JP2020185511A - 反応装置 - Google Patents
反応装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020185511A JP2020185511A JP2019090059A JP2019090059A JP2020185511A JP 2020185511 A JP2020185511 A JP 2020185511A JP 2019090059 A JP2019090059 A JP 2019090059A JP 2019090059 A JP2019090059 A JP 2019090059A JP 2020185511 A JP2020185511 A JP 2020185511A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction
- raw material
- oxidation
- material liquid
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 123
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 73
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 70
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 26
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 10
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 6
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 claims description 6
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 68
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 42
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 23
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 10
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 description 4
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- FRIBMENBGGCKPD-UHFFFAOYSA-N 3-(2,3-dimethoxyphenyl)prop-2-enal Chemical compound COC1=CC=CC(C=CC=O)=C1OC FRIBMENBGGCKPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N cumene Chemical compound CC(C)C1=CC=CC=C1 RWGFKTVRMDUZSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 125000002485 formyl group Chemical group [H]C(*)=O 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002101 nanobubble Substances 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/04—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing carboxylic acids or their salts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/20—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state
- B01J35/27—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their non-solid state in a liquid or molten state
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
- C07C51/16—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation
- C07C51/21—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen
- C07C51/23—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups
- C07C51/235—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by oxidation with molecular oxygen of oxygen-containing groups to carboxyl groups of —CHO groups or primary alcohol groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C53/00—Saturated compounds having only one carboxyl group bound to an acyclic carbon atom or hydrogen
- C07C53/08—Acetic acid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
