JP2019104003A - Reaction method and reaction device - Google Patents

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Tomohiro Yamaguchi
智裕 山口
征巳 小沢
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Abstract

To provide a reaction method and a reaction device, capable of suppressing load of devices and enhancing reaction efficiency.SOLUTION: In a reaction method using a reaction device 1, by changing a changing part 7 at a first position communicating a first flow pass 4 and a first column 3a, and communicating a second flow pass 5 and a second column 3b, and at a second position communicating the first flow pass 4 and the second column 3b and communicating the second flow pass 5 and the first column 3a alternatively, a raw material solution and a reaction gas flowing inside in the first column 3a and second column 3b constitute a layer shape alternatively to flow directions thereof. As a result, in a boundary of each layer, the raw material solution and the reaction gas are contacted. Thereby the boundary of each layer becomes a reaction surface, area of a reaction surface of the whole first column 3a and second column 3b increases, and reaction efficiency can be enhanced.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、固定化触媒が充填されたカラムに原料溶液と反応ガスとを流通させて、化学反応させる反応方法および反応装置に関するものである。   The present invention relates to a reaction method and a reaction apparatus in which a raw material solution and a reaction gas are caused to flow through a column packed with an immobilized catalyst to cause a chemical reaction.

一般に、固定化触媒を充填したカラムに、原料溶液と反応ガスとを供給して、化学反応をさせるトリクルベッドリアクターを用いた反応方法、および、その方法に用いる反応装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。従来、図4に示すように、反応装置101は、少なくとも固定化触媒が充填された1つのカラム102と、原料溶液103をカラム102に送り込むためのポンプ104と、反応ガス105の流量を制御するマスフローコントローラ106と、カラム102に原料溶液103および反応ガス105を供給する流路107とを、備えている。この反応装置101は、1つのカラム102に対し、流路107から原料溶液103および反応ガス105を同時に供給し、カラム102内で原料溶液103および反応ガス105を化学反応させて、生成物を得ている。   Generally, a reaction method using a trickle bed reactor in which a raw material solution and a reaction gas are supplied to a column packed with an immobilized catalyst to cause a chemical reaction, and a reaction apparatus used for the method are known (for example, , Patent Document 1). Conventionally, as shown in FIG. 4, the reactor 101 controls at least one column 102 packed with an immobilized catalyst, a pump 104 for feeding the raw material solution 103 into the column 102, and the flow rate of the reaction gas 105. A mass flow controller 106 and a channel 107 for supplying the raw material solution 103 and the reaction gas 105 to the column 102 are provided. The reaction apparatus 101 simultaneously supplies the raw material solution 103 and the reaction gas 105 from the flow path 107 to one column 102, and chemically reacts the raw material solution 103 and the reaction gas 105 in the column 102 to obtain a product. ing.

特開2017−113658号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2017-113658

しかしながら、従来の反応装置101(図4参照)では、次のような問題がある。
流路107から原料溶液103および反応ガス105をカラム102に同時に供給する際、反応効率を高めるために、カラム102の内径を可能な限り大きくしたいところであるが、カラム102の内径が大きさ如何では、カラム102内で原料溶液103と反応ガス105との偏流が発生し、それに起因して、反応効率を大きく低下させるといった問題がある。
However, the conventional reactor 101 (see FIG. 4) has the following problems.
When the raw material solution 103 and the reaction gas 105 are simultaneously supplied to the column 102 from the flow path 107, the inner diameter of the column 102 needs to be as large as possible in order to enhance the reaction efficiency. In the column 102, a partial flow of the raw material solution 103 and the reaction gas 105 occurs, which causes a problem that the reaction efficiency is largely reduced.

又、従来の反応装置101で原料溶液および反応ガスをカラムに交互に供給する手法も発案されているが、この場合、原料溶液103と反応ガス105との供給を制御すべく、原料溶液103を送り込むためのポンプ104のON/OFF制御を繰り返す必要がある。又、マスフローコントローラ106の制御弁(図示せず)を駆動させる駆動電源のON/OFF制御を繰り返す必要がある。このため、ポンプ104およびマスフローコントローラ106に負荷がかかる虞がある。   Also, a method has been proposed for alternately supplying the raw material solution and the reaction gas to the column in the conventional reaction apparatus 101. In this case, the raw material solution 103 is used to control the supply of the raw material solution 103 and the reaction gas 105. It is necessary to repeat ON / OFF control of the pump 104 for feeding. In addition, it is necessary to repeat ON / OFF control of a drive power source for driving a control valve (not shown) of the mass flow controller 106. Therefore, the pump 104 and the mass flow controller 106 may be loaded.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的にするところは、装置の負荷を抑え、かつ、反応効率を高めることが可能な反応方法および反応装置を提供することにある。   This invention is made in view of the said subject, The place made into the objective is to provide the reaction method and reaction apparatus which can suppress the load of an apparatus and can improve reaction efficiency.

(発明の態様)
以下の発明の態様は、本発明の態様を例示するものであり、本発明の多様な構成要素の理解を容易にするために、項分けして説明するものである。以下の各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、本発明を実施する最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加した態様についても、本発明の一態様になり得るものである。
(Aspects of the Invention)
The following aspects of the invention illustrate aspects of the invention and are divided into sections to facilitate understanding of the various components of the invention. The following sections do not limit the technical scope of the present invention, and while taking into consideration the best mode for carrying out the present invention, some of the components of each section may be replaced, deleted, or further The aspect to which other components are added is also one aspect of the present invention.

(1)固定化触媒が充填されたカラムに、原料溶液と反応ガスとを流通させて、化学反応させるトリクルベッドリアクターを用いた、反応方法であって、第1カラムおよび第2カラムを並列に配置し、前記第1カラムおよび前記第2カラムの各々に対し、原料溶液又は反応ガスの供給を、所定時間毎に交互に切換えて行うことを特徴とする反応方法(請求項1)。   (1) A reaction method using a trickle bed reactor in which a raw material solution and a reaction gas are caused to flow through a column packed with an immobilized catalyst to cause a chemical reaction, and the first column and the second column are arranged in parallel. A reaction method comprising: arranging each of the first column and the second column to alternately supply a raw material solution or a reaction gas at predetermined time intervals (claim 1).

本項に係る反応方法において、第1カラムおよび第2カラムを並列に配置することにより、各カラムの内径を拡大することにより発生する原料溶液と反応ガスとの偏流の発生を防ぎつつ、第1カラムと第2カラムとで、原料溶液と反応ガスとの化学反応による生成物が得られるものとなる。又、反応方法において、第1カラムおよび第2カラムの各々に対し、原料溶液又は反応ガスの供給を、所定時間毎に交互に切換えて行うことにより、原料溶液および反応ガスが第1カラムおよび第2カラム内に交互に流れるので、各カラム内では、内部を流れる原料溶液および反応ガスが、それらの流れる方向に対して交互に層状をなし、各層の境界において原料溶液および反応ガスが接触することとなる。したがって、各層の境界が反応面となって、原料溶液および反応ガスの化学反応が起こることとなる。   In the reaction method according to this item, by arranging the first column and the second column in parallel, it is possible to prevent the occurrence of the partial flow of the raw material solution and the reaction gas generated by enlarging the inner diameter of each column, By the column and the second column, products resulting from the chemical reaction of the raw material solution and the reaction gas are obtained. Further, in the reaction method, the raw material solution and the reaction gas are alternately switched at predetermined time intervals for each of the first column and the second column, whereby the raw material solution and the reaction gas become the first column and the second column. The flow alternately in the two columns, so that in each column, the raw material solution and reaction gas flowing inside are alternately layered with respect to the flow direction, and the raw material solution and reaction gas come into contact at the boundary of each layer. It becomes. Therefore, the boundary of each layer becomes a reaction surface, and a chemical reaction of the raw material solution and the reaction gas occurs.

(2)上記(1)項において、前記第1カラムおよび前記第2カラムに、切換部を介して、原料溶液を供給する第1流路、および、反応ガスを供給する第2流路をそれぞれ接続し、前記切換部は、前記第1流路と前記第1カラムとを連通させかつ前記第2流路と前記第2カラムとを連通させる第1位置と、前記第1流路と前記第2カラムとを連通させかつ前記第2流路と前記第1カラムとを連通させる第2位置とを備えてなり、該第1位置と該第2位置とを交互に切換えて、前記第1カラムおよび前記第2カラムの各々に対し、原料溶液又は反応ガスを供給する反応方法(請求項2)。   (2) In the above (1), the first flow path for supplying the raw material solution to the first column and the second column via the switching unit, and the second flow path for supplying the reaction gas are respectively provided. A first position for connecting the first flow path and the first column and for causing the second flow path and the second column to communicate with each other; A second position communicating the two columns and communicating the second flow path and the first column; alternately switching the first position and the second position; And a reaction method of supplying a raw material solution or a reaction gas to each of the second columns (claim 2).

本項に係る反応方法において、第1カラムおよび第2カラムに、切換部を介して、原料溶液を供給する第1流路、および、反応ガスを供給する第2流路を接続し、切換部を、第1流路と第1カラムとを連通させかつ第2流路と第2カラムとを連通させる第1位置と、第1流路と第2カラムとを連通させかつ第2流路と第1カラムとを連通させる第2位置とを備え、第1位置と第2位置とを交互に切換える。この構成により、第1カラムに対して原料溶液を供給する間は、第2カラムに対して反応ガスを供給し、第1カラムに対して反応ガスを供給する間は、第2カラムに対して原料溶液を供給するものとなる。しかも、これの供給状態の切換えを、切換部における第1位置および第2位置の切換えによって同時に行うことで、各カラム内では、内部に流れる原料溶液および反応ガスが、それらの流れ方向に対して交互に層状をなし、各層の境界において、原料溶液および反応ガスが接触することとなる。したがって、各層の境界が反応面となって、カラム全体での反応面の面積が増大することとなる。又、切換部を第1位置と第2位置とに切換えて、原料溶液および反応ガスの流れる方向を制御しているため、ポンプを常時稼働させられ、ポンプのON/OFFによる負荷を抑えられるものとなる。   In the reaction method according to the present paragraph, the first channel for supplying the raw material solution and the second channel for supplying the reaction gas are connected to the first column and the second column via the switching section, and the switching section And a first position connecting the first flow path and the first column and connecting the second flow path and the second column, and connecting the first flow path and the second column and the second flow path And a second position for communicating with the first column, and alternately switching the first position and the second position. According to this configuration, while supplying the raw material solution to the first column, the reaction gas is supplied to the second column, and while the reaction gas is supplied to the first column, the reaction to the second column is performed. It becomes what supplies a raw material solution. In addition, by switching the supply state of these simultaneously by switching the first position and the second position in the switching unit, in each column, the raw material solution and the reaction gas flowing to the inside are in the flow direction thereof. Layered alternately, the raw material solution and the reaction gas come into contact at the boundary of each layer. Therefore, the boundary of each layer becomes the reaction surface, and the area of the reaction surface in the entire column increases. Also, since the switching section is switched between the first position and the second position to control the flow direction of the raw material solution and the reaction gas, the pump can be operated at all times, and the load due to ON / OFF of the pump can be suppressed. It becomes.

