JP2011092925A - Mixer of combustible gas and combustion supporting gas - Google Patents

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Akira Hatano
亮 波多野
Naoki Shimada
直樹 島田
Eizaburo Miyata
栄三郎 宮田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mixer with higher safety than conventionally known which can effectively inhibit the expansion of a generated combustion reaction, even in the case that a combustible gas and a combustion supporting gas are mixed. <P>SOLUTION: The mixer (10) comprises a tubular mixing part (1) for mixing the combustible gas and the combustion supporting gas; a combustible gas feed throat formed at one end (1a) of the tubular mixing part (1); a combustible gas conveyer (3) which feeds the combustible gas into the tubular mixing part (1) from the combustible gas feed throat; a mixed gas outlet which is formed at one end (1b) of the tubular mixing part (1) and spews a mixture of the combustible gas and the combustion supporting gas; and a combustion supporting gas feeder tube (5) which is connected with the tubular mixing part (1) between the other end (1a) and one end (1b) of the tubular mixing part (1) and feeds the combustion supporting gas into the tubular mixing part (1) from a combustion supporting gas feed throat (5a). In addition, the combustible gas conveyor (3) can make an adjustment of the flow velocity of the combustible gas at the combustion supporting gas feed throat (5a) so as to control to be at least the combustion rate of the mixture of the combustible gas and the combustion supporting gas. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合する混合装置等に関する。   The present invention relates to a mixing device that mixes a combustible gas and an auxiliary combustible gas.

可燃性ガスと助燃性ガスとの混合ガスは、様々な反応プロセスに利用されている。例えば、可燃性ガスであるメタンなどの炭化水素ガスに酸素などの助燃性ガスを混合して得られる混合ガスは、一酸化炭素および水素を製造する不均化反応に利用されており、例えば、水素を含有する可燃性ガスと、酸素を含有する助燃性ガスとを混合して得られた混合ガスは、過酸化水素を製造する酸化反応、更に該過酸化水素がオレフィンをエポキシ化するエポキシ化反応に利用することが知られている。   A mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas is used in various reaction processes. For example, a mixed gas obtained by mixing a combustible gas such as oxygen with a hydrocarbon gas such as methane, which is a combustible gas, is used in a disproportionation reaction for producing carbon monoxide and hydrogen. A mixed gas obtained by mixing a combustible gas containing hydrogen and an auxiliary combustible gas containing oxygen is used for an oxidation reaction for producing hydrogen peroxide, and an epoxidation in which the hydrogen peroxide epoxidizes an olefin. It is known to be used for reaction.

可燃性ガスと助燃性ガスとの混合装置としては、例えば、可燃性ガスおよび助燃性ガスが供給される混合容器内に充填物を充填して多数の狭隘なガス流路を形成し、混合容器内を流れるガスの流速を大きくした混合装置が知られている(特許文献1を参照のこと)。   As a mixing device of the combustible gas and the auxiliary combustible gas, for example, a mixture container to which the combustible gas and the auxiliary combustible gas are supplied is filled with a filler to form a large number of narrow gas flow paths, and the mixing container There is known a mixing apparatus in which the flow velocity of the gas flowing inside is increased (see Patent Document 1).

特開2009−29680号公報JP 2009-29680 A

従来の混合装置で可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合すると、混合している間に燃焼反応が生じる恐れがあり、該燃焼反応が拡大する心配がある。より安全に混合するために、かかる燃焼反応が生じても、その拡大の恐れがない混合装置が求められている。   When combustible gas and auxiliary combustible gas are mixed in a conventional mixing apparatus, a combustion reaction may occur during the mixing, and the combustion reaction may be expanded. In order to perform safer mixing, there is a need for a mixing device that does not have the risk of expansion even if such a combustion reaction occurs.

このような状況下、可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合装置について鋭意検討した結果、以下の本発明に至った。
[1] 可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合する混合装置であって、
可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合するための管状混合部と、
管状混合部の一端に設けられた可燃性ガス供給口と、
可燃性ガスを管状混合部内に可燃性ガス供給口から供給する可燃性ガス輸送機と、
管状混合部の他端に設けられた可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガス出口と、
管状混合部の一端および他端の間にて管状混合部に接続され、助燃性ガスを管状混合部内に助燃性ガス供給口から供給する助燃性ガス供給管と
を含み、可燃性ガス輸送機は、助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速を、可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度以上に調節し得る可燃性ガス輸送機であることを特徴とする、混合装置。
[2] 管状混合部は、助燃性ガス供給口および混合ガス出口との間にて、スタティックミキサーおよび分散混合部材からなる群より選択される少なくとも1つの混合部材を備える、前記[1]記載の混合装置。
[3] 可燃性ガスが水素を含み、助燃性ガスが酸素を含む、前記[1]または[2]記載の混合装置。
[4] 可燃性ガスがプロピレンを更に含む、前記[3]記載の混合装置。
[5] 可燃性ガスが不活性成分を更に含む、前記[3]または[4]記載の混合装置。
[6] 前記[1]〜[5]のいずれか記載の混合装置と、
該混合装置の混合ガス出口に接続された反応器と
を含んで成る反応装置。
[7] 助燃性ガス供給管を通る助燃性ガスの流量を調節する調節弁と、
反応器内の助燃性ガスの濃度を測定する測定器と、
測定器により測定された反応器内の助燃性ガスの濃度に基づいて、助燃性ガス供給管を通る助燃性ガスの流量を調節弁によって制御する制御器と
を更に含む、前記[6]記載の反応装置。
[8] 制御器は、反応器内の助燃性ガスの濃度を略一定に維持するように、助燃性ガス供給管を通る助燃性ガスの流量を調節弁によって制御し得る、前記[7]記載の反応装置。
[9] 反応器内のガスを可燃性ガス輸送機に戻す循環ラインを更に含む、前記[6]〜[8]のいずれか記載の反応装置。
[10] 可燃性ガスを管状混合部内に管状混合部の一端から供給し、
助燃性ガスを管状混合部内に、管状混合部の一端および他端の間にある助燃性ガス供給口から供給し、および
可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスを管状混合部の他端から排出する
ことを含み、管状混合部の一端から供給された可燃性ガスは、助燃性ガス供給口から供給された助燃性ガスと混合されて管状混合部内を流れ、管状混合部の他端から可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスが得られる混合ガスの製造方法であって、助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速が可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度以上となるように、管状混合部への可燃性ガスの供給流量を調節することを特徴とする、混合ガスの製造方法。
[11] 前記[10]記載の混合ガスの製造方法によって得られた混合ガスを反応器に供給し、
反応器内の助燃性ガスの濃度を測定し、および
測定した反応器内の助燃性ガスの濃度に基づいて、管状混合部への助燃性ガスの供給を制御する
ことを含む、混合ガスの供給方法。
[12] 反応器内の助燃性ガスの濃度を略一定に維持するように、管状混合部への助燃性ガスの供給を制御する、前記[11]記載の混合ガスの供給方法。
[13] 反応器内からガスを抜き出して、管状混合部に供給する可燃性ガスに再利用することを更に含む、前記[11]または[12]記載の混合ガスの供給方法。
[14] 可燃性ガスが水素を含み、助燃性ガスが酸素を含む、前記[10]記載の混合ガスの製造方法。
[15] 可燃性ガスがプロピレンを更に含む、前記[14]記載の混合ガスの製造方法。
[16] 可燃性ガスが不活性成分を更に含む、前記[14]または[15]記載の混合ガスの製造方法。
Under such circumstances, as a result of intensive studies on a mixing device for combustible gas and auxiliary combustible gas, the following invention was achieved.
[1] A mixing device for mixing a combustible gas and a supplementary combustible gas,
A tubular mixing section for mixing the combustible gas and the auxiliary combustible gas;
A combustible gas supply port provided at one end of the tubular mixing section;
A combustible gas transporter for supplying combustible gas into the tubular mixing section from the combustible gas supply port;
A mixed gas outlet of the combustible gas and the auxiliary combustible gas provided at the other end of the tubular mixing portion;
A combustible gas transport pipe connected to the tubular mixing portion between one end and the other end of the tubular mixing portion, and supplying an auxiliary combustion gas into the tubular mixing portion from the auxiliary combustion gas supply port; The mixing apparatus is a combustible gas transporter capable of adjusting the flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port to be higher than the combustion speed of the mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustible gas.
[2] The tubular mixing section includes at least one mixing member selected from the group consisting of a static mixer and a dispersion mixing member between the auxiliary combustible gas supply port and the mixed gas outlet. Mixing device.
[3] The mixing apparatus according to [1] or [2], wherein the combustible gas contains hydrogen and the auxiliary combustible gas contains oxygen.
[4] The mixing apparatus according to [3], wherein the combustible gas further contains propylene.
[5] The mixing apparatus according to [3] or [4], wherein the combustible gas further includes an inert component.
[6] The mixing apparatus according to any one of [1] to [5],
A reactor connected to a mixed gas outlet of the mixing device.
[7] A control valve for adjusting the flow rate of the auxiliary combustion gas passing through the auxiliary combustion gas supply pipe;
A measuring device for measuring the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor;
The controller according to [6], further including a controller that controls the flow rate of the auxiliary combustion gas through the auxiliary combustion gas supply pipe using a control valve based on the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor measured by the measuring device. Reactor.
[8] The above-mentioned [7], wherein the controller can control the flow rate of the auxiliary combustion gas through the auxiliary combustion gas supply pipe using a control valve so that the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor is maintained substantially constant. Reactor.
[9] The reaction apparatus according to any one of [6] to [8], further including a circulation line for returning the gas in the reactor to the combustible gas transporter.
[10] supplying combustible gas into the tubular mixing section from one end of the tubular mixing section;
The auxiliary combustion gas is supplied into the tubular mixing section from the auxiliary combustion gas supply port between one end and the other end of the tubular mixing section, and the mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustion gas is discharged from the other end of the tubular mixing section. The combustible gas supplied from one end of the tubular mixing portion is mixed with the auxiliary combustion gas supplied from the auxiliary combustion gas supply port and flows in the tubular mixing portion, and combustible from the other end of the tubular mixing portion. A method for producing a mixed gas from which a mixed gas of gas and auxiliary combustible gas is obtained, wherein the flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port is equal to or higher than the combustion rate of the mixed gas of the combustible gas and auxiliary combustible gas. The method for producing a mixed gas, characterized in that the flow rate of the combustible gas supplied to the tubular mixing section is adjusted.
[11] Supplying the mixed gas obtained by the mixed gas production method of [10] to the reactor,
Supplying a mixed gas comprising measuring the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor and controlling the supply of the auxiliary combustion gas to the tubular mixing section based on the measured concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor Method.
[12] The mixed gas supply method according to [11], wherein the supply of the auxiliary combustion gas to the tubular mixing unit is controlled so as to maintain the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor substantially constant.
[13] The method for supplying a mixed gas according to the above [11] or [12], further comprising extracting the gas from the reactor and reusing it as a combustible gas supplied to the tubular mixing section.
[14] The method for producing a mixed gas according to [10], wherein the combustible gas contains hydrogen and the auxiliary combustible gas contains oxygen.
[15] The method for producing a mixed gas according to [14], wherein the combustible gas further contains propylene.
[16] The method for producing a mixed gas according to the above [14] or [15], wherein the combustible gas further contains an inert component.

本発明によれば、可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合しても、燃焼反応の発生の拡大を効果的に防止することのできるより安全性の高い混合装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it mixes combustible gas and auxiliary combustible gas, the mixing apparatus with higher safety | security which can prevent effectively the generation | occurrence | production of combustion reaction can be provided.

本発明の1つの実施形態における混合装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the mixing apparatus in one embodiment of this invention. プロピレン5重量部および水素1.7重量部の可燃性ガス(プロピレン+H)、助燃性ガス(酸素、O)、および不活性ガス(窒素、N)の正三角形座標グラフである。It is an equilateral triangle coordinate graph of 5 parts by weight of propylene and 1.7 parts by weight of hydrogen, combustible gas (propylene + H 2 ), auxiliary combustible gas (oxygen, O 2 ), and inert gas (nitrogen, N 2 ). 本発明のもう1つの実施形態における混合装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the mixing apparatus in another embodiment of this invention. 本発明に使用可能な混合部材の1つの例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one example of the mixing member which can be used for this invention. 本発明に使用可能な混合部材のもう1つの例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of the mixing member which can be used for this invention. 本発明のもう1つの実施形態における混合装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the mixing apparatus in another embodiment of this invention. 本発明のもう1つの実施形態における混合装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the mixing apparatus in another embodiment of this invention. 本発明の1つの実施形態における反応装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the reaction apparatus in one embodiment of this invention. 本発明のもう1つの実施形態における反応装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the reaction apparatus in another embodiment of this invention. 実施例1にて用いた混合装置の管状混合部の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a tubular mixing portion of a mixing apparatus used in Example 1. FIG. 実施例2にて用いた混合装置の管状混合部の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the tubular mixing part of the mixing apparatus used in Example 2. FIG.

(実施形態1)
本発明の1つの実施形態における混合装置および混合ガスの製造方法について図1を参照して説明する。
(Embodiment 1)
A mixing apparatus and a method for producing a mixed gas in one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施形態の混合装置10は、管状混合部1と、管状混合部1の一端1aに設けられた可燃性ガス供給口と、可燃性ガスを管状混合部1内に可燃性ガス供給口から供給する可燃性ガス輸送機3と、管状混合部1の他端1bに設けられた可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガス出口と、管状混合部1の一端1aおよび他端1bの間にて管状混合部1に接続され、助燃性ガスを管状混合部1内に助燃性ガス供給口5aから供給する助燃性ガス供給管5とを備える。   The mixing apparatus 10 of this embodiment supplies the tubular mixing part 1, the combustible gas supply port provided in the end 1a of the tubular mixing part 1, and supplies combustible gas in the tubular mixing part 1 from a combustible gas supply port. Between the one end 1a and the other end 1b of the tubular mixing section 1 and the combustible gas and auxiliary combustion gas outlet provided at the other end 1b of the tubular mixing section 1 An auxiliary combustion gas supply pipe 5 connected to the mixing unit 1 and supplying the auxiliary combustion gas into the tubular mixing unit 1 from the auxiliary combustion gas supply port 5a is provided.

管状混合部1は、その内部において可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合するためのものである。管状混合部1は、その両端1aおよび1bにそれぞれ可燃性ガス供給口および混合ガス出口を有し、これら両端1aおよび1bの間が連続的に繋がっているものであればよい。管状混合部1は、任意の断面形状および断面積を有し得るが、図示する態様では略円形断面を有するものとする。   The tubular mixing part 1 is for mixing the combustible gas and the auxiliary combustible gas inside thereof. The tubular mixing part 1 has only to have a combustible gas supply port and a mixed gas outlet at both ends 1a and 1b, respectively, and the both ends 1a and 1b are continuously connected. The tubular mixing portion 1 may have any cross-sectional shape and cross-sectional area, but in the illustrated embodiment, it has a substantially circular cross-section.

可燃性ガス輸送機3は、後述するように可燃性ガスを適切な流速で供給し得る限り特に限定されないが、例えば遠心圧縮機、軸流圧縮機、容積圧縮機、ファン、ブロワーなどを挙げることができる。   The combustible gas transport machine 3 is not particularly limited as long as the combustible gas can be supplied at an appropriate flow rate as will be described later. Examples thereof include a centrifugal compressor, an axial flow compressor, a volume compressor, a fan, and a blower. Can do.

助燃性ガス供給管5は、管状混合部1の内部に連絡した助燃性ガス供給口5aを有する。例えば、図1に示すように、助燃性ガス供給管5は、管状混合部1の一端1aおよび他端1bの間にて管状混合部1内に挿入されており、その先端が曲げられて、助燃性ガス供給口5aが管状混合部の下流側(図1の右側)に向かって開口している。助燃性ガス供給管5は、任意の適切な断面形状および断面積を有し得るが、図示する態様では略円形断面を有するものとする。助燃性ガス供給管5には、その内部を通る助燃性ガスの流量を調節し得る調節弁(図1に示さず)が一般的に設けられ得るが、本実施形態に必須ではない。   The auxiliary combustion gas supply pipe 5 has an auxiliary combustion gas supply port 5 a that communicates with the inside of the tubular mixing unit 1. For example, as shown in FIG. 1, the auxiliary combustible gas supply pipe 5 is inserted into the tubular mixing portion 1 between one end 1a and the other end 1b of the tubular mixing portion 1, and the tip thereof is bent, The auxiliary combustible gas supply port 5a opens toward the downstream side (right side in FIG. 1) of the tubular mixing portion. The auxiliary combustible gas supply pipe 5 may have any appropriate cross-sectional shape and cross-sectional area, but in the illustrated embodiment, it has a substantially circular cross-section. The auxiliary combustible gas supply pipe 5 may generally be provided with a control valve (not shown in FIG. 1) that can adjust the flow rate of the auxiliary combustible gas passing through the inside, but this is not essential to the present embodiment.

このような混合装置10を用いて、可燃性ガスと助燃性ガスとを混合する。可燃性ガスは、酸素と反応して燃焼し得る成分(以下、「可燃性成分」という)を含有するものであればよく、例えば水素、オレフィンを含む炭化水素系化合物、ならびにこれらの2種以上の混合物などが挙げられる。可燃性ガスは、可燃性成分に加えて、不活性成分、例えば窒素、水蒸気などを更に含んでいてもよい。助燃性ガスは、酸素を含有するものであればよく、例えば酸素ガス、空気などが挙げられる。   Using such a mixing device 10, the combustible gas and the auxiliary combustible gas are mixed. The combustible gas only needs to contain a component that can be burned by reacting with oxygen (hereinafter referred to as “combustible component”). For example, hydrogen, a hydrocarbon compound containing olefin, and two or more of these And the like. The combustible gas may further contain an inert component such as nitrogen or water vapor in addition to the combustible component. The auxiliary combustible gas only needs to contain oxygen, and examples thereof include oxygen gas and air.

