特開 2024-104689 フロー式反応装置、当該フロー式反応装置の洗浄方法及び反応生成物の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104689

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】フロー式反応装置、当該フロー式反応装置の洗浄方法及び反応生成物の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/24 20060101AFI20240729BHJP

【ＦＩ】

B01J19/24 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009036

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【識別番号】320011650

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100213436

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 直俊

(72)【発明者】

【氏名】中山 栄希

(72)【発明者】

【氏名】酒井 和也

【テーマコード（参考）】

4G075

【Ｆターム（参考）】

4G075AA02

4G075AA57

4G075BA10

4G075BB05

4G075BD01

4G075BD15

4G075BD22

4G075CA63

4G075DA02

4G075FC02

(57)【要約】

【課題】２つ以上の原料を接触させて反応生成物を生成するフロー式反応装置であって、定置洗浄が可能なフロー式反応装置の提供、当該フロー式反応装置の洗浄方法及び反応生成物の製造方法を提供する。
【解決手段】反応装置１００は、第一原料の流体と第二原料の流体とを混合する混合部４１を有し、第一原料と第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を連続的に生成する反応部Ｍと、反応部Ｍに第一原料を供給する配管である第一ライン１と、反応部Ｍに第二原料を供給する配管である第二ライン２と、反応部Ｍに洗浄液を供給する配管である洗浄ライン３と、を備え、洗浄ラインは、第一ライン１又は第二ライン２に接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一原料の流体と第二原料の流体とを混合する混合部を有し、前記第一原料と前記第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を連続的に生成する反応部と、
前記反応部に前記第一原料を供給する配管である第一ラインと、
前記反応部に前記第二原料を供給する配管である第二ラインと、
前記反応部に洗浄液を供給する配管である洗浄ラインと、を備え、
前記洗浄ラインは、前記第一ライン又は前記第二ラインに接続されているフロー式反応装置。

【請求項2】

前記洗浄ラインは、前記第一ラインに対して鉛直方向下向きに接続されている請求項１に記載のフロー式反応装置。

【請求項3】

前記第一ラインに配置されたフィルタを更に備え、
前記洗浄ラインは、前記第一ラインにおける、前記フィルタと前記混合部との間に接続されている請求項１に記載のフロー式反応装置。

【請求項4】

請求項１から３に記載のフロー式反応装置の洗浄方法であって、
前記反応部に洗浄液と不活性ガスとを供給する第一洗浄工程と、
前記第一洗浄工程後に行われ、前記反応部に洗浄液のみを供給する第二洗浄工程と、
前記第二洗浄工程後に行われ、前記反応部に洗浄液を滞留させる第三洗浄工程と、
前記第三洗浄工程後に行われ、前記反応部に滞留している洗浄液を新たな洗浄液で置換する第四洗浄工程と、
前記第四洗浄工程後に行われ、前記反応部に滞留している洗浄液の濃度を低下させる第五洗浄工程と、を含む、フロー式反応装置の洗浄方法。

【請求項5】

請求項１から３に記載のフロー式反応装置を用いて第一原料と第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を連続的に生成する反応工程と、
前記フロー式反応装置の定置洗浄工程と、を含む、反応生成物の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フロー式反応装置、当該フロー式反応装置の洗浄方法及び反応生成物の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、化学反応による反応生成物（化学物質）の製造は、バッチ式の反応装置で行うことが一般的であった。しかし、バッチ式の反応装置で反応生成物を生成する場合、化学反応を生じさせる反応槽中で、反応の対象物（原料）を十分に（たとえば、分子拡散に至るまで）撹拌混合する必要があり、これにより反応時間が長くなるなどして生産効率が低下する場合があった。また、バッチ式の反応装置では、バッチ量を増大させる場合に、化学反応の制御が難しくなる場合もあった。

【0003】

このようなバッチ式の反応装置に対し、原料を連続的に供給して連続的に反応生成物を得るフロー式反応装置では、バッチ式の反応装置を用いるよりも、生産効率を向上させ、また、化学反応の制御が容易となる場合もある。また、フロー式反応装置は、容易に極端な反応条件(例えば高温や高圧)を設定することができるので、バッチ式の反応装置では制御が難しい化学反応を生じさせることができる場合がある。また、フロー式反応装置は、製造の停止及び再開が容易である。また、フロー式反応装置には、災害発生時のスケールが小さく、スケールアップが容易であり、熱的な効率に優れ、設備費用が小額であるという特徴もある。

【0004】

そのため、近年は、フロー式反応装置を用いた反応生成物の製造が着目されている（例えば、特許文献１参照）。また、生産性向上や作業性向上を目的として、反応装置を定置洗浄する事例が増加している（例えば、特許文献２参照）。定置洗浄では、例えば、配管などに洗浄液を通流させる通液洗浄が行われる。

【0005】

特許文献１には、２種以上の原料物質を連続的に反応させるフロー式反応装置が開示されている。このフロー式反応装置は、２種以上の原料物質を混合する混合部と、混合部の二次側に設けられるとともに、原料物質を反応させて生成物を得る反応部と、を備えている。混合部は、２種以上の原料物質を混合する混合器と、混合器にそれぞれの原料物質を供給する２以上の供給経路と、を有する。混合器には２つの供給経路が接続されるとともに、一方の供給経路が、その供給経路と混合器との接続部分の近傍に、混合器から供給
経路へ向かう流体の移動を抑制する抑制機構を有する。

【0006】

特許文献２には、ポリマ溶液を通液するポリマ配管の洗浄方法が記載されている。この洗浄方法では、ポリマ配管内に、溶解性蒸発残留物濃度の高い溶液からなるポリマ配管洗浄液を通液することで、ポリマ配管内に固着したポリマを取り除き洗浄する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１９－９８２７５号公報

