CN103998121A - 化学反应装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够防止内容物在流通时短路的现象、且具备平流式反应器的化学反应装置。所述化学反应装置具备：平流式反应器(13)，内部被多个隔板分隔成多个室，液态内容物以在上方具有未填充空间的状态沿水平方向流动；微波发生器(14)，用于产生微波；以及一个以上的波导管(15)，将所述微波发生器(14)产生的微波输送到所述反应器的未填充空间；内容物以溢流的方式在所述隔板的上方流动，在各室中，流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板的溢流深度以上。

Description

化学反应装置

技术领域

本发明涉及在反应器中照射微波的化学反应装置。

背景技术

以往，通过对反应物质照射微波(电磁波)以进行热处理等的化学反应装置和化学反应方法为人所知(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2006-516008号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

对于上述现有的化学反应装置而言，期望防止未反应的内容物被输出。

本发明是考虑到上述情况而完成的，目的在于提供一种化学反应装置，其能够通过在平流式反应器中防止内容物未反应的现象，从而防止未反应的内容物被输出。

用于解决技术问题的方案

为了达成上述目的，基于本发明的化学反应装置具备：平流式反应器，内部被多个隔板分隔成多个室，液态内容物以在上方具有未填充空间的状态沿水平方向流动；微波发生器，用于产生微波；一个以上的波导管，将微波发生器所产生的微波输送到反应器的未填充空间。内容物以溢流的方式在隔板的上方流动，在各室中，流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板中的溢流深度以上。

根据这样的结构，不会发生各隔板中的至少一部分溢流处于相同高度。因此，能够防止溢流相连续，从而能够防止内容物短路的现象。其结果是，能够防止未反应的内容物被输出。

另外，在基于本发明的化学反应装置中，反应器中的各隔板的堰高在反应器没有倾斜的情况下是相同的，反应器可以倾斜为，当内容物流动时，各室中流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板中的溢流深度以上。

根据这样的结构，即使隔板的堰高相同，也可以通过使反应器倾斜来防止内容物短路的现象。

另外，在基于本发明的化学反应装置中，多个隔板中的流路的形状以及个数都相同，倾斜的角度可以是大于或等于由式θ＝sin^-1(H/L)计算出的θ，其中，L是各室中的反应器的长度方向的长度中的最短长度，H是由下式求出的溢流深度：

(数学式1)

$15\mathrm{eQ}=\sqrt{2g}\mathrm{CN}\{4(b-a)H^{5/2}+10\mathrm{ae}{H}^{3/2}\}$

其中，Q是流量，a是梯形形状的流路的底侧宽度，b是梯形形状的流路的上边侧的宽度，e是从梯形形状的流路的底部到上边的高度，C是流量系数，N是一个隔板具有的梯形形状的流路的个数，g是重力加速度。

根据这样的结构，确定流量和隔板的流路的形状，可以计算反应器的倾斜角。然后，使反应器根据该倾斜角倾斜，从而能够防止内容物短路的现象。

另外，在基于本发明的化学反应装置中，反应器可以是没有倾斜的装置，各室中流入侧的隔板的流路底部的高度比流出侧的隔板的流路底部的高度高出流出侧的隔板中的溢流深度以上。

根据这样的结构，即使反应器没有倾斜的情况下，通过适当设定隔板的流路的高度，能够防止内容物短路的现象。

另外，在基于本发明的化学反应装置中，溢流深度可以是由下式计算出的H。

(数学式2)

$15\mathrm{eQ}=\sqrt{2g}\mathrm{CN}\{4(b-a)H^{5/2}+10\mathrm{ae}{H}^{3/2}\}$

其中，Q是流量，a是梯形形状的流路的底侧宽度，b是梯形形状的流路的上边侧的宽度，e是从梯形形状的流路的底部到上边的高度，C是流量系数，N是一个隔板具有的梯形形状的流路的个数，g是重力加速度。

根据这样的结构，确定流量和隔板的流路的形状，可以计算溢流深度，并且能够知道相邻隔板中的流路底部的高度差。然后，根据该隔板的流路底部的高度差来形成隔板的流路，从而能够防止内容物短路的现象。

另外，在基于本发明的化学反应装置中，还可以进一步具备用于旋转搅拌反应器内的内容物的一个以上的搅拌单元。

根据这样的结构，通过搅拌内容物，能够更均匀地对反应器内的内容物照射微波。其结果是，例如能够避免微波仅对反应器内的一部分内容物进行照射的情况。

发明效果

根据基于本发明的化学反应装置，其能够防止在平流式反应器中内容物的短路现象，从而防止未反应的内容物被输出。

附图说明

图1是示出基于本发明第一实施方式的化学反应装置的结构的图。

图2是示出该实施方式中的反应器的内部结构的一例的图。

图3A是示出该实施方式中的反应器的形状的一例的立体图。

图3B是示出该实施方式中的反应器的形状的一例的立体图。

图3C是示出该实施方式中的反应器的形状的一例的立体图。

图3D是示出该实施方式中的反应器的形状的一例的立体图。

图4A是示出该实施方式中的隔板的形状的一例的图。

图4B是示出该实施方式中的隔板的形状的一例的图。

图4C是示出该实施方式中的隔板的形状的一例的图。

图4D是示出该实施方式中的隔板的形状的一例的图。

图5A是示出该实施方式中的流路的形状的一例的图。

图5B是示出该实施方式中的流路的形状的一例的图。

图5C是示出该实施方式中的流路的形状的一例的图。

图6A是用于说明该实施方式中的隔板与溢流之间的关系的图。

图6B是用于说明该实施方式中的隔板与溢流之间的关系的图。

图6C是用于说明该实施方式中的隔板与溢流之间的关系的图。

图7是示出该实施方式中的梯形形状的流路的图。

图8是用于说明该实施方式中的隔板与溢流之间的关系的图。

图9是用于说明该实施方式中的溢流深度与倾斜角等的关系的图。

图10是示出该实施方式中的倾斜的反应器的内部结构的一例的图。

图11是示出该实施方式中的微波发生器和波导管的其它例的图。

图12A是用于说明该实施方式中的微波的照射位置的图。

图12B是用于说明该实施方式中的微波的照射位置的图。

具体实施方式

以下，利用实施方式对基于本发明的化学反应装置进行说明。此外，在以下的实施方式中，标注有相同附图标记的结构单元是同一结构单元或等同的结构单元，因此有时省略其重复的说明。

(第一实施方式)

参照附图，对基于本发明第一实施方式的化学反应装置进行说明。基于本实施方式的化学反应装置是对反应器的内容物照射微波的装置。

图1是示出基于本实施方式的化学反应装置1的结构的图。基于本实施方式的化学反应装置1具备混合部12、反应器13、微波发生器14、波导管15、微波控制部16、催化剂分离部17和处理液贮存槽18。

