JP3069420B2 - 反応器および反応方法 - Google Patents

反応器および反応方法

Info

Publication number
JP3069420B2
JP3069420B2 JP3318324A JP31832491A JP3069420B2 JP 3069420 B2 JP3069420 B2 JP 3069420B2 JP 3318324 A JP3318324 A JP 3318324A JP 31832491 A JP31832491 A JP 31832491A JP 3069420 B2 JP3069420 B2 JP 3069420B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
reactor
fluid
casing
phases
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3318324A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05123566A (ja
Inventor
彰 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daicel Chemical Industries Ltd filed Critical Daicel Chemical Industries Ltd
Priority to JP3318324A priority Critical patent/JP3069420B2/ja
Publication of JPH05123566A publication Critical patent/JPH05123566A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3069420B2 publication Critical patent/JP3069420B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、反応により二相に分離
する反応系に適用される反応器、およびこの反応器によ
る反応方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】二成分以
上の反応成分は、通常、撹拌混合槽や中空筒状のプラグ
型反応管などを用いて反応させている。一方、反応によ
り二液に分液する反応系が存在する。このような反応系
においては、反応初期には反応が円滑に進行するもの
の、反応後期には、反応速度が著しく低下する。例え
ば、プロピオンアルデヒドとホルムアルデヒドとのマン
ニッヒ反応によりメタクロレインを製造する場合、反応
率60%以降の反応後期には油相を構成するメタクロレ
インと、生成する水相とが分液し始める。しかもプロピ
オンアルデヒドの多くは油相に分配し、酸や第2級アミ
ンからなる触媒の多くは水相に分配する。従って、特に
反応後期には、撹拌速度を大きくし、油相と水相との接
触効率を高める必要がある。
【0003】しかし、撹拌混合槽からなる反応装置で
は、撹拌のための駆動部に大きな負荷がかかるだけでな
く、装置が大型化する。しかも反応後期における油相と
水相との接触効率を高めるには限界がある。また、プラ
グ型の反応管では、滞留時間を長くする必要があるもの
の、油相と水相との接触効率が小さい。そのため、反応
管の長さを大きくする必要がある。特に、油相と水相と
の接触効率を高めるため、複数の撹拌混合槽やプラグ型
反応器を接続する場合には、反応装置がさらに大型化す
るだけでなく、反応効率がさほど向上しない。
【0004】従って、本発明の目的は、反応により二相
に分離する反応系であっても効率よく反応でき、小型で
構造が簡単な反応器を提供することにある。
【0005】また、本発明の他の目的は、反応により二
相に分離する反応系を簡単な操作で効率よく反応できる
反応方法を提供することにある。
【0006】
【発明の構成】本発明者らは、前記目的を達成するた
め、鋭意検討の結果、駆動部がなく反応液の供給だけで
効率よく混合できる反応器を用いることにより、反応装
置を小型化できると共に、反応により二相に分離する反
応系において、反応効率を高めることができることを見
いだし、本発明を完成した。
【0007】すなわち、本発明は、反応の進行により油
相と水相との二相に分液する反応系に適用され、平均線
速度0.3〜1m/秒、ウェバー数100〜500で反
応により二相に分液する流体を供給するための反応器で
あって、前記反応器が、中空ケーシングと、この中空ケ
ーシング内に配設されたミキシングエレメントとで構成
され、該ミキシングエレメントが、互いに異なる角度で
軸方向に形成された複数の羽根状エレメントを有する反
