(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学反応器用の反応チャンバであって、
前記反応チャンバの筐体（１００）と、
前記反応チャンバのフロア（２００）であって、前記フロア内に位置する開口部（３００）を有するフロアと、
前記チャンバ内に位置する撹拌シャフト（４００）であって、前記撹拌シャフトに接続された少なくとも１つの撹拌要素（５００）を有し、前記撹拌シャフト（４００）は、長手方向で見て始点（６００）および終点（７００）を有する、撹拌シャフトと、
を備え、
前記反応チャンバから突出している取り外し可能スリーブ（８００）が、前記フロア（２００）の前記開口部（３００）内に設けられており、
前記スリーブ（８００）は、前記撹拌シャフト（４００）の回転軸線に沿って並んで配置されており、
前記スリーブ（８００）の内径は、前記撹拌シャフト（４００）の直径よりも大きく、
前記撹拌シャフト（４００）は、その始点（６００）および／またはその終点（７００）において、更なるシャフトによって加えられるトルクを可逆的に吸収するように、および／またはトルクを更なるシャフトに伝達するように、構成されており、かつ、前記更なるシャフトと回転方向に形状嵌め方式で相互に噛み合うように構成されていることを特徴とする化学反応器用の反応チャンバ。
【請求項２】
前記スリーブ（８００）が前記反応チャンバから突出し、且つ、ギャップ（９００）が撹拌シャフトとスリーブとの間で形成されるような様式で、前記撹拌シャフト（４００）が前記スリーブ（８００）を経て前記反応チャンバから外へ導かれている、請求項１に記載の反応チャンバ。
【請求項３】
前記フロア（２００）は、水平面に対して０°よりも大きく６０°以下の傾斜を有する、請求項１または２に記載の反応チャンバ。
【請求項４】
前記反応チャンバの前記筐体（１００）と前記フロア（２００）は、筐体を加熱および／または冷却するときに一緒に構成される、請求項１から３のいずれか１項に記載の反応チャンバ。
【請求項５】
前記撹拌シャフトは、前記反応チャンバ内で支持されている軸受け（１０００）によって前記反応チャンバ内に収容されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の反応チャンバ。
【請求項６】
前記スリーブ（８００）は高分子材料を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の反応チャンバ。
【請求項７】
前記チャンバは、０．４：１以上から１：１以下の、直径に対する高さの比率を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の反応チャンバ。
【請求項８】
撹拌シャフト（４００）とスリーブ（８００）との間の前記ギャップ（９００）は、０ｍｍよりも長く５ｍｍ以下の幅を有する、請求項２から７のいずれか１項に記載の反応チャンバ。
【請求項９】
物質を導入および／または排出可能な追加の供給口（２６００）および／または排出口（２６１０）を追加的に備える、請求項１から８のいずれか１項に記載の反応チャンバ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載の複数の反応チャンバを備える化学反応器であって、少なくとも１つの第１反応チャンバと１つの第２反応チャンバが互いに続けて配置されており、前記第１反応チャンバの前記撹拌シャフトは、トルクを伝達するように前記第２反応チャンバの前記撹拌シャフトに接続されていることを特徴とする化学反応器。
【請求項１１】
化学反応を実施するための方法であって、前記反応が請求項１０に記載の反応器内で実施されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
前記反応は、一定量の物質が前記反応器に導入され前記反応器から排出されて少なくとも断続的に実施される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