混合部12使原料和固体催化剂混合。混合部12也可以使原料等和反应剂混合。原料可以含有多种物质。例如，当在反应器13中进行酯化反应时，原料可以是油脂和乙醇。如图1所示，上述原料和固体催化剂可以借助泵11而供给到混合部12，或者也可以通过其他方法供给到混合部12。例如，混合部12可以通过使叶片状构件或翼状构件、螺旋状构件旋转而对两种以上的物质进行混合。此外，虽然在本实施方式中对与原料混合的催化剂是固体催化剂(非均相催化剂)的情况进行说明，然而，催化剂也可以是液态催化剂(均相催化剂)。另外，固体催化剂可以在反应器13内形成流化床，或者也可以不形成流化床。另外，上述固体催化剂的形状任意。例如，固体催化剂的形状可以是无定型的粒状、圆柱状(可以是中空的，也可以是非中空的)、球状、丸状、环状、壳状等。另外，上述固体催化剂例如可以具有微波吸收性或微波敏感性，或者也可以不具有这些特性。固体催化剂具有微波吸收性或微波敏感性的情况下，当在后述的反应器13的内部照射微波时，固体催化剂被微波加热，从而促进该固体催化剂附近的化学反应。此外，该微波吸收性或微波敏感性取决于被照射的微波的频率、反应器13的内部温度等。即，在使用的微波频率以及使原料发生反应的反应器13的内部温度方面，介质损耗系数越高，微波吸收性也越高。因此，例如可以采用含有这种微波吸收性较高的物质的固体催化剂。例如，照射2.45GHz的微波的情况下，作为具有微波吸收性的物质，举出除了富勒烯以外的碳类(例如石墨、碳纳米管或活性炭等)、铁、镍、钴或铁素体等。因此，固体催化剂可以含有具备这种微波吸收性的物质。具体而言，固体催化剂可以是将具有这种微波吸收性或微波敏感性的物质与金属或金属氧化物组合而成的组合物，也可以是将具有这种微波吸收性或微波敏感性的物质与碱催化剂或酸催化剂等催化剂组合而成的组合物，或者还可以是将具有微波吸收性或微波敏感性的物质、碱催化剂或酸催化剂等的催化剂、以及金属或金属氧化物组合而成的组合物。对于上述物质的组合，例如可以通过物理吸附来进行，可以通过化学结合来进行，也可以通过合金化来进行，或者还可以通过其他方法来进行。另外，在混合部12中，为了针对反应器13中的反应，可以进行预加热，或者也可以不进行预加热。进行该预加热的情况下，优选将混合部12中的预加热的温度控制成使得原料等在进入反应器13时达到期望的温度或者期望的温度幅度。此外，当在混合部12不进行预加热时，可以在反应器13中进行与该预加热相对应的加热。由混合部12混合后的原料和固体催化剂被投入到反应器13的上游侧。

反应器13是平流式反应器，液态内容物以在上方具有未填充空间的状态沿水平方向流动。还有，内容物在反应器13中沿水平方向流动是指，反应器不是内容物沿垂直方向流动的竖流式反应器，其可以不用沿着严格意义上的水平方向流动。内容物沿着整体接近水平的方向流动即可。例如，该内容物是原料和催化剂的混合物。由混合部12混合后的原料和催化剂在该反应器13的内部流动。此外，由于通过反应器13中的化学反应而会由原料产生生成物，因而可以认为反应器13的内容物中含有生成物。即，还可以认为该内容物为原料和/或生成物。另外，由于在内容物上方存在未填充空间，因此，内容物通常是气体以外的物质。另外，由于内容物在反应器13内部具有流动性且液面平坦，因而内容物是固体(例如粉体或粒状体等)以外的物质。因此，内容物是液态物质。例如，该液态内容物可以是如水或油、水溶液、胶体溶液等流动性高的物质，或者也可以是如稀浆或悬浊液那样的流动性低的物质。此外，在反应器13内部，由于内容物的液面优选为水平液面，因而，液态内容物优选具有下述程度的流动性：即使该液态内容物的流动性较低，也无需从外部施加振动，而是液面在经过一定时间后自动变为水平液面。即，液态内容物优选具有即使没有来自外部的振动、其表面也易于变形的程度的流动性。此外，液面的水平状态可以是完全的平坦，或者也可以是有些微凹凸而整体呈现平坦。这是由于，内容物的流动性不高的情况下，其液面可能无法变成完全的平坦。反应器13的内壁优选由反射微波的物质构成。作为反射微波的物质，例如有金属。关于该反应器13的内部结构，将在后文中进行描述。

微波发生器14产生微波。基于本实施方式的化学反应装置1可以具备一个微波发生器14，或者也可以具备两个以上的微波发生器14。该微波的频率并未受到限定，例如，可以是2.45GHz、5.8GHz、24GHz、913MHz，也可以是300MHz至300GHz范围内的频率。

一个以上的波导管15将微波发生器14所产生的微波传输到反应器13的未填充空间。如图1所示，波导管15的个数与微波发生器14的个数相同。另外，波导管15可以具有分支，用于将微波传输到未填充空间的两个以上的位置。此外，优选使用规格与微波发生器14所产生的微波的频率对应的波导管15。

微波控制部16根据后述的温度测定部25测定的温度而控制对反应器13进行照射的微波的输出功率。通过该微波控制部16所进行的控制，能够将反应器13的内部维持在期望的温度或期望的温度幅度。

催化剂分离部17从反应器13中的反应后的生成物分离催化剂。在与原料混合的催化剂是固体催化剂的情况下，例如，可以通过过滤器来分离固体催化剂，也可以通过使固体催化剂和生成物中的一方沉淀的方式来分离固体催化剂。另外，在固体催化剂中含有磁性体的情况下，可以通过使用磁铁(可以是永久磁铁，也可以是电磁铁)吸附固体催化剂的方式而分离固体催化剂。此外，能够适当地再次利用所分离的固体催化剂。另外，在使用液态催化剂的情况下，可以通过在催化剂分离部17中进行蒸馏或提取、中和的方式而分离催化剂。

将在催化剂分离部17中分离出催化剂的生成物投入到处理液贮存槽18。并且，将上述生成物适当地分成最终的制造物和副生成物等。例如，当原料为游离脂肪酸且在反应器13中使其进行酯化反应时，将会得到作为制造物的生物柴油燃料和作为副生成物的水。该情况下，使用酸催化剂。另外，例如当原料为甘油三酸酯且在反应器13中进行酯交换反应时，将会得到作为制造物的生物柴油燃料和作为副生成物的甘油。该情况下，使用碱催化剂。

此外，在反应器13的后部，可以具备用于对反应器13中的反应后的物质进行冷却的未图示的冷却器，或者也可以不具备冷却器。前者的情况下，例如，该冷却器可以对反应器13中的反应后的物质进行水冷。

图2是示出基于本实施方式的反应器13的内部结构的一例的图。图2中，反应器13内部由多个隔板21分隔成多个室31、32、33、34。该多个室31、32、33、34是以串联方式相连的室。如前所述，在反应器13的内部，在上方存在未填充空间22。对于该未填充空间22，经波导管15照射由微波发生器14产生的微波。再有，在图2中示出了反应器13内部存在单一的未填充空间的情况、即在所有的室31～34中共用未填充空间的情况，但也可以不是单一的填充空间。即，在所有室中的至少一部分的两个以上的室中共用未填充空间，或者也可以在所有室中都不共用填充空间(这种情况下，通过各隔板21隔断未填充空间)。如图2所示，各波导管15可以设置在各室31、32、33、34的上游侧的位置，或者也可以不这样设置。前者的情况下，例如，借助一个波导管15传输到未填充空间22的微波主要照射位于其下方的室。此外，由于微波在未填充空间内会传导，例如借助室32的位置的波导管15传输的微波还通过未填充空间照射到室31和室33的内容物。此外，还可以将波导管15设置在隔板21的位置、即隔板21的上方位置。通过该设置，借助一个波导管15传输到未填充空间22的微波主要照射由处于与该波导管15对应的位置处的隔板21分隔而成的两个室。此外，在多个室共用未填充空间22的情况下，传输到该共用的未填充空间22的微波对共用该未填充空间22的多个室的内容物20进行照射。隔板21可以是微波透过性的隔板，也可以是微波吸收性的隔板，或者还可以是反射微波的隔板。作为能使微波透过的材料，例如有铁氟龙(注册商标)、石英玻璃、陶瓷、氮化硅氧化铝等。因此，微波透过性的隔板21可以由这种能使微波透过的材料构成。另外，作为吸收微波的材料，例如有除了富勒烯以外的碳类等。因此，微波吸收性的隔板21可以由这种吸收微波的材料构成。另外，作为反射微波的材料，例如有金属。因此，不透过微波的隔板21可以由这种反射微波的材料构成。另外，隔板21可以由微波透过性材料、微波吸收性材料、微波反射性材料中的任意两种以上的材料组合而成。