【課題】安定した反応条件下で原料液と酸化ガスとの酸化反応を効率よく進行させる反応装置を提供する。【解決手段】原料物質と酸化剤とを接触させて酸化反応を進行させるための反応装置１ａは、反応容器１０と、前記原料物質を含む原料液を供給するための原料液供給部１１と、酸化剤を含む酸化ガスを供給するための酸化ガス供給部１２と、原料液に対して、酸化ガスの微細気泡を分散供給する微細気泡形成部１２１と、原料液と酸化ガスとの混合流体を複数の流通路２１１に分けて流通させるための流路形成部材２１と、を備える。【選択図】図１
Description
本発明は、原料物質と酸化剤とを接触させて酸化反応を進行させる技術に関する。
気体と液体とを接触させて反応を進行させる気液二相系の反応装置として、気泡塔反応器が知られている。気泡塔反応器においては、気液接触面積（ａ）を増大させるほど、物質移動容量係数（ｋＬａ）を大きくして反応速度を向上させることが期待できる（ｋＬは液境膜移動係数）。
一方、液体に含まれる原料物質と、酸化ガス（酸化剤）とを反応させる酸化反応においては、可燃性混合気の形成や反応時の発熱の課題などを解決する必要がある。
特許文献１には、加圧水ポンプから供給された加圧水とガスコンプレッサーから供給された溶解ガスとを加圧溶解タンクで混合した後、気泡塔反応器内に設け有られたリリーサーより放出してマイクロナノバブルを発生させる技術が記載されている。
しかしながら特許文献１には、気泡塔反応装置にて酸化反応を実施する際の問題を解消しつつ、当該反応の反応速度を向上させる技術は記載されていない。
しかしながら特許文献１には、気泡塔反応装置にて酸化反応を実施する際の問題を解消しつつ、当該反応の反応速度を向上させる技術は記載されていない。
本発明は、このような背景の下になされたものであり、安定した反応条件下で原料液と酸化ガスとの酸化反応を効率よく進行させる技術を提供する。
本発明の反応装置は、原料物質と酸化剤とを接触させて酸化反応を進行させるための反応装置において、
前記酸化反応を進行させる反応容器と、
前記反応容器に対し、前記原料物質を含む原料液を供給するための原料液供給部と、
前記反応容器に対し、前記酸化剤を含む酸化ガスを供給するための酸化ガス供給部と、
前記原料液に対して、前記酸化ガスの微細気泡を分散供給して、前記反応容器内に前記原料液と酸化ガスとの混合流体を流通させるための微細気泡形成部と、
前記混合流体を複数の流通路に分けて流通させるための流路形成部材と、を備えることを特徴とする。
前記酸化反応を進行させる反応容器と、
前記反応容器に対し、前記原料物質を含む原料液を供給するための原料液供給部と、
前記反応容器に対し、前記酸化剤を含む酸化ガスを供給するための酸化ガス供給部と、
前記原料液に対して、前記酸化ガスの微細気泡を分散供給して、前記反応容器内に前記原料液と酸化ガスとの混合流体を流通させるための微細気泡形成部と、
前記混合流体を複数の流通路に分けて流通させるための流路形成部材と、を備えることを特徴とする。
前記反応装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記微細気泡形成部は、前記原料液に対して、平均気泡径が１００μｍ以下の範囲内の前記酸化ガスの微細気泡を分散供給すること。
（ｂ）前記流路形成部材は、前記流通路である複数の孔部が形成された多孔板であり、前記反応容器内には、前記混合流体の流れ方向に沿って、複数の前記多孔板が互いに間隔を開けて設けられていること。前記多孔板の孔部を流通した後の前記混合流体を冷却するための冷却部を備えたこと。
（ｃ）前記流路形成部材は複数の反応管であり、各反応管が前記反応容器を構成すること。前記複数の反応管を収容すると共に、これらの反応管の内部とは区画されたシェル空間を形成するシェル型容器を備え、前記シェル空間内に冷却液を流通させることにより、前記混合流体の冷却を行うこと。前記反応容器内には、前記酸化反応を進行させるための固体触媒が充填されていること。
（ｄ）前記原料液は、前記酸化反応を進行させるための触媒物質を含むこと。
（ａ）前記微細気泡形成部は、前記原料液に対して、平均気泡径が１００μｍ以下の範囲内の前記酸化ガスの微細気泡を分散供給すること。
（ｂ）前記流路形成部材は、前記流通路である複数の孔部が形成された多孔板であり、前記反応容器内には、前記混合流体の流れ方向に沿って、複数の前記多孔板が互いに間隔を開けて設けられていること。前記多孔板の孔部を流通した後の前記混合流体を冷却するための冷却部を備えたこと。
（ｃ）前記流路形成部材は複数の反応管であり、各反応管が前記反応容器を構成すること。前記複数の反応管を収容すると共に、これらの反応管の内部とは区画されたシェル空間を形成するシェル型容器を備え、前記シェル空間内に冷却液を流通させることにより、前記混合流体の冷却を行うこと。前記反応容器内には、前記酸化反応を進行させるための固体触媒が充填されていること。
（ｄ）前記原料液は、前記酸化反応を進行させるための触媒物質を含むこと。
本発明は、原料液に酸化ガスを微細気泡の状態で分散させた混合流体を用いて酸化反応を進行させる際に、混合流体を複数の流通路に分けて流通させる流路形成部材を用いることにより、酸化反応の反応条件の安定化や反応性向上に適した処理を実施することができる。
実施の形態に係る反応装置である気泡塔反応器１ａ〜１ｅについて説明する前に、従来、気泡塔反応器にて原料液と酸化ガスとの酸化反応を実施する上での問題点について説明しておく。
背景技術にて説明したように、気液二相系の反応は、気液接触面積を増大させるほど、反応速度を向上させることが期待できる。そこで、原料液の液相への酸化ガスの吹込み量を増大させて空塔速度を上昇させれば、従来の気泡塔反応器においても容易に酸化反応の効率を向上させることが可能であったようにも思える。
背景技術にて説明したように、気液二相系の反応は、気液接触面積を増大させるほど、反応速度を向上させることが期待できる。そこで、原料液の液相への酸化ガスの吹込み量を増大させて空塔速度を上昇させれば、従来の気泡塔反応器においても容易に酸化反応の効率を向上させることが可能であったようにも思える。
