JP2003176255A - スタティックミキサーと結合されたモノリス触媒反応器 - Google Patents
スタティックミキサーと結合されたモノリス触媒反応器Info
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 新規なスタティックミキサーとモノリス触媒
反応器からなる装置の提供。 【解決手段】 反応条件下にあるモノリス触媒反応器内
で反応体ガスと反応体液体との混合物を不均一触媒反応
させるための方法において、スタティックミキサー内で
反応体ガスを反応体液体と最初に混合することにより、
泡立った混合物をつくり、得られる泡立った混合物を反
応させるためにモノリス触媒反応器内に導入し、次いで
反応生成物をこのモノリス触媒反応器から回収すること
からなる改良された不均一触媒反応の方法。
反応器からなる装置の提供。 【解決手段】 反応条件下にあるモノリス触媒反応器内
で反応体ガスと反応体液体との混合物を不均一触媒反応
させるための方法において、スタティックミキサー内で
反応体ガスを反応体液体と最初に混合することにより、
泡立った混合物をつくり、得られる泡立った混合物を反
応させるためにモノリス触媒反応器内に導入し、次いで
反応生成物をこのモノリス触媒反応器から回収すること
からなる改良された不均一触媒反応の方法。
Description
【０００１】
【関連出願に関する相互引証】本願は２００１年８月３
０日付け出願の米国特許出願第０９／９４２,８３９号
の部分継続出願である。
０日付け出願の米国特許出願第０９／９４２,８３９号
の部分継続出願である。
【０００２】
【発明の背景】反応剤ガスと反応剤液体との間の工業的
反応例えば不飽和有機化合物および縮合が可能な官能基
を有する化合物の水素化が関与する反応は、撹拌槽反応
器内で微細分割され粉末化されたスラリー触媒を使用す
ることによりしばしば実施される。このスラリー相反応
系は、化学プロセスの安全性、操作性および生産性に固
有の問題がある。微細分割され粉末化された触媒はしば
しば発火性であり、また反応器への装入および濾過に際
して、運転者の取り扱いを過大にする。運転開始および
運転停止のための熱サイクルの性質によって、スラリー
系は共生成物の生成を促進し、このため、触媒寿命が短
縮しまた所望の生成物への収率が低下する。
反応例えば不飽和有機化合物および縮合が可能な官能基
を有する化合物の水素化が関与する反応は、撹拌槽反応
器内で微細分割され粉末化されたスラリー触媒を使用す
ることによりしばしば実施される。このスラリー相反応
系は、化学プロセスの安全性、操作性および生産性に固
有の問題がある。微細分割され粉末化された触媒はしば
しば発火性であり、また反応器への装入および濾過に際
して、運転者の取り扱いを過大にする。運転開始および
運転停止のための熱サイクルの性質によって、スラリー
系は共生成物の生成を促進し、このため、触媒寿命が短
縮しまた所望の生成物への収率が低下する。
【０００３】撹拌されている反応器内で微細分割された
粉末触媒を使用することに対する別法は、ペレット化さ
れた触媒を固定床反応器内で使用することである。この
反応器技術は、取り扱いおよび廃棄物の問題の多くを排
除するが、技術的な多くの試みによって、液体有機化合
物とのガスの反応に対して固定床反応器技術を応用する
ことはできなかった。反応過程における全体的な温度上
昇および温度勾配を制御することは１つの問題であっ
た。第２の問題は、水素化に必要な大きな流量のため、
固定床充填反応器には著しい圧力降下があることであ
る。第３の問題は、気液分布に問題があり、従って、し
ばしば劣悪な転化率および局所化した濃度勾配が生じる
ことである。
粉末触媒を使用することに対する別法は、ペレット化さ
れた触媒を固定床反応器内で使用することである。この
反応器技術は、取り扱いおよび廃棄物の問題の多くを排
除するが、技術的な多くの試みによって、液体有機化合
物とのガスの反応に対して固定床反応器技術を応用する
ことはできなかった。反応過程における全体的な温度上
昇および温度勾配を制御することは１つの問題であっ
た。第２の問題は、水素化に必要な大きな流量のため、
固定床充填反応器には著しい圧力降下があることであ
る。第３の問題は、気液分布に問題があり、従って、し
ばしば劣悪な転化率および局所化した濃度勾配が生じる
ことである。
【０００４】モノリス触媒反応器は固定床反応器に代替
し、また慣用の固定床反応器に比べて多くの利点があ
る。この反応器の圧力降下は小さく、このためガスおよ
び液体の速度をより大きくして反応器を操作することが
できる。ガスおよび液体の速度がこのように大きいの
で、大きな物質移動および混合が促進され、またモノリ
スの平行なチャンネルの設計によって液体相内のガスの
凝集が防止される。
し、また慣用の固定床反応器に比べて多くの利点があ
る。この反応器の圧力降下は小さく、このためガスおよ
び液体の速度をより大きくして反応器を操作することが
できる。ガスおよび液体の速度がこのように大きいの
で、大きな物質移動および混合が促進され、またモノリ
スの平行なチャンネルの設計によって液体相内のガスの
凝集が防止される。
【０００５】以下の特許および論文は、ガス／液体反応
に関する先行技術を例示する。米国特許第５,７３,６８
７号は、芳香族モノニトロ化合物を製造するために設計
された装置を開示する。この反応器は、捩れた平板状の
１つの部材の前面の端縁が、前置された部材の後面の端
縁に対して実質的に垂直であるように系列的に配置され
た少なくとも１つより多くの捩れた平板状部材を収納す
る管からなる。反応器は１つの管と、平板状の部材が入
っていない中空の１つの管とからなるのが好ましい。
に関する先行技術を例示する。米国特許第５,７３,６８
７号は、芳香族モノニトロ化合物を製造するために設計
された装置を開示する。この反応器は、捩れた平板状の
１つの部材の前面の端縁が、前置された部材の後面の端
縁に対して実質的に垂直であるように系列的に配置され
た少なくとも１つより多くの捩れた平板状部材を収納す
る管からなる。反応器は１つの管と、平板状の部材が入
っていない中空の１つの管とからなるのが好ましい。
【０００６】Patrickら、AICHE Journal、41巻、3号（1
995年3月）は、コーティングされていないコルディエラ
イトのモノリス反応器および、滞留時間の分布を決定す
るのにまた気／液相反応を設計するのにこれを用いるこ
とを開示している。液体およびガスはモノリス反応器を
上昇するように導入され、反応剤ガスは多孔性のガラス
フリットを通過される。ガラスフリットの通過によって
発生されるガス気泡は典型的にモノリスのチャンネルの
幅より大きい。
995年3月）は、コーティングされていないコルディエラ
イトのモノリス反応器および、滞留時間の分布を決定す