(3)上記(2)項において、前記切換部は、前記第1位置と前記第2位置とに、所定時間毎に切換える制御手段を備える反応方法(請求項3)。   (3) The reaction method according to (2), wherein the switching unit includes control means for switching between the first position and the second position every predetermined time.

本項に係る反応方法において、切換部を第1位置と第2位置とに、所定時間毎に切換える制御手段を備えることで、原料溶液および反応ガスを第1カラムおよび第2カラムに供給する時間的スパンを制御するものとなる。そして、切換部における第1位置および第2位置の切換えの時間的スパンを適宜短く設定することで、各カラム内では、内部に流れる原料溶液および反応ガスが、それらの流れ方向に対して、切換えの時間的スパンに呼応して交互に細かな層状をなし、各層の境界において、原料溶液および反応ガスが接触することとなる。したがって、細かな各層の境界が反応面となって、カラム全体での反応面の面積が増大することとなる。   In the reaction method according to the present item, by providing control means for switching the switching unit between the first position and the second position every predetermined time, the time for supplying the raw material solution and the reaction gas to the first column and the second column Control the dynamic span. Then, by setting the time span of switching of the first position and the second position in the switching section appropriately short, in each column, the raw material solution and reaction gas flowing inside are switched with respect to their flow directions. In response to the time span of (1), the raw solution and the reaction gas come into contact at the boundary of each layer. Therefore, the boundary of each fine layer becomes the reaction surface, and the area of the reaction surface in the entire column increases.

(4)上記(2)又は(3)項において、前記切換部に、4ポート2位置方向制御弁を用いる反応方法(請求項4)。   (4) The reaction method according to (2) or (3), wherein a four-port two-position directional control valve is used in the switching unit.

本項に係る反応方法において、4ポート2位置方向制御弁を用いることにより、第1カラムおよび第2カラムに対する原料溶液および反応ガスの流れる方向を同時に切換えるものとなる。   In the reaction method according to this item, by using the 4-port 2-position directional control valve, the flow directions of the raw material solution and the reaction gas with respect to the first column and the second column can be simultaneously switched.

(5)上記(1)乃至(4)のいずれか1項において、平均粒径が20μm〜3mmである担体に触媒が担持された固定化触媒を前記第1カラムおよび前記第2カラムに充填する反応方法(請求項5)。   (5) In any one of the above (1) to (4), the first and second columns are packed with an immobilized catalyst in which a catalyst is supported on a carrier having an average particle diameter of 20 μm to 3 mm. Reaction method (claim 5).

本項に係る反応方法において、平均粒径が20μm〜3mmである担体に触媒が担持された固定化触媒を第1カラムおよび第2カラムに充填させることにより、各カラム内での、原料溶液および反応ガスの流通を阻害することなく、各カラム内部を流れる原料溶液および反応ガスの反応面において触媒が機能し、原料溶液と反応ガスとの化学反応を引き起こすものとなる。   In the reaction method according to the present item, the raw material solution and the raw material solution in each column are packed by filling the first column and the second column with the immobilized catalyst having the catalyst supported on the carrier having an average particle diameter of 20 μm to 3 mm. The catalyst functions on the reaction surface of the raw material solution flowing inside each column and the reactive gas without causing the flow of the reactive gas to cause a chemical reaction between the raw material solution and the reactive gas.

(6)固定化触媒が充填されたカラムに、原料溶液と反応ガスとを流通させて、化学反応させるトリクルベッドリアクターを備える反応装置であって、並列に配置された第1カラムおよび第2カラムと、前記第1カラムおよび前記第2カラムに原料溶液を供給する第1流路と、前記第1カラムおよび前記第2カラムに反応ガスを供給する第2流路と、前記第1流路および前記第2流路と、前記第1カラムおよび前記第2カラムとの間に配置され、前記第1流路と前記第1カラムとを連通させかつ前記第2流路と前記第2カラムとを連通させる第1位置と、若しくは、前記第1流路と前記第2カラムとを連通させかつ前記第2流路と前記第1カラムとを連通させる第2位置とを備え、該第1位置と該第2位置とを交互に切換可能な切換部とを少なくとも備える反応装置(請求項6)。   (6) A reaction apparatus comprising a trickle bed reactor in which a raw material solution and a reaction gas are allowed to flow through a column packed with an immobilized catalyst to cause a chemical reaction, and the first column and the second column arranged in parallel A first flow path for supplying a raw material solution to the first column and the second column, a second flow path for supplying a reaction gas to the first column and the second column, and the first flow path and The second flow path is disposed between the first column and the second column, and the first flow path and the first column are in communication with each other, and the second flow path and the second column are A first position for communication, or a second position for communication between the first flow path and the second column and between the second flow path and the first column, the first position And a switching unit capable of alternately switching the second position Ku and reactor also comprises (Claim 6).

(7)上記(6)項において、前記切換部を前記第1位置と前記第2位置とに、所定時間毎に切換える制御手段を備えている反応装置(請求項7)。   (7) The reaction device according to (6), further comprising: control means for switching the switching portion between the first position and the second position at predetermined time intervals (claim 7).

(8)上記(6)又は(7)項において、前記切換部は、4ポート2位置方向制御弁である反応装置(請求項8)。   (8) The reaction device according to (6) or (7), wherein the switching unit is a 4-port 2-position directional control valve (claim 8).

(9)上記(6)乃至(8)のいずれか1項において、前記第1カラムおよび前記第2カラムに充填された固定化触媒は、平均粒径が20μm〜3mmである担体に触媒が担持されたものである反応装置(請求項9)。   (9) In any one of the above (6) to (8), in the immobilized catalysts packed in the first column and the second column, the catalysts are supported on a carrier having an average particle diameter of 20 μm to 3 mm. A reactor (claim 9) that is

上記(6)項から(9)項の反応装置を用いることで、上記(2)項から(5)項の各反応方法で得られるものと同等の作用を奏するものとなる。   By using the reaction devices of the above items (6) to (9), the same effects as those obtained by the respective reaction methods of the above items (2) to (5) can be exhibited.

本発明は、以上のように構成したことにより、装置の負荷を抑え、かつ、反応効率を高めることが可能な反応方法および反応装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION this invention can provide the reaction method and reaction apparatus which can suppress the load of an apparatus and can improve reaction efficiency by having comprised as mentioned above.

本実施形態に係るトリクルベッドリアクターのプロセスフローの概略図である。It is the schematic of the process flow of the trickle bed reactor which concerns on this embodiment. 図1に示す切換部を模式的に示した説明であり、(a)は、切換部の第1位置を示す図であり、(b)は、切換部の第2位置を示す図である。It is the description which showed typically the switching part shown in FIG. 1, (a) is a figure which shows the 1st position of a switching part, (b) is a figure which shows the 2nd position of a switching part. 図1に示す第1カラムおよび第2カラムの内部における原料溶液および反応ガスの流れ態様を模式的に示した説明図である。It is explanatory drawing which showed typically the flow aspect of the raw material solution in the inside of the 1st column shown in FIG. 1, and a 2nd column, and reaction gas. 従来技術のトリクルベッドリアクターのプロセスフローの概略図である。FIG. 1 is a schematic view of the process flow of a prior art trickle bed reactor.

以下、本発明の一実施形態に係る反応装置の構成を図1〜図3に基づいて詳細に説明する。
図1および図3に示すように、本発明の一実施形態に係る反応装置1は、固定化触媒2が充填されたカラム3に、原料溶液18と反応ガス19とを流通させ、化学反応させて、生成物を得るものである。この反応装置1は、カラム3と、第1流路4と、第2流路5と、第3流路6と、切換部7と、制御手段8と、原料溶液貯蔵部11と、反応ガス貯蔵部12と、ポンプ13と、マスフローコントローラ14と、気液分離槽15と、液体排出流路16と、ガス排出流路17と、を備えている。
Hereinafter, the structure of the reaction apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated in detail based on FIGS. 1-3.
As shown in FIGS. 1 and 3, the reaction apparatus 1 according to an embodiment of the present invention allows the raw material solution 18 and the reaction gas 19 to flow through the column 3 filled with the immobilized catalyst 2 to cause a chemical reaction. The product is obtained. The reaction apparatus 1 includes a column 3, a first channel 4, a second channel 5, a third channel 6, a switching unit 7, a control unit 8, a raw material solution storage unit 11, and a reaction gas. A storage unit 12, a pump 13, a mass flow controller 14, a gas-liquid separation tank 15, a liquid discharge flow path 16, and a gas discharge flow path 17 are provided.

カラム3は、ガラス材で形成された筒状の第1カラム3aおよび第2カラム3bが並列に配置されてなる(図1参照)。この第1カラム3aおよび第2カラム3bには、固定化触媒2(図3参照)が充填されている。又、第1カラム3aおよび第2カラム3bは、上部に後述する第1流路4および第2流路5が接続され、下部に後述する第3流路6が接続されている。固定化触媒2は、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径20μm〜3mmである球状アルミナ担体に、パラジウムが担持されたものである。   The column 3 is formed by arranging in parallel cylindrical first columns 3a and second columns 3b formed of a glass material (see FIG. 1). The immobilized catalyst 2 (see FIG. 3) is packed in the first column 3a and the second column 3b. Further, in the first column 3a and the second column 3b, a first flow path 4 and a second flow path 5 described later are connected to the upper portion, and a third flow path 6 described later is connected to the lower portion. The immobilized catalyst 2 is a catalyst in which palladium is supported on a spherical alumina carrier having a polysilane coating layer and having an average particle diameter of 20 μm to 3 mm.