另外，如图2所示，化学反应装置1还可以进一步具有搅拌单元23。即，基于本实施方式的化学反应装置1还可以具有用于旋转搅拌反应器13内的内容物20的一个以上的搅拌单元23。虽然图2中示出了在各室31～34存在搅拌单元23的情况，但是，也可以不这样设置。可以在一个以上的室中不存在搅拌单元23。另外，虽然图2中示出了搅拌单元23为叶片状的情况，但这不过是示意性地示出搅拌单元23而已，例如，该搅拌还可以通过旋转叶片状、翼状或棒状的旋转构件来进行。该旋转构件可以是微波透过性构件，可以是微波吸收性构件，可以是微波反射性构件，或者也可以由微波透过性材料、微波吸收性材料、微波反射性材料中的任意两种以上的材料组合而成。例如，可以通过使安装于轴的旋转构件与轴的旋转相应地进行旋转而实现上述旋转，或者也可以如磁力搅拌器(Magnetic stirrer)那样利用磁性使旋转构件旋转。使用轴的前者的情况下，该轴可以单独地分别设置于每个室，或者也可以在多个室中共通使用。利用磁性的后者的情况下，通过磁铁而使棒状或叶片状、翼状等旋转构件(磁性搅拌件)进行旋转。此外，搅拌单元23对内容物进行的搅拌可以用于使内容物沿从上游朝向下游的方向、或其相反方向流动，或者，也可以不使内容物进行上述动作。此外，旋转搅拌已经是公知的，因而省略它们的详细说明。

在此，针对搅拌单元23旋转搅拌反应器13的内容物的理由进行简单说明。搅拌单元23搅拌内容物的第一个理由是为了利用微波对内容物均匀地加热。虽然也受到内容物的种类或内容物的温度的影响，但是由于某种微波的渗透深度是确定的，因而需进行搅拌，以使内容物整体被微波均匀地照射从而实现均匀的加热。另外，如果未填充空间22中的内容物的表面积增大，则能够更高效地对内容物照射微波。所以，搅拌内容物的第二个理由是为了进一步扩大微波的照射面积。因此，搅拌单元23对内容物进行的搅拌优选达到使得在未填充空间22中的内容物的表面产生波纹的程度，也可以不达到这种程度(因为有时只要根据第一个理由而进行搅拌，结果便足以使内容物整体被充分加热)。另外，这样，由于使用搅拌单元23对原料等进行搅拌，因而，即使在原料中含有密度不同的两种以上物质的情况下，也能够将两者适当地混合进而使它们产生反应。例如，在竖流式反应器中，即使欲使乙醇和废油这样的密度不同的物质产生反应，由于两者很容易分离，因此无法使它们产生反应，而如本实施方式这样，在反应器为平流式反应器13、且具备搅拌单元23的情况下，则能够将两者适当地混合并进行反应。

另外，如图2所示，反应器13还具有温度测定部25。即，基于本实施方式的化学反应装置1可以具备用来测定反应器13的内部温度的温度测定部25。优选地，反应器13的内部温度即为反应器13的内容物的温度。虽然图2中示出了在各室31～34存在温度测定部25的情况，但是也可以不这样设置。一个以上的室可以不存在温度测定部25。另外，虽然图2中示意性地示出了温度测定部25，但是，例如，温度测定部25可以通过热电偶测定温度，可以通过红外线传感器测定温度，可以通过光纤测定温度，还可以通过其他方法测定温度。温度测定部25所测定的温度(严格地讲，是表示温度的数据)被传送到微波控制部16，并被用于控制由微波发生器14产生的微波的输出功率。如前所述，该控制是为了将各室31～34的温度维持在期望的温度或期望的温度幅度。例如，当向隔板21的位置照射微波时，可以利用被处于照射微波的位置的隔板21分隔的两个室中的一方的温度来对在该位置所照射的微波的输出功率进行控制，或者也可以利用双方的温度来进行该控制。前者的情况下，例如，可以利用较低温度的一方进行控制，也可以利用较高温度的一方进行控制，或者还可以利用预先设定的室的温度进行控制。后者的情况下，例如，可以利用两者的平均温度进行控制，或者，还可以利用由两者的室容量决定的加权平均(考虑了由室容量决定的重量的平均)进行控制。

另外，反应器13的壁面可以由绝热材料覆盖。这样，能够防止反应器13内部的热量向外部释放。

图3A、图3B是示出基于本实施方式的反应器13的形状的一例的图。还有，在图3A、3B中，为方便说明，省略隔板21和搅拌单元23等。在图3A、3B中，基于本实施方式的反应器13具有即使液面高度随着内容物的量的变化而变化，其液面面积也保持不变的形状。此外，“即使液面高度随着内容物的量的变化而变化，其液面面积也保持不变”是指至少存在即使内容物的量发生变化，其液面面积也保持不变的内容物的范围。因此，无论是怎样的内容物的量，只要其液面面积不会随着内容物的量而发生变化即可，或者内容物的量在规定范围内的情况下，即，内容物的量在第一量与第二量(假定第二量比第一量多)之间的情况下，只要其液面面积不会随着内容物的量而发生改变即可。在本实施方式中，主要说明后者的情况。即，在本实施方式中，当内容物的量位于规定范围内时，反应器13具有液面面积不会随着内容物的量的变化而发生改变的形状。由此，例如如图3A、3B所示，当内容物的量位于规定范围内时，反应器13还可以具有内容物的液面方向的截面不发生变化的形状。这种情况下，内容物的量从第一量向第二量变化时的液面高度的范围内，该液面高度所对应的反应器13内部的水平方向的形状不发生改变。此外，前述的第一量通常是液面面积不发生改变时的内容物的下限值，第二量通常是液面面积不发生改变时的内容物的上限值。另外，内容物位于第二量的情况下，也需要在内容物的上方存在未填充空间。这是由于，在反应器13中需借助未填充空间照射微波。另外，如前所述，在反应器13内部进行搅拌的情况下，液面可能会产生波纹，而此处的液面是没有该波纹的状态下的液面。在此，“液面高度”是指垂直方向上的液面高度。

图3A中，反应器13具有沿着流动方向延伸、且朝下侧凸起的半圆筒形状。即，图3A的反应器13具有使上表面开口且朝下侧凸起的半圆筒形状以及同该半圆筒形状等长且下表面开口的长方体在该开口处相连接的形状。此外，该半圆筒形状的开口与长方体的开口分别具有相同的大小、形状，通过在该开口处连接两者，从而形成反应器13。换言之，图3A的反应器13是具有截面呈U字型的侧面、以及截面呈闭合该U字型开口部的上表面的管状，该管状的两端开口具有在直角平面沿着长度方向闭合的形状。该图3A的反应器13中，内容物的液面高度位于范围R1内的情况下，例如在水平面1或水平面2的高度处，其液面面积不会发生变化。此外，范围R1的最低液面高度为反应器13上侧的长方体形状的最低位置。

图3B中，反应器13具有长方体的形状。该图3B的反应器13中，内容物的液面高度都位于范围R1内的情况下，例如在水平面1或水平面2的高度处，其液面面积不会发生变化。即，无论内容物的量变为多少，其液面高度都不会发生变化。

