(57)【要約】【解決手段】本発明は、特に性能特性のための材料ライブラリーの複数の基礎単位を並列的にテストするための構成に関する。該構成は、少なくとも１つの反応モジュール（１００）と、少なくとも２つの加熱／冷却モジュール（２００）とを備えるブロックを有する。【選択図】図１
2004504932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に性能特性のための材料ライブラリーの複数の基礎単位を並列的にテストするための構成であって、
少なくとも１つの反応モジュール（１００）と、少なくとも２つの加熱／冷却モジュール（２００）と、を備えるブロックを有する構成。
【請求項２】
前記反応モジュール（１００）及び加熱／冷却モジュール（２００）は、ディスク形状である、請求項１に記載の構成。
【請求項３】
前記少なくとも１つの反応モジュール（１００）は、各々の場合において、複数（＞２）の反応チャンネル（１１０）を有する、請求項１又は２に記載の構成。
【請求項４】
前記反応チャンネル（１１０）は、少なくとも１つの反応モジュールにおいて連続的に作られている、請求項３に記載の構成。
【請求項５】
前記反応チャンネル（１１０）は互いに平行に配置されている、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の構成。
【請求項６】
前記少なくとも１つの反応モジュール（１００）及び前記加熱／冷却モジュール（２００）は、前記ブロック内で交互に配置されている、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の構成。
【請求項７】
前記加熱／冷却モジュール（２００）は、少なくとも１つの加熱要素及び／又は少なくとも１つの冷却要素を各々備えている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の構成。
【請求項８】
前記加熱／冷却モジュール（２００）は、複数の、加熱要素及び／又は冷却要素（２２０、２３０、２４０、２５０）を各々有し、各々の場合において、これらの要素を互いに独立に制御することを可能とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の構成。
【請求項９】
前記加熱／冷却モジュール（２００）は、電気加熱要素を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１０】
前記加熱／冷却モジュール（２００）は、熱運搬媒体のためのチャンネル（２１）を有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１１】
前記熱運搬媒体のためのチャンネル（２１０）は、該チャンネルが前記反応チャンネルの長さ方向に垂直に前記ブロック内で走るような態様で前記加熱／冷却モジュール内に配置されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの反応モジュール（１００）及び／又は前記加熱／冷却モジュール（２００）は、少なくとも１つの温度センサー、特に一つの熱電対を各々有する、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの反応モジュール（１００）は、サンプル除去のための分析チャンネルを更に備えている、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の構成。
【請求項１４】
性能特性のための材料ライブラリーの基礎単位を並列的にテストするための方法であって、該基礎単位は、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の構成内でテストされる、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、好ましくは反応器の構成、特に管巣状（ｔｕｂｅ−ｂｕｎｄｌｅ−ｌｉｋｅ）反応器システムに係り、本構成を使用して性能特性のための材料をテストするための方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
本発明の反応器は、テスト反応器として使用することができるだけではなく、性能特性を有する物質（価値のある生産物）を製造するため、又は、例えば排気ガス浄化及び化学物質製造等の産業用途のためにも使用することができる。
【０００３】
例えば産業上利用される反応器等の構成のために、例えば不均一系触媒反応等の多数の用途における最適温度プロフィールは、定義された反応の、転換率、選択度、及び、空間時間収率（ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｙｉｌｅｄ）にとって非常に重要である。