【特許文献2】特開２０１７－１９６５６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

原料を連続的に供給されて連続的に反応生成物を生成（製造）するため、フロー式反応装置では、原料や反応生成物が通流する配管や、化学反応を生じさせる配管に、原料や生成物が滞留や堆積などし難く、詰まりが生じにくい工夫がされている。しかし、通常は、所定期間ごとにこれら配管の洗浄が必要である。また、周辺の環境変化や人的ミスにより配管に詰まりが生じ、これら配管の洗浄が必要になる場合もある。このような洗浄をフロー式反応装置の分解洗浄によって行う場合、フロー式反応装置の分解と組み立てに手間がかかる場合があり、また、分解と組み立てとに伴う人為的ミスなどに起因してフロー式反応装置の配管や計器を破損する恐れがあった。そのため、フロー式反応装置を分解することなく洗浄する方法（いわゆる定置洗浄方法）の提供が望まれる。

【0009】

しかし、従来の定置洗浄における通液洗浄方法は、例えば、特許文献２に例示されるように単一の配管を対象としたものであり、２つ以上の原料を接触させて反応生成物を生成するフロー式反応装置では十分な洗浄効果を得られない場合があった。そのため、フロー式反応装置に適した定置洗浄方法の提供が望まれる。

【0010】

本発明は、かかる実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、２つ以上の原料を接触させて反応生成物を生成するフロー式反応装置であって、定置洗浄が可能なフロー式反応装置の提供、当該フロー式反応装置の洗浄方法及び反応生成物の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するための本発明に係るフロー式反応装置は、
第一原料の流体と第二原料の流体とを混合する混合部を有し、前記第一原料と前記第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を連続的に生成する反応部と、
前記反応部に前記第一原料を供給する配管である第一ラインと、
前記反応部に前記第二原料を供給する配管である第二ラインと、
前記反応部に洗浄液を供給する配管である洗浄ラインと、を備え、
前記洗浄ラインは、前記第一ライン又は前記第二ラインに接続されている。

【0012】

上記目的を達成するための本発明に係る、上記フロー式反応装置の洗浄方法は、
前記反応部に洗浄液と不活性ガスとを供給する第一洗浄工程と、
前記第一洗浄工程後に行われ、前記反応部に洗浄液のみを供給する第二洗浄工程と、
前記第二洗浄工程後に行われ、前記反応部に洗浄液を滞留させる第三洗浄工程と、
前記第三洗浄工程後に行われ、前記反応部に滞留している洗浄液を新たな洗浄液で置換する第四洗浄工程と、
前記第四洗浄工程後に行われ、前記反応部に滞留している洗浄液の濃度を低下させる第五洗浄工程と、を含む。

【0013】

上記目的を達成するための本発明に係る反応生成物の製造方法は、
上記に記載のフロー式反応装置を用いて第一原料と第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を連続的に生成する反応工程と、
前記フロー式反応装置の定置洗浄工程と、を含む。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、２つ以上の原料を接触させて反応生成物を生成するフロー式反応装置であって、定置洗浄が可能なフロー式反応装置の提供、当該フロー式反応装置を用いた反応生成物の製造方法及び当該フロー式反応装置の洗浄方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係るフロー式反応装置本実施形態に係るフロー図である。

【図2】第一ラインに対する洗浄ラインの接続状態の説明図である。

【図3】洗浄前の継手の状態を示す写真である。

【図4】洗浄後の継手の状態を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るフロー式反応装置、当該フロー式反応装置の洗浄方法及び反応生成物の製造方法について説明する。

【0017】

（概要の説明）
図１には、本実施形態に係るフロー式反応装置１００（以下、反応装置１００と称する）のフロー図を示している。

【0018】

まず、反応装置１００、反応装置１００の洗浄方法及び反応装置１００を用いた反応生成物の製造方法の概要を説明する。

【0019】

図１に示すように、反応装置１００は、第一原料の流体と第二原料の流体とを混合する混合部４１を有し、第一原料と第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を連続的に生成する反応部Ｍと、反応部Ｍに第一原料を供給する配管である第一ライン１と、反応部Ｍに第二原料を供給する配管である第二ライン２と、反応部Ｍに洗浄液を供給する配管である洗浄ライン３と、を備え、洗浄ラインは、第一ライン１に接続されている。

【0020】

本実施形態に係る反応装置１００の洗浄方法は、反応部Ｍに洗浄液と不活性ガスとを供給する第一洗浄工程と、第一洗浄工程後に行われ、反応部Ｍに洗浄液のみを供給する第二洗浄工程と、第二洗浄工程後に行われ、反応部Ｍに洗浄液を滞留させる第三洗浄工程と、第三洗浄工程後に行われ、反応部Ｍに滞留している洗浄液を新たな洗浄液で置換する第四洗浄工程と、第四洗浄工程後に行われ、反応部Ｍに滞留している洗浄液の濃度を低下させる第五洗浄工程と、を含む。

【0021】

反応装置１００では、第一原料と第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を連続的に生成する反応工程と、上記洗浄方法による定置洗浄工程と、を実現可能である。

【0022】

すなわち、反応装置１００では、２つ以上の原料を接触させて反応生成物を生成する反応生成物の製造方法を提供することができる。そして、反応装置１００は、反応生成物の製造にあたり、定期的に必要となる反応部Ｍなどの洗浄に関し定置洗浄を実現しており、これにより反応生成物の製造を効率化することができる。

【0023】

反応装置１００では、例えば、反応装置１００を洗浄するための分解と組み立てとに係る手間を削減することができる。また、この分解と組み立てとに伴う人為的ミスなどに起因した反応装置１００の配管や計器の破損のおそれを回避することができる。

【0024】

以下、反応装置１００の各部及び反応装置１００の洗浄方法（定置洗浄）の詳細を説明する。

【0025】

（反応装置の説明）
反応装置１００は、第一原料と第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を製造する、連続式の化学反応装置である。以下では、第一原料が液体状（流体の一例）であり、第二原料が気体状（流体の一例）である場合を例示して説明する。