るのにまた気／液相反応を設計するのにこれを用いるこ
とを開示している。液体およびガスはモノリス反応器を
上昇するように導入され、反応剤ガスは多孔性のガラス
フリットを通過される。ガラスフリットの通過によって
発生されるガス気泡は典型的にモノリスのチャンネルの
幅より大きい。
【０００７】米国特許第６,００５,１４３号は、モノリ
ス触媒反応器システムを採用する反応器内でジニトロト
ルエンを水素と接触させることにより、ニトロ芳香族組
成物つまりジニトロトルエンを水素化する方法での改良
に関する。広範にみて、この改良はプラグフローで操作
されるモノリス触媒反応器内でジニトロトルエンをトル
エンジアミンに本質的に溶媒なしに連続して断熱的に水
素化することにある。
ス触媒反応器システムを採用する反応器内でジニトロト
ルエンを水素と接触させることにより、ニトロ芳香族組
成物つまりジニトロトルエンを水素化する方法での改良
に関する。広範にみて、この改良はプラグフローで操作
されるモノリス触媒反応器内でジニトロトルエンをトル
エンジアミンに本質的に溶媒なしに連続して断熱的に水
素化することにある。
【０００８】米国特許第４,４２８,９２２号は、固定層
触媒反応器内での反応に先立って水素を液体と予備混合
するのにスタティックミキサーを利用することにより、
固定床触媒水素化器内で過酸化水素を製造する方法を開
示している。
触媒反応器内での反応に先立って水素を液体と予備混合
するのにスタティックミキサーを利用することにより、
固定床触媒水素化器内で過酸化水素を製造する方法を開
示している。
【０００９】米国特許第４,５５２,７４８号は、触媒活
性のある物質が付着されている平行なチャンネルからな
る反応器を通過させて使用液と水素とを上向きに流すこ
とにより過酸化水素を製造する方法を開示している。反
応生成物は反応器の上方部から取り出されそして循環さ
れる。
性のある物質が付着されている平行なチャンネルからな
る反応器を通過させて使用液と水素とを上向きに流すこ
とにより過酸化水素を製造する方法を開示している。反
応生成物は反応器の上方部から取り出されそして循環さ
れる。
【００１０】米国特許第５,６８８,０４７号は、混合要
素を有するスタティックミキサーを開示している。これ
は管とその軸に対して約９０°の角度で回転する混合要
素とからなる。
素を有するスタティックミキサーを開示している。これ
は管とその軸に対して約９０°の角度で回転する混合要
素とからなる。
【００１１】
【発明の概要】本発明は流入口と流出口とを有するモノ
リス触媒反応器および流入口と流出口とを有するスタテ
ィックミキサーとからなり、スタティックミキサーの流
出口がモノリス触媒反応器の流入口に連結している装置
に関する。本発明は一体型触媒反応器内で反応剤ガスと
反応剤液体との間の反応を実施する方法における改良に
も関する。この方法への改良は、反応剤ガスおよび反応
剤液体をスタティックミキサーの流入口に導入し、反応
剤ガスおよび反応剤液体をそこで混合し、得られる混合
された反応剤ガスおよび反応剤液体をスタティックミキ
サーの流出口を通過してモノリス触媒反応器の流入口に
排出し、次いで得られた反応剤ガスと反応剤液体との混
合物を反応させることにある。反応剤ガスと反応剤液体
との混合物は、モノリス触媒反応器を通って上向きに流
される場合に、ジニトロトルエンの水素化において安全
面で特別な利点がある。
リス触媒反応器および流入口と流出口とを有するスタテ
ィックミキサーとからなり、スタティックミキサーの流
出口がモノリス触媒反応器の流入口に連結している装置
に関する。本発明は一体型触媒反応器内で反応剤ガスと
反応剤液体との間の反応を実施する方法における改良に
も関する。この方法への改良は、反応剤ガスおよび反応
剤液体をスタティックミキサーの流入口に導入し、反応
剤ガスおよび反応剤液体をそこで混合し、得られる混合
された反応剤ガスおよび反応剤液体をスタティックミキ
サーの流出口を通過してモノリス触媒反応器の流入口に
排出し、次いで得られた反応剤ガスと反応剤液体との混
合物を反応させることにある。反応剤ガスと反応剤液体
との混合物は、モノリス触媒反応器を通って上向きに流
される場合に、ジニトロトルエンの水素化において安全
面で特別な利点がある。
【００１２】装置およびプロセスに顕著な利点があり、
それには以下が含まれる。 ・モノリス触媒反応器内での反応剤ガスと反応剤液体と
の物質移動を増強できること、 ・反応剤の接触時間を短くできることによって、副生物
の生成が最小になり、また反応剤、反応の生成物または
副生物の劣化に対する心配も最小になること、 ・モノリス触媒反応器内でテイラーフローを得るのに必
要な反応剤ガスの気泡寸法を一貫して制御できること、 ・泡立ったガス／液体混合物をモノリス触媒反応器の全
横断面にわたって実質的に均等に分散できること、 ・反応速度を増加することによって生産性を増強できる
こと、そして ・モノリス触媒反応器の処理量および効率を増大できる
こと。
それには以下が含まれる。 ・モノリス触媒反応器内での反応剤ガスと反応剤液体と
の物質移動を増強できること、 ・反応剤の接触時間を短くできることによって、副生物
の生成が最小になり、また反応剤、反応の生成物または
副生物の劣化に対する心配も最小になること、 ・モノリス触媒反応器内でテイラーフローを得るのに必
要な反応剤ガスの気泡寸法を一貫して制御できること、 ・泡立ったガス／液体混合物をモノリス触媒反応器の全
横断面にわたって実質的に均等に分散できること、 ・反応速度を増加することによって生産性を増強できる
こと、そして ・モノリス触媒反応器の処理量および効率を増大できる
こと。
【００１３】
【発明の詳述】本発明の１つの局面は、モノリス触媒反
応器、特に工業的応用に好適なもの、例えば２〜８フィ
ートの直径を有するものを利用するガス／液体反応のた
めの装置の改良に関する。この装置の改良はスタティッ
クミキサーの流出口をモノリス触媒反応器の流入口に結
合することにある。プロセスの操作に関していうと、反
応剤ガスおよび反応剤液体はスタティックミキサーの流
入口の導入され、そしてこれを通過して上向きに流さ
れ、混合され、スタティックミキサーの流出口を経て除
去され、次いでモノリス触媒反応器の流入口に装入され
る。反応剤ガスと反応剤液体との間の反応はモノリス触
媒反応器内で起きまた反応生成物はモノリス触媒反応器
の流出口から抜き出される。未反応のガスおよび液体を
含有する反応生成物の一部はしばしば、供給物の反応剤
ガスおよび反応剤液体と一緒にされそしてモノリス触媒
反応器システムを通じて循環される。
応器、特に工業的応用に好適なもの、例えば２〜８フィ
ートの直径を有するものを利用するガス／液体反応のた
めの装置の改良に関する。この装置の改良はスタティッ
クミキサーの流出口をモノリス触媒反応器の流入口に結
合することにある。プロセスの操作に関していうと、反