可燃性ガス輸送機3を用いて可燃性ガスを管状混合部1内にその一端1aにある可燃性ガス供給口から供給する。また、助燃性ガス供給管5を通じて助燃性ガスを管状混合部1内に助燃性ガス供給口5aから供給する。このように可燃性ガス輸送機3により供給された可燃性ガスは、やがて助燃性ガス供給管5の助燃性ガス供給口5aを通過し、助燃性ガス供給口5aから供給された助燃性ガスと一緒に管状混合部1内を流れて、最終的に、管状混合部1の他端1bにある混合ガス出口から可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスが得られる。   A combustible gas is supplied into the tubular mixing unit 1 from the combustible gas supply port at one end 1a by using the combustible gas transport device 3. Further, the auxiliary combustion gas is supplied into the tubular mixing portion 1 from the auxiliary combustion gas supply port 5 a through the auxiliary combustion gas supply pipe 5. Thus, the combustible gas supplied by the combustible gas transport machine 3 eventually passes through the auxiliary combustible gas supply port 5a of the auxiliary combustible gas supply pipe 5 and the auxiliary combustible gas supplied from the auxiliary combustible gas supply port 5a. The gas flows through the tubular mixing portion 1 together, and finally, a mixed gas of combustible gas and auxiliary combustion gas is obtained from the mixed gas outlet at the other end 1 b of the tubular mixing portion 1.

このとき、助燃性ガス供給口5aにおける可燃性ガスの流速が、可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度以上になるように、可燃性ガス輸送機3を用いて、管状混合部1への可燃性ガスの供給流量を調節する。
混合装置が図1および図3のごとく略円筒状の管状混合部や、図6のごとくテーパー部1cを有する管状混合部を有する場合(図3および図6については後述する)には、助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速は、管状混合部の可燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速とほぼ等しいか、それ以上の流速を示す。
このように調節することによって、燃焼反応が発生したとしても、可燃性ガスが燃焼速度以上の流速で流れているので、燃焼反応が拡大することを効果的に防止できる。
At this time, the tubular mixing section 1 is used by using the combustible gas transporter 3 so that the flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port 5a is equal to or higher than the combustion speed of the mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustible gas. Adjust the flow rate of combustible gas to
When the mixing apparatus has a substantially cylindrical tubular mixing portion as shown in FIGS. 1 and 3 or a tubular mixing portion having a tapered portion 1c as shown in FIG. 6 (FIGS. 3 and 6 will be described later), the combustion promoting property is increased. The flow rate of the combustible gas at the gas supply port is approximately equal to or higher than the flow rate of the combustible gas at the combustible gas supply port of the tubular mixing portion.
By adjusting in this way, even if a combustion reaction occurs, since the combustible gas flows at a flow rate higher than the combustion speed, it is possible to effectively prevent the combustion reaction from expanding.

「助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速」が可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度以上であることにより、助燃性ガス濃度が比較的高いと考えられる助燃性ガス供給口5aの近傍においても、燃焼反応の発生および拡大を抑制する傾向がある。助燃性ガス濃度は低いほうが着火しにくくなる傾向があることから好ましい。助燃性ガス供給口5aにおける可燃性ガスの流速は、用いる管状混合部1の寸法および形状ならびに助燃性ガス供給口5aの管状混合部1内での位置などにより求められ、可燃性ガス輸送機3からの可燃性ガスの供給量を変化させることによって調節できる。   When the “flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port” is equal to or higher than the combustion speed of the mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustible gas, the auxiliary combustible gas supply port 5a considered to have a relatively high concentration of the auxiliary combustible gas. Even in the vicinity of, there is a tendency to suppress the occurrence and expansion of the combustion reaction. A lower auxiliary combustion gas concentration is preferred because it tends to be difficult to ignite. The flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port 5a is determined by the size and shape of the tubular mixing portion 1 to be used, the position of the auxiliary combustible gas supply port 5a in the tubular mixing portion 1, and the like. It can be adjusted by changing the amount of flammable gas supplied from the unit.

可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度は、混合ガスの組成に応じて求められる。所定の組成の混合ガスの燃焼速度は、竹野忠夫、飯島敏雄、「球形容器法による燃焼速度の測定」、東京大学宇宙航空研究所報告、1980年、第17巻、第1号(B)、p.261−272に記載される既知の球形容器法に従って測定可能である。概略的には、所定の組成に調製した混合ガスを球形容器に入れ、着火し、圧力の時間的変化を測定し、この測定結果から燃焼速度を求めることができる。   The burning rate of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas is determined according to the composition of the mixed gas. The burning rate of the mixed gas of a predetermined composition is Tadao Takeno, Toshio Iijima, “Measurement of burning rate by the spherical vessel method”, Report of the Institute of Space and Aeronautics, University of Tokyo, 1980, Vol. 17, No. 1 (B), p. It can be measured according to the known spherical container method described in 261-272. Schematically, a mixed gas prepared to have a predetermined composition is put in a spherical container, ignited, a change with time in pressure is measured, and a combustion rate can be obtained from the measurement result.

可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの組成は、管状混合部1の他端1bにある混合ガス出口においては、供給した可燃性ガスおよび助燃性ガスを合わせた組成に等しいものと考えられる。管状混合部1内でのガスの組成は、助燃性ガス供給口5aより上流側(図1の左側)においては、供給した可燃性ガスの組成に略等しく、助燃性ガス供給口5aより下流側近傍においては、微視的に見れば、流動状態(または混合状態)により組成が異なり得る。   The composition of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas is considered to be equal to the combined composition of the supplied combustible gas and auxiliary combustible gas at the mixed gas outlet at the other end 1 b of the tubular mixing portion 1. The composition of the gas in the tubular mixing part 1 is substantially equal to the composition of the supplied combustible gas on the upstream side (left side in FIG. 1) from the auxiliary combustible gas supply port 5a, and downstream from the auxiliary combustible gas supply port 5a. In the vicinity, when viewed microscopically, the composition may differ depending on the flow state (or mixed state).

可燃性ガスが不活性成分を含まない場合、「可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度」として、可燃性ガスの可燃性成分と助燃性ガスの酸素の二成分に関し、可燃性成分を燃焼するのに必要な理論量で酸素が存在する組成(以下、「量論組成」と言う)を有する混合ガスの燃焼速度を適用し得る。可燃性ガスに助燃性ガスを徐々に混合していくと、混合途中のガス組成は、供給する可燃性ガスの可燃性成分に等しい組成から、供給する助燃性ガスの酸素量に等しい組成へと変化し、そして、量論組成となったときに、可燃性成分の燃焼に必要な酸素量に過不足がないために最大の燃焼速度を与えるものと考えられ、「助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速」が、かかる量論組成での燃焼速度以上となっていれば、燃焼反応の拡大を十分に防止できるものと考えられる。   When the combustible gas does not contain an inert component, the “combustion rate of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas” is the combustible component with respect to the two components combustible component of combustible gas and oxygen of auxiliary combustible gas. It is possible to apply a combustion rate of a mixed gas having a composition in which oxygen is present in a theoretical amount necessary for burning (hereinafter referred to as “stoichiometric composition”). When the combustible gas is gradually mixed with the combustible gas, the gas composition in the middle of mixing is changed from a composition equal to the combustible component of the supplied combustible gas to a composition equal to the oxygen amount of the supplied combustible gas. It is considered that when it changes and becomes a stoichiometric composition, there is no excess or deficiency in the amount of oxygen necessary for combustion of combustible components, so that the maximum combustion rate is given. It is considered that the expansion of the combustion reaction can be sufficiently prevented if the “flow rate of the reactive gas” is equal to or higher than the combustion rate at such a stoichiometric composition.

可燃性ガスが不活性成分を含む場合、可燃性ガスの可燃性成分と助燃性ガスの酸素と可燃性ガスの不活性成分の三成分の正三角形座標グラフ(vol%)において、可燃性成分および酸素が量論組成を成す量論組成線と、供給する可燃性ガスの可燃性成分と不活性成分の組成を示す点と、供給する助燃性ガスの酸素量を示す点とを結んだ線(以下、「操作線」と言う)との交点の組成を有する混合ガスの燃焼速度を適用し得る。可燃性ガスに助燃性ガスを徐々に混合していくと、供給する可燃性ガスの可燃性成分と不活性成分の組成を示す点から、供給する助燃性ガスの酸素量を示す点に向かって操作線上を移動し、そして、量論組成となったときに最大の燃焼速度を与えるものと考えられ、「助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速」が、かかる量論組成での燃焼速度以上となっていれば、燃焼反応の拡大を十分に防止できるものと考えられる。   When the flammable gas contains an inert component, the flammable component and the flammable component in the three-component equilateral triangle coordinate graph (vol%) of the flammable component of the flammable gas, the oxygen of the auxiliary flammable gas, and the inert component of the flammable gas A line connecting a stoichiometric composition line in which oxygen forms a stoichiometric composition, a point indicating the composition of the combustible component and the inert component of the combustible gas to be supplied, and a point indicating the oxygen amount of the auxiliary combustible gas to be supplied ( Hereinafter, the combustion rate of the mixed gas having the composition of the intersection with the “operation line” may be applied. When the combustible gas is gradually mixed with the combustible gas, from the point indicating the composition of the combustible component and the inert component of the supplied combustible gas, toward the point indicating the oxygen amount of the supplied combustible gas It is considered that the maximum combustion rate is given when moving on the operation line and when the stoichiometric composition is reached, and the “flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustion gas supply port” is the combustion rate at the stoichiometric composition. If it is above, it is thought that expansion of a combustion reaction can fully be prevented.

以下、「可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度」を決めるための混合ガスの組成について、図2を参照しながらより具体的に説明する。   Hereinafter, the composition of the mixed gas for determining the “combustion rate of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas” will be described more specifically with reference to FIG.

図2は、プロピレン5重量部および水素1.7重量部の可燃性ガス(プロピレン+H)、助燃性ガス(酸素、O)、および不活性ガス(窒素、N)の正三角形座標グラフである。点Xにおいてプロピレン+H=100vol%、点YにおいてO=100vol%、点ZにおいてN=100vol%である。 FIG. 2 is an equilateral triangular coordinate graph of 5 parts by weight of propylene and 1.7 parts by weight of hydrogen, combustible gas (propylene + H 2 ), auxiliary combustible gas (oxygen, O 2 ), and inert gas (nitrogen, N 2 ). It is. At point X, propylene + H 2 = 100 vol%, at point Y, O 2 = 100 vol%, and at point Z, N 2 = 100 vol%.

可燃性ガスの可燃性成分としてプロピレン5重量部および水素1.7重量部の混合ガスを用いる場合、可燃性成分および酸素の量論組成は、窒素なしでは、図2の点A(プロピレン+H=22.2vol%、O=77.8vol%)となる。この混合ガスに不活性成分として窒素を添加していくと、可燃性成分および酸素の量論組成を維持したまま、点Aから点Zに向かって直線AZ上を移動し、窒素の割合があまり高くなると爆発を生じなくなる。この境界における酸素濃度を限界酸素濃度と言い、図2中の点B(プロピレン+H=2.3vol%、O=8.0vol%)にて表わされる。直線ABは量論組成線を成す。他方、窒素が存在しない場合も、酸素濃度が低すぎても、高すぎても爆発を生じない。この境界における酸素濃度を爆発下限界濃度(O)および爆発上限界濃度(O)とし、それぞれ点C(プロピレン+H=49.5vol%、O=50.5vol%)および点D(プロピレン+H=2.3vol%、O=97.7vol%)にて示す。直線BCおよび直線BDは爆発限界であり、点BCDで囲まれる領域が爆発範囲である。 When a mixed gas of 5 parts by weight of propylene and 1.7 parts by weight of hydrogen is used as the combustible component of the combustible gas, the stoichiometric composition of the combustible component and oxygen is point A (propylene + H 2 in FIG. 2) without nitrogen. = 22.2vol%, the O 2 = 77.8vol%). When nitrogen is added as an inert component to this mixed gas, it moves on the straight line AZ from point A to point Z while maintaining the stoichiometric composition of the combustible component and oxygen, and the ratio of nitrogen is too small Explosion does not occur at higher temperatures. The oxygen concentration at this boundary is referred to as a critical oxygen concentration, and is represented by a point B (propylene + H 2 = 2.3 vol%, O 2 = 8.0 vol%) in FIG. The straight line AB forms a stoichiometric composition line. On the other hand, even in the absence of nitrogen, no explosion occurs if the oxygen concentration is too low or too high. The oxygen concentration at this boundary is defined as a lower explosion limit concentration (O 2 ) and an upper explosion limit concentration (O 2 ), and point C (propylene + H 2 = 49.5 vol%, O 2 = 50.5 vol%) and point D ( Propylene + H 2 = 2.3 vol%, O 2 = 97.7 vol%). The straight line BC and the straight line BD are explosion limits, and the region surrounded by the point BCD is the explosion range.

可燃性ガスが、可燃性成分としてプロピレン5重量部および水素1.7重量部の混合ガスから成り、不活性成分を含まない場合、可燃性成分および酸素の量論組成は図2の点Aとなる。助燃性ガスとして酸素ガス(O=100vol%)を用い、これを上記の可燃性ガスに徐々に混合していくと、混合途中のガス組成は、点Xから点Yに向かって直線XY(N=0vol%)上を移動し、そして、点Aにて量論組成となったときに最大の燃焼速度を与えるものと考えられる。よって、点Aの組成を有する混合ガスの燃焼速度が「可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度」として適用される。 When the combustible gas is composed of a mixed gas of 5 parts by weight of propylene and 1.7 parts by weight of hydrogen as a combustible component and does not include an inert component, the stoichiometric composition of the combustible component and oxygen is represented by point A in FIG. Become. When oxygen gas (O 2 = 100 vol%) is used as the auxiliary combustible gas, and this is gradually mixed with the above combustible gas, the gas composition in the middle of mixing is a straight line XY (from the point X to the point Y). N 2 = 0 vol%) and is considered to give the maximum burning rate when it reaches the stoichiometric composition at point A. Therefore, the combustion rate of the mixed gas having the composition of point A is applied as the “combustion rate of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas”.

可燃性ガスが、可燃性成分としてプロピレン5重量部および水素1.7重量部の混合ガスと、不活性成分として窒素ガスとから成る場合、供給する可燃性ガスの組成を、ここで便宜的に点E(プロピレン+H=6.9vol%、O=1.7vol%、N=91.4vol%)とする。助燃性ガスとして酸素ガス(O=100vol%)を用い、これを上記の可燃性ガスに徐々に混合していくと、混合途中のガス組成は、点Eから点Yに向かって直線EY上を移動し、そして、点Hにて量論組成となったときに最大の燃焼速度を与えるものと考えられる。点Hは、操作線である直線EYと、量論組成線である直線ABとの交点であり、点Fおよび点Gは、操作線である直線EYと、それぞれ直線BCおよび直線BDとの交点であり、限界濃度(点Eの組成を有するガスと点Yの組成を有するガス(O=100vol%)を混合したときの燃料濃度の上限および下限)を示す。よって、点Hの組成を有する混合ガスの燃焼速度を「可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度」として適用される。 When the combustible gas is composed of a mixed gas of 5 parts by weight of propylene and 1.7 parts by weight of hydrogen as a combustible component and nitrogen gas as an inert component, the composition of the combustible gas to be supplied is here for convenience. Point E (propylene + H 2 = 6.9 vol%, O 2 = 1.7 vol%, N 2 = 91.4 vol%). When oxygen gas (O 2 = 100 vol%) is used as the auxiliary combustible gas and is gradually mixed with the above combustible gas, the gas composition in the middle of mixing is on a straight line EY from point E to point Y. And is considered to give the maximum burning rate when the stoichiometric composition is reached at point H. Point H is the intersection of the straight line EY that is the operation line and the straight line AB that is the stoichiometric composition line, and points F and G are the intersections of the straight line EY that is the operation line and the straight lines BC and BD, respectively. And the limit concentration (the upper limit and the lower limit of the fuel concentration when the gas having the composition of point E and the gas having the composition of point Y (O 2 = 100 vol%) are mixed). Therefore, the combustion rate of the mixed gas having the composition of point H is applied as the “combustion rate of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas”.

可燃性ガスおよび助燃性ガスとしてその他の成分を用いる場合にも、上記の説明を参照して「可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度」を求めることができ、「助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速」が「可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度」以上となるように、可燃性ガス輸送機を用いて調節できるであろう。   Even when other components are used as the combustible gas and the auxiliary combustible gas, the “combustion rate of the mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustible gas” can be obtained by referring to the above explanation, The flow rate of the combustible gas at the mouth may be adjusted using a combustible gas transporter so that it is equal to or higher than the “combustion rate of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas”.

この結果、燃焼反応が発生したとしても、可燃性ガスが燃焼速度以上の流速で流れているので、可燃性ガスによって吹き消され、燃焼反応が拡大することを効果的に防止できる。燃焼反応の拡大を防止する効果が高いので、可燃性ガスおよび/または助燃性ガスにおける不活性ガスの含有量を低減させることができ、容積あたりの混合ガスの生産効率を向上させることができる。また、充填物を用いないか、低減させることができることから、容積あたりの混合ガスの生産効率を向上させるとともに、混合ガス生産時における可燃性ガスおよび/または助燃性ガスの供給圧力の圧力損失を低減させることができる。また、圧力損失が少ないことにより、可燃性ガス輸送機の動力コストが低減される傾向がある。   As a result, even if a combustion reaction occurs, since the combustible gas flows at a flow rate higher than the combustion speed, it is possible to effectively prevent the combustion reaction from being blown out by the combustible gas and expanding. Since the effect of preventing the expansion of the combustion reaction is high, the content of the inert gas in the combustible gas and / or the auxiliary combustible gas can be reduced, and the production efficiency of the mixed gas per volume can be improved. In addition, since the filler can be used or reduced, the production efficiency of the mixed gas per volume is improved, and the pressure loss of the supply pressure of the combustible gas and / or the auxiliary combustion gas during the mixed gas production is reduced. Can be reduced. In addition, since the pressure loss is small, the power cost of the combustible gas transporter tends to be reduced.

(実施形態2)
本発明のもう1つの実施形態における混合装置および混合ガスの製造方法について図3を参照して説明する。本実施形態は、上述の実施形態1を改変したものであり、特に説明のない限り実施形態1と同様とする。
(Embodiment 2)
A mixing apparatus and a mixed gas manufacturing method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a modification of the above-described first embodiment, and is the same as the first embodiment unless otherwise specified.