【0026】

反応装置１００は、上述の、混合部４１を有する反応部Ｍ、第一ライン１、第二ライン２及び洗浄ライン３に加えて、第一原料を貯留する貯留槽などの原料タンク１０（以下、タンク１０と称する）、第二原料を貯留するガスボンベなどのボンベ２０、洗浄液を貯留する貯留槽などの洗浄タンク３０（以下、タンク３０と称する）を備えている。

【0027】

第一ライン１は、混合部４１に第一原料を供給する配管（配管系統）である。第一ライン１は、タンク１０から第一原料の供給を受けて混合部４１に供給する。

【0028】

第一ライン１には、タンク１０と混合部４１との間に、送液ポンプ１１(以下、ポンプ１１と称する)と、バルブ７１と、フィルタ１２と、バルブ７２が接続される合流部１７と、流量計１３とがこの順に設けられている。

【0029】

第一ライン１は、第一原料や洗浄液に化学的に安定な材料で形成されていればよい。第一ライン１を形成する材料には、ステンレス、フッ素樹脂（ＰＴＦＥやＰＦＡ）などを用いることができる。

【0030】

ポンプ１１は、タンク１０から第一原料を吸い上げて混合部４１に送り出す、第一ライン１における送液装置である。ポンプ１１は、例えばタービンポンプ、ギアポンプ、ダイアフラムポンプ、チューブポンプ、プランジャーポンプなどであってよい。

【0031】

フィルタ１２は、第一ライン１を通流する第一原料をろ過して固形物を捕捉するろ過装置である。

【0032】

流量計１３は、第一ライン１を通流する第一原料の通流量を計測する流量計測装置である。流量計１３の一例は、液体用の質量流量計である。

【0033】

合流部１７は、第一ライン１に洗浄ライン３（バルブ７２）が合一する合流配管部分である。バルブ７２は、第一ライン１への洗浄ライン３からの洗浄液の導入を許容又は禁止する弁装置である。バルブ７２は、後述する洗浄ライン３に設けられている。バルブ７２は、例えばダイアフラム弁、ボールバルブ又はバタフライ弁であってよい。

【0034】

バルブ７１は、第一ライン１を通流する液体（例えば、第一原料や洗浄液）の系外（反応装置１００）への排出を許容又は禁止する弁装置である。バルブ７１は、例えば洗浄液を系外に排出する洗浄液排出ラインの排水管などに接続されてよい。バルブ７１は、例えばダイアフラム弁、ボールバルブ又はバタフライ弁であってよい。

【0035】

第二ライン２は、混合部４１に第二原料を供給する配管（配管系統）である。第二ライン２は、ボンベ２０から第二原料の供給を受けて混合部４１に供給する。

【0036】

第二ライン２には、ボンベ２０と混合部４１との間に、圧力調整弁２１と、バルブ７３と、バルブ７４と、流量計２３とがこの順に設けられている。

【0037】

第二ライン２は、第二原料や洗浄液に化学的に安定な材料で形成されていればよい。第二ライン２を形成する材料には、ステンレス、フッ素樹脂（ＰＴＦＥやＰＦＡ）などを用いることができる。

【0038】

圧力調整弁２１は、ボンベ２０から吐出する第二原料の圧力を所定の圧力に調整して混合部４１に送り出す弁装置である。圧力調整弁２１は、例えば減圧弁である。

【0039】

流量計２３は、第二ライン２を通流する第二原料の通流量を計測する流量計測装置である。流量計２３の一例は、気体用の質量流量計である。

【0040】

バルブ７３は、ボンベ２０から第二ライン２への第二原料の供給を許容又は禁止する弁装置である。バルブ７３は、例えばダイアフラム弁、ボールバルブ、バタフライ弁又はニードルバルブであってよい。

【0041】

バルブ７４は、第二ライン２への洗浄用の気体（例えば、窒素のような不活性ガス）の導入を許容又は禁止する弁装置である。バルブ７４は、例えば窒素ボンベや不活性ガス発生装置などに接続され、当該窒素ボンベ等から不活性ガスを洗浄用の気体として供給されてよい。バルブ７４は、例えばダイアフラム弁、ボールバルブ又はバタフライ弁であってよい。

【0042】

洗浄ライン３は、第一ライン１に洗浄液を供給する配管（配管系統）である。洗浄ライン３は、タンク３０から洗浄液の供給を受けて、第一ライン１に供給する。本実施形態では、洗浄ライン３は、バルブ７２を介して第一ライン１の合流部１７に接続されている。

【0043】

洗浄ライン３は、第一ライン１に対して鉛直方向下向きに接続されるとよい。具体的には、図２に示すように、洗浄ライン３は、第一ライン１に対する接続部分である合流部１７において洗浄液が鉛直方向下向きの流れとなるように、このバルブ７２に隣接する洗浄ライン３の配管部分が鉛直方向下向きに延在する下降配管部３ａとなるように接続されている。これにより、後述するように、洗浄後において洗浄ライン３（特に下降配管部３ａ）への洗浄液の残留が抑制される。なお、バルブ７２の内部配管も鉛直方向下向きに配置されるとよい。また、洗浄ライン３全体が鉛直方向下向きとなるように配設されてもよい。なお、図２では、鉛直方向における上向きを方向Ｇ１として示し、鉛直方向における下向きを方向Ｇ２として示している。また、図２に示す例では、一例として、第一ライン１が、フィルタ１２の側よりも流量計２３が鉛直方向において下側に配置される場合を示しているが、第一ライン１の配管の配置はこの例に限られない。

【0044】

図１に示す洗浄ライン３は、洗浄液に化学的に安定な材料で形成されていればよい。洗浄ライン３を形成する材料には、ステンレス、フッ素樹脂（ＰＴＦＥやＰＦＡ）などを用いることができる。

【0045】

洗浄ライン３には、タンク３０とバルブ７２との間に、洗浄ポンプ３１（以下、ポンプ３１と称する）と、バルブ７５とがこの順に設けられている。

【0046】

ポンプ３１は、タンク３０から洗浄液を吸い上げてバルブ７２に送り出す、洗浄ライン３における送液装置である。ポンプ３１は、タービンポンプ、ギアポンプ、ダイアフラムポンプ、チューブポンプ、プランジャーポンプなどであってよい。