撹拌反応器内に互いに続けて配置された請求項９に記載の第１反応チャンバと請求項９に記載の第２反応チャンバとが存在し、前記第１反応チャンバの前記撹拌シャフトは、トルクを伝達するように前記第２反応チャンバの前記撹拌シャフトに接続されており、さらに、前記第１および／または第２反応チャンバ内で少なくとも１つの作動状況がモニターされ、前記作動状況がこの作動状況の予め決められた値から予め決められただけ逸脱するとこの反応チャンバ中に向かって開いている供給口が閉鎖され、これらの供給口を介して初めに輸送された物質が別の反応チャンバ内に導入される、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記モニターされる作動状況は、１つの反応チャンバから隣接する反応チャンバへの圧力低下である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記反応は多相性反応である、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明につながる研究は、欧州連合第７次フレームワーク計画（ＦＰ７／２００７−２０１３）中の助成合意第２４６４６１号に従って資金供給された。
【０００２】
本発明は、化学反応器用の反応チャンバに関し、前記反応チャンバは、前記反応チャンバの筐体と、前記反応チャンバのフロアであって、前記フロア内に位置する開口部を有するフロアと、前記チャンバ内に位置する撹拌シャフト（agitator shaft）であって、前記撹拌シャフトに接続された少なくとも１つの撹拌要素を有する撹拌シャフトとを備える。本発明はさらに、本発明による複数の反応チャンバを備える化学反応器に関し、また、そのような反応器内で化学反応を実施するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの化学装置にとって、連続作動モードにおいて良好な混合を狭い滞留時間分布と組み合わせることに利点がある。その良好な混合の利点は、例えば、物質移動抵抗性の低下、より短時間での均一化、または固形物の懸濁である。
【０００４】
滞留時間分布が狭いことによってより高い製品品質とより高い空時収量がしばしば可能になる。連続作動モードの利点には特に製品品質の安定化、より高い資源効率、より短い段取り時間、より高い程度の自動化、およびより少ないホールドアップ体積が含まれる。
【０００５】
前記要求プロファイルが適合し得るあり得る適用例は、化学反応器または生物反応器などの様々なプロセス工学装置における、更には吸収、抽出、または結晶化のための装置における、単相性液体または多相性液体の連続処理、分散体の連続処理、気液混合物の連続処理、超臨界流体の連続処理、または前記物質の混合物の連続処理である。
【０００６】
加えて、達成可能な熱交換は多数の化学プロセスにおいて考慮されるパラメータである。この微細構造装置は非常に高い比熱交換表面積を達成する可能性をもたらす。しかしながら、ある特定の処理能力が達成される場合にそれらの装置はそれらの装置の容積が小さいことが理由で長い滞留時間を有する反応には適していない。加えて、流路直径が小さいことが理由の処理時に存在する固形物に起因する汚損と閉塞の危険性が大きな難題である。
【０００７】
例えば、不均質触媒または不溶性反応産物の形態の固形物が必要な成分または不要な成分として多数のプロセス工学方法に存在するので、懸濁された固形物の取扱いがプロセス用機器の追加要求事項であり得る。
【０００８】
実際には、その規定された要求プロファイルは一連の直列式連続作動撹拌タンク（stirred tank）によって最も容易に達成され得る。しかしながら、ある特定の条件下ではより小型の構造の装置が必要になる場合があり得る。そのような適用例は、例えば、小型モジュール式生産プラントへの取り付けである。
【０００９】
さらに、その規定された要求プロファイルは、流管を複数の区画に細分化し、それらの各々を適切な撹拌機によって混合し、開口部を介して相互に接続することによって特定の用途において満たされることが知られている。
【００１０】
しかしながら、そのような装置の性能は作動条件によって大いに左右される。高い撹拌機回転速度、長い滞留時間、および個々の区画の間の大きな開口部によって逆混合（back-mixing）がより高い程度で生じ、したがってより広い滞留時間分布が生じる（例えば L. Zhang, Q. Pan, G.L. Rempel, Residence Time Distribution in a Multistage Agitated Contactor with Newtonian Fluids: CFD Prediction and Experimental Validation: Industrial & Engineering Chemistry Research, Ind. Eng. Chem. Res. 46 2007, 3538-3546.）。
【００１１】
そのような装置は特に抽出技術において広く使用されている。理論的には逆混合は、隣接する区画の間に非常に小さな開口部を用いることで最小限に抑えられ得る。しかしながら、この事例ではその装置内の圧力低下が増加し、且つ、固形物の排出がもはや不可能になり、そのため、この手段は実用にはしばしば不適切である。