【０００４】
特に非常な吸熱プロセス及び非常な発熱プロセスの場合において、厳密且つ最適な温度プロフィールの印加は、反応の前述したパラメータ特性のために重要な役割を果たす。これとは対照的に、熱的中性プロセスの場合においては、等温条件を維持するために、より正確には、所定の反応温度を維持するため、又は、時間若しくは空間に亘って所定の温度コースを確立するため、加熱／冷却工程のみが生じる。
【０００５】
温度制御のためのそのような手段は、とりわけ、第１には、反応構成要素の追加による直接的な加熱又は冷却工程（ａ）、第２には、例えば冷却若しくは加熱コイル（ｂ）等、熱交換表面による熱供給若しくは熱除去によってもたらされる熱交換、及び、反応装置から分離された外部熱交換器（ｃ）を通した全反応混合物又はその一部分の循環である。
【０００６】
しかし、幾つかの用途にとっては、等温若しくは断熱の反応条件を得るだけではなく、反応器に定義された温度プロフィールを印加することが関心事項である。このプロフィールは、通常の断熱反応条件の下では確立されない。これは、とりわけ不均一系触媒をテストする場合である。
【０００７】
プロセスに関連する条件下で不均一系触媒の高度に並列的なテストのために知られている管巣状テスト反応器において現在のところ３つの変形例が存在する。即ち、第１には外部加熱を用いたセラミック製モノリス、第２には、外部加熱を用いたセラミック製モジュール、及び、第３には内部又は外部加熱を用いた金属性モノリスである。
【０００８】
外部加熱を用いたセラミック製モノリスは、例えば、ＷＯ９７／３２２０８号に開示されている。セラミック製モノリスの様々なセルは、可能ならば触媒活性物質で被覆されており、ガス混合物がそれらを通って流れる。モノリス流出物では、個々のセルに可動性の毛細管を使用して所望のターゲット生成物のためにガスの流れが分析される。モノリスは外部加熱される。この目的のために、それは例えば加熱金属ジャケット内に導入され、又は、従来の炉内で操作される。
【０００９】
外部加熱を用いたセラミック製モジュールから作られた第２の変形例は、例えば、ＷＯ９９／１９７２４号に開示されている。この反応器の型式では、上述したセラミック製モノリスは、多数のチャンネルを有するセラミック製モジュールにより置換されている。これらのセラミック製モジュールは、チャンネル方向に沿った中央部において分解することができ、触媒を備えた個々のチャンネルの充填を簡素化することを可能としている。
【００１０】
第３の変形例に係る、内部若しくは外部加熱を備えた金属モノリスは、ＤＥ−Ａ１９８０９４７７号で開示されている。これにより、反応ガスの混合物は、金属モノリス又は管状反応器を通って流れ、該反応器では、モノリス内部の個々の管は、潜在的な活性成分が充填される。別のチャンネルへの反応物の交差拡散（ｃｒｏｓｓ−ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）は、反応管として金属を使用することにより排除される。
【００１１】
生成ガス混合物は、可動性の毛細管又は調整可能なバルブシステムのいずれかを使用することにより、異なる管で分析することができる。セラミック製モノリスを超える利点は、個々の反応器管を通る流れを簡単に制御可能であること、並びに、反応器の加熱を均一に且つ容易に制御可能であるということである。このため、反応ガスの予備加熱は、様々な管内に異なる温度を有するというリスクを負うこと無しに、省略することができる。
【００１２】
金属モノリスは、セラミック製モノリスを超える大きな利点を提供する。即ち、この場合には、被覆セラミックを管内に簡単に導入することができることに加えて、粉末を活性組成物としてテストすることもできる。
【００１３】
材料ライブラリーにある部材を並列テストするための更なる据付床の反応器が、ＷＯ９９／６４１６０内に記載されている。この反応器は、分析されるべき部材のための多数の収集装置を持ち、特にそれが反応器内部の流れを制御するための複数の流れ制御装置を有するという点で特徴付けられる。
【００１４】