本実施形態の混合装置10’では、管状混合部1’が、その内部にて、助燃性ガス供給口5aおよび管状混合部の他端1bとの間に混合部材7を備えている。このように、助燃性ガス供給口5aおよび管状混合部の他端1bとの間に混合部材7を挿入することにより、可燃性ガスと助燃性ガスをより速やかに混合することができ、燃焼反応の拡大をより一層効果的に防止できる。   In the mixing apparatus 10 ′ of the present embodiment, the tubular mixing portion 1 ′ includes a mixing member 7 between the auxiliary combustible gas supply port 5 a and the other end 1 b of the tubular mixing portion. Thus, by inserting the mixing member 7 between the auxiliary combustible gas supply port 5a and the other end 1b of the tubular mixing portion, the combustible gas and the auxiliary combustible gas can be mixed more quickly, and the combustion reaction Can be more effectively prevented.

混合部材7には、例えばスタティックミキサー(旋回機構)や分散混合部材などを用い得る(図3では、例示的にスタティックミキサーを図示している)。   For example, a static mixer (swivel mechanism), a dispersion mixing member, or the like can be used as the mixing member 7 (in FIG. 3, a static mixer is illustrated by way of example).

スタティックミキサーは、例えば図4に示すスタティックミキサー7aのような構造を有し得(図4は管状混合部1’内の部分拡大図であり、スタティックミキサー7aは任意の適切な長さおよび/またはエレメント数を有し得る)、可燃性ガスおよび助燃性ガスを一緒に旋回させ得る。スタティックミキサーとして、例えば株式会社ノリタケカンパニーリミテドなどから市販されているものを使用できる。スタティックミキサーを用いた場合、圧力損失が比較的小さいという利点がある。また、管状混合部1’内の半径方向で均一な混合効果を得ることができる。   The static mixer may have a structure such as, for example, the static mixer 7a shown in FIG. 4 (FIG. 4 is a partially enlarged view of the tubular mixing portion 1 ′, and the static mixer 7a may have any appropriate length and / or Combustible gas and auxiliary combustible gas can be swirled together. As the static mixer, for example, those commercially available from Noritake Company Limited can be used. When a static mixer is used, there is an advantage that pressure loss is relatively small. In addition, a uniform mixing effect can be obtained in the radial direction in the tubular mixing portion 1 ′.

分散混合部材は、例えば図5に示す分散混合部材7bのような構造を有し得(図5は管状混合部1’内の部分拡大図であり、分散混合部材7bは、例えば鼓型の孔が千鳥形に配置されて構成され、任意の適切な長さおよび/またはエレメント数を有し得る)、可燃性ガスおよび助燃性ガスを一緒に分散(または分割)および混合するものである。分散混合部材として、例えば株式会社フジキンから市販されている「分散君」などを使用できる。分散混合部材を用いた場合、分散混合部材とガスとの接触面積が比較的大きいので、金属などの熱電導率の大きい材料で分散混合部材を構成すれば、火炎の冷却による不爆効果が得られる。また、分散混合部材の混合ゾーンは互いに独立していることが好ましい。   The dispersion mixing member may have a structure such as a dispersion mixing member 7b shown in FIG. 5 (FIG. 5 is a partially enlarged view inside the tubular mixing portion 1 ′, and the dispersion mixing member 7b has, for example, a drum-shaped hole. Are arranged in a staggered manner and may have any suitable length and / or number of elements), combustible gas and auxiliary combustible gas dispersed (or divided) and mixed together. As the dispersion mixing member, for example, “Dispersion-kun” commercially available from Fujikin Co., Ltd. can be used. When the dispersion mixing member is used, the contact area between the dispersion mixing member and the gas is relatively large. Therefore, if the dispersion mixing member is made of a material having a high thermal conductivity such as a metal, an unexplosive effect due to the cooling of the flame can be obtained. It is done. Moreover, it is preferable that the mixing zones of the dispersion mixing member are independent from each other.

(実施形態3)
本発明のもう1つの実施形態における混合装置および混合ガスの製造方法について図6を参照して説明する。本実施形態は、上述の実施形態1を改変したものであり、特に説明のない限り実施形態1と同様とする。
(Embodiment 3)
A mixing apparatus and a mixed gas manufacturing method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a modification of the above-described first embodiment, and is the same as the first embodiment unless otherwise specified.

本実施形態の混合装置10’’では、助燃性ガス供給口5aが存在する位置における管状混合部1’’の断面積が、管状混合部の一端1aの近傍における管状混合部1’’の断面積より小さくなるように、これらの位置の間にテーパー部1cを有する。   In the mixing apparatus 10 '' of the present embodiment, the cross-sectional area of the tubular mixing portion 1 '' at the position where the auxiliary combustible gas supply port 5a is present is such that the tubular mixing portion 1 '' near the one end 1a of the tubular mixing portion is cut off. A tapered portion 1c is provided between these positions so as to be smaller than the area.

管状混合部が略円形断面を有する場合、管状混合部の一端1aの近傍における管状混合部1’’の内径D1は、助燃性ガス供給口5aが存在する位置における管状混合部1’’の内径D2より大きい。図6に示すように、テーパー部1cより上流側(一端1a側)の略円筒部と、テーパー部1cより下流側(他端1b側)の略円筒部とが実質的に同軸上に配置され得、テーパー部1cが略円錐台形状を有してこれらの間を連続的に繋げている。   When the tubular mixing portion has a substantially circular cross section, the inner diameter D1 of the tubular mixing portion 1 '' in the vicinity of one end 1a of the tubular mixing portion is equal to the inner diameter of the tubular mixing portion 1 '' at the position where the auxiliary combustible gas supply port 5a exists. Greater than D2. As shown in FIG. 6, the substantially cylindrical portion on the upstream side (on the one end 1a side) from the tapered portion 1c and the substantially cylindrical portion on the downstream side (on the other end 1b side) from the tapered portion 1c are arranged substantially coaxially. The taper part 1c has a substantially truncated cone shape and continuously connects them.

尚、図示する態様では、助燃性ガス供給口5aが存在する位置における管状混合部1’’の内径D2は、テーパー部1cより下流側の略円筒部の内径と等しいが、本実施形態はこれに限定されないことに留意されたい。   In the illustrated embodiment, the inner diameter D2 of the tubular mixing portion 1 '' at the position where the auxiliary combustible gas supply port 5a exists is equal to the inner diameter of the substantially cylindrical portion on the downstream side of the tapered portion 1c. Note that it is not limited to:

本実施形態によれば、可燃性ガスは、助燃性ガス供給口5aにおいてより小さい断面積を通ることになるので、可燃性ガスの流速をより一層増すことができる。その分、可燃性ガス輸送機の負担を更に減らすことができ、助燃性ガス供給口5aにおける可燃性ガスの流速を、可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度以上に効率的に調節することができる。あるいは、可燃性ガス輸送機の運転条件を維持する場合には、可燃性ガスの流速が増すことにより、燃焼反応が拡大することをより確実に防止できる。   According to this embodiment, since the combustible gas passes through a smaller cross-sectional area at the auxiliary combustible gas supply port 5a, the flow rate of the combustible gas can be further increased. As a result, the burden on the combustible gas transporter can be further reduced, and the flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port 5a can be adjusted more efficiently than the combustion rate of the mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustible gas. can do. Or when maintaining the driving | running condition of a combustible gas transport machine, it can prevent more reliably that a combustion reaction expands by the flow velocity of combustible gas increasing.

(実施形態4)
本発明のもう1つの実施形態における混合装置および混合ガスの製造方法について図7を参照して説明する。本実施形態は、上述の実施形態1を改変したものであり、特に説明のない限り実施形態1と同様とする。
(Embodiment 4)
A mixing apparatus and a mixed gas manufacturing method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a modification of the above-described first embodiment, and is the same as the first embodiment unless otherwise specified.

本実施形態の混合装置10’’’では、助燃性ガス供給管5’が、助燃性ガス供給口5a’にて管状混合部1’’’の壁に、例えば図示するようにT字状に接続されている。   In the mixing apparatus 10 ′ ″ of the present embodiment, the auxiliary combustion gas supply pipe 5 ′ is formed on the wall of the tubular mixing portion 1 ′ ″ at the auxiliary combustion gas supply port 5a ′, for example, in a T shape as shown in the figure. It is connected.

好ましくは、助燃性ガス供給口5a’に多孔膜9を備える。多孔膜9は、通気性を有する膜であればよく、例えばセラミック、金網、高分子膜、焼結金属膜などを用い得る。多孔膜9が存在することにより、助燃性ガス供給管5’内での燃焼の発生が抑制される。   Preferably, a porous film 9 is provided in the auxiliary combustible gas supply port 5a '. The porous film 9 may be a film having air permeability, and for example, a ceramic, a wire mesh, a polymer film, a sintered metal film, or the like can be used. The presence of the porous membrane 9 suppresses the occurrence of combustion in the auxiliary combustible gas supply pipe 5 '.

本実施形態によれば、助燃性ガスを管状混合部1’’’の壁に接続された助燃性ガス供給口5a’から、好ましくは多孔膜9に通じて、管状混合部1’’’内に供給しているので、助燃性ガスを分散させながら供給でき、よって、可燃性ガスと速やかに混合することができる。   According to the present embodiment, the auxiliary gas is supplied from the auxiliary gas supply port 5a ′ connected to the wall of the tubular mixing portion 1 ′ ″, preferably through the porous membrane 9, into the tubular mixing portion 1 ′ ″. Therefore, the auxiliary combustible gas can be supplied while being dispersed, and thus can be quickly mixed with the combustible gas.

(実施形態5)
本発明の1つの実施形態における反応装置および混合ガスの供給方法について図8を参照して説明する。特に説明のない限り、上述の実施形態1〜4のいずれかと同様である。
(Embodiment 5)
The reaction apparatus and mixed gas supply method according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Unless otherwise specified, it is the same as any one of the first to fourth embodiments described above.

本実施形態の反応装置20は、実施形態1〜4にて上述したような混合装置に加えて、該混合装置の混合ガス出口に接続された反応器11を更に備える(図中、例示の目的で、実施形態1の混合装置を示すものとし、実施形態1と同様の部材には同じ参照番号を用いている)。反応器11は、目的の反応に応じて選択され得る。   The reaction apparatus 20 of the present embodiment further includes a reactor 11 connected to the mixed gas outlet of the mixing apparatus in addition to the mixing apparatus as described above in the first to fourth embodiments (for purposes of illustration in the figure). Thus, the mixing apparatus of the first embodiment is shown, and the same reference numerals are used for the same members as those of the first embodiment. The reactor 11 can be selected according to the target reaction.

このような反応装置20を用いて、可燃性ガスと助燃性ガスとを混合し、得られた可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスを反応させる。混合は実施形態1〜4のいずれかと同様であり、管状混合部1の他端1bから可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスが得られる。得られた混合ガスは、そのまま反応器11に供給され、反応器11内で反応に供される(図8では例示的に液相反応を図示している)。   Using such a reactor 20, the combustible gas and the auxiliary combustible gas are mixed, and the obtained mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustible gas is reacted. Mixing is the same as in any of Embodiments 1 to 4, and a mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas is obtained from the other end 1 b of the tubular mixing portion 1. The obtained mixed gas is supplied to the reactor 11 as it is, and is used for the reaction in the reactor 11 (FIG. 8 exemplarily shows a liquid phase reaction).

本実施形態によれば、実施形態1〜4と同様の効果が得られ、更に、可燃性ガスと助燃性ガスを反応器11に供給する直前に安全に混合することができる。   According to this embodiment, the same effects as those of Embodiments 1 to 4 can be obtained, and furthermore, the combustible gas and the auxiliary combustible gas can be safely mixed immediately before being supplied to the reactor 11.

本実施形態を限定するものではないが、可燃性ガスにはオレフィンおよび水素を用い得、助燃性ガスには酸素を用い得る。水素および酸素は反応器11内において過酸化水素を生じ、オレフィンのエポキシ化反応をもたらし得る。例えば、オレフィンとしてプロピレンを用いた場合、プロピレンオキシドを製造することが可能となる。より詳細には、実施形態7および8にて後述する。   Although this embodiment is not limited, olefin and hydrogen can be used for combustible gas, and oxygen can be used for auxiliary combustible gas. Hydrogen and oxygen produce hydrogen peroxide in reactor 11, which can lead to olefin epoxidation reactions. For example, when propylene is used as the olefin, propylene oxide can be produced. More details will be described later in Embodiments 7 and 8.

(実施形態6)
本発明のもう1つの実施形態における反応装置および混合ガスの供給方法について図9を参照して説明する。本実施形態は、上述の実施形態5を改変したものであり、特に説明のない限り実施形態5と同様である。
(Embodiment 6)
A reaction apparatus and a mixed gas supply method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a modification of the above-described fifth embodiment, and is the same as the fifth embodiment unless otherwise specified.

本実施形態の反応装置20’は、実施形態5の装置構成に加えて、助燃性ガス供給管5を通る助燃性ガスの流量を調節する調節弁13と、反応器11内の助燃性ガスの濃度を測定する測定器15と、測定器15および調節弁13に電気的に接続された制御器17とを備える。また、本実施形態に必須ではないが、反応器11と可燃性ガス輸送機3との間に循環ライン19が設けられ得る。   In addition to the apparatus configuration of the fifth embodiment, the reaction apparatus 20 ′ of the present embodiment includes a control valve 13 that adjusts the flow rate of the auxiliary combustion gas passing through the auxiliary combustion gas supply pipe 5, and the auxiliary combustion gas in the reactor 11. A measuring instrument 15 for measuring the concentration and a controller 17 electrically connected to the measuring instrument 15 and the control valve 13 are provided. Moreover, although not essential for the present embodiment, a circulation line 19 may be provided between the reactor 11 and the combustible gas transporter 3.

測定器15によって反応器11内の助燃性ガスの濃度を測定でき、制御器17には、この測定濃度のデータ信号が入力され、助燃性ガス供給管5を通る助燃性ガスの流量を調節するように、調節弁13へと制御信号を出力する。このようにして、測定器15で測定された反応器11内の助燃性ガスの濃度に基づいて、助燃性ガス供給管5を通る助燃性ガスの流量を調節弁13を通じて制御できる。これにより、管状混合部1に供給する助燃性ガスの量、ひいては反応器11内に送られる助燃性ガスの量を、所望通りにフィードバック制御できる。制御は、例えば、反応器11内の助燃性ガスの濃度を略一定に維持するように実施でき、これにより、反応器11内において燃焼反応を引き起こさない程度に制御できる。   The concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor 11 can be measured by the measuring device 15, and a data signal of this measured concentration is input to the controller 17 to adjust the flow rate of the auxiliary combustion gas through the auxiliary combustion gas supply pipe 5. Thus, a control signal is output to the control valve 13. In this way, the flow rate of the auxiliary combustion gas passing through the auxiliary combustion gas supply pipe 5 can be controlled through the control valve 13 based on the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor 11 measured by the measuring device 15. As a result, the amount of the auxiliary combustion gas supplied to the tubular mixing portion 1 and, consequently, the amount of the auxiliary combustion gas sent into the reactor 11 can be feedback controlled as desired. The control can be performed, for example, so as to maintain the concentration of the auxiliary combustible gas in the reactor 11 to be substantially constant, and thus can be controlled to the extent that no combustion reaction is caused in the reactor 11.

反応器11内のガスは、その大部分が可燃性ガスであり、反応で消費されなかった可燃性成分および場合により不活性成分などを含んでいる。反応器11内のガスを抜き出して、循環ライン19を通じて可燃性ガス輸送機3に戻すことにより、可燃性ガス、より具体的には可燃性成分および場合により不活性成分を効率的に再利用できる。尚、かかる構成は本実施形態に必須でないことに留意されたい。   Most of the gas in the reactor 11 is a flammable gas, and includes a flammable component that is not consumed in the reaction, and an inert component in some cases. By extracting the gas in the reactor 11 and returning it to the combustible gas transporter 3 through the circulation line 19, the combustible gas, more specifically the combustible component and possibly the inert component can be efficiently reused. . Note that such a configuration is not essential to the present embodiment.

(実施形態7)
本発明、より具体的には、実施形態1〜4の混合装置および混合ガスの製造方法ならびに実施形態5〜6の反応装置および混合ガスの供給方法は、特開2010−159245号公報に記載されるような酸化化合物の製造方法、特にエポキシ化合物の製造方法を実施するために利用され得る。
(Embodiment 7)
The present invention, more specifically, the mixing apparatus and mixed gas production method of Embodiments 1 to 4, and the reaction apparatus and mixed gas supply method of Embodiments 5 to 6 are described in JP 2010-159245 A. In particular, it can be used to carry out a method for producing such an oxide compound, particularly a method for producing an epoxy compound.

まず、可燃性ガスとしてオレフィンおよび水素を用い、助燃性ガスとして酸素を用い、これらを本発明の混合装置、例えば実施形態1〜4の混合装置を用いて混合し、得られる混合ガスを反応器に供給する。   First, olefin and hydrogen are used as the combustible gas, oxygen is used as the auxiliary combustible gas, these are mixed using the mixing apparatus of the present invention, for example, the mixing apparatus of Embodiments 1 to 4, and the resulting mixed gas is the reactor. To supply.

そして、反応工程として、反応器中にて、オレフィン、酸素、および水素を、チタノシリケート(I)またはそのシリル化物、および貴金属触媒の存在下に反応させることにより、エポキシ化合物が得られる。酸素および水素は、貴金属触媒の存在下に、過酸化水素を生じ、過酸化水素は、オレフィンに対して酸化剤として作用して、エポキシ化合物を生じる。   As a reaction step, an epoxy compound is obtained by reacting olefin, oxygen, and hydrogen in the reactor in the presence of titanosilicate (I) or a silylated product thereof and a noble metal catalyst. Oxygen and hydrogen produce hydrogen peroxide in the presence of a noble metal catalyst, which acts as an oxidant on the olefin to produce an epoxy compound.