【００１２】
反応技術における直列管の使用は、例えば、米国特許第４３７０４７０号（独国特許第３２１３６２８（Ａ１）号）明細書に記載されている。その主題は、両端が閉じた垂直の長い円筒状の筐体であって、水平のバッフル版によって複数の個々のチャンバに細分化されており、軸方向でそれらのバッフル壁の中央に位置する同心性の円形開口部を経由する１つのチャンバから別のチャンバへの流路を有し、その筐体内のバッフル壁まで同心状に延伸している連続回転シャフトを有し、各チャンバ内にそのシャフトに固定されている少なくとも１つの撹拌機装具を有する前記筐体であり、それらの開口部を介した供給の規模に対する逆流の規模の比率が１．５未満であるようにそれら円形開口部内のシャフトが前記バッフル壁にリング状の開口部を形成している前記筐体である接触式装置である。アリーレンスルフィド重合体の連続的調製のための処理法であって、ポリ（アリーレンスルフィド）の調製にとって適切である反応成分を上記の接触式容器の少なくとも１つの第１チャンバに供給し、その結果として前記接触式装置のチャンバを介して処理される反応混合物が形成され、一方で各チャンバをアリーレンスルフィド重合体の形成のための条件下で維持し、出発反応成分が導入されるチャンバから遠位にあるチャンバよりアリーレンスルフィド重合体が得られる前記処理法についても説明されている。そのような装置における達成可能な逆混合の程度は非常に狭い滞留時間分布を必要とする用途にとって高すぎることが多く、特に前記反応器の容積が小さく（数リットル以下）、したがって実装可能なステージ数が限定される場合に高すぎることが多い。
【００１３】
国際公開第２００６／１２６８９１号パンフレット（欧州特許第１９０４２２５号明細書）は、例えば、少なくとも２種類の成分を含む撹拌材料組成物の連続処理のための円筒状反応器であって、概ね垂直のカラム状に配置されており、ベースプレートによって分離されている複数の反応器チャンバを備え、一方でどの所望の反応器チャンバからでも定常状態におけるその物質組成物の輸送が下に隣接するチャンバへ進むようにされている前記反応器であり、各反応器チャンバが翼型機械装置を備える前記反応器について開示している。その翼型機械装置は、前記反応器チャンバと中心を共有し、且つ、垂直方向の延長部を有し、且つ、前記チャンバ中の物質に垂直方向の移動成分を導入するように配置されている少なくとも１つの可動性撹拌機部材を有するリング状部材を含む。その輸送は各チャンバのベースプレートにあるスライダーフラップを有する開口部を介して定期的に起こるように１つのチャンバから次のチャンバへ手配されている。しかしながら、そのような装置は追加の可動性部分とそれに付随してシールも各チャンバに設けられる必要があるという欠点を有する。
【００１４】
逆混合を減少させるために延長したギャップを有する直列管設備は次の刊行物、すなわち、J. R. Couper, Chemical process equipment: Selection and design, 2nd ed., Elsevier, Amsterdam, Boston, 2005, pp. 307-315、およびB. C. Xu, W. R. Penney, J. B. Fasano, Interstage Backmixing for Single-Phase Systems in Compartmented, Agitated Columns: Design Correlations, Ind. Eng. Chem. Res. 44 (2005) 6103-6109に記載されている。
【００１５】
特に研磨システムにとっては、明確に説明された問題の装置に関してより確固とした解決法を提供することが好ましい。加えて、様々なシステムと共に、且つ、様々な処理条件下で使用することができるようにその装置の設計を可能な限り柔軟にすることが望ましい。この場合、その柔軟性という用語は前記反応器の総容積を柔軟に変化させる性質ばかりではなく、特定の用途に合わせて配置を最適化するように撹拌機またはバッフルなどの個々の要素を交換する性質も含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は前記要求事項を兼ね合わせている装置を提供することである。