従来技術に記載されているいずれの反応器の変形例も、定義された温度プロフィールを課するという問題を解決していない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の底流に流れる目的は、とりわけ、所定の好ましくは正確に定義された温度プロフィールが印加され、テストの間に該温度プロフィールを維持した状態で材料ライブラリーの基礎単位の該テストを実行する上に適した、改善された構成を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記及び他の目的は、特に、性能特性のための材料ライブラリーの複数の基礎単位を並列的にテストするための構成により達成される。該構成は、少なくとも１つの反応モジュールと少なくとも２つの加熱／冷却モジュールとを備えるブロックを有する。他の態様及び利点は、独立請求項、以下の説明及び図面により与えられる。「材料ライブラリー」という用語は、少なくとも２つの、好ましくは１０以内の、更に好ましくは１００以内の、特に１０００以内の、更に好ましくは１０万以内の基礎単位の収集体を指し示している。これらは、本発明に従って使用されるブロック内部において、互いから分離された少なくとも２つの異なる区分に収められている。
【００１７】
本明細書中で使用される「材料ライブラリーの基礎単位」という用語は、例えば、固体、液体、ゾル、ゲル、ロウ状物質又はこれらの物質の混合物等の非気体の物質、分散剤、乳濁液、懸濁液及び固体を含んでおり、特に好ましくは固体である。基礎単位は、分子及び非分子の化合物若しくは製剤、又は、混合物、又は、材料であってもよく、ここで、「非分子」という用語は、離散的な状態の変動、即ち、例えば置換パターンを変えていくことを介してのみ構造特性を変えることができる「分子」基礎単位とは対照的に、連続的に最適化され若しくは変えられ得る基礎単位を定義している。基礎単位は、互いに各々分離される反応モジュールの区分内に収められており、１つ以上の化合物から構成することができる。
【００１８】
個々の反応チャンネルでテストされるべき基礎単位は、互いに同一又は互いに異なっていてもよいが、後者が好ましい。しかし、定義されたテスト、定義された反応若しくは定義された生成のための、テストパラメータ、反応パラメータ、生成パラメータ又は方法パラメータは、複数の同一物質又は単独で同一の物質が、テストの間にそれらの性能特性に関してテストされることも容易に可能とする。
【００１９】
好ましくは、テストされるべき基礎単位として、物質／材料の次の分類がテストされる。即ち、不均一系触媒若しくは不均一化された触媒、発光団、電気光学物質、超伝導物質若しくは磁性物質、又は、それらのうちの２以上の混合物、特に、金属間化合物、酸化物、酸化混合物、混合酸化物、金属及び／又は非金属のイオン結合又は共有結合合成物、金属合金、セラミックス、有機金属化合物、及び、複合材料、誘電体、熱電気、磁気抵抗性の光磁気材料、有機化合物、酵素、活性薬剤、栄養素及び栄養補給剤用の物質、家畜飼料及び餌の補給物、並びに、化粧品及び２以上の酸化物の混合物である。
【００２０】
「性能特性」という用語は、本発明による構成を使用して測定することができる基礎単位の特性を意味するものと解釈される。この用語は、テストの型式に依存して、とりわけ、テストされる物質の触媒、電気、熱、機械、形態構造、光磁気的特性を含んでおり、このうちの２以上の性能特性をテストすることができる。
【００２１】
本構成は、好ましくは反応器であり、更に好ましくは管巣状の反応器システムである。本発明による構成は、複数の物質のそれらの性能特性を同時に且つ連続的にテストすることを可能にする。ここで、テストパラメータ、即ちテストの型式及び条件を確立する１以上の変数、例えば圧力、温度等を、自在に選択することができる。
【００２２】
本構成は、ブロックを備えている。その外側形状は、制限を受けることがなく、六面体、立方体、円柱又は角柱の形状を持つことができる。当該ブロックは、加熱／冷却モジュール、及び、反応モジュールへと形成された小分割部を有する。これらの加熱／冷却モジュール及び反応モジュールは、互いに永久的に接続されておらず、個別的に、自在に交換され、取り外され、及び、再度結合させることができるのが好ましい。反応モジュール及び加熱／冷却モジュールはディスク形状であるのが好ましい。加熱／冷却モジュール及び反応モジュールの数の総和は、上限が制限されておらず、典型的には３乃至３００であり、加熱／冷却モジュールの数は、常に、反応モジュールの数よりも少なくとも１だけ大きい。
【００２３】
典型的には、各々の反応モジュールは、加熱／冷却モジュールに続いており、これは、１つの反応モジュールが存在するとき、少なくとも２つの加熱／冷却モジュールによって側方向に仕切られていることになる。しかし、各々の場合において、加熱／冷却モジュールとして、反応モジュールに隣接して、少なくとも１つの冷却モジュール及び少なくとも１つの加熱モジュールを提供することも可能であり、その順番は、各々の場合で自在に選択することが可能である。
【００２４】