応器を提供する。
【0008】また、本発明は、前記反応器に、平均線速
度0.15〜1.5m/秒、ウェバー数30〜900
で、反応により二相に分する流体を供給する反応方法
を提供する。
【0009】以下、必要に応じて添付図面を参照しつ
つ、本発明を詳細に説明する。
【0010】図は本発明の反応器の一例を示す概略断面
図である。反応器は、中空円筒状ケーシング1と、この
ケーシング内に配設されたミキシングエレメント5とで
構成されている。前記ケーシング1の両端には、フラン
ジ2,3が形成され、これらのフランジ2,3は、ボル
ト・ナットなどの締結手段による接合に利用される。な
お、符号4は環状パッキンである。
【0011】前記ミキシングエレメント5は、交互に位
置する、複数の螺旋状エレメント6,7で構成されてい
る。各エレメント6,7は、それぞれ、1つの矩形状の
板材を180°捩った形状である。すなわち、一方の螺
旋状エレメント6は右捩りの羽根で構成され、他方の螺
旋状エレメント7は、左捩りの羽根で構成されている。
さらに複数の各エレメント6,7は、一方のエレメント
の端部が他方のエレメントの端部に対して90°の角度
で連設されている。
【0012】このような反応器では、交互に配列された
螺旋状エレメント6,7により流体の流れが反転する。
しかも流体が、螺旋状エレメント6,7の捩れ面に沿っ
て、中心部からケーシング1の内壁方向へ、ケーシング
1の内壁から中心部方向へ流れが移動する。そのため、
反応の進行に伴なって二液に分液する反応系の接触効率
を高めることができる。
【0013】また、前記反応器に、反応により二相に分
離する反応流体を供給すると、流体は、第1の右捩りの
螺旋状エレメント6により2分割されて左方向へ旋回
し、第1の左捩りの螺旋状エレメント7との交点におい
て剪断されると共に、さらに2分割されて右方向へ旋回
し、剪断と旋回流により撹拌効率が高まる。4分割され
た流体は、第2の右捩りの螺旋状エレメント6及び左捩
りの螺旋状エレメント7により、剪断されながらさらに
4分割され、流路内を通過する。従って、反応器に供給
する成分の数をN0 、螺旋状エレメントの数をnとする
とき、n番目の螺旋状エレメントを経た流体の分割数N
は、N=N0 ×2N となる。
【0014】そして、このような反応器では、反応後期
に対応する下流側の螺旋状エレメントでは反応系の混合
効率が著しく高くなる。そのため、反応の進行に伴なっ
て二液に分液する反応系において、反応後期に分離した
相の接触効率及び反応効率を高めることができる。しか
も、反応器がケーシングと螺旋状エレメントで構成さ
れ、構造が簡単で小型であり、メインテナンスなどが容
易である。さらに、撹拌翼などの可動部がなくても、反
応液体の供給自体により、効率よく混合撹拌できるの
で、所要動力を著しく低減できる。
【0015】なお、反応器を構成する中空ケーシング
は、用途に応じて種々の材質、例えば、金属、セラミッ
クなどで形成できる。ケーシングの内径は反応系の種類
や粘度などに応じて選択できる。反応成分が低粘度の液
状である場合、例えば2〜200mm、好ましくは10
〜100mm程度である。ケーシングの内面は、ライニ
ング加工などが施されていてもよい。また、反応温度を
コントロールするため、ケーシングを二重構造とし、ジ
ャケットなどを設けてもよい。なお、反応に際しては、
ケーシングとミキシングエレメントとを備えた少なくと
も1つの反応器を使用すればよく、前記フランジなどを
利用して接合した複数の反応器を使用してもよい。ま
た、ケーシングのフランジは必ずしも必要ではなく、前
記ケーシングは単管状であってもよい。
【0016】ミキシングエレメントは、直接又は間接的
に、互いに異なる角度で、ケーシングの軸方向に形成さ
れた複数の羽根状エレメントを有していればよく、複数
の羽根状エレメントの間には、ケーシングの軸方向に対
して、例えば、45°の角度で配列された複数の棒状片
が介在していてもよい。複数の棒状片は互いに交差して
いてもよい。好ましいミキシングエレメントは、羽根状
エレメントが75〜120°、特に90°の角度で連設
されている。
【0017】また、羽根状エレメントは、螺旋状である
必要はなく、ケーシング内で互いに交差する波板状であ
ってもよい。さらに各羽根状エレメントは、単一のエレ
メントで構成されていてもよく、複数のエレメント、例
えば、面が互いに直交して連設された平板などの両面
に、前記捩り羽根などを固着したエレメントで構成され
ていてもよい。羽根状エレメント数は、反応系の種類な
どに応じて適当に選択でき、例えば、4〜50、好まし
くは6〜30程度である。
【0018】なお、前記のような反応器は、いわゆるス
タティックミキサとして市販されている。
【0019】反応器は、流体の平均線速度が0.15〜