応剤ガスおよび反応剤液体はスタティックミキサーの流
入口の導入され、そしてこれを通過して上向きに流さ
れ、混合され、スタティックミキサーの流出口を経て除
去され、次いでモノリス触媒反応器の流入口に装入され
る。反応剤ガスと反応剤液体との間の反応はモノリス触
媒反応器内で起きまた反応生成物はモノリス触媒反応器
の流出口から抜き出される。未反応のガスおよび液体を
含有する反応生成物の一部はしばしば、供給物の反応剤
ガスおよび反応剤液体と一緒にされそしてモノリス触媒
反応器システムを通じて循環される。
【００１４】固定層反応器中でモノリス触媒を使用しよ
うと試みる背景技術の多くでは、下向きの流れが利用さ
れる。しかしながら、この流れの方向は、特に運転開始
時に必要なある流速で停滞した流れまたは反転流を生じ
うることが見いだされている。このような流れの挙動は
ジニトロトルエンのトルエンジアミンへの転化のような
反応にとって好ましくない下向流プロセスを生む。反応
器内の条件は無制御反応器を生じることがある。しかし
ながら、反応剤ガスおよびジニトロトルエン反応剤液体
をスタティックミキサーおよび一体型反応器を通過して
上向きに流すと、スタティックミキサーからの泡立った
安定な流れおよび反応器のモノリスのチャンネルを通過
する安定なテイラーフローが確保され、これによって無
制御反応の機会が最小になる。
うと試みる背景技術の多くでは、下向きの流れが利用さ
れる。しかしながら、この流れの方向は、特に運転開始
時に必要なある流速で停滞した流れまたは反転流を生じ
うることが見いだされている。このような流れの挙動は
ジニトロトルエンのトルエンジアミンへの転化のような
反応にとって好ましくない下向流プロセスを生む。反応
器内の条件は無制御反応器を生じることがある。しかし
ながら、反応剤ガスおよびジニトロトルエン反応剤液体
をスタティックミキサーおよび一体型反応器を通過して
上向きに流すと、スタティックミキサーからの泡立った
安定な流れおよび反応器のモノリスのチャンネルを通過
する安定なテイラーフローが確保され、これによって無
制御反応の機会が最小になる。
【００１５】スタティックミキサーは既知であり、また
典型的には相互にある角度で差し挟まれている平行板か
らなる。一層特定的に、これらのミキサーは、複数の区
画からなり、これらの区画が、流れの方向に相互に噛み
合い（interengaging）また相互に交差する（intersect
ing）チャンネルを形成する固定した強固な要素を有す
る軸に沿う流れの方向を有する管状のハウジングからな
る。これらの流路は管状のハウジングの流入口から流出
口までの曲がりくねった流路を画定する。この流路は、
相互に噛み合いまた相互に交差するチャンネルによって
流体の流れの分割、流体流の再配置、次いで、流体が管
状のハウジングを通過する際の流体流の一体化が行われ
るように設計される。平行する交番的なチャンネルが交
差する角度は変化してよいが、この角度は４５〜９０°
の範囲内にある。
典型的には相互にある角度で差し挟まれている平行板か
らなる。一層特定的に、これらのミキサーは、複数の区
画からなり、これらの区画が、流れの方向に相互に噛み
合い（interengaging）また相互に交差する（intersect
ing）チャンネルを形成する固定した強固な要素を有す
る軸に沿う流れの方向を有する管状のハウジングからな
る。これらの流路は管状のハウジングの流入口から流出
口までの曲がりくねった流路を画定する。この流路は、
相互に噛み合いまた相互に交差するチャンネルによって
流体の流れの分割、流体流の再配置、次いで、流体が管
状のハウジングを通過する際の流体流の一体化が行われ
るように設計される。平行する交番的なチャンネルが交
差する角度は変化してよいが、この角度は４５〜９０°
の範囲内にある。
【００１６】１つの種類のスタティックミキサーは、
壁、軸および流れの方向を有する管状のハウジングから
なり、この軸はハウジングの内部を長手方向に延びる第
１および第２の内部ハウジング部分に分割する。混合要
素には少なくとも２つの混合区画が含まれ、これらの区
画の１つがハウジング部分に配置されている。混合区画
における流れの方向は、ハウジングの軸に対して平行で
ない流れの方向に延びる平行で、互いに離れているスト
リップによって規定される。流体が壁の表面に一旦接触
すると、この流体は平行する次のストリップへと上昇し
て流されそして軸に対して平行でない逆向きの流れに誘
導される。
壁、軸および流れの方向を有する管状のハウジングから
なり、この軸はハウジングの内部を長手方向に延びる第
１および第２の内部ハウジング部分に分割する。混合要
素には少なくとも２つの混合区画が含まれ、これらの区
画の１つがハウジング部分に配置されている。混合区画
における流れの方向は、ハウジングの軸に対して平行で
ない流れの方向に延びる平行で、互いに離れているスト
リップによって規定される。流体が壁の表面に一旦接触
すると、この流体は平行する次のストリップへと上昇し
て流されそして軸に対して平行でない逆向きの流れに誘
導される。
【００１７】チャンネルを画定する強固な要素の壁の形
状は変化してよく、またいくつかは、波状、ワッフル状
でありあるいは直線状であってよい。スタティックミキ
サー内でチャンネルは液体およびガスを放射状に外向き
に、ついで放射状に内向きに誘導し、これによって、こ
れらの流体が交差する箇所において互いに接触しそして
破砕が起る。スタティックミキサーは複数のそれぞれの
区画から典型的に組み合わさっており、またこれらの区
画は図２の有向矢印によって示されるように長手方向の
軸に関して、前段の区画に対して典型的に４５〜９０°
の刻みで回転しており、従って、流体が区画から区画へ
と移動するにつれ流れのパターンが変化する。
状は変化してよく、またいくつかは、波状、ワッフル状
でありあるいは直線状であってよい。スタティックミキ
サー内でチャンネルは液体およびガスを放射状に外向き
に、ついで放射状に内向きに誘導し、これによって、こ
れらの流体が交差する箇所において互いに接触しそして
破砕が起る。スタティックミキサーは複数のそれぞれの
区画から典型的に組み合わさっており、またこれらの区
画は図２の有向矢印によって示されるように長手方向の
軸に関して、前段の区画に対して典型的に４５〜９０°
の刻みで回転しており、従って、流体が区画から区画へ
と移動するにつれ流れのパターンが変化する。
【００１８】本発明で使用するスタティックミキサー
は、ガスの気泡寸法を制御することにより反応剤ガスの
反応剤液体への分散を行うように設計されている。気泡
寸法の範囲は直径０.１〜１５mmである。１平方インチ
あたりのセル（cpi）が１００〜１２００であり、好ま
しくは２００〜６００cpiである場合、気泡寸法の目標
はセルのチャンネル幅または動水直径の０.５〜５倍の