以下、本実施形態において用いるチタノシリケート(I)またはそのシリル化物およびその調製方法と、これを用いた反応工程とについて詳述する。   Hereinafter, the titanosilicate (I) used in this embodiment or its silylated product, its preparation method, and the reaction process using this will be described in detail.

・チタノシリケート(I)またはそのシリル化物およびその調製方法
チタノシリケート(I)は、下記X線回折パターンを有するチタノシリケート(II)と、構造規定剤と、を接触させることにより得られる。
X線回折パターン
(格子面間隔d/Å)
12.4±0.8
10.8±0.3
9.0 ±0.3
6.0 ±0.3
3.9 ±0.1
3.4 ±0.1
-Titanosilicate (I) or a silylated product thereof and preparation method thereof Titanosilicate (I) is obtained by contacting titanosilicate (II) having the following X-ray diffraction pattern with a structure-directing agent. .
X-ray diffraction pattern (lattice spacing d / Å)
12.4 ± 0.8
10.8 ± 0.3
9.0 ± 0.3
6.0 ± 0.3
3.9 ± 0.1
3.4 ± 0.1

チタノシリケートとは、4配位Ti(チタン)を持つシリケートの総称である。本明細書において、チタノシリケートとは、実質的に4配位Tiを持つチタノシリケートを意味し、200nm〜500nmの波長領域における紫外可視吸収スペクトルが、210nm〜230nmの波長領域で最大の吸収ピークが現れるものを表す(例えば、Chemical Communications 1026−1027,(2002) 図2(d)、(e)参照)。
上記紫外可視吸収スペクトルは、拡散反射装置を付属した紫外可視分光光度計を用いて、拡散反射法にて測定することができる。
Ti−MWWとは、MWW構造を有する結晶性チタノシリケートを意味する。MWW構造とは、国際ゼオライト学会(IZA)が規定する構造コードで表される分子ふるいの構造であり、酸素10員環からなる細孔と酸素10員環からなる入口とを持つスーパーケージ(0.7×0.7×1.8nm)と酸素12員環からなる入口を持つハーフカップ状のサイドポケットを有している。
Titanosilicate is a general term for silicates having tetracoordinate Ti (titanium). In the present specification, titanosilicate means a titanosilicate having substantially tetracoordinated Ti, and an ultraviolet-visible absorption spectrum in a wavelength region of 200 nm to 500 nm has a maximum absorption in a wavelength region of 210 nm to 230 nm. A peak appears (for example, see Chemical Communications 1026-1027, (2002) FIGS. 2D and 2E).
The ultraviolet-visible absorption spectrum can be measured by a diffuse reflection method using an ultraviolet-visible spectrophotometer equipped with a diffuse reflection device.
Ti-MWW means crystalline titanosilicate having an MWW structure. The MWW structure is a molecular sieve structure represented by a structure code defined by the International Zeolite Society (IZA), and has a super cage (0 .7 × 0.7 × 1.8 nm) and a half cup-shaped side pocket having an inlet made of a 12-membered oxygen ring.

上記チタノシリケート(I)は、チタノシリケート(II)と、構造規定剤と、を接触させることにより得られるので、該チタノシリケート(II)に基づく多孔質構造において構造規定剤を含む細孔が一定の割合で存在すると考えられる。上記チタノシリケート(I)がこのような多孔質構造であることは、X線回折パターンから確認される。
更に、上記チタノシリケート(I)は、該チタノシリケート(II)と、構造規定剤と、の接触により焼成工程を経ずに得られるので、X線回折パターンのピーク強度比がMWW構造とは異なる。上記チタノシリケート(I)は、有機化合物の酸化反応(本実施形態においてはオレフィンのエポキシ化反応)の触媒として優れた活性を示す。
Since the titanosilicate (I) is obtained by bringing the titanosilicate (II) into contact with the structure directing agent, the fine structure containing the structure directing agent in the porous structure based on the titanosilicate (II) is obtained. It is believed that the pores are present at a certain rate. It is confirmed from the X-ray diffraction pattern that the titanosilicate (I) has such a porous structure.
Furthermore, since the titanosilicate (I) is obtained without contacting the titanosilicate (II) and the structure directing agent without a firing step, the peak intensity ratio of the X-ray diffraction pattern is MWW structure. Is different. The titanosilicate (I) exhibits an excellent activity as a catalyst for an organic compound oxidation reaction (olefin epoxidation reaction in the present embodiment).

上記チタノシリケート(I)は、紫外可視分光光度計を用い、拡散反射法(ベースライン用標準物質:スペクトラロン)にて測定した紫外可視吸収スペクトルにおいて210nm〜230nmの波長領域で吸収ピークを示す。
該チタノシリケート(I)は、下記X線回折パターンを示す。
(格子面間隔d/Å)
12.4±0.8
10.8±0.3
9.0 ±0.3
6.0 ±0.3
3.9 ±0.1
3.4 ±0.1
上記格子面間隔において、「d/Å」は、面格子間隔dの単位がオングストロームであることを表す。
チタノシリケート(I)は、さらにX線回折パターンにおいて、(9.0±0.3)のピーク強度Xと、(3.4±0.1)のピーク強度Xと、の強度比X/Xが、0を超え、0.4以下である関係を示す。
上記X線回折パターンは、銅K−アルファ放射線を照射するX線回折装置を用いて測定することができる。
The titanosilicate (I) shows an absorption peak in a wavelength region of 210 nm to 230 nm in an ultraviolet-visible absorption spectrum measured by a diffuse reflection method (baseline reference material: Spectralone) using an ultraviolet-visible spectrophotometer. .
The titanosilicate (I) exhibits the following X-ray diffraction pattern.
(Lattice spacing d / Å)
12.4 ± 0.8
10.8 ± 0.3
9.0 ± 0.3
6.0 ± 0.3
3.9 ± 0.1
3.4 ± 0.1
In the lattice spacing, “d / Å” indicates that the unit of the lattice spacing d is angstrom.
Titanosilicate (I), in yet X-ray diffraction pattern, the peak intensity X 1 in (9.0 ± 0.3), the intensity ratio of the peak intensity X 2, of (3.4 ± 0.1) A relationship in which X 1 / X 2 is more than 0 and 0.4 or less is shown.
The X-ray diffraction pattern can be measured using an X-ray diffractometer that irradiates copper K-alpha radiation.

上記チタノシリケート(I)において、ケイ素と窒素とのモル比(Si/N比)は、特に制限されないが、5以上50以下であることが好ましい。
上記Si/N比の下限は、より好ましくは8以上であり、さらに好ましくは10以上である。上記Si/N比の上限は、より好ましくは35以下であり、さらに好ましくは18以下であり、特に好ましくは16以下である。
チタノシリケート(I)は、Si/N比が上記範囲内にある場合、良好な触媒活性を有する。
なお、上記Si/N比は、被測定試料を元素分析することにより求められる。この元素分析は、以下の通り一般的な方法で実施することができる。Ti(チタン)、Si(ケイ素)及びB(ホウ素)の含量は、アルカリ融解−硝酸溶解−ICP発光分析法にて測定できる。N(窒素)の含量は、酸素循環燃焼・TCD検出方式にて測定できる。
In the titanosilicate (I), the molar ratio of silicon to nitrogen (Si / N ratio) is not particularly limited, but is preferably 5 or more and 50 or less.
The lower limit of the Si / N ratio is more preferably 8 or more, and even more preferably 10 or more. The upper limit of the Si / N ratio is more preferably 35 or less, still more preferably 18 or less, and particularly preferably 16 or less.
Titanosilicate (I) has good catalytic activity when the Si / N ratio is within the above range.
The Si / N ratio is obtained by elemental analysis of the sample to be measured. This elemental analysis can be performed by a general method as follows. The contents of Ti (titanium), Si (silicon) and B (boron) can be measured by alkali melting-nitric acid dissolution-ICP emission analysis. The content of N (nitrogen) can be measured by an oxygen circulating combustion / TCD detection method.

上記チタノシリケート(I)は、水蒸気吸着法により測定した比表面積値(SHO)と、窒素吸着法により測定した比表面積値(SN)と、の比(SHO/SN)が0.7以上であると好ましく、0.8以上であるとさらに好ましい。該SHO/SNの上限は、1.5以下であると好ましく、1.3以下であるとさらに好ましい。
上記SNは、被測定試料を150℃で脱気した後、窒素吸着法により測定し、BET法により算出される。上記SHOは、被測定試料を150℃で脱気した後、298Kの吸着温度にて水蒸気吸着法により測定し、BET法により算出される。
The titanosilicate (I) is a ratio (SH 2 O / SN 2 ) between a specific surface area value (SH 2 O) measured by a water vapor adsorption method and a specific surface area value (SN 2 ) measured by a nitrogen adsorption method. Is preferably 0.7 or more, and more preferably 0.8 or more. The upper limit of the SH 2 O / SN 2 is preferably 1.5 or less, and more preferably 1.3 or less.
The SN 2 is calculated by the BET method after measuring the sample to be measured at 150 ° C., then measuring by the nitrogen adsorption method. The SH 2 O is calculated by the BET method after the sample to be measured is deaerated at 150 ° C., measured by the water vapor adsorption method at an adsorption temperature of 298K.

上記チタノシリケート(I)のシリル化物は、例えば、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン等のシリル化剤でチタノシリケート(I)をシリル化することにより得られる。   The silylated product of the titanosilicate (I) can be obtained, for example, by silylating the titanosilicate (I) with a silylating agent such as 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane. .

本明細書において、構造規定剤とは、ゼオライト構造の形成に利用される有機化合物を意味する。上記構造規定剤は、その周囲にポリケイ酸イオンやポリメタロケイ酸イオンを組織することによりゼオライト構造の前駆体を形成することができる(ゼオライトの科学と工学33−34頁 2000年 講談社サイエンティフィク 参照)。
上記構造規定剤としては、MWW構造を有するゼオライトを形成することができる窒素含有化合物が好ましく、例えば、ピペリジン、ヘキサメチレンイミン等の有機アミン;N,N,N−トリメチル−1−アダマンタンアンモニウム塩(N,N,N−トリメチル−1−アダマンタンアンモニウムヒドロキシド、N,N,N−トリメチル−1−アダマンタンアンモニウムイオダイド等)やChemistry Letters 916−917 (2007)記載のオクチルトリメチルアンモニウム塩(オクチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、オクチルトリメチルアンモニウムブロマイド等)等の4級アンモニウム塩が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよいし、2種類以上を任意の割合で混合して用いてもよい。
特に好ましい構造規定剤は、ピペリジン又はヘキサメチレンイミンであり、これらは併用することもできる。
In the present specification, the structure directing agent means an organic compound used for forming a zeolite structure. The above structure-directing agent can form a precursor of a zeolite structure by organizing polysilicate ions or polymetallosilicate ions around it (see Zeolite Science and Engineering, pages 33-34, 2000, Kodansha Scientific) .
The structure directing agent is preferably a nitrogen-containing compound capable of forming a zeolite having an MWW structure. For example, organic amines such as piperidine and hexamethyleneimine; N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium salt ( Octyltrimethylammonium salt (octyltrimethylammonium salt) described in Chemistry Letters 916-917 (2007), N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium hydroxide, N, N, N-trimethyl-1-adamantanammonium iodide, etc.) Quaternary ammonium salts such as hydroxide and octyltrimethylammonium bromide). These compounds may be used singly or in combination of two or more at any ratio.
Particularly preferred structure directing agents are piperidine or hexamethyleneimine, and these may be used in combination.

上記チタノシリケート(I)の製造において、該構造規定剤の量は、上記チタノシリケート(II)1質量部に対し、0.01質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましく、1質量部以上がさらに好ましく、2質量部以上が特に好ましい。該構造規定剤の量は、上記チタノシリケート(II)1質量部に対し、100質量部以下が好ましく、50質量部以下がより好ましく、20質量部以下がさらに好ましく、15質量部以下がより一層好ましく、10質量部以下が特に好ましい。   In the production of the titanosilicate (I), the amount of the structure-directing agent is preferably 0.01 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more with respect to 1 part by mass of the titanosilicate (II). 1 part by mass or more is more preferable, and 2 parts by mass or more is particularly preferable. The amount of the structure directing agent is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, still more preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 15 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the titanosilicate (II). More preferred is 10 parts by mass or less.

該構造規定剤の量が上記範囲内にある場合、チタノシリケート(I)を容易に調製することができる。   When the amount of the structure-directing agent is within the above range, titanosilicate (I) can be easily prepared.

上記チタノシリケート(II)と、該構造規定剤と、の接触は、該チタノシリケート(II)と該構造規定剤とをオートクレーブ等の密閉容器に入れ、加熱しつつ加圧する方法で行ってもよいし、大気下、ガラス製フラスコ等の容器中で該チタノシリケート(II)と該構造規定剤とを撹拌しながら、あるいは撹拌せずに混合する方法で行ってもよい。
接触の際の温度は、その下限は0℃以上が好ましく、20℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましく、100℃以上が特に好ましい。該温度の上限は、250℃程度であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下である。
かかる接触の際の圧力は、特に制限は無いが、ゲージ圧力で0〜10MPa程度が好ましい。接触により得られたチタノシリケート(I)は、例えば、ろ過により分離される。必要により、分離したチタノシリケート(I)を、洗浄、乾燥等の後処理を行ってもよい。得られるチタノシリケート(I)における構造規定剤の量は、この後処理の操作により調整することもできる。
Contact between the titanosilicate (II) and the structure directing agent is carried out by placing the titanosilicate (II) and the structure directing agent in a closed container such as an autoclave and applying pressure while heating. Alternatively, the titanosilicate (II) and the structure directing agent may be mixed in a container such as a glass flask in the air with or without stirring.
The lower limit of the contact temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, further preferably 50 ° C. or higher, and particularly preferably 100 ° C. or higher. The upper limit of the temperature is about 250 ° C, preferably 200 ° C or lower, more preferably 180 ° C or lower.
The pressure at the time of such contact is not particularly limited, but is preferably about 0 to 10 MPa as a gauge pressure. The titanosilicate (I) obtained by contact is separated, for example, by filtration. If necessary, the separated titanosilicate (I) may be subjected to post-treatment such as washing and drying. The amount of the structure-directing agent in the obtained titanosilicate (I) can also be adjusted by this post-treatment operation.

チタノシリケート(I)は、上記接触後、さらに洗浄を行うことにより得られるものが好ましい。かかる洗浄を行うことにより、得られるチタノシリケート(I)の純度が上がるだけでなく、チタノシリケート(I)に存在する構造規定剤の量が調整されると考えられる。上記洗浄は、必要により洗浄液の量やpH等を適宜調整して行えばよい。上記洗浄は、洗浄液として水を用いることが好ましく、洗浄液のpHが7〜11となるまで行うことがより好ましい。上記接触後に乾燥を行う場合、温度等の条件は、下記のチタノシリケート(I)の特徴が損なわれない範囲で適宜設定することができる。
なお、チタノシリケート(I)は、焼成することによりMWW構造に変換されるので、Ti−MWW前駆体に分類される。
The titanosilicate (I) is preferably obtained by further washing after the contact. By performing such washing, not only the purity of the obtained titanosilicate (I) is increased, but the amount of the structure-directing agent present in the titanosilicate (I) is considered to be adjusted. The above-described cleaning may be performed by appropriately adjusting the amount of cleaning liquid, pH and the like as necessary. The washing is preferably performed using water as the washing liquid, and more preferably performed until the pH of the washing liquid becomes 7 to 11. When drying after the contact, conditions such as temperature can be appropriately set as long as the characteristics of the following titanosilicate (I) are not impaired.
In addition, since titanosilicate (I) is converted into an MWW structure by firing, it is classified as a Ti-MWW precursor.

上記チタノシリケート(II)としては、例えば、MWW構造またはMSE構造を有する結晶性チタノシリケート、Ti−MWW前駆体(a)、Ti−YNU−1が挙げられる。
上記Ti−YNU−1としては、例えば、アンゲバンテヒミー・インターナショナルエディション(Angewandte Chemie International Edition)43,236−240,(2004)に記載されたTi−YNU−1等が挙げられる。
上記MWW構造を有する結晶性チタノシリケートとしては、例えば、特開2003−327425号公報に記載されたTi−MWW等が挙げられる。
上記MSE構造を有する結晶性チタノシリケートとしては、例えば、特開2008−50186号公報に記載されたTi−MCM−68等が挙げられる。
Examples of the titanosilicate (II) include crystalline titanosilicate having an MWW structure or MSE structure, Ti-MWW precursor (a), and Ti-YNU-1.
As said Ti-YNU-1, Ti-YNU-1 etc. which were described in Angewante Chemie International Edition 43,236-240, (2004) etc. are mentioned, for example.
Examples of the crystalline titanosilicate having the MWW structure include Ti-MWW described in JP-A No. 2003-327425.
Examples of the crystalline titanosilicate having the MSE structure include Ti-MCM-68 described in JP-A-2008-50186.

本明細書において、Ti−MWW前駆体は、層状構造を有するチタノシリケートを意味する。このようなTi−MWW前駆体は、焼成することによりTi−MWWとなる性質を示す。
上記Ti−MWW前駆体(a)は、焼成することによりTi−MWWに変換される層状チタノシリケートである。該Ti−MWW前駆体(a)は、ケイ素と窒素のモル比(Si/N比)が21以上であることが好ましい。上記Ti−MWW前駆体(a)として、チタノシリケート(I)を用いることもできる。
Ti−MWW前駆体(a)としては、例えば、特開2005−262164号公報に記載されたTi−MWW前駆体等が挙げられる。
上記チタノシリケート(II)としては、MWW構造もしくはMSE構造を有する結晶性チタノシリケート、又はTi−MWW前駆体(a)が好ましく、MWW構造を有するTi−MWW、又はTi−MWW前駆体(a)がより好ましい。
In the present specification, the Ti-MWW precursor means a titanosilicate having a layered structure. Such a Ti-MWW precursor exhibits the property of becoming Ti-MWW when fired.
The Ti-MWW precursor (a) is a layered titanosilicate that is converted into Ti-MWW by firing. The Ti-MWW precursor (a) preferably has a molar ratio of silicon to nitrogen (Si / N ratio) of 21 or more. As the Ti-MWW precursor (a), titanosilicate (I) can also be used.
Examples of the Ti-MWW precursor (a) include a Ti-MWW precursor described in JP-A-2005-262164.
As the titanosilicate (II), a crystalline titanosilicate having an MWW structure or an MSE structure, or a Ti-MWW precursor (a) is preferable, and a Ti-MWW or Ti-MWW precursor having an MWW structure ( a) is more preferred.