しかしながら、酸化ガスの吹込み量を増大させると、未反応の酸化ガスの濃度も増加してしまうため、気泡塔反応器の上部の気相部で可燃性混合気が形成されるおそれが生じる。このため、可燃性混合気対策を講じなくてはならない。
また、より多くの酸化ガスを吹き込むことにより、液相の撹拌が促進され、気泡塔反応器内が完全混合に近い流動状態になってしまう場合が多い。未反応の原料物質及び酸化ガスと、反応生成物とが均一に混合された完全混合状態は、流れ方向に沿って次第に反応生成物の濃度が変化していくピストン流れと比較して、反応転化率が低下する。
さらには、酸化反応は大きな発熱を伴うため、除熱処理が必要となる場合がある。この点について、気泡塔反応器に対して徐熱機構を設ける場合には、均一な気液混合状態を維持しながら徐熱を行う必要があるなど、酸化反応を実施する気泡塔反応器に特有の課題がある。
本願の発明者らは、原料液に対して微細気泡の状態で酸化ガスを供給し、その混合流体を複数の流通路に分けて流通させることにより、上述の各課題に応じた対策を講じつつ、酸化反応を進行させることが可能となることを見出した。
本願の発明者らは、原料液に対して微細気泡の状態で酸化ガスを供給し、その混合流体を複数の流通路に分けて流通させることにより、上述の各課題に応じた対策を講じつつ、酸化反応を進行させることが可能となることを見出した。
以下、図１〜図５を用いて各例に係る気泡塔反応器１ａ〜１ｅの構成について説明する
ここでは、酸化反応の一つとして、原料物質であるアセトアルデヒドと酸化剤である酸素を含む酸素ガスとを接触させて、酢酸を生成する下記（１）式の酸化反応を進行させる例を挙げて説明する。
ＣＨ３ＣＨＯ＋１／２Ｏ２→ＣＨ３ＣＯＯＨ …（１）
ここでは、酸化反応の一つとして、原料物質であるアセトアルデヒドと酸化剤である酸素を含む酸素ガスとを接触させて、酢酸を生成する下記（１）式の酸化反応を進行させる例を挙げて説明する。
ＣＨ３ＣＨＯ＋１／２Ｏ２→ＣＨ３ＣＯＯＨ …（１）
はじめに、図１を参照しながら第１の実施の形態に係る気泡塔反応器１ａの構成を説明する。
本例の気泡塔反応器１ａは、塔状の反応塔１０の下部側に原料液供給部である原料液供給配管１１と、酸化ガス供給部である酸化ガス供給配管１２とを接続し、反応塔１０の上部側に生産液抜出配管１３とガス抜出配管１４とを接続した構成となっている。さらに反応塔１０内には、その高さ方向に沿って、流路形成部材である複数の多孔板２１が、互いに間隔を開けて設けられている。
例えば気泡塔反応器としては、直径が数ｃｍの小型の装置から、液容量が１００ｍ３を超える大型の工業装置が実用化されている。
本例の気泡塔反応器１ａは、塔状の反応塔１０の下部側に原料液供給部である原料液供給配管１１と、酸化ガス供給部である酸化ガス供給配管１２とを接続し、反応塔１０の上部側に生産液抜出配管１３とガス抜出配管１４とを接続した構成となっている。さらに反応塔１０内には、その高さ方向に沿って、流路形成部材である複数の多孔板２１が、互いに間隔を開けて設けられている。
例えば気泡塔反応器としては、直径が数ｃｍの小型の装置から、液容量が１００ｍ３を超える大型の工業装置が実用化されている。
原料液供給配管１１は、最下段の多孔板２１の下方側の空間へ向けて原料液を供給する。既述の（１）式の場合、原料液として、原料物質であるアセトアルデヒドと、希釈液である酢酸との混合液を供給する場合を例示できる。また、原料液には、酸化反応を進行させるための触媒物質を均一触媒として含んでいてもよい。
酸化ガス供給配管１２は、最下段の多孔板２１の下方側の空間へ向けて酸化ガスを供給する。既述の（１）式の場合、酸化ガスとして、酸素ガスを供給する場合を例示できる。
反応塔１０に対する酸化ガス供給配管１２の接続位置から、当該反応塔１０の内部空間へ向けて、本例の微細気泡形成部であるマイクロバブル発生装置１２１が挿入されている。マイクロバブル発生装置１２１は、原料液供給配管１１から反応塔１０内に供給された原料液に対して、酸化ガスを微細気泡の状態で供給する。
反応塔１０に対する酸化ガス供給配管１２の接続位置から、当該反応塔１０の内部空間へ向けて、本例の微細気泡形成部であるマイクロバブル発生装置１２１が挿入されている。マイクロバブル発生装置１２１は、原料液供給配管１１から反応塔１０内に供給された原料液に対して、酸化ガスを微細気泡の状態で供給する。
原料液に供給される微細気泡は、微細気泡同士が互いに合一しにくく、また各微細気泡に働く浮力を十分に小さく抑えることができればその気泡径範囲に特段の限定はない。
本例のマイクロバブル発生装置１２１は、平均気泡径が１００μｍ以下のマイクロバブルと呼ばれる気泡径分布を持つ微細気泡を形成することができる。マイクロバブルの平均気泡径に特段の下限値はない。マイクロバブルは、例えば平均気泡径が１μｍ未満のウルトラファインバブルであってもよい。
本例のマイクロバブル発生装置１２１は、平均気泡径が１００μｍ以下のマイクロバブルと呼ばれる気泡径分布を持つ微細気泡を形成することができる。マイクロバブルの平均気泡径に特段の下限値はない。マイクロバブルは、例えば平均気泡径が１μｍ未満のウルトラファインバブルであってもよい。
マイクロバブル発生装置１２１の構成としては、先端部が封止された管状の多孔質体を用いる場合を例示できる。多孔質体の構成材料としては、セラミクス、多孔質ガラス、焼結金属を挙げることができる。
複数の多孔板２１は、原料液供給配管１１からの原料液の供給位置、及びマイクロバブル発生装置１２１からの酸化ガスの供給位置と、生産液抜出配管１３との間の高さ範囲内に設けられる。これらの多孔板２１は、反応塔１０の下部側から上部側へ向かう混合流体の流れと交差する向きに、予め設定された間隔を開けて配置される。多孔板２１の設置枚数に特段の限定は無いが、反応塔１０の高さや原料物質の設計上の反応転化率などに応じて、数枚〜数十枚の多孔板２１が設けられる。
各多孔板２１には、例えば１ｍｍ〜２０ｍｍ程度の直径を有する複数の孔部２１１が形成されている。各孔部２１１は、混合流体の流通路を構成する。各多孔板２１に形成される孔部２１１の数に特段の限定は無いが、多孔板２１全体面積に対する孔部２１１の開口面積の合計値の比を示す開口率が１〜４０％の範囲内の値となるように、孔部２１１の開口径や開口数を調節する場合を例示できる。