範囲であり、好ましくはチャンネル幅の１〜３倍が用い
られる。（セルの動水直径はチャンネルまたはセルの断
面積をそれらの濡れ辺長で除して４を乗ずると定義され
る。）気泡寸法の制御はスタティックミキサー内のチャ
ンネルの設計によって主として支配され、またスタティ
ックミキサーを通過する流体の速度の制御によって定ま
る。
は、ガスの気泡寸法を制御することにより反応剤ガスの
反応剤液体への分散を行うように設計されている。気泡
寸法の範囲は直径０.１〜１５mmである。１平方インチ
あたりのセル（cpi）が１００〜１２００であり、好ま
しくは２００〜６００cpiである場合、気泡寸法の目標
はセルのチャンネル幅または動水直径の０.５〜５倍の
範囲であり、好ましくはチャンネル幅の１〜３倍が用い
られる。（セルの動水直径はチャンネルまたはセルの断
面積をそれらの濡れ辺長で除して４を乗ずると定義され
る。）気泡寸法の制御はスタティックミキサー内のチャ
ンネルの設計によって主として支配され、またスタティ
ックミキサーを通過する流体の速度の制御によって定ま
る。
【００１９】気泡寸法は、スタティックミキサーを通過
するガスおよび液体の速度を等式化している公開情報を
用いることにより予め決定することができる。典型的に
は、このような試験手続きにおいて、空気および水が使
用され、また空気／水混合物をベースとする気泡寸法の
測定値は、操作条件下での反応剤ガスおよび反応剤液体
の気泡寸法に相関するものと考えられる。あるいはま
た、コンピュータ化Ｘ線断層写真術あるいはレーザーア
ナライザーのような反応器内の気泡の寸法を測定する方
法がある。反応の均一性を得るために、気泡寸法の測定
によってモノリス触媒反応器の較正を実施すべきであ
る。
するガスおよび液体の速度を等式化している公開情報を
用いることにより予め決定することができる。典型的に
は、このような試験手続きにおいて、空気および水が使
用され、また空気／水混合物をベースとする気泡寸法の
測定値は、操作条件下での反応剤ガスおよび反応剤液体
の気泡寸法に相関するものと考えられる。あるいはま
た、コンピュータ化Ｘ線断層写真術あるいはレーザーア
ナライザーのような反応器内の気泡の寸法を測定する方
法がある。反応の均一性を得るために、気泡寸法の測定
によってモノリス触媒反応器の較正を実施すべきであ
る。
【００２０】ここに記載する方法で用いるモノリス触媒
は、触媒金属でコートされた多孔性の無機基質、金属基
質、変性された基質、つまりモノリスの支持体からな
る。変性はカーボンまたは熱処理された網状重合体から
つくられるコーティングであってよい。モノリスは、円
形、正方形、矩形または他の幾何学的形状の、長く狭い
毛管チャンネルのハネカムをベースとし、これによって
ガスおよび液体は、層流流動様式の下でチャンネルを通
過して共に流れる。
は、触媒金属でコートされた多孔性の無機基質、金属基
質、変性された基質、つまりモノリスの支持体からな
る。変性はカーボンまたは熱処理された網状重合体から
つくられるコーティングであってよい。モノリスは、円
形、正方形、矩形または他の幾何学的形状の、長く狭い
毛管チャンネルのハネカムをベースとし、これによって
ガスおよび液体は、層流流動様式の下でチャンネルを通
過して共に流れる。
【００２１】これらの閉じ込められたチャンネル内のそ
してこれらの条件下のガスおよび液体の流れは所望の
『テイラー』フローを促進し、Ｈ2ガスの気泡は液体を
通過して押し出される。この毛細管作用は極めて大きな
気液および固液物質移動を促進する。気／液系のテイラ
ーフローは、ガス気泡が実質的に均一な寸法を有しまた
液体の薄膜によって包囲されるようなものである。
してこれらの条件下のガスおよび液体の流れは所望の
『テイラー』フローを促進し、Ｈ2ガスの気泡は液体を
通過して押し出される。この毛細管作用は極めて大きな
気液および固液物質移動を促進する。気／液系のテイラ
ーフローは、ガス気泡が実質的に均一な寸法を有しまた
液体の薄膜によって包囲されるようなものである。
【００２２】図３は、異なる流動様式下での気泡の特性
の差を示す。図（ｄ）におけるように薄い液体フィルム
によって囲まれた実質的に均一なガス気泡を形成するこ
とが目的である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のような
他の図は、様々なガス気泡の寸法を示し、小さい気泡が
多量の液体によって囲まれていて、不十分な反応剤液体
によって囲まれている（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）および
（ｈ）のような極めて大きな気泡に至る。
の差を示す。図（ｄ）におけるように薄い液体フィルム
によって囲まれた実質的に均一なガス気泡を形成するこ
とが目的である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）のような
他の図は、様々なガス気泡の寸法を示し、小さい気泡が
多量の液体によって囲まれていて、不十分な反応剤液体
によって囲まれている（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）および
（ｈ）のような極めて大きな気泡に至る。
【００２３】有効なモノリス触媒反応器内での圧力降下
は、４００cpi（１インチあたりのセル）を有するモノ
リス触媒反応器内のガス保圧が５０％である場合、ガス
／液体の見かけの合併流速０.１〜２メートル／秒に対
して２〜２００kPa／ｍの範囲にありうる。ハネカムモ
ノリスセルの壁の間隔に関する典型的な寸法は、プレー
トの間で０.５〜５mmである。あるいはまた、モノリス
は１００〜１２００cpi、好ましくは２００〜６００cpi
を有してよい。チャンネルの形状は正方形、六角形、円
形、楕円形などであってよい。
は、４００cpi（１インチあたりのセル）を有するモノ
リス触媒反応器内のガス保圧が５０％である場合、ガス
／液体の見かけの合併流速０.１〜２メートル／秒に対
して２〜２００kPa／ｍの範囲にありうる。ハネカムモ
ノリスセルの壁の間隔に関する典型的な寸法は、プレー
トの間で０.５〜５mmである。あるいはまた、モノリス
は１００〜１２００cpi、好ましくは２００〜６００cpi
を有してよい。チャンネルの形状は正方形、六角形、円
形、楕円形などであってよい。
【００２４】反応に好適な触媒金属は実施すべき反応の
種類に明らかに依存する。例えば、有機化合物の水素化
では、モノリス基質に、変性された基質またはウオッシ
ュコート（washcoat）に含浸されあるいは直接コートさ
れる触媒金属が利用される。触媒金属には、周期律表の
VIｂ族、VIIｂ族、VIII族およびＩｂ族の金属であり水
素化反応で慣用される金属が含まれる。触媒金属成分の