上記チタノシリケート(II)は、上述の文献に記載された方法等、公知の方法で製造することができる。MWW構造を有する結晶性チタノシリケートは、例えば、Ti−MWW前駆体(a)を焼成することにより製造することもできる。   The titanosilicate (II) can be produced by a known method such as the method described in the above-mentioned literature. The crystalline titanosilicate having an MWW structure can also be produced, for example, by firing a Ti-MWW precursor (a).

・反応工程
上記チタノシリケート(I)またはそのシリル化物を、本実施形態のオレフィンのエポキシ化反応(オレフィン化合物が対応するエポキシ化合物に変換される反応)において触媒として使用する。本実施形態において、オレフィンのエポキシ化反応のための酸化剤となる過酸化水素は、酸化反応と同一反応系内で製造することにより供給され、より具体的には、貴金属触媒の存在下で酸素と水素から製造される。かかる反応工程は、溶媒を含む液相中で行われることが好ましい。
Reaction Step The titanosilicate (I) or a silylated product thereof is used as a catalyst in the olefin epoxidation reaction (reaction in which an olefin compound is converted into a corresponding epoxy compound) of this embodiment. In this embodiment, hydrogen peroxide as an oxidant for the olefin epoxidation reaction is supplied by being produced in the same reaction system as the oxidation reaction, and more specifically, oxygen in the presence of a noble metal catalyst. And hydrogen. Such a reaction step is preferably performed in a liquid phase containing a solvent.

本実施形態において、チタノシリケート(I)は、予め過酸化水素を接触させた後に反応に供することもできる。
上記接触における過酸化水素として、過酸化水素溶液を用いることができる。該過酸化水素溶液の濃度は0.0001質量%〜50質量%の範囲であると好ましい。過酸化水素溶液は、水溶液であってもよいし、水以外の溶媒の溶液であってもよい。水以外の溶媒としては、酸化反応の溶媒等の中から好適な溶媒を選択することができる。上記接触の温度は、0〜100℃の範囲で行われると好ましく、0〜60℃の範囲で行われるとさらに好ましい。
In this embodiment, titanosilicate (I) can be subjected to a reaction after previously contacting with hydrogen peroxide.
A hydrogen peroxide solution can be used as the hydrogen peroxide in the contact. The concentration of the hydrogen peroxide solution is preferably in the range of 0.0001% by mass to 50% by mass. The hydrogen peroxide solution may be an aqueous solution or a solution of a solvent other than water. As the solvent other than water, a suitable solvent can be selected from among solvents for oxidation reaction and the like. The contact temperature is preferably in the range of 0 to 100 ° C, and more preferably in the range of 0 to 60 ° C.

オレフィン(またはオレフィン化合物)としては、置換もしくは無置換のヒドロカルビル基又は、水素がオレフィン二重結合を構成する炭素原子に結合した化合物が挙げられる。
ヒドロカルビル基の置換基としては、水酸基、ハロゲン原子、カルボニル基、アルコキシカルボニル基、シアノ基及びニトロ基等が挙げられる。ヒドロカルビル基としては、飽和のヒドロカルビル基が例示され、飽和のヒドロカルビル基としてはアルキル基が例示される。
オレフィンとしては、具体的には、炭素数2〜10のアルケン、及び炭素数4〜10のシクロアルケンが例示される。
炭素数2〜10のアルケンとしては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、2−ブテン、イソブテン、2−ペンテン、3−ペンテン、2−ヘキセン、3−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、2−ヘプテン、3−ヘプテン、2−オクテン、3−オクテン、2−ノネン、3−ノネン、2−デセン及び3−デセン等が例示される。
炭素数4〜10のシクロアルケンとしては、シクロブテン、シクロペンテン、シクロへキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロノネン、シクロデセン等が例示される。
本実施形態において、オレフィンとしては、炭素数2〜10のアルケンがより好ましく、炭素数2〜5のアルケンが更に好ましく、プロピレンが特に好ましい。
Examples of the olefin (or olefin compound) include a substituted or unsubstituted hydrocarbyl group or a compound in which hydrogen is bonded to a carbon atom constituting an olefin double bond.
Examples of the substituent of the hydrocarbyl group include a hydroxyl group, a halogen atom, a carbonyl group, an alkoxycarbonyl group, a cyano group, and a nitro group. Examples of the hydrocarbyl group include saturated hydrocarbyl groups, and examples of the saturated hydrocarbyl group include alkyl groups.
Specific examples of the olefin include alkene having 2 to 10 carbon atoms and cycloalkene having 4 to 10 carbon atoms.
Examples of the alkene having 2 to 10 carbon atoms include ethylene, propylene, butene, pentene, hexene, heptene, octene, nonene, decene, 2-butene, isobutene, 2-pentene, 3-pentene, 2-hexene, 3-hexene, Examples include 4-methyl-1-pentene, 2-heptene, 3-heptene, 2-octene, 3-octene, 2-nonene, 3-nonene, 2-decene and 3-decene.
Examples of the cycloalkene having 4 to 10 carbon atoms include cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, cyclooctene, cyclononene, and cyclodecene.
In the present embodiment, the olefin is more preferably an alkene having 2 to 10 carbon atoms, more preferably an alkene having 2 to 5 carbon atoms, and particularly preferably propylene.

該貴金属触媒としては、パラジウム、白金、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、金等の貴金属、またはそれらの合金もしくは混合物があげられる。好ましい貴金属としては、パラジウム、白金、金が挙げられる。より好ましい貴金属はパラジウムである。パラジウムとしては、例えば、パラジウムコロイドを用いてもよい(例えば、特開2002−294301号公報、実施例1等参照)。上記貴金属触媒として、酸化反応系内で還元することにより貴金属に変換される貴金属化合物を用いてよく、好ましい貴金属化合物はパラジウム化合物である。なお、該貴金属触媒として、パラジウムを用いる場合、更に白金、金、ロジウム、イリジウム、オスミウム等のパラジウム以外の金属も添加混合して用いることができる。好ましいパラジウム以外の金属としては、白金があげられる。   Examples of the noble metal catalyst include noble metals such as palladium, platinum, ruthenium, rhodium, iridium, osmium and gold, or alloys or mixtures thereof. Preferable noble metals include palladium, platinum, and gold. A more preferred noble metal is palladium. As palladium, for example, a palladium colloid may be used (see, for example, JP-A-2002-294301, Example 1). As the noble metal catalyst, a noble metal compound that is converted into a noble metal by reduction in an oxidation reaction system may be used, and a preferred noble metal compound is a palladium compound. In addition, when using palladium as this noble metal catalyst, metals other than palladium, such as platinum, gold | metal | money, rhodium, iridium, and osmium, can also be added and mixed and used. A preferable metal other than palladium is platinum.

該パラジウム化合物として、例えば、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸ナトリウム四水和物、ヘキサクロロパラジウム(IV)酸カリウム等の4価のパラジウム化合物類;塩化パラジウム(II)、臭化パラジウム(II)、酢酸パラジウム(II)、パラジウムアセチルアセトナート(II)、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム(II)、ジクロロ(ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン)パラジウム(II)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ジクロロテトラアンミンパラジウム(II)、ジブロモテトラアンミンパラジウム(II)、ジクロロ(シクロオクタ−1,5−ジエン)パラジウム(II)、パラジウムトリフルオロアセテート(II)等の2価パラジウム化合物類が例示される。   Examples of the palladium compound include tetravalent palladium compounds such as sodium hexachloropalladium (IV) tetrahydrate and potassium hexachloropalladium (IV); palladium (II) chloride, palladium (II) bromide, palladium acetate (II), palladium acetylacetonate (II), dichlorobis (benzonitrile) palladium (II), dichlorobis (acetonitrile) palladium (II), dichloro (bis (diphenylphosphino) ethane) palladium (II), dichlorobis (triphenyl) Phosphine) palladium (II), dichlorotetraammine palladium (II), dibromotetraammine palladium (II), dichloro (cycloocta-1,5-diene) palladium (II), palladium trifluoroacetate (II) 2-valent palladium compounds such as are exemplified.

貴金属は、担体に担持して使用されることが好ましい。貴金属は、チタノシリケート(I)に担持して使用することもできるし、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ニオビア等の酸化物;ニオブ酸、ジルコニウム酸、タングステン酸、チタン酸等の水化物;炭素;あるいはそれらの混合物に担持して使用することもできる。チタノシリケート(I)以外に貴金属を担持させた場合、貴金属を担持した担体をチタノシリケート(I)と混合し、当該混合物を触媒として使用することができる。チタノシリケート(I)以外の担体の中では、炭素が好ましい担体として挙げられる。炭素担体としては、活性炭、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ等が知られている。   The noble metal is preferably used by being supported on a carrier. The noble metal can be used by being supported on titanosilicate (I), and oxides such as silica, alumina, titania, zirconia and niobium; hydrates such as niobic acid, zirconium acid, tungstic acid and titanic acid; Carbon; or a mixture thereof can also be used. When a noble metal is supported in addition to titanosilicate (I), the carrier supporting the noble metal can be mixed with titanosilicate (I), and the mixture can be used as a catalyst. Among carriers other than titanosilicate (I), carbon is a preferred carrier. Known carbon carriers include activated carbon, carbon black, graphite, carbon nanotubes and the like.

貴金属担持触媒の調製方法としては、例えば、貴金属化合物を担体上に担持した後、還元する方法が知られている。貴金属化合物の担持は、含浸法等の従来公知の方法を用いることができる。
還元方法としては、水素等の還元剤を用いて還元してもよいし、不活性ガス雰囲気下、熱分解時に発生するアンモニアガスで還元してもよい。還元温度は、貴金属化合物の種類等によって異なるが、貴金属化合物としてジクロロテトラアンミンパラジウム(II)を用いた場合は、100〜500℃の範囲が好ましく、200〜350℃の範囲が更に好ましい。
上記貴金属担持触媒は、貴金属を0.01〜20質量%の範囲、好ましくは0.1〜5質量%の範囲で含む。
貴金属の使用量は、チタノシリケート(I)1質量部に対し、0.00001質量部以上であればよく、0.0001質量部以上が好ましく、0.001質量部以上が更に好ましい。該貴金属の使用量は、チタノシリケート(I)1質量部に対し、100質量部以下であればよく、20質量部以下が好ましく、5質量部以下が更に好ましい。
As a method for preparing a noble metal-supported catalyst, for example, a method in which a noble metal compound is supported on a support and then reduced is known. For supporting the noble metal compound, a conventionally known method such as an impregnation method can be used.
As a reduction method, reduction may be performed using a reducing agent such as hydrogen, or reduction may be performed with ammonia gas generated during thermal decomposition in an inert gas atmosphere. The reduction temperature varies depending on the kind of the noble metal compound and the like, but when dichlorotetraamminepalladium (II) is used as the noble metal compound, the range of 100 to 500 ° C is preferable, and the range of 200 to 350 ° C is more preferable.
The noble metal-supported catalyst contains a noble metal in a range of 0.01 to 20% by mass, preferably in a range of 0.1 to 5% by mass.
The amount of the precious metal used may be 0.00001 parts by mass or more, preferably 0.0001 parts by mass or more, and more preferably 0.001 parts by mass or more with respect to 1 part by mass of titanosilicate (I). The amount of the precious metal used may be 100 parts by mass or less, preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 5 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of titanosilicate (I).

反応系に用いる溶媒としては、水、有機溶媒あるいは両者の混合物等が挙げられる。
有機溶媒としては、アルコール溶媒、ケトン溶媒、ニトリル溶媒、エーテル溶媒、脂肪族炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒、ハロゲン化炭化水素溶媒、エステル溶媒、及びそれらの混合物が挙げられる。
脂肪族炭化水素溶媒としては、ヘキサン、ヘプタン等の炭素数5〜10の脂肪族炭化水素が挙げられる。芳香族炭化水素溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭素数6〜15の芳香族炭化水素が挙げられる。
上記アルコール溶媒としては、炭素数1〜6の1価アルコール、炭素数2〜8のグリコール等が挙げられる。上記アルコール溶媒としては、炭素数1〜8の脂肪族アルコールが好ましく、メタノール、エタノール、イソプロパノール及びtert−ブタノール等の炭素数1〜4の1価アルコールがより好ましく、tert−ブタノールが更に好ましい。
上記ニトリル溶媒としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、イソブチロニトリル、ブチロニトリル等の炭素数2〜4のアルキルニトリル及びベンゾニトリルが好ましく、アセトニトリルが特に好ましい。
上記有機溶媒としては、触媒活性、選択性の観点から、アルコール溶媒及び/又はニトリル溶媒が好ましい。
Examples of the solvent used in the reaction system include water, an organic solvent, a mixture of both, and the like.
Examples of the organic solvent include alcohol solvents, ketone solvents, nitrile solvents, ether solvents, aliphatic hydrocarbon solvents, aromatic hydrocarbon solvents, halogenated hydrocarbon solvents, ester solvents, and mixtures thereof.
Examples of the aliphatic hydrocarbon solvent include aliphatic hydrocarbons having 5 to 10 carbon atoms such as hexane and heptane. As an aromatic hydrocarbon solvent, C6-C15 aromatic hydrocarbons, such as benzene, toluene, xylene, are mentioned.
As said alcohol solvent, C1-C6 monohydric alcohol, C2-C8 glycol, etc. are mentioned. The alcohol solvent is preferably an aliphatic alcohol having 1 to 8 carbon atoms, more preferably a monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, isopropanol and tert-butanol, more preferably tert-butanol.
As said nitrile solvent, C2-C4 alkyl nitriles and benzonitrile, such as acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile, butyronitrile, are preferable, and acetonitrile is especially preferable.
The organic solvent is preferably an alcohol solvent and / or a nitrile solvent from the viewpoint of catalytic activity and selectivity.

この反応工程において、緩衝剤を反応系に存在させた場合、触媒活性の減少を防止したり、触媒活性をさらに増大させたり、することができ、原料ガスの利用効率を向上させることができる。
該緩衝剤は、液相中に溶解させることにより反応系に存在させることが典型的であるが、予め貴金属錯体の一部に含ませておいてもよい。例えば、パラジウム(Pd)テトラアンミンクロリド等のアンミン錯体等を担体上に含浸法等によって担持した後、還元し、アンモニウムイオンを残存させ、エポキシ化反応中に緩衝剤を発生させる方法がある。緩衝剤の添加量は、液相の溶媒1kgあたり、0.001〜100mmol/kgであると好ましい。
該緩衝剤としては、
1)硫酸イオン、硫酸水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸2水素イオン、ピロリン酸水素イオン、ピロリン酸イオン、ハロゲンイオン、硝酸イオン、水酸化物イオン、及び、炭素数1〜10のカルボン酸イオンからなる群より選ばれるアニオンと、
2)アンモニウム、炭素数1〜20のアルキルアンモニウム、炭素数7〜20のアルキルアリールアンモニウム、アルカリ金属、及び、アルカリ土類金属からなる群より選ばれるカチオンと、
からなる緩衝剤が例示される。
ここで、炭素数1〜10のカルボン酸イオンとしては、酢酸イオン、蟻酸イオン、酢酸イオン、プロピオン酸イオン、酪酸イオン、吉草酸イオン、カプロン酸イオン、カプリル酸イオン、カプリン酸イオン、及び安息香酸イオン等が例示される。
炭素数1〜20のアルキルアンモニウムの例としては、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラ−n−プロピルアンモニウム、テトラ−n−ブチルアンモニウム、及びセチルトリメチルアンモニウム等が挙げられる。
アルカリ金属及びアルカリ土類金属のカチオンの例は、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、ルビジウムカチオン、セシウムカチオン、マグネシウムカチオン、カルシウムカチオン、ストロンチウムカチオン、及びバリウムカチオン等が例示される。
In this reaction step, when a buffering agent is present in the reaction system, the catalyst activity can be prevented from decreasing or the catalyst activity can be further increased, and the utilization efficiency of the raw material gas can be improved.
The buffer is typically present in the reaction system by dissolving in a liquid phase, but may be included in a part of the noble metal complex in advance. For example, there is a method in which an ammine complex such as palladium (Pd) tetraammine chloride is supported on a support by an impregnation method or the like and then reduced to leave ammonium ions and generate a buffer during the epoxidation reaction. The addition amount of the buffering agent is preferably 0.001 to 100 mmol / kg per kg of the liquid phase solvent.
As the buffer,
1) Sulfate ion, hydrogen sulfate ion, carbonate ion, hydrogen carbonate ion, phosphate ion, hydrogen phosphate ion, dihydrogen phosphate ion, hydrogen pyrophosphate ion, pyrophosphate ion, halogen ion, nitrate ion, hydroxide ion An anion selected from the group consisting of carboxylate ions having 1 to 10 carbon atoms;
2) a cation selected from the group consisting of ammonium, alkylammonium having 1 to 20 carbon atoms, alkylarylammonium having 7 to 20 carbon atoms, alkali metal, and alkaline earth metal;
The buffer agent which consists of is illustrated.
Here, as a C1-C10 carboxylate ion, acetate ion, formate ion, acetate ion, propionate ion, butyrate ion, valerate ion, caproate ion, caprylate ion, caprate ion, and benzoic acid An ion etc. are illustrated.
Examples of the alkyl ammonium having 1 to 20 carbon atoms include tetramethylammonium, tetraethylammonium, tetra-n-propylammonium, tetra-n-butylammonium, and cetyltrimethylammonium.
Examples of alkali metal and alkaline earth metal cations include lithium cation, sodium cation, potassium cation, rubidium cation, cesium cation, magnesium cation, calcium cation, strontium cation, and barium cation.

