JP2021175567A - Flow-type photoreaction reactor and flow-type photoreaction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流路に液体と気体を流しながら光反応させるフロー式光反応リアクター及びフロー式光反応装置に関するものである。 The present invention relates to a flow-type photoreaction reactor and a flow-type photoreactor that cause a photoreaction while flowing a liquid and a gas through a flow path.
有機光化学反応は、有機合成の有用な手段の一つであり、光を利用した新規な反応が開発され、さらに大規模な工業的生産にも応用されている。例えば、分子状酸素を用いた閉環反応や芳香環上メチル基のカルボン酸への変換反応などが開発され、また、工業的生産の例として、塩化ニトロシルを用いたシクロヘキサンのニトロソ化からε−カプロラクタムの製造などがあり、また、様々な光反応装置が開発されている。
特許文献1には、光発光体を保持する光プレートと内部空間を有する枠状フレームとの組み合わせを構成単位として、1個乃至複数個の構成単位を結合した光反応装置が開示されている。
特許文献2には、化学反応を進行させる反応流路と、該反応流路の一端に連結している反応流路に、反応させる液体を供給するための供給流路と、該反応流路の他端に連結している反応流路から、反応した生成物を排出するための排出流路が、形成された無機透明基板を有し、無機透明基板が弧状に湾曲した形状を有する小型反応器が開示されている。
特許文献3には、液体を流しながら反応させる反応ケースと、液体が自重で流れるように、反応ケースを傾斜させて支持する支持体を備えており、反応ケース内に液体を流すための流路溝を有する液体流通部と、流路溝に接するように気体を流通させるための気体流通部を備え、液体供給部に液体を貯留しオーバーフローさせながら供給する、マルチチャンネル型フローリアクターが開示されている。
Organic photochemical reactions are one of the useful means of organic synthesis, and new reactions using light have been developed and applied to large-scale industrial production. For example, ring closure reactions using molecular oxygen and conversion reactions of methyl groups on the aromatic ring to carboxylic acids have been developed, and as an example of industrial production, cyclohexane nitrosation using nitrosyl chloride to ε-caprolactam In addition, various photoreactors have been developed.
Patent Document 1 discloses a photoreactive device in which one or a plurality of structural units are combined with a combination of an optical plate holding a light emitter and a frame-shaped frame having an internal space as a constituent unit.
Patent Document 2 describes a reaction flow path for advancing a chemical reaction, a supply flow path for supplying a liquid to be reacted to a reaction flow path connected to one end of the reaction flow path, and a reaction flow path of the reaction flow path. A small reactor having an inorganic transparent substrate formed in which a discharge channel for discharging a reacted product is discharged from a reaction channel connected to the other end, and the inorganic transparent substrate has an arcuately curved shape. Is disclosed.
Patent Document 3 includes a reaction case that reacts while flowing a liquid, and a support that tilts and supports the reaction case so that the liquid flows by its own weight, and a flow path for flowing the liquid into the reaction case. A multi-channel flow reactor is disclosed, which includes a liquid flow section having a groove and a gas flow section for flowing a gas so as to be in contact with the flow path groove, and stores the liquid in the liquid supply section and supplies the liquid while overflowing. There is.
特許文献1の方法は、光プレートと枠状フレームとの組み合わせた構成単位は、分解が可能であるため内部洗浄が容易であること、枠状フレームの内部空間には伝熱媒体を流す蛇管が設置されているので熱交換量の変更が容易であること、さらに同じ形状の部品で構成されているため製造費、保守用部品費用の低減が可能であるとしている。しかし、気体―液体の反応には適さない。
特許文献2の方法は、小型反応器及び反応装置で、光反応を安定して効率よく行うことができるとしているが、気体を用いる場合は、反応液が、気体によって反応器の系外に押し出され反応器内の滞留時間が短くなるため、十分に反応は進行しない。
特許文献3の方法は、気体―液体の光反応を実施するために、液体流通部と気体流通部の間に空間を確保して、液体が、気体によって反応器の系外に押し出されないように改良した光反応装置であるが、液体貯蔵部からオーバーフローによって液体を流し、液体流通部の上部に気体供給口を備えた構造になっているので、液体流通部を流れる液体が、気体によって流れが乱されるため、液体が一定に流れない。
In the method of Patent Document 1, the structural unit in which the optical plate and the frame-shaped frame are combined can be disassembled, so that the internal cleaning is easy, and the internal space of the frame-shaped frame has a serpentine tube through which a heat transfer medium flows. Since it is installed, it is easy to change the amount of heat exchange, and because it is composed of parts of the same shape, it is possible to reduce manufacturing costs and maintenance parts costs. However, it is not suitable for gas-liquid reactions.
The method of Patent Document 2 states that a photoreaction can be stably and efficiently performed with a small reactor and a reactor, but when a gas is used, the reaction solution is pushed out of the reactor system by the gas. Since the residence time in the reactor is shortened, the reaction does not proceed sufficiently.
The method of Patent Document 3 secures a space between the liquid flow section and the gas flow section in order to carry out the gas-liquid photoreaction so that the liquid is not pushed out of the system of the reactor by the gas. Although it is an improved photoreactor, it has a structure in which a liquid flows from the liquid storage section by overflow and a gas supply port is provided above the liquid flow section, so the liquid flowing through the liquid flow section flows by the gas. The liquid does not flow constantly because it is disturbed.
従って、本発明の目的は、気体―液体の反応(特には光反応)に適しており、十分に反応が進行し、液体流通部を流れる液体が、気体によって流れが乱されることが抑制された、液体と気体を流しながら反応させる反応ケースと、液体が自重で流れるように上記反応ケースを傾斜させて支持する支持体と、上記反応ケースの上面に光を照射するための光照射部と、上記反応ケースの温度を制御するための温度制御装置を備えている、フロー式光反応リアクター及びフロー式光反応装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is suitable for a gas-liquid reaction (particularly a photoreaction), the reaction proceeds sufficiently, and the flow of the liquid flowing through the liquid flow section is suppressed from being disturbed by the gas. In addition, a reaction case that reacts while flowing a liquid and a gas, a support that tilts and supports the reaction case so that the liquid flows by its own weight, and a light irradiation unit for irradiating the upper surface of the reaction case with light. An object of the present invention is to provide a flow type photoreaction reactor and a flow type photoreactive device, which are provided with a temperature control device for controlling the temperature of the reaction case.
本願発明者らは、上記の課題を達成するために鋭意検討した結果、以下の手段を採用することによって、上記の課題が解決できることを見出した。 As a result of diligent studies to achieve the above-mentioned problems, the inventors of the present application have found that the above-mentioned problems can be solved by adopting the following means.
本願発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意検討した結果、以下の手段を採用することによって、上記の課題を解決できることを見出した。
第一の手段は、液体と気体を供給しながら、光反応を実施する反応ケースを備え、
該反応ケースの内部に、該液体を上流から下流方向に流通させるための流路溝を少なくとも1つ以上有する液体流通部と、該気体を流通させる気体流通部とを有し、
該液体流通部の上流端部の底部に、該流路溝に該液体を供給する液体供給口と、該液体流通部の下流端部の底部に、該液体を排出するための液体排出口とを有し、
上記液体供給口の上流端よりも上流側の該反応ケースの内部に設置された気体貯蔵部Aを有し、
該気体貯蔵部Aの上部に、該気体を供給するための気体供給口と、該気体流通部の下流端部の上部に、該気体を排出するための気体排出口とを有し、
該反応ケースの上面及び/または下面に、該液体流通部と該気体流通部に光を照射して光反応を実施するための光を透過する光照射部を有し、
さらに、該反応ケースの傾きを自由に調整することができ、該液体供給口から該流路溝に供給された該液体が、自重で該反応ケースの上流から下流方向に流れるように設計された、該反応ケースを支持する反応ケース支持台を備えている、フロー式光反応リアクターを提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第二の手段は、上記反応ケースが、基板、該基板を覆う蓋体、及び該基板と該蓋体を囲んで上から把持する上部保持枠ならびに下から把持する下部保持枠から構成され、
上記光照射部が、該蓋体により構成され、
上記流路溝が、該基板の上面または該蓋体の上面に形成され、
該下部保持枠の上記上流から下流方向に平行な側面に、上記反応ケースの温度を測定するための温度センサーを設置する温度センサー設置口を有する、第一の手段に記載のフロー式光反応リアクターを提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第三の手段は、上記液体供給口が、上記流路溝毎に設置されている、第一の手段または第二の手段に記載のフロー式光反応リアクターを提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第四の手段は、上記液体流通部が、上記気体供給口を有する上記気体貯蔵部Aよりも下流方向に設置されている、第一の手段〜第三の手段のいずれかに記載のフロー式光反応リアクターを提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第五の手段は、上記流路溝が、1本であるか、または横手方向に複数本に分離されている、第一の手段〜第四の手段のいずれかに記載のフロー式光反応リアクターを提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第六の手段は、上記光照射部の内、光が照射されていない部分を、光反射板を用いて覆う、第一の手段〜第五の手段のいずれかに記載のフロー式光反応リアクターを提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第七の手段は、上記光照射部の内、光が照射されていない部分に、光反射板と断熱材とを設置する、第一の手段〜第五の手段のいずれかに記載のフロー式光反応リアクターを提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第八の手段は、第一の手段〜第七の手段のいずれかに記載のフロー式光反応リアクター、光源、上記フロー式光反応リアクターの上記反応ケースの上面に有する上記光照射部の上部ならびに/若しくは上記反応ケースの下面に有する上記光照射部の下部に、該光源を設置する光源支持台、及び上記液体排出口から排出された液体組成物ならびに上記気体排出口から排出された気体組成物を貯蔵する貯槽を備え、上記反応ケースが、さらに、上記反応ケースの温度を制御するための媒体を流通させる媒体流通部を有するフロー式光反応装置を提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第九の手段は、上記光源支持台が、上記光照射部の光が照射される平面に対して、垂直方向および平行方向に移動でき、上記光源の照射角度を変えることができる、第八の手段に記載のフロー式光反応装置を提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第十の手段は、上記媒体流通部の下流端部に連結されており、上記媒体流通部に上記媒体を供給する媒体供給口と、上記媒体流通部の上流端部に連結されており、上記媒体流通部を流れてきた上記媒体を排出する媒体排出口とを有する、第八の手段または第九の手段に記載のフロー式光反応装置を提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第十一の手段は、上記貯槽が、上部付近に、貯槽液体供給口と、貯槽気体供給口と、貯槽気体抜出口と、下部に貯槽液体抜出口を有し、
該貯槽気体抜出口には、上記反応ケース内を加圧可能にして光反応を常圧系または加圧系で実施するための加圧装置と、上記気体組成物を処理するための気体処理装置が接続されている、第八の手段〜第十の手段のいずれかに記載のフロー式光反応装置を提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第十二の手段は、上記フロー式光反応リアクターと上記貯槽との間に、上記フロー式光反応リアクターと同様の構造を有する第二フロー式光反応リアクターが設置されており、
上記フロー式光反応リアクターと上記光源とを使用して、光反応を実施し得られた上記液体組成物と上記気体組成物を、該第二フロー式光反応リアクターに供給し、該第二フロー式光反応リアクターに設置した第二光源を使用して、第二光反応を常圧系あるいは加圧系で実施するように、
該第二フロー式光反応リアクターの気体供給口が、上記フロー式光反応リアクターの上記気体排出口と連結されており、
該第二フロー式光反応リアクターの液体供給口が、上記フロー式光反応リアクターの上記液体排出口と連結されている、第八の手段〜第十一の手段のいずれかに記載のフロー式光反応装置を提供することにより、上記の目的を達成したものである。
第十三の手段は、液体と気体を供給しながら光反応を実施する反応ケースを備え、
該反応ケースの内部に、該液体を上流から下流方向に流通させるための液体流通部と、該気体を流通させる気体流通部とを有し、
該気体流通部の上流端部に、該気体を供給するための気体供給口と、該気体流通部の下流端部に、該気体を排出するための気体排出口とを有し、
該液体流通部の上流端部に、該液体を供給するための液体供給口と、該液体流通部の下流端部に、該液体を排出するための液体排出口とを有し、
該反応ケースの上面及び/または下面及び/または側面に、該液体流通部と該気体流通部に光を照射して光反応を実施するための光を透過する光照射部を有し、
さらに、該反応ケースの傾きを自由に調整することができ、該液体供給口から該液体流通部に供給された該液体が、自重で該反応ケースの上流から下流方向に流れるように設計された、該反応ケースを支持する反応ケース支持台を備えている単管式のフロー式光反応リアクターが、上記フロー式光反応リアクターと前記貯槽との間に設置されており、
上記フロー式光反応リアクターと上記光源とを使用して、光反応を実施し得られた上記液体組成物と上記気体組成物を、該単管式のフロー式光反応リアクターに供給し、該単管式のフロー式光反応リアクターに設置した別の光源を使用して、さらなる光反応を常圧系または加圧系で実施するように、
該単管式のフロー式光反応リアクターの気体供給口が、上記フロー式光反応リアクターの上記気体排出口と連結されており、
該単管式のフロー式光反応リアクターの液体供給口が、上記フロー式光反応リアクターの上記液体排出口と連結されていることを特徴とする、第八の手段〜第十一の手段のいずれかに記載のフロー式光反応装置を提供することにより、上記の目的を達成したものである。
As a result of diligent studies to achieve the above object, the inventors of the present application have found that the above problem can be solved by adopting the following means.