接下来，对隔板21进行说明。投入到反应器13的原料等内容物20在各室31～34之间流通，最终从下游(图2中的反应器13的右端)输出。此外，在该隔板21存在供内容物流通的流路。本实施方式中，该流路是位于隔板21上方的溢流流路。即，本实施方式中，内容物以溢流的方式在隔板21的上方流动。在该流路中，内容物从反应器13的上游侧(图2的左侧)流向下游侧(图2的右侧)。图4A、图4B是从该反应器13的长度方向观察设置在图3A的形状的反应器13的隔板21的图。该隔板21中，在未填充空间22的位置不存在隔板，内容物流经该位置(即、隔板21的上方)。该溢流的流路可以如图4A那样有3个，也可以如图4B那样有一个，或者也可以是其它个数(两个或四个以上)。另外，各流路的形状可以如图4A、图4B、图5A所示那样为梯形形状，也可以如图5B所示那样为V字状(楔形形状)，也可以如图5C所示那样为四角形状(矩形形状)，或者还可以为其它形状(例如U字形状或半圆形状等)。此外，隔板21具有多个流路的情况下，各流路的形状可以不同，或者也可以相同。另外，隔板21具有多个流路的情况下，优选为各流路的底部(流路的最低处)高度相同。也可以将该流路的底部高度的位置称作“堰高”。此外，图5A～5C中，由向左的箭头示出的位置为堰高(流路的底部高度的位置)。该堰高表示垂直方向上的高度。另外，流路为矩形的情况下，其宽度可以与反应器13的宽度相同。即，此时的隔板21在上部边缘不具有切槽(凹口)等凹形状，反应器13的宽度全体形成流路(全体宽度堰堤)。另外，图4A、图4B中示出了由该隔板21分隔而成的两个室中共用未填充空间22的情况下的隔板，然而，在不共用未填充空间22的情况下，也可以在未填充空间22的位置存在隔板21。例如，图4A和图4B的隔板21中，可以在比梯形形状的流路的上部边缘更上侧的位置存在隔板。即，隔板21可以具有适应于流路的多个梯形形状的孔。即使在该情况中，可以认为在该孔的流路中，内容物以溢流的方式流经隔板21的上方。另外，反应器13为图3A以外的形状的情况下，当然隔板21的形状由该反应器13的形状决定。另外，反应器13的内部存在多个隔板21的情况下，各隔板21可以是相同的形状，或者也可以是不同的形状。另外，隔板21的厚度例如为1～20mm左右，其与各室的长度(反应器13的长度方向的长度)相比十分小。

(1)反应器没有倾斜而隔板有高低差异的情况

接下来，对反应器13没有倾斜的情况下的隔板21的堰高进行说明。在此，以室33为主进行说明，其它室与室33相同。如图6A右侧的隔板21所示，溢流的流路中，内容物20的高度仅比隔板21的堰高高出溢流深度H。溢流深度是指内容物流经隔板21的流路时的溢流(overflow)的高度，即从堰高到内容物的最高位置的高度(垂直方向的高度)。再有，图5A～图5C中示出的H为溢流深度。另外，如图6A所示，反应器13没有倾斜、即室33的流入侧(图中的左侧)的隔板21与流出侧(图中的右侧)的隔板21的堰高相等的情况下，室33的流入侧的隔板21与流出侧的隔板21的溢流高度相等，两隔板21的溢流在左右方向上形成连续。因此，内容物20的至少一部分可能会通过该连续的溢流，没有停留在室33而直接从室32移动到室34。即，图6A的情况下，内容物20有可能在室33中短路而直接流出。另外，如图6B所示，虽然室33的流入侧的隔板21的堰高高于流出侧的隔板21的堰高，然而两隔板21的溢流中至少一部分(图中的阴影部分)在左右方向上形成连续的情况下，内容物20的至少一部分有可能通过该连续的溢流部分，不停留在室33，形成短路而直接流出。另一方面，如图6C所示，室33的流入侧的隔板21的堰高仅比流出侧的隔板21的堰高高出流出侧的溢流深度H的情况下，两隔板21的溢流中不存在左右方向连续的位置。这种情况下，借助流入侧的隔板21流入室33时，所有内容物20至少向下方移动。然后，随着该移动产生的势能的减少，流入室33的内容物20朝着室33的底部下沉。这样，图6C的情况下，借助流入侧的溢流流入室33的内容物20虽然直接通过流出侧的溢流流出，但与图6A、图6B的情况相比几乎不存在内容物短路的情况，因而能够有效防止内容物20短路的现象。因此，在反应器13的各室中，流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度H以上即可。这样，能够有效防止内容物在各室中短路的现象。因此，如图6C说明的那样，在没有倾斜的反应器13的各室中，还可以使用下述隔板21，使得流入侧的隔板21的流路底部的高度(堰高)比流出侧的隔板21的流路底部的高度(堰高)高出流出侧的隔板21的溢流深度H以上。另外，如后所述，还可以通过使反应器13倾斜，使得在反应器13的各室中流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度H以上。另外，像这样使室33的流入侧的隔板21的堰高仅比流出侧的隔板21的堰高高出流出侧的溢流深度H，由此能够防止逆流。此外，在图6A～图6C中，为了方便说明，省略搅拌单元23和温度测定部25的记载。另外，为了方便说明，还省略了堰高上侧的隔板21。

接着，对该溢流深度H进行说明。在此，探讨隔板21具有N个如图7所示的梯形形状的流路的情况。假设该N个流路的形状以及堰高高度相同。此外，在图7的梯形形状的流路中，梯形形状的流路的底侧宽度a与上边侧的宽度b相同时、即a＝b的情况下，形成矩形状的流路。另外，梯形形状的流路的底侧宽度a为0时、即a＝0的情况下，形成V字状的流路。此外，假定梯形形状的流路的高度为e，从溢流的上表面朝着垂直向下的方向作z轴。这种情况下，D(z)表示为如下数学式。

(数学式3)

$D\left(z\right)=-\frac{b-a}{e}z+\frac{b-a}{e}H+a$

另外，通过使用伯努利定理v＝(2gz)^1/2，流量Q表示为如下数学式。此外，g是重力加速度，C是流量系数，v是流体的速度。流量系数由各流路的形状决定，例如，可以通过实验算出，或者也可以通过计算算出。

(数学式4)

$Q={{\∫}_0}^H\mathrm{CND}\left(z\right)\sqrt{2\mathrm{gz}}\mathrm{dz}$

将前述D(z)代入该数学式并根据z求积分，变成如下数学式。

(数学式5)

$Q=\frac{\mathrm{CN}\sqrt{2g}}{15e}\{4(b-a)H^{5/2}+10\mathrm{ae}{H}^{3/2}\}$

然后，改写该数学式，变成如下数学式。

(数学式6)

$15\mathrm{eQ}=\sqrt{2g}\mathrm{CN}\{4(b-a)H^{5/2}+10\mathrm{ae}{H}^{3/2}\}$

通过解开该方程式，能够计算出溢流深度H。另外，通过将反应器13的各隔板的流路的个数以及形状设置成相同，使得各隔板21的溢流深度H也变得相等。因此，通过在相邻的隔板21中设置例如流入侧的隔板21的流路底部的高度(堰高)比流出侧的隔板21的流路底部的高度(堰高)高出该溢流深度H以上的隔板21，能够防止内容物在反应器13内短路的现象，从而能够防止未反应的内容物从反应器13输出。

此外，最后部的室34中的流出孔的高度优选为具有与上述堰高相同的关系。即，优选的是，最后部的室34的流入侧的隔板21的流路底部的高度(堰高)比流出孔的流路底部的高度高出该流出孔的溢流深度以上。通常，由于隔板21中的流路形状大多与最后部的室34的流出孔的形状不同，因而可以通过不同于隔板21的溢流深度H的计算方式，另行计算该流出孔的溢流深度。此外，在梯形形状的流路的情况下，可以利用上述D(z)计算溢流深度，其以外的形状的流路的情况下，可以利用适合于该形状的D(z)并通过上述求积分计算溢流深度。