好ましい緩衝剤としては、硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム、リン酸2水素アンモニウム、リン酸アンモニウム、ピロリン酸水素アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、塩化アンモニウム、硝酸アンモニウム等の無機酸のアンモニウム塩;及び酢酸アンモニウム等の炭素数1〜10のカルボン酸のアンモニウム塩;が挙げられ、好ましいアンモニウム塩としては、リン酸2水素アンモニウムが挙げられる。   Preferred buffering agents include ammonium sulfate, ammonium hydrogen sulfate, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, ammonium dihydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, ammonium phosphate, ammonium hydrogen pyrophosphate, ammonium pyrophosphate, ammonium chloride, ammonium nitrate, etc. An ammonium salt of an inorganic acid; and an ammonium salt of a carboxylic acid having 1 to 10 carbon atoms such as ammonium acetate; and preferred ammonium salts include ammonium dihydrogen phosphate.

本実施形態のように、酸化反応と同一反応系内で酸素と水素から過酸化水素を合成して使用する場合は、キノイド化合物を反応系に存在させることにより、酸化化合物の選択性をさらに増大させることができる。   As in this embodiment, when hydrogen peroxide is synthesized from oxygen and hydrogen in the same reaction system as the oxidation reaction, the selectivity of the oxidized compound is further increased by allowing the quinoid compound to be present in the reaction system. Can be made.

上記キノイド化合物としては、下記式(1)のρ−キノイド化合物及びフェナントラキノン化合物が例示される。

Figure 2011092925
(式中、R、R、R及びRは、水素原子を表すかあるいは、RとR、あるいはRとRは、それぞれ独立に、その末端で結合し、それぞれが結合している炭素原子と一緒になって、置換基を有していてもよいナフタレン環を表し、X及びYはそれぞれ独立に、酸素原子もしくはNH基を表す。) Examples of the quinoid compound include a ρ-quinoid compound and a phenanthraquinone compound represented by the following formula (1).
Figure 2011092925
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent a hydrogen atom, or R 1 and R 2 , or R 3 and R 4 are each independently bonded at their ends, (It represents a naphthalene ring which may have a substituent together with the carbon atoms to which it is bonded, and X and Y each independently represents an oxygen atom or an NH group.)

式(1)の化合物としては、
1)式(1)において、R、R、R及びRが全て水素原子であり、X及びYが共に酸素原子であるキノン化合物(1A)、
2)式(1)において、R、R、R及びRが全て水素原子であり、Xが酸素原子であり、YがNH基であるキノンイミン化合物(1B)、
3)式(1)において、R、R、R及びRが全て水素原子であり、X及びYがNH基であるキノンジイミン化合物(1C)が例示される。
As a compound of Formula (1),
1) A quinone compound (1A) in which in formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are all hydrogen atoms, and X and Y are both oxygen atoms,
2) A quinoneimine compound (1B) in which R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are all hydrogen atoms, X is an oxygen atom, and Y is an NH group in formula (1),
3) In Formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are all hydrogen atoms, and quinonediimine compound (1C) in which X and Y are NH groups is exemplified.

式(1)のキノイド化合物には、下記のアントラキノン化合物(2)が含まれる。

Figure 2011092925
(式中、X及びYは式(1)において定義されたとおりであり、R、R、R及びRはそれぞれ独立に、水素原子、ヒドロキシル基もしくはアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、及びペンチル基等の炭素数1〜5のアルキル基)を表す。)。
式(1)及び式(2)において、X及びYは好ましくは、酸素原子を表す。 The quinoid compound of the formula (1) includes the following anthraquinone compound (2).
Figure 2011092925
(Wherein X and Y are as defined in formula (1), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each independently a hydrogen atom, a hydroxyl group or an alkyl group (for example, a methyl group, Represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms such as an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group).
In formula (1) and formula (2), X and Y preferably represent an oxygen atom.

上記キノイド化合物は、反応条件によっては、一部が水素化されたキノイド化合物のジヒドロ体となり得るが、これらの化合物を使用してもよい。   The quinoid compound can be a dihydro form of a partially hydrogenated quinoid compound depending on the reaction conditions, but these compounds may be used.

上記キノイド化合物としては、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、アルキルアントラキノン化合物、ポリヒドロキシアントラキノン、ρ−キノイド化合物、及びο−キノイド化合物等があげられる。
上記アルキルアントラキノン化合物としては、例えば2−エチルアントラキノン、2−tert−ブチルアントラキノン、2−アミルアントラキノン、2−メチルアントラキノン、2−ブチルアントラキノン、2−tert−アミルアントラキノン、2−イソプロピルアントラキノン、2−s−ブチルアントラキノン及び2−s−アミルアントラキノン等の2−アルキルアントラキノン化合物;1,3−ジエチルアントラキノン、2,3−ジメチルアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン及び2,7−ジメチルアントラキノン等のポリアルキルアントラキノン化合物が挙げられる。上記ポリヒドロキシアントラキノンとしては、2,6−ジヒドロキシアントラキノン等が挙げられる。上記ρ−キノイド化合物としては、ナフトキノン、1,4−フェナントラキノン等が挙げられる。上記ο−キノイド化合物としては、1,2−、3,4−及び9,10−フェナントラキノン等が挙げられる。
好ましいキノイド化合物としては、アントラキノンや、2−アルキルアントラキノン化合物(式(2)において、X及びYが酸素原子であり、Rが2位に置換したアルキル基であり、Rが水素を表し、R及びRが水素原子を表す。)が挙げられる。
Examples of the quinoid compound include benzoquinone, naphthoquinone, anthraquinone, alkylanthraquinone compound, polyhydroxyanthraquinone, ρ-quinoid compound, o-quinoid compound, and the like.
Examples of the alkylanthraquinone compound include 2-ethylanthraquinone, 2-tert-butylanthraquinone, 2-amylanthraquinone, 2-methylanthraquinone, 2-butylanthraquinone, 2-tert-amylanthraquinone, 2-isopropylanthraquinone, 2-s. 2-alkylanthraquinone compounds such as butylanthraquinone and 2-s-amylanthraquinone; polyalkylanthraquinones such as 1,3-diethylanthraquinone, 2,3-dimethylanthraquinone, 1,4-dimethylanthraquinone and 2,7-dimethylanthraquinone Compounds. Examples of the polyhydroxyanthraquinone include 2,6-dihydroxyanthraquinone. Examples of the ρ-quinoid compound include naphthoquinone and 1,4-phenanthraquinone. Examples of the o-quinoid compound include 1,2-, 3,4- and 9,10-phenanthraquinone.
Preferred quinoid compounds include anthraquinone and 2-alkylanthraquinone compounds (in the formula (2), X and Y are oxygen atoms, R 5 is an alkyl group substituted at the 2-position, R 6 represents hydrogen, R 7 and R 8 represent a hydrogen atom.).

用いるキノイド化合物の量は、液相の溶媒1kgあたり、0.001〜500mmol/kgの範囲であり、0.01〜50mmol/kgであると更に好ましい。   The amount of the quinoid compound to be used is in the range of 0.001 to 500 mmol / kg, more preferably 0.01 to 50 mmol / kg, per 1 kg of the liquid phase solvent.

さらに本実施形態においては、アンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩又はアルキルアリールアンモニウム塩と、キノイド化合物と、を同時に反応系中に加えることも可能である。   Furthermore, in this embodiment, it is also possible to add an ammonium salt, an alkyl ammonium salt or an alkylaryl ammonium salt and a quinoid compound simultaneously to the reaction system.

上記キノイド化合物は、該キノイド化合物のジヒドロ体を反応系内で酸素等を用いて酸化させることにより調製することもできる。例えばヒドロキノンや、9,10−アントラセンジオール等のキノイド化合物が水素化された化合物を液相中に添加し、反応器内で酸素により酸化してキノイド化合物を発生させて使用してもよい。   The quinoid compound can also be prepared by oxidizing a dihydro form of the quinoid compound using oxygen or the like in the reaction system. For example, hydroquinone or a compound in which a quinoid compound such as 9,10-anthracenediol is hydrogenated may be added to the liquid phase and oxidized with oxygen in a reactor to generate the quinoid compound.

上記キノイド化合物のジヒドロ体としては、前記式(1)及び式(2)の化合物のジヒドロ体である下記の式(3)及び(4)の化合物が例示される。

Figure 2011092925
(式中、R、R、R、R、X及びYは、前記式(1)に関して定義されたとおりである。)
Figure 2011092925
(式中、X、Y、R、R、R及びRは前記式(2)に関して定義されたとおりである。)
式(3)及び式(4)において、X及びYは、好ましくは酸素原子を表す。
好ましいキノイド化合物のジヒドロ体としては、上述の好ましいキノイド化合物に対応するジヒドロ体が挙げられる。 Examples of the dihydro form of the quinoid compound include compounds of the following formulas (3) and (4) which are dihydro forms of the compounds of the formulas (1) and (2).
Figure 2011092925
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , X and Y are as defined for the formula (1).)
Figure 2011092925
(Wherein X, Y, R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are as defined for formula (2) above).
In formula (3) and formula (4), X and Y preferably represent an oxygen atom.
Preferred dihydro forms of quinoid compounds include dihydro forms corresponding to the above-mentioned preferred quinoid compounds.

反応形式としては、固定床反応、攪拌槽型反応、流動層反応、移動層反応、気泡塔型反応、管型反応、循環式反応等、特に、流通式固定床反応、流通式スラリー完全混合反応等があげられる。   The reaction formats include fixed bed reaction, stirred tank reaction, fluidized bed reaction, moving bed reaction, bubble column reaction, tube reaction, circulation reaction, etc., in particular, circulation type fixed bed reaction, circulation type slurry complete mixing reaction. Etc.

本実施形態において、反応ガス雰囲気に制限はない。
本実施形態のように、同一反応系内で、貴金属の存在下に酸素と水素とから過酸化水素を製造させる場合、反応器に供給する酸素と水素との分圧比は、酸素:水素=1:50〜50:1の範囲である。好ましい酸素と水素の分圧比は、酸素:水素=1:2〜10:1である。酸素と水素との分圧比が高すぎると、エポキシ化合物の生成速度が低下する場合がある。また、酸素と水素との分圧比が低すぎると、アルカン化合物副生の増大によりエポキシ化合物の選択率が低下する場合がある。
本実施形態において、酸素及び水素は、他のガスにより希釈されていてもよい。希釈に用いる他のガスとしては、窒素、アルゴン、二酸化炭素、メタン、エタン及びプロパンがあげられる。希釈用ガスの濃度に制限は無いが、必要により、酸素あるいは水素を希釈して反応は行われる。
In the present embodiment, there is no limitation on the reaction gas atmosphere.
When hydrogen peroxide is produced from oxygen and hydrogen in the presence of a noble metal in the same reaction system as in this embodiment, the partial pressure ratio of oxygen and hydrogen supplied to the reactor is oxygen: hydrogen = 1. : The range of 50 to 50: 1. A preferable partial pressure ratio of oxygen and hydrogen is oxygen: hydrogen = 1: 2 to 10: 1. If the partial pressure ratio between oxygen and hydrogen is too high, the production rate of the epoxy compound may decrease. On the other hand, if the partial pressure ratio of oxygen and hydrogen is too low, the selectivity of the epoxy compound may decrease due to an increase in by-product of the alkane compound.
In this embodiment, oxygen and hydrogen may be diluted with other gases. Other gases used for dilution include nitrogen, argon, carbon dioxide, methane, ethane and propane. Although there is no restriction | limiting in the density | concentration of the gas for dilution, Reaction is performed by diluting oxygen or hydrogen as needed.

原料ガスである酸素は、酸素ガスそのものを用いても、空気を用いてもよい。酸素ガスは安価な圧力スウィング法で製造した酸素ガスも使用できるし、必要に応じて深冷分離等で製造した高純度酸素ガスを用いることもできる。   As the source gas, oxygen may be oxygen gas itself or air. As the oxygen gas, oxygen gas produced by an inexpensive pressure swing method can be used, and high-purity oxygen gas produced by cryogenic separation or the like can be used as necessary.

反応温度は0℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上が特に好ましい。一方、該反応温度の上限は、200℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましく、120℃以下が特に好ましい。
反応温度が低すぎると反応速度が遅くなる傾向があり、反応温度が高くなりすぎると副反応による副生成物が増加する傾向がある。
The reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and particularly preferably 50 ° C. or higher. On the other hand, the upper limit of the reaction temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, and particularly preferably 120 ° C. or lower.
If the reaction temperature is too low, the reaction rate tends to be slow, and if the reaction temperature is too high, there is a tendency for by-products due to side reactions to increase.

反応圧力は、ゲージ圧力で0.1MPa〜20MPaの範囲が好ましく、1MPa〜10MPaの範囲が更に好ましい。
反応後、反応生成物の回収は、蒸留分離等の公知の方法により行うことができる。
The reaction pressure is preferably in the range of 0.1 MPa to 20 MPa in gauge pressure, and more preferably in the range of 1 MPa to 10 MPa.
After the reaction, the reaction product can be collected by a known method such as distillation separation.

本実施形態において、チタノシリケート(I)又はシリル化物の量は、反応の種類、特に用いるオレフィンの種類等に応じて適宜選択することができるが、液相の溶媒の合計量に対して、下限は0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.5質量%以上が特に好ましい。一方、その上限は20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下が特に好ましい。   In the present embodiment, the amount of titanosilicate (I) or silylated product can be appropriately selected according to the type of reaction, particularly the type of olefin used, etc., but with respect to the total amount of solvent in the liquid phase, The lower limit is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and particularly preferably 0.5% by mass or more. On the other hand, the upper limit is preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 8% by mass or less.

本実施形態において、オレフィン化合物の量は、その種類や反応条件等に応じて適宜選択することができるが、液相の溶媒の合計量100質量部に対して、下限は0.01質量部以上が好ましく、0.1質量部以上がより好ましく、1質量部以上が特に好ましい。一方、その上限は1000質量部以下が好ましく、100質量部以下がより好ましく、50質量部以下が特に好ましい。   In the present embodiment, the amount of the olefin compound can be appropriately selected according to the type and reaction conditions, but the lower limit is 0.01 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the total amount of the solvent in the liquid phase. Is preferable, 0.1 part by mass or more is more preferable, and 1 part by mass or more is particularly preferable. On the other hand, the upper limit is preferably 1000 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and particularly preferably 50 parts by mass or less.

酸化剤の量は、オレフィン化合物の種類や反応条件等に応じて任意に選択することができるが、オレフィン化合物100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1質量部以上である。上記酸化剤の量は、オレフィン化合物100質量部に対して、好ましい上限が100質量部以下、より好ましい上限が50質量部以下である。   The amount of the oxidizing agent can be arbitrarily selected according to the type of olefin compound, reaction conditions, and the like, but is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the olefin compound. That's it. As for the quantity of the said oxidizing agent, a preferable upper limit is 100 mass parts or less with respect to 100 mass parts of olefin compounds, and a more preferable upper limit is 50 mass parts or less.

本実施形態によれば、オレフィンのエポキシ化をより安全に実施することができる。   According to the present embodiment, olefin epoxidation can be carried out more safely.

(実施形態8)
本発明、より具体的には、実施形態1〜4の混合装置および混合ガスの製造方法ならびに実施形態5〜6の反応装置および混合ガスの供給方法は、特開2008−106030号公報に記載されるようなエポキシ化合物の製造方法を実施するために利用され得る。
(Embodiment 8)
The present invention, more specifically, the mixing apparatus and mixed gas production method of Embodiments 1 to 4, and the reaction apparatus and mixed gas supply method of Embodiments 5 to 6 are described in JP-A-2008-106030. Can be used to carry out such a method for producing an epoxy compound.

まず、可燃性ガスとしてオレフィンおよび水素を用い、助燃性ガスとして酸素を用い、これらを本発明の混合装置、例えば実施形態1〜4の混合装置を用いて混合し、得られる混合ガスを反応器に供給する。   First, olefin and hydrogen are used as the combustible gas, oxygen is used as the auxiliary combustible gas, these are mixed using the mixing apparatus of the present invention, for example, the mixing apparatus of Embodiments 1 to 4, and the resulting mixed gas is the reactor. To supply.

そして、反応工程として、反応器中にて、オレフィン、酸素、および水素を、液相中、MEL構造、MTW構造、BEA構造、MWW構造もしくはDON構造を有する結晶性チタノシリケート、メソポーラスチタノシリケートおよび層状チタノシリケートからなる群から選ばれるチタノシリケート(X)、貴金属触媒、およびキノイド化合物もしくはキノイド化合物のジヒドロ体の存在下に反応させることにより、エポキシ化合物が得られる。本実施形態においても、酸素および水素は、貴金属触媒の存在下に、過酸化水素を生じ、過酸化水素は、オレフィンに対して酸化剤として作用して、エポキシ化合物を生じる。   Then, as a reaction step, olefin, oxygen, and hydrogen in a reactor, crystalline titanosilicate, mesoporous titanosilicate having a MEL structure, MTW structure, BEA structure, MWW structure, or DON structure in a liquid phase. An epoxy compound is obtained by reacting in the presence of titanosilicate (X) selected from the group consisting of layered titanosilicates, noble metal catalysts, and quinoid compounds or dihydro forms of quinoid compounds. Also in this embodiment, oxygen and hydrogen produce hydrogen peroxide in the presence of a noble metal catalyst, and hydrogen peroxide acts as an oxidizing agent for olefins to produce an epoxy compound.

以下、本実施形態において用いるチタノシリケート(X)と、これを用いた反応工程とについて詳述する。なお、本実施形態において、特に説明のない限り実施形態7と同様とする。   Hereinafter, the titanosilicate (X) used in this embodiment and the reaction process using this will be described in detail. In the present embodiment, unless otherwise specified, the same as in the seventh embodiment.

・チタノシリケート(X)
チタノシリケート(X)は、MEL構造、MTW構造、BEA構造、MWW構造もしくはDON構造を有する結晶性チタノシリケート、メソポーラスチタノシリケートおよび層状チタノシリケートからなる群から選ばれる。
・ Titanosilicate (X)
The titanosilicate (X) is selected from the group consisting of a crystalline titanosilicate having a MEL structure, MTW structure, BEA structure, MWW structure or DON structure, mesoporous titanosilicate and layered titanosilicate.