第1流路4は、原料溶液18を第1カラム3aおよび第2カラム3bに供給する流路であり、原料溶液18を内蔵した原料溶液貯蔵部11と、第1カラム3aおよび第2カラム3bとの間をつなぐ。第2流路5は、反応ガス19を第1カラム3aおよび第2カラム3bに供給する流路であり、反応ガス19を貯蔵した反応ガス貯蔵部12と、第1カラム3aおよび第2カラム3bとの間をつなぐ。第3流路6は、原料溶液18と反応ガス19との化学反応から得られた気液を気液分離槽15に供給する流路であり、第1カラム3aおよび第2カラム3bと、気液分離槽15との間をつなぐ。   The first flow path 4 is a flow path for supplying the raw material solution 18 to the first column 3a and the second column 3b, and the raw material solution storage unit 11 containing the raw material solution 18, the first column 3a and the second column 3b Connect between The second flow path 5 is a flow path for supplying the reaction gas 19 to the first column 3a and the second column 3b, and the reaction gas storage unit 12 storing the reaction gas 19, the first column 3a and the second column 3b Connect between The third flow path 6 is a flow path for supplying gas / liquid obtained from the chemical reaction of the raw material solution 18 and the reaction gas 19 to the gas / liquid separation tank 15, and the first column 3a and the second column 3b It connects between the liquid separation tank 15.

切換部7は、第1流路4および第2流路5と、第1カラム3aおよび第2カラム3bとの間に配置され、第1流路4と第1カラム3aとを、第1接続流路9を介して連通させ、かつ、第2流路5と第2カラム3bとを、第2接続流路10を介して連通させる第1位置(図2(a)参照)と、若しくは、第1流路4と第2カラム3bとを、第2接続流路10を介して連通させ、かつ、第2流路5と第1カラム3aとを、第1接続流路9を介して連通させる第2位置(図2(b)参照)とを備えている。切換部7は、後述する制御手段8からの作動指令を受けて、電気的に第1位置と第2位置とを切換えるものであり、本例では、電磁式の4ポート2位置方向制御弁である。   The switching unit 7 is disposed between the first flow path 4 and the second flow path 5 and the first column 3a and the second column 3b, and connects the first flow path 4 and the first column 3a to a first connection. A first position (see FIG. 2A) in which the second channel 5 and the second column 3b are in communication via the second connection channel 10 and in communication via the channel 9; The first channel 4 and the second column 3b are communicated via the second connection channel 10, and the second channel 5 and the first column 3a are communicated via the first connection channel 9. And a second position (see FIG. 2B). The switching unit 7 electrically switches between the first position and the second position in response to an operation command from the control means 8 described later, and in the present embodiment, it is an electromagnetic four-port two-position directional control valve. is there.

制御手段8は、切換部7に設けられ、切換部7における第1位置および第2位置を所定時間毎に切換えるものであり、原料溶液18および反応ガス19を第1カラム3aおよび第2カラム3bに供給する時間的スパンを制御する。制御手段8は、汎用又は専用のコンピュータ、PLC等の適切な制御機器が用いられる。   The control means 8 is provided in the switching unit 7 and switches the first position and the second position in the switching unit 7 every predetermined time, and the raw material solution 18 and the reaction gas 19 are arranged in the first column 3a and the second column 3b. Control the time span supplied to the As the control means 8, a suitable control device such as a general purpose or dedicated computer, PLC, etc. is used.

ポンプ13は、原料溶液18を第1カラム3aおよび第2カラム3bに送り込むものであり、第1流路4に設けられている。マスフローコントローラ14は、反応ガス19の流量を制御するものであり、第2流路5に設けられている。   The pump 13 feeds the raw material solution 18 to the first column 3 a and the second column 3 b, and is provided in the first flow path 4. The mass flow controller 14 controls the flow rate of the reaction gas 19 and is provided in the second flow path 5.

気液分離槽15は、原料溶液18と反応ガス19とを化学反応させて得られた気液を貯蔵するものであり、第3流路6と接続されている。又、気液分離槽15は、液体(生成物)を排出するための液体排出流路16と接続され、かつ、廃棄ガスを排出するガス排出流路17と接続されている。液体排出流路16には、ニードルバルブ20が設けらている。ガス排出流路17には、背圧弁21が設けられている。   The gas-liquid separation tank 15 stores gas-liquid obtained by causing a chemical reaction of the raw material solution 18 and the reaction gas 19, and is connected to the third flow path 6. Further, the gas-liquid separation tank 15 is connected to the liquid discharge flow path 16 for discharging the liquid (product), and is connected to the gas discharge flow path 17 for discharging the waste gas. The liquid discharge flow path 16 is provided with a needle valve 20. A back pressure valve 21 is provided in the gas discharge passage 17.

次に、本発明の一実施形態に係る反応装置1を用いた反応方法について、以下に説明する。
ポンプ13によって、第1流路4を介して、原料溶液18を第1カラム3aの上方から供給する。同時に、第2流路5を介して、反応ガス19を第2カラム3bの上方から供給する。このとき、原料溶液18は、ポンプ13によって、流量が一定量に制御されている。又、反応ガス19は、マスフローコントローラ11によって、流量が一定量に制御されている。又、制御手段8によって、切換部7を第1流路4と第1カラム3aとを流通させ、かつ、第2流路5と第2カラム3bとを流通させる第1位置(図2(a)参照)にする。なお、最初に切換部7を第1位置に設定して、原料溶液18を第1カラム3aに供給し、反応ガス19を第2カラム3bに供給しているが、切換部7を第2位置に設定し、反応ガス19を第1カラム3aに供給し、原料溶液18を第2カラム3bに供給してもよい。
Next, a reaction method using the reaction apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described below.
The raw material solution 18 is supplied from above the first column 3 a by the pump 13 via the first flow path 4. At the same time, the reaction gas 19 is supplied from above the second column 3 b via the second flow path 5. At this time, the flow rate of the raw material solution 18 is controlled to a constant amount by the pump 13. Further, the mass flow controller 11 controls the flow rate of the reaction gas 19 to a constant amount. Further, the control unit 8 causes the switching unit 7 to flow through the first flow passage 4 and the first column 3a, and causes the second flow passage 5 and the second column 3b to flow (see FIG. 2 (a). ))). First, the switching unit 7 is set to the first position, the raw material solution 18 is supplied to the first column 3a, and the reaction gas 19 is supplied to the second column 3b. The reaction gas 19 may be supplied to the first column 3a, and the raw material solution 18 may be supplied to the second column 3b.

そして、原料溶液18および反応ガス19を所定時間供給した後、制御手段8によって、第1位置から、第1流路4と第2カラム3bとを流通させかつ第2流路5と第1カラム3aとを流通させる第2位置(図2(b)参照)に切換える。これにより、第1カラム3aに供給されていた原料溶液18が第2カラム3bに供給され、第2カラム3bに供給されていた反応ガス19が第1カラム3aに供給される。その後、所定時間毎に切換部7を第1位置と第2位置とで切換えて、第1カラム3aおよび第2カラム3bに原料溶液18および反応ガス19を交互に供給する(図3参照)。   Then, after supplying the raw material solution 18 and the reaction gas 19 for a predetermined time, the control means 8 causes the first flow path 4 and the second column 3b to flow from the first position, and the second flow path 5 and the first column It switches to the 2nd position (refer FIG.2 (b)) which distribute | circulates with 3a. Thus, the raw material solution 18 supplied to the first column 3a is supplied to the second column 3b, and the reaction gas 19 supplied to the second column 3b is supplied to the first column 3a. Thereafter, the switching unit 7 is switched between the first position and the second position every predetermined time to alternately supply the raw material solution 18 and the reaction gas 19 to the first column 3a and the second column 3b (see FIG. 3).

そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填された固定化触媒2を介して、原料溶液18および反応ガス19を化学反応させる。このとき、原料溶液18および反応ガス19は、第1カラム3aおよび第2カラム3b内で層状をなしており(図3参照)、各層の境界22(反応面)において、原料溶液18および反応ガス19が接触して、化学反応が生じる。   Then, the raw material solution 18 and the reaction gas 19 are chemically reacted via the immobilized catalyst 2 packed in the first column 3a and the second column 3b. At this time, the raw material solution 18 and the reaction gas 19 are layered in the first column 3a and the second column 3b (see FIG. 3), and at the boundary 22 (reaction surface) of each layer, the raw material solution 18 and the reaction gas 19 comes in contact and a chemical reaction occurs.

そして、その化学反応で得られた気液が、第3流路6を介して、気液分離槽15に流れる。その後、液体は、液体排出流路16を介して、外部に送られ、廃棄ガスは、ガス排出流路17を介して、排出される。   Then, the gas and liquid obtained by the chemical reaction flow to the gas and liquid separation tank 15 through the third flow path 6. Thereafter, the liquid is sent to the outside through the liquid discharge flow path 16, and the waste gas is discharged through the gas discharge flow path 17.