The first means comprises a reaction case in which a photoreaction is carried out while supplying a liquid and a gas.
Inside the reaction case, there is a liquid flow section having at least one flow path groove for circulating the liquid from the upstream to the downstream direction, and a gas flow section for circulating the gas.
At the bottom of the upstream end of the liquid flow section, a liquid supply port for supplying the liquid to the flow path groove, and at the bottom of the downstream end of the liquid flow section, a liquid discharge port for discharging the liquid. Have,
It has a gas storage unit A installed inside the reaction case on the upstream side of the upstream end of the liquid supply port.
The upper part of the gas storage part A has a gas supply port for supplying the gas, and the upper part of the downstream end of the gas flow part has a gas discharge port for discharging the gas.
On the upper surface and / or the lower surface of the reaction case, a light irradiation unit that transmits light for irradiating the liquid flow unit and the gas flow unit with light to carry out a photoreaction is provided.
Further, the inclination of the reaction case can be freely adjusted, and the liquid supplied from the liquid supply port to the flow path groove is designed to flow from the upstream side to the downstream direction of the reaction case by its own weight. The above object is achieved by providing a flow type photoreaction reactor provided with a reaction case support base for supporting the reaction case.
The second means is that the reaction case is composed of a substrate, a lid covering the substrate, an upper holding frame that surrounds the substrate and the lid and is gripped from above, and a lower holding frame that is gripped from below.
The light irradiation unit is composed of the lid body.
The flow path groove is formed on the upper surface of the substrate or the upper surface of the lid.
The flow-type photoreactive reactor according to the first means, which has a temperature sensor installation port for installing a temperature sensor for measuring the temperature of the reaction case on a side surface of the lower holding frame parallel to the upstream to downstream directions. By providing the above purpose.
The third means achieves the above object by providing the flow type photoreactive reactor according to the first means or the second means, in which the liquid supply port is installed for each of the flow path grooves. It has been achieved.
The fourth means is the flow type according to any one of the first means to the third means, wherein the liquid flow part is installed in the downstream direction from the gas storage part A having the gas supply port. By providing a photoreactive reactor, the above objectives have been achieved.
The fifth means is the flow type photoreaction reactor according to any one of the first means to the fourth means, wherein the flow path groove is one or is separated into a plurality of lines in the lateral direction. By providing the above-mentioned purpose.
The sixth means is the flow-type photoreaction reactor according to any one of the first to fifth means, wherein the portion of the light-irradiated portion that is not irradiated with light is covered with a light reflector. By providing the above-mentioned purpose.
The seventh means is the flow type according to any one of the first to fifth means, in which a light reflector and a heat insulating material are installed in a portion of the light-irradiated portion that is not irradiated with light. By providing a photoreactive reactor, the above objectives have been achieved.
The eighth means includes the flow type photoreaction reactor, the light source, the upper part of the light irradiation unit provided on the upper surface of the reaction case of the flow type photoreaction reactor, and the upper part of the light irradiation unit according to any one of the first means to the seventh means. / Or a light source support base on which the light source is installed under the light irradiation unit on the lower surface of the reaction case, a liquid composition discharged from the liquid discharge port, and a gas composition discharged from the gas discharge port. The above-mentioned object was achieved by providing a flow-type photoreactive apparatus comprising a storage tank for storing the above-mentioned storage tank, further comprising a medium-flowing unit for circulating a medium for controlling the temperature of the above-mentioned reaction case. It is a thing.
The ninth means is that the light source support can be moved in the vertical and parallel directions with respect to the plane on which the light of the light irradiation unit is irradiated, and the irradiation angle of the light source can be changed. The above object is achieved by providing the flow type photoreactor according to the means.
The tenth means is connected to the downstream end portion of the medium distribution section, and is connected to the medium supply port for supplying the medium to the medium distribution section and the upstream end portion of the medium distribution section. The above object has been achieved by providing the flow type photoreactor according to the eighth means or the ninth means, which has a medium discharge port for discharging the medium flowing through the medium distribution unit. be.
The eleventh means is that the storage tank has a storage tank liquid supply port, a storage tank gas supply port, a storage tank gas outlet, and a storage tank liquid outlet in the lower part near the upper part.
At the gas outlet of the storage tank, a pressurizing device for allowing the inside of the reaction case to be pressurized and performing a photoreaction in a normal pressure system or a pressurizing system, and a gas treatment device for treating the gas composition. The above object is achieved by providing the flow type photoreactor according to any one of the eighth means to the tenth means to which the gas is connected.
In the twelfth means, a second flow type photoreaction reactor having a structure similar to that of the flow type photoreaction reactor is installed between the flow type photoreaction reactor and the storage tank.
Using the flow-type photoreaction reactor and the light source, the liquid composition and the gas composition obtained by carrying out a photoreaction are supplied to the second flow-type photoreaction reactor, and the second flow. The second photoreaction is carried out in a normal pressure system or a pressurized system using a second light source installed in the photoreaction reactor.
The gas supply port of the second flow type photoreaction reactor is connected to the gas discharge port of the flow type photoreaction reactor.
The flow-type light according to any one of the eighth means to the eleventh means, wherein the liquid supply port of the second flow-type photoreaction reactor is connected to the liquid discharge port of the flow-type photoreaction reactor. By providing a reactor, the above object has been achieved.
The thirteenth means comprises a reaction case in which a photoreaction is carried out while supplying a liquid and a gas.
Inside the reaction case, a liquid flow section for circulating the liquid from the upstream to the downstream direction and a gas flow section for circulating the gas are provided.
The upstream end of the gas flow section has a gas supply port for supplying the gas, and the downstream end of the gas flow section has a gas discharge port for discharging the gas.
The upstream end of the liquid flow section has a liquid supply port for supplying the liquid, and the downstream end of the liquid flow section has a liquid discharge port for discharging the liquid.
On the upper surface and / or the lower surface and / or the side surface of the reaction case, a light irradiation unit that transmits light for irradiating the liquid flow unit and the gas flow unit with light to carry out a photoreaction is provided.
Further, the inclination of the reaction case can be freely adjusted, and the liquid supplied from the liquid supply port to the liquid flow section is designed to flow from the upstream to the downstream of the reaction case by its own weight. A single-tube flow-type photoreaction reactor provided with a reaction case support base for supporting the reaction case is installed between the flow-type photoreaction reactor and the storage tank.
Using the flow-type photoreaction reactor and the light source, the liquid composition and the gas composition obtained by carrying out a photoreaction are supplied to the single-tube flow-type photoreaction reactor, and the single tube type photoreaction reactor is supplied. To carry out further photoreactions in atmospheric or pressurized systems using a separate light source installed in a tube-type flow photoreactor.
The gas supply port of the single-tube flow-type photoreaction reactor is connected to the gas discharge port of the flow-type photoreaction reactor.
Any of the eighth to eleventh means, characterized in that the liquid supply port of the single-tube flow-type photoreaction reactor is connected to the liquid discharge port of the flow-type photoreaction reactor. The above object has been achieved by providing the flow type photoreactive device described in the above.
本発明によれば、気体―液体の反応(特には光反応)に適しており、十分に反応が進行し、液体流通部を流れる液体が、気体によって流れが乱されることが抑制された、液体と気体を流しながら反応させる反応ケースと、液体が自重で流れるように上記反応ケースを傾斜させて支持する支持体と、上記反応ケースの上面に光を照射するための光照射部と、上記反応ケースの温度を制御するための温度制御装置を備えている、フロー式光反応リアクター及びフロー式光反応装置を提供できる。 According to the present invention, it is suitable for a gas-liquid reaction (particularly a photoreaction), the reaction proceeds sufficiently, and the flow of the liquid flowing through the liquid flow section is suppressed from being disturbed by the gas. A reaction case that reacts while flowing a liquid and a gas, a support that tilts and supports the reaction case so that the liquid flows by its own weight, a light irradiation unit for irradiating the upper surface of the reaction case with light, and the above. A flow type photoreactor and a flow type photoreactive device can be provided, which include a temperature control device for controlling the temperature of the reaction case.
以下、本発明を詳細に説明する。
第一の手段について、図1に示すフロー式光反応リアクター100の一実施形態について、具体的に説明する。液体200と気体201を流しながら反応させる反応ケース101は、上面に光を照射して光反応を実施するための光を透過する光照射部102を有する。光源302から照射された光は、上記光照射部102を通して、上記液体200と上記気体201に照射される。上記光照射部102を、反応ケース101の下面に有しても良い。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
A first embodiment of the flow
上記反応ケース101の内部には、上記液体200を流す液体流通部104と、上記気体201を流通させる気体流通部105を備える。図2に示すように、上記液体流通部104は流路溝103を有し、上記流路溝103に上記液体200が流通する。上記流路溝103は、少なくとも1本あれば良い。
Inside the
図1に示すように、上記反応ケース101は、上記液体流通部104の上流端部の下方(底部)から上記流路溝103に上記液体200を供給する液体供給口109を有し、上記液体流通部の下流端部の下部(底部)から、液体組成物202を排出するための液体排出口110を有する。上記液体供給口109の上流端よりも上流側に気体貯蔵部106A、上記液体流通部104の下流端よりも下流側に気体貯蔵部106Bを有し、気体貯蔵部106Aの上方に上記気体201を供給するための気体供給口107と、気体貯蔵部106Bの上方に気体組成物203を排出する気体排出口108を有する。上記液体流通部104は、上記気体供給口107を有する上記気体貯蔵部106Aよりも下流に設置されている。
また、上記気体201は、上記気体排出口108から供給し、上記気体供給口107から排出しても良い。
As shown in FIG. 1, the
Further, the
上記反応ケース101の下部には、好ましくは、上記反応ケース101の温度を制御するための媒体204を流通させる媒体流通部304が設けられ、上記媒体流通部304の下流端部に連結されており、上記媒体流通部304に上記媒体204を供給する媒体供給口307と、該媒体流通部の上流端部に連結されており、上記媒体流通部を流れてきた上記媒体204を排出する媒体排出口308が設けられる。
At the lower part of the
上記反応ケース101は、反応ケース支持台111で傾斜させて支持されている。なお、上記反応ケース101において、「上流」とは、上記反応ケース支持台111により傾斜させた上記反応ケース101の高さが高い方を指す。そして、「下流」とは、上記反応ケース支持台111により傾斜させた上記反応ケース101の高さが低い方を指す。
The
図3に、光源302とフロー式光反応リアクター100を概略的に示す。図3に示すように、上記反応ケース101の傾斜角度は、上記反応ケース支持台111の高さを調整することにより、自由に変えることができる。なお、図3において、右側が「上流」であり、左側が「下流」である。上記反応ケース支持台111は、上記反応ケース101の上流端部を支持する上流縦フレーム122と、上記反応ケース101の下流端部を支持する下流縦フレーム123とを有する。
上記上流縦フレーム122は、多数の貫通孔124を上端から縦方向に並んで有している。これにより、上記反応ケース支持台111は、高い位置の貫通孔124を利用して上記反応ケース101を固定することにより、上記反応ケース101の傾斜角度を大きくでき、低い位置の貫通孔124を利用して上記反応ケース101を固定することにより、上記反応ケース101の傾斜角度を小さくできる。
上記液体供給口109から上記流路溝103に供給された上記液体200は、自重で上記反応ケース101の上流から下流方向に流れる。
図3において、303は光源支持台、306は固定金具である。これらについては、後で説明する。
FIG. 3 schematically shows a
The upstream
The liquid 200 supplied from the
In FIG. 3, 303 is a light source support and 306 is a fixing bracket. These will be described later.
