える。
【００３８】
かかる構成により、反応側流路２１０が閉塞した場合であっても、閉塞物が配された状態での反応の遂行を回避することができ、反応の進行程度の低下や予期せぬ反応の進行を防止するとともに、目的とする反応生成物の生産量や品質への影響を最小限に抑制することが可能となる。
【００３９】
（リアクタ１００の流路切替方法）
続いて、リアクタ１００の流路切替方法について説明する。図４は、本実施形態にかかるリアクタ１００の流路切替方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。本実施形態にかかるリアクタ１００では、通常運転時にリアクタユニット１１０ｂおよびリアクタユニット１１０ｃで反応を遂行させているため、通常運転時には、切替弁１４０ａ、開閉弁１４２ａは閉状態であり、切替弁１４０ｂ、１４０ｃ、開閉弁１４２ｂ、１４２ｃは開状態である。また、リアクタ１００の稼働時において、圧力測定部１５０は、常時、または、予め定められた時間間隔（例えば、数秒〜数十分間隔）で圧力を測定している。なお、本実施形態では、反応側流路２１０において吸熱反応が遂行される場合について説明する。
【００４０】
制御部１７０は、測定した圧力が予め定められた閾値Ｐ以上である圧力測定部１５０があるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、閾値Ｐは、反応側流路２１０が閉塞したと判断する圧力であり、予め所定の値に設定されている。
【００４１】
測定した圧力が閾値Ｐ以上である圧力測定部１５０がある場合（ステップＳ１１０におけるＹＥＳ）、制御部１７０は、測定した圧力が閾値Ｐ以上の圧力測定部１５０が配される反応側流路２１０の上流側に設けられた切替弁１４０ｂ、１４０ｃ、および、測定した圧力が閾値Ｐ以上の圧力測定部１５０が配される熱媒体側流路２２０の上流側に設けられた開閉弁１４２ｂ、１４２ｃを閉状態にする（ステップＳ１２０）。一方、測定した圧力が閾値Ｐ以上である圧力測定部１５０がない場合（ステップＳ１１０におけるＮＯ）、当該制御処理を終了する。
【００４２】
このように、いずれかの反応側流路２１０が閉塞したと判定された場合、当該反応側流路２１０への反応流体の導入を停止するとともに、当該反応側流路２１０と並行して設けられた熱媒体側流路２２０への熱媒体の導入を停止することで、閉塞した反応側流路２１０を不要に加熱し空焚きになってしまう事態を回避することが可能となる。
【００４３】
制御部１７０は、反応流体導入路１２０に導入される反応流体の総流量を、予め定められた値（例えば、（Ｍ−１）／Ｍ）に低減する（ステップＳ１３０）。ここで、Ｍは、通常運転時に利用されるリアクタユニット１１０の数である。
【００４４】
ステップＳ１３０を遂行しない場合、閉塞していない反応流体導入路１２０に配される触媒３４０に対する反応流体の量が多くなってしまい、反応が遂行しきれずに、反応流体排出路１２２から排出される反応生成物の品質が低下してしまう。そこで、上記ステップＳ１３０を遂行することで、閉塞していない反応流体導入路１２０に配される触媒３４０に対する反応流体の量を適切に保つことができ、反応生成物の品質を維持することが可能となる。
【００４５】
そして、制御部１７０は、開閉弁１４２ａを開状態にし、予備であるリアクタユニット１１０ａの反応側流路２１０の予熱（暖機運転）を開始する（ステップＳ１４０）。
【００４６】
そして、制御部１７０は、温度測定部１６０が測定した温度が予め定められた温度Ｔ以上となったか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ここで、温度Ｔは、反応側流路２１０において、吸熱反応が効率よく遂行できる温度の最小値である。
【００４７】
反応側流路２１０（伝熱隔壁３１０および触媒３４０）の温度が温度Ｔ以上になると（ステップＳ１５０におけるＹＥＳ）、制御部１７０は、反応流体導入路１２０に導入される反応流体の総流量を通常運転時の流量に戻す（ステップＳ１６０）。
【００４８】
最後に、制御部１７０が切替弁１４０ａを開状態とすることで（ステップＳ１７０）、閉塞したリアクタユニット１１０から予備のリアクタユニット１１０ａへの切り替えが完了することとなる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態にかかるリアクタ１００の流路切替方法によれば、流路が閉塞した場合であっても、閉塞物が配された状態での反応の遂行を回避し、反応の進行程度の低下や予期せぬ反応の進行を防止するとともに、反応生成物の生産量や品質への影響を最小限に抑制することが可能となる。