另外，在(1)的情况下，多个隔板21中的流路的形状以及个数可以因隔板21而不同。该情况下，根据不同的隔板21计算溢流深度H_i。此外，i是用于识别隔板21的索引(1以上的整数)。然后，在各室中，流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度H_i以上即可。

(2)反应器倾斜而隔板没有高低差异的情况

接下来，说明通过使反应器13倾斜从而实现与在隔板21上设置高低差异的情况同样的情况。在此，各隔板21的堰高与反应器13没有倾斜的情况相同。另外，假定该多个隔板21的流路的形状以及个数也都相同。即，垂直于反应器13长度方向的反应器13内部截面没有变化的情况下，所有隔板21可以是相同形状。即使这样，内容物20流动时、即对内容物20进行处理时，如图8所示，使反应器13倾斜从而使得各室中流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度以上，如前所述，也能够获得与在隔板21上设置高低差异的情况同样的效果。此处，使反应器13倾斜的情况下，当然通过使内容物的流入侧在上方、流出侧在下方的方式进行倾斜。

在此，说明使反应器13倾斜的情况下的倾斜角。如图9所示，假定反应器13的长度方向的室33的长度为L。虽然不限定L的长度，例如可以是10～300cm左右，优选为10～100cm左右。另外，假定反应器13以使流入侧高于流出侧的方式倾斜角度θ。另外，假定室33中流出侧的隔板21的溢流深度为H。这样，室33中，流入侧的隔板21的堰高与流出侧的隔板21的堰高的差变为H0＝Lsinθ。因此，为了使流入侧的堰高仅比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度，H0＝H，也就是Lsinθ＝H即可。通过解开在隔板21上设置高低差异的情况的说明中的方程式，能够计算出H。因此，利用L以及该计算出的H，得到θ＝sin^-1(H/L)，通过使反应器13倾斜该θ以上，使得流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度H以上。此外，所有室的长度相同的情况下，使用该θ即可，不相同的情况下，需要使用最短室的长度L。这是由于，最短室所对应的θ值最大。因此，θ＝sin^-1(H/L)中的“L”是各室的反应器13的长度方向的长度中的最短长度即可。

此外，使反应器13倾斜的情况下，严格地讲，隔板21也变得倾斜，隔板21的流路也倾斜了角度θ。因此，虽然严格来讲溢流深度与解开上述方程式得到的H值不同，但是由于通常角度θ是较小值，因而由倾斜的有无决定的H的差也是较小值。进一步，由于通常H与L相比是十分小的值，因此认为可以不考虑反应器13的倾斜所对应的H的变化。此外，当然也可以考虑反应器13的倾斜以计算出溢流深度H，并利用该H计算出角度θ。例如，使反应器13倾斜的情况下的内部结构如图10所示。

另外，在使反应器13倾斜的情况下，也与(1)的情况相同，可以考虑最后部的室34。即，计算最后部的室34的流出孔的溢流深度，与上述同样地计算θ。然后，也可以使反应器13倾斜成，其倾斜角度大于或等于在最后部的室34计算出的θ与在其以外的室计算出的θ中的较大值。

(3)反应器倾斜而隔板有高低差异的情况

可以将前述的(1)、(2)组合。即，使反应器13倾斜并且在隔板21上设置高低差异，其结果是，可以使得在各室中流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度以上。这种情况下，可以使得流入侧的隔板21的堰高比流出侧的隔板21的流路的堰高高出“H-Lsinθ”以上。此外，H是流出侧的隔板21的溢流深度，L是各室的反应器13的长度方向的长度中的最短长度，θ是反应器13的倾斜角。另外，设定为，各隔板21中流路的形状以及个数相同，且反应器13的倾斜角不太大。

此外，(1)～(3)的说明中，对利用流路的形状和流量等计算溢流深度H的情况进行了说明，也可以不那样。在反应器13中，可以实际流通内容物并测定流通时的其溢流深度H。然后，可以设计隔板21的流路或者调整反应器13的倾斜角，使得各室中流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的溢流深度以上。该情况下，各隔板21的流路的形状以及个数可以不相同。即，可以是每块隔板21的流路的形状不同，也可以是流路的个数不同，还可以是流路的形状和个数都不同。另外，测定溢流深度的情况下，反应器13在未填充空间22的上方可打开和关闭，或者可以设置从未填充空间22的上方可观察反应器13内部的窗口。后者的情况下，该窗口优选为不可透过微波的窗口，如果是可透过微波的窗口，则在照射微波的过程中，事先用不可透过微波的物体遮住窗口，只在观察时停止照射微波，揭开该遮盖物进行观察。在此，可打开和关闭是指构成为可打开或关闭反应器13具有的盖构件。例如，该盖构件可以是反应器13的上面板，可以是门状的构件，或者也可以是其它可打开和关闭的构件。另外，测定溢流深度的情况下，例如可以在隔板21的流路的位置设置用于测定溢流深度的刻度。

另外，关于反应器13的最前部的室31、即从外部投入内容物的室，通常如图2等所示，由于从上方投入内容物，因而无需考虑如上述(1)～(3)所示的与隔板21相关的条件和倾斜角的条件。但是，在最前部的室31中，内容物与后部的室同样地从横向方向流入的情况下，如前所述，可以设置为最前部的室31中流入侧的堰高(流路的底部高度)比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度以上。

另外，作为隔板21的流路，除内容物在隔板21的上方溢流的流路以外，还可以存在内容物在隔板21的间隙流动的流路，或者也可以不存在。也就是说，“内容物以溢流的方式流经隔板21的上方”是指至少存在该溢流的流路即可，并非阻止存在其它流路。前者的情况下，即存在内容物在隔板21的间隙流动的流路的情况下，该间隙可以是如图4C所示那样设置在隔板21上的间隙27，也可以是如图4D所示那样设置在隔板21和反应器13之间的间隙27，或者也可以是该两者。此外，间隙27的形状、位置、个数任意。另外，间隙27存在于隔板21上的情况下，优选为不会使通过该间隙27的内容物短路而直接流出。因此，例如，可以交替地配置两隔板21，使得相邻的隔板21形成为图4C所示那样以及图4D所示那样。另外，间隙27存在于隔板21上的情况下，可以考虑该间隙的流量以计算溢流深度H，或者如前所述，还可以测定溢流深度H。另外，间隙27存在于隔板21上的情况下，内容物的一部分还可以在该间隙27的流路中从下游侧流向上游侧。

另外，在未倾斜的反应器13的各室中，可以通过使流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板21的溢流深度的5倍或10倍以上，达到倾斜的目的。但是，那样的话，各室中的液面差变大，越到后部侧内容量变得越少，反应器13的处理量也变少。因此，虽然在各室中流入侧的堰高与流出侧的堰高之差需要在流出侧的隔板21的溢流深度以上，然而优选该差不要过大。例如，两者的堰高的差可以是流出侧的溢流深度的1～3倍左右。另外，即使在使反应器13倾斜的情况下，如果增大倾斜角，各室中的内容量也会减少。因此，虽然各室中流入侧的堰高与流出侧的堰高之差需要在流出侧的隔板21的溢流深度以上，然而优选设置一个使该差不要过大的倾斜角。这种情况下，例如，可以通过使两者的堰高的差变为流出侧的溢流深度的1～3倍左右的方式进行倾斜。此外，由于在各室中存在内容物的流入或流出，因而各室的液面可能多少会存在上下波动。因此，出于安全方面的考虑，可以通过使各室中流入侧的堰高与流出侧的堰高之差为流出侧的溢流深度的2～3倍左右的方式设计隔板21或者使反应器13倾斜。另外，根据搅拌单元23进行搅拌的情况下，可以利用未进行搅拌的状况中的溢流深度H来设计隔板21或者使反应器13倾斜。