上記反応ケースの傾斜角度は、水平面に対して、1〜70度が好ましく、2〜50度がより好ましく、3〜30度が特に好ましい。上記反応ケースの傾斜角度が70度よりも大きいと、上記液体流通部を流動する上記液体の滞留時間が極端に短くなるため、光反応の収率低下の原因となる恐れがあり好ましくない。また、上記反応ケースの傾斜角度が1度よりも小さいと、上記液体供給口から上記流路溝に導入された上記液体の下流方向への移動速度が遅くなるため、上記液体供給口よりも上流方向に流動し、上記気体貯蔵部Aに溜まる恐れがあり好ましくない。 The inclination angle of the reaction case is preferably 1 to 70 degrees, more preferably 2 to 50 degrees, and particularly preferably 3 to 30 degrees with respect to the horizontal plane. If the inclination angle of the reaction case is larger than 70 degrees, the residence time of the liquid flowing in the liquid flow section becomes extremely short, which may cause a decrease in the yield of the photoreaction, which is not preferable. Further, if the inclination angle of the reaction case is smaller than 1 degree, the moving speed of the liquid introduced into the flow path groove from the liquid supply port in the downstream direction becomes slow, so that the liquid is upstream from the liquid supply port. It is not preferable because it may flow in the direction and accumulate in the gas storage unit A.
上記液体200は、上記液体流通部104を流れ、上記気体201は、上記気体流通部105を流れ、上記光照射部102を通して光源302から照射された光によって、上記液体200と上記気体201の間で光反応が進行し、上記液体組成物202と上記気体組成物203が得られる。
The liquid 200 flows through the
上記気体貯蔵部106Aの上部に上記気体201を上記気体貯蔵部106Aに供給するための上記気体供給口107が設置されている。上記気体供給口107が、上記気体流通部105の上流端部の上記気体貯蔵部106Aに連結されていると、上記気体供給口107から供給された上記気体201が好ましくは図1に矢印で示すように上記気体貯蔵部106Aの底にあたり、導入圧力が分散される。ここで、上記気体供給口107から供給された上記気体201は、上記気体貯蔵部106Aで導入圧力が分散された状態で上記液体200と接すればよく、上記気体供給口107から供給された上記気体201は上記気体貯蔵部106Aの側面や上部にあたるように構成されていても良い。
The
上記フロー式光塩素化装置100では、上記気体流通部105に設置された上記気体貯蔵部106Aで、上記気体供給口107から吹き込まれた上記気体201の吹き込み圧力を緩和するため、上記気体201の吹き込み圧力を高く設定しても、下流側に設けられた上記液体流通部104を流れる上記液体200の流れの乱れが抑制される。このため、安定した反応を行うことができる。
上記気体供給口から上記気体流通部に供給される気体の流速としては、例えば0.3〜60.0cm/秒とすることができ、好ましくは10.0〜60.0cm/秒とすることができる。
In the flow
The flow velocity of the gas supplied from the gas supply port to the gas flow section can be, for example, 0.3 to 60.0 cm / sec, preferably 10.0 to 60.0 cm / sec. can.
気体貯蔵部Bは任意であるが、下流の気体貯蔵部Bを設けない場合、気体排出口の近傍に液体排出口があるが、供給された気体の圧力のため、液体排出口から液体と気体が押し出され、貯槽に排出される場合がある。好ましくは気体貯蔵部Bを設置して、供給された気体の圧力を下げることによって、液体と気体の貯槽への排出速度を下げ、反応をより効果的に実施することができる。図1に示すように、気体貯蔵部B(106B)を設ける場合、気体排出口108は、該気体貯蔵部B(106B)の上部に設けることが好ましい。
The gas storage section B is optional, but if the downstream gas storage section B is not provided, there is a liquid discharge port near the gas discharge port, but due to the pressure of the supplied gas, liquid and gas from the liquid discharge port. May be extruded and discharged into the storage tank. Preferably, by installing the gas storage unit B to reduce the pressure of the supplied gas, the discharge rate of the liquid and the gas to the storage tank can be reduced, and the reaction can be carried out more effectively. As shown in FIG. 1, when the gas storage section B (106B) is provided, the
フロー式リアクターを用いた反応について、従来例では、液体と気体を上流から同時に流し、操作的にも簡単になる。しかし、上流では液体と気体の接触時間が短いため、気体がまだ液体に溶解していないので反応が遅くなる場合がある。また、液体中の原料と気体の濃度が高いため、副反応が起こる場合もある。特に塩素化反応のような逐次反応では、1クロロ体、1クロロ体が反応して2クロロ体、3クロロ体などが副生する。
この副反応については、液体を上流から、気体を下流から流すときは、光は下流から上流に向かって照射することが好ましい。液体上に気体が流れているため、液体が下流に流れながら気体を吸収した状態で光が照射されるので、反応が早くなる場合があり、反応が早いので副反応も抑制できる場合がある。
Regarding the reaction using the flow reactor, in the conventional example, the liquid and the gas are simultaneously flowed from the upstream, which simplifies the operation. However, since the contact time between the liquid and the gas is short in the upstream, the reaction may be delayed because the gas has not yet dissolved in the liquid. In addition, due to the high concentration of raw materials and gas in the liquid, side reactions may occur. In particular, in a sequential reaction such as a chlorination reaction, a monochloro compound and a monochloro compound react to produce a dichloro compound and a trichloro compound as a by-product.
For this side reaction, when the liquid is flowed from the upstream and the gas is flowed from the downstream, it is preferable to irradiate the light from the downstream to the upstream. Since the gas is flowing on the liquid, the light is irradiated in a state where the gas is absorbed while the liquid is flowing downstream, so that the reaction may be accelerated, and since the reaction is rapid, the side reaction may be suppressed.
第二の手段について、図4を用いて説明する。
反応ケース101は、基板112と、上記基板112を覆う蓋体113と、上記基板112と上記蓋体113を上から囲んで把持する上部保持枠114と、下から囲んで把持する下部保持枠115から構成されている。上記基板112の上面には、液体200を流すための液体流通部104として、少なくとも1つ以上の流路溝103が形成されている。上記蓋体113は光照射部102となる。
上記基板112と上記蓋体113とは、両者の間に空間が十分に確保された状態で密閉されており、上記液体200が上記気体201の圧力によって、上記反応ケース101から押し出されない構造になっている。
The second means will be described with reference to FIG.
The
The
上記基板112と上記蓋体113は、反応で使用される上記液体200と上記気体201に耐性がありかつ不活性な材料が好ましい。
上記基板112は、上記流路溝103を成形加工できる強度が必要であり、ガラス、テンパックス(登録商標)ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、ネオセラム(登録商標)ガラス、石英ガラス、フッ素樹脂、ステンレス鋼、ハステロイ(登録商標)鋼などを採用することができるが、特にパイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラス、ステンレス鋼、ハステロイ(登録商標)鋼が好ましい。
上記蓋体113は、光を透過する材料が使用することができ、ガラス、テンパックス(登録商標)ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、ネオセラム(登録商標)ガラス、石英ガラス、フッ素樹脂などを採用することができるが、特にパイレックス(登録商標)ガラス、石英ガラスが好ましい。
The
The
The
上記基板112と上記蓋体113の接触面から液体と気体が漏れないようにするため、上記基板112と上記蓋体113を研磨して平面平滑性を確保して重ねる方法、上記基板112と上記蓋体113の間に柔軟性を有するパッキンを挟む方法、さらには、上記基板112と上記蓋体113に溝を成形して、その溝にOリングをはめる方法などを採用することができる。上記上部保持枠114と上記蓋体113の接する面には、上記蓋体113が割れないように、柔軟性のあるパッキンを挟み込むことが好ましい。
パッキン及びOリングは、液体や気体に耐性があり不活性な材質が好ましく、シリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、四フッ化エチレンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、パーフルオロエラストマーなどを使用することができ、使用する上記液体200や上記気体201の性質から適宜選択すればよい。
A method of polishing the
The packing and O-ring are preferably made of an inert material that is resistant to liquids and gases, and is preferably silicone rubber, fluororubber, chloroprene rubber, nitrile rubber, ethylene propylene rubber, tetrafluoroethylene rubber, styrene butadiene rubber, ethylene propylene rubber, etc. A perfluoro elastomer or the like can be used, and it may be appropriately selected from the properties of the liquid 200 and the
保持枠は、上記上部保持枠114と上記下部保持枠115から構成されており、上記下部保持枠115は、上記基板112と上記蓋体113を収納し、上部保持枠114が上記蓋体113を上部から抑えて、上記反応ケース101から上記液体200と上記気体201が漏れない役目を果たす。
上記下部保持枠115の上記上流から下流方向に平行な側面には、温度センサーを挿入できる複数の温度センサー設置口116を有しており、上記反応ケース101の温度や反応熱による温度上昇などを測定することができる。
保持枠の材質は特に限定されないが、上記基板112と上記蓋体113を保持するための強度を有する材料が好ましく、特に、金属(鉄鋼、ステンレス、アルミニウム)や樹脂などを採用することができる。
The holding frame is composed of the
A plurality of temperature
The material of the holding frame is not particularly limited, but a material having strength for holding the
上記反応ケース101に備えた上記光照射部102において、長手方向寸法は、1〜300cmが好ましく、5〜150cmがより好ましく、10〜100cmが特に好ましい。また、横手方向寸法は、10〜70cmが好ましく、15〜30cmがより好ましく、15〜20cmが特に好ましい。光照射部102の長手方向寸法が1cm未満、また横手方向寸法が10cm未満だと、上記反応ケース101を流動する液体200と気体201に対する光照射時間が短くなり収率低下の原因となる。
なお、本明細書では、上流から下流に向けた上記液体200の流動方向を「長手方向」と称し、長手方向に対して直交する方向を「横手方向」と称する。
In the
In the present specification, the flow direction of the liquid 200 from the upstream to the downstream is referred to as a "longitudinal direction", and a direction orthogonal to the longitudinal direction is referred to as a "horizontal direction".
上記反応ケース内の上記液体流通部にある上記流路溝の数は、1〜50本が好ましく、1〜20本がより好ましく、1〜10本が特に好ましい。各流路溝の幅は、1〜50mmが好ましく、5〜30mmがより好ましく、10〜15mmが特に好ましい。また、各流路溝の深さは、0.1〜30mmが好ましく、0.5〜10mmがより好ましく、1〜5mmが特に好ましい。各流路溝の幅が50mmより大きく、また各流路溝深さが30mmより深いと、上記流路溝を流動する上記液体が上記気体と接触できず、上記液体が未反応のまま上記反応ケース外に排出される場合があり、収率低下の原因となる場合がある。
上記反応ケース内の上記気体流通部の高さは、1〜50mmが好ましく、1〜20mmがより好ましく、1〜10mmが特に好ましい。上記気体流通部の高さが50mmより大きいと、上記気体流通部の上部を流動する上記液体と上記気体が接触できず、上記気体が反応しないまま上記反応ケース外に排出される場合があり、経済的に不利である場合がある。
上記反応ケース内の上記気体貯蔵部A、Bの体積は、上記反応ケース内の全空間体積に対して、50%以下が好ましく、30%以下がより好ましい。上記気体貯蔵部A、Bの体積が、上記反応ケース内の全空間体積に対して50%より大きいと、上記液体流通部の長手方向寸法が短くなり、上記流路溝を流動する上記液体の滞留時間が短くなるため、上記液体が未反応のまま上記反応ケース外に排出される場合があり、収率低下の原因となる場合がある。ここで、上記気体貯蔵部Aと上記気体貯蔵部Bの寸法は、互いに同じでも、異なっていても良い。
The number of the flow path grooves in the liquid flow section in the reaction case is preferably 1 to 50, more preferably 1 to 20, and particularly preferably 1 to 10. The width of each flow path groove is preferably 1 to 50 mm, more preferably 5 to 30 mm, and particularly preferably 10 to 15 mm. The depth of each flow path groove is preferably 0.1 to 30 mm, more preferably 0.5 to 10 mm, and particularly preferably 1 to 5 mm. If the width of each flow path groove is larger than 50 mm and the depth of each flow path groove is deeper than 30 mm, the liquid flowing in the flow path groove cannot come into contact with the gas, and the reaction remains unreacted. It may be discharged out of the case, which may cause a decrease in yield.
The height of the gas flow section in the reaction case is preferably 1 to 50 mm, more preferably 1 to 20 mm, and particularly preferably 1 to 10 mm. If the height of the gas flow section is larger than 50 mm, the liquid flowing above the gas flow section cannot come into contact with the gas, and the gas may be discharged out of the reaction case without reacting. It may be economically disadvantageous.