例には、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、
ロジウム、ルテニウム、レニウム、イリジウムなどがあ
る。しばしば金属の混合物が採用され、１つの例はパラ
ジウムとニッケルとである。ウオッシュコートで含浸さ
れたモノリス触媒の場合、触媒金属の組成は典型的には
ウオッシュコートそのもの内での重量百分率として同定
される。ウオッシュコートはモノリスの全重量の１〜５
０％の量で施されてよい。この場合、触媒金属の典型的
な添加率は、ウオッシュコートの０.１〜２５重量％そ
して好ましくは１〜２０重量％の範囲にある。触媒金属
は技術上一般に認められた方法でモノリスに含めること
ができる。触媒金属の塩の溶液からの初期の濡れ（inci
pient wetness）は、モノリス基質または変性されたモ
ノリス上に金属触媒成分を含ませる方法の一例である。
種類に明らかに依存する。例えば、有機化合物の水素化
では、モノリス基質に、変性された基質またはウオッシ
ュコート（washcoat）に含浸されあるいは直接コートさ
れる触媒金属が利用される。触媒金属には、周期律表の
VIｂ族、VIIｂ族、VIII族およびＩｂ族の金属であり水
素化反応で慣用される金属が含まれる。触媒金属成分の
例には、コバルト、ニッケル、パラジウム、白金、銅、
ロジウム、ルテニウム、レニウム、イリジウムなどがあ
る。しばしば金属の混合物が採用され、１つの例はパラ
ジウムとニッケルとである。ウオッシュコートで含浸さ
れたモノリス触媒の場合、触媒金属の組成は典型的には
ウオッシュコートそのもの内での重量百分率として同定
される。ウオッシュコートはモノリスの全重量の１〜５
０％の量で施されてよい。この場合、触媒金属の典型的
な添加率は、ウオッシュコートの０.１〜２５重量％そ
して好ましくは１〜２０重量％の範囲にある。触媒金属
は技術上一般に認められた方法でモノリスに含めること
ができる。触媒金属の塩の溶液からの初期の濡れ（inci
pient wetness）は、モノリス基質または変性されたモ
ノリス上に金属触媒成分を含ませる方法の一例である。
【００２５】不混和性の液相が関与するいくつかの水素
化反応では、モノリス基質例えば、無機のまたは炭素を
ベースとするものは、網状重合体フィルムでコートされ
ることができ、このフィルムは金属のための支持体とし
て働く。ポリマーフィルムの炭素表面の微細多孔性を除
去することは、不混和性の液相が存在する時、大きな反
応速度および長い触媒寿命のために有利である。表面の
小さい、また中程度の寸法の細孔は、分子量の大きい共
生成物による細孔の閉塞による触媒の失活につながる傾
向がある。従って、この炭素モノリス、炭素でコートさ
れたモノリスまたは重合体網状構造／炭素でコートされ
たモノリスは活性を最適にするためには極めて小さい表
面積を有すべきである。つまり、モノリス触媒の全表面
積約１〜１５ｍ2／グラムのＮ2 ＢＥＴを有すべきであ
る。
化反応では、モノリス基質例えば、無機のまたは炭素を
ベースとするものは、網状重合体フィルムでコートされ
ることができ、このフィルムは金属のための支持体とし
て働く。ポリマーフィルムの炭素表面の微細多孔性を除
去することは、不混和性の液相が存在する時、大きな反
応速度および長い触媒寿命のために有利である。表面の
小さい、また中程度の寸法の細孔は、分子量の大きい共
生成物による細孔の閉塞による触媒の失活につながる傾
向がある。従って、この炭素モノリス、炭素でコートさ
れたモノリスまたは重合体網状構造／炭素でコートされ
たモノリスは活性を最適にするためには極めて小さい表
面積を有すべきである。つまり、モノリス触媒の全表面
積約１〜１５ｍ2／グラムのＮ2 ＢＥＴを有すべきであ
る。
【００２６】小さい表面積を有する網状重合体／炭素で
コートされたモノリスを得るために、ポリマーコーティ
ング溶液を壁の表面に施しまた伝統的な炭素化温度以下
に加熱することができる。ポリマー溶液の例には、フル
フリルアルコールおよびピロールおよびポリエチレング
リコールメチルエーテルのような他の添加剤を含むフル
フリルアルコール；アミンを含むエポキシ樹脂；無水物
を含むエポキシ樹脂グリセロールまたは他の多官能性ア
ルコールを含む飽和ポリエステル；油変性アルキッド飽
和ポリエステル、不飽和ポリエステル；ポリアミド；ポ
リイミド；フェノール／ホルムアルデヒド；尿素／ホル
ムアルデヒド；メラミン／ホルムアルデヒドなどがあ
る。上記の手順は市販で入手できるフルフリルアルコー
ルのオリゴマーまたはコポリマーを使用することにより
変更することができる。ポリマーコーティングの炭素化
は比較的低い温度で実施される。炭素化の温度は先行技
術で普通に用いられる５５０〜９００℃とは対照的に２
５０〜３５０℃である。
コートされたモノリスを得るために、ポリマーコーティ
ング溶液を壁の表面に施しまた伝統的な炭素化温度以下
に加熱することができる。ポリマー溶液の例には、フル
フリルアルコールおよびピロールおよびポリエチレング
リコールメチルエーテルのような他の添加剤を含むフル
フリルアルコール；アミンを含むエポキシ樹脂；無水物
を含むエポキシ樹脂グリセロールまたは他の多官能性ア
ルコールを含む飽和ポリエステル；油変性アルキッド飽
和ポリエステル、不飽和ポリエステル；ポリアミド；ポ
リイミド；フェノール／ホルムアルデヒド；尿素／ホル
ムアルデヒド；メラミン／ホルムアルデヒドなどがあ
る。上記の手順は市販で入手できるフルフリルアルコー
ルのオリゴマーまたはコポリマーを使用することにより
変更することができる。ポリマーコーティングの炭素化
は比較的低い温度で実施される。炭素化の温度は先行技
術で普通に用いられる５５０〜９００℃とは対照的に２
５０〜３５０℃である。
【００２７】モノリス触媒反応器では多くの種類の反応
が実施することができるが、主として水素化および酸化
が鍵になる反応である。広範な種類の化合物、例えば、
ニトロ芳香族、ニトリル、不飽和有機化合物例えば不飽
和アミンの水素化を実施することができる。官能基を有
する有機化合物は、縮合反応によって水素化することが
できる。好ましい化合物はニトロ芳香族化合物でありま
たこれにはニトロベンゼン、ニトロトルエン、ニトロキ
シレン、ニトロアニソールおよびハロゲンがＣｌ、Ｂ
ｒ、ＩまたはＦであるハロゲン化されたニトロ芳香族が
ある。
が実施することができるが、主として水素化および酸化
が鍵になる反応である。広範な種類の化合物、例えば、
ニトロ芳香族、ニトリル、不飽和有機化合物例えば不飽
和アミンの水素化を実施することができる。官能基を有
する有機化合物は、縮合反応によって水素化することが
できる。好ましい化合物はニトロ芳香族化合物でありま
たこれにはニトロベンゼン、ニトロトルエン、ニトロキ
シレン、ニトロアニソールおよびハロゲンがＣｌ、Ｂ
ｒ、ＩまたはＦであるハロゲン化されたニトロ芳香族が
ある。