1.5m/秒であるとき、ウェバー数が30〜900、
特に100〜500程度であるのが好ましい。ウェバー
数が30未満では油相と水相との接触効率が小さく、9
00を越える場合には、エマルジョンが生成し易くな
る。なお、ウェバー数Weは分散相の液滴径の指標とな
る値であり、下記式で表される。
【0020】We=(D・u2 ・ρc )/σs [式中、Dは反応器の内径(cm)、uは流体の平均線
速度(cm/秒)、ρcは連続相の密度(g/c
3 )、σs は界面張力(dyn /cm)である] 本発明の反応方法では、前記反応器の一方の開口部か
ら、反応により二相に分離する流体を供給する。流体
は、平均線速度0.15〜1.5m/秒、好ましくは
0.3〜1m/秒程度、ウェバー数30〜900、好ま
しくは100〜500程度の条件で供給される。
【0021】このような条件で前記流体を供給すると、
反応の進行に伴なって二相に分離する反応系の接触効率
及び反応効率が損われることがない。なお、反応系が液
体である場合、流体の平均線速度が0.15m/秒未満
であると、油相と水相との接触効率が低下し、物質移動
が十分に行なえず、1.5m/秒を越えると、エマルジ
ョンが生成し、目的化合物の分離・精製に支障を来す。
【0022】反応効率及び分離効率を向上させるため、
反応後期における液滴径は0.1〜8mm、好ましくは
0.4〜5mm、さらに好ましくは1〜2mm程度であ
る。また、反応系における好ましいレイノルズ数は、1
×104 〜5×104 、特に1.2×104 〜3×10
4 程度である。
【0023】反応は、必要に応じて溶媒や触媒の存在
下、反応成分の反応性などに応じて適当な温度で行なう
ことができる。
【0024】このような反応方法では、可動部により撹
拌することなく、反応成分を反応器に供給するだけで、
効率よく接触させることができ、反応効率を高めること
ができる。また、連続的に反応を行なうことができる。
【0025】本発明は、反応の進行により油相と水相と
の二相に分液する液相反応に適用できる。このような反
応の種類は、特に制限されないが、液相反応としては、
例えば、ケトン、エステル、有機カルボン酸やアルデヒ
ド類などの活性メチレン基を有する化合物と、ホルムア
ルデヒド、パラホルムアルデヒドとのマンニッヒ反応、
メチロール基の脱水縮合反応、エステル化反応などが挙
げられる。より具体的な一例としては、例えば、プロピ
オンアルデヒドとホルムアルデヒドとのマンニッヒ反応
によるメタクリロニトリルの製造などが挙げられる。
【0026】
【発明の効果】本発明の反応器は、ケーシングとミキシ
ングエレメントとで構成されているので、反応により二
相に分離する反応系であっても効率よく反応でき、駆動
部や可動部がなく小型で構造が簡単である。
【0027】本発明の反応方法によれば、撹拌翼などの
可動部がなくても、反応液体の供給自体により、効率よ
く混合撹拌できるので、反応により二相に分離する反応
系を簡単な操作で効率よく反応できる。
【0028】
【実施例】以下に、実施例及び比較例に基づいて本発明
をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によ
り限定されるものではない。
【0029】実施例 内径2cmφ、長さ64cm、内容積約200Lの中空
円筒状ケーシング内に、右捩りの羽根からなる螺旋状エ
レメントと左捩りの羽根からなる螺旋状エレメントを交
互に、かつ90°の角度で連設したミキシングエレメン
トを装着した。なお、各螺旋状エレメントの数は、それ
ぞれ、10個である。
【0030】そして、プロピオンアルデヒドを160g
/hr、35重量%のホルムアルデヒド水溶液を240
g/hr、ジエタノールアミンとリン酸からなる触媒
(3重量%水溶液)を0.9g/hrの速度で連続的に
供給し、55℃の温度で反応させたところ、プロピオン
アルデヒドの転換率は99.9%であり、メタクロレイ
ンの収率は99%であった。なお、上記の供給速度は平
均線速度0.6m/秒に相当し、ウェバー数は240で
あった。
【0031】比較例1 内容積100Lの2つの撹拌混合槽を接続ラインで接続
し、第1の撹拌混合機に、実施例と同様の供給速度で反
応成分を供給し、反応混合液を第2の撹拌混合槽へ連続
的に供給し、実施例と同様にして反応させた。なお、反
応装置における反応成分の滞留時間は実施例と同様であ
る。その結果、プロピオンアルデヒドの転換率は90%
であり、メタクロレインの収率は85%であった。
【0032】比較例2 実施例で用いた中空円筒状ケーシングをそのままプラグ
型反応管として用い、平均線速度1m/秒で反応成分を
供給する以外、実施例と同様にして反応させたところ、
プロピオンアルデヒドの転換率は70%であり、メタク