The volume of the gas storage portions A and B in the reaction case is preferably 50% or less, more preferably 30% or less, based on the total space volume in the reaction case. When the volumes of the gas storage portions A and B are larger than 50% with respect to the total space volume in the reaction case, the longitudinal dimension of the liquid flow portion becomes short, and the liquid flowing in the flow path groove of the liquid. Since the residence time is shortened, the liquid may be discharged out of the reaction case without reacting, which may cause a decrease in yield. Here, the dimensions of the gas storage unit A and the gas storage unit B may be the same or different from each other.
第三の手段について、図1、図2及び図5を用いて説明する。
本願発明者らが出願した、特開2019−209302号公報に記載のフロー式光反応リアクター400では、図5に示すように、液体流通部401の上流端部に液体貯留部402が設けられ、上記液体貯留部402の下方に設置された液体供給口403から液体404を供給して、不図示の複数の流路溝の上端部に対して同時にオーバーフローさせて液体404を上記流路溝に供給し、上記液体流通部401の上方に設けられた気体供給口405から気体を供給して、光反応を実施する。
この方法では、気体の流量を増やすと、上記気体供給口405の真下の流路溝を流れる液体が、供給された気体の圧力によって押しのけられ、横手方向の流路溝に移動してしまい、液体が流路溝に均等に流れない現象が認められる場合がある。
図1に示すように、上記気体貯蔵部106Aの上方に設けられた上記気体供給口107から上記気体201を供給することにより、供給された上記気体201の圧力によって上記液体200が押しのけられることが抑制され、図2に示すように、上記流路溝103の下方に上記液体供給口109を設置することにより、上記流路溝103に流れる上記液体200を均等に流すことができる。
上記従来例のようなオーバーフローで液体を供給する形式の反応ケースは、加工が簡単で、製作コストは安くなるが、流路溝に液体を均等に流せないので、光反応を効率良く実施できなくなる恐れがある。好ましくは、上記流路溝103毎に上記液体供給口109を設置すると、上記反応ケース101の製作コストは高くなるが、安定的に光反応を実施することができるので好ましい。
The third means will be described with reference to FIGS. 1, 2 and 5.
In the flow
In this method, when the flow rate of the gas is increased, the liquid flowing through the flow path groove directly below the
As shown in FIG. 1, by supplying the
The reaction case in which the liquid is supplied by overflow as in the above-mentioned conventional example is easy to process and the manufacturing cost is low, but the liquid cannot flow evenly in the flow path groove, so that the photoreaction cannot be efficiently carried out. There is a fear. Preferably, if the
第四の手段について、図2を用いて説明する。
先に述べたように、上記気体201を上記流路溝103上に供給すると不具合が起こるので、図2のように、上記気体201を上記気体貯蔵部106Aに供給することによって、上記流路溝103を流れる上記液体200は、上記気体201の影響を受けず、上記流路溝103を均等に流れ、光反応を効率よく実施することができるので好ましい。
The fourth means will be described with reference to FIG.
As described above, if the
第五の手段について、上記流路溝103が1本の場合、上記液体200と上記気体201が横手方向に拡散せず、少量の上記液体200と上記気体201で光反応を実施することができる。
上記流路溝103が、図2に示すように横手方向に複数本に分離されている場合、光反応生成物の製造量を増大することができる。
Regarding the fifth means, when the flow path groove 103 is one, the liquid 200 and the
When the
第六の手段について、図6を用いて説明する。
図6に、第六の手段の一実施形態であるフロー式光反応リアクター100と光源302を示す。フロー式光反応リアクター100は、上記図1で説明した通りであるが、図6では、上記反応ケース支持台111、上記光照射部102と上記液体流通部104以外は省略している。
図6に示すように、上記光照射部102を、光反射板117で覆うことにより、光反応を効率よく実施することができる。
上記光反射板117を設置しない場合、上記光照射部102に照射した光が、上述の流路溝103を流れる上記液体200を透過し、好ましくは上記流路溝103に接地している金属ハウジング面で反射し、反射した光は上記光照射部102から上記反応ケース101の外部に逃げていく。
例えば、図6に示すように、上記光照射部102に、光を照射する場合、光が照射していない上記光照射部102を上記光反射板117で覆うことにより、上記光照射部102から透過した光は、上記流路溝103を流れる上記液体200を透過し、上記基板111に接地している金属ハウジング面等で反射し、反射した光は、上記光照射部102の上面に到達する。
上記反光照射部102の上面に到達した光は、設置した上記光反射板117に反射し、再び、上記流路溝103を流れる上記液体200を透過するため光効率が高くなり、光反応の効率を上げることができる
本発明に使用する光反射板の材質は、特に限定されないが、ガラス製鏡、塩化ビニル製反射板、エチレンカーボネート製反射板、アルミホイル、金属光沢を持つ金属薄膜(鉄、アルミニウム、スズ、銀箔)などが使用できる。
The sixth means will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows a flow
As shown in FIG. 6, the light reaction can be efficiently carried out by covering the
When the
For example, as shown in FIG. 6, when the
The light that reaches the upper surface of the
第七の手段について、光反応の反応速度を速くするために、上記液体200を加熱して、常温以上の温度で実施する場合が多い。上記光照射部102の表面は常温の大気と接触しているので、上記光照射部102の表面からの放熱によって、上記反応ケース101の温度が下がってしまう場合がある。
図6に示すように、光が照射していない上記光照射部102の表面に、断熱材118を設置することにより、上記反応ケース101からの放熱を少なくできるので、温度低下を防止でき、光反応の反応温度を、より精密に制御することができる。また、上記断熱材118に上記光反射板117を張り付けて使用してもよい。
本発明に使用する断熱材の材質は、特に限定されないが、グラスウール、ロックウール、セルロースファイバーなどの繊維系断熱材、ポリスチレンフォーム、ポリエチレンフォーム、フェノールフォーム、ウレタンフォームなどの発泡プラスチック系断熱材、木材などが使用でき、光反応の反応温度に耐性を持つ断熱材を適宜使用すればよい
Regarding the seventh means, in order to increase the reaction rate of the photoreaction, the liquid 200 is often heated and carried out at a temperature of room temperature or higher. Since the surface of the
As shown in FIG. 6, by installing the
The material of the heat insulating material used in the present invention is not particularly limited, but is limited to fiber-based heat insulating materials such as glass wool, rock wool and cellulose fiber, foamed plastic heat insulating materials such as polystyrene foam, polyethylene foam, phenol foam and urethane foam, and wood. Etc. can be used, and a heat insulating material that is resistant to the reaction temperature of the photoreaction may be used as appropriate.
第八の手段について、図7に示すフロー式光反応装置301の一実施形態について、具体的に説明する。
上記フロー式光反応装置301は、上記フロー式光反応リアクター100と、上記光源302、上記光源302を設置する光源支持台303(不図示、図3参照)を有する。上記フロー式光反応リアクター100は上記反応ケース101を有し、上記反応ケース101の温度を調整するための媒体204を流通させるための媒体流通部304と、光反応によって生成した上記液体組成物202と上記気体組成物203を貯蔵する貯槽305を備える。
この反応システムにおいては、まず、液体容器121内の上記液体200がポンプ120によって上記液体供給口109から上記反応ケース101内に導入されるとともに、気体容器125内の上記気体201がフロートメーター119で計量されながら上記気体供給口107から上記反応ケース101内に導入される。一方、上記光源302から上記反応ケース101内の上記液体流通部(不図示)に向けて光が照射される。また、上記反応ケース101は、媒体循環機構によって内部を循環する上記媒体204によって温度調節される。上記媒体循環機構は、媒体容器126内の適宜の温度の上記媒体204(例えば、水)をポンプ127によって媒体供給口307から供給して、上記媒体流通部304内を上記媒体204が循環し、媒体排出口308から戻すようになっている。なお、温度は、適宜設けた不図示の測温点によってモニターできる。そして、上記反応ケース101内において、上記液体200と上記気体201とが、光反応である気−液反応を起こす。反応により生成した上記液体組成物202は、上記液体排出口110から排出されて、貯槽液体供給口310から上記貯槽305に貯められる。
An embodiment of the flow type
The flow-
In this reaction system, first, the liquid 200 in the
第九の手段について、図3を用いて説明する。
上記光源支持台303は、上記反応ケース101の上記上部保持枠114(不図示、図4参照)に固定金具306で固定され、上記固定金具306の位置が調整できる構造になっている。上記光源支持台303を上記反応ケース101の上記光照射部102(不図示、図4参照)の光が照射される平面(光照射面)に対して垂直方向に移動することによって、上記光源302からの光の強度を調整できる。また、上記光照射面に対して平行方向に移動することによって、上記光照射部102の最適な位置に上記光源302の光を照射できる。さらに、上記光照射部102に対する上記光源302の照射角度を変えることもできるので、効率よく光反応を実施することができる。
The ninth means will be described with reference to FIG.
The light
本発明で使用する上記光源302の光照射角度は、上記反応ケース101の長手方向の上流側に向けて、上記光照射部102の光照射面に対して、10〜90度が好ましく、10〜60度がより好ましく、10〜30度が特に好ましい。
また、上記光源302の光照射方向は、上記反応ケース101の長手方向の下流側に向けてもよく、その場合の上記光源302の光照射角度は、上記光照射部102の光照射面に対して、10〜90度が好ましく、10〜60度がより好ましく、10〜30度が特に好ましい。上記光源302の光照射角度が、上記光照射部102の光照射面に対して10度よりも小さいと、上記反応ケース101内を流動する上記液体200と上記気体201に光照射できなくなり、光反応の収率低下の恐れがあるので好ましくない。
The light irradiation angle of the
Further, the light irradiation direction of the
本発明で使用する光源は特に限定されないが、目的とする光反応に有効な波長を持つランプを適宜使用すれば良い。例えば、紫外線ランプ、可視光ランプ、赤外線ランプ、蛍光ランプ、ブラックライト、LEDライト、水銀ランプ、キセノンランプなどのランプが使用できる。
また、光源の点灯方式は、特に制限されないが、スターター型、ラビッドスタート型、インバータ型、光源電子安定器などが使用できる。
The light source used in the present invention is not particularly limited, but a lamp having a wavelength effective for the desired photoreaction may be appropriately used. For example, lamps such as ultraviolet lamps, visible light lamps, infrared lamps, fluorescent lamps, black lights, LED lights, mercury lamps, and xenon lamps can be used.
The lighting method of the light source is not particularly limited, but a starter type, a rabbit start type, an inverter type, a light source electronic ballast, and the like can be used.
第十の手段について、上記媒体流通部304の下流端部に位置する上記媒体204を供給する媒体供給口307と、上流端部に位置する、上記媒体流通部304を下流から上流方向に流れてきた上記媒体204を排出する媒体排出口308は連結されている(図7参照)。
図8に、媒体流通部304の別の1形態として、上記媒体流通部304の内部に媒体流通路309を有し、該媒体流通路309がU字等に折れ曲がった形態を示す。この場合には、媒体供給口307と媒体排出口308は、上記媒体流通部304の上流端部または下流端部のどちらか一方の下方(即ち、反応ケース101の下面)に設置できる。この場合には、上記媒体流通路309の長さを長くできるため、上記媒体204の熱をより効果的に利用できる。
このように、上記媒体流通部304に、温度を調整した上記媒体204を流すことによって、反応ケース101の温度を制御し、最適な反応温度で光反応を実施することができる。
Regarding the tenth means, the
FIG. 8 shows another form of the
In this way, the temperature of the
第十一の手段について、図7で説明する。
上記貯槽305の上部付近に、貯槽液体供給口310と貯槽気体供給口311と貯槽気体抜出口312を有し、上記貯槽305の下部に貯槽液体抜出口313を有し、上記フロー式光反応リアクター100の上記液体排出口110と上記気体排出口108が、貯槽液体供給口310と貯槽気体供給口311と、それぞれ連結されており、上記液体排出口110から排出された上記液体組成物202と、上記気体排出口108から排出された上記気体組成物203を、上記貯槽305に貯蔵することができる。
上記貯槽気体抜出口312には上記反応ケース101内に圧力をかけるための加圧装置としての背圧装置314を取り付けた配管が接続されており、上記貯槽305内の圧力が、上記背圧装置314で設定した圧力以上になると、上記気体組成物203は上記貯槽305から排出されるので、上記貯槽305内の圧力を設定された圧力に維持することができ、加圧系で光反応を実施することができる。排出された上記気体組成物203は気体処理装置315に送られて処理され、無毒化される。また、上記貯槽305に貯蔵された上記液体組成物202は、上記液体組成物抜出口313から抜き出すことができる。
このように、上記貯槽305に貯蔵された上記気体組成物203と上記液体組成物202は、上記貯槽305から、適宜抜き出しながら、連続的に光反応を実施することができる。
The eleventh means will be described with reference to FIG.