【００２８】スタティックミキサー／モノリス触媒反応
器の組み合わせの操作の理解を容易にするために図１を
参照されたい。スタティックミキサー１は複数の区画３
からなり、またモノリス触媒反応器４に結合している。
反応剤ガス、反応剤液体および場合によっては循環物が
流入管５、７および９を経て十字管に導入される。これ
らの３つの流体は十字管内で僅かに混合されそして管１
１から抜き出される。ここで流体はスタティックミキサ
ーの流入口に導入される。流体がスタティックミキサー
を通過する際、複数の区画を通過するにつれ、流体は交
番的に角度をなす流路に導入される。図示のように、最
初の区画は、隣接する次の区画例えば３ａに対して、流
路の長手方向の軸のまわりに配向している（最初の区画
３および隣接する次の区画３ａとの間の空間によって示
される）。ガスと液体との泡立った混合物は、得られる
ガス／液体の泡をモノリス触媒反応器４の断面に対する
均一な分散を確実にするのに十分な幅を有する流出口１
３（スタティックミキサー１の最後の区画３とモノリス
触媒反応器４との間の小さい空間によって示される）か
ら抜き出す。均一な分散によって、モノリス触媒反応器
４のすべての領域にわたってテイラーフローを一貫して
確保することができ、このため、その他の方法で得られ
るより大きい物質移動速度が得られる。複数のセルで反
応が起きる。生成物および未反応の物質を回収するため
に、反応生成物は管１７を経てモノリス触媒反応器４か
ら抜き出す。
器の組み合わせの操作の理解を容易にするために図１を
参照されたい。スタティックミキサー１は複数の区画３
からなり、またモノリス触媒反応器４に結合している。
反応剤ガス、反応剤液体および場合によっては循環物が
流入管５、７および９を経て十字管に導入される。これ
らの３つの流体は十字管内で僅かに混合されそして管１
１から抜き出される。ここで流体はスタティックミキサ
ーの流入口に導入される。流体がスタティックミキサー
を通過する際、複数の区画を通過するにつれ、流体は交
番的に角度をなす流路に導入される。図示のように、最
初の区画は、隣接する次の区画例えば３ａに対して、流
路の長手方向の軸のまわりに配向している（最初の区画
３および隣接する次の区画３ａとの間の空間によって示
される）。ガスと液体との泡立った混合物は、得られる
ガス／液体の泡をモノリス触媒反応器４の断面に対する
均一な分散を確実にするのに十分な幅を有する流出口１
３（スタティックミキサー１の最後の区画３とモノリス
触媒反応器４との間の小さい空間によって示される）か
ら抜き出す。均一な分散によって、モノリス触媒反応器
４のすべての領域にわたってテイラーフローを一貫して
確保することができ、このため、その他の方法で得られ
るより大きい物質移動速度が得られる。複数のセルで反
応が起きる。生成物および未反応の物質を回収するため
に、反応生成物は管１７を経てモノリス触媒反応器４か
ら抜き出す。
【００２９】図２は複数の混合区画３を有するスタティ
ックミキサー１の等角投影図である。流れのパターン
は、反応剤ガスおよび反応剤液体が、スタティックミキ
サーの長手方向の軸に沿って流入口から流出口へと流れ
の方向（矢印Ａによって示す）に進むにつれて、実質的
に平行なチャンネル１９が、反応剤ガスと反応剤液体と
の混合物を、角度をなして最初は放射状に外側に、次い
で内側にそれぞれの区画を通じて誘導するようなもので
ある。チャンネルの交差する箇所において流体は、発生
する乱流のため、直線で通過する流れのパターンで得ら
れるであろう程度より大きい程度まで混合されてくる。
混合過程を一層強化するために各々の区画は、スタティ
ックミキサー１の長手方向の軸の回りに、流路において
前段の区画から矢印Ｂによって示されるように典型的に
４５〜約９０°回転しており、その結果、区画から区画
への流れの反転が存在する。
ックミキサー１の等角投影図である。流れのパターン
は、反応剤ガスおよび反応剤液体が、スタティックミキ
サーの長手方向の軸に沿って流入口から流出口へと流れ
の方向（矢印Ａによって示す）に進むにつれて、実質的
に平行なチャンネル１９が、反応剤ガスと反応剤液体と
の混合物を、角度をなして最初は放射状に外側に、次い
で内側にそれぞれの区画を通じて誘導するようなもので
ある。チャンネルの交差する箇所において流体は、発生
する乱流のため、直線で通過する流れのパターンで得ら
れるであろう程度より大きい程度まで混合されてくる。
混合過程を一層強化するために各々の区画は、スタティ
ックミキサー１の長手方向の軸の回りに、流路において
前段の区画から矢印Ｂによって示されるように典型的に
４５〜約９０°回転しており、その結果、区画から区画
への流れの反転が存在する。
【００３０】以下の実施例は本発明の様々なそして好ま
しい態様を説明するために提示するものであり、本発明
を限定する意図にはない。 実施例１ スタティックミキサーとモノリス触媒反応器とからなる
ジニトロトルエンの水素化 ジニトロトルエンの水素化を実施するために、高さ約１
００インチおよび直径約１インチの円筒状のモノリス反
応器床を包含する反応器を使用した。触媒床は、市販の
１平方インチあたり４００セル（cpi）のコーディエラ
イトモノリス支持体からつくられ、この支持体は正方形
の形状のセルを有し、アルミナウオッシュコートが２５
％であり、また触媒金属装荷率がウオッシュコートを基
準としてＮｉが２０％またＰｄが１％であった。反応器
システムは図１と同様にして構成し、過剰の水素ガスは
圧縮機を使用して反応器の流入口に循環した。
しい態様を説明するために提示するものであり、本発明
を限定する意図にはない。 実施例１ スタティックミキサーとモノリス触媒反応器とからなる
ジニトロトルエンの水素化 ジニトロトルエンの水素化を実施するために、高さ約１
００インチおよび直径約１インチの円筒状のモノリス反
応器床を包含する反応器を使用した。触媒床は、市販の
１平方インチあたり４００セル（cpi）のコーディエラ
イトモノリス支持体からつくられ、この支持体は正方形
の形状のセルを有し、アルミナウオッシュコートが２５
％であり、また触媒金属装荷率がウオッシュコートを基
準としてＮｉが２０％またＰｄが１％であった。反応器
システムは図１と同様にして構成し、過剰の水素ガスは
圧縮機を使用して反応器の流入口に循環した。
【００３１】ジニトロトルエンの水素化のための化学量
論的な必要量を超えて水素を供給した。ジニトロトルエ
ンは融解液体として連続的に供給し、また溶媒は使用し
なかった。ジニトロトルエン供給物および循環水素はと
もに、混合『十字管』におけるスタティックミキサーへ
の入口で循環反応混合物中に供給した。
論的な必要量を超えて水素を供給した。ジニトロトルエ
ンは融解液体として連続的に供給し、また溶媒は使用し
なかった。ジニトロトルエン供給物および循環水素はと
もに、混合『十字管』におけるスタティックミキサーへ