最上段の多孔板２１の上方側には、反応塔１０内で原料液と酸化ガスとが反応して得られた生産液を抜き出す生産液抜出配管１３と、反応塔１０の頂部から排出ガスを抜き出すガス抜出配管１４とが接続されている。
既述の（１）式の場合は、酸化反応により酢酸濃度が高くなったアセトアルデヒド−酢酸の混合液が生産液として抜き出される。また、排出ガスとしては、未反応の酸化ガス（酸素ガス）が抜き出される。
既述の（１）式の場合は、酸化反応により酢酸濃度が高くなったアセトアルデヒド−酢酸の混合液が生産液として抜き出される。また、排出ガスとしては、未反応の酸化ガス（酸素ガス）が抜き出される。
さらに本例の気泡塔反応器１ａには、酸化反応が進行する際に発生する反応熱を除去するための冷却部が設けられている。本例の冷却部は、反応塔１０の側壁面を覆うように、冷却水（冷却液）が流通するジャケットを配置したジャケット式冷却器３として構成されている。
本例のジャケット式冷却器３においては、下部側に接続された冷却水供給部３１から冷却水が供給され、ジャケット式冷却器３内に形成された不図示の流路に沿って冷却水が流通することにより、反応塔１０の側壁面を介して内部の混合流体が冷却される。反応塔１０の塔径が大きく、ジャケット式冷却器３による側壁面からの冷却だけでは反応熱の除熱が不十分な場合には、後述する図４のように液中にコイル型冷却器３ａを設置してもよい。
以上に説明した構成を備える気泡塔反応器１ａにおいて、原料液供給配管１１から供給された原料液にマイクロバブル発生装置１２１から供給された酸化ガスの微細気泡が吹きこまれると、原料液と酸化ガスとの混合流体が形成される。この混合流体においては、各気泡の界面にて原料液と酸化ガスとが接触し、原料液に含まれる原料物質の酸化反応が進行する。
このとき、例えばミリメートルオーダーの酸化ガス気泡（ミリバブル）を供給する場合と比較して、微細気泡全体の気液接触面積（ａ）は大きくなるので、物質移動容量係数（ｋＬａ）を増大させて酸化反応の反応速度を向上させることができる。
混合流体は、その内部にて気液接触に伴う酸化反応が進行しつつ、反応塔１０内を下部側から上部側へ向けて流れていく。そして、多孔板２１の配置位置に到達すると、混合流体は流通路である複数の孔部２１１に分かれて各孔部２１１を流通した後、多孔板２１の上面側にて合流する。このように、互いに間隔を開けて配置された複数の多孔板２１を通過する際に、混合流体の分岐と、合流とが繰り返される。
このとき、各多孔板２１の各段にて混合流体が分岐・合流することに伴い、上下に隣り合って配置された２枚の多孔板２１に挟まれた空間（以下「反応段」と呼ぶ）と、隣り合う反応段との間での逆混合が抑制され、ピストン流れに近い濃度分布を形成することができる。この結果、多孔板２１が設けられていない反応塔１０（単一空間）内にて原料液と酸化ガスの微細気泡との混合流体を形成し、酸化反応を進行させる場合に比べて、原料物質から反応生成物への反応転化率を向上させることが可能となる。
各多孔板２１を通過しつつ、酸化反応の進行に伴って発生する反応熱は、反応塔１０の外面側に設けられたジャケット式冷却器３により除去される。
また既述のように、気泡塔反応器１ａにて酸化反応を進行させる場合には、可燃性混合気の形成の課題を解決する必要がある。この点、マイクロバブルなどの微細気泡は、気泡同士が合一しにくい状態となっている。この結果、ミリバブルと比較して、各多孔板２１の下面に大きな気体溜まりが形成されにくい。各気泡は微細気泡の状態を保ったまま混合流体の流れに乗って、反応塔１０内を下方側から上方側へと流れる。仮に微細気泡内に可燃性混合気が形成され、燃焼反応が進行したとしても、各微細気泡が極めて小さいため、燃焼に伴い発生するエネルギーも小さく、燃焼が伝播することはない。
そして、微細気泡は、反応塔１０の上部側に形成された気体溜まりと混合流体との自由界面に到達すると、弾けて未反応の酸化ガスが放出される。気泡が排出された液体（生産液）は、生産液抜出配管１３を介して外部へ抜き出される。また、気体溜まり内の気体はガス抜出配管１４を介し、排出ガスとして外部へ排出される。なお、微細気泡が合一して気体溜まりを形成しにくい場合は、後述する図２に示すように混合流体のまま気泡塔反応器１ｂから抜出し、気泡塔反応器１ｂの下流に設置される気液分離器（図示していない）内で気体と液体とに分離すればよい。また、気体溜まり内における可燃性混合気の形成を抑えるため、当該気体溜まりへ向けて窒素ガスなどの不活性ガスを供給してもよい。
図１に示す気泡塔反応器１ａによれば、原料液に対し、微細気泡の状態で酸化ガスを供給することにより、物質移動容量係数（ｋＬａ）を大きくして反応速度を向上させることができる。
さらに、流通路である複数の孔部２１１が形成された多孔板２１を用い、混合流体の分岐・混合を繰り返すことにより、ピストン流れに近い状態を形成し反応転化率を向上させることができる。また、このとき酸化ガスが微細気泡の状態で供給されていることにより、多孔板２１の下面側における可燃性混合気の気体溜まりの形成を抑えることができる。
さらに、流通路である複数の孔部２１１が形成された多孔板２１を用い、混合流体の分岐・混合を繰り返すことにより、ピストン流れに近い状態を形成し反応転化率を向上させることができる。また、このとき酸化ガスが微細気泡の状態で供給されていることにより、多孔板２１の下面側における可燃性混合気の気体溜まりの形成を抑えることができる。
さらに、微細気泡を使用することにより、多孔板２１の設計が容易になる。具体的には、従来、多孔板２１の孔径は、使用するバブル径を考慮して気体溜まりが形成されないように圧力損失を小さくする必要があるため、整流効果が不十分になりやすい。これに対して、微細気泡を使用することで気体溜まりの形成を抑えることができると共に整流効果を得られるので、多孔板２１に対する設計の自由度が向上する。
次いで、図２を参照しながら第２の実施の形態に係る気泡塔反応器１ｂの構成を説明する。