前記装置は可能な限り大きい比熱交換表面積を追加的に提供することが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明によると、この目的は、化学反応器用の反応チャンバであって、前記反応チャンバの筐体と、前記反応チャンバのフロアであって、前記フロア内に位置する開口部を有するフロアと、前記チャンバ内に位置する撹拌シャフトであって、前記撹拌シャフトに接続された少なくとも１つの撹拌要素を有し、前記撹拌シャフトは、長手方向で見て始点および終点を有する、撹拌シャフトと、を備える反応チャンバによって達成される。加えて、前記反応チャンバから突出している取り外し可能スリーブが、前記フロアの開口部内に備えられており、前記スリーブは、前記撹拌シャフトの回転軸線に沿って並んで配置されており、前記スリーブの内径（internal diameter）は、前記撹拌シャフトの直径よりも大きく、前記撹拌シャフトは、その始点および／またはその終点において、更なるシャフト（further shaft）によって加えられるトルクを可逆的に吸収するように、および／またはトルクを更なるシャフトに伝達するように構成されている。
【００１８】
本発明による複数の反応チャンバによってモジュール式で化学反応器を構成することができ、要求事項の変更に柔軟に適合することができる。本発明による前記反応チャンバが狭い意味での化学反応に使用され得るばかりか、例えば抽出などにも使用され得ることは当然である。
【００１９】
「前記反応チャンバの筐体」は、垂直式反応チャンバの場合では外部世界に対して内側にある前記チャンバの側面境界である前記反応器チャンバの部分である。円筒状または円筒様反応チャンバの場合ではそれは円筒状の筐体である。したがって、「前記反応チャンバのフロア」は外部世界に対して内側にある、垂直方向で見て下側の前記チャンバの境界である。
【００２０】
モジュール式有用性のコンセプトに従い、前記反応チャンバには前記反応チャンバの内容物を撹拌するための少なくとも１つの撹拌要素が取り付けられた撹拌シャフトが既に１つ存在する。半径方向と接線方向の両方に要求される撹拌要素が使用され得る。それらの撹拌要素は前記撹拌シャフトから着脱可能であり、したがって交換可能であるようにされてもよい。
【００２１】
さらに、その他の内蔵物が前記反応チャンバの中に存在し得る。これらは２つの主要な目的に合致する。第１にそれらはバッフルとして機能し、その装置内の液体の共回転を防止し、そして徹底的な混合を支援し、第２にそれらは前記撹拌シャフトの軸方向および半径方向の軸受け取付けを支援する。モジュール式構造のため、様々な材料システムに対する短時間での適合が実現可能である。例えば、比較的に高い粘度を有する系では大きな出費も無くバッフルを適合させることができ、アンカー撹拌機を使用することができる。
【００２２】
外部世界に対して内側にある、「蓋」としても理解される前記チャンバの固定された上部境界は本発明による前記反応チャンバに絶対的に必要ではない。これは、複数の反応チャンバを上下に積み重ねることができ（且つ、後述される本発明による追加の化学反応器を形成するために積み重ねられるものとする）、その１つの反応チャンバのフロアがその下に位置するチャンバの蓋として作用し得るからである。
【００２３】
加えて、本発明による前記反応チャンバのフロアは開口部を有する。この開口部を通じて撹拌シャフトが前記反応チャンバの内部から外へ出ることができ、加えて、物質が前記チャンバ内に導入されるか、または前記チャンバから排出されることが可能になる。前記撹拌シャフトの始点および／または終点において前記撹拌シャフトはトルクを吸収または伝達するように設計されている。それは再着脱可能な形状嵌め接続であることが好ましい。これは、例えば、六角形などの単純な押込み嵌め接続を用いて実装され得る。上下に積み重ねられている本発明による反応チャンバの事例では、全ての反応チャンバに共有される撹拌シャフトをこのようにして提供することができる。
【００２４】
加えて、本発明による前記反応チャンバは着脱可能なスリーブを有し、それは前記フロアの開口部に配置される。幾何学的態様に関して、上下に積み重ねられた上述の反応チャンバの場合では、連続撹拌シャフトを得ることができるようにそのスリーブは（およびそれ故に前記反応チャンバのフロアの開口部も）前記撹拌シャフトの回転軸線に沿って並んでいる。
【００２５】