The storage tank
A pipe to which a back pressure device 314 as a pressurizing device for applying pressure in the
As described above, the
第十二の手段について、図9で説明する。
上記フロー式光反応装置301と上記光源302を用いた光反応を実施する際に、上記フロー式光反応リアクター100と上記貯槽305の間に、上記フロー式光反応リアクター100と同様の構成と機能を有する第二フロー式光反応リアクター316を接続することによって、光反応の効率を上げることができる。
この反応システムにおいては、まず、上記液体容器121内の上記液体200が上記ポンプ120によって上記液体供給口109から上記反応ケース101内に導入されるとともに、上記気体容器125内の上記気体201が上記フロートメーター119で計量されながら上記気体供給口107から上記反応ケース101内に導入される。一方、上記光源302から上記反応ケース101内の上記液体流通部(不図示)に向けて光が照射される。また、上記反応ケース101は、上記媒体循環機構によって内部を循環する上記媒体204によって温度調節される。上記媒体循環機構は、上記媒体容器126内の適宜の温度の上記媒体204(例えば、水)を上記ポンプ127によって上記媒体供給口307から供給して、上記媒体流通部304内を媒体が循環し、上記媒体排出口308から戻すようになっている。なお、温度は、適宜設けた不図示の測温点によってモニターできる。そして、上記反応ケース101内において、上記液体200と上記気体201とが、光反応である気−液反応を起こす。反応により生成した上記液体組成物202は、上記液体排出口110から排出され、上記気体組成物203は、上記気体排出口108から排出される。
The twelfth means will be described with reference to FIG.
When carrying out a photoreaction using the flow-
In this reaction system, first, the liquid 200 in the
上記フロー式光反応リアクター100の上記液体排出口110と上記気体排出口108と、上記第二フロー式光反応リアクター316の第二液体供給口317と第二気体供給口318を、それぞれ連結することによって、上記フロー式光反応リアクター100から排出された上記液体組成物202と上記気体組成物203を第二フロー式光反応リアクター316に供給することができる。
上記第二フロー式光反応リアクター316に供給された上記液体組成物202と上記気体組成物203は、上記第二フロー式光反応リアクター316内の第二液体流通部(不図示、図1の液体流通部104と同様)と第二気体流通部(不図示、図1の気体流通部105と同様)を流れ、上記第二フロー式光反応リアクター316の上記光照射部(不図示、図1の光照射部102と同様)に設置した第二光源321から照射された光によって、さらに光反応が進行することが期待できる。
上記第二フロー式光反応リアクター316は、第二媒体流路322を有し、第二媒体供給口323から供給された第二媒体324が、第二媒体流路322を下流から上流方向に流れ、第二媒体排出口325に流すことによって、第二フロー式光反応リアクター316を設定した温度に調整して、光反応を実施することができる。
The
The
The second flow
また、上記フロー式光反応リアクター100の上記媒体流路304と連結された上記媒体排出口308と上記第二フロー式光反応リアクター316の上記第二媒体供給口323を連結させて、上記媒体204を上記第二フロー式光反応リアクター316の上記第二媒体流通部322に流して、上記第二反応ケース326の温度を制御することもでき、図9では、この態様を示している。この場合、上記第二媒体排出口325と上記媒体供給口307を連結させ、これらの間に、上記媒体容器126に連結された上記ポンプ127を介在させる。
上記第二フロー式光反応リアクター316の第二液体排出口327と、第二気体排出口328が、上記貯槽305の上記貯槽液体供給口310と、上記貯槽気体供給口311と、それぞれ連結すれば、上記第二フロー式光反応リアクター316から排出される第二液体組成物205と、第二気体組成物206を、上記貯槽305に貯蔵することができる。
上記貯槽気体抜出口312には上記反応ケース101内と上記第二反応ケース326内に圧力をかけるための背圧装置314を取り付けた配管が接続されており、上記貯槽305内の圧力が、上記背圧装置314で設定した圧力以上になると、上記第二気体組成物206は上記貯槽305から排出されるので、上記貯槽305内の圧力を設置された圧力に維持することができる。排出された上記第二気体組成物206は気体処理装置315に送られて処理され、無毒化される。また、上記貯槽305に貯蔵された上記第二液体組成物205は、液体組成物抜出口313から抜き出すことができる。
このように、上記貯槽305に貯蔵された上記第二気体組成物206と上記第二液体組成物205を、上記貯槽305から、適宜抜き出しながら、連続的に光反応を実施することができる。
Further, the
If the second
A pipe to which a back pressure device 314 for applying pressure is attached to the inside of the
In this way, the photoreaction can be continuously carried out while appropriately extracting the
第十二の手段では、上記のように、本発明のフロー式光反応リアクターを複数台直列に接続することにより、量的に満足できる工業生産を行うことができる。2台目の本発明のフロー式光反応リアクターに、1台目の本発明のフロー式光反応リアクターの反応後の気体組成物を導入する場合、例えば光塩素化反応を実施した場合には、Cl2(塩素)の一方のClは塩素ラジカルになって原料を塩素化し、もう一方のClは原料から水素を奪って、塩化水素(HCl)になるため気体の体積は変化せず、2台目への気体の供給圧力は1台目と同じとなる。このため、2台目のフロー式光反応リアクターも気体貯蔵部を有することにより、より効率的に反応を行うことができる。 In the twelfth means, as described above, by connecting a plurality of flow-type photoreactor reactors of the present invention in series, it is possible to carry out quantitatively satisfactory industrial production. When the gas composition after the reaction of the first flow-type photoreaction reactor of the present invention is introduced into the second flow-type photoreaction reactor of the present invention, for example, when a photochlorination reaction is carried out, One Cl of Cl 2 (chlorine) becomes a chlorine radical and chlorinated the raw material, and the other Cl deprives the raw material of hydrogen and becomes hydrogen chloride (HCl), so the volume of the gas does not change and two units The gas supply pressure to the eyes is the same as that of the first unit. Therefore, since the second flow type photoreaction reactor also has a gas storage unit, the reaction can be carried out more efficiently.
第十三の手段では、上記第十二の手段と同様に、図9に示す上記フロー式光反応装置301と上記光源302を用いた光反応を実施するが、上記フロー式光反応リアクター100と上記貯槽305の間に、単管式のフロー式光反応リアクターを接続する。この場合にも、光反応の効率を上げることができる。
In the thirteenth means, similarly to the twelfth means, the photoreaction using the
上記単管式のフロー式光反応リアクターは、液体と気体を供給しながら光反応を実施する反応ケースを備え、該反応ケースの内部に、該液体を上流から下流方向に流通させるための液体流通部と、該気体を流通させる気体流通部とを有する。そして、該気体流通部の上流端部に、該気体を供給するための気体供給口と、該気体流通部の下流端部に、該気体を排出するための気体排出口とを有し、該液体流通部の上流端部に、該液体を供給するための液体供給口と、該液体流通部の下流端部に、該液体を排出するための液体排出口とを有する。該反応ケースの上面及び/または下面及び/または側面には、該液体流通部と該気体流通部に光を照射して光反応を実施するための光を透過する光照射部を有する。
さらに、該反応ケースの傾きを自由に調整することができ、該液体供給口から該液体流通部に供給された該液体が、自重で該反応ケースの上流から下流方向に流れるように設計された、該反応ケースを支持する反応ケース支持台を備えている。
The single-tube flow-type photoreaction reactor is provided with a reaction case for carrying out a photoreaction while supplying a liquid and a gas, and a liquid flow for circulating the liquid from upstream to downstream inside the reaction case. It has a section and a gas flow section for circulating the gas. Then, the upstream end of the gas flow section has a gas supply port for supplying the gas, and the downstream end of the gas flow section has a gas discharge port for discharging the gas. The upstream end of the liquid flow section has a liquid supply port for supplying the liquid, and the downstream end of the liquid flow section has a liquid discharge port for discharging the liquid. The upper surface and / or the lower surface and / or the side surface of the reaction case has a light irradiation unit that transmits light for irradiating the liquid flow unit and the gas flow unit with light to carry out a photoreaction.
Further, the inclination of the reaction case can be freely adjusted, and the liquid supplied from the liquid supply port to the liquid flow section is designed to flow from the upstream side to the downstream direction of the reaction case by its own weight. , A reaction case support stand for supporting the reaction case is provided.
第十三の手段では、上記フロー式光反応リアクター100の上記液体排出口110と上記気体排出口108と、上記単管式のフロー式光反応リアクターの上記液体供給口と上記気体供給口を、それぞれ連結することによって、上記フロー式光反応リアクター100から排出された上記液体組成物202と上記気体組成物203を上記単管式のフロー式光反応リアクターに供給する。
上記単管式のフロー式光反応リアクターに供給された上記液体組成物202と上記気体組成物203は、上記単管式のフロー式光反応リアクター内の上記液体流通部と上記気体流通部を流れ、上記単管式のフロー式光反応リアクターの上記光照射部に設置した上記光源から照射された光によって、さらに光反応が進行することが期待できる。
上記単管式のフロー式光反応リアクターは、上記反応ケースの上記液体流通部と上記気体流路部の温度を設定した温度に調整するための媒体流路を有することが好ましい。上記媒体流路には、媒体供給口と媒体排出口が設けられることが好ましい。上記媒体供給口から供給された媒体が、上記媒体流路を下流から上流方向に流れ、上記媒体排出口に流すことによって、上記単管式のフロー式光反応リアクターを設定した温度に調整して、光反応を実施することが好ましい。
In the thirteenth means, the
The
The single-tube flow-type photoreaction reactor preferably has a medium flow path for adjusting the temperatures of the liquid flow section and the gas flow path section of the reaction case to a set temperature. It is preferable that the medium flow path is provided with a medium supply port and a medium discharge port. The medium supplied from the medium supply port flows from the downstream to the upstream direction through the medium flow path and flows to the medium discharge port, so that the single-tube flow-type photoreaction reactor is adjusted to a set temperature. , It is preferable to carry out a photoreaction.
また、上記フロー式光反応リアクター100の上記媒体流路304と連結された上記媒体排出口308と上記単管式のフロー式光反応リアクターの媒体供給口を連結させて、上記媒体204を上記単管式のフロー式光反応リアクターの媒体流通部に流して、上記反応ケースの温度を制御することもできる。この場合、上記単管式のフロー式光反応リアクターの媒体排出口と上記媒体供給口307を連結させ、これらの間に、媒体容器126に連結されたポンプ127(図9参照)を介在させることが好ましい。
Further, the
上記単管式のフロー式光反応リアクターの液体排出口と気体排出口から排出される液体組成物と気体組成物を貯槽に貯蔵する方法ならびにその後の処理については、第十二の手段で説明したのと同様の方法が適用できる。また、第十三の手段において、反応圧力を調整する方法及び手段についても、第十二の手段で説明したのと同様の方法及び手段が適用できる。
このように、上記貯槽305に貯蔵された上記第二気体組成物206と上記第二液体組成物205を、上記貯槽305から、適宜抜き出しながら、連続的に光反応を実施することができる。
The method of storing the liquid composition and the gas composition discharged from the liquid discharge port and the gas discharge port of the single-tube flow type photoreaction reactor in the storage tank and the subsequent treatment have been described in the twelfth means. The same method as in can be applied. Further, in the thirteenth means, the same method and means as described in the twelfth means can be applied to the method and means for adjusting the reaction pressure.
In this way, the photoreaction can be continuously carried out while appropriately extracting the
第十三の手段では、単管式のフロー式光反応リアクターを用いることにより、低コストに2段反応を実施できる。単管式のフロー式光反応リアクターでは、流路は1本しかないので、気体貯蔵部を有しなくても液体が他の流路に追い出されることがない。また、先に本発明のフロー式光反応リアクターを通した液体には、気体の混入が多いため、単管式のフロー式光反応リアクターを用いても、反応を促進できる。 In the thirteenth means, a two-stage reaction can be carried out at low cost by using a single-tube flow-type photoreaction reactor. In a single-tube flow-type photoreaction reactor, since there is only one flow path, the liquid is not expelled to another flow path even if it does not have a gas storage part. Further, since the liquid that has passed through the flow-type photoreaction reactor of the present invention first contains a large amount of gas, the reaction can be promoted even if a single-tube flow-type photoreaction reactor is used.