本実施形態において用いられるチタノシリケート(X)としては、以下のものが例示される。
国際ゼオライト学会(IZA)が規定する構造コードで、MEL構造を有するTS−2、MTW構造を有するTi−ZSM−12(例えば、Zeolites 15, 236-242, (1995)に記載されたもの)、BEA構造を有するTi−Beta(例えば、Journal of Catalysis 199, 41-47, (2001)に記載されたもの)、MWW構造を有するTi−MWW(例えば、Chemistry Letters 774-775,(2000)に記載されたもの)、DON構造を有するTi−UTD−1(例えば、Zeolites 15, 519-525, (1995)に記載されたもの)等の結晶性チタノシリケートが例示される。
層状チタノシリケートとしては、Ti−MWW前駆体(例えば、特開2003−32745号公報に記載されたもの)やTi−YNU−1(例えば、Angewandte Chemie International Edition 43, 236-240, (2004)に記載されたもの)のようにMWW構造の層間が広がった構造を持つチタノシリケート等が例示される。
メソポーラスチタノシリケートは、通常2〜10nmの規則性細孔を持つチタノシリケートの総称で、Ti−MCM−41(例えば、Microporous Materials 10, 259-271, (1997)に記載されたもの)、Ti−MCM−48(例えば、Chemical Communications 145-146, (1996)に記載されたもの)、Ti−SBA−15(例えば、Chemistry of Materials 14, 1657-1664, (2002)に記載されたもの)等が例示される。また、Ti−MMM−1(例えば、Microporous and Mesoporous Materials 52, 11-18, (2002)に記載されたもの)のようにメソポーラスチタノシリケートとチタノシリケートゼオライトの両方の特徴を併せ持つチタノシリケートも例示される。
Examples of the titanosilicate (X) used in the present embodiment include the following.
TS-2 having MEL structure and Ti-ZSM-12 having MTW structure (for example, those described in Zeolites 15, 236-242, (1995)), which are structural codes defined by the International Zeolite Society (IZA). Ti-Beta having a BEA structure (for example, one described in Journal of Catalysis 199, 41-47, (2001)), Ti-MWW having an MWW structure (for example, Chemistry Letters 774-775, (2000)) And crystalline titanosilicates such as Ti-UTD-1 having a DON structure (for example, those described in Zeolites 15, 519-525, (1995)).
Examples of layered titanosilicates include Ti-MWW precursors (for example, those described in JP-A-2003-32745) and Ti-YNU-1 (for example, Angewandte Chemie International Edition 43, 236-240, (2004)). And titanosilicate having a structure in which the layers of the MWW structure spread as shown in FIG.
Mesoporous titanosilicate is generally a titanosilicate having regular pores of 2 to 10 nm, and Ti-MCM-41 (for example, one described in Microporous Materials 10, 259-271, (1997)), Ti-MCM-48 (for example, described in Chemical Communications 145-146, (1996)), Ti-SBA-15 (for example, described in Chemistry of Materials 14, 1657-1664, (2002)) Etc. are exemplified. In addition, titanosilicate having characteristics of both mesoporous titanosilicate and titanosilicate zeolite such as Ti-MMM-1 (for example, those described in Microporous and Mesoporous Materials 52, 11-18, (2002)). Are also illustrated.

これらチタノシリケート(X)のうち、酸素12員環以上の細孔を有する結晶性チタノシリケートあるいは層状チタノシリケートが好ましい。
酸素12員環以上の細孔を有する結晶性チタノシリケートとしては、Ti−ZSM−12、Ti−Beta、Ti−MWW、Ti−UTD−1があげられる。
酸素12員環以上の細孔を有する層状チタノシリケートとしては、Ti−MWW前駆体、Ti−YNU−1があげられる。より好ましいチタノシリケートとしては、Ti−MWW、Ti−MWW前駆体があげられる。
Of these titanosilicates (X), crystalline titanosilicate or lamellar titanosilicate having pores with 12 or more oxygen rings is preferable.
Examples of the crystalline titanosilicate having pores with 12 or more oxygen rings include Ti-ZSM-12, Ti-Beta, Ti-MWW, and Ti-UTD-1.
Examples of the layered titanosilicate having pores having an oxygen 12-membered ring or more include Ti-MWW precursor and Ti-YNU-1. More preferred titanosilicates include Ti-MWW and Ti-MWW precursors.

本実施形態において用いられるチタノシリケート(X)は、通常、型剤あるいは構造規定剤として界面活性剤を使用し、チタン化合物とケイ素化合物を加水分解させ、必要に応じて水熱合成等で結晶化あるいは細孔規則性を向上させた後、焼成あるいは抽出により界面活性剤を除去する方法で合成される。   The titanosilicate (X) used in this embodiment usually uses a surfactant as a mold agent or structure directing agent, hydrolyzes a titanium compound and a silicon compound, and crystallizes by hydrothermal synthesis or the like as necessary. It is synthesized by a method in which the surfactant is removed by calcination or extraction after improving the crystallization or pore regularity.

MWW構造を持つ結晶性チタノシリケートは、通常、次のようにして調製される。すなわち、ケイ素化合物およびチタン化合物を構造規定剤存在下、加水分解しゲルを調製する。次いで、得られたゲルを水熱合成等により水存在下で加熱処理を行い層状の結晶前駆体を調製する。さらに得られた層状の結晶前駆体を、焼成により結晶化してMWW構造を持つ結晶性チタノシリケートが調製される。   A crystalline titanosilicate having an MWW structure is usually prepared as follows. That is, a gel is prepared by hydrolyzing a silicon compound and a titanium compound in the presence of a structure-directing agent. Next, the obtained gel is heated in the presence of water by hydrothermal synthesis or the like to prepare a layered crystal precursor. Further, the obtained layered crystal precursor is crystallized by firing to prepare crystalline titanosilicate having an MWW structure.

本実施形態において用いられるチタノシリケート(X)は、例えば、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン等のシリル化剤を用いてシリル化したものも含む。シリル化することで、さらに活性あるいは選択性を高くすることができるため、シリル化したチタノシリケートも好ましいチタノシリケート(例えば、シリル化したTi−MWW等)である。   The titanosilicate (X) used in this embodiment includes those silylated using a silylating agent such as 1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane. Silylated titanosilicate is also a preferable titanosilicate (for example, silylated Ti-MWW, etc.) because silylation can further increase the activity or selectivity.

・反応工程
上記チタノシリケート(X)を、本実施形態のオレフィンのエポキシ化反応(オレフィン化合物が対応するエポキシ化合物に変換される反応)において触媒として使用する。本実施形態において、オレフィンのエポキシ化反応のための酸化剤となる過酸化水素は、酸化反応と同一反応系内で製造することにより供給され、より具体的には、貴金属触媒の存在下で酸素と水素から製造される。かかる反応工程は、キノイド化合物もしくはキノイド化合物のジヒドロ体の存在下に、溶媒を含む液相中で行われる。
-Reaction process The said titanosilicate (X) is used as a catalyst in the epoxidation reaction of the olefin of this embodiment (reaction in which an olefin compound is converted into a corresponding epoxy compound). In this embodiment, hydrogen peroxide as an oxidant for the olefin epoxidation reaction is supplied by being produced in the same reaction system as the oxidation reaction, and more specifically, oxygen in the presence of a noble metal catalyst. And hydrogen. Such a reaction step is performed in a liquid phase containing a solvent in the presence of a quinoid compound or a dihydro form of a quinoid compound.

本実施形態で用いられる貴金属触媒は、実施形態7と同様のものが使用され得る。   As the noble metal catalyst used in the present embodiment, the same noble metal catalyst as in the seventh embodiment can be used.

本実施形態において、チタノシリケート(X)は、適切な濃度の過酸化水素溶液で処理することにより活性化し使用することもできる。通常、過酸化水素溶液の濃度は0.0001〜50質量%の範囲で実施することができる。過酸化水素溶液の溶媒は、特に限定されないが、水あるいはプロピレンオキサイド合成反応に用いる溶媒が、工業的に簡便であり、好ましい。   In the present embodiment, titanosilicate (X) can be activated and used by treatment with a hydrogen peroxide solution having an appropriate concentration. Usually, the concentration of the hydrogen peroxide solution can be in the range of 0.0001 to 50% by mass. The solvent of the hydrogen peroxide solution is not particularly limited, but water or a solvent used for the propylene oxide synthesis reaction is industrially simple and preferable.

本実施形態で用いるオレフィン、貴金属触媒、反応系に用いる溶媒は、実施形態7にて説明したものと同様とし得る。また、本実施形態で用いるキノイド化合物またはキノイド化合物のジヒドロ体は、実施形態7にて説明したものと同様とし得る。   The olefin used in the present embodiment, the noble metal catalyst, and the solvent used in the reaction system may be the same as those described in the seventh embodiment. Further, the quinoid compound or dihydro form of the quinoid compound used in the present embodiment can be the same as that described in the seventh embodiment.

本実施形態では、貴金属触媒は、チタノシリケート(X)に担持して使用することができる。貴金属触媒のチタノシリケート(X)に対する質量比(貴金属の質量/チタノシリケートの質量)は、好ましくは、0.01〜100質量%、より好ましくは0.1〜20質量%である。   In the present embodiment, the noble metal catalyst can be used by being supported on titanosilicate (X). The mass ratio of the noble metal catalyst to the titanosilicate (X) (the mass of the noble metal / the mass of the titanosilicate) is preferably 0.01 to 100% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass.

反応工程は、通常、水、有機溶媒あるいはその両者の混合物からなる液相中で行われ、これにキノイド化合物もしくはキノイド化合物のジヒドロ体もしくは両者の混合物を添加して使用され、キノイド化合物誘導体は、好ましくは液相中に溶解させて使用される。液相に有機溶媒が含まれることにより、キノイド化合物誘導体が効率的に作用する傾向があるので、液相に有機溶媒が含まれない場合に比べて、キノイド化合物誘導体の使用量を削減しても、エポキシ化合物を良好な選択率で得ることができる。   The reaction step is usually carried out in a liquid phase consisting of water, an organic solvent or a mixture of both, and a quinoid compound or a dihydro form of the quinoid compound or a mixture of both is added to the quinoid compound derivative. It is preferably used after being dissolved in the liquid phase. Since the liquid phase contains an organic solvent, the quinoid compound derivative tends to work efficiently, so the amount of quinoid compound derivative used can be reduced compared to when the liquid phase does not contain an organic solvent. An epoxy compound can be obtained with good selectivity.

水と有機溶媒の混合物を使用する場合、水と有機溶媒の比率は、通常、質量比で90:10〜0.01:99.99であり、好ましくは、50:50〜0.01:99.99である。水の比率が大きくなりすぎると、エポキシ化合物が水と反応して開環劣化しやすくなる場合があり、エポキシ化合物の選択率が低くなる場合もある。逆に有機溶媒の比率が大きくなりすぎると、溶媒の回収コストが高くなる。   When a mixture of water and an organic solvent is used, the ratio of water to the organic solvent is usually 90:10 to 0.01: 99.99, preferably 50:50 to 0.01: 99, by mass ratio. .99. When the ratio of water becomes too large, the epoxy compound may easily react with water to cause ring-opening deterioration, and the selectivity of the epoxy compound may be lowered. On the other hand, when the ratio of the organic solvent becomes too large, the recovery cost of the solvent increases.

反応形式としては、固定床反応、攪拌槽型反応、流動層反応、移動層反応、気泡塔型反応、管型反応、循環式反応等があげられる。   Examples of the reaction format include a fixed bed reaction, a stirred tank reaction, a fluidized bed reaction, a moving bed reaction, a bubble column reaction, a tube reaction, and a circulation reaction.

本実施形態において、チタノシリケート(X)の量も、反応の種類、特に用いるオレフィンの種類等に応じて適宜選択することができ、実施形態7と同様とし得る。その他の反応条件も実施形態7と同様である。   In the present embodiment, the amount of titanosilicate (X) can also be appropriately selected according to the type of reaction, particularly the type of olefin used, and can be the same as in the seventh embodiment. Other reaction conditions are the same as in the seventh embodiment.

本実施形態によっても、オレフィンのエポキシ化をより安全に実施することができる。   Also according to this embodiment, olefin epoxidation can be carried out more safely.

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これら実施形態は種々の改変が可能である。例えば、実施形態5についても、実施形態6にて説明したように、反応器内のガスを可燃性ガス輸送機に戻す循環ラインを設け得る。   While several embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made to these embodiments. For example, also in Embodiment 5, as described in Embodiment 6, a circulation line for returning the gas in the reactor to the combustible gas transporter may be provided.

実施形態1〜4により得られた混合ガスは、実施形態5および6のような反応装置のほか、任意の反応装置に使用され得る。また、実施形態1〜4の混合装置および混合ガスの製造方法ならびに実施形態5〜6の反応装置および混合ガスの供給方法は、実施形態7および8にて説明したような方法のほか、任意の適切な方法、例えば以下の文献に記載されるような方法を実施するために利用され得る:国際公開第99/52884号(特表2002−511454号公報)、国際公開第99/52885号(特表2002−511455号公報)、国際公開第2001/023370号(特表2003−510314号公報)、国際公開第2001/062380号、国際公開第2002/008214号、国際公開第2002/068401号、国際公開第2002/057245号、国際公開第2003/031423号(特表2005−511524号公報)、国際公開第2003/044001号(特表2005−514364号公報)、国際公開第2003/035631号(特表2005−510502号公報)、国際公開第2003/035630号、国際公開第2003/035632号、国際公開第2003/048143号、国際公開第2004/026852号、国際公開第2005/077531号、国際公開第2005/082533号、国際公開第2005/092502号、国際公開第2005/092874号、米国特許出願公開第2005/0282699号明細書、米国特許出願公開第2005/0277542号明細書、国際公開第2006/065311号、国際公開第2007/018684号、米国特許出願公開第2007/0027347号明細書、国際公開第2007/046958号、国際公開第2007/050193号、米国特許出願公開第2007/0142651号明細書、米国特許出願公開第2007/0093668号明細書、米国特許出願公開第2008/0003175号明細書、米国特許出願公開第2008/0015372号明細書、米国特許出願公開第2008/0021230号明細書、米国特許第7387981号明細書、米国特許出願公開第2008/0146825号明細書、米国特許出願公開第2008/0146826号明細書、米国特許出願公開第2008/0255379号明細書、米国特許第7470801号明細書、米国特許出願公開第2009/0112006号明細書、米国特許第7501532号明細書。   The mixed gas obtained in Embodiments 1 to 4 can be used in any reaction apparatus in addition to the reaction apparatuses in Embodiments 5 and 6. In addition to the methods described in the seventh and eighth embodiments, the mixing device and the mixed gas manufacturing method according to the first to fourth embodiments and the reaction device and the mixed gas supplying method according to the fifth to sixth embodiments are optional. Appropriate methods can be used, for example as described in the following documents: WO 99/52884 (JP 2002-511454 A), WO 99/52885 (JP Table 2002-511455), International Publication No. 2001/023370 (Special Table No. 2003-510314 Publication), International Publication No. 2001/062380, International Publication No. 2002/008214, International Publication No. 2002/066841, International Publication No. 2002/057245, International Publication No. 2003/031423 (Japanese translations of PCT publication No. 2005-511524) International Publication No. 2003/044001 (Japanese Patent Publication No. 2005-514364), International Publication No. 2003/035631 (Special Publication No. 2005-510502 Publication), International Publication No. 2003/035630, International Publication No. 2003/035632. International Publication No. 2003/048143, International Publication No. 2004/026852, International Publication No. 2005/077531, International Publication No. 2005/082533, International Publication No. 2005/092524, International Publication No. 2005/092874, US Patent Application Publication No. 2005/0282699, United States Patent Application Publication No. 2005/0277542, International Publication No. 2006/065311, International Publication No. 2007/018864, United States Patent Application Publication No. 2007/0027347, international No. 2007/046958, International Publication No. 2007/050193, US Patent Application Publication No. 2007/0142651, US Patent Application Publication No. 2007/0093668, US Patent Application Publication No. 2008/0003175 US Patent Application Publication No. 2008/0015372, US Patent Application Publication No. 2008/0021230, US Pat. No. 7,387,981, US Patent Application Publication No. 2008/0146825, US Patent Application Publication No. No. 2008/0146826, U.S. Patent Application Publication No. 2008/0255379, U.S. Pat. No. 7,470,801, U.S. Patent Application Publication No. 2009/0112006, U.S. Pat. No. 7,501,532.

(実施例1)
実施形態2に従って可燃性ガスおよび助燃性ガスを種々の条件で混合するものとした。
Example 1
According to Embodiment 2, the combustible gas and the auxiliary combustible gas were mixed under various conditions.