さらに、前記スリーブの内径は前記撹拌シャフトの直径よりも大きい（当然、前記撹拌シャフトに取り付けられている撹拌要素は直径が決定されるときに考慮されていない）。そこで、撹拌シャフトが前記開口部およびスリーブを通じて出ているときでも物質移動が上下に積み重ねられたチャンバの間で起こり得る。前記スリーブの内径と前記撹拌シャフトの直径との間の差は０ｍｍよりも大きく１０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上から８ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以上から７ｍｍ以下であることが特に好ましい。前記スリーブが取り外し可能であるという事実のため、スリーブと撹拌シャフトとの間の開口部を介した物質移動をあらゆる反応系のために個別に適合させることができる。
【００２６】
前記スリーブが前記反応チャンバから突出しているという事実の結果として、それの反応チャンバの内容物とそのスリーブが次に中まで突出している後続の反応チャンバの内容物との間での逆混合の減少が確実になる。前記スリーブが前記反応チャンバの開口部を通じて突出する程度はそれぞれの事例において前記フロアの下側から測定されると、例えば、その内径の１０％以上から２００％以下であり得、より好ましくは２０％以上から１５０％以下であり得、特に好ましくは３０％以上から１００％以下であり得る。
【００２７】
本発明のその他の実施形態と態様を後述する。内容から明確に相容れないとされない限り、どのようにもそれらの実施形態と態様を相互に組み合わせることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明による前記反応チャンバの一実施形態では前記スリーブが前記反応チャンバから突出し、且つ、ギャップが撹拌シャフトとスリーブとの間で形成されるような様式で前記撹拌シャフトが前記スリーブを経て前記反応チャンバから外へ導かれる。
【００２９】
撹拌シャフトとスリーブとの間の前記ギャップが０ｍｍよりも長く５ｍｍ以下の幅を有することが好ましい。それらの値は０．５ｍｍ以上から４ｍｍ以下までであることが好ましく、および１ｍｍ以上から３．５ｍｍ以下であることが特に好ましい。
【００３０】
本発明による前記反応チャンバの追加の実施形態では前記フロアは水平面に対して０°よりも大きく６０°以下の傾斜を有する。好ましい傾斜は５°よりも大きく５０°以下であり、より好ましくは１０°よりも大きく４５°以下である。前記チャンバフロアがそのように先が細くなっていることは前記反応チャンバ内での固形物の輸送の支援に役立つ。加えて、前記フロアが前記筐体に隣接する角を丸めることができる。
【００３１】
本発明による前記反応チャンバの追加の実施形態では前記反応チャンバの筐体とフロアが筐体を加熱および／または冷却するときに一緒に構成される。これにより、例えば、空洞を有する二重壁構造を介して加熱または冷却媒体の連続流動を達成することが可能になる。この実施形態は概して可能な限り大きな比熱伝導表面積を提供することができるという利点、すなわち、前記チャンバの側壁だけではなくフロアも介して加熱または冷却が進行するという利点を有する。外熱伝導率を最大化するためにその空洞内での流入は、加熱または冷却媒体の全流動が回転して相殺され、そして壁と加熱または冷却媒体との間の高相対速度が達成されるように接線方向で進行することができる。対応する接続部の直径を変化させることによりその流入速度を適合させることができる。
【００３２】
本発明による前記反応チャンバの追加の実施形態では前記反応チャンバ内で支持されている軸受けによって前記撹拌シャフトが前記反応チャンバ内に収容されている。
【００３３】
本発明による前記反応チャンバの追加の実施形態では前記スリーブは高分子材料を含む。適切な材料は特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ならびにポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィンである。
【００３４】
平坦なチャンバは小さい構造の中に高い比表面積と多数のステージを達成する利点を提供する。しかしながら、あまりに平坦なチャンバは渦の形成を抑制し、したがって効果的な混合を抑制する。したがって、本発明による前記反応チャンバの追加の実施形態では前記チャンバは０．４：１以上から１：１以下の直径に対する高さの比率を有する。この事例での直径は前記チャンバの内径、および前記チャンバの最も下の点から垂直に前記チャンバの最も上の点まで測定した内のり高さを意味するものと考える。チャンバの直径に対する高さの好ましい比率は０．５：１以上から０．９：１以下であり、より好ましくは０．６：１以上から０．８：１以下である。チャンバの内径は、例えば、２ｃｍと１５ｃｍとの間である。
【００３５】