此处，对具体溢流深度等的计算例进行说明。如果假定流量 流路的底侧宽度a＝0.01(m)、流路的上边侧的宽度b＝0.1(m)、流路的高度e＝0.05(m)、流量系数C＝0.6、流路的个数N＝3、重力加速度g＝9.807(m/s²)，那么，

H＝0.017(m)。

此外，H是根据数值计算求出的。因此，上述(1)的情况下，各室中上游侧的隔板21的堰高只需比下游侧的隔板21的堰高高出1.7cm以上即可。这样，例如，可以通过使反应器13的每个隔板21的堰高朝着下游侧依次降低2cm的方式设计隔板21。另外，上述(2)的情况下，当各室的长度L＝0.5(m)时，θ＝0.035(rad)＝2.0°。因此，只需使反应器13倾斜2°即可。

接下来，对基于本实施方式的化学反应装置1的动作进行简单说明。通过泵11将原料和催化剂供给到混合部12。然后，在混合部12中对原料和催化剂进行混合，进而将它们投入到反应器13。向该反应器13中供给原料等的速度优选为与前述流量Q所对应的速度。

供给到反应器13的原料等一边被搅拌单元23搅拌一边从上游侧流向下游侧。另外，由微波发生器14产生的微波借助波导管15而传输到反应器13的未填充空间22，从而对原料等进行照射。这时，如前所述，由于溢流不连续，因此能够防止内容物短路而直接流通的现象，从而能够更有效地对内容物进行照射。原料等被该微波加热，从而促进了原料等的反应。此外利用温度测定部25测定各室31～34的温度，并借助未图示的路径而将测定的温度传送到微波控制部16。然后，微波控制部16对微波发生器14的输出功率进行控制，以使各室31～34的温度达到期望的温度或期望的温度幅度。

将从反应器13中输出的生成物投入到催化剂分离部17而使催化剂分离。然后，利用泵11将分离出催化剂后的生成物投入到处理液贮存槽18，在处理液贮存槽18中，分离出副生成物和作为目标物的制造物。这样，得到最终的制造物。另外，通过反复进行这种处理，可以依次生成作为目标物的制造物。

此外，对于催化剂分离部17中的催化剂的分离处理以及处理液贮存槽18中的制造物和副生成物的分离处理，可以每当投入生成物时就依次进行，或者也可以在投入的生成物积存到恒定量之后再统一进行。即，虽然反应器13中的处理是以流式(流通式)来进行，但是其后部的催化剂分离部17、处理液贮存槽18中的处理可以是以流式来进行，或者也可以是以批量式来进行。

另外，无论在基于本实施方式的化学反应装置1中所进行的化学反应是何种化学反应，只要是由照射微波本身引起、或者由与照射微波相应的加热引起的化学反应即可。例如，可以是基于酯化、酯交换的生物柴油燃料的生成，也可以是作为酯的油墨原料的生成，还可以是其他化学反应。

接下来，对使用基于本实施方式的化学反应装置1而从废油中生成生物柴油燃料(脂肪酸甲酯)的处理进行说明。此外，本发明不限定于该反应。

(反应系统构建例)

将油脂和游离脂肪酸的混合物以及乙醇用作原料。乙醇是反应剂。该原料和催化剂分别由泵11输送至混合部12，进而使它们均匀地混合。将该混合液供给至反应器13。对反应器13内的混合液照射由微波发生器14产生的微波，从而促进酯化反应。另外，将该反应器13内的混合液填充到反应器13内的由隔板21分隔而成的各室31～34。混合液和催化剂共同被搅拌单元23搅拌，并通过对它们照射微波而使它们进行反应。对存在于反应器13内部的未填充空间22照射微波，并使该微波向反应器13内部扩散。各室内的反应液借助设置在隔板21的流路而向下一个室移动。反应液在反应器13内滞留了恒定的滞留时间以后，再将该反应液朝反应器13外排出。将从反应器13排出的反应后的混合液供给到催化剂分离部17，在该催化剂分离部17中使催化剂分离，进而将分离后的催化剂向处理液贮存槽18填充。在处理液贮存槽18中，从分离出催化剂后的反应液中分离出作为副生成物的水、甘油，并提取出作为目标物的粗甲酯。利用反应器13的微波输出功率进行基于各室31～34的内部温度的反馈控制，从而将各室31～34的温度保持恒定。例如，可以将反应温度设定为70℃。

如上所述，根据基于本实施方式的化学反应装置1，通过变更隔板21的流路高度或使反应器13倾斜，或者通过上述两种方式，可以使得各室的溢流在水平方向上不连续。因此，可防止内容物短路而直接流通的现象，从而能够适当地对内容物照射微波。其结果是，可以使得未反应的内容物不会从反应器13被输出，从而能够提高化学反应装置1中的生产率。另外，使用搅拌单元23在反应器13内部搅拌内容物，由此，即使在微波的渗透深度不够深的情况下，也能够均匀地对内容物照射微波。另外，将反应器13分隔为多个室，由此使得内容物在滞留于各室的同时还进行反应，因而，能够在各室中对内容物高效地照射微波。另外，固体催化剂具有微波吸收性、微波敏感性的情况下，通过微波的照射而能够高效地加热固体催化剂，从而能够促进固体催化剂附近的化学反应。这样，通过促进反应器13内部的化学反应，能够更高效地得到生成物。

此外，在本实施方式中，如图3A、图3B所示，主要说明了其液面面积不会随着内容物的量的变化而变化的反应器13的形状形成为反应器13的侧面朝着液面的法线方向延伸的情况，然而其侧面也可以不朝着液面的法线方向延伸。即使在反应器13的侧面朝着不同于液面的法线方向的方向延伸的情况下，只要反应器13的形状形成为其液面面积不会随着内容物的量的变化而变化即可。例如，如图10所示，使反应器13倾斜进行设置时，就可能形成上述状况。