本発明に従って使用されるモジュール又はブロックの材料に関しては、使用される材料がテスト条件に耐え、又は、テストされるべき物質に対して不活性である場合には、特別の制限は存在しない。セラミックス、例えば、真鍮、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属若しくは金属合金、例えば、ＤＩＮ材料番号１．４４０１、１．４４３５、１．４５４１、１．４５７１、１．４５７３、１．４５７５、２．４３６０／２．４３６６、２．４６１５／２．４６１７、２．４８００／２．４８１０、２．４８１６、２．４８５１、２．４８５６、２．４８５８、１．４７６７、１．４４０１、２．４６１０、１．４７６５、１．４８４７、１．４３０１２を有する当該材料を参照されたい。
【００２５】
本発明により使用されるブロック内部において、反応経路に沿って加熱／冷却モジュールにより温度プロフィールを印加することができる。この温度プロフィールは、他の仕方では、直列に接続された反応器のみで実現することができる。
【００２６】
実際のテスト装置、即ち上記したブロックに加えて、本発明による構成は、物質を供給するための装置、性能特性をテストするために役立つ、例えばガス等の始動材料を供給したり除去したりするための装置、テストされるべき基礎単位との反応後に得られる例えば不均一系触媒等の生産物の分析のための装置、及び／又は、テストを通過した後の基礎単位それ自体の分析のための装置を持つことができる。加えて、本発明による構成は、データ分析及びテストの自動制御のための装置も備えることができる。好ましくは、本構成は、ブロック又はモジュールが配置されているところの、案内要素又は１以上のベースプレートを有するのがよい。
【００２７】
モジュール式構成を用いて、完全なブロックを簡単に着脱することができる。このモジュール式構成型式は、例えば触媒のテスト及びこれに連係した機械的作業の間に、とりわけ、サンプルの変更を相当容易にする。
【００２８】
本発明による構成は、とりわけ、処理に関連した条件下で不均一系触媒の高度に並列的なテストのための管巣状テスト反応器として使用することができる。ここでいう処理に関連した条件、とりわけ、圧力及び／又は温度範囲、及び、ガス体積及びガス混合物は、意図された作用条件下で触媒の性能に関する結論を引き出すことを可能にする。
【００２９】
以下、不均一系触媒のテストのための本発明による構成の使用形態を参照しつつ添付図面を用いて本発明を説明する。他の性能特性を有する基礎単位のテストにおいて、上述したものをアナロジーで使用することでき、又は、別個に説明する必要があるならば、そうするであろう。より良い説明のために、添付図面が部分的に参照される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１で理解することができるように、本構成は、好ましくは、反応モジュール１００と加熱／冷却モジュール２００とを交互に配列したユニットを備えている。これらは、（図示されていない）案内構成要素上に着座しているのが更に好ましい。外側反応モジュールの間でさえ均一な温度制御（温度差＜１℃、好ましくは、＜０．５℃、更に好ましくは、＜０．３℃）を確保するため、好ましくは、加熱／冷却モジュール２００は、常に反応モジュール１００の後に続き、全システムは、２つの加熱／冷却モジュールにより組み立てられているのが好ましい。
【００３１】
反応モジュール１００は、各場合に反応モジュールの寸法に依存して、多数の、即ち２以上の、好ましくは５乃至１０の、特に８乃至１２の、反応チャンネル１１０を各々有しているのが好ましい。これらは、互いに次の列に配列されるのが更に好ましい。
【００３２】
反応チャンネルは、好ましくは管状であり、更に好ましくは連続的であり、特に少なくとも１つの反応モジュールにおいて管状且つ連続的である。オプションで、これらのチャンネルを、一方の端部又は両方の端部で自動又は手動で閉じることもできる。
【００３３】
反応チャンネル１１０は、自動又は手動のいずれかでテストされるべき基礎単位で満たされることができる。この場合には、テストされるべき基礎単位に依存して、反応チャンネル内に基礎単位を固定するための１つ又は複数の収集装置を導入することができ、又は、内部に予め取り付けられている。加えて、反応チャンネルの壁を、例えば、触媒的な活性化物質等の物質で被覆することも可能である。
【００３４】
好ましくは、反応チャンネルは任意の形状化されたボディ又は粉末で満たされる。更に好ましい実施形態では、例えば触媒担体を有する、特別の内部管を、反応チャンネル１１０内に挿入することができ、該内部管は、触媒サンプルの反応器空間内への輸送を容易にする。
【００３５】
内部管を有するような実施形態が図４に線図として示されている。