加えて、本発明による前記反応チャンバの追加の実施形態では前記反応チャンバは、物質を導入および／または排出することができるようにするための追加の供給口および／または排出口を含む。前記反応器の始点で反応成分の全てを添加するのではなく、前記反応器に沿って反応成分を添加するために追加の供給口および／または排出口が望ましい場合があり得る。このようにして、例えば、化学反応における望ましくない副反応または二次反応を抑えることができる。同様に、形成される物質を分離することが望ましい場合があり得る。
【００３６】
本発明の追加の態様は、多数の本発明による反応チャンバを含む化学反応器であって、少なくとも１つの第１反応チャンバと１つの第２反応チャンバが互いに続けて配置されており、且つ、トルクを伝達するために前記第１反応チャンバの前記撹拌シャフトが前記第２反応チャンバの前記撹拌シャフトに接続されている前記化学反応器である。
【００３７】
２〜２０組の個々の反応チャンバを使用することが好ましい。追加の供給口（feed）および／または排出口（outlet）によって複数の反応チャンバを相互に接続することがさらに可能である。
【００３８】
本発明はさらに、本発明による反応器内で実施される化学反応を実施するための方法に関する。
【００３９】
本発明による方法の一実施形態では一定量の物質が前記反応器に導入され、前記反応器から排出されて前記反応が少なくとも断続的に実施される。
【００４０】
本発明による方法の追加の実施形態では、物質を導入および／または排出可能な追加の供給口および／または排出口を含む本発明による第１反応チャンバと、物質を導入および／または排出可能な追加の供給口および／または排出口を含む本発明による第２反応チャンバとが、互いに続けて配置されて撹拌反応器（stirred reactor）中に存在する。さらに、前記第１反応チャンバの前記撹拌シャフトは、トルクを伝達するように前記第２反応チャンバの前記撹拌シャフトに接続されており、前記第１および／または第２反応チャンバにおいて少なくとも１つの作動状況（operating state）がモニターされ、前記作動状況がこの作動状況の予め決められた値から予め決められただけ逸脱するとこの反応チャンバ中に向かって開いている供給口が閉鎖され、これらの供給口を介して初めに輸送された物質が別の反応チャンバ内に導入される。
【００４１】
この事例では、前記モニターされる作動状況が、１つの反応チャンバから隣接する反応チャンバへの圧力低下であることが好ましい。
【００４２】
この反応手順により、閉塞および他の障害が起きたときに反応チャンバが停止することが可能になり、このチャンバを取り巻く前記反応器に物質流を通すことが可能になる。したがって、後続の部位で反応を実施することができる。
【００４３】
本発明による方法の追加の実施形態では前記反応は多相性反応（multiphase reaction）である。これには、例えば、液体／液体系ばかりか固体／液体系も含まれる。
【００４４】
本発明は後続の図面を参照してより詳細に説明されるが、本発明はそれらの図面に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による反応チャンバの上部からの図と断面図を示す図である。
【００４６】
【図２】上下に積み重ねられた本発明による複数の反応チャンバの断面図を示す図である。
【００４７】
【図３】本発明による化学反応器を示す図である。
【実施例】
【００４８】
図１は平面図（図の上部）および側面断面図（図の下部）を有する組合せ図の中に本発明による反応チャンバを示している。その反応チャンバは筐体１００を有し、この筐体の中で３３°に傾斜したフロア２００を有し、フロア２００内に開口部３００も有する。筐体１００とフロア２００は筐体を加熱および冷却するときに一緒に構成される。この目的のために第２筐体１１０と第２フロア２１０を有する二重殻構造体を使用し、その構造体は空洞１２０を含む。この空洞１２０を介して熱交換用の加熱または冷却媒体がここでは示されていない注入口および排出口によって導かれ得る。多数の従来のケトル型反応器の場合のように筐体だけが加熱または冷却されるのではなく、それによってチャンバフロアも加熱または冷却される。
【００４９】
加えて、前記反応チャンバは撹拌要素５００を駆動するための撹拌シャフト４００を有する。撹拌シャフト４００の始点６００が図１の上部に示されており、終点７００が下部に示されている。撹拌シャフト４００の始点６００および終点７００は、複数の反応チャンバが上下に積み重ねられるときに２つの連続反応チャンバの撹拌シャフトが回転方向に形状嵌め方式で相互に噛み合うようにそれぞれオスおよびメスの接合具またはプラグイン接続部として設計されている。そこで、それらは個々のチャンバの撹拌要素を駆動することができる一体化撹拌シャフトを形成する。