另外，在图2中说明了在每个室中各自存在搅拌单元23的情况，但是也可以不这样设置。在多个室中可以存在一个或多个搅拌单元23。化学反应装置1具有一个搅拌单元23的情况下，如前所述，该搅拌单元23可以具有在多个室中共通使用的轴(旋转轴)。在这种情况下，搅拌单元23可以具备旋转轴、多个旋转构件以及旋转单元。旋转轴是朝着反应器13的流动方向延伸的轴。例如，在图2中，旋转轴可以从反应器13左端面延伸至右端面。该旋转轴可以设置成与反应器13的底面平行。例如，该旋转轴可以由微波透过性材料构成，也可以由微波吸收性材料构成，也可以由微波反射性材料构成，或者还可以由它们中的任意两种以上的材料组合而成。旋转轴由微波反射性材料(例如，金属等)构成的情况下，由于微波照射在旋转轴上而导致微波被反射。因此，在这种情况下，在反应器13内，如果旋转轴存在于内容物液面的上方，一部分的微波就会被该旋转轴反射，被反射的那部分微波将不能对内容物形成照射。因此，为了避免发生这样的情况，优选地，使内容物的液面位于旋转轴的上方，即，使旋转轴存在于内容物中。另外，旋转轴由微波吸收性材料构成的情况下，由于微波照射在旋转轴上而导致微波被吸收。因此，这种情况下，在反应器13内，如果旋转轴存在于内容物液面的上方，一部分的微波就会被该旋转轴吸收，被吸收的那部分微波将不能对内容物形成照射。而且，旋转轴也有可能被异常加热。因此，为了避免发生这样的情况，优选使内容物的液面位于旋转轴的上方，即，使旋转轴存在于内容物中。因此，可以控制内容物的量以使内容物的液面位于旋转轴的上方，另外，反应器13至少在旋转轴的上方侧可以具有其液面方向的截面面积不发生变化的形状。例如，如图3C所示，可以使液面面积不发生变化的范围R1的最低液面高度位于旋转轴28恰好被内容物所覆盖的高度。通过这种设定，液面位于范围R1内的情况下，液面面积不变，并且液面存在于旋转轴28的上方。此外，在图3C中，反应器13下部的半圆筒形状的半径优选为具有与以旋转轴28为中心旋转的旋转构件的旋转半径相应的半径。这是因为，在这种情况下能够有效地防止在反应器13的底部区域产生不完全搅拌。另外，例如，在如图3D所示的反应器13中，虽然在内容物的液面高度位于整个范围R1的情况下，其液面面积都是不变的，但是通过将该液面高度控制在范围R2内，既能够保持液面面积不变，又能够将液面控制在旋转轴28的上方。此外，假设范围R2的最低液面高度正好位于旋转轴28恰好被内容物所覆盖的高度。另外，上方、下方是指垂直方向的上方和下方。另外，上侧、下侧也是同样的意思。此外，“垂直方向”是指与水平面垂直的方向。另外，反应器13的流动方向是指反应器13内的内容物的流动方向，通常与反应器13的长度方向相同。旋转构件是以旋转轴为中心旋转的构件。通过该旋转构件的旋转，对内容物进行旋转搅拌。此外，如前所述，旋转构件可以是叶片状构件，或者也可以是翼状构件、棒状构件等。另外，该旋转构件可以存在于各室，或者也可以不这样设置。有的室可以不存在旋转构件。另外，一个室中可以存在两个以上的旋转构件。搅拌单元23具有至少一个以上的旋转构件即可。另外，旋转单元使各旋转构件旋转。旋转构件被固定在旋转轴的情况下，旋转单元可以是使该旋转轴旋转的装置。在这种情况下，旋转单元可以是例如电动机或发动机等。另外，可以是使旋转轴可旋转地支承旋转构件而旋转轴本身不旋转的装置。在这种情况下，例如，旋转单元可以是通过电磁力使具有磁铁的旋转构件旋转的装置。具体而言，与通过设置在该旋转件周围的电磁铁的固定件(定子)使永久磁铁的旋转件(转子)旋转的这一类的电动机相同，可以通过旋转单元(定子)使旋转构件(旋转件)旋转。另外，在这种情况下，作为旋转单元的固定件优选为存在于反应器13的外部，但是也可以不这样设置。这是因为，根据反应器13的材质，有可能无法在反应器13的外部设置作为旋转单元的固定件。另外，搅拌单元23具有贯穿多个室的旋转轴的情况下，隔板21可以存在使旋转轴穿过的孔。另外，存在贯穿多个室的旋转轴的情况下，该旋转轴还可以穿过隔板21的间隙27的位置。

另外，在本实施方式中，说明了当内容物的量位于规定范围内时，反应器13具有该内容物的液面方向的截面不发生变化的形状的情况，也可以不这样设置。其结果是，当内容物的量位于规定范围内时，反应器13具有其液面面积随着内容物的量的变化而不改变的形状即可，可以不具有内容物的液面方向的截面不变的形状。具体而言，即使内容物的液面方向的截面随着液面高度的变化而从某个形状(例如矩形等)变为其它形状(例如梯形等)，只要内容物的液面方向的截面面积在各液面高度处相同，即使反应器13具有内容物的液面方向的截面发生变化的形状，其仍可具有随着内容物的量的变化而液面面积不变的形状。

另外，在本实施方式中，说明了反应器13具有的形状为，当内容物的量位于规定范围内时，即使液面高度根据内容物的量的变化而变化，其液面面积也不变的情况，但是也可以不这样设置。液面面积可以随着内容物的量的变化而变化。

另外，在本实施方式中，搅拌单元23具有的旋转轴和旋转单元的个数任意。例如可通过一个旋转轴、旋转单元使一个以上的旋转构件旋转，也可以利用两个以上的旋转轴和两个以上的旋转单元使两个以上的旋转构件旋转。

此外，虽然在本实施方式中对具备混合原料和催化剂的混合部12的情况进行了说明，但是也可以不具备混合部12。例如，在使用事先混合好的原料和催化剂的情况、在反应器13中也进行混合的情况、在反应器13内流动的固体催化剂滞留于反应器13内的情况、或者取代在反应器13内流动的固体催化剂而使用固定床的固体催化剂等的情况下，化学反应装置1可以不具备混合部12。此外，使用固定床的固体催化剂的情况下，通常，该固定床的固体催化剂存在于反应器13内部。例如，该固定床的固体催化剂可以粘着在反应器13的内壁，或者，也可以通过在反应器13内部将固体催化剂填充成催化剂填充层、柱(column)等的方式来对该固体催化剂进行固定。例如，该固体催化剂的形状可以是无定型的粒状、圆柱状(可以是中空，也可以是非中空)、球状、丸状、环状、壳状、蜂窝状、发泡体状、纤维状、布状、板状或其他形状。

另外，在本实施方式中，虽然对反应器13如图2所示那样具有以串联方式相连的4个室31～34的情况进行了说明，但是该室的个数任意。通常，室的数量越多，越能够有效地防止原料短路而直接从反应器13的流入孔流向流出孔的现象。另外，各室的容积随着该室数量的增减而不发生变化的情况下，室的数量越多，反应器13的内容物自流入反应器13起直至流出为止的滞留时间越长，反之，室的数量越少，该滞留时间越短。因此，在该情况下，能够调整该室的个数以达到期望的滞留时间。

另外，虽然在本实施方式中对具备多个微波发生器14的情况进行了说明，但是也可以不这样设置。例如，如图11所示，也可以通过具有分支的波导管15将微波发生器14所产生的微波输送到多个场所。多个场所例如可以是多个室。此外，虽然图11中示出了化学反应装置1只具有一个微波发生器14的情况，但是在化学反应装置1具有两个以上微波发生器14的情况下，也可以通过具有分支的波导管15而将该多个微波发生器14中的任意微波发生器所产生的微波输送到多个场所。例如，将微波发生器14所产生的微波输送到多个室的情况下，微波控制部16可以利用该微波发生器14所产生的微波被送达的各室的温度中的任一温度或者全部温度，对该微波发生器14的输出功率进行控制。例如，微波控制部16可以使用各室的温度的平均值进行控制，也可以使用各室的温度的最高值或最低值进行控制。

另外，虽然在本实施方式中对化学反应装置1具备温度测定部25和微波控制部16的情况进行了说明，但也可以不这样设置。例如，通过将微波的输出功率设定为预设值从而能够将反应器13的内部温度维持在期望的温度或期望的温度幅度的情况下，也可以不利用温度来进行微波输出功率的控制。

另外，虽然在本实施方式中对反应器13的后部具备催化剂分离部17的情况进行了说明，但也可以不这样设置。例如在借助其他装置分离催化剂的情况、在反应器13内流动的固体催化剂滞留于反应器13内的情况、取代在反应器13内流动的固体催化剂而使用固定床的固体催化剂的情况、在反应器13的化学反应中不使用催化剂等，在本实施方式的化学反应装置1中可以不进行催化剂的分离的情况下，可以不具备催化剂分离部17。

