JP2013027798A - 水分離システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原料を化学反応させた後に得られる生成物溶液から水を分離する水分離システムであって、前記原料が供給されて混合される混合手段3と、混合手段3の下流に接続され、混合された前記原料の化学反応が進行される化学反応進行手段4と、化学反応進行手段4の下流に接続され、化学反応進行手段4において生成した水を分離する水分離手段6と、化学反応進行手段4における化学反応時間を制御する制御手段12と、を備え、制御手段12は、化学反応進行手段4から排出される溶液中の生成物の量が多いときには、化学反応進行手段4における化学反応時間を短くし、化学反応進行手段4から排出される溶液中の生成物の量が少ないときには、化学反応進行手段4における化学反応時間を長くする制御を行う。
【選択図】図1
Description
<構成>
図1は、第1実施形態に係る水分離システム100の構成を模式的に示す図である。図1に示す水分離システム100は、原料であるオレイン酸及びメタノールを化学反応させた後に得られる生成物溶液(反応溶液)から水を分離する水分離システムである。なお、第1実施形態においては、原料の具体例としてオレイン酸及びメタノールを用いているが、化学反応させることにより水を生じる成分であればこれらに限定されない。
次に、図3及び図4を参照しながら、水分離システム100における作用効果を説明する。
次に、図5を参照しながら第2実施形態に係る水分離システム200を説明する。なお、図1に示す水分離システム100と同一の手段(部材)については同一の符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
図5に示すように、水分離システム200においては、化学反応進行部4が3つの化学反応進行デバイス131,132,133及び3つの流路制御手段141,142,143によって構成されている。化学反応進行デバイス13の構造を図6(a)に示す。
制御手段14を介して相互に接続されている。そして、制御装置12が流路制御手段14を切り替えることにより、反応溶液が通流する化学反応進行デバイス13の数を変更できるようになっている。従って、このように化学反応進行部4を構成することにより、容易に微細流路13bの長さを変更することができ、化学反応の時間を容易に制御することができる。
次に、図7を参照しながら、図5に示す水分離システム200における制御方法を説明する。なお、図7に示すフローチャートにおける制御は制御装置12によって行われる。また、水の分離効率が向上したか否かは、オレイン酸メチルの生成量の変化によって判断される。即ち、オレイン酸メチルと水との生成量における化学量論比は1:1であるから、オレイン酸メチルの生成量が向上したことは、水の分離効率(より具体的には、水の生成効率)が向上したことを表している。
次に、図8を参照しながら第3実施形態に係る水分離システム300を説明する。なお、図1及び図5に示す水分離システム100,200と同一の手段(部材)については同一の符号を付すものとし、その詳細な説明は省略する。
水分離システム300においては、生成物(オレイン酸メチル)の量を自動で測定する測定装置15(インライン測定装置)が設けられている。この例では、測定装置15は、背圧弁8と生成物タンク9との間に設けられているが、水分離用マイクロリアクタ6と背圧弁8との間に設けてもよい。
<構成>
メタノールとして、和光純薬工業社製 試薬特級 メタノールを用いた。なお、実施例で用いたメタノールには、触媒として濃硫酸(和光純薬工業社製、試薬特級)を混合し、得られたメタノール溶液を用いた。濃硫酸の混合量は、メタノール溶液全体に対して1.6質量%とした。
まず、60℃の恒温槽に浸した混合用マイクロリアクタ3にオレイン酸とメタノール溶液とを合計1.023ml/分の送液流量で供給して反応溶液とした。そして、この反応溶液を60℃の恒温槽(即ち、温調機5の設定温度が60℃に相当)に浸した化学反応進行部4に通流させた。その後、60℃の恒温槽(即ち、温調機7の設定温度が60℃に相当)に浸した水分離用マイクロリアクタ6に同じ送液流量で供給し、反応溶液流路25を通流させた。そして、減圧装置11により水蒸気流路26を−0.085MPaに減圧することにより、水蒸気流路26内の水を気化・分離した。分離した水は、氷冷した冷却トラップ10に回収した。
化学反応進行部4として、外径約1.6mm、内径1mm、長さ0.1mのフッ素樹脂製チューブ(GLサイエンス社製)としたこと以外は前記実施例と同様にして検討を行った。この場合、化学反応進行部4が非常に短いので、混合用マイクロリアクタ3から排出された反応溶液はすぐに水分離用マイクロリアクタ6に供給されることになる。
比較例2として、バッチ法による検討を行った。バッチ法では、T型ゼオライト膜の上下をシリコーンゴム栓で挟み、ゴム栓にチューブを差し込むことにより、膜内を減圧できるようにしたものを用意した。60℃の恒温槽に浸した200mlの丸底フラスコに100mlのオレイン酸を入れ、撹拌しながら1.6質量%の濃度で濃硫酸を含むメタノール溶液13.9mlを1分間で3回に分けて混合して反応溶液を得、撹拌を続けながら反応を進行させた。
図9に、混合開始からの経過時間(即ち化学反応時間)に対する収率のグラフを示す。収率は、下記式(1)で算出されるオレイン酸メチルの収率である。
4 化学反応進行部(化学反応進行手段)
5 温調機(化学反応温度制御手段)
6 水分離用マイクロリアクタ(水分離手段)
7 水分離温度制御手段
12 制御装置(制御手段)
13 化学反応進行デバイス
15 測定装置(インライン測定装置)
Claims (6)
- 原料を化学反応させた後に得られる生成物溶液から水を分離する水分離システムであって、
前記原料が供給されて混合される混合手段と、
前記混合手段の下流に接続され、混合された前記原料の化学反応が進行される化学反応進行手段と、
前記化学反応進行手段の下流に接続され、前記化学反応進行手段において生成した水を分離する水分離手段と、
前記化学反応進行手段における化学反応時間を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記化学反応進行手段から排出される溶液中の生成物の量が多いときには、前記化学反応進行手段における化学反応時間を短くし、
前記化学反応進行手段から排出される溶液中の生成物の量が少ないときには、前記化学反応進行手段における化学反応時間を長くする制御を行う
ことを特徴とする、水分離システム。 - 請求項1に記載の水分離システムにおいて、
前記制御手段は、
前記混合手段に供給される原料の送液流量を制御する機能を備え、
前記混合手段に供給される原料の送液流量を制御することにより、化学反応時間が制御される
ことを特徴とする、水分離システム。 - 請求項1に記載の水分離システムにおいて、
前記化学反応進行手段は微細流路を有し、
前記微細流路の長さを変更することにより、化学反応時間が制御される
ことを特徴とする、水分離システム。 - 請求項3に記載の水分離システムにおいて、
前記化学反応進行手段は所定の長さの微細流路を有するデバイスによって構成され、
前記デバイスが単数又は複数個直列に接続されることにより、前記微細流路の長さが設定される
ことを特徴とする、水分離システム。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の水分離システムにおいて、
化学反応時の温度を制御する化学反応温度制御手段と、
水の分離時の温度を制御する水分離温度制御手段と、
を備え、
化学反応時の温度と水の分離時の温度とが異なって設定される
ことを特徴とする、水分離システム。 - 請求項1〜5の何れか1項に記載の水分離システムにおいて、
前記生成物の量を測定するインライン測定手段が設けられる
ことを特徴とする、水分離システム。
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