図４に示されているように、上述されたように構成することのできる、内部管１２０は、反応モジュール１００の反応チャンネル１１０内に導入され、次に、該内部管を触媒サンプルで満たすことができる。
【００３６】
反応モジュール１００は、配管システム又は毛細管を介して始動材料リザーバ、例えば流体リザーバに接続することができる。
好ましくは、反応モジュールの個々の反応チャンネルは、始動材料及びそれらを通過して流れるガスに関して別々に制御可能である。
【００３７】
好ましくは、流量レギュレータが個々の毛細管に設けられており、反応モジュール１００内の各反応チャンネル１１０を通る流れを別々に制御できることを確保している。
【００３８】
加えて、本発明の構成は、流れ制御のための装置を持つことができる。例えば、全ての反応チャンネルの受動的な制限流れ制御が、流れの制限手段、例えば、反応チャンネルの空間的に上流に設けられた貫通孔及び／又はフリット（ｆｒｉｔ）を有する金属プレートにより可能となる。この流れ制限手段は、支流ガスの流れを制御し、個々の反応チャンネルに亘って支流ガスのほぼ等しい分布を確保する。
【００３９】
加えて、反応モジュールの反応チャンネルの下流に受動的制限流れ制御のための装置等を設けることが可能である。この場合には、そのような装置は、反応チャンネルの上流の上述された流れ制御と同じ作用を有する。
【００４０】
受動的流れ制御のための装置として、焼結金属プレート、焼結セラミックフリッツ、穿孔金属プレート、適切なスレッド備品（ｔｈｒｅａｄ ｆｉｔｔｉｎｇ）内の毛細管に言及することができる。
【００４１】
好ましくは自動的に作動する、個々の能動的な制限流れ制御は、分析ユニットの上流に、例えばニードルバルブ等の制御バルブを設けることにより可能となる。この手段により、流れは、個別的に分析される反応チャンネル内で各々制御される。
【００４２】
少なくとも１つの反応モジュール１００は、サンプル除去のための分析チャンネルを更に含む。この場合には、更に好ましくは、少なくとも１つの分析チャンネルは、少なくとも１つの反応モジュール内の各反応チャンネル１１０に割り当てられる。
【００４３】
１つ又は複数の分析チャンネルは、反応チャンネル及び分析ユニットの間の接続を表している。典型的には、分析チャンネルを介して、少なくとも１つの反応チャンネルの流出物の流れ、好ましくは、全ての反応チャンネルの流出物の流れが、分析ユニットに供給される。典型的には、分析装置は、個々の流出物の流れを適切な分析法により個別的に分析することを可能にする、選択装置を有する。分析されない流出物の流れは、この場合には、適切な収集装置内に収集され、排出される。適切な選択装置は、例えば多ポートバルブ等のために使用される全ての従来装置を含んでいる。
【００４４】
テストのための流出物の流れは、毛細管により個別的に運ぶことができる。特定の実施形態では、流出物の流れの分析は、可動性の毛細管を用いて実行することができる。このとき、その流出物の流れ又は部分は、適切な配管装置を用いて、好ましくは毛細管を介して、くみ出される。
【００４５】
特に好ましくは、詳細にはＷＯ９９／４１００５に記載されたように、コンピュータ制御式の、機械可動式の「スニッフィング装置（ｓｎｉｆｆｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ）」が使用される。
【００４６】
基礎単位の性能特性として触媒特性をテストするための流出物流れの例を用いた上述された分析の代わりに、基礎単位の明らかに他の性能特性、例えば、テストされるべき基礎単位に関する、構造変化又は形態変化即ち圧力及び温度等の外部パラメータの効果等も研究することができる。この場合には、基礎単位は、反応モジュールから取り外され、外部でテストされてもよい。しかし、好ましくは、基礎単位は、特に更なる外的影響を排除するために、反応モジュール内に残され、そこの原位置で分析されるのがよい。これは、例えば光学検出法により実行することができる。該方法は、好ましくは、ガラス光ファイバーを介して空間的に実行されることができる。
【００４７】
冒頭で言及されたように、本発明の構成は、テスト反応器としてだけではなく、性能特性を有する物質の生成のため、例えば排気ガスの浄化及び化学物質の生成等、産業上の用途のためにも使用することができ、明らかに適切に設計することができる。
【００４８】