本例の気泡塔反応器１ｂは、既述の気泡塔反応器１ａと同様に構成された反応塔１０内の下部側及び上部側の位置に各々固定管板２２１を配置し、これら固定管板２２１を繋ぐように、反応塔１０の高さ方向に延びる反応管２２を複数設けた構成となっている。
本例の気泡塔反応器１ｂは、既述の気泡塔反応器１ａと同様に構成された反応塔１０内の下部側及び上部側の位置に各々固定管板２２１を配置し、これら固定管板２２１を繋ぐように、反応塔１０の高さ方向に延びる反応管２２を複数設けた構成となっている。
図２の気泡塔反応器１ｂにおいては、反応塔１０の底部に原料液供給配管１１が接続され、原料液供給配管１１における原料液の吐出口と、下部側の固定管板２２１との間の高さ位置にマイクロバブル発生装置１２１が配置されている。一方、反応塔１０の頂部には生産液を含む混合流体が抜き出される生産液抜出配管１３が接続されている。
各反応管２２は外径が１０ｍｍ〜６０ｍｍ程度の直管により構成され、反応塔１０の直径に応じて数本〜数百本設けられる。本例の気泡塔反応器１ｂにおいては、反応管２２の内部にて酸化反応を進行させるので、反応管２２それぞれが反応容器を構成している。また本例において、複数の反応管２２は、混合流体が分かれて流通する流通路を形成する流路形成部材に相当している。
上下の固定管板２２１に挟まれた領域における反応塔１０（シェル型容器）内の空間は、各反応管２２の内部とは区画されたシェル空間３０を構成している。この反応塔１０に向けて冷却水供給部３１から冷却水を供給することにより、各反応管２２内における酸化反応の進行に伴い発生する反応熱を除去し、混合流体の温度上昇を抑えることができる。
以上に説明した構成を備える気泡塔反応器１ｂにおいて、原料液供給配管１１から供給された原料液に対し、マイクロバブル発生装置１２１から供給された酸化ガスの微細気泡が吹きこまれると、原料液と酸化ガスとの混合流体が形成される点は、図１を用いて説明した気泡塔反応器１ａと同様である。
混合流体が下部側の固定管板２２１の配置位置に到達すると、複数の反応管２２へと分かれて流れ込み、これらの反応管２２の内部で酸化反応が進行する。酸化反応に伴い発生する反応熱は、各反応管２２の外面側に形成されたシェル空間３０を流通する冷却水により除去される。
本例の気泡塔反応器１ｂにおいても、微細気泡の供給に伴う物質移動容量係数（ｋＬａ）の増大により、酸化ガスのミリバブルを供給する場合と比較して、酸化反応の反応速度を向上させることができる。
酸化ガスを微細気泡として供給する場合は、低い空塔速度であっても、ミリバブルを供給する場合と同等のｋＬａを得ることができるため、空塔速度を上げる必要が無い。またマイクロバブルなどの微細気泡は、各気泡に働く浮力が小さいため、ミリバブルと比較して、気泡自体が混合流体を撹拌する作用が小さい。このため、各反応管２２内を下部側から上部側へ向けて流通する混合流体を上下方向に撹拌する作用が小さく、ピストン流れに近い流動状態を形成することができる。この結果、酸化ガスのミリバブルを含んだ混合流体を反応管２２に供給する場合と比較して、反応転化率を向上させることができる。
また、既述のように微細気泡は、混合流体の流れに乗って各反応管２２へと供給されるため、一部の反応管２２に偏って気泡が流れ込む偏流が発生しにくい。この結果、複数の反応管２２にて進行する酸化反応のばらつきを抑え、均一に反応を進行させることができる。
図２に示す気泡塔反応器１ｂにおいても、原料液に対し、微細気泡の状態で酸化ガスを供給することにより、物質移動容量係数（ｋＬａ）を大きくして反応速度を向上させることができる。
さらに、流通路である複数の反応管２２を用い、微細気泡の状態で酸化ガスを供給することにより、ピストン流れに近い状態を形成し反応転化率を向上させることができる。この結果、ミリバブルを利用する場合と比較して、転化率の向上、反応管２２の小型化または処理量の増大を図ることができる点は、図１の気泡塔反応器１ａと同様である。
さらに、流通路である複数の反応管２２を用い、微細気泡の状態で酸化ガスを供給することにより、ピストン流れに近い状態を形成し反応転化率を向上させることができる。この結果、ミリバブルを利用する場合と比較して、転化率の向上、反応管２２の小型化または処理量の増大を図ることができる点は、図１の気泡塔反応器１ａと同様である。
図３は、反応管２２内に固体触媒４を充填した不均一触媒系の例を示している。反応管２２内には、例えばペレット状に成型した固体触媒４が充填される。反応管２２の下端側及び上端側の開口部には、ペレットよりもメッシュ径の小さな金網２１２を配置することなどにより、反応管２２からの固体触媒４の流出を抑えることができる。
ここで、混合流体を冷却する手法は、図１に示す反応塔１０の側壁面を覆うように設けたジャケット式冷却器３や、図２に示す複数の反応管２２を収容するシェル空間３０に冷却水を流通する手法に限定されない。
例えば図４に示す気泡塔反応器１ｄのように、上下の多孔板２１に挟まれた空間（反応段）にコイル型冷却器３ａを設け、冷却水供給部３１から供給された冷却水により、当該反応段内の混合流体を冷却してもよい。
例えば図４に示す気泡塔反応器１ｄのように、上下の多孔板２１に挟まれた空間（反応段）にコイル型冷却器３ａを設け、冷却水供給部３１から供給された冷却水により、当該反応段内の混合流体を冷却してもよい。
図５に示す気泡塔反応器１ｅは、反応塔１０の高さ方向に沿って、多孔板２１と複数の反応管２２とを交互に配置した変形例を示している。このように、混合流体を複数の流通路に分ける流路形成部材（多孔板２１や反応管２２）を適宜配置することにより、多孔板２１を用いた混合流体の撹拌混合や、反応管２２、シェル空間３０を用いた冷却などの所望の処理を実施することができる。
また、図１〜図５を用いて説明した各気泡塔反応器１ａ〜１ｅでは、多孔質体を用いて微細気泡を形成するマイクロバブル発生装置１２１の例を示したが、微細気泡形成部の構成はこの例に限定されない。
例えば原料液の流れ方向に対して、旋回流を形成するように接線方向に酸化ガスを合流させる、旋回流式のマイクロバブル発生装置を用いて微細気泡を形成してもよい。
例えば原料液の流れ方向に対して、旋回流を形成するように接線方向に酸化ガスを合流させる、旋回流式のマイクロバブル発生装置を用いて微細気泡を形成してもよい。
