マイクロリアクターで新時代!先取りセミナー

第1部 マイクロリアクターの課題とシミュレーション活用によるプロセス革新!

(2011年9月8日 10:30～12:00)

　 マイクロリアクターは、従来の大きな反応槽を用いた化学反応に比べて、マイクロメータのレベルで高速かつ均一に混合・反応が起こる。そのため、反応収率の向上、生成物の品質向上が可能となり、従来の各種プロセスを革新することができる。 　本セミナーでは、マイクロリアクターの課題と適用のポイント、シミュレーションによるプロセス予測技術、プロセス革新と環境負荷低減の事例についてわかりやすく解説する。

1. マイクロリアクターの課題と適用のポイント
   1. マイクロリアクターの種類
   2. マイクロ化のメリット
   3. マイクロ化のデメリット
   4. マイクロリアクター実験での留意点
      1. 実験装置の構成
      2. 圧力損失の見積もり
   5. ラボ用のマイクロリアクターシステム
   6. マイクロリアクターが適用可能なプロセス
   7. 環境負荷低減への取組み動向
2. シミュレーションによるプロセス予測技術
   1. シミュレーション活用の重要性
   2. 液相反応プロセスでの収率の予測
      1. モンテカルロ法
      2. 混合性能と収率の関係
   3. 液相反応プロセスでの反応速度定数の予測
      1. 反応速度式の構築
      2. ネットワーク解析
   4. 乳化プロセスでの液滴生成の予測
      1. VOF法によるシミュレーション
      2. 無次元数による整理
3. プロセス革新と環境負荷低減の事例
   1. 液相反応プロセスでの収率向上
   2. ナノ粒子生成プロセスでの粒子径の均一化
   3. 乳化プロセスでの液滴径の均一化
4. 将来展望

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第2部 マイクロフローリアクターと数10～数100gオーダーの有機合成とは!?

(2011年9月8日 12:45～14:15)

　マイクロフロー型の反応システムは熱効率が良く、エネルギー消費も少なく、反応場そのものは微細空間であり、安全性の高い環境調和型の反応システムである。 　マイクロフロー型反応システムは触媒反応、ラジカル反応、気液二相系反応、そして光照射反応などさまざまな反応に活用出来るが、連続型フローシステムを用いれば、数10～数100g規模の製造は容易に達成できる。 　それぞれの反応にはそれぞれに適したマイクロフロー型反応システムが用いられる。 　個々のケースを取り上げ、反応効率から反応デバイスからまで詳細に解説する。

1. マイクロリアクターと触媒循環型のクロスカップリング反応
   1. ソノガシラ反応
   2. 溝呂木—ヘック反応
   3. 鈴木—宮浦反応
   4. クロスカップリング反応に用いるマイクロ反応デバイス
2. マイクロリアクターとラジカル反応
   1. アルカンのハロゲン化反応
   2. ラジカル環化反応
   3. ラジカル付加反応
   4. ラジカル重合反応
   5. マイクロ反応デバイス
   6. ラジカル反応に用いるマイクロ反応デバイス
3. マイクロリアクターと光照射反応
   1. 2+2環化付加反応
   2. 光バートン反応
   3. 光コッシー反応
   4. マイクロ反応デバイス
   5. 光照射反応に用いるマイクロ反応デバイス
4. マイクロリアクターと気液二相系反応
   1. 触媒的カルボニル化反応
   2. ラジカルカルボニル化反応
   3. 気液二相系反応に用いるマイクロ反応デバイス

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第3部 マイクロリアクターでの乳化技術が拓くファインケミカル開発

(2011年9月8日 14:30～16:00)

　マイクロリアクターを利用した乳化技術の最大の特徴は、サイズの揃った液滴を生産できることであり、その技術を活用することで、液滴をベースにした微粒子材料などへの応用が可能になる。また、従来法では困難であった複合エマルションを精密に調製でき、単なる生産技術としてだけではなく、これまでにない革新的材料開発をも可能にする。 　本講演では、マイクロリアクターを利用したマイクロ～ナノサイズの液滴調製技術の現状と機能性微粒子、カプセル、ナノファイバーなどファインケミカル製品開発に向けたマイクロリアクター乳化技術の潜在能力について最新の研究動向も含めて解説する。