上記構成を有する一実施形態の反応装置1によれば、次の作用効果を得ることが可能となる。すなわち、反応装置1は、第1カラム3aおよび第2カラム3bを並列に配置することにより、第1カラム3aおよび第2カラム3bの内径を拡大することにより発生する原料溶液18と反応ガス19との偏流の発生を防ぎつつ、第1カラム3aおよび第2カラム3bとで、原料溶液18と反応ガス19との化学反応による生成物が得られることが可能なる。   According to the reactor 1 of the embodiment having the above configuration, the following effects can be obtained. That is, the reaction apparatus 1 arranges the first column 3a and the second column 3b in parallel to expand the inner diameter of the first column 3a and the second column 3b, thereby generating the raw material solution 18 and the reaction gas 19 In the first column 3a and the second column 3b, it is possible to obtain the product of the chemical reaction between the raw material solution 18 and the reaction gas 19, while preventing the occurrence of the uneven flow of

又、反応装置1によれば、第1カラム3aおよび第2カラム3bに、切換部7を介して、原料溶液18を供給する第1流路4、および、反応ガス19を供給する第2流路5を接続し、切換部7を、第1流路4と第1カラム3aとを連通させかつ第2流路5と第2カラム3bとを連通させる第1位置と、第1流路4と第2カラム3bとを連通させかつ第2流路5と第1カラム3aとを連通させる第2位置とを交互に切換える。この構成により、第1カラム3aに対して原料溶液18を供給する間は、第2カラム3bに対して反応ガス19を供給し、第1カラム3aに対して反応ガス19を供給する間は、第2カラム3bに対して原料溶液18を供給することが可能となる。しかも、これの供給状態の切換えを、切換部7における第1位置および第2位置の切換えによって同時に行うことで、第1カラム3aおよび第2カラム3b内では、内部に流れる原料溶液18および反応ガス19が、それらの流れ方向に対して交互に層状をなし、各層の境界22において、原料溶液18および反応ガス19が接触する。これにより、各層の境界22が反応面となって、第1カラム3aおよび第2カラム3b全体での反応面の面積が増大し、反応効率を高くすることが可能となる。   Further, according to the reaction device 1, the first flow path 4 for supplying the raw material solution 18 to the first column 3 a and the second column 3 b via the switching unit 7, and the second flow for supplying the reaction gas 19. A first position for connecting the passage 5 and connecting the switching unit 7 with the first passage 4 and the first column 3a and with the second passage 5 and the second column 3b; And the second position where the second flow path 5 and the first column 3a are in communication with each other. With this configuration, the reaction gas 19 is supplied to the second column 3b while the raw material solution 18 is supplied to the first column 3a, and the reaction gas 19 is supplied to the first column 3a. The raw material solution 18 can be supplied to the second column 3b. Moreover, by switching the supply state of these simultaneously by switching the first position and the second position in the switching unit 7, the raw material solution 18 flowing inside and the reaction gas flow in the first column 3a and the second column 3b. 19 alternate in layers with respect to their flow direction, and at the boundary 22 of each layer, the feed solution 18 and the reaction gas 19 contact. As a result, the boundary 22 of each layer becomes a reaction surface, the area of the reaction surface in the entire first column 3a and the second column 3b increases, and the reaction efficiency can be increased.

さらに、反応装置1によれば、切換部7を第1位置と第2位置とに切換えて、原料溶液18および反応ガス19の流れる方向を制御しているため、ポンプ13を常時稼働させられ、ポンプ13のON/OFFによる負荷を抑えることが可能となる。   Furthermore, according to the reaction device 1, since the switching unit 7 is switched to the first position and the second position to control the flowing direction of the raw material solution 18 and the reaction gas 19, the pump 13 can be always operated. It is possible to suppress the load due to the ON / OFF of the pump 13.

反応装置1によれば、切換部7を第1位置と第2位置とに、所定時間毎に切換える制御手段8を備えることで、原料溶液18および反応ガス19を第1カラム3aおよび第2カラム3bに供給する時間的スパンを制御することが可能となる。そして、切換部7における第1位置および第2位置の切換えの時間的スパンを適宜短く設定することで、第1カラム3aおよび第2カラム3b内では、内部に流れる原料溶液18および反応ガス19が、それらの流れ方向に対して、切換えの時間的スパンに呼応して交互に細かな層状をなし、各層の境界22において、原料溶液18および反応ガス19が接触する。これにより、細かな各層の境界22が反応面となって、第1カラム3aおよび第2カラム3b全体での反応面の面積が増大することとなり、原料溶液18と反応ガス19との反応効率を高くすることが可能となる。   According to the reaction apparatus 1, the raw material solution 18 and the reaction gas 19 are provided in the first column 3 a and the second column by providing the control unit 8 that switches the switching unit 7 between the first position and the second position every predetermined time. It is possible to control the time span supplied to 3b. Then, by setting the time span of switching of the first position and the second position in the switching unit 7 appropriately short, in the first column 3a and the second column 3b, the raw material solution 18 and the reaction gas 19 flowing inside are set. In the direction of their flow, they are alternately finely stratified in response to the temporal span of switching, and the feed solution 18 and the reaction gas 19 contact at the boundary 22 of each layer. As a result, the boundary 22 of the fine layers becomes the reaction surface, and the area of the reaction surface in the entire first column 3a and the second column 3b increases, so that the reaction efficiency between the raw material solution 18 and the reaction gas 19 is increased. It is possible to make it higher.

反応装置1によれば、切換部7は、4ポート2位置方向制御弁を用いることにより、第1カラム3aおよび第2カラム3bに対する原料溶液18および反応ガス19の流れる方向を同時に切換えることが可能となる。   According to the reaction apparatus 1, the switching unit 7 can simultaneously switch the flow directions of the raw material solution 18 and the reaction gas 19 with respect to the first column 3a and the second column 3b by using the 4-port 2-position directional control valve. It becomes.

反応装置1によれば、平均粒径が20μm〜3mmである球状担体(アルミナ担体)に触媒(パラジウム)が担持された固定化触媒2を第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填させることにより、第1カラム3aおよび第2カラム3b内での、原料溶液18および反応ガス19の流通を阻害することなく、第1カラム3aおよび第2カラム3b内部を流れる原料溶液18および反応ガス19の反応面において触媒が機能し、原料溶液18と反応ガス19との化学反応を引き起こすことが可能となる。   According to the reactor 1, the first column 3a and the second column 3b are filled with the immobilized catalyst 2 in which the catalyst (palladium) is supported on a spherical carrier (alumina carrier) having an average particle diameter of 20 μm to 3 mm. , Reaction of the raw material solution 18 and the reaction gas 19 flowing inside the first column 3a and the second column 3b without blocking the flow of the raw material solution 18 and the reaction gas 19 in the first column 3a and the second column 3b. In terms of surface, the catalyst can function to cause a chemical reaction between the feed solution 18 and the reaction gas 19.

なお、一実施形態に係る反応装置1では、切換部7が電磁式の4ポート2位置方向制御弁であるが、その他の電磁弁、ピンチバルブ、ロータリーバルブ等の弁を用いて、原料溶液18および反応ガス19の流れる方向を切換えるようにしてもよい。   In the reaction apparatus 1 according to one embodiment, the switching unit 7 is an electromagnetic four-port two-position directional control valve. However, the raw material solution 18 may be formed using other valves such as a solenoid valve, a pinch valve, and a rotary valve. The flow direction of the reaction gas 19 may be switched.

又、一実施形態に係る反応装置1を用いた反応方法では、原料溶液18と反応ガス19とを第1カラム3aおよび第2カラム3bの上方から供給しているが、第1カラム3aおよび第2カラム3bの下方から供給してもよい。   In the reaction method using the reactor 1 according to one embodiment, the raw material solution 18 and the reaction gas 19 are supplied from above the first column 3a and the second column 3b. It may be supplied from the lower side of the two columns 3b.

なお、以下に説明する実施例に係る反応装置1を用いた反応方法では、第1カラム3aおよび第2カラム3bの内径が32mmであるが、内径が15mm〜100mmのものを用いてもよい。   In addition, although the internal diameter of the 1st column 3a and the 2nd column 3b is 32 mm in the reaction method using the reaction apparatus 1 which concerns on the Example demonstrated below, you may use that whose internal diameter is 15 mm-100 mm.

又、以下に説明する実施例に係る反応装置1を用いた反応方法では、固定化触媒2は、ポリシランコーティング層をもつ平均粒径80μmである球状アルミナ担体にパラジウムが担持されたものであるが、目的の反応を円滑に進行させる平均粒径20μm〜3mmの固定化触媒であれば特に限定されず、又、セライトやガラスビーズなどの反応に影響を与えない固体粒子との混合物でもよい。   In addition, in the reaction method using the reaction apparatus 1 according to the embodiment described below, the immobilized catalyst 2 is one in which palladium is supported on a spherical alumina carrier having an average particle diameter of 80 μm having a polysilane coating layer, The catalyst is not particularly limited as long as it is an immobilized catalyst having an average particle diameter of 20 μm to 3 mm for smoothly advancing the desired reaction, and may be a mixture with solid particles that do not affect the reaction such as celite or glass beads.

以下、実施例を挙げて、本発明の一実施形態に係る反応装置1を用いた反応方法について説明する。   Hereinafter, the reaction method using the reaction device 1 according to an embodiment of the present invention will be described by way of examples.

[実施例1]
実施例1の条件は、以下の通りである。第1カラム3aおよび第2カラム3bは、内径が32mmであり、カラム温度を20℃とする。固定化触媒2は、第1カラム3aおよび第2カラム3b内には、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径80μmの球状アルミナ担体に、パラジウムを担持させたパラジウム触媒(日揮触媒化成、商品名PPD-200A80)84.0gを充填する。原料溶液18は、ベンゾニトリル123.7gと、メタノール2164gと、35質量%塩酸162.6gとを混合した、0.4mol/Lベンゾニトリル溶液を用いる。又、反応ガス19は、水素ガスを用いる。さらに、ベンゾニトリル溶液は、反応装置1に、1分間当たり100mL(100mL/min)で流通させる。又、水素ガスは、反応装置1に、1分間当たり2.87mL(0℃、1気圧状態換算)で流通させる。制御手段8による切換部7の切換間隔は、5秒とする。
Example 1
The conditions of Example 1 are as follows. The first column 3a and the second column 3b have an inner diameter of 32 mm, and have a column temperature of 20.degree. The immobilized catalyst 2 is a palladium catalyst in which palladium is supported on a spherical alumina carrier having an average particle diameter of 80 μm and having a polysilane coating layer in the first column 3a and the second column 3b (JPG catalysis, trade name PPD -200A80) Charge 84.0 g. The raw material solution 18 uses a 0.4 mol / L benzonitrile solution in which 123.7 g of benzonitrile, 2164 g of methanol, and 162.6 g of 35% by mass hydrochloric acid are mixed. Also, hydrogen gas is used as the reaction gas 19. Furthermore, the benzonitrile solution is passed through the reactor 1 at 100 mL per minute (100 mL / min). Further, hydrogen gas is allowed to flow through the reactor 1 at 2.87 mL per minute (0 ° C., converted to 1 atm). The switching interval of the switching unit 7 by the control means 8 is 5 seconds.