テストされる物質の性能特性を判定するための分析法に関して、原理的には何らの制限も無い。均一系触媒又は不均一系触媒である可能性のある物質の触媒特性を分析する間に、好ましい分析法は、好ましくは、質量分析計、ＧＣ、ＬＣ，ＨＰＬＣ、マイクロＧＣ、分散型ＦＴ−ＩＲ分光器、ラマン分光器、ＮＩＲ、ＵＶ、ＵＶ−ＶＩＳ、ＮＭＲ、ＧＣ−ＭＳ、赤外線サーモグラフィー／ラマン分光器、赤外線サーモグラフィー／分散型ＦＴ−ＩＲ分光器、化学インジケーター／ＭＳを使用した色検出法、化学インジケーター／ＧＣ−ＭＳを使用した色検出法、化学インジケーター／分散型ＦＴ−ＩＲ分光器を使用した色検出法、及び、写真音波分析と組み合わされた、特に、赤外線サーモグラフィーを含んでいる。
【００４９】
加熱／冷却モジュール２００は、好ましくはディスク形状にあり、少なくとも１つの加熱要素及び／又は少なくとも１つの冷却要素を各々有する。これらは、各々互いに独立に、閉ループ又は開ループ態様で制御することができるのが好ましく、又は、温度に関して設定することができる（図３を参照せよ。加熱要素及び冷却要素（２２０、２３０、２４０、２５０））。好ましくは、個々の加熱モジュールは、少なくとも１つの、好ましくは隣接する反応モジュール（１１０）で、反応チャンネル１１０に沿って所定の温度プロフィールを発生させることができる。更に好ましくは、加熱要素及び／又は冷却要素（２２０、２３０、２４０、２５０）は、所定の温度プロフィールを、反応モジュール１００内で全ての反応チャンネル１１０に対して同一に発生させることができる。
【００５０】
一実施形態では、加熱／冷却モジュールは、電気加熱要素、例えば、加熱溶接式ワイヤを含む。その代わりに、或いは、これに追加して、加熱／冷却モジュールは、例えばガス、液体、溶液又は溶解物等の熱運搬媒体で充填された２００のチャンネルを持つことができる。
【００５１】
加熱／冷却モジュールは、この目的のために熱運搬媒体のためのチャンネルを持つのが好ましく、この場合には、本発明の更なる態様に係るチャンネルは、反応チャンネルの方向に垂直に走っている（図１を参照せよ）。
【００５２】
本発明の別の態様によれば、温度制御は、個々の管又は管モジュールに個別的に合わせることもできる。
図示の実施形態では、反応モジュール１００と加熱／冷却モジュール２００との間の接触表面は、接触表面積を増大させるため、接触表面に関して平面をなし、例えば波状又は角柱等、互いに相補的な起伏構造を持つこともできる。しかし、この場合には、熱膨張係数の適合性に関して、より厳しい要求が充足されなければならない。加熱／冷却モジュール２００は、熱運搬媒体のための複数のチャンネル２１０を各々持つのが好ましい。熱運搬媒体のためのチャンネル（２１０）は、それらが反応チャンネルの長さ方向に垂直にブロック内で走るような態様で加熱／冷却モジュール内に配置されるのが好ましい。
【００５３】
図示の実施形態では、チャンネル２１０は、連続しており、作動中にそれらは配管システムに（図示されていない）接続部を介して連結される。反応物に関連した熱運搬媒体の流れは、図２に線図として示されている。
【００５４】
別の実施形態では、チャンネルは、１つの加熱／冷却モジュール当たりで、一つだけの入口及び出口が各場合に必要とされるように、加熱／冷却モジュールを通って蛇行態様で走っている。
【００５５】
図１の例では、一つの加熱／冷却モジュール２００が各場合に反応チャンネル１１０の長さ全体に亘って延びているが、図３の例の加熱／冷却モジュールは、サブモジュールに分割されており、それらは、温度プロフィールを印加することをより簡単にしている。この場合には、個々のサブモジュールは、反応チャンネルの唯一の長さ方向区分に亘って延在しており、順次、熱運搬媒体のためのチャンネルが反応チャンネル１１０に垂直方向に走っている。サブモジュール２２０、２３０、２４０、２５０は、加熱／冷却モジュール２００が持っているように、連続的又は蛇行状のチャンネルを持つことができる。
【００５６】
温度プロフィールは、反応チャンネルに沿ってより暖かい領域及びより冷たい領域が任意に配列された構成を持つことができる。温度領域の数及びそれぞれの温度領域における需要のある温度は共に、事実上制限されない。当該技術の現在の状態では、予備加熱／後加熱又は予備加熱／後冷却は、分離した反応容器中で実行されるが、本明細書中で説明された設計では、これは、管巣状反応器で起こり得る。かくして、様々に異なる条件（温度）の下で管巣状反応器において反応を実行することが可能となる。この型式のコンパクトな反応器は、研究目的のための構成部品として、又は、例えば、一般に流布されている船上又は掘削プラットフォーム上等のように、非常にスペースが制限された場合に役立つ小型のコンパクトシステムとして関心がもたれている。
【００５７】
加えて、少なくとも１つの反応モジュール１００及び／又は加熱／冷却モジュール２００は、少なくとも１つの温度センサー、特に温度制御のための熱電対を各々持つことができる。少なくとも１つの温度センサーは、少なくとも１つの反応チャンネルに隣接して少なくとも１つの反応モジュールに配置されるのが好ましい。