【0047】

ポンプ３１は、例えば洗浄液を１０から１０００ｍｌ／ｍｉｎ程度の流量（例えば、第一ライン１の管径が６．３５ｍｍの場合）で送液できるものであればよい。また、ポンプ３１は、洗浄液を０から０．５ＭＰａ（ゲージ圧）程度の液圧で送液できればよい。通常、ポンプ３１は、洗浄液を０．１から０．３ＭＰａ（ゲージ圧）で送液できれば足りる。

【0048】

バルブ７５は、洗浄ライン３への洗浄用の気体（例えば、窒素のような不活性ガス）の導入を許容又は禁止する弁装置である。バルブ７５は、例えば窒素ボンベや不活性ガス発生装置などに接続され、当該窒素ボンベ等から不活性ガスを洗浄用の気体として供給されてよい。バルブ７５は、例えばダイアフラム弁、ボールバルブ又はバタフライ弁であってよい。

【0049】

反応部Ｍは、第一原料と第二原料とを連続的に化学反応させて反応生成物を生成する管型反応器４２（以下、反応器４２と称する）を有するユニットである。反応部Ｍは、上述の混合部４１と反応器４２とに加えて、反応生成物を回収する分離回収装置５０（以下、回収装置５０と称する）と、混合部４１と反応器４２と排圧弁４３と回収装置５０とをこの順に接続する配管４とを有する。

【0050】

混合部４１は、第一ライン１と第二ライン２とから供給される第一原料と第二原料とを受け入れて、これらを混合した気液混相流（例えば、スラグ流）を反応器４２に送出する混合機構である。混合部４１は、例えばスタティックミキサや、ベンチュリ機構を備えたものであってよい。混合部４１には、第一原料と第二原料とが、例えば一定の比率で連続的に供給される。混合部４１から反応器４２には、上記混相流が例えば一定の流速で送り出されていく。

【0051】

反応器４２は、混合部４１で形成された気液混相流（第一原料と第二原料）が化学反応を完了する反応時間を確保するための、管状に形成された反応場である。反応器４２では、この化学反応により、所定の反応生成物が生成する。

【0052】

反応器４２は、例えば上記の気液混相流が分離せず、また、この気液混相流が反応器４２の管を通流している間に管壁と適度なせん断力を生じて混合状態（混相状態）を維持する程度の内径の管を、例えばコイル状に形成したものであってよい。

【0053】

反応器４２は、１／４インチ以下の細い配管で形成するとよい。これにより、反応器４２としての管内を通流する上記の気液混相流が重力の影響を受けにくくなり、第一原料と第二原料とがセグメント状に交互に小さく分割した状態（スラグ流）を維持したまま混ざり合うようになる。そのため、この気液混相流において即時に高い混合均一性を実現することが出来る。

【0054】

反応器４２における反応時間は、例えば、その管の管径と管長とにより任意に調節可能である。一例をあげると、反応器４２の管長を十分に長くして化学反応を十分に進行させて反応生成物の収率を向上させたり、化学的に安定な化合物を反応生成物として得たりすることもできるし、反応器４２の管長を短くして化学的には不安定な化合物を反応生成物として得たりすることもできる。

【0055】

反応器４２に供給する気液混相流の流量は、第一ライン１のポンプ１１の出力及び第二ライン２の圧力調整弁２１での調整圧力を調節して第一原料及び第二原料の供給流量を調節することで行える。

【0056】

反応器４２に供給する気液混相流の圧力（反応器４２内の反応圧力）は、第一ライン１のポンプ１１の出力及び第二ライン２の圧力調整弁２１での調整圧力、及び排圧弁４３の開度又は設定圧力の調節により行える。

【0057】

反応器４２では、必要に応じて、管路を加熱又は冷却して反応温度を調節（制御）してよい。

【0058】

反応器４２からは、所定の流速で、反応生成物を含む流体（以下、製品流体と記載する）が回収装置５０へ排出される。

【0059】

回収装置５０は、第一原料と第二原料との反応によって生じた反応生成物を回収する装置又は機構である。

【0060】

回収装置５０は、例えば、反応器４２から送り出された製品流体を貯留する回収容器５１と、回収容器５１中の液面レベルを検知するレベルセンサ５２と、回収容器５１の容器内を減圧する減圧ポンプ５３と、を備えてよい。回収装置５０では、例えば、後述するように回収容器５１を減圧して反応生成物を気化させて分離して回収し、また、反応生成物を回収した後の溶媒（以下、廃液と称する）を分離して反応装置１００の系外に排出する。

【0061】

回収容器５１と減圧ポンプ５３とを接続する配管５ａには、回収容器５１の容器内から減圧ポンプ５３への気体の流出を許容又は禁止するバルブ７６が設けられてよい。なお、配管５ａは回収容器５１の上部に接続されるとよい。

【0062】

回収容器５１の底部には、回収容器５１から液体（溶媒や洗浄液）を排出する配管５ｂが接続されてよい。配管５ｂには、回収容器５１からの液体の流出を許容又は禁止するバルブ７７と、バルブ７７を通過した液体を外部に排出させるバルブ７８，７９とが設けられてよい。バルブ７８は、例えば洗浄液を系外に排出する洗浄液排出ラインの排水管などに接続されてよい。バルブ７９は、例えば廃液を系外に排出する廃液ラインの廃液配管などに接続されてよい。なお、バルブ７７，７８，７９は、例えばダイアフラム弁、ボールバルブ又はバタフライ弁であってよい。

【0063】

上述のごとく、回収装置５０では、例えば、回収容器５１を減圧して反応生成物を気化させて回収する。具体的には例えば、減圧ポンプ５３を駆動して回収容器５１内を減圧しながら、回収容器５１の上部領域から配管５ａを介して内部の気体（この例示では反応生成物）を回収容器５１の外部（反応装置１００の系外、例えば、製品タンク）に排気する。