以下、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to the Examples.
5本の流路溝を持つフロー式光反応リアクターとLED−UVランプ(波長=365nm、出力=300W)を使用して、エチレンカーボネートの塩素ガスによる光反応を常圧で実施した。
水平面に対して、反応ケースの角度が5度に傾斜するように支持台の角度を調整し、また、反応ケースの下面に備えた媒体流通部に90℃の水を循環し、保持枠の温度センサー設置口に熱電対温度計を設置して、反応ケースの温度を測定した。
反応ケースの長手方向の長さは64cm、横手方向の長さは10cm、光照射部及び気体流通部の長手方向の長さは62cm、横手方向の長さは8cm、液体流通部の長手方向の長さは60cm、横手方向の長さは8cm、基板と蓋体が作る空間の長さは0.5cmであった。
液体流通部の上流側に気体貯蔵部A、液体流通部の下流側に気体貯蔵部Bを設置した。気体貯蔵部の合計体積は、反応ケース内の全空間体積に対して、5.5体積%であった。
反応ケースの上面に設置した光照射部の、反応ケースの上流端から1/3の長さの箇所を中心にして、光照射面に対して、上方5.0cmの高さから、下流方向に20度の傾きで光を照射して、フロー式光反応を行った。
反応ケースの温度が85℃に達したら、ダイアフラムポンプを用いて液体供給口から60℃に加熱したエチレンカーボネートを10.4g(118ミリモル)/分の速度で連続的に供給した。
エチレンカーボネートの滞留時間(液体供給口から液体排出口に到達する時間)は約20秒であった。
供給を開始してから5分後、エチレンカーボネートの流量が安定した後、気体貯蔵部に設置した気体供給口から塩素ガスを10.3g(145ミリモル)/分の速度で反応ケース内部に連続的に導入した。気体流通部を流れる塩素ガスの流速は13.5cm/秒であり、エチレンカーボネートに対する塩素ガスの流量は、1.23モル等量であった。
フロー式光反応で得られた液体組成物と気体組成物を貯槽に貯蔵した。なお、貯槽内の気体組成物は、貯槽上部の貯槽気体排出口から排出され、水酸化ナトリウム水溶液に吸収させて処理を行った。
光照射を開始してから約10分後、貯槽の下部に設置した液体組成物抜出口から、液体組成物を約1分間採取した。採取した液体組成物は、ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて分析した。エチレンカーボネートの転化率が53.7%であり、モノクロロエチレンカーボネートとジクロロエチレンカーボネートの生成比率は、83.3%:16.7%であった。ここでの%は、GC面積百分率により算出した。また、塩素ガスの消費率は、43.5%であった。なお、塩素ガスの消費率は、(エチレンカーボネートの転化量 mol/塩素ガス導入量 mol)×100の式に従って算出した。
Using a flow-type photoreaction reactor having five flow path grooves and an LED-UV lamp (wavelength = 365 nm, output = 300 W), a photoreaction of ethylene carbonate with chlorine gas was carried out at normal pressure.
The angle of the support base is adjusted so that the angle of the reaction case is tilted at 5 degrees with respect to the horizontal plane, and 90 ° C. water is circulated in the medium flow section provided on the lower surface of the reaction case to obtain the temperature of the holding frame. A thermocouple thermometer was installed at the sensor installation port to measure the temperature of the reaction case.
The length of the reaction case in the longitudinal direction is 64 cm, the length in the lateral direction is 10 cm, the length in the longitudinal direction of the light irradiation section and the gas flow section is 62 cm, the length in the lateral direction is 8 cm, and the length in the longitudinal direction of the liquid flow section. The length was 60 cm, the length in the lateral direction was 8 cm, and the length of the space created by the substrate and the lid was 0.5 cm.
A gas storage unit A was installed on the upstream side of the liquid flow unit, and a gas storage unit B was installed on the downstream side of the liquid flow unit. The total volume of the gas reservoir was 5.5% by volume with respect to the total space volume in the reaction case.
From a height of 5.0 cm above the light irradiation surface, in the downstream direction, centering on a part of the light irradiation part installed on the upper surface of the reaction case, which is 1/3 of the length from the upstream end of the reaction case. A flow-type photoreaction was performed by irradiating light with an inclination of 20 degrees.
When the temperature of the reaction case reached 85 ° C., ethylene carbonate heated to 60 ° C. was continuously supplied from the liquid supply port at a rate of 10.4 g (118 mmol) / min using a diaphragm pump.
The residence time of ethylene carbonate (time to reach the liquid discharge port from the liquid supply port) was about 20 seconds.
Five minutes after the start of supply, after the flow rate of ethylene carbonate became stable, chlorine gas was continuously introduced into the reaction case at a rate of 10.3 g (145 mmol) / minute from the gas supply port installed in the gas storage section. Introduced in. The flow rate of chlorine gas flowing through the gas flow section was 13.5 cm / sec, and the flow rate of chlorine gas with respect to ethylene carbonate was 1.23 mol equivalent.
The liquid composition and the gas composition obtained by the flow type photoreaction were stored in a storage tank. The gas composition in the storage tank was discharged from the storage tank gas discharge port at the upper part of the storage tank, and was absorbed by an aqueous sodium hydroxide solution for treatment.
Approximately 10 minutes after the start of light irradiation, the liquid composition was collected for about 1 minute from the liquid composition outlet installed at the bottom of the storage tank. The collected liquid composition was analyzed using gas chromatography (GC). The conversion rate of ethylene carbonate was 53.7%, and the production ratio of monochloroethylene carbonate and dichloroethylene carbonate was 83.3%: 16.7%. The% here was calculated by the GC area percentage. The chlorine gas consumption rate was 43.5%. The chlorine gas consumption rate was calculated according to the formula (conversion amount of ethylene carbonate mol / chlorine gas introduction amount mol) × 100.
1本の流路溝を持つ単管式のパイレックス(登録商標)ガラス製フロー式光反応リアクターとLED−UVランプ(波長=365nm 出力=42W)を使用して、エチレンカーボネートの塩素ガスによる光反応を常圧で実施した。
水平面に対して、反応ケースの角度が20度に傾斜するように支持台の角度を調整し、また、反応ケースに備えた媒体流通部に、90℃の水を循環することによって、反応ケースの温度を80℃に調整した。
反応ケースは二重管になっており、内管は液体と気体が流通する流通部、外管は媒体流通部である。流通部の長手方向の長さは60cm、内径は1cmであり、長手方向の上流端に設けた液体供給口から液体を供給し、長手方向の上流端部の上方に設けた気体供給口から気体を供給し、長手方向の下流端に設けた液体排出口から液体を排出し、長手方向の下流端部の上方に設けた気体排出口から気体を排出した。光照射部及び液体流通部の長手方向の長さは60cm、気体の流通部の長さは50cmであった。
反応ケースの下部の光照射部の全面に、光照射部から下方に1cm離れたところから、光照射部に対して、垂直に光を照射して光反応を行った。
ダイアフラムポンプを用いて液体供給口から60℃に加熱したエチレンカーボネートを0.13g(1.48ミリモル)/分の速度で連続的に供給した。エチレンカーボネートの滞留時間(液体供給口から液体排出口に到達する時間)は約10秒であった。
供給を開始してから5分後、エチレンカーボネートの流量が安定した後、気体貯蔵部に設置した気体供給口から塩素ガスを0.11g(1.54ミリモル)/分の速度で反応ケース内部に連続的に導入した。気体流通部を流れる塩素ガスの流速は1.5cm/秒であり、エチレンカーボネートに対する塩素ガスの流量は、1.04モル等量であった。
フロー式光反応で得られた液体組成物と気体組成物をパイレックス(登録商標)ガラス製の貯槽に貯蔵した。なお、貯槽内の気体組成物は、貯槽上部の貯槽気体排出口から排出され、水酸化ナトリウム水溶液に吸収させて処理を行った。
光照射を開始してから約10分後、貯槽の下部に設置した液体組成物抜出口から、液体組成物を約1分間採取した。採取した液体組成物は、ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて分析した。
エチレンカーボネートの転化率は、45.3%であり、モノクロロエチレンカーボネートとジクロロエチレンカーボネートの生成比率は、92%:8%であり、塩素ガスの消費率は、43.3%であった。
Photoreaction of ethylene carbonate with chlorine gas using a single-tube Pyrex® glass flow photoreaction reactor with a single channel groove and an LED-UV lamp (wavelength = 365 nm output = 42 W) Was carried out at normal pressure.
By adjusting the angle of the support base so that the angle of the reaction case is tilted at 20 degrees with respect to the horizontal plane, and by circulating water at 90 ° C. to the medium flow section provided in the reaction case, the reaction case The temperature was adjusted to 80 ° C.
The reaction case is a double tube, the inner tube is the distribution section where liquid and gas flow, and the outer tube is the medium distribution section. The length of the flow section in the longitudinal direction is 60 cm and the inner diameter is 1 cm. Liquid is supplied from the liquid supply port provided at the upstream end in the longitudinal direction, and gas is supplied from the gas supply port provided above the upstream end in the longitudinal direction. Was supplied, the liquid was discharged from the liquid discharge port provided at the downstream end in the longitudinal direction, and the gas was discharged from the gas discharge port provided above the downstream end in the longitudinal direction. The length of the light irradiation section and the liquid flow section in the longitudinal direction was 60 cm, and the length of the gas flow section was 50 cm.
A photoreaction was carried out by irradiating the entire surface of the light-irradiated portion at the bottom of the reaction case with light perpendicularly to the light-irradiated portion from a position 1 cm below the light-irradiated portion.
Ethylene carbonate heated to 60 ° C. was continuously supplied from the liquid supply port using a diaphragm pump at a rate of 0.13 g (1.48 mmol) / min. The residence time of ethylene carbonate (time to reach the liquid discharge port from the liquid supply port) was about 10 seconds.
Five minutes after the start of supply, after the flow rate of ethylene carbonate became stable, chlorine gas was introduced into the reaction case at a rate of 0.11 g (1.54 mmol) / minute from the gas supply port installed in the gas storage section. Introduced continuously. The flow rate of chlorine gas flowing through the gas flow section was 1.5 cm / sec, and the flow rate of chlorine gas with respect to ethylene carbonate was 1.04 mol equivalent.
The liquid composition and the gas composition obtained by the flow type photoreaction were stored in a Pyrex (registered trademark) glass storage tank. The gas composition in the storage tank was discharged from the storage tank gas discharge port at the upper part of the storage tank, and was absorbed by an aqueous sodium hydroxide solution for treatment.
Approximately 10 minutes after the start of light irradiation, the liquid composition was collected for about 1 minute from the liquid composition outlet installed at the bottom of the storage tank. The collected liquid composition was analyzed using gas chromatography (GC).
The conversion rate of ethylene carbonate was 45.3%, the production ratio of monochloroethylene carbonate and dichloroethylene carbonate was 92%: 8%, and the consumption rate of chlorine gas was 43.3%.
貯槽上部に圧力計を設置し、貯槽気体排出口からの配管に背圧弁を設置して、反応ケース内の圧力を0.2MPa(ケージ圧)にした以外は実施例1と同じ装置を用いて光反応を実施した。
液体供給口からエチレンカーボネートを9.9g(0.113ミリモル)/分で送液し、気体供給口から塩素ガスを7.1g(0.100ミリモル)/分で供給した以外は、実施例1と同様の方法で光反応を実施した。
エチレンカーボネートの転化率は、47.8%であり、モノクロロエチレンカーボネートとジクロロエチレンカーボネートの生成比率は、84.5%:7.2%であった。
The same apparatus as in Example 1 was used except that a pressure gauge was installed in the upper part of the storage tank, a back pressure valve was installed in the pipe from the storage tank gas discharge port, and the pressure in the reaction case was set to 0.2 MPa (cage pressure). A photoreaction was carried out.
Example 1 except that ethylene carbonate was supplied at 9.9 g (0.113 mmol) / minute from the liquid supply port and chlorine gas was supplied at 7.1 g (0.100 mmol) / minute from the gas supply port. The photoreaction was carried out in the same manner as in.
The conversion rate of ethylene carbonate was 47.8%, and the production ratio of monochloroethylene carbonate and dichloroethylene carbonate was 84.5%: 7.2%.
光が照射していない光照射部に、ポリカーボネート製の光反射板で覆った以外は、実施例1と同様の方法で光反応を実施した。
エチレンカーボネートの転化率は、59.5%であり、モノクロロエチレンカーボネートとジクロロエチレンカーボネートの生成比率は、83.7%:16.3%であった。
A photoreaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the light-irradiated portion not irradiated with light was covered with a light-reflecting plate made of polycarbonate.