また、上述の各気泡塔反応器１ａ〜１ｅを用いて実施する酸化反応は、既述の（１）式の例に限定されない。例えばクメンの酸化によるクメンヒドロペルオキシド（フェノール及びアセトンを製造する際の中間物質）の製造、ブタンの酸化による酢酸やメチルエチルケトンの製造、トルエンの酸化による安息香酸の製造、アルコールの酸化によるアルデヒドやケトンの製造などの各種酸化反応に、本例の気泡塔反応器１ａ〜１ｅは適用することができる。
また、ニトロ基を有する有機化合物（Ｒ−ＮＯ２）から、アミノ基を有する有機化合物（Ｒ−ＮＨ２）を得たり、芳香族炭化水素やオレフィンから飽和炭化水素を得るなどの水素化反応に上記気泡塔反応器１ａ〜１ｅを用いることを禁止するものではない。
また、ニトロ基を有する有機化合物（Ｒ−ＮＯ２）から、アミノ基を有する有機化合物（Ｒ−ＮＨ２）を得たり、芳香族炭化水素やオレフィンから飽和炭化水素を得るなどの水素化反応に上記気泡塔反応器１ａ〜１ｅを用いることを禁止するものではない。
（参考例１）（単管式微細気泡反応塔）
内径４５．３ｍｍ、外径４８．６ｍｍの内管、内径５７．２ｍｍ、外径６０．５ｍｍの外管からなる長さ１．０ｍの二重管型の気泡塔反応器を用いた。内管下部から触媒として０．２ｗｔ％の酢酸コバルトを溶解した１５．５ｗｔ％のアセトアルデヒドと８４．５ｗｔ％の酢酸とを混合した原料液（温度３０℃）を、毎時４．７Ｌ供給した。
この原料液に対し、多孔質体微細気泡発生スパージャー（微細気泡形成部）から酸化ガスとして毎分１．２４ＮＬの酸素ガス（１００ｖｏｌ％）を供給した。このとき生成した微細気泡の平均気泡径は約５０μｍ程度である。また、外管と内管の間には冷却液として水を供給した。
反応器出口液（生産液）を分析したところ、アセトアルデヒドが酢酸に酸化された転化率は２５．８％であった。また、生産液の温度は６５℃であった。
内径４５．３ｍｍ、外径４８．６ｍｍの内管、内径５７．２ｍｍ、外径６０．５ｍｍの外管からなる長さ１．０ｍの二重管型の気泡塔反応器を用いた。内管下部から触媒として０．２ｗｔ％の酢酸コバルトを溶解した１５．５ｗｔ％のアセトアルデヒドと８４．５ｗｔ％の酢酸とを混合した原料液（温度３０℃）を、毎時４．７Ｌ供給した。
この原料液に対し、多孔質体微細気泡発生スパージャー（微細気泡形成部）から酸化ガスとして毎分１．２４ＮＬの酸素ガス（１００ｖｏｌ％）を供給した。このとき生成した微細気泡の平均気泡径は約５０μｍ程度である。また、外管と内管の間には冷却液として水を供給した。
反応器出口液（生産液）を分析したところ、アセトアルデヒドが酢酸に酸化された転化率は２５．８％であった。また、生産液の温度は６５℃であった。
（実施例１）（図１の気泡塔反応器１ａに対応する例）
内径４５．３ｍｍ、外径４８．６ｍｍの内管、内径５７．２ｍｍ、外径６０．５ｍｍの外管からなる長さ１．０ｍの二重管型の気泡塔反応器１ａを用い、内管の長さ方向２５０ｍｍごとに孔径５ｍｍ、開口率２０％の多孔板を３枚挿入した。
内管下部から触媒として０．２ｗｔ％の酢酸コバルトを溶解した１５．５ｗｔ％のアセトアルデヒドと８４．５ｗｔ％の酢酸とを混合した原料液（温度３０℃）を、毎時４．７Ｌ供給した。この原料液に対し、多孔質体微細気泡発生スパージャー（マイクロバブル発生装置１２１）から酸化ガスとして毎分１．２４ＮＬの酸素ガス（１００ｖｏｌ％）を供給した。このとき生成した微細気泡の平均気泡径は約５０μｍ程度である。また、外管と内管の間には冷却液として水を供給した。
反応器出口液（生産液）を分析したところ、アセトアルデヒドが酢酸に酸化された転化率は２８．１％であった。また、生産液の温度は７１℃であった。
内径４５．３ｍｍ、外径４８．６ｍｍの内管、内径５７．２ｍｍ、外径６０．５ｍｍの外管からなる長さ１．０ｍの二重管型の気泡塔反応器１ａを用い、内管の長さ方向２５０ｍｍごとに孔径５ｍｍ、開口率２０％の多孔板を３枚挿入した。
内管下部から触媒として０．２ｗｔ％の酢酸コバルトを溶解した１５．５ｗｔ％のアセトアルデヒドと８４．５ｗｔ％の酢酸とを混合した原料液（温度３０℃）を、毎時４．７Ｌ供給した。この原料液に対し、多孔質体微細気泡発生スパージャー（マイクロバブル発生装置１２１）から酸化ガスとして毎分１．２４ＮＬの酸素ガス（１００ｖｏｌ％）を供給した。このとき生成した微細気泡の平均気泡径は約５０μｍ程度である。また、外管と内管の間には冷却液として水を供給した。
反応器出口液（生産液）を分析したところ、アセトアルデヒドが酢酸に酸化された転化率は２８．１％であった。また、生産液の温度は７１℃であった。
（実施例２）（図２の気泡塔反応器１ｂに対応する例）
反応管２２として外径１９ｍｍ、内径１５．８ｍｍ、有効長さ１．０ｍの直管を８本備え、シェル外径１１４．３ｍｍの多管式の気泡塔反応器１ｂを使用した。反応器下部管板の下から触媒として０．２ｗｔ％の酢酸コバルトを溶解した１５．５ｗｔ％のアセトアルデヒドと８４．５ｗｔ％の酢酸とを混合した原料液（温度３０℃）を、毎時４．７Ｌ供給した。この原料液に対し、多孔質体微細気泡発生スパージャー（マイクロバブル発生装置１２１）から酸化ガスとして毎分１．２４ＮＬの酸素ガス（１００ｖｏｌ％）を供給した。このときに生成した微細気泡の平均気泡径は約５０μｍ程度である。また、シェルには冷却液として水を流した。
反応器出口液（生産液）を分析したところ、アセトアルデヒドが酢酸に酸化された転化率は３０．２％であった。また、生産液の温度は３５℃であった。
反応管２２として外径１９ｍｍ、内径１５．８ｍｍ、有効長さ１．０ｍの直管を８本備え、シェル外径１１４．３ｍｍの多管式の気泡塔反応器１ｂを使用した。反応器下部管板の下から触媒として０．２ｗｔ％の酢酸コバルトを溶解した１５．５ｗｔ％のアセトアルデヒドと８４．５ｗｔ％の酢酸とを混合した原料液（温度３０℃）を、毎時４．７Ｌ供給した。この原料液に対し、多孔質体微細気泡発生スパージャー（マイクロバブル発生装置１２１）から酸化ガスとして毎分１．２４ＮＬの酸素ガス（１００ｖｏｌ％）を供給した。このときに生成した微細気泡の平均気泡径は約５０μｍ程度である。また、シェルには冷却液として水を流した。