【0064】

回収装置５０では、例えば、レベルセンサ５２で回収容器５１に製品流体が所定の液面レベルになるまで貯留されたことを検知すると、反応装置１００における、第一ライン１及び第二ライン２からの反応部Ｍへの第一原料及び第二原料の供給を停止してもよい。また、当該検知により、バルブ７７，７９を開いて廃液を系外に排出してもよい。

【0065】

（定置洗浄に関する説明）
以下では、洗浄ライン３から供給される洗浄液と、バルブ７４から供給される不活性ガスとによる反応装置１００の定置洗浄について説明する。

【0066】

上述のごとく、洗浄ライン３はバルブ７２を介して第一ライン１に接続されている。これにより、洗浄ライン３は、洗浄液を、第一ライン１におけるポンプ１１と混合部４１との間に供給することができる。

【0067】

このように、洗浄ライン３が洗浄液を、第一ライン１におけるポンプ１１と混合部４１との間に供給することで、反応装置１００において閉塞（詰まり）の生じる可能性が高い、混合部４１、反応器４２及び排圧弁４３並びにこれらを接続する配管４を特に効率よく洗浄することができる（第一洗浄工程の一例）。具体的には、バルブ７２の位置からバルブ７８に向けて洗浄液を通流させることができる。

【0068】

特に、洗浄ライン３がポンプ１１と流量計１３の間に接続されることで、洗浄ライン３（バルブ７２）からバルブ７８に向けて供給される洗浄液の流量を流量計１３で監視しながら反応装置１００を洗浄することができる。

【0069】

回収装置５０は、配管４を介して供給される洗浄液で洗浄することができる。回収装置５０の洗浄は、例えば、配管４を介して供給される洗浄液を回収容器５１に滞留させて行うことができる。すなわち、回収容器５１に滞留させた洗浄液で、回収容器５１の内壁などの液接面に付着などしている残留物を溶解したり流し落としたりして回収装置５０を洗浄することができる。

【0070】

回収装置５０の洗浄時には、回収容器５１に滞留させる洗浄液の液面の高さを、製造時における廃液などの液面の高さ以上にするとよい。これにより、回収容器５１を適切に洗浄可能となる。なお、洗浄液の液面の高さは、レベルセンサ５２で検知すればよい。

【0071】

例えば、反応装置１００における反応生成物の製造時において、回収容器５１に貯留される製品流体の液面の高さを、回収容器５１の有効容量の２０％となる高さで制御している場合、回収装置５０の洗浄時における、回収容器５１に滞留させる洗浄液の液面の高さを、回収容器５１の有効容量の４０％となる高さとしてよい。

【0072】

回収容器５１を洗浄した後の洗浄液は、回収容器５１の下部に接続された配管５ｂのバルブ７７，７８を介して系外に排出する。これにより、配管５ａへの洗浄液の混入、すなわち、配管５ａを介して回収される製品としての反応生成物への洗浄液の混入が防止される。

【0073】

本実施形態では、バルブ７１とバルブ７２との間にフィルタ１２が配置されているため、洗浄ライン３から供給する洗浄液は、フィルタ１２を通過させた後、バルブ７１を介して反応装置１００の系外に排出することができる。これにより、フィルタ１２を分解することなく通液洗浄することができる。

【0074】

本実施形態において、洗浄ライン３から供給される洗浄液は、フィルタ１２を、第一原料の通流方向とは逆向きに通流する。すなわち、フィルタ１２は、洗浄液により逆流洗浄される。このように逆流洗浄することで、フィルタ１２に捕捉された固形物を効率よく取り除くことができる。

【0075】

本実施形態において、洗浄ライン３は、上述のごとく第一ライン１の水平配管部１ａに対して鉛直方向下向きに接続されている。そのため、洗浄ライン３における、鉛直方向に沿って配置された配管部分に存するに洗浄液は、ポンプ３１が停止した後、自重で第一ライン１に流れ込む。すなわち、洗浄ライン３が第一ライン１の水平配管部１ａに対して鉛直方向下向きに接続されることで、洗浄ライン３と第一ライン１との接続部近傍（バルブ７２近傍）における、洗浄終了後の洗浄液の滞留が抑制される。

【0076】

洗浄ライン３から送液される洗浄液は、例えば１０から１０００ｍｌ／ｍｉｎ程度の流量で送液されるとよい。また、送液される洗浄液の液圧は０から０．５ＭＰａ（ゲージ圧）程度であればよい。通常、洗浄液の液圧は、０．１から０．３ＭＰａ（ゲージ圧）で足りる。第一ライン１や配管４を通流する洗浄液の流速は、０．５から５０ｍ／ｓとするとよい。

【0077】

洗浄ライン３から洗浄液を供給する際、これと同時に、バルブ７４から不活性ガスを第二ライン２に導入し、反応部Ｍに洗浄液と不活性ガスとを同時に供給すると、より一層、反応部Ｍの洗浄効果が高まるため好ましい（第二洗浄工程の一例）。洗浄ライン３から洗浄液を供給する際、バルブ７４から不活性ガスを第二ライン２に導入することに代えて、又は、バルブ７４から不活性ガスを第二ライン２に導入する操作に加えて、バルブ７５から不活性ガスを洗浄ライン３を介して反応部Ｍに供給してもよい。

【0078】

反応部Ｍに洗浄液と不活性ガスとを同時に供給すると、洗浄液と不活性ガスとが、反応部Ｍ内を、例えばスラグ流のような気液混相流の状態で通流するようになり、反応部Ｍの管壁や容器内壁などに洗浄液と不活性ガスとが激しく衝突し、また、反応部Ｍの管壁や容器内壁などに、洗浄液と不活性ガスとが大きなせん断力を与えることができるようになり、反応部Ｍの洗浄効果が高まるものと考えられる。なお、反応部Ｍに洗浄液と不活性ガスとを同時に供給する場合、不活性ガスと洗浄液との流量比（洗浄液の流量対不活性ガスの流量）は、例えば体積比（０℃１気圧換算の場合）で、１対１から２０対１程度とするとよい。不活性ガスと洗浄液との流量比をこの範囲とすることで、洗浄の効率が向上する。