の入口で循環反応混合物中に供給した。
【００３２】この実証例で使用したスタティックミキサ
ーは、ＳＭＶＬ型の８つの要素からなるModel No.１″
Ｌ４Ｂ８であり、これらの要素はそれぞれ長さ１イン
チ、直径１インチであり、Koch-Glitsch．Inc．によっ
て製造されている。ＳＭＶＬスタティックミキサーは短
い長さの配管中で緊密な混合を達成し、圧力降下は最小
であった。この形のミキサーは低粘度液体／液体混合、
ガス／液体混合、および不混和性流体の分散のために適
切に設計されており、また交差する多数の流動チャンネ
ルを与えるように配向されている、積み重ねられた波状
シートからなった。
ーは、ＳＭＶＬ型の８つの要素からなるModel No.１″
Ｌ４Ｂ８であり、これらの要素はそれぞれ長さ１イン
チ、直径１インチであり、Koch-Glitsch．Inc．によっ
て製造されている。ＳＭＶＬスタティックミキサーは短
い長さの配管中で緊密な混合を達成し、圧力降下は最小
であった。この形のミキサーは低粘度液体／液体混合、
ガス／液体混合、および不混和性流体の分散のために適
切に設計されており、また交差する多数の流動チャンネ
ルを与えるように配向されている、積み重ねられた波状
シートからなった。
【００３３】トルエンジアミンおよび水の生成物を反応
器系から連続的に取り出した。以下の運転の操作条件は
テイラーフローを得るように空気／水データから選定し
た。モノリスチャンネルにおいて、３０〜３５cm／秒の
範囲のガスおよび液体の見かけの速度をそれぞれ用い
た。モノリス床を通過するジニトロトルエン（ＤＮＴ）
の転化率＞９０％を達成し、そして反応混合物の断熱温
度上昇を制限するために、ＤＮＴの流入口での濃度を
０.５〜２重量％の範囲に維持した。この反応速度を実
現するために流入口温度もまた調整した。
器系から連続的に取り出した。以下の運転の操作条件は
テイラーフローを得るように空気／水データから選定し
た。モノリスチャンネルにおいて、３０〜３５cm／秒の
範囲のガスおよび液体の見かけの速度をそれぞれ用い
た。モノリス床を通過するジニトロトルエン（ＤＮＴ）
の転化率＞９０％を達成し、そして反応混合物の断熱温
度上昇を制限するために、ＤＮＴの流入口での濃度を
０.５〜２重量％の範囲に維持した。この反応速度を実
現するために流入口温度もまた調整した。
【００３４】使用したスタティックミキサーは、この激
しい反応を支えるのに必要な気−液物質移動速度を得る
ために、反応器の断面にわたって所望の水素気泡寸法１
〜３mmを均一に与えるように設計した。バルク水素濃度
をゼロと仮定するとき、気−液物質移動係数の最小の平
均値ｋLａは１秒-1であった。実際には、このような操
作でバルク水素濃度がゼロまで低下されることはめった
になく、従って、平均のｋLａは２〜５秒-1の範囲にあ
ることが期待された。これは優れた結果であった。この
ことは、商業上実用的な反応速度を維持するのに必要な
流動条件、そしてＤＮＴおよび水素の双方の気泡の分散
を、スタティックミキサーが与えることの証拠であっ
た。スタティックミキサーの圧力降下は一般に２psigよ
り小さく、またモノリス床全体の圧力降下は１５psigよ
り小さく、このため、液体循環ポンプおよび循環水素圧
縮機に必要な動力投入を減少することにより本方法の実
用性がやはり増大する。
しい反応を支えるのに必要な気−液物質移動速度を得る
ために、反応器の断面にわたって所望の水素気泡寸法１
〜３mmを均一に与えるように設計した。バルク水素濃度
をゼロと仮定するとき、気−液物質移動係数の最小の平
均値ｋLａは１秒-1であった。実際には、このような操
作でバルク水素濃度がゼロまで低下されることはめった
になく、従って、平均のｋLａは２〜５秒-1の範囲にあ
ることが期待された。これは優れた結果であった。この
ことは、商業上実用的な反応速度を維持するのに必要な
流動条件、そしてＤＮＴおよび水素の双方の気泡の分散
を、スタティックミキサーが与えることの証拠であっ
た。スタティックミキサーの圧力降下は一般に２psigよ
り小さく、またモノリス床全体の圧力降下は１５psigよ
り小さく、このため、液体循環ポンプおよび循環水素圧
縮機に必要な動力投入を減少することにより本方法の実
用性がやはり増大する。
【００３５】それぞれの供給物流はスタティックミキサ
ーを通ってそしてモノリス触媒反応器内へと上方に流さ
れる。生成物および未反応の供給物を含有する反応生成
物を反応器から回収した。反応生成物中の未反応の成分
をスタティックミキサーに次いで反応器を通じて循環し
た。以下の表は代表的な操作に関する条件を示す。
ーを通ってそしてモノリス触媒反応器内へと上方に流さ
れる。生成物および未反応の供給物を含有する反応生成
物を反応器から回収した。反応生成物中の未反応の成分
をスタティックミキサーに次いで反応器を通じて循環し
た。以下の表は代表的な操作に関する条件を示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】これから理解できるように、プロセスの逸
脱なしに長期間にわたって優れたＤＮＴ転化率を得た。
本方法をスタティックミキサーなしで操作する時、運転
開始時にモノリス触媒反応器内でテイラーフローを得る
のはかなり困難であった。プロセスの逸脱が多く認めら
れ、これによって本方法が安全の点および製造の点で不
満足なものになる。
脱なしに長期間にわたって優れたＤＮＴ転化率を得た。
本方法をスタティックミキサーなしで操作する時、運転
開始時にモノリス触媒反応器内でテイラーフローを得る
のはかなり困難であった。プロセスの逸脱が多く認めら
れ、これによって本方法が安全の点および製造の点で不
満足なものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】モノリス触媒反応器に結合されたスタティック
ミキサーの断面図である。
ミキサーの断面図である。
【図２】相互に噛み合いまた相互に交差する波形、およ
び個々の混合要素の流れのパターンを示す等角投影図で
ある。
び個々の混合要素の流れのパターンを示す等角投影図で
ある。
【図３】モノリス触媒反応器の細管内の様々な条件下で
の反応剤ガスおよび反応剤液体の流動様式を示す断面図
である。
の反応剤ガスおよび反応剤液体の流動様式を示す断面図
である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０７Ｂ 61/00 Ｃ０７Ｂ 61/00 Ｃ
３００ ３００
Ｃ０７Ｃ 211/50 Ｃ０７Ｃ 211/50
(72)発明者 キース・アレン・ウェルプ
アメリカ合衆国ペンシルベニア州18062.
マキュンジー．ペリウィンクルドライブ
7267
(72)発明者 アンソニー・ロッコ・カルトラーノ
アメリカ合衆国ペンシルベニア州18069.