反応器出口液（生産液）を分析したところ、アセトアルデヒドが酢酸に酸化された転化率は３０．２％であった。また、生産液の温度は３５℃であった。
（比較例１）（ミリバブル気泡反応塔）
内径４５．３ｍｍ、外径４８．６ｍｍの内管、内径５７．２ｍｍ、外径６０．５ｍｍの外管からなる長さ１．０ｍの二重管型の気泡塔反応器を用いた。内管下部から触媒として０．２ｗｔ％の酢酸コバルトを溶解した１５．５ｗｔ％のアセトアルデヒドと８４．５ｗｔ％の酢酸とを混合した原料液（温度３０℃）を、毎時４．７Ｌ供給した。この原料液に対し、開口径が１ｍｍの孔を３個有するスパージャーから、酸素ガスとして毎分１．２４ＮＬの酸素ガス（１００ｖｏｌ％）を供給した。このとき生成した気泡の平均気泡径は約５ｍｍ程度である。また、外管と内管の間には冷却液として水を供給した。
反応器出口液（生産液）を分析したところ、アセトアルデヒドが酢酸に酸化された転化率は１６．６％であった。また、生産液の温度は５３℃であった。
内径４５．３ｍｍ、外径４８．６ｍｍの内管、内径５７．２ｍｍ、外径６０．５ｍｍの外管からなる長さ１．０ｍの二重管型の気泡塔反応器を用いた。内管下部から触媒として０．２ｗｔ％の酢酸コバルトを溶解した１５．５ｗｔ％のアセトアルデヒドと８４．５ｗｔ％の酢酸とを混合した原料液（温度３０℃）を、毎時４．７Ｌ供給した。この原料液に対し、開口径が１ｍｍの孔を３個有するスパージャーから、酸素ガスとして毎分１．２４ＮＬの酸素ガス（１００ｖｏｌ％）を供給した。このとき生成した気泡の平均気泡径は約５ｍｍ程度である。また、外管と内管の間には冷却液として水を供給した。
反応器出口液（生産液）を分析したところ、アセトアルデヒドが酢酸に酸化された転化率は１６．６％であった。また、生産液の温度は５３℃であった。
上記実施形態では、酸化剤として酸素ガスを使用した場合について説明したが、酸化剤として、空気や酸素富化空気などを使用してもよい。
１ａ〜１ｅ 気泡塔反応器
１０ 反応塔
１１ 原料液供給配管
１２ 酸化ガス供給配管
１２１ マイクロバブル発生装置
２１ 多孔板
２１１ 孔部
２２ 反応管
１０ 反応塔
１１ 原料液供給配管
１２ 酸化ガス供給配管
１２１ マイクロバブル発生装置
２１ 多孔板
２１１ 孔部
２２ 反応管
Claims (8)
- 原料物質と酸化剤とを接触させて酸化反応を進行させるための反応装置において、
前記酸化反応を進行させる反応容器と、
前記反応容器に対し、前記原料物質を含む原料液を供給するための原料液供給部と、
前記反応容器に対し、前記酸化剤を含む酸化ガスを供給するための酸化ガス供給部と、
前記原料液に対して、前記酸化ガスの微細気泡を分散供給して、前記反応容器内に前記原料液と酸化ガスとの混合流体を流通させるための微細気泡形成部と、
前記混合流体を複数の流通路に分けて流通させるための流路形成部材と、を備えることを特徴とする反応装置。 - 前記微細気泡形成部は、前記原料液に対して、平均気泡径が１００μｍ以下の範囲内の前記酸化ガスの微細気泡を分散供給することを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
- 前記流路形成部材は、前記流通路である複数の孔部が形成された多孔板であり、前記反応容器内には、前記混合流体の流れ方向に沿って、複数の前記多孔板が互いに間隔を開けて設けられていることを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
- 前記多孔板の孔部を流通した後の前記混合流体を冷却するための冷却部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の反応装置。
- 前記流路形成部材は複数の反応管であり、各反応管が前記反応容器を構成することを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
- 前記複数の反応管を収容すると共に、これらの反応管の内部とは区画されたシェル空間を形成するシェル型容器を備え、前記シェル空間内に冷却液を流通させることにより、前記混合流体の冷却を行うことを特徴とする請求項５に記載の反応装置。
- 前記反応容器内には、前記酸化反応を進行させるための固体触媒が充填されていることを特徴とする請求項５に記載の反応装置。
- 前記原料液は、前記酸化反応を進行させるための触媒物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019090059A JP2020185511A (ja) | 2019-05-10 | 2019-05-10 | 反応装置 |
| PCT/JP2019/042825 WO2020230348A1 (ja) | 2019-05-10 | 2019-10-31 | 反応装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019090059A JP2020185511A (ja) | 2019-05-10 | 2019-05-10 | 反応装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020185511A true JP2020185511A (ja) | 2020-11-19 |
Family
ID=73222348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019090059A Pending JP2020185511A (ja) | 2019-05-10 | 2019-05-10 | 反応装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2020185511A (ja) |
| WO (1) | WO2020230348A1 (ja) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4810449B1 (ja) * | 1968-12-27 | 1973-04-03 | ||