【0079】

反応装置１００の洗浄時は、反応部Ｍなど各部に洗浄液を通流させた状態で洗浄を行ってもよいが、ある程度洗浄が進んだ段階で、反応部Ｍなど各部に洗浄液を滞留させて洗浄を行ってもよい（第三洗浄工程の一例）。以下では、反応装置１００における、反応部Ｍなど各部に洗浄液を滞留させて行う洗浄のことを、滞留洗浄と称する場合がある。

【0080】

洗浄対象物が溶解性の物質である場合、ある程度反応装置１００洗浄が進んだ段階では、洗浄液への洗浄対象物の溶解量は十分に小さくなる。そのため、滞留洗浄は、洗浄液の通流を継続して洗浄を行う場合に比べて、洗浄液の使用量を小さくすることができ、経済的となる場合がある。

【0081】

洗浄対象物が溶解性の物質である場合であって、特に反応装置１００の内部のデッドスペース、例えば、反応部Ｍの配管４における、混合部４１、反応器４２及び排圧弁４３の継ぎ手部分（例えば、フェルールの接続部）のような部位に洗浄対象物が残留している場合、いたずらに洗浄液の通流を継続させても洗浄対象物の溶解速度が向上しない場合がある。このような場合は、ある程度反応装置１００の洗浄が進んだ段階において、反応部Ｍ（配管４など）やポンプ１１以降の第一ライン１に洗浄液を所定期間滞留させて滞留洗浄を行うと、少ない洗浄液の使用量で、効果的にデッドスペースを洗浄する（デッドスペースに滞留した洗浄対象物を溶解する）ことができるのである。

【0082】

上記のごとく行う滞留洗浄時の洗浄液の静置時間は、洗浄対象物に応じて任意に定めてよい。この静置時間の一例は、１０分以上２４時間以内である。デットスペースに残留する洗浄対象物を十分に溶解させるためには、静置時間を１２時間以上２４時間以内とすると好ましい場合がある。なお、静置時間が不足すると、洗浄対象物が完全に溶解せず、反応装置１００内に残留してしまう。

【0083】

上記のごとく滞留洗浄を行った後は、反応部Ｍなどに滞留している（滞留させていた）洗浄液を、新たな洗浄液で置換して仕上げ洗浄を行うとよい（第四洗浄工程の一例）。この仕上げ洗浄は、反応部Ｍなどへの洗浄液の通液により行ってよい。この仕上げ洗浄により、滞留洗浄で溶解した洗浄対象物を、バルブ７１，７８を介して反応装置１００の系外に排出することができる。

【0084】

仕上げ洗浄を行った後は、バルブ７４やバルブ７５から第二ライン２や洗浄ライン３に不活性ガスを供給し、反応部Ｍなど各部に滞留している洗浄液をバルブ７８やバルブ７１から反応装置１００の系外に排出するとよい。以下では、このように洗浄液を反応装置１００の系外に押し出すことを、ガスパージと称する。ガスパージは、バルブ７４又はバルブ７５の何れか一方からのみ不活性ガスを供給するようにしてもよい。

【0085】

ガスパージ後は、更に、反応部Ｍなど各部に残留している洗浄液を、反応生成物の製造に影響しない液体で希釈しつつ（洗浄液の濃度を低下させつつ）、反応装置１００の系外に排出するとよい（第五洗浄工程の一例）。これにより、反応装置１００内に残留する洗浄液を極力削減し、洗浄後の反応生成物の製造時における、製品としての反応生成物への洗浄液の成分の混入や、この混入に伴う製品品質の低下を抑制することができる。以下では、このように洗浄液を希釈して反応装置１００の系外に排出することを、溶液パージと称する。

【0086】

溶液パージで使用する溶媒の一例は、反応生成物の製造時に使用する反応溶媒（第一原料の溶媒成分）である。反応溶媒は、ポンプ１１によって第一ライン１から反応部Ｍなどに供給してもよい。また、タンク３０内の洗浄液を反応溶媒に置き換えて、洗浄ライン３から第一ライン１を介して反応部Ｍなどに供給してもよい。

【0087】

溶液パージの終点の管理は、例えば、バルブ７８から排出される溶媒中の洗浄液の濃度を計測し、この濃度に基づいて行ってよい。例えば、この濃度が目標値以下になった場合、溶媒バージを終了してよい。溶媒バージの終了により、反応装置１００の定置洗浄は終了する。

【0088】

上記のような定置洗浄に用いる洗浄液について更に具体例を説明する。洗浄液は、必要に応じて温度調整してよい。例えば、洗浄液の温度が高くなると洗浄対象物の溶解度が高くなったり、洗浄対象物の付着力や粘性が低下したりするなどして洗浄しやすくなる場合は、洗浄液の温度を高くして用いてよい。例えば、洗浄液は、０から１００℃に温度調整して用いてよい。洗浄液を温調する場合は、例えば、タンク３０に温調装置（例えば、加熱装置）を設けるなどして温調してよい。洗浄液は、洗浄ライン３を通流させる過程で温調してもよい。

【0089】

洗浄対象物が、洗浄液の温度が上昇するほど溶解度の高くなる、常温で固体の物質である場合、洗浄液の温度は例えば６０から８０℃とすると好ましい。

【0090】

例えば、反応装置１００で、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒（以下、反応溶媒と称する場合がある）にＮａＨ、ＮａＢＨ_４等の還元剤を含む第一原料と、ＢＦ_３、ＢＣｌ_３等の三ハロゲン化ホウ素ガスである第二原料とを用い、反応生成物としてジボランを製造（生成）する場合を例示して説明すると、洗浄液の組成は、ホウ酸、テトラヒドロホウ酸ナトリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム等の塩が溶解する液体であればよい。このような洗浄液として、エタノールなどのアルコール溶媒、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル溶媒及び水を具体例として挙げることができる。