ポンプ13によって、第1流路4を介して、ベンゾニトリル溶液を第1カラム3aの上方から供給する。同時に、第2流路5を介して、水素ガスを第2カラム3bの上方から供給する。又、制御手段8によって、切換部7を第1位置にする。そして、ベンゾニトリル溶液および水素ガスを所定時間供給した後、制御手段8によって、第1位置から第2位置に切換える。その後、5秒毎に切換部7を第1位置と第2位置とで切換えて、第1カラム3aおよび第2カラム3bにベンゾニトリル溶液および水素ガスを交互に供給する。そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填されたパラジウム触媒を介して、各層の境界22(反応面)において、ベンゾニトリル溶液および水素ガスを接触させ、化学反応させる。そして、化学反応させて得られた気液を、第3流路6を介して、気液分離槽15に流す。その後、液体排出流路16を介して、気液分離槽15から得られた液体を、平衡に達した後に5分間捕集し、約10μLをメタノール1mLに希釈して高速液体クロマトグラフィー(以下、HPLCと略称する)にて定量分析を行った結果、ベンジルアミンの収集率が88%であった。
HPLCによる定量分析条件の詳細を以下に記載する。
使用機器 :Agilent Technology製1290 Infinity
注入量 :0.5μL
溶離液 :0.2体積% 酢酸水溶液/メタノール= 60/40
流量 :0.50 mL/分
カラム :Kinetex F5 (2.6μm, 100mm×2.1mm)Phenomenex製
カラム温度:40℃
検出器 :UV 254nm
保持時間 :ベンジルアミン 0.53min、ベンゾニトリル 1.45min
なおベンジルアミンの標準品には、東京化成社製の試薬特級(B0406)を用いた。
The benzonitrile solution is supplied from above the first column 3 a by the pump 13 via the first flow path 4. At the same time, hydrogen gas is supplied from above the second column 3 b via the second flow path 5. Further, the control unit 8 sets the switching unit 7 to the first position. Then, after the benzonitrile solution and the hydrogen gas are supplied for a predetermined time, the control means 8 switches from the first position to the second position. Thereafter, the switching unit 7 is switched between the first position and the second position every 5 seconds to alternately supply the benzonitrile solution and the hydrogen gas to the first column 3a and the second column 3b. Then, benzonitrile solution and hydrogen gas are brought into contact and chemically reacted at the boundary 22 (reaction surface) of each layer via the palladium catalyst packed in the first column 3a and the second column 3b. Then, gas and liquid obtained by causing a chemical reaction flow to the gas and liquid separation tank 15 through the third flow path 6. Thereafter, the liquid obtained from the gas-liquid separation tank 15 is collected via the liquid discharge channel 16 for 5 minutes after reaching equilibrium, and about 10 μL is diluted in 1 mL of methanol for high performance liquid chromatography (hereinafter referred to as As a result of performing quantitative analysis by HPLC), the collection rate of benzylamine was 88%.
The details of the quantitative analysis conditions by HPLC are described below.
Equipment used: 1290 Infinity Technology by Agilent Technology
Injection volume: 0.5 μL
Eluent: 0.2% by volume aqueous acetic acid / methanol = 60/40
Flow rate: 0.50 mL / min Column: Kinetex F5 (2.6 μm, 100 mm × 2.1 mm) Phenomenex Column temperature: 40 ° C.
Detector: UV 254 nm
Holding time: benzylamine 0.53 min, benzonitrile 1.45 min
A reagent special grade (B0406) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was used as a standard product of benzylamine.

[参考例1]
以下、参考例1を挙げて、図4に示す反応装置101を用いた反応方法について説明する。なお、参考例1の条件は、以下の通りである。
カラム102は、内径が32mmであり、カラム温度を20℃とする。固定化触媒は、カラム102内には、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径80μmの球状アルミナ担体に、パラジウムを担持させたパラジウム触媒(日揮触媒化成、商品名PPD-200A80)84.0gを充填する。原料溶液103は、ベンゾニトリル123.7gと、メタノール2164gと、35質量%塩酸162.6gとを混合した、0.4mol/Lベンゾニトリル溶液を用いる。又、反応ガス105は、水素ガスを用いる。さらに、ベンゾニトリル溶液は、反応装置1に、1分間当たり50mL(50mL/min)で流通させる。又、水素ガスは、反応装置1に、1分間当たり1.43mL(0℃、1気圧状態換算)で流通させる。ベンゾニトリル溶液を50mL/min、水素ガスを1.43L/minで、カラム102に流通させる。
[Reference Example 1]
Hereinafter, a reaction method using the reaction apparatus 101 shown in FIG. 4 will be described with reference to Reference Example 1. The conditions of Reference Example 1 are as follows.
The column 102 has an inner diameter of 32 mm and a column temperature of 20 ° C. The immobilized catalyst is packed in a column 102 with 84.0 g of a palladium catalyst (Nikko catalysis, trade name PPD-200A80) having palladium supported on a spherical alumina support having an average particle diameter of 80 μm having a polysilane coating layer. Do. The raw material solution 103 uses a 0.4 mol / L benzonitrile solution in which 123.7 g of benzonitrile, 2164 g of methanol, and 162.6 g of 35 mass% hydrochloric acid are mixed. Also, as the reaction gas 105, hydrogen gas is used. Furthermore, the benzonitrile solution is passed through the reactor 1 at 50 mL (50 mL / min) per minute. Further, hydrogen gas is circulated in the reactor 1 at a rate of 1.43 mL (0 ° C., 1 atm. State conversion) per minute. The benzonitrile solution is passed through the column 102 at 50 mL / min and hydrogen gas at 1.43 L / min.

ポンプ104およびマスフローコントローラ106によって、流路107を介して、ベンゾニトリル溶液および水素ガスをカラム102の上方から同時に供給する。そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填されたパラジウム触媒を介して、ベンゾニトリル溶液および水素ガスを接触させ、化学反応させる。そして、化学反応させて得られた気液を気液分離槽109に流す。その後、気液分離槽109から得られた液体を、平衡に達した後に5分間捕集し、約10μLをメタノール1mLに希釈してHPLCにて定量分析を行った結果、ベンジルアミンの収集率が60%であった。なおHPLCによる定量分析条件は、上記実施例1に記載の条件に準じた。   The benzonitrile solution and hydrogen gas are simultaneously supplied from above the column 102 through the flow path 107 by the pump 104 and the mass flow controller 106. Then, a benzonitrile solution and hydrogen gas are brought into contact with each other via a palladium catalyst packed in the first column 3a and the second column 3b to cause a chemical reaction. Then, gas and liquid obtained by causing a chemical reaction flow into the gas and liquid separation tank 109. Thereafter, the liquid obtained from the gas-liquid separation tank 109 is collected for 5 minutes after reaching equilibrium, and about 10 μL is diluted in 1 mL of methanol and quantitative analysis is performed by HPLC. As a result, the collection rate of benzylamine is It was 60%. The conditions for quantitative analysis by HPLC were the same as those described in Example 1 above.

上述の実施例1および参考例1の比較から明らかのように、実施例1では、ベンジルアミンの収集率が88%であり、参考例1では、ベンジルアミンの収集率が60%であった。このように、本発明の実施例1によればベンゾニトリル溶液と水素ガスとの反応効率が高くなることが明らかとなった。   As apparent from the comparison of Example 1 and Reference Example 1 described above, in Example 1, the collection rate of benzylamine was 88%, and in Reference Example 1, the collection rate of benzylamine was 60%. Thus, according to Example 1 of the present invention, it has become clear that the reaction efficiency between the benzonitrile solution and hydrogen gas becomes high.

[実施例2]
実施例2の条件は、以下の通りである。第1カラム3aおよび第2カラム3bは、内径が32mmであり、カラム温度を100℃とする。固定化触媒2は、第1カラム3aおよび第2カラム3b内には、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径80μmの球状アルミナ担体に、パラジウムを担持させたパラジウム触媒(日揮触媒化成、商品名PPD-200A80)28.0gを充填する。原料溶液18は、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド875.7gと、メタノール3196gと、35質量%塩酸474.0gとを混合した、0.7mol/L N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液を用いる。又、反応ガス19は、水素ガスを用いる。さらに、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液は、反応装置1に、1分間当たり33.3mL(33.3mL/min)で流通させる。又、水素ガスは、反応装置1に、1分間当たり1.67L(0℃、1気圧状態換算)で流通させる。制御手段8による切換部7の切換間隔は、10秒とする。
Example 2
The conditions of Example 2 are as follows. The first column 3a and the second column 3b have an inner diameter of 32 mm, and have a column temperature of 100.degree. The immobilized catalyst 2 is a palladium catalyst in which palladium is supported on a spherical alumina carrier having an average particle diameter of 80 μm and having a polysilane coating layer in the first column 3a and the second column 3b (JPG catalysis, trade name PPD -200A80) Charge 28.0 g. Raw material solution 18 is 0.7 mol / L prepared by mixing 875.7 g of N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide, 3196 g of methanol, and 474.0 g of 35 mass% hydrochloric acid. A solution of N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide is used. Also, hydrogen gas is used as the reaction gas 19. Furthermore, the N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide solution is circulated to the reaction device 1 at 33.3 mL (33.3 mL / min) per minute. Further, hydrogen gas is allowed to flow through the reactor 1 at a rate of 1.67 L per minute (0 ° C., converted to 1 atm). The switching interval of the switching unit 7 by the control means 8 is 10 seconds.