1. 何故、マイクロリアクターを用いた乳化 (液滴生成) が良いのか?
   1. マイクロリアクターの特徴と従来法との比較
   2. サイズおよび分散度の制御
   3. ナンバリングアップによる量産化
   4. 複合エマルションの精密調製
2. マイクロリアクターでナノエマルション調製
   1. ナノエマルションについて
   2. 転相温度乳化法
   3. 超音波照射法
3. マイクロリアクターで複合エマルション調製
   1. 多層エマルション (W/O/W、O/W/O) の連続調製
   2. 多層エマルションからのリポソーム調製
   3. 水性二相系を利用したW/W/Oエマルション
4. 単分散液滴をベースとした精密コロイド材料生産
   1. 溶媒拡散法による微粒子調製
   2. ミニエマルション重合によるナノ粒子調製
   3. コアセルべーションによるマイクロカプセルの連続調製
   4. 相分離法 (in situ重合法) によるマイクロカプセル調製
   5. 単分散ゲル粒子およびゲルカプセルの調製
5. マイクロリアクターを利用したナノファイバーの湿式紡糸技術
6. マイクロリアクターを用いた乳化技術に関連した最新研究動向

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第4部 マイクロリアクタ技術は少量合成用高性能反応器だけではない!

～大量処理と各種単位操作への展開～
(2011年9月9日 10:30～12:00>)

　いわゆるマイクロリアクタは少量の試薬を扱う高性能な反応装置である。しかし、マイクロリアクタ技術の活用はこれに限定されない。現在では実用化に向け、大量処理が可能なマイクロ化学プラントの開発が進められている。 　また、マイクロリアクタ技術を活用して、抽出、乳化、晶析などの各種単位操作を行うための新しいマイクロ化学技術が開発されている。マイクロ化学プラントの開発に当たっては、マイクロリアクタの特徴を活かしつつ大量処理が行える装置を開発することになる。 　このような開発研究の成果として、従来にない全く新しい化学装置が導出される可能性がある。 　本講演ではマイクロ空間を利用した各種単位操作技術および、大量処理技術、プラント化の事例を紹介するほか、新しい装置開発の可能性について解説する。

1. マイクロ空間を利用した各種単位操作
   1. マイクロリアクタ
   2. 熱交換
   3. 抽出
   4. 乳化
   5. 晶析
2. マイクロ化学プラント
   1. プラントのイメージ
   2. 並列化による処理量増大
   3. スケールアウトによる処理量増大
   4. いくつかの事例
3. 深溝型マイクロリアクタ
   1. 深溝型マイクロリアクタ
   2. 流動状態の確保
   3. 混合強化技術
   4. 除熱性能
4. 装置開発との関わり
   1. マイクロリアクタ再考
   2. 「マイクロ空間を活用する」とは? ～新しい装置開発の可能性～
   3. 事例:新規蒸留装置開発

• 質疑応答・名刺交換

第5部 マイクロリアクターによるラボ検討から工業化検討まで

(2011年9月9日 12:45～14:15)

　「マイクロリアクターが実験ツールとして有用である」ということは誰しもが認めるところである。しかし、マイクロリアクターを工業的な製造装置と見なした瞬間に、その有用性は置き去りにされ、企業化の障壁は限りなく高くなる。 　本セミナーでは、マイクロリアクターによるラボ検討から工業化検討までの間に発生する様々な問題を取り上げその解決法について解説する。

1. なぜ日宝化学がマイクロリアクターの検討をしたのか?
   1. 千葉県の天然ガスとヨウ素
   2. 日宝化学の紹介
   3. 現行製品と現行技術の組み合わせだけでいいのか?
2. マイクロリアクターを利用する本当の理由
   1. マイクロリアクターのメリットとデメリット
   2. 企業研究者からみたマイクロリアクターのメリットとデメリット
3. マイクロリアクター関連の特許出願状況
   1. 年度別公開件数
   2. 分野別公開件数と登録件数
   3. 特許が障壁になるか?
4. 検討例-1 オレフィンのエポキシ化 (気液反応)
   1. フラスコワークとマイクロ装置の比較
   2. ラボ用マイクロ反応装置
   3. 反応結果 (反応速度が400倍に)
5. 検討例-2 オルソ酢酸メチルの製造 (ラボ検討から工業化検討まで)
   1. オルソ酢酸メチルの製造装置
   2. 実験を開始する前に準備しておくこと
   3. ラボ検討結果
   4. ベンチ装置、パイロット装置の設計をどうするか?
   5. ベンチ試作結果
   6. パイロット試作装置
   7. パイロット試作結果
   8. マイクロリアクター導入効果
6. 日宝化学の取り組み

• 質疑応答・名刺交換

第6部 マイクロ化学プラントへの取り組みとプラント化

(2011年9月9日 14:30～16:00)

マイクロ化学プロセスのプラント化へのアプローチと将来の可能性について東レエンジニアリングの取り組みを紹介する。

• 基本原理と応用分野
• 当社デバイスと製品の紹介
• プロセス可能性試験とその後の発展について
• 量産化の検討ステップについて
• スケールアップとナンバリングアップについて
• 閉塞などの問題点対策について
• プラント化の検討例
• 今後の動向について
• 質疑応答・名刺交換