信頼性の高いマイクロリアクター：明日の化学イノベーションを形作る

世界トップクラスのマイクロリアクターメーカーが、世界中の化学者を支援する挑戦をどう受け止めているか

マイクロリアクション技術は、現代の産業生産、化学工学、プロセスエンジニアリングにおいて、世界中でエキサイティングなツールへと発展しました。その用途は、医薬品、産業化学品生産、食品・ライフサイエンスなど、多様な業界で拡大しています。

フロー化学アプリケーションで重要な役割を果たす高品質マイクロリアクターシステムのドイツ大手プロバイダー、Ehrfeld Mikrotechnikは、マイクロリアクター技術開発の最前線にいます。マイクロリアクター技術が成熟した今、Ehrfeldのリアクターは、妥協なく産業環境で生産スケールで稼働することが期待されています。

Ehrfeld Mikrotechnikは、この課題をどう克服しているのでしょうか？ Swagelok Frankfurtの流体システムプロフェッショナルの支援を受け、どのように顧客に高い信頼性を提供しているか、プロジェクトマネージャーのDr. Rafael Kuwertz氏にお話を伺いました。

Swagelok Reference Point (SRP): 本日はありがとうございます、Dr. Kuwertz氏！ まず、Ehrfeldが製品で対応しているアプリケーションについて教えていただけますか？

Dr. Rafael Kuwertz: 光栄です。Ehrfeldは、典型的な産業プロセスの単位操作に対応した、独自のモジュラーマイクロリアクションシステム（MMRS）を提供しています。当社のモジュールは、産業化学生産プロセスのスケールを容易に移行できる統合スケールアップコンセプトを採用しています。

国際的なお客様の大半は、特殊化学と医薬品業界に属し、当社のリアクターは要求の厳しい多様なプロセスで使用できます。特に医薬品業界では、当社技術の高効率熱交換と高速混合により、明確で再現性のある結果、プロセス制御の簡素化、遅延の最小化が実現できる点に関心を持たれています。化学業界では、過酸化物反応、エトキシル化、水和、オゾン分解など、取り扱いが難しい重要な反応にマイクロリアクター技術が役立ちます。また、食品・ライフサイエンス企業とも、アイスクリーム、ヨーグルト、スキンクリーム、ヘアケア製品などでプロジェクトを進めています。

当社チームはしばしば、お客様のサイトにMMRSを設置します。ここでは、様々なインフラにマイクロリアクターシステムを統合するという課題に直面します。あらゆる状況に適応できる接続が必要です。この課題を克服するため、過去10年間、Swagelok Frankfurtと協力してきました。

SRP: 確かに挑戦的ですね。Swagelokとの関係はどう形成されてきたのですか？

Dr. Kuwertz: 私個人のSwagelokとの経験は、修士と博士課程の研究にまで遡ります。当時、同級生たちと共に、すべての実験セットアップをSwagelokコンポーネントで組み立てていました。現在のSwagelok製品との仕事において、Swagelokチューブフィッティングで実現できない接続はほぼないと感じています。これは、様々な計器、センサー、リアクターを信頼性高くプロフェッショナルに接続する必要がある場合、常に大きな利点となっています。

この種の標準化は、お客様サイトでの設置作業において、日常的に大きな助けとなっています。さらに、毒性・可燃性ガスや300℃以上の温度を扱う試験設備に必要な、高いプロセス安全性と品質基準を確保できます。当社がイノベーションを続ける中、これらの条件はさらに厳しくなることが予想されます。

SRP: マイクロリアクション技術は幅広いプロセスに役立ちます。定期的に取り組んでいるアプリケーションの種類と、よく遭遇する課題は何ですか？

Dr. Kuwertz: 直面する課題には、マイクロリアクター技術という新技術への時間と資金の投資を顧客に納得させること、リアクターシステムでほぼあらゆる種類の化学を実施すること、顧客期待に応えることなどがあります。例えば、私の仕事の一部は、クライアントの要件に合わせた試験プラントを、可能な限り短時間で構想・組み立てることです。

Swagelokがそれを支援してくれます。外部計器、センサー、分析機器をEhrfeldマイクロリアクターシステムと組み合わせ、流体および電気接続を行います。ガスと液体の両方を扱うプロセスでは、Swagelokコンポーネントが特に有益です。ほとんどのアプリケーションは高圧（最大100 bar）と高温（最大250℃）で稼働します。ここでは安全性、品質、信頼性が特に重要です。

高品質ステンレス鋼、場合によってはよりエキゾチックな合金が、腐食問題を防ぐために必要となることが多々あります。例えば、オレフィン系有機化合物のオゾン分解（これまでに数回成功裏に実施）では、Hastelloy® Cコンポーネントが腐食懸念の回避に役立ちました。

SRP: リアクターは非常に柔軟です。なぜモジュール性がそんなに重要なのですか？

Dr Kuwertz: このモジュール性こそが成功の鍵だと確信しています。プロセスに合わせてシステムを迅速かつ容易に適応できるからです。複数ステップの合成を個別の操作に分割し、それぞれを順番に最適化することを想像してください。すると、統合スケールアップアプローチで生産スケールに移行できる、完璧に最適化された反応が得られます。モジュラーシステムでは、市販のセンサーとアクチュエーターを統合してプロセスパラメータを監視できます。

新規開発または改良されたモジュールの統合も容易です。すべてのコンポーネントを個別に分解でき、洗浄も非常に簡単です。マイクロリアクターシステムのすべての接続に標準的なSwagelokコンポーネントを使用しており、お客様サイトに存在する様々なインフラとシステムを統合できることを保証しています。

SRP: Ehrfeldの未来はどうなりますか？

Dr. Kuwertz: 技術をさらに発展させ、中国、インド、ロシアのような新規・拡大市場で進展を遂げたいと考えています。これらもSwagelokの支援で実現すると期待しています。例えば、中国市場をサポートするため上海に子会社を設立しました。そこでは、企業が厳格な安全要件と小さなフットプリントを満たす新しい生産プラントの建設に意欲的です。

世界中の多くのクライアントがSwagelokコンポーネントに精通しています。したがって、パンデミック中のように電話やビデオ会議のみの連絡であっても、プラントのセットアップがより効率的になります。それでも、Swagelokフィッティングで満たされた工具箱と共に、システムを携えて直接お客様を訪問できる日が来ることを願っています。

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Swagelokコンポーネントが、お客様のアプリケーションで信頼性の高い接続を形成する方法についてさらに知りたいですか？ 流体システムスペシャリストが喜んでお手伝いします。お近くのSwagelok営業・サービスセンターにご連絡ください。