ポンプ13によって、第1流路4を介して、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液を第1カラム3aの上方から供給する。同時に、第2流路5を介して、水素ガスを第2カラム3bの上方から供給する。又、制御手段8によって、切換部7を第1位置にする。そして、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液および水素ガスを所定時間供給した後、制御手段8によって、第1位置から第2位置に切換える。その後、10秒毎に切換部7を第1位置と第2位置とで切換えて、第1カラム3aおよび第2カラム3bにN-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液および水素ガスを交互に供給する。そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填されたパラジウム触媒を介して、各層の境界22(反応面)において、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液および水素ガスを接触させ、化学反応させる。そして、化学反応させて得られた気液を、第3流路6を介して、気液分離槽15に流す。その後、液体排出流路16を介して、気液分離槽15から得られた液体を、平衡に達した後に9分間捕集し、約10μLをメタノール1mLに希釈してHPLCにて定量分析を行った結果、N-[2-(アミノメチル)フェニル]-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミドの収集率が97%であった。
HPLCによる定量分析条件の詳細を以下に記載する。
使用機器 :Agilent Technology製1290 Infinity
注入量 :0.5μL
溶離液 :0.2体積% 酢酸水溶液/メタノール= 60/40
流量 :0.50 mL/分
カラム :Kinetex F5 (2.6μm, 100mm×2.1mm)Phenomenex製
カラム温度:40℃
検出器 :UV 254nm
保持時間 :N-[2-(アミノメチル)フェニル]-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド 0.78min、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド 1.00min
なおN-[2-(アミノメチル)フェニル]-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミドの標準品は、WO2015/060402の参考例7乃至参考例9に記載のいずれかの方法に準じて合成したものを用いた。
The N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide solution is supplied from above the first column 3 a by the pump 13 via the first flow path 4. At the same time, hydrogen gas is supplied from above the second column 3 b via the second flow path 5. Further, the control unit 8 sets the switching unit 7 to the first position. Then, after the N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide solution and hydrogen gas are supplied for a predetermined time, the control means 8 switches from the first position to the second position. Thereafter, the switching unit 7 is switched between the first position and the second position every 10 seconds, and the N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfone is applied to the first column 3a and the second column 3b. The amide solution and hydrogen gas are alternately supplied. Then, N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide is formed at the boundary 22 (reaction surface) of each layer via the palladium catalyst packed in the first column 3a and the second column 3b. The solution and hydrogen gas are brought into contact and chemically reacted. Then, gas and liquid obtained by causing a chemical reaction flow to the gas and liquid separation tank 15 through the third flow path 6. Thereafter, the liquid obtained from the gas-liquid separation tank 15 is collected via the liquid discharge flow path 16 for 9 minutes after reaching equilibrium, and about 10 μL is diluted in 1 mL of methanol and quantitative analysis is performed by HPLC. As a result, the collection rate of N- [2- (aminomethyl) phenyl] -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide was 97%.
The details of the quantitative analysis conditions by HPLC are described below.
Equipment used: 1290 Infinity Technology by Agilent Technology
Injection volume: 0.5 μL
Eluent: 0.2% by volume aqueous acetic acid / methanol = 60/40
Flow rate: 0.50 mL / min Column: Kinetex F5 (2.6 μm, 100 mm × 2.1 mm) Phenomenex Column temperature: 40 ° C.
Detector: UV 254 nm
Retention time: N- [2- (aminomethyl) phenyl] -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide 0.78 min, N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide 1. 00 min
The standard product of N- [2- (aminomethyl) phenyl] -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide is synthesized according to any of the methods described in Reference Examples 7 to 9 of WO 2015/060402. Used.

[参考例2]
以下、参考例2を挙げて、図4に示す反応装置101を用いた反応方法について説明する。なお、参考例2の条件は、以下の通りである。
カラム102は、内径が32mmであり、カラム温度を100℃とする。固定化触媒は、カラム102内には、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径80μmの球状アルミナ担体に、パラジウムを担持させたパラジウム触媒(日揮触媒化成、商品名PPD-200A80)28.0gを充填する。N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド875.7gと、メタノール3196gと、35質量%塩酸474.0gとを混合した、0.7mol/L N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液を用いる。又、反応ガス105は、水素ガスを用いる。さらに、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液は、反応装置1に、1分間当たり16.7mL(16.7mL/min)で流通させる。又、水素ガスは、反応装置1に、1分間当たり0.84L(0℃、1気圧状態換算)で流通させる。N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液を16.7mL/min、水素ガスを0.84L/minで、カラム102に流通させる。
[Reference Example 2]
Hereinafter, a reaction method using the reaction apparatus 101 shown in FIG. 4 will be described with reference to Reference Example 2. The conditions of Reference Example 2 are as follows.
The column 102 has an inner diameter of 32 mm and a column temperature of 100 ° C. In the column 102, the immobilized catalyst is packed with 28.0 g of a palladium catalyst (Nikko catalysis, trade name: PPD-200A80) having palladium supported on a spherical alumina carrier having an average particle diameter of 80 μm having a polysilane coating layer. Do. 0.7 mol / L N- (2-) obtained by mixing 875.7 g of N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide, 3196 g of methanol, and 474.0 g of 35 mass% hydrochloric acid A cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide solution is used. Also, as the reaction gas 105, hydrogen gas is used. Furthermore, the N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide solution is passed through the reactor 1 at 16.7 mL (16.7 mL / min) per minute. Further, hydrogen gas is allowed to flow through the reactor 1 at a rate of 0.84 L (0 ° C., converted to one atmospheric pressure) per minute. The solution of N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide is passed through the column 102 at 16.7 mL / min and hydrogen gas at 0.84 L / min.

ポンプ104およびマスフローコントローラ106によって、流路107を介して、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液および水素ガスをカラム102の上方から同時に供給する。そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填されたパラジウム触媒を介して、N-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液および水素ガスを接触させ、化学反応させる。そして、化学反応させて得られた気液を気液分離槽109に流す。その後、気液分離槽109から得られた液体を、平衡に達した後に9分間捕集し、約10μLをメタノール1mLに希釈してHPLCにて定量分析を行った結果、N-[2-(アミノメチル)フェニル]-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミドの収集率が68%であった。なおHPLCによる定量分析条件は、上記実施例2に記載の条件に準じた。   The N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide solution and hydrogen gas are simultaneously supplied from the upper side of the column 102 through the flow path 107 by the pump 104 and the mass flow controller 106. Then, N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide solution and hydrogen gas are brought into contact with each other through the palladium catalyst packed in the first column 3a and the second column 3b, and the chemical reaction is caused. Let Then, gas and liquid obtained by causing a chemical reaction flow into the gas and liquid separation tank 109. Thereafter, the liquid obtained from the gas-liquid separation tank 109 is collected for 9 minutes after reaching equilibrium, and about 10 μL is diluted in 1 mL of methanol and quantitative analysis is performed by HPLC. The collection rate of aminomethyl) phenyl] -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide was 68%. The conditions for quantitative analysis by HPLC were the same as those described in Example 2 above.

上述の実施例2および参考例2の比較から明らかのように、実施例2では、N-[2-(アミノメチル)フェニル]-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミドの収集率が97%であり、参考例2では、N-[2-(アミノメチル)フェニル]-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミドの収集率が68%であった。このように、本発明の実施例2によればN-(2-シアノフェニル)-1,1,1-トリフルオロメタンスルホンアミド溶液と水素ガスとの反応効率が高くなることが明らかとなった。   As is clear from the comparison of Example 2 and Reference Example 2 described above, in Example 2, the collection rate of N- [2- (aminomethyl) phenyl] -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide is 97%. In Reference Example 2, the collection rate of N- [2- (aminomethyl) phenyl] -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide was 68%. Thus, according to Example 2 of the present invention, it has become clear that the reaction efficiency of the N- (2-cyanophenyl) -1,1,1-trifluoromethanesulfonamide solution with hydrogen gas becomes high.

[実施例3]
実施例3の条件は、以下の通りである。第1カラム3aおよび第2カラム3bは、内径が35mmであり、カラム温度を25℃とする。固定化触媒2は、第1カラム3aおよび第2カラム3b内には、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径40μmの球状アルミナ担体に、パラジウムを担持させたパラジウム触媒(日揮触媒化成、商品名PPD-60)29.8gを充填する。原料溶液18は、スチレン109.4gと、トルエン1191gを混合した、0.7mol/Lスチレン溶液を用いる。又、反応ガス19は、水素ガスを用いる。さらに、スチレン溶液は、反応装置1に、1分間当たり45.3mL(45.3mL/min)で流通させる。又、水素ガスは、反応装置1に、1分間当たり920mL(0℃、1気圧状態換算)で流通させる。制御手段8による切換部7の切換間隔は、9秒とする。
[Example 3]
The conditions of Example 3 are as follows. The first column 3a and the second column 3b have an inner diameter of 35 mm, and have a column temperature of 25.degree. The immobilized catalyst 2 is a palladium catalyst in which palladium is supported on a spherical alumina carrier having an average particle diameter of 40 μm having a polysilane coating layer in the first column 3a and the second column 3b (JPG catalysis, trade name PPD -60) Charge 29.8 g. The raw material solution 18 uses a 0.7 mol / L styrene solution in which 109.4 g of styrene and 1191 g of toluene are mixed. Also, hydrogen gas is used as the reaction gas 19. Furthermore, the styrene solution is passed through the reactor 1 at 45.3 mL (45.3 mL / min) per minute. Further, hydrogen gas is allowed to flow through the reactor 1 at 920 mL per minute (0 ° C., converted to 1 atm). The switching interval of the switching unit 7 by the control means 8 is 9 seconds.

ポンプ13によって、第1流路4を介して、スチレン溶液を第1カラム3aの上方から供給する。同時に、第2流路5を介して、水素ガスを第2カラム3bの上方から供給する。又、制御手段8によって、切換部7を第1位置にする。そして、スチレン溶液および水素ガスを所定時間供給した後、制御手段8によって、第1位置から第2位置に切換える。その後、9秒毎に切換部7を第1位置と第2位置とで切換えて、第1カラム3aおよび第2カラム3bにスチレン溶液および水素ガスを交互に供給する。そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填されたパラジウム触媒を介して、各層の境界22(反応面)において、スチレン溶液および水素ガスを接触させ、化学反応させる。そして、化学反応させて得られた気液を、第3流路6を介して、気液分離槽15に流す。その後、液体排出流路16を介して、気液分離槽15から得られた液体を、平衡に達した後に5分間捕集し、約10μLをメタノール1mLに希釈してガスクロマトグラフィー(以下、GCと略称する)にて面積百分率分析を行った結果、エチルベンゼンの面積百分率が100%(溶媒トルエン、希釈溶媒メタノール以外)であった。
GCによる分析条件の詳細を以下に記載する。
使用機器 :Agilent Technology製7890B
注入量 :0.5μL
注入温度 :250℃
He線速度 :31cm/秒
カラム :ZB-5MS plus (0.18μm, 0.18mm×20m)Phenomenex製
カラム温度:50℃(5min)→30℃/min→160℃(0min)
検出器 :FID
検出器温度:300℃
保持時間 :エチルベンゼン 4.66min、スチレン 5.50min
なおエチルベンゼンの標準品には、東京化成社製の試薬特級(E0064)を用いた。
The styrene solution is supplied from above the first column 3 a by the pump 13 via the first flow path 4. At the same time, hydrogen gas is supplied from above the second column 3 b via the second flow path 5. Further, the control unit 8 sets the switching unit 7 to the first position. Then, after supplying a styrene solution and hydrogen gas for a predetermined time, the control means 8 switches from the first position to the second position. Thereafter, the switching unit 7 is switched between the first position and the second position every 9 seconds to alternately supply the styrene solution and the hydrogen gas to the first column 3a and the second column 3b. Then, a styrene solution and hydrogen gas are brought into contact and chemically reacted at the boundary 22 (reaction surface) of each layer via the palladium catalyst packed in the first column 3a and the second column 3b. Then, gas and liquid obtained by causing a chemical reaction flow to the gas and liquid separation tank 15 through the third flow path 6. Thereafter, the liquid obtained from the gas-liquid separation tank 15 is collected via the liquid discharge channel 16 for 5 minutes after reaching equilibrium, and about 10 μL is diluted in 1 mL of methanol for gas chromatography (hereinafter referred to as GC) As a result of area percentage analysis, the area percentage of ethylbenzene is 100% (solvent toluene, dilution solvent other than methanol).
The details of analysis conditions by GC are described below.
Equipment used: 7890B manufactured by Agilent Technology
Injection volume: 0.5 μL
Injection temperature: 250 ° C
He linear velocity: 31 cm / sec Column: ZB-5MS plus (0.18 μm, 0.18 mm × 20 m) Phenomenex column temperature: 50 ° C. (5 min) → 30 ° C./min→160° C. (0 min)
Detector: FID
Detector temperature: 300 ° C
Holding time: Ethyl benzene 4.66 min, styrene 5.50 min
A reagent special grade (E0064) manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. was used as a standard product of ethylbenzene.