【００５８】
上記からの結果として、本発明は、性能特性のための基礎単位の並列テスト又は直列テストのための方法にも関する。本発明による構成でこれらの材料がテストされる。即ち、当該材料が定義されたテストを受ける。
【００５９】
本発明による方法の文脈では、特に次の反応が研究されてもよく、又は、そのような反応のための触媒活性物質がテストされる。
適切な反応の例は、窒素酸化物の分解、アンモニア合成、アンモニアの酸化、水素硫化物のイオウへの酸化、二酸化イオウの酸化、メチルクロロシラン（ｍｅｔｙｌ ｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅｓ）の直接合成、オイル精製、メタンの酸化結合（ｏｘｉｄａｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｅ）、メタノールの合成、一酸化炭素及び二酸化炭素の水素化（ｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ）、メタノールの炭化水素の転換、触媒改質、触媒熱分解及び水素化分解、炭素のガス化及び炭素の液化、燃料電池、不均一系光触媒、エーテルの合成、特にＭＴＢＥ及びＴＡＭＥ、異性化、アルキル化、芳香族化、脱水素化、水素化、ヒドロホルミル化、選択的又は部分的酸化、アミノ化、ハロゲン化、求核性の芳香族置換、追加及び消滅反応、二量体化、低重合体化及び複分解、重合、鏡像選択性触媒及び生体触媒反応であり、これらは、特に複合材料の場合に、材料テストのため、及び、特に、表面又は基質において２以上の成分の間の相互作用を決定するためのものである。
【００６０】
本発明の構成は、反応要素及び加熱／冷却要素のそのモジュール式構成によって、従来技術と比べて、実質的な改善を示している。
モジュール式構成によれば、全ての部品の良好なアクセス性が確保される。良好なアクセス性は、ブロックをフレーム又はラックに取り付けることにより、本発明の特に好ましい実施形態によって容易にされる。
【００６１】
これは、まさに触媒が変更されたそのとき、非常に重要なものとなる。時間節約式の接続部自動開閉を、個々の接続部の良好なアクセス性のため確保することができるからである。
【００６２】
案内要素／ベースプレート内の取り付けは、非常に小さいスペース内において測定、制御及び反応要素の高密度を同時に確保し、非常に多数の反応チャンネルを有する反応器の場合には大きな利点をもたらす。この態様では、入口及び出口の毛細管を通る長いガス経路が避けられるからである。その結果、無用の体積も減少され、分析時間をかなり短くすることができる。
【００６３】
更に大きな利点は、モジュール式の加熱要素の使用である。これらの加熱要素の内部には、熱運搬媒体を使用する場合に、冷却区分も非常に容易に組み込むことができる。かくして、反応器管に沿って、高温及びより低温の区分を有する温度プロフィールを簡単に印加することができる。そのような冷却区分は、正確に高温スポットの形成を回避し抑制するため、非常な関心を持たれ得る。偏差が＜０．１℃の温度制御が、そのような冷却区分と加熱区分との組み合わせを用いて可能となる。
【００６４】
モジュール式構成は、メンテナンスを非常に容易にすることを確保する。即ち、反応器を簡単に洗浄することができ、触媒を迅速且つ容易に変更することができる。当該構成は、例えば、大きな温度範囲に亘って反応器として正確に作動することができ、不均一系触媒又は均一系触媒との２相又は３相の反応のため使用することができる。
【００６５】
個々の管の閉鎖の場合でさえ、これらは、ディスク要素として問題なく置換することができる。ディスクにおいて、事実上任意数の反応チャンネルを適応させることができる。更には、モジュール式加熱要素に必要となる更なる仕事もかなり容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一例のモジュールを示す。
【図２】図２は、反応物流れ、及び、反応モジュール又は本発明の第１の例に係る加熱／冷却モジュールを通した熱運搬の流れの行程を示している。
【図３】図３は、反応モジュール及び本発明の第２の例に係る加熱／冷却モジュールを示している。
【図４】図４は、簡単化されたサンプル変化のための特別の内部管を有する反応モジュールを示している。
【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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