【００５０】
また、予備のリアクタユニット１１０ａで反応を遂行している間に、閉塞したリアクタユニット１１０をメンテナンスすることが可能となる。
【００５１】
また、ステップＳ１４０を遂行することにより、予備のリアクタユニット１１０ａに切り替えた直後から確実に反応を遂行させることができ、反応生成物の品質を維持することが可能となる。なお、一般的に熱媒体の流量は、反応流体の流量よりも大きいので、熱交換型のリアクタユニット１１０では、ステップＳ１４０の時間が短くて済み、切り替えに要する時間を短縮することができる。
【００５２】
また、上述したように、本実施形態にかかるリアクタユニット１１０は、流路断面の少なくとも１辺が数ｍｍ程度であるため、流路断面積が相対的に小さい。したがって、反応側流路２１０と熱媒体側流路２２０との間の伝熱や、反応側流路２１０における反応流体の拡散が相対的に速い。つまり、予備のリアクタユニット１１０ａへの切り替え時間を短くすることができる。
【００５３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５４】
例えば、上述した実施形態において、リアクタ１００において吸熱反応を行う場合を例に挙げて説明したが、発熱反応を行うとしてもよい。この場合、ステップＳ１５０は、反応側流路２１０の温度が予め定められた温度Ｋ未満となったか否かを判定するステップとする。ここで、温度Ｋは、反応側流路２１０において、発熱反応が効率よく遂行できる温度の最大値である。
【００５５】
また、上述した実施形態において、第１の反応側流路として、リアクタユニット１１０ｂ、１１０ｃを、第２の反応側流路としてリアクタユニット１１０ａを例に挙げて説明したが、第１の反応側流路の数および第２の反応側流路の数に限定はない。
【００５６】
また、上述した実施形態において、反応流体と熱媒体とが対向流となるリアクタユニット１１０について説明したが、平行流としてもよい。
【００５７】
また、上述した実施形態において、リアクタ１００は、圧力測定部１５０および制御部１７０を備える構成としているが、圧力測定部１５０および制御部１７０は、必須の構成ではない。例えば、予め定められた圧力が加わるとリアクタユニット１１０ａに流路を切り替える安全弁を切替弁として、リアクタユニット１１０ｂ、１１０ｃの上流側に備える場合、圧力測定部１５０および制御部１７０は不要である。
【００５８】
また、上述した実施形態において、反応流体導入路１２０に切替弁１４０を配し、圧力測定部１５０は、反応流体導入路１２０の圧力を測定して、反応側流路２１０が閉塞したと判定した場合、制御部１７０が反応側流路２１０を予備のリアクタユニット１１０ａに切り替える構成について説明した。しかし、熱媒体導入路１３０に切替弁１４０を配し、圧力測定部１５０は、熱媒体導入路１３０の圧力を測定して、熱媒体側流路２２０が閉塞したと判定した場合、制御部１７０が熱媒体側流路２２０を予備のリアクタユニット１１０ａに切り替えるとしてもよい。この場合、上記ステップＳ１３０、ステップＳ１６０を省略することができる。
【００５９】
なお、本明細書のリアクタの流路切替方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的に処理してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、反応を遂行するリアクタおよびリアクタの流路切替方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００  …リアクタ
１１０ａ  …リアクタユニット（第２の反応側流路）
１１０ｂ  …リアクタユニット（第１の反応側流路）
１１０ｃ  …リアクタユニット（第１の反応側流路）
１４０  …切替弁
１７０  …制御部
２１０  …反応側流路
２２０  …熱媒体側流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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