JP2011235263A - 化学反応装置、及び化学反応方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】直列に連続した複数の室を有し、内容物が、上方に未充填空間を有した状態で水平方向に流れる横型のフロー式のリアクター13と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生器14と、マイクロ波発生器14の発生したマイクロ波を、リアクター13の未充填空間に伝送する1以上の導波管15と、を備える。このようにして、より広い表面積にマイクロ波を照射することができ、マイクロ波の照射効率が高くなる。
【選択図】図1
Description
このような構成により、仕切り板によって、リアクターにおける複数の室を実現することができる。
このような構成により、仕切り板を介してもマイクロ波が照射されることになり、内容物に対してより効率よくマイクロ波を照射することができるようになる。
このような構成により、一の導波管によって、仕切り板で仕切られた2個の室に対してマイクロ波を照射することができるようになる。その結果、より効率よくマイクロ波を照射することができるようになる。
このような構成により、各室の温度を所望の温度に維持することができるようになる。
このような構成により、内容物が撹拌されることによって、リアクター内の内容物に対して、より均一にマイクロ波を照射することができるようになる。その結果、例えば、リアクター内の一部の内容物にだけマイクロ波が照射されるような事態を回避することができる。
本発明の実施の形態1による化学反応装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による化学反応装置は、リアクターの内容物に対してマイクロ波を照射するものである。
本実施例において、原料として油脂とアルコールとを用いた。アルコールは、反応剤である。また、本実施例では、触媒も用いた。その原料と触媒とは、それぞれポンプ11で混合部12へ送られ、均一に混合される。その混合液はリアクター13へ供給される。リアクター13内の混合液に対して、マイクロ波発生器14から発生したマイクロ波が照射され、エステル化反応が促進される。また、そのリアクター13内の混合液は、リアクター13内の仕切り板21で仕切られた各室31〜34に充填される。混合液は触媒と共に撹拌手段23によって撹拌されながらマイクロ波の照射によって反応が進行する。マイクロ波はリアクター13内部に存在する未充填空間22に対して照射され、リアクター13内部へ拡散する。各室内の反応液は仕切り板21に設けられた流路により次段の室へ移動する。反応液はリアクター13内で一定の滞留時間を保持した後、リアクター13外へ排出される。リアクター13から排出された反応後の混合液は図示しない触媒分離部に供給され、その触媒分離部において触媒が分離されて処理液貯留槽18へ充填される。触媒分離後の反応液は処理液貯留槽18において副製物である水と分離され、目的物である粗メチルエステルが取り出される。
工業廃油を用いた遊離脂肪酸のエステル化反応の典型的な実施例を示す。遊離脂肪酸34wt%含有の工業廃油(その他、トリグリセリドや、ピッチ成分等を含有している)と、反応剤であるメタノール2.8モル当量(工業廃油の遊離脂肪酸をオレイン酸に換算した際のモル当量である)と、固体酸触媒3wt%(工業廃油に対する重量%である)を混合部12で混合した後にリアクター13へ供給した。リアクター13への供給速度は、次に示す空間速度で約1.2/hとした。ここで、反応器容量とは、本実施例では、リアクター13内の全容量から未充填空間22の容量を減算した容量である。
(空間速度)=(廃油の体積流量)/(反応器容量)
メチルエステル転化率(%)=[メチルエステル濃度]/[脂肪酸初濃度]×100
11 ポンプ
12 混合部
13 リアクター
14 マイクロ波発生器
15 導波管
16 マイクロ波制御部
18 処理液貯留槽
21 仕切り板
22 未充填空間
23 撹拌手段
25 温度測定部
27 隙間
31、32、33、34 室
41 凹部
Claims (9)
- 直列に連続した複数の室を有し、内容物が、上方に未充填空間を有した状態で水平方向に流れる横型のフロー式のリアクターと、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器の発生したマイクロ波を、前記リアクターの未充填空間に伝送する1以上の導波管と、を備えた化学反応装置。 - 前記リアクターは、内部を複数の室に区切る複数の仕切り板を有し、
前記各仕切り板には、内容物が上流側から下流側に流れる流路が存在する、請求項1記載の化学反応装置。 - 前記流路は、前記各仕切り板の上方において内容物がオーバーフローする流路、または、前記各仕切り板の隙間において内容物が流れる流路である、請求項2記載の化学反応装置。
- 前記各仕切り板は、マイクロ波透過性のものである、請求項2または請求項3記載の化学反応装置。
- 前記各導波管は、前記仕切り板の位置に設けられる、請求項2から請求項4のいずれか記載の化学反応装置。
- 前記リアクターの室ごとに内部の温度を測定する複数の温度測定部と、
前記各温度測定部が測定した温度に応じて、各室に照射するマイクロ波の出力を制御するマイクロ波制御部と、をさらに備えた、請求項1から請求項5のいずれか記載の化学反応装置。 - 前記リアクター内の内容物を撹拌する1以上の撹拌手段をさらに備えた、請求項1から請求項6のいずれか記載の化学反応装置。
- 前記撹拌手段は、回転撹拌、バブリング撹拌、超音波撹拌のうち、いずれか1以上の方法で撹拌を行う、請求項7記載の化学反応装置。
- 直列に連続した複数の室を有し、内容物が、上方に未充填空間を有した状態で水平方向に流れる横型のフロー式のリアクターにおいて、マイクロ波を照射しながら、内容物を上流側の室から下流側の室に向かって移動させて反応させる化学反応方法。
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