【実施例0091】

以下では、反応装置１００を定置洗浄した実施例を説明する。

【0092】

上記実施形態で説明した反応装置１００によってジボランを合成（製造）した。そして、ジボランを所定量合成した後、反応装置１００の反応部Ｍの配管４や混合部４１などに副生成物（洗浄対象物）が析出してこれら内部が閉塞気味となった。そこで、ジボランの製造を中断し、この反応装置１００を定置洗浄した。なお、本実施例における洗浄対象物の主要成分は、ホウ酸、テトラヒドロホウ酸ナトリウム及びテトラフルオロホウ酸ナトリウムである。

【0093】

本実施例における定置洗浄での洗浄液、反応溶媒、洗浄液の送液条件（送液速度、圧力及び温度）及び分析装置は以下のとおりとした。

【0094】

洗浄液には純水を用いた。溶媒パージに用いる反応溶媒にはジエチレングリコールジメチルエーテルを用いた。なお、反応溶媒中の水の濃度は１５０ｐｐｍである。

【0095】

反応溶媒中の水の濃度はカールフィッシャー法で計測した（カールフィッシャー水分計を用いて計測した）。溶媒パージを行った後の反応溶媒中の洗浄液（水）の濃度も同様にカールフィッシャー法で計測した。

【0096】

洗浄液の送液速度は１００ｍＬ／ｍｉｎとし、洗浄液の供給圧力（ポンプ３１の吐出圧）は０．０５ＭＰａ（ゲージ圧）とした。また、洗浄液の液温は６０℃とした。

【0097】

溶媒パージにおける反応溶媒の送液速度は２００ｍＬ／ｍｉｎとした。

【0098】

本実施例では、以下の手順で定置洗浄を行った。

【0099】

（第一洗浄工程）
まず、バルブ７４，７７，７８を開き、不活性ガスとして窒素（Ｎ_２）ガス（以下、単に窒素と記載する）を反応部Ｍに供給した（通流させた）。窒素は、０．９ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｌｉｔｔｅｒ Ｍｉｎ、０℃で１気圧に換算した場合の１分あたり）の流量で供給した。

【0100】

上記窒素の供給後に、更にバルブ７２を開き、ポンプ３１を駆動して、反応部Ｍに洗浄液を供給した（通流させた）。洗浄液の供給を１５分間継続した。

【0101】

（第二洗浄工程）
第一洗浄工程での洗浄液の供給を１５分間継続した後、バルブ７４を閉じて窒素の供給を停止した。反応部Ｍへの洗浄液の供給は継続した。

【0102】

（第三洗浄工程）
引き続いてバルブ７７を閉じ、回収容器５１に滞留した洗浄液の液面高さが回収容器５１の容量の４０％まで上昇した直後にポンプ３１を停止して洗浄液の供給を停止した。その後、洗浄液の供給を停止した状態で１２時間静置した。

【0103】

（第四洗浄工程）
洗浄液の供給を停止して１２時間静置した後、バルブ７４，７７を開き、ポンプ３１を駆動して新たな洗浄液を供給し、反応部Ｍに滞留している洗浄液を新たな洗浄液で置換し、反応部Ｍに滞留していた洗浄液は反応装置１００の系外に排出した。反応部Ｍへの洗浄液の供給は５分間継続した。

【0104】

（第五洗浄工程）
洗浄液の供給を５分間継続した後、ガスパージと溶媒パージを行った。

【0105】

（ガスパージ）
洗浄液の供給を５分間継続した後ポンプ３１を停止した。そして、引き続いてバルブ７５を開いて洗浄ライン３に窒素を供給し、第一ライン１内の洗浄液及び反応部Ｍ内の洗浄液を、バルブ７８を介して反応装置１００の系外に排出した。

【0106】

（溶媒パージ）
ガスパージ後、バルブ７７，７８は一旦閉じ、ポンプ１１を駆動して、反応部Ｍに反応溶媒を供給した。液面高さが回収容器５１の容量の５０％になるように、バルブ７７，７８を適宜開閉し反応溶媒を一定時間滞留させた。

【0107】

そして、バルブ７７，７８を介して排出される反応溶媒中の洗浄液の濃度があらかじめ定めた目標値（例えば、１６０ｐｐｍ）よりも低下した後に、ポンプ１１を停止して反応溶媒の供給を停止した。そして、回収容器５１から反応溶媒を滞留させた状態でバルブ７７，７８を閉じて洗浄を完了した。

【0108】

この溶媒パージの工程では、反応溶媒の通流開始直後にバルブ７８を介して排出される反応溶媒中の洗浄液の濃度は１０，０００ｐｐｍを超えていた。反応溶媒の通流を開始して１５分後には、バルブ７８を介して排出される反応溶媒中の洗浄液の濃度が１９２ｐｐｍを下回り、更に３０分後には目標値（１６０ｐｐｍ）を下回る１４７ｐｐｍ（溶媒パージに使用する反応溶媒中の水の濃度と同等）まで低下し、洗浄完了を確認できた。

【0109】

図３には、上記の定置洗浄前の継手部（図３では、一例として混合部４１と反応器４２との間の継手部を例示）における洗浄対象物による閉塞状況を示す写真（継手を分解した状態の写真）を示している。図４には、この継手部の洗浄後の状態を示す写真（継手を分解した状態の写真）を示している。図３，４の比較により、定置洗浄により適切に継手部を洗浄できたことがわかる。

【0110】

各種計器など流路又は管路が分岐する箇所、弁装置内部などの流体が滞留しやすい箇所、継手部など流体の流れを阻害する箇所、接液面の表面が荒くなっている箇所などにおいては、固体状の洗浄対象物が堆積しやすい。そして、これらの箇所では、定置洗浄における洗浄液の通流状態も悪くなりやすいため、従来の定置洗浄方法では洗浄が難しく、洗浄不良を生じやすい。しかし、本実施例では、上記の継手部のごとく洗浄が難しい部分であっても洗浄不良を回避して適切な洗浄を実現できた。