另外，虽然在本实施方式中对将原料和催化剂混合之后再将它们投入反应器13的情况进行了说明，但是也可以不这样设置。例如，可以仅将原料投入反应器13。另外，不混合原料和催化剂的情况下，可以仅使原料在反应器13内部流动。即，反应器13的内容物例如可以是多种原料的混合物。另外，即使在不混合原料和催化剂的情况下，例如当在反应器13内流动的固体催化剂滞留于反应器13内时，也可以使原料和催化剂在反应器13内部流动。另外，不混合原料和催化剂的情况下，混合部12例如可以混合原料、或者混合原料(基质)和催化剂。另外，无需对该原料等进行混合的情况下，如前所述，化学反应装置1可以不具备混合部12。

另外，虽然在本实施方式中对具备用于搅拌反应器13内的原料的一个以上的搅拌单元23的情况进行了说明，但是也可以不这样设置。例如，在反应器13构成为能够容易地对原料整体照射微波的情况下(例如，反应器13的内径较小的情况等)，可以不设置搅拌单元23。

另外，虽然在本实施方式中对化学反应装置1具备处理液贮存槽18的情况进行了说明，但是也可以不这样设置。例如，对于从化学反应装置1输出的生成物和副生成物的混合物，可以在其他装置中进行生成物的提取等。

另外，在本实施方式中，化学反应装置1可以具备两个以上的微波发生器14，该两个以上的微波发生器14可以产生两种以上频率的微波。即，可以对反应器13的内容物照射两种以上频率的微波。该情况下，可以在相同位置照射两种以上频率的微波，也可以在不同的位置分别照射两种以上频率的微波。例如，如图12A所示，可以在反应器13的相同位置、即反应器13的中游区域照射由微波发生器14a、14d分别产生的频率为X、Y的微波。此外，频率为X、Y的微波分别经波导管15a、15d而输送到反应器13。另外，例如，如图12B所示，可以在从反应器13的上游侧到中游的区域照射由微波发生器14a、14b、14c产生的频率为X的微波，并且在反应器13的下游侧照射由微波发生器14d产生的频率为Y的微波。此外，频率为X的微波分别经由波导管15a、15b、15c而输送到反应器13。另外，频率为Y的微波经由波导管15d而输送到反应器13。在此，图12A、图12B分别是从上方观察反应器13的图，图中的箭头表示反应器13内的内容物的流动。此外，照射两种以上频率的微波的情况下，该微波的个数可以是两个，或者也可以是三个以上。该两种以上的频率只要是选自300MHz到300GHz的范围，可以是任意组合。例如照射两个频率的微波的情况下，该频率的组合可以是2.45GHz和5.8GHz、2.45GHz和24GHz、2.45GHz和913MHz、5.8GHz和24GHz、5.8GHz和913MHz、24GHz和913MHz。另外，照射两种以上频率的微波的情况下，不限定照射这些微波的时刻。例如，可以同时照射两种以上频率的微波，或者也可以在不同时间内照射不同频率的微波。例如，后者的情况下，可以在某一时间段照射频率为X的微波，在下一个时间段照射频率为Y的微波。另外，在照射两种以上频率的微波的情况下，可以将两种以上频率的微波导入一个未填充空间22，或者也可以将各频率的微波分别导入不同的未填充空间22。后者的情况下，在反应器13中，至少存在两个以上的由隔板21分隔而成的未填充空间22。此外，照射两种以上频率的微波的情况下，即便对于通过一个频率的微波照射无法使微波对其发挥作用(例如、加热等)的对象，也能够使微波对其发挥作用，从而能够使微波对更广泛的物质发挥作用。

另外，对于在上述实施方式中的与各结构单元实行的处理有关的信息，例如各结构单元接受、取得、选择、生成、发送、接收的信息，以及各结构单元在处理中所使用的阈值、数学式、地址等信息等而言，即便是在上述说明中未明确记载的情况下，也可以在未图示的存储介质中暂时或长期保存这些信息。另外，基于该未图示的存储介质的信息的存储，可以由各结构单元或未图示的存储部进行。另外，从该未图示的存储介质对信息的读取，可以由各结构单元或未图示的读取部进行。

另外，对于在上述实施方式中的各结构单元等所使用的信息，例如各结构单元在处理中所使用的阈值、地址、各种设定值等信息而言，在可以由用户进行变更的情况下，即使在上述说明中未明确记载，用户也可以对上述这些信息进行适当变更，或者也可以不对这些信息进行变更。用户能够对上述这些信息进行变更的情况下，例如，可以借助接受来自用户的变更指示的未图示的接受部、以及根据该变更指示而变更信息的未图示的变更部来实现该变更。基于该未图示的接受部的变更指示的接受，例如可以从输入装置接受，可以接收借助通信线路而送达的信息，也可以接受从规定的存储介质中读取的信息。

另外，在上述实施方式中，各结构单元可以由专用的硬件构成，或者，对于能够由软件实现的结构单元而言，可以通过执行程序来实现。例如，CPU等程序执行部读取并执行存储在硬盘、半导体存储器等存储介质中的软件、程序，由此能够实现各结构单元。

另外，本发明不限定于以上的实施方式，能够进行各种变更，当然，这些变更也包含在本发明的范围内。

产业上的利用可能性

通过以上说明可知，根据基于本发明的化学反应装置，能够得到防止内容物短路而直接流出的现象的效果，例如能够将其作为进行微波照射的化学反应装置。

Claims (6)

1.一种化学反应装置，具备：

平流式反应器，内部被多个隔板分隔成多个室，液态内容物以在上方具有未填充空间的状态沿水平方向流动；

微波发生器，用于产生微波；以及

一个以上的波导管，将所述微波发生器产生的微波输送到所述反应器的未填充空间；

所述内容物以溢流的方式在所述隔板的上方流动，

在所述各室中，流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板的溢流深度以上。

2.根据权利要求1所述的化学反应装置，其中，

在所述反应器没有倾斜的情况下，该反应器中的各隔板的堰高相同；

所述反应器倾斜成，当所述内容物流动时，在所述各室中流入侧的堰高比流出侧的堰高高出流出侧的隔板的溢流深度以上。

3.根据权利要求2所述的化学反应装置，其中，

所述多个隔板中的流路的形状以及个数都相同，

所述倾斜的角度大于或等于由下式：

θ＝sin^-1(H/L)

计算出的θ，

其中，L是所述各室中的所述反应器的长度方向的长度中的最短长度，H是由下式求出的溢流深度；

(数学式1)

$15\mathrm{eQ}=\sqrt{2g}\mathrm{CN}\{4(b-a)H^{5/2}+10\mathrm{ae}{H}^{3/2}\}$

其中，Q是流量，a是梯形形状的流路的底侧宽度，b是所述梯形形状的流路的上边侧的宽度，e是从所述梯形形状的流路的底部到上边的高度，C是流量系数，N是一个隔板具有的所述梯形形状的流路的个数，g是重力加速度。

4.根据权利要求1所述的化学反应装置，其中，

所述反应器没有倾斜，

所述各室中流入侧的隔板的流路底部的高度比流出侧的隔板的流路底部的高度高出该流出侧的隔板的溢流深度以上。

5.根据权利要求4所述的化学反应装置，其中，

所述溢流深度是由下式计算出的H，

(数学式2)

$15\mathrm{eQ}=\sqrt{2g}\mathrm{CN}\{4(b-a)H^{5/2}+10\mathrm{ae}{H}^{3/2}\}$

其中，Q是流量，a是梯形形状的流路的底侧宽度，b是所述梯形形状的流路的上边侧的宽度，e是从所述梯形形状的流路的底部到上边的高度，C是流量系数，N是一个隔板具有的所述梯形形状的流路的个数，g是重力加速度。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的化学反应装置，其中，

进一步具备一个以上的搅拌单元，用于旋转搅拌所述反应器内的内容物。