使用した混合装置の管状混合部の概略断面図を図10に示す。管状混合部1’として、内径20mmおよび長さ300mmのSUS製直管を用いた。助燃性ガス供給管5として、内径5mmのSUS製円管の先端部を管状混合部1’と略同軸上に曲げて用い、助燃性ガス供給口5aの開口面が管状混合部の一端1a(可燃性ガス供給口)より約50mm下流に位置するように配置した。混合部材7には、市販のスタティックミキサー7a(TAH Industories Inc.(マーキュリー・サプライ・システムス株式会社)、SUS製、型番:090-612)を用いた。加えて、点火器具E−01〜E−03および温度センサTI−01〜TI−03を、図示するように、助燃性ガス供給口5aの下流側近傍、助燃性ガス供給口5aと他端1b(混合ガス出口)との間、他端1bの上流側近傍の各位置に設けた。具体的には、一端1aを基準として、E−01は55mm、E−02は135mm、E−03は215mm下流に位置するものとした。また、各温度計(TI−01〜TI−03)はそれぞれ、点火器具(E−01〜E−03)から10mm下流に位置するものとした。また、スタティックミキサーは長さ45.5mmのものをE−01とE−02の間、E−02とE−03の間、E−03と1bの間の三箇所にそれぞれ上流側の点火プラグから21mm離して設置した。点火器具のスパークによる温度上昇は約10〜20℃(燃焼反応を伴わないように、窒素ガスのみを15m/sで流通させて測定した)であった。   A schematic cross-sectional view of the tubular mixing portion of the mixing apparatus used is shown in FIG. A SUS straight pipe having an inner diameter of 20 mm and a length of 300 mm was used as the tubular mixing portion 1 ′. As the auxiliary combustible gas supply pipe 5, the tip of a SUS circular pipe having an inner diameter of 5 mm is bent substantially coaxially with the tubular mixing section 1 ′, and the opening surface of the auxiliary combustion gas supply port 5a is one end 1a of the tubular mixing section ( It was arranged to be located about 50 mm downstream from the combustible gas supply port). As the mixing member 7, a commercially available static mixer 7a (TAH Industories Inc. (Mercury Supply Systems Co., Ltd.), manufactured by SUS, model number: 090-612) was used. In addition, the ignition devices E-01 to E-03 and the temperature sensors TI-01 to TI-03 are connected to the vicinity of the downstream side of the auxiliary combustion gas supply port 5a, the auxiliary combustion gas supply port 5a, and the other end 1b as shown in the figure. (Mixed gas outlet) between each other in the vicinity of the upstream side of the other end 1b. Specifically, E-01 is 55 mm, E-02 is 135 mm, and E-03 is 215 mm downstream from one end 1a. Moreover, each thermometer (TI-01-TI-03) shall be located 10 mm downstream from the ignition device (E-01-E-03), respectively. In addition, the static mixer with a length of 45.5 mm is an upstream spark plug at three locations between E-01 and E-02, between E-02 and E-03, and between E-03 and 1b. It was installed 21 mm away. The temperature rise due to the spark of the ignition device was about 10 to 20 ° C. (measured by flowing only nitrogen gas at 15 m / s so as not to cause a combustion reaction).

可燃性ガスには、プロピレン6重量部および水素4重量部の混合ガス10vol%と、窒素ガス90vol%とから成るガスを用いた。助燃性ガスには、酸素ガス100vol%を用いた。可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度は、図2の点Hの組成を有する混合ガスの燃焼速度であり、本実施例で用いたプロピレンと分子構造が類似するプロパンの火炎安定限界より30m/s程度を目安とした。   As the combustible gas, a gas composed of 10 vol% of a mixed gas of 6 parts by weight of propylene and 4 parts by weight of hydrogen and 90 vol% of nitrogen gas was used. 100 vol% of oxygen gas was used as the auxiliary combustion gas. The burning rate of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustion gas is the burning rate of the mixed gas having the composition of point H in FIG. 2, and the flame stability limit of propane having a molecular structure similar to that of propylene used in this example. From about 30 m / s.

可燃性ガスおよび助燃性ガスを、表1に示す条件No.01〜No.08の各供給量で供給しながら、E−01で点火したとき、E−02で点火したとき、およびE−03で点火したときのそれぞれにおいて、TI−01〜TI−03で最高温度を測定し、TI−01〜TI−03のいずれかにおいて着火したかどうかを判定した。結果を表2〜9に示す。これら表中、温度は最高上昇温度であり、判定は、着火しなかった場合を「×」、着火したが100℃未満の温度上昇であった場合を「○」、着火し、温度上昇100℃以上であった場合を「◎」とした。   Combustible gas and auxiliary combustible gas were tested under the condition No. 1 shown in Table 1. 01-No. Measure the maximum temperature at TI-01 to TI-03 when ignited with E-01, ignited with E-02, and ignited with E-03 while supplying at each supply amount of 08 Then, it was determined whether any one of TI-01 to TI-03 ignited. The results are shown in Tables 2-9. In these tables, the temperature is the highest temperature rise, and the judgment is “X” when no ignition occurs, “O” when ignition occurs but temperature rise is less than 100 ° C., ignition occurs, and temperature rise 100 ° C. The case where it was above was designated as “◎”.

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表1から明らかなように、可燃性ガス供給量に助燃性ガス供給量を合わせたものと出口混合ガスの流速とは等しかった。
また、表1を参照して、助燃性ガス供給口での可燃性ガスの流速が30m/s以上となる条件No.01、02、05〜08が本発明の実施例であり、条件No.03および04は比較例である。表2〜9から理解されるように、本発明の実施例では着火が認められなかった。以上より、本発明によれば、燃焼反応の拡大を効果的に防止できることが確認された。
As is clear from Table 1, the flow rate of the outlet mixed gas was equal to the sum of the combustible gas supply amount and the auxiliary combustion gas supply amount.
In addition, referring to Table 1, the condition No. 1 in which the flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port is 30 m / s or more is obtained. 01, 02, 05-08 are examples of the present invention. 03 and 04 are comparative examples. As understood from Tables 2 to 9, ignition was not recognized in the examples of the present invention. As described above, according to the present invention, it was confirmed that the expansion of the combustion reaction can be effectively prevented.

(実施例2)
実施形態4に従って可燃性ガスおよび助燃性ガスを種々の条件で混合するものとした。
(Example 2)
According to Embodiment 4, the combustible gas and the auxiliary combustible gas were mixed under various conditions.

使用した混合装置の管状混合部の概略断面図を図11に示す。管状混合部1’’’として、内径20mmおよび長さ300mmのSUS製直管を用いた。助燃性ガス供給管5’として、内径5mmのSUS製円管の先端部を管状混合部1’’’とT字状に接続して用い、助燃性ガス供給口5aの開口中央部が管状混合部の一端1a(可燃性ガス供給口)より約50mm下流に位置するように配置した。尚、本実施例では多孔膜を用いないものとした。点火器具E−01〜E−03および温度センサTI−01〜TI−03の位置は実施例1と同様とした。可燃性ガスおよび助燃性ガスには、実施例1と同様のものを用いた。よって、可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度は、実施例1と同様に30m/s程度を目安とした。   A schematic cross-sectional view of the tubular mixing portion of the used mixing apparatus is shown in FIG. A SUS straight pipe having an inner diameter of 20 mm and a length of 300 mm was used as the tubular mixing portion 1 ″ ″. As the auxiliary combustible gas supply pipe 5 ′, the tip of the SUS circular pipe having an inner diameter of 5 mm is connected to the tubular mixing part 1 ′ ″ in a T shape, and the central part of the opening of the auxiliary combustible gas supply port 5a is tubular mixed. It arrange | positioned so that it might be located about 50 mm downstream from the one end 1a (flammable gas supply port) of a part. In this example, no porous membrane was used. The positions of the ignition devices E-01 to E-03 and the temperature sensors TI-01 to TI-03 were the same as those in Example 1. As the combustible gas and the auxiliary combustible gas, the same ones as in Example 1 were used. Therefore, the combustion speed of the mixed gas of combustible gas and auxiliary combustible gas was set to about 30 m / s as in the case of Example 1.

可燃性ガスおよび助燃性ガスを、表10に示す条件No.11〜No.21の各供給量で供給しながら、E−01で点火したとき、E−02で点火したとき、およびE−03で点火したときのそれぞれにおいて、TI−01〜TI−03で最高温度を測定し、TI−01〜TI−03のいずれかにおいて着火したかどうかを判定した。結果を表11〜21に示す。これら表中の記号は実施例1と同様である。   Combustible gas and auxiliary combustible gas were measured under the conditions No. 1 shown in Table 10. 11-No. The maximum temperature was measured at TI-01 to TI-03 when ignited at E-01, ignited at E-02, and ignited at E-03 while being supplied at each supply amount of 21. Then, it was determined whether any one of TI-01 to TI-03 ignited. The results are shown in Tables 11-21. The symbols in these tables are the same as in Example 1.

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表10から明らかなように、可燃性ガス供給量に助燃性ガス供給量を合わせたものと出口混合ガスの流速とは等しかった。
また、表10を参照して、助燃性ガス供給口での可燃性ガスの流速が30m/s以上となる条件No.11、12、18〜21が本発明の実施例であり、条件No.13〜17は比較例である。表11〜21から理解されるように、本発明の実施例では着火が認められなかった。以上より、本発明によれば、燃焼反応の拡大を効果的に防止できることが確認された。
As is clear from Table 10, the flow rate of the outlet mixed gas was equal to the sum of the combustible gas supply amount and the auxiliary combustible gas supply amount.
Further, with reference to Table 10, the condition No. 1 in which the flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port is 30 m / s or more is obtained. 11, 12, 18-21 are examples of the present invention. 13 to 17 are comparative examples. As understood from Tables 11 to 21, ignition was not recognized in the examples of the present invention. As described above, according to the present invention, it was confirmed that the expansion of the combustion reaction can be effectively prevented.

本発明によれば、可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合しても、燃焼反応の発生の拡大を効果的に防止することのできるより安全性の高い混合装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it mixes combustible gas and auxiliary combustible gas, the mixing apparatus with higher safety | security which can prevent effectively the generation | occurrence | production of combustion reaction can be provided.

1、1’、1’’、1’’’ 管状混合部
1a 一端(可燃性ガス供給口)
1b 他端(混合ガス出口)
1c テーパー部
3 可燃性ガス輸送機
5 助燃性ガス供給管
5a 助燃性ガス供給口
7 混合部材
7a スタティックミキサー
7b 分散混合部材
9 多孔膜
10、10’、10’’、10’’’ 混合装置
11 反応器
13 調節弁
15 (助燃性ガス濃度)測定器
17 制御器
19 循環ライン
20、20’ 反応装置
D1、D2 内径
X プロピレン+H(可燃性ガスの可燃性成分)100vol%
Y O(助燃性ガス)100vol%
Z N(可燃性ガスの不活性成分)100vol%
A 量論組成
B 限界酸素濃度
直線AB 量論組成線
C 爆発下限界濃度(O
D 爆発上限界濃度(O
直線BC、直線BD 爆発限界
E 供給する可燃性ガスの組成
直線EY 操作線
F、G 限界濃度
H 量論組成線と操作線との交点
1, 1 ', 1'',1''' Tubular mixing part 1a One end (combustible gas supply port)
1b The other end (mixed gas outlet)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1c Tapered part 3 Flammable gas transport machine 5 Auxiliary gas supply pipe 5a Auxiliary gas supply port 7 Mixing member 7a Static mixer 7b Dispersion mixing member 9 Porous membrane 10, 10 ', 10'',10''' Mixing device 11 Reactor 13 Control valve 15 (Combustible gas concentration) measuring device 17 Controller 19 Circulating line 20, 20 ′ Reactor D1, D2 Inner diameter X Propylene + H 2 (Combustible component of combustible gas) 100 vol%
Y O 2 (combustion supporting gas) 100 vol%
Z N 2 (inert components of the combustible gas) 100 vol%
A Stoichiometric composition B Limit oxygen concentration Line AB Stoichiometric composition line C Explosive lower limit concentration (O 2 )
D Explosive upper limit concentration (O 2 )
Line BC, Line BD Explosion limit E Composition of flammable gas to be supplied Line EY Operation line F, G Limit concentration H Intersection of stoichiometric composition line and operation line

Claims (16)

可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合する混合装置であって、
可燃性ガスおよび助燃性ガスを混合するための管状混合部と、
管状混合部の一端に設けられた可燃性ガス供給口と、
可燃性ガスを管状混合部内に可燃性ガス供給口から供給する可燃性ガス輸送機と、
管状混合部の他端に設けられた可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガス出口と、
管状混合部の一端および他端の間にて管状混合部に接続され、助燃性ガスを管状混合部内に助燃性ガス供給口から供給する助燃性ガス供給管と
を含み、可燃性ガス輸送機は、助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速を、可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度以上に調節し得る可燃性ガス輸送機であることを特徴とする、混合装置。
A mixing device for mixing combustible gas and auxiliary combustible gas,
A tubular mixing section for mixing the combustible gas and the auxiliary combustible gas;
A combustible gas supply port provided at one end of the tubular mixing section;
A combustible gas transporter for supplying combustible gas into the tubular mixing section from the combustible gas supply port;
A mixed gas outlet of the combustible gas and the auxiliary combustible gas provided at the other end of the tubular mixing portion;
A combustible gas transport pipe connected to the tubular mixing portion between one end and the other end of the tubular mixing portion, and supplying an auxiliary combustion gas into the tubular mixing portion from the auxiliary combustion gas supply port; The mixing apparatus is a combustible gas transporter capable of adjusting the flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port to be higher than the combustion speed of the mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustible gas.
管状混合部は、助燃性ガス供給口および混合ガス出口との間にて、スタティックミキサーおよび分散混合部材からなる群より選択される少なくとも1つの混合部材を備える、請求項1記載の混合装置。   The mixing device according to claim 1, wherein the tubular mixing unit includes at least one mixing member selected from the group consisting of a static mixer and a dispersion mixing member between the auxiliary combustible gas supply port and the mixed gas outlet. 可燃性ガスが水素を含み、助燃性ガスが酸素を含む、請求項1または2記載の混合装置。   The mixing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the combustible gas contains hydrogen and the auxiliary combustible gas contains oxygen. 可燃性ガスがプロピレンを更に含む、請求項3記載の混合装置。   The mixing apparatus of claim 3, wherein the combustible gas further comprises propylene. 可燃性ガスが不活性成分を更に含む、請求項3または4記載の混合装置。   The mixing device according to claim 3 or 4, wherein the combustible gas further contains an inert component. 請求項1〜5のいずれか記載の混合装置と、
該混合装置の混合ガス出口に接続された反応器と
を含んで成る反応装置。
A mixing apparatus according to any one of claims 1 to 5,
A reactor connected to a mixed gas outlet of the mixing device.
助燃性ガス供給管を通る助燃性ガスの流量を調節する調節弁と、
反応器内の助燃性ガスの濃度を測定する測定器と、
測定器により測定された反応器内の助燃性ガスの濃度に基づいて、助燃性ガス供給管を通る助燃性ガスの流量を調節弁によって制御する制御器と
を更に含む、請求項6記載の反応装置。
A control valve for adjusting the flow rate of the auxiliary combustion gas passing through the auxiliary combustion gas supply pipe;
A measuring device for measuring the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor;
7. The reaction according to claim 6, further comprising a controller for controlling the flow rate of the auxiliary combustion gas through the auxiliary combustion gas supply pipe by a control valve based on the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor measured by the measuring device. apparatus.
制御器は、反応器内の助燃性ガスの濃度を略一定に維持するように、助燃性ガス供給管を通る助燃性ガスの流量を調節弁によって制御し得る、請求項7記載の反応装置。   The reaction device according to claim 7, wherein the controller can control the flow rate of the auxiliary combustion gas through the auxiliary combustion gas supply pipe using a control valve so as to maintain the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor substantially constant. 反応器内のガスを可燃性ガス輸送機に戻す循環ラインを更に含む、請求項6〜8のいずれか記載の反応装置。   The reaction apparatus according to any one of claims 6 to 8, further comprising a circulation line for returning the gas in the reactor to the combustible gas transporter. 可燃性ガスを管状混合部内に管状混合部の一端から供給し、
助燃性ガスを管状混合部内に、管状混合部の一端および他端の間にある助燃性ガス供給口から供給し、および
可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスを管状混合部の他端から排出する
ことを含み、管状混合部の一端から供給された可燃性ガスは、助燃性ガス供給口から供給された助燃性ガスと混合されて管状混合部内を流れ、管状混合部の他端から可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスが得られる混合ガスの製造方法であって、助燃性ガス供給口における可燃性ガスの流速が可燃性ガスおよび助燃性ガスの混合ガスの燃焼速度以上となるように、管状混合部への可燃性ガスの供給流量を調節することを特徴とする、混合ガスの製造方法。
Supplying combustible gas into the tubular mixing section from one end of the tubular mixing section;
The auxiliary combustion gas is supplied into the tubular mixing section from the auxiliary combustion gas supply port between one end and the other end of the tubular mixing section, and the mixed gas of the combustible gas and the auxiliary combustion gas is discharged from the other end of the tubular mixing section. The combustible gas supplied from one end of the tubular mixing portion is mixed with the auxiliary combustion gas supplied from the auxiliary combustion gas supply port and flows in the tubular mixing portion, and combustible from the other end of the tubular mixing portion. A method for producing a mixed gas from which a mixed gas of gas and auxiliary combustible gas is obtained, wherein the flow rate of the combustible gas at the auxiliary combustible gas supply port is equal to or higher than the combustion rate of the mixed gas of the combustible gas and auxiliary combustible gas. The method for producing a mixed gas, characterized in that the flow rate of the combustible gas supplied to the tubular mixing section is adjusted.
請求項10記載の混合ガスの製造方法によって得られた混合ガスを反応器に供給し、
反応器内の助燃性ガスの濃度を測定し、および
測定した反応器内の助燃性ガスの濃度に基づいて、管状混合部への助燃性ガスの供給を制御する
ことを含む、混合ガスの供給方法。
A mixed gas obtained by the method for producing a mixed gas according to claim 10 is supplied to a reactor,
Supplying a mixed gas comprising measuring the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor and controlling the supply of the auxiliary combustion gas to the tubular mixing section based on the measured concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor Method.
反応器内の助燃性ガスの濃度を略一定に維持するように、管状混合部への助燃性ガスの供給を制御する、請求項11記載の混合ガスの供給方法。   The method for supplying a mixed gas according to claim 11, wherein the supply of the auxiliary combustion gas to the tubular mixing portion is controlled so as to maintain the concentration of the auxiliary combustion gas in the reactor substantially constant. 反応器内からガスを抜き出して、管状混合部に供給する可燃性ガスに再利用することを更に含む、請求項11または12記載の混合ガスの供給方法。   The method for supplying a mixed gas according to claim 11 or 12, further comprising extracting the gas from the reactor and reusing it as a combustible gas supplied to the tubular mixing section. 可燃性ガスが水素を含み、助燃性ガスが酸素を含む、請求項10記載の混合ガスの製造方法。   The method for producing a mixed gas according to claim 10, wherein the combustible gas contains hydrogen and the auxiliary combustible gas contains oxygen. 可燃性ガスがプロピレンを更に含む、請求項14記載の混合ガスの製造方法。   The method for producing a mixed gas according to claim 14, wherein the combustible gas further contains propylene. 可燃性ガスが不活性成分を更に含む、請求項14または15記載の混合ガスの製造方法。   The method for producing a mixed gas according to claim 14 or 15, wherein the combustible gas further contains an inert component.
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