[参考例3]
以下、参考例3を挙げて、図4に示す反応装置101を用いた反応方法について説明する。なお、参考例3の条件は、以下の通りである。
カラム102は、内径が35mmであり、カラム温度を25℃とする。固定化触媒は、カラム102内には、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径40μmの球状アルミナ担体に、パラジウムを担持させたパラジウム触媒(日揮触媒化成、商品名PPD-60)29.8gを充填する。原料溶液103は、スチレン109.4gと、トルエン1191gを混合した、0.7mol/Lスチレン溶液を用いる。又、反応ガス105は、水素ガスを用いる。さらに、スチレン溶液は、反応装置1に、1分間当たり22.6mL(22.6mL/min)で流通させる。又、水素ガスは、反応装置1に、1分間当たり460mL(0℃、1気圧状態換算)で流通させる。スチレン溶液を22.6mL/min、水素ガスを460mL/minで、カラム102に流通させる。
[Reference Example 3]
Hereinafter, a reaction method using the reaction device 101 shown in FIG. 4 will be described with reference to Reference Example 3. The conditions of Reference Example 3 are as follows.
The column 102 has an inner diameter of 35 mm and a column temperature of 25 ° C. In the column 102, the immobilized catalyst is packed with 29.8 g of a palladium catalyst (JGC catalyst formation, trade name: PPD-60) having palladium supported on a spherical alumina carrier having an average particle diameter of 40 μm having a polysilane coating layer. Do. The raw material solution 103 uses a 0.7 mol / L styrene solution in which 109.4 g of styrene and 1191 g of toluene are mixed. Also, as the reaction gas 105, hydrogen gas is used. Furthermore, the styrene solution is passed through the reactor 1 at a rate of 22.6 mL (22.6 mL / min) per minute. Further, hydrogen gas is allowed to flow through the reactor 1 at a rate of 460 mL (0 ° C., 1 atm. State conversion) per minute. The styrene solution is allowed to flow through the column 102 at 22.6 mL / min and hydrogen gas at 460 mL / min.

ポンプ104およびマスフローコントローラ106によって、流路107を介して、スチレン溶液および水素ガスをカラム102の上方から同時に供給する。そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填されたパラジウム触媒を介して、スチレン溶液および水素ガスを接触させ、化学反応させる。そして、化学反応させて得られた気液を気液分離槽109に流す。その後、気液分離槽109から得られた液体を、平衡に達した後に6分間捕集し、約10μLをメタノール1mLに希釈してGCにて面積百分率分析を行った結果、エチルベンゼンの面積百分率が86.3%(溶媒トルエン、希釈溶媒メタノール以外)であった。6分以降流通を続けると圧力が0.9MPaまで上昇し、連続的に流通できなくなった。なおGCによる面積百分率分析条件は、上記実施例3に記載の条件に準じた。   The styrene solution and hydrogen gas are simultaneously supplied from above the column 102 through the flow path 107 by the pump 104 and the mass flow controller 106. Then, a styrene solution and hydrogen gas are brought into contact with each other via a palladium catalyst packed in the first column 3a and the second column 3b to cause a chemical reaction. Then, gas and liquid obtained by causing a chemical reaction flow into the gas and liquid separation tank 109. Thereafter, the liquid obtained from the gas-liquid separation tank 109 is collected for 6 minutes after reaching equilibrium, and about 10 μL is diluted in 1 mL of methanol and area percentage analysis is performed by GC. It was 86.3% (solvent toluene, diluted solvent other than methanol). When the flow was continued after 6 minutes, the pressure increased to 0.9 MPa, and the flow could not be continued continuously. The area percentage analysis conditions by GC were the same as the conditions described in Example 3 above.

上述の実施例3および参考例3の比較から明らかのように、実施例3では、エチルベンゼンの面積百分率が100%であり、参考例3では、エチルベンゼンの面積百分率が86.3%であった。このように、本発明の実施例3によればスチレン溶液と水素ガスとの反応効率が高くなることが明らかとなった。   As apparent from the comparison of Example 3 and Reference Example 3 described above, in Example 3, the area percentage of ethylbenzene was 100%, and in Reference Example 3, the area percentage of ethylbenzene was 86.3%. Thus, according to Example 3 of the present invention, it has become clear that the reaction efficiency between the styrene solution and hydrogen gas becomes high.

[実施例4]
実施例4の条件は、以下の通りである。第1カラム3aおよび第2カラム3bは、内径が35mmであり、カラム温度を25℃とする。固定化触媒2は、第1カラム3aおよび第2カラム3b内には、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径40μmの球状アルミナ担体に、パラジウムを担持させたパラジウム触媒(日揮触媒化成、商品名PPD-60)29.8gを充填する。原料溶液18は、ニトロベンゼン38.79gと、トルエン361.0gを混合した、0.7mol/Lニトロベンゼン溶液を用いる。又、反応ガス19は、水素ガスを用いる。さらに、ニトロベンゼン溶液は、反応装置1に、1分間当たり20.0mL(20.0mL/min)で流通させる。又、水素ガスは、反応装置1に、1分間当たり1.22L(0℃、1気圧状態換算)で流通させる。制御手段8による切換部7の切換間隔は、20秒とする。
Example 4
The conditions of Example 4 are as follows. The first column 3a and the second column 3b have an inner diameter of 35 mm, and have a column temperature of 25.degree. The immobilized catalyst 2 is a palladium catalyst in which palladium is supported on a spherical alumina carrier having an average particle diameter of 40 μm having a polysilane coating layer in the first column 3a and the second column 3b (JPG catalysis, trade name PPD -60) Charge 29.8 g. The raw material solution 18 uses a 0.7 mol / L nitrobenzene solution in which 38.79 g of nitrobenzene and 361.0 g of toluene are mixed. Also, hydrogen gas is used as the reaction gas 19. Furthermore, the nitrobenzene solution is passed through the reactor 1 at 20.0 mL (20.0 mL / min) per minute. Further, hydrogen gas is allowed to flow through the reactor 1 at a rate of 1.22 L per minute (0 ° C., converted to 1 atm). The switching interval of the switching unit 7 by the control means 8 is 20 seconds.

ポンプ13によって、第1流路4を介して、ニトロベンゼン溶液を第1カラム3aの上方から供給する。同時に、第2流路5を介して、水素ガスを第2カラム3bの上方から供給する。又、制御手段8によって、切換部7を第1位置にする。そして、ニトロベンゼン溶液および水素ガスを所定時間供給した後、制御手段8によって、第1位置から第2位置に切換える。その後、20秒毎に切換部7を第1位置と第2位置とで切換えて、第1カラム3aおよび第2カラム3bにニトロベンゼン溶液および水素ガスを交互に供給する。そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填されたパラジウム触媒を介して、各層の境界22(反応面)において、ニトロベンゼン溶液および水素ガスを接触させ、化学反応させる。そして、化学反応させて得られた気液を、第3流路6を介して、気液分離槽15に流す。その後、液体排出流路16を介して、気液分離槽15から得られた液体を、平衡に達した後に7分間捕集し、約10μLをメタノール1mLに希釈してHPLCにて定量分析を行った結果、アニリンの収集率が75%であった。
HPLCによる分析条件の詳細を以下に記載する。
使用機器 :Agilent Technology製1290 InfinityII
注入量 :0.5μL
溶離液 :0.2体積% 酢酸水溶液/メタノール= 30/70
流量 :0.50 mL/分
カラム :YMC-Triart C18 (1.9μm, 100mm×2.1mm)ワイエムシィ製
カラム温度:40℃
検出器 :UV 254nm
保持時間 :アニリン 0.68min、ニトロベンゼン 1.14min
なおアニリンの標準品には、富士フイルム和光純薬製の試薬特級(019-03996)を用いた。
The nitrobenzene solution is supplied from above the first column 3 a by the pump 13 via the first flow path 4. At the same time, hydrogen gas is supplied from above the second column 3 b via the second flow path 5. Further, the control unit 8 sets the switching unit 7 to the first position. Then, after the nitrobenzene solution and the hydrogen gas are supplied for a predetermined time, the control means 8 switches from the first position to the second position. Thereafter, the switching unit 7 is switched between the first position and the second position every 20 seconds to alternately supply the nitrobenzene solution and the hydrogen gas to the first column 3a and the second column 3b. Then, a nitrobenzene solution and hydrogen gas are brought into contact and chemically reacted at the boundary 22 (reaction surface) of each layer via the palladium catalyst packed in the first column 3a and the second column 3b. Then, gas and liquid obtained by causing a chemical reaction flow to the gas and liquid separation tank 15 through the third flow path 6. Thereafter, the liquid obtained from the gas-liquid separation tank 15 is collected via the liquid discharge channel 16 for 7 minutes after reaching equilibrium, and about 10 μL is diluted in 1 mL of methanol for quantitative analysis by HPLC. As a result, the collection rate of aniline was 75%.
The details of analytical conditions by HPLC are described below.
Equipment used: 1290 Infinity II manufactured by Agilent Technology
Injection volume: 0.5 μL
Eluent: 0.2% by volume aqueous acetic acid / methanol = 30/70
Flow rate: 0.50 mL / min Column: YMC-Triart C18 (1.9 μm, 100 mm × 2.1 mm) YMC column temperature: 40 ° C.
Detector: UV 254 nm
Holding time: aniline 0.68 min, nitrobenzene 1.14 min
As a standard product of aniline, a special grade reagent (019-03996) manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used.