The conversion rate of ethylene carbonate was 59.5%, and the production ratio of monochloroethylene carbonate and dichloroethylene carbonate was 83.7%: 16.3%.
光が照射していない光照射部に、断熱材としてのポリウレタンフォームに張り付けたポリカーボネート製の光反射板で覆った以外は、実施例1と同様の方法で光反応を実施した。エチレンカーボネートの転化率は、64.7%であり、モノクロロエチレンカーボネートとジクロロエチレンカーボネートの生成比率は、86.1%:13.9%であった。 A photoreaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the light-irradiated portion not irradiated with light was covered with a light-reflecting plate made of polycarbonate attached to polyurethane foam as a heat insulating material. The conversion rate of ethylene carbonate was 64.7%, and the production ratio of monochloroethylene carbonate and dichloroethylene carbonate was 86.1%: 13.9%.
実施例1で使用したフロー式光反応リアクター(リアクター1)とLED−UVランプ(波長=365nm、出力=300W)と、参考例1で使用したパイレックス(登録商標)ガラス製フロー式光反応リアクター(リアクター2)と、LED−UVランプ(波長=365nm 出力=42W)を使用して、エチレンカーボネートの塩素ガスによる光反応を常圧で実施した。
リアクター1の液体排出口とリアクター2の液体供給口、リアクター1の気体排出口とリアクター2の気体排出口、リアクター1の媒体排出口とリアクター2の媒体供給口を、それぞれ連結し、リアクター2の液体排出口と貯槽液体供給口、リアクター2の気体排出口と貯槽気体供給口を、それぞれ連結した。
水平面に対して、リアクター1の反応ケースの角度が5度に、リアクター2の反応ケースの角度が17.5度に傾斜するように支持台の角度を調整し、また、リアクター1の反応ケースの下面に備えた媒体流通部に87℃の水を循環し、循環した水は、リアクター2の媒体流通部に循環し、保持枠の温度センサー設置口に熱電対温度計を設置して、反応ケースの温度を測定した。
リアクター1の反応ケースの上面に設置した光照射部の、リアクター1の反応ケースの下流端から1/3の長さの箇所を中心にして、光照射面に対して、上方5cmの高さから、上流方向に20度の傾きで、LED−UVランプ(波長=365nm、出力=300W)を使用して、光を照射し、リアクター2の反応ケースの下部の光照射部の全面に、光照射部から下方に1cm、光照射部に対して、垂直にLED−UVランプ(波長=365nm 出力=42W)を使用して、光を照射して光反応を行った。
リアクター1と2の反応ケースの温度が80℃に達したら、ダイアフラムポンプを用いて液体供給口から80℃に加熱したエチレンカーボネートを6.6g(75ミリモル)/分の速度で連続的に供給した。供給を開始してから5分後、エチレンカーボネートの流量が安定した後、リアクター1の気体貯蔵部に設置したリアクター1の気体供給口から塩素ガスを5.4g(76ミリモル)/分の速度でリアクター1の反応ケース内部に連続的に導入した。
リアクター1のフロー式光反応で得られた液体組成物と気体組成物は、リアクター2の液体供給口とリアクター2の気体供給口からリアクター2の反応ケースに供給され、LED−UVランプ(波長=365nm 出力=42W)を使用して、光を照射して光反応を行い、リアクター2の液体組成物とリアクター2の気体組成物は貯槽に貯蔵した。なお、貯槽内の気体組成物は、貯槽上部の貯槽気体排出口から排出され、水酸化ナトリウム水溶液に吸収させて処理を行った。
光照射を開始してから約10分後、貯槽の下部に設置した液体組成物抜出口から、リアクター2の液体組成物を約1分間採取した。採取した液体組成物は、ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて分析した。エチレンカーボネートの転化率が58.3%であり、モノクロロエチレンカーボネートとジクロロエチレンカーボネートの生成比率は、86.8%:12.9%であった。また、塩素ガスの消費率は、46.0%であった。
The flow-type photoreactor (reactor 1) and LED-UV lamp (wavelength = 365 nm, output = 300 W) used in Example 1 and the Pyrex® glass flow-type photoreactor used in Reference Example 1 (registered trademark). Using a reactor 2) and an LED-UV lamp (wavelength = 365 nm output = 42 W), a photoreaction of ethylene carbonate with chlorine gas was carried out at normal pressure.
The liquid discharge port of the reactor 1 and the liquid supply port of the reactor 2, the gas discharge port of the reactor 1 and the gas discharge port of the reactor 2, the medium discharge port of the reactor 1 and the medium supply port of the reactor 2 are connected to each other, and the reactor 2 is connected. The liquid discharge port and the storage tank liquid supply port, and the gas discharge port of the reactor 2 and the storage tank gas supply port were connected, respectively.
The angle of the support base is adjusted so that the angle of the reaction case of the reactor 1 is tilted to 5 degrees and the angle of the reaction case of the reactor 2 is tilted to 17.5 degrees with respect to the horizontal plane. Water at 87 ° C is circulated in the medium circulation section provided on the lower surface, and the circulated water circulates in the medium circulation section of the reactor 2, and a thermocouple thermometer is installed at the temperature sensor installation port of the holding frame to form a reaction case. The temperature was measured.
From a height of 5 cm above the light irradiation surface, centering on the part of the light irradiation unit installed on the upper surface of the reaction case of reactor 1 at a length of 1/3 from the downstream end of the reaction case of reactor 1. Using an LED-UV lamp (wavelength = 365 nm, output = 300 W) at an inclination of 20 degrees in the upstream direction, irradiate the entire surface of the light-irradiated portion at the bottom of the reaction case of the reactor 2 with light. A light reaction was carried out by irradiating light with an LED-UV lamp (wavelength = 365 nm output = 42 W) perpendicularly to the light-irradiated part 1 cm below the part.
When the temperature of the reaction cases of reactors 1 and 2 reached 80 ° C., ethylene carbonate heated to 80 ° C. was continuously supplied from the liquid supply port at a rate of 6.6 g (75 mmol) / min using a diaphragm pump. .. Five minutes after the start of supply, after the flow rate of ethylene carbonate became stable, chlorine gas was supplied at a rate of 5.4 g (76 mmol) / minute from the gas supply port of Reactor 1 installed in the gas storage of Reactor 1. It was continuously introduced into the reaction case of the reactor 1.
The liquid composition and the gas composition obtained by the flow-type photoreaction of the reactor 1 are supplied to the reaction case of the reactor 2 from the liquid supply port of the reactor 2 and the gas supply port of the reactor 2, and are LED-UV lamps (wavelength =). Using 365 nm output = 42 W), a photoreaction was carried out by irradiating light, and the liquid composition of Reactor 2 and the gas composition of Reactor 2 were stored in a storage tank. The gas composition in the storage tank was discharged from the storage tank gas discharge port at the upper part of the storage tank, and was absorbed by an aqueous sodium hydroxide solution for treatment.
Approximately 10 minutes after the start of light irradiation, the liquid composition of Reactor 2 was collected for about 1 minute from the liquid composition outlet installed at the bottom of the storage tank. The collected liquid composition was analyzed using gas chromatography (GC). The conversion rate of ethylene carbonate was 58.3%, and the production ratio of monochloroethylene carbonate and dichloroethylene carbonate was 86.8%: 12.9%. The chlorine gas consumption rate was 46.0%.
パイレックス(登録商標)ガラス製の基板と蓋体とSUS304製の保持枠からなるフロー式光反応リアクターと、LED−UVランプ(波長=365nm、出力=42W)を使用して、エチレンカーボネートの塩素ガスによる光反応を常圧で実施した。
上記フロー式光反応リアクターは、液体供給口と液体排出口を有し、上面に長さ=11.5cm、幅=7.8cmの光照射部を有し、上記基板の寸法は、長さ=14cm、幅=9cmであり、幅2mm、深さ1mm、全長300cmの1本の流路溝を有していた。
液体供給口の入口直前に、PCTFE製のミキサーを取り付け、エチレンカーボネートと塩素ガスをミキサーで混合してから、上記フロー式光反応リアクター内に供給した。
上記フロー式光反応リアクターをホットプレート上に設置して、上記基板の温度を65℃まで加熱し、上記光照射部の全面を覆うように上記LED−UVランプを設置し、光を照射した。
ダイアフラムポンプを用いて、60℃に加熱したエチレンカーボネートを0.066g(0.75ミリモル)/分の速度で供給し、コフロック製の流量計を用いて、塩素ガスを15ml(0.77ミリモル)/分の速度で供給し、エチレンカーボネートに対する塩素ガスの流量は、1.03モル等量であった。
供給を開始してから5分後、液体排出口から排出された液体組成物を約1分間採取した。採取した液体組成物は、ガスクロマトグラフィー(GC)を用いて分析した。エチレンカーボネートの転化率が27.1%であり、モノクロロエチレンカーボネートとジクロロエチレンカーボネートの生成比率は、82.8%:17.2%であった。
Chlorine gas of ethylene carbonate using a flow-type photoreactive reactor consisting of a Pyrex (registered trademark) glass substrate, a lid, and a holding frame made of SUS304, and an LED-UV lamp (wavelength = 365 nm, output = 42 W). The photoreaction was carried out at normal pressure.
The flow-type photoreaction reactor has a liquid supply port and a liquid discharge port, and has a light irradiation portion having a length = 11.5 cm and a width = 7.8 cm on the upper surface, and the dimensions of the substrate are length =. It had a width of 14 cm, a width of 9 cm, a width of 2 mm, a depth of 1 mm, and a total length of 300 cm.
A mixer made of PCTFE was attached immediately before the inlet of the liquid supply port, and ethylene carbonate and chlorine gas were mixed by the mixer and then supplied into the above-mentioned flow type photoreaction reactor.
The flow type photoreaction reactor was installed on a hot plate, the temperature of the substrate was heated to 65 ° C., and the LED-UV lamp was installed so as to cover the entire surface of the light irradiation portion, and the light was irradiated.
A diaphragm pump was used to supply ethylene carbonate heated to 60 ° C. at a rate of 0.066 g (0.75 mmol) / min, and a Cofflock flow meter was used to supply 15 ml (0.77 mmol) of chlorine gas. Feeding at a rate of / min, the flow rate of chlorine gas relative to ethylene carbonate was 1.03 mol equivalence.
Five minutes after the start of supply, the liquid composition discharged from the liquid discharge port was collected for about 1 minute. The collected liquid composition was analyzed using gas chromatography (GC). The conversion rate of ethylene carbonate was 27.1%, and the production ratio of monochloroethylene carbonate and dichloroethylene carbonate was 82.8%: 17.2%.