【0111】

また、混合部４１や回収装置５０などの洗浄状態も確認したところ、これらを分解洗浄した場合と相違ない程度に適切に洗浄されていた。

【0112】

なお、洗浄後の反応装置１００を用いてジボランの製造を再開したところ、洗浄後２週間の期間内において、反応装置１００の装置安定性、製品ガスとしてのジボランの品質に問題は生じなかった。

【0113】

このように、本実施例では、第一洗浄工程から第五洗浄工程を含む定置洗浄を行うことで、洗浄対象物の確実な除去と洗浄液の残留とを防止し、製品としての反応生成物の品質低下を防止している。また、反応装置１００では、このように反応生成物の品質低下を防止できる程度に高いレベルで定置洗浄を実現できることから、この反応装置１００を用いた反応生成物の製造方法は、極めて効率的で安全なものとなる。

【0114】

以上のようにして、定置洗浄が可能なフロー式反応装置の提供、当該フロー式反応装置の洗浄方法及び反応生成物の製造方法を提供することができる。

【0115】

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、図１に示すように、洗浄ライン３を第一ライン１に接続する場合を説明した。しかし、洗浄ラインは第一ライン１に接続する場合のみに限られない。洗浄ライン３とは別の洗浄ラインを設け、第二ライン２にこの洗浄ラインを接続して反応装置１００の定置洗浄を行ってもよい。

【0116】

この場合、反応装置１００には洗浄ライン３と第二ライン２に接続される別の洗浄ラインとを併存させてもよいし、反応装置１００において洗浄ライン３に代えて第二ライン２に接続される別の洗浄ラインのみ設けるようにしてもよい。

【0117】

なお、上記実施形態で説明した場合のごとく、第一原料が液体状であり、第二原料が気体状である場合、少なくとも液体状の原料が通流される第一ライン１に洗浄ライン３を接続することが好ましい。なぜならば、液体状の原料が通流されるラインに洗浄ラインを接続した場合、洗浄液の使用後に、その洗浄液を液体状の原料又はその反応溶媒で希釈することができる為である。

【0118】

（２）上記実施形態では、第二ライン２で供給される第二原料が気体状である場合を例示して説明したが、第二ライン２で供給される第二原料は気体状である場合に限られない。第二原料は、液体状であってもよく、この場合、第二ライン２を、例えば第一ライン１のごとく、原料タンクや送液ポンプを有する構成とすればよい。

【0119】

（３）上記実施形態では、ガスパージとして、仕上げ洗浄を行った後に、バルブ７４やバルブ７５から第二ライン２や洗浄ライン３に不活性ガスを供給し、反応部Ｍなど各部に滞留している洗浄液をバルブ７８やバルブ７１から反応装置１００の系外に排出する場合を説明した。しかし、ガスパージはこのような態様に限られない。例えば、仕上げ洗浄を行った後に、バルブ７５から洗浄ライン３に不活性ガスを供給し、第一ライン１に滞留している洗浄液をバルブ７１からのみ反応装置１００の系外に排出してもよい。また、仕上げ洗浄を行った後に、バルブ７４から第二ライン２に不活性ガスを供給し、第二ライン２や反応部Ｍに滞留している洗浄液をバルブ７７からのみ反応装置１００の系外に排出してもよい。バルブ７４やバルブ７５から供給する不活性ガスは、バルブ７１から反応装置１００の系外に排出してもよいし、バルブ７８から反応装置１００の系外に排出してもよい。

【0120】

（４）上記実施形態では、ガスパージとして、仕上げ洗浄を行った後に、バルブ７５から洗浄ライン３に不活性ガスを供給し、更にバルブ７１から反応装置１００の系外に排出してよいことを説明した。すなわち、ポンプ１１の二次側から第一ライン１に不活性ガスが供給される場合を説明した。しかし、ガスパージは、バルブ７５からバルブ７１に向かう方向（第一ライン１においては、二次側から一次側に向かう方向）に不活性ガスを通流させる場合に限られない。例えば、タンク１０とポンプ１１との間（すなわち、ポンプ１１の一次側）に不活性ガスを第一ライン１に供給するバルブを設け、当該バルブから不活性ガスを供給してポンプ１１の一次側（フィルタ１２や反応部Ｍ）に不活性ガスを供給するようにしてもよい。

【0121】

（５）上記実施形態では、反応装置１００において、反応部Ｍが一つの反応器４２を有する場合を例示して説明した。しかし、反応部Ｍは、並列して配置された複数の反応器４２を有してもよい。反応部Ｍは、複数の反応器４２を並列して有するようにすることで、容易にスケールアップ可能である。

【0122】

なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0123】

本発明は、フロー式反応装置、当該フロー式反応装置の洗浄方法及び反応生成物の製造方法に適用できる。

【符号の説明】

【0124】

１ ：第一ライン
１０ ：タンク（原料タンク）
１００ ：反応装置（フロー式反応装置）
１１ ：ポンプ（送液ポンプ）
１２ ：フィルタ
１３ ：流量計
１７ ：合流部
１ａ ：水平配管部
２ ：第二ライン
２０ ：ボンベ
２１ ：圧力調整弁
２３ ：流量計
３ ：洗浄ライン
３０ ：タンク（洗浄タンク）
３１ ：ポンプ（洗浄ポンプ）
３ａ ：下降配管部
４ ：配管
４１ ：混合部
４２ ：反応器（管型反応器）
４３ ：排圧弁
５０ ：回収装置（分離回収装置）
５１ ：回収容器
５２ ：レベルセンサ
５３ ：減圧ポンプ
５ａ ：配管
５ｂ ：配管
７１ ：バルブ
７２ ：バルブ
７３ ：バルブ
７４ ：バルブ
７５ ：バルブ
７６ ：バルブ
７７ ：バルブ
７８ ：バルブ
７９ ：バルブ
Ｇ１ ：方向
Ｇ２ ：方向
Ｍ ：反応部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】