【００５０】
前記反応チャンバ内で撹拌シャフト４００は軸受け１０００によって受領され、その軸受け自体は前記反応チャンバ内の対応する支持体１１００を介して支持される。加えて、前記反応チャンバ内にバッフル１２００が存在し、撹拌要素５００との相互作用でそれらのバッフルは前記反応器内容物の比較的に高い混合度を確実にする。
【００５１】
加えて、前記反応チャンバのフロア２００の開口部３００には（この図の下部に示されるように）前記反応チャンバから突出する取り外し可能スリーブ８００が存在する。スリーブ８００は撹拌シャフト６００の回転軸線に沿って並んで配置されている。図１ではスリーブと回転の軸線は前記反応チャンバの中央に位置する。
【００５２】
スリーブ８００の内径はスリーブ８００の高さにおいて撹拌シャフト４００の直径よりも大きい。加えて、撹拌シャフト４００はスリーブ８００を通じて前記反応チャンバから突出する。結果として、ギャップ９００が撹拌シャフト４００とスリーブ８００との間で形成され、上下に積み重ねられた複数の反応チャンバの場合ではそのギャップを介して物質移動が１つのチャンバと隣接するチャンバとの間で起こり得る。
【００５３】
本発明による前記反応チャンバを使用することの汎用性とモジュール性を向上させるため、スリーブ８００が着脱可能であるばかりか、撹拌シャフト４００、軸受け５００、支持体１１００およびバッフル１２００も着脱可能であり、したがってそれらは特定の用途の事例に適合する他の構造体に利用可能である。
【００５４】
図２は本発明による化学反応器に見ることができるような上下に積み重ねられた本発明による３組の反応チャンバの断面図を示している。個々のチャンバは図１において示され、且つ、説明されている。これに見ることができるように、それらの反応チャンバは１つのチャンバの底面シールがその下に位置するチャンバの上面シールを形成するように設計されている。結果として、モジュール式で化学反応器が構成され得る。個々の反応チャンバの間に封止用組成物がさらに提供されてもかまわないことが明らかである。
【００５５】
回転方向に形状嵌め方式で相互に噛み合っている撹拌シャフト４００はトルクの伝達に関連して一体化撹拌シャフトを形成する。この事例では、撹拌シャフト４００とスリーブ８００との間で形成されるギャップであって、隣接する反応チャンバの間で物質移動が起こり得るようにするためのギャップであるギャップ９００にせん断力も生じることを特記することができる。したがって、前記反応チャンバの内容物が徹底的に撹拌されることがない「デッドゾーン」は存在しない。
【００５６】
ギャップ９００の幅と、したがって個々の反応チャンバの間の物質移動は前記撹拌シャフトの直径および／またはスリーブ８００の内径によって確定され得る。実際的な理由のため、前記チャンバの間に別のギャップ幅が望ましい場合にスリーブ８００だけを交換することが好ましい。スリーブ８００は取り外し可能であるという事実のため、これは簡単に成し遂げられる。
【００５７】
図３は合計で７組の本発明による反応チャンバを含む本発明による化学反応器を模式的に示している。それらの反応チャンバは図２に示される配置と類似の方式で上下に積み重ねられており、且つ、カバープレート２０００およびベースプレート２０１０で上部と底部を封止されている。その配置はタイロッド２１００とナット２１１０によって機械的に安定化されている。
【００５８】
前記撹拌シャフトを駆動するためのトルクは前記化学反応器の内部にある前記撹拌シャフトへの連結器２２００によって伝達される。加えて、カバープレート２０００には連絡口２３００および２３１０が配置されており、それらの連絡口を介して物質または測定センサーが最上部の反応チャンバに導入され得る。そのような連絡口２３２０はベースプレート２０１０に組み込まれている排出口２４００の場所にも位置する。
【００５９】
供給ライン２５００および排出口２５１０を介して加熱または冷却媒体によって個々の反応チャンバの筐体を加熱／冷却することができる。個別の加熱または冷却が可能である。
【００６０】
材料の導入、材料の排出、およびセンサー測定のために連絡口２６００および２６１０を介して個々の反応チャンバへのアクセスが可能である。加えて、稼働時に障害が起きた場合に適切に選ばれた配管設備を介して反応チャンバの橋渡しを達成することができる。
【図１】
0006430543.tif 000002
【図２】
0006430543.tif 000003
【図３】
0006430543.tif 000004