100 フロー式光反応リアクター;101 反応ケース;102 光照射部;103 流路溝;104 液体流通部;105 気体流通部;106A、106B 気体貯蔵部;107 気体供給口;108 気体排出口;109 液体供給口;110 液体排出口;111 反応ケース支持台;112 基板;113 蓋体;114 上部保持枠;115 下部保持枠;116 温度センサー設置口;117 光反射板;118 断熱材;119 フロートメーター;120 ポンプ;121 液体容器;122 上流縦フレーム;123 下流縦フレーム;124 貫通孔;125 気体容器;126 媒体容器;127 ポンプ
200 液体;201 気体;202 液体組成物;203 気体組成物;204 媒体;205 第二液体組成物;206 第二気体組成物
301 フロー式光反応装置;302 光源;303 光源支持台;304 媒体流通部;305 貯槽;306 固定金具;307 媒体供給口;308 媒体排出口;309 媒体流通路;310 貯槽液体供給部;311 貯槽気体供給部;312 貯槽気体抜出口;313 貯槽液体抜出口;314 背圧装置;315 気体処理装置;316 第二フロー式光反応リアクター;317 第二液体供給口;318 第二気体供給口;321 第二光源;322 第二媒体流通部;323 第二媒体供給口;324 第二媒体;325 第二媒体排出口;326 第二反応ケース;327 第二液体排出口;328 第二気体排出口
400 従来例のフロー式光反応リアクター;401 液体流通部;402 液体貯留部;403 液体供給口;404 液体;405 気体供給口
100 Flow type photoreaction reactor; 101 reaction case; 102 light irradiation unit; 103 flow channel groove; 104 liquid flow unit; 105 gas flow unit; 106A, 106B gas storage unit; 107 gas supply port; 108 gas discharge port; 109 liquid Supply port; 110 Liquid discharge port; 111 Reaction case support base; 112 Substrate; 113 Lid; 114 Upper holding frame; 115 Lower holding frame; 116 Temperature sensor installation port; 117 Light reflector; 118 Insulation material; 119 Float meter; 120 Pump; 121 Liquid Container; 122 Upstream Vertical Frame; 123 Downstream Vertical Frame; 124 Through Hole; 125 Gas Container; 126 Medium Container; 127 Pump 200 Liquid; 201 Gas; 202 Liquid Composition; 203 Gas Composition; 204 Medium; 205 Second liquid composition; 206 Second gas composition 301 Flow type photoreactor; 302 Light source; 303 Light source support; 304 Medium distribution section; 305 Storage tank; 306 Fixing bracket; 307 Medium supply port; 308 Medium discharge port; 309 Medium flow passage; 310 Storage tank liquid supply unit; 311 Storage tank gas supply unit; 312 Storage tank gas outlet; 313 Storage tank liquid outlet; 314 Back pressure device; 315 Gas treatment device; 316 Second flow type photoreaction reactor; 317th (Ii) Liquid supply port; 318 Second gas supply port; 321 Second light source; 322 Second medium distribution unit; 323 Second medium supply port; 324 Second medium; 325 Second medium discharge port; 326 Second reaction case; 327 Second liquid discharge port; 328 Second gas discharge port 400 Conventional flow type photoreaction reactor; 401 Liquid flow part; 402 Liquid storage part; 403 Liquid supply port; 404 Liquid; 405 Gas supply port
Claims (13)
該反応ケースの内部に、該液体を上流から下流方向に流通させるための流路溝を少なくとも1つ以上有する液体流通部と、該気体を流通させる気体流通部とを有し、
該液体流通部の上流端部の底部に、該流路溝に該液体を供給する液体供給口と、該液体流通部の下流端部の底部に、該液体を排出するための液体排出口とを有し、
上記液体供給口の上流端よりも上流側の該反応ケースの内部に設置された気体貯蔵部Aを有し、
該気体貯蔵部Aの上部に、該気体を供給するための気体供給口と、該気体流通部の下流端部の上部に、該気体を排出するための気体排出口とを有し、
該反応ケースの上面及び/または下面に、該液体流通部と該気体流通部に光を照射して光反応を実施するための光を透過する光照射部を有し、
さらに、該反応ケースの傾きを自由に調整することができ、該液体供給口から該流路溝に供給された該液体が、自重で該反応ケースの上流から下流方向に流れるように設計された、該反応ケースを支持する反応ケース支持台を備えていることを特徴とする、
フロー式光反応リアクター。 Equipped with a reaction case that carries out a photoreaction while supplying liquid and gas
Inside the reaction case, there is a liquid flow section having at least one flow path groove for circulating the liquid from the upstream to the downstream direction, and a gas flow section for circulating the gas.
At the bottom of the upstream end of the liquid flow section, a liquid supply port for supplying the liquid to the flow path groove, and at the bottom of the downstream end of the liquid flow section, a liquid discharge port for discharging the liquid. Have,
It has a gas storage unit A installed inside the reaction case on the upstream side of the upstream end of the liquid supply port.
The upper part of the gas storage part A has a gas supply port for supplying the gas, and the upper part of the downstream end of the gas flow part has a gas discharge port for discharging the gas.
On the upper surface and / or the lower surface of the reaction case, a light irradiation unit that transmits light for irradiating the liquid flow unit and the gas flow unit with light to carry out a photoreaction is provided.
Further, the inclination of the reaction case can be freely adjusted, and the liquid supplied from the liquid supply port to the flow path groove is designed to flow from the upstream side to the downstream direction of the reaction case by its own weight. The reaction case is provided with a reaction case support base for supporting the reaction case.
Flow type photoreactive reactor.
前記光照射部が、該蓋体により構成され、
前記流路溝が、該基板の上面または該蓋体の上面に形成され、
該下部保持枠の前記上流から下流方向に平行な側面に、前記反応ケースの温度を測定するための温度センサーを設置する温度センサー設置口を有することを特徴とする、
請求項1に記載のフロー式光反応リアクター。 The reaction case is composed of a substrate, a lid covering the substrate, an upper holding frame that surrounds the substrate and the lid and is gripped from above, and a lower holding frame that is gripped from below.
The light irradiation unit is composed of the lid body.
The flow path groove is formed on the upper surface of the substrate or the upper surface of the lid.
A temperature sensor installation port for installing a temperature sensor for measuring the temperature of the reaction case is provided on a side surface of the lower holding frame parallel to the upstream to downstream directions.
The flow type photoreactive reactor according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載のフロー式光反応リアクター。 The liquid supply port is provided for each of the flow path grooves.
The flow type photoreactive reactor according to claim 1 or 2.
請求項1〜3のいずれか1項に記載のフロー式光反応リアクター。 The liquid flow unit is installed in a direction downstream of the gas storage unit A having the gas supply port.
The flow type photoreaction reactor according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜4のいずれか1項に記載のフロー式光反応リアクター。 The flow path groove is one, or is separated into a plurality of grooves in the lateral direction.
The flow type photoreaction reactor according to any one of claims 1 to 4.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のフロー式光反応リアクター。 A portion of the light-irradiated portion that is not irradiated with light is covered with a light-reflecting plate.
The flow type photoreaction reactor according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜5のいずれか1項に記載のフロー式光反応リアクター。 A light reflector and a heat insulating material are installed in a portion of the light-irradiated portion that is not irradiated with light.
The flow type photoreaction reactor according to any one of claims 1 to 5.
光源、
前記フロー式光反応リアクターの前記反応ケースの上面に有する前記光照射部の上部ならびに/若しくは前記反応ケースの下面に有する前記光照射部の下部に、該光源を設置する光源支持台、及び
前記液体排出口から排出された液体組成物ならびに前記気体排出口から排出された気体組成物を貯蔵する貯槽
を備え、
前記反応ケースが、さらに、前記反応ケースの温度を制御するための媒体を流通させる媒体流通部を有することを特徴とする、
フロー式光反応装置。 The flow type photoreactive reactor according to any one of claims 1 to 7.
light source,
A light source support for installing the light source and / or the liquid on the upper surface of the light irradiation unit on the upper surface of the reaction case of the flow type photoreaction reactor and / or on the lower part of the light irradiation unit on the lower surface of the reaction case. A storage tank for storing the liquid composition discharged from the discharge port and the gas composition discharged from the gas discharge port is provided.
The reaction case is further characterized by having a medium distribution unit for distributing a medium for controlling the temperature of the reaction case.
Flow type photoreactor.
請求項8に記載のフロー式光反応装置。 The light source support can be moved in the vertical direction and the parallel direction with respect to the plane on which the light of the light irradiation unit is irradiated, and the irradiation angle of the light source can be changed.
The flow type photoreactor according to claim 8.
前記媒体流通部の上流端部に連結されており、前記媒体流通部を流れてきた前記媒体を排出する媒体排出口とを有することを特徴とする、
請求項8または9に記載のフロー式光反応装置。 A medium supply port connected to the downstream end of the medium distribution section and supplying the medium to the medium distribution section,
It is connected to an upstream end portion of the medium distribution section, and has a medium discharge port for discharging the medium flowing through the medium distribution section.
The flow type photoreactor according to claim 8 or 9.
該貯槽気体抜出口には、前記反応ケース内を加圧可能にして光反応を常圧系または加圧系で実施するための加圧装置と、前記気体組成物を処理するための気体処理装置が接続されていることを特徴とする、
請求項8〜10のいずれか1項に記載のフロー式光反応装置。 The storage tank has a storage tank liquid supply port, a storage tank gas supply port, a storage tank gas outlet, and a storage tank liquid outlet at the bottom near the upper part.
At the storage tank gas outlet, a pressurizing device for allowing the inside of the reaction case to be pressurized and performing a photoreaction in a normal pressure system or a pressurizing system, and a gas treatment device for treating the gas composition. Is connected,
The flow type photoreactor according to any one of claims 8 to 10.
前記フロー式光反応リアクターと前記光源とを使用して、光反応を実施し得られた前記液体組成物と前記気体組成物を、該第二フロー式光反応リアクターに供給し、該第二フロー式光反応リアクターに設置した第二光源を使用して、第二光反応を常圧系または加圧系で実施するように、
該第二フロー式光反応リアクターの気体供給口が、前記フロー式光反応リアクターの前記気体排出口と連結されており、
該第二フロー式光反応リアクターの液体供給口が、前記フロー式光反応リアクターの前記液体排出口と連結されていることを特徴とする、
請求項8〜11のいずれか1項に記載のフロー式光反応装置。 A second flow type photoreaction reactor having a structure similar to that of the flow type photoreaction reactor is installed between the flow type photoreaction reactor and the storage tank.
The liquid composition and the gas composition obtained by carrying out a photoreaction using the flow type photoreaction reactor and the light source are supplied to the second flow type photoreaction reactor, and the second flow. The second photoreaction is carried out in a normal pressure system or a pressurized system using a second light source installed in the optical reaction reactor.
The gas supply port of the second flow type photoreaction reactor is connected to the gas discharge port of the flow type photoreaction reactor.
The liquid supply port of the second flow type photoreaction reactor is connected to the liquid discharge port of the flow type photoreaction reactor.
The flow type photoreactor according to any one of claims 8 to 11.
該反応ケースの内部に、該液体を上流から下流方向に流通させるための液体流通部と、該気体を流通させる気体流通部とを有し、
該気体流通部の上流端部に、該気体を供給するための気体供給口と、該気体流通部の下流端部に、該気体を排出するための気体排出口とを有し、
該液体流通部の上流端部に、該液体を供給するための液体供給口と、該液体流通部の下流端部に、該液体を排出するための液体排出口とを有し、
該反応ケースの上面及び/または下面及び/または側面に、該液体流通部と該気体流通部に光を照射して光反応を実施するための光を透過する光照射部を有し、
さらに、該反応ケースの傾きを自由に調整することができ、該液体供給口から該液体流通部に供給された該液体が、自重で該反応ケースの上流から下流方向に流れるように設計された、該反応ケースを支持する反応ケース支持台を備えている単管式のフロー式光反応リアクターが、前記フロー式光反応リアクターと前記貯槽との間に設置されており、
前記フロー式光反応リアクターと前記光源とを使用して、光反応を実施し得られた前記液体組成物と前記気体組成物を、該単管式のフロー式光反応リアクターに供給し、該単管式のフロー式光反応リアクターに設置した別の光源を使用して、さらなる光反応を常圧系または加圧系で実施するように、
該単管式のフロー式光反応リアクターの気体供給口が、前記フロー式光反応リアクターの前記気体排出口と連結されており、
該単管式のフロー式光反応リアクターの液体供給口が、前記フロー式光反応リアクターの前記液体排出口と連結されていることを特徴とする、
請求項8〜11のいずれか1項に記載のフロー式光反応装置。
Equipped with a reaction case that carries out a photoreaction while supplying liquid and gas
Inside the reaction case, a liquid flow section for circulating the liquid from the upstream to the downstream direction and a gas flow section for circulating the gas are provided.
The upstream end of the gas flow section has a gas supply port for supplying the gas, and the downstream end of the gas flow section has a gas discharge port for discharging the gas.
The upstream end of the liquid flow section has a liquid supply port for supplying the liquid, and the downstream end of the liquid flow section has a liquid discharge port for discharging the liquid.
On the upper surface and / or the lower surface and / or the side surface of the reaction case, a light irradiation unit that transmits light for irradiating the liquid flow unit and the gas flow unit with light to carry out a photoreaction is provided.
Further, the inclination of the reaction case can be freely adjusted, and the liquid supplied from the liquid supply port to the liquid flow section is designed to flow from the upstream to the downstream of the reaction case by its own weight. A single-tube flow-type photoreaction reactor provided with a reaction case support base for supporting the reaction case is installed between the flow-type photoreaction reactor and the storage tank.
Using the flow-type photoreaction reactor and the light source, the liquid composition and the gas composition obtained by carrying out a photoreaction are supplied to the single-tube flow-type photoreaction reactor, and the single tube type photoreaction reactor is supplied. To carry out further photoreactions in atmospheric or pressurized systems using a separate light source installed in a tube-type flow photoreactor.
The gas supply port of the single-tube flow-type photoreaction reactor is connected to the gas discharge port of the flow-type photoreaction reactor.
The liquid supply port of the single-tube flow-type photoreaction reactor is connected to the liquid discharge port of the flow-type photoreaction reactor.
The flow type photoreactor according to any one of claims 8 to 11.
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Cited By (1)
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