[参考例4]
以下、参考例4を挙げて、図4に示す反応装置101を用いた反応方法について説明する。なお、参考例4の条件は、以下の通りである。
カラム102は、内径が35mmであり、カラム温度を25℃とする。固定化触媒は、カラム102内には、ポリシランコーティング層をもつ、平均粒径40μmの球状アルミナ担体に、パラジウムを担持させたパラジウム触媒(日揮触媒化成、商品名PPD-60)29.8gを充填する。原料溶液103は、スチレン109.4gと、トルエン1191gを混合した、0.7mol/Lスチレン溶液を用いる。又、反応ガス105は、水素ガスを用いる。さらに、スチレン溶液は、反応装置1に、1分間当たり10.0mL(10.0mL/min)で流通させる。又、水素ガスは、反応装置1に、1分間当たり0.61L(0℃、1気圧状態換算)で流通させる。スチレン溶液を10.0mL/min、水素ガスを0.61L/minで、カラム102に流通させる。
[Reference Example 4]
Hereinafter, a reaction method using the reaction device 101 shown in FIG. 4 will be described with reference to Reference Example 4. The conditions of Reference Example 4 are as follows.
The column 102 has an inner diameter of 35 mm and a column temperature of 25 ° C. In the column 102, the immobilized catalyst is packed with 29.8 g of a palladium catalyst (JGC catalyst formation, trade name: PPD-60) having palladium supported on a spherical alumina carrier having an average particle diameter of 40 μm having a polysilane coating layer. Do. The raw material solution 103 uses a 0.7 mol / L styrene solution in which 109.4 g of styrene and 1191 g of toluene are mixed. Also, as the reaction gas 105, hydrogen gas is used. Further, the styrene solution is passed through the reactor 1 at 10.0 mL per minute (10.0 mL / min). Further, hydrogen gas is allowed to flow through the reactor 1 at a rate of 0.61 L per minute (0 ° C., converted to 1 atm). The styrene solution is allowed to flow through the column 102 at 10.0 mL / min and hydrogen gas at 0.61 L / min.

ポンプ104およびマスフローコントローラ106によって、流路107を介して、ニトロベンゼン溶液および水素ガスをカラム102の上方から同時に供給する。そして、第1カラム3aおよび第2カラム3bに充填されたパラジウム触媒を介して、ニトロベンゼン溶液および水素ガスを接触させ、化学反応させる。そして、化学反応させて得られた気液を気液分離槽109に流す。その後、気液分離槽109から得られた液体を、平衡に達した後に12分間捕集し、約10μLをメタノール1mLに希釈してHPLCにて定量分析を行った結果、アニリンの収集率が32%であった。なおHPLCによる定量分析条件は、上記実施例4に記載の条件に準じた。   The nitrobenzene solution and hydrogen gas are simultaneously supplied from above the column 102 through the flow path 107 by the pump 104 and the mass flow controller 106. Then, a nitrobenzene solution and hydrogen gas are brought into contact with each other via a palladium catalyst packed in the first column 3a and the second column 3b to cause a chemical reaction. Then, gas and liquid obtained by causing a chemical reaction flow into the gas and liquid separation tank 109. Thereafter, the liquid obtained from the gas-liquid separation tank 109 is collected for 12 minutes after reaching equilibrium, and about 10 μL is diluted in 1 mL of methanol and quantitative analysis is performed by HPLC. As a result, the collection rate of aniline is 32 %Met. The conditions for quantitative analysis by HPLC were the same as those described in Example 4 above.

上述の実施例4および参考例4の比較から明らかのように、実施例4では、アニリンの収集率が75%であり、参考例4では、アニリンの収集率が32%であった。このように、本発明の実施例4によればニトロベンゼン溶液と水素ガスとの反応効率が高くなることが明らかとなった。   As is clear from the comparison of Example 4 and Reference Example 4 described above, in Example 4, the collection rate of aniline was 75%, and in Reference Example 4, the collection rate of aniline was 32%. Thus, according to Example 4 of the present invention, it has become clear that the reaction efficiency between the nitrobenzene solution and hydrogen gas becomes high.

1…反応装置、2…固定化触媒、3…カラム、3a…第1カラム、3b…第2カラム、4…第1流路、5…第2流路、7…切換部、18…原料溶液、19…反応ガス   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction apparatus, 2 ... Immobilization catalyst, 3 ... Column, 3a ... 1st column, 3b ... 2nd column, 4 ... 1st flow path, 5 ... 2nd flow path, 7 ... Switching part, 18 ... Raw material solution , 19 ... reactive gas

Claims (9)

固定化触媒が充填されたカラムに、原料溶液と反応ガスとを流通させて、化学反応させるトリクルベッドリアクターを用いた、反応方法であって、
第1カラムおよび第2カラムを並列に配置し、
前記第1カラムおよび前記第2カラムの各々に対し、原料溶液又は反応ガスの供給を、所定時間毎に交互に切換えて行うことを特徴とする反応方法。
A reaction method using a trickle bed reactor in which a raw material solution and a reaction gas are caused to flow through a column packed with an immobilized catalyst to cause a chemical reaction,
Place the first and second columns in parallel,
A reaction method characterized in that supply of a raw material solution or reaction gas is alternately performed at predetermined time intervals to each of the first column and the second column.
前記第1カラムおよび前記第2カラムに、切換部を介して、原料溶液を供給する第1流路、および、反応ガスを供給する第2流路をそれぞれ接続し、
前記切換部は、前記第1流路と前記第1カラムとを連通させかつ前記第2流路と前記第2カラムとを連通させる第1位置と、前記第1流路と前記第2カラムとを連通させかつ前記第2流路と前記第1カラムとを連通させる第2位置とを備えてなり、該第1位置と該第2位置とを交互に切換えて、前記第1カラムおよび前記第2カラムの各々に対し、原料溶液又は反応ガスを供給することを特徴とする請求項1に記載の反応方法。
A first flow path for supplying a raw material solution and a second flow path for supplying a reaction gas are connected to the first column and the second column via a switching unit,
The switching portion communicates a first flow path with the first column and communicates a second flow path with the second column, the first flow path, and the second column. And a second position for communicating the second flow path and the first column, and alternately switching the first position and the second position to form the first column and the second position. The reaction method according to claim 1, wherein a raw material solution or a reaction gas is supplied to each of the two columns.
前記切換部は、前記第1位置と前記第2位置とに、所定時間毎に切換える制御手段を備えることを請求項2に記載の反応方法。   The reaction method according to claim 2, wherein the switching unit comprises control means for switching between the first position and the second position every predetermined time. 前記切換部に、4ポート2位置方向制御弁を用いることを特徴とする請求項2又は3に記載の反応方法。   The reaction method according to claim 2 or 3, wherein a four-port two-position directional control valve is used for the switching unit. 平均粒径が20μm〜3mmである担体に触媒が担持された固定化触媒を前記第1カラムおよび前記第2カラムに充填することを特徴とする請求項1乃至4のいずれ1項に記載の反応方法。   The reaction according to any one of claims 1 to 4, wherein an immobilized catalyst having a catalyst supported on a carrier having an average particle diameter of 20 m to 3 mm is packed into the first column and the second column. Method. 固定化触媒が充填されたカラムに、原料溶液と反応ガスとを流通させて、化学反応させるトリクルベッドリアクターを備える反応装置であって、
並列に配置された第1カラムおよび第2カラムと、
前記第1カラムおよび前記第2カラムに原料溶液を供給する第1流路と、
前記第1カラムおよび前記第2カラムに反応ガスを供給する第2流路と、
前記第1流路および前記第2流路と、前記第1カラムおよび前記第2カラムとの間に配置され、前記第1流路と前記第1カラムとを連通させかつ前記第2流路と前記第2カラムとを連通させる第1位置と、若しくは、前記第1流路と前記第2カラムとを連通させかつ前記第2流路と前記第1カラムとを連通させる第2位置とを備え、該第1位置と該第2位置とを交互に切換可能な切換部とを少なくとも備えることを特徴とする反応装置。
A reactor comprising a trickle bed reactor in which a raw material solution and a reaction gas are caused to flow through a column packed with an immobilized catalyst to cause a chemical reaction,
First and second columns arranged in parallel,
A first flow path for supplying a raw material solution to the first column and the second column;
A second flow path for supplying a reaction gas to the first column and the second column;
The first flow channel and the second flow channel are disposed between the first column and the second column, and the first flow channel and the first column are in communication with each other and the second flow channel. It has a first position communicating the second column, or a second position communicating the first channel and the second column and communicating the second channel and the first column. A reaction apparatus comprising at least a switching unit capable of alternately switching between the first position and the second position.
前記切換部を前記第1位置と前記第2位置とに、所定時間毎に切換える制御手段を備えていることを請求項6に記載の反応装置。   The reaction device according to claim 6, further comprising: control means for switching the switching unit between the first position and the second position every predetermined time. 前記切換部は、4ポート2位置方向制御弁であることを特徴とする請求項6又は7に記載の反応装置。   The reaction device according to claim 6 or 7, wherein the switching unit is a four-port two-position directional control valve. 前記第1カラムおよび前記第2カラムに充填された固定化触媒は、平均粒径が20μm〜3mmである担体に触媒が担持されたものであることを特徴とする請求項6乃至8のいずれ1項に記載の反応装置。   9. The immobilized catalyst packed in the first column and the second column, wherein the catalyst is supported on a carrier having an average particle diameter of 20 μm to 3 mm. Reactor as described in paragraph.
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