オーアフィールド．ボックスウッドコート
1215
(72)発明者 デイヴィッド・ジョウゼフ・パリーロ
アメリカ合衆国ニューヨーク州12303．ス
キネクタディ．ベインベリードライブ6005
(72)発明者 リチャード・ピーター・ベーム
アメリカ合衆国ペンシルベニア州18103−
6463．アレンタウン．ピカディリーサーク
ル1722
(72)発明者 レイナルド・マリオ・マーチャード
アメリカ合衆国ペンシルベニア州18104.
アレンタウン．フォーサイシアレーン128
(72)発明者 シルヴィア・カラム
アメリカ合衆国ペンシルベニア州18104.
アレンタウン．ベナーロード412．アパー
トメント104
Ｆターム(参考） 4G035 AB27 AC01 AE13
4G075 AA14 BA06 BB05 BD09 BD13
CA02 CA54 CA62 DA02 DA18
EB21 EC11 EE33
4H006 AA02 AC52 BA05 BA15 BA17
BD81 BE20
4H039 CA71 CB40
Claims (19)
- 【請求項１】 反応条件下にあるモノリス触媒反応器内
で反応体ガスと反応体液体との混合物を不均一触媒反応
させるための方法において、スタティックミキサー内で
反応体ガスを反応体液体と最初に混合することにより、
泡立った混合物をつくり、得られる泡立った混合物を反
応させるためにモノリス触媒反応器内に導入し、次いで
反応生成物をこのモノリス触媒反応器から回収すること
からなる改良された不均一触媒反応の方法。 - 【請求項２】 モノリス触媒反応器が、１平方インチあ
たり１００〜１２００個のセルを有する請求項１に記載
の方法。 - 【請求項３】 泡立った混合物を０.１〜２メートル／
秒の見掛け速度でモノリス触媒反応器内に上方に通過さ
せる請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 スタティックミキサーが複数の区画から
なり、それぞれの区画が、１つの軸に沿う流れの方向を
有する管状のハウジングからなり、このハウジングが流
れの方向に相互に噛み合いまた相互に交差するチャンネ
ルを形成する複数の固定した強固な要素を有し、この要
素は長手方向の軸に対して角度をなして延びている請求
項３に記載の方法。 - 【請求項５】 スタティックミキサーが複数の混合区画
からなり、それぞれの混合区画が、長手方向の軸の回り
に前段の区画からの流れの向きに回転している請求項４
に記載の方法。 - 【請求項６】 交番的な平行なチャンネルが長手方向の
軸に対して４５〜約９０°の角度で交差する請求項５に
記載の方法。 - 【請求項７】 スタティックミキサーの複数の区画が、
長手方向の軸の回りに前段の区画から約４５〜９０°流
れの向きに回転している請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 反応剤ガスの気泡の寸法がセルの幅また
は動水直径の０.５〜５倍であり、またモノリス触媒反
応器が１平方インチあたり２００〜６００個のセルを有
する請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 水素化反応で使用する有機化合物が、ニ
トロ芳香族、ニトリル、不飽和有機物、およびケトンま
たはアルデヒドのアンモニアまたは第１級もしくは第２
級アミンとの反応生成物からなる群から選択される請求
項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 有機化合物がニトロ芳香族化合物であ
る請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 ニトロ芳香族化合物は、ニトロベンゼ
ン、ニトロトルエン、ニトロキシレン、ニトロアニソー
ルおよび、ハロゲン化ニトロ芳香族化合物中のハロゲン
がＣｌ、Ｂｒ、ＩまたはＦであるハロゲン化ニトロ芳香
族化合物である請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 ニトロ芳香族化合物がジニトロトルエ
ンである請求項７に記載の方法。 - 【請求項１３】 流入口および流出口を有するモノリス
触媒反応器と、流入口および流出口を有するスタティッ
クミキサーとの組み合わせからなり、スタティックミキ
サーの流出口がモノリス触媒反応器の流入口と連結して
いる装置。 - 【請求項１４】 モノリス触媒反応器が、１平方インチ
あたり１００〜１２００個のセルを有する請求項１３に
記載の装置。 - 【請求項１５】 スタティックミキサーが、長手方向の
軸に対して角度をなして延びる交番的な流路を画定する
複数の平行なチャンネルからなる請求項１４に記載の装
置。 - 【請求項１６】 スタティックミキサーが複数の混合区
画からなり、それぞれの混合区画が、長手方向の軸の回
りに前段の区画から流れの向きに回転している請求項１
５に記載の装置。 - 【請求項１７】 平行なチャンネルが４５〜約９０°の
角度で交差する請求項１６に記載の装置。 - 【請求項１８】 スタティックミキサーの区画が、長手
方向の軸の回りに前段の区画から約４５〜９０°流れの
向きに回転している請求項１７に記載の装置。 - 【請求項１９】 モノリスの表面上に付着された触媒金
属がVIｂ族、VIIｂ族、またはVIII族もしくはＩｂ族の
金属である請求項１８に記載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/942,839 US20030050510A1 (en) | 2001-08-30 | 2001-08-30 | Monolith catalytic reactor coupled to static mixer |
| US09/942839 | 2001-08-30 | ||
| US10/053,787 US7109378B2 (en) | 2001-08-30 | 2002-01-21 | Monolith catalytic reactor coupled to static mixer |
| US10/053787 | 2002-01-21 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003176255A true JP2003176255A (ja) | 2003-06-24 |
| JP3893092B2 JP3893092B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=26732243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002251007A Expired - Fee Related JP3893092B2 (ja) | 2001-08-30 | 2002-08-29 | スタティックミキサーと結合されたモノリス触媒反応器 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7109378B2 (ja) |
| EP (1) | EP1287884B1 (ja) |
| JP (1) | JP3893092B2 (ja) |
| KR (1) | KR100457284B1 (ja) |
| CN (1) | CN1219592C (ja) |
| AT (1) | ATE320848T1 (ja) |
| BR (1) | BR0203375A (ja) |
| DE (1) | DE60209969T2 (ja) |
| ES (1) | ES2256375T3 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005314424A (ja) * | 2004-04-29 | 2005-11-10 | Oxeno Olefinchemie Gmbh | 固体触媒上で液体と気体とを連続的に反応させるための反応器及び方法 |
| JP2005342675A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Kao Corp | アルデヒドの製造方法 |
| US7351866B2 (en) | 2006-01-30 | 2008-04-01 | Kao Corporation | Method for manufacturing tertiary amine |
| US7615666B2 (en) | 2005-04-07 | 2009-11-10 | Kao Corporation | Process for production of tertiary amines |
| JP2010207777A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Osaka Municipal Technical Research Institute | カラムリアクター及びその製造方法 |
| JP4842805B2 (ja) * | 2003-04-11 | 2011-12-21 | ノルスク・ヒドロ・アーエスアー | マルチチャネルモノリシック構造のチャネルに出入りするよう２つの流体を分配する方法及び装置、並びにそれらの使用 |
| US8119843B2 (en) | 2004-06-11 | 2012-02-21 | Kao Corporation | Reaction apparatus |
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