| JPS5018351A (ja) * | 1973-06-22 | 1975-02-26 | ||
| US6362367B2 (en) * | 1998-04-21 | 2002-03-26 | Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corp. | Preparation of organic acids |
| FR2830775B1 (fr) * | 2001-10-12 | 2004-08-27 | Rhodia Polyamide Intermediates | Reacteur pour reaction d'oxydation d'un liquide avec un gaz |
| DE102005050284A1 (de) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Basf Ag | Verteilervorrichtung für ein Gas-Flüssigphasengemisch für Apparate |
| JP2008229485A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 気液接触装置 |
| US9149781B2 (en) * | 2009-12-28 | 2015-10-06 | Shell Oil Company | Reactor with gas distribution system in bottom |
| WO2017057141A1 (ja) * | 2015-10-01 | 2017-04-06 | 株式会社ダイセル | 酸化反応用触媒、及びそれを用いたフローリアクター |
-
2019
- 2019-05-10 JP JP2019090059A patent/JP2020185511A/ja active Pending
- 2019-10-31 WO PCT/JP2019/042825 patent/WO2020230348A1/ja active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020230348A1 (ja) | 2020-11-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4891480B2 (ja) | 気−液反応、液−液反応、または気−液−固反応を連続的に行うための反応器 | |
| JP2002530189A5 (ja) | ||
| WO2001085333A2 (en) | An apparatus for the controlled optimized addition of reactants in continuous flow reaction systems and methods of using the same | |
| JP2012500719A (ja) | 並列化されたジェットループ反応器 | |
| CN101249405A (zh) | 一种气升式环流反应器 | |
| CN106552577A (zh) | 一种多层导流筒鼓泡反应器及其使用方法 | |
| JP6854802B2 (ja) | 振動流混合反応器を用いた有機過酸化物の合成 | |
| EP3903925B1 (en) | Method for oxidizing ethylbenzene | |
| CN108473406B (zh) | 圆柱状反应器及其用于连续氢甲酰化的用途 | |
| RU2268086C2 (ru) | Противоточный секционированный газлифтный реактор для газожидкостных процессов | |
| CN106622045A (zh) | 一种利用微纳米气泡提高鼓泡塔反应效率的装置及方法 | |
| JP2008511587A (ja) | 水平反応容器 | |
| WO2020230348A1 (ja) | 反応装置 | |
| US6419892B1 (en) | Process for carrying out gas-liquid reactions and continuous flow reactor for this purpose | |
| CN112316857A (zh) | 螺旋流浆态床反应器 | |
| US6747162B2 (en) | Counterflow reactor with a bundle of contact tubes | |
| US5277878A (en) | Reactor for heterogeneous-phase reactions | |
| CN107398236B (zh) | 一种冷激式反应器 | |
| Lu et al. | Cumene autooxidation to cumene hydroperoxide based on a gas-liquid microdispersion strategy | |
| RU2652222C1 (ru) | Многоканальный микрореактор | |
| CN112915933A (zh) | 一种大通量连续气液非均相反应器 | |
| CN112654422B (zh) | 鼓泡壳管式设备 | |
| JPH0627080B2 (ja) | 炭化水素の酸化方法および装置 | |
| Karthik et al. | Enabling Process Innovations via Mastering Multiphase Flows: Gas–Liquid and Gas–Liquid–Solid Processes | |
| RU196107U1 (ru) | Реактор получения гидроксиламинсульфата |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20191106 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191226 |