ロレインの収率は50%であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図は本発明の反応器の一例を示す概略断面図で
ある。
【符号の説明】
1…ケーシング 5…ミキシングエレメント 6,7…螺旋状エレメント

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応の進行により油相と水相との二相に
    分液する反応系に適用され、平均線速度0.15〜1.
    5m/秒、ウェバー数30〜900で反応により二相に
    分液する流体を供給するための反応器であって、この反
    応器が、中空ケーシングと、この中空ケーシング内に配
    設されたミキシングエレメントとで構成され、このミキ
    シングエレメントが、互いに異なる角度で軸方向に形成
    された複数の羽根状エレメントを有する反応器。
  2. 【請求項2】 ミキシングエレメントが、交互に、かつ
    90°の角度で連設された、右捩りの羽根からなる複数
    の螺旋状エレメントと左捩りの羽根からなる複数の螺旋
    状エレメントとで構成されている請求項1記載の反応
    器。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の反応器に、平均線速度
    0.15〜1.5m/秒、ウェバー数30〜900で、
    反応により二相に分する流体を供給する反応方法。
JP3318324A 1991-11-05 1991-11-05 反応器および反応方法 Expired - Lifetime JP3069420B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3318324A JP3069420B2 (ja) 1991-11-05 1991-11-05 反応器および反応方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3318324A JP3069420B2 (ja) 1991-11-05 1991-11-05 反応器および反応方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05123566A JPH05123566A (ja) 1993-05-21
JP3069420B2 true JP3069420B2 (ja) 2000-07-24

Family

ID=18097915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3318324A Expired - Lifetime JP3069420B2 (ja) 1991-11-05 1991-11-05 反応器および反応方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3069420B2 (ja)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2829531A1 (de) 2013-07-24 2015-01-28 Evonik Industries AG Verfahren zur Regulierung des Wassergehalts in einem kontinuierlichen Verfahren zur Herstellung von Methacrolein
EP2883859A1 (de) 2013-12-12 2015-06-17 Evonik Industries AG Tertiäre Alkylamine als Cokatalysator bei der Methacrolein-Synthese
EP2998284A1 (de) 2014-09-18 2016-03-23 Evonik Röhm GmbH Optimiertes Verfahren zur Herstellung von Methacrolein
EP3587390A1 (de) 2018-06-26 2020-01-01 Röhm GmbH Verfahren zur herstellung von mma in hohen ausbeuten
EP3608305A1 (en) 2018-08-10 2020-02-12 Röhm GmbH Process for producing methacrylic acid or methacrylic acid esters
EP3613726A1 (en) 2018-08-21 2020-02-26 Röhm GmbH Continuous process for preparing methacrolein
EP3786148A1 (de) 2019-08-28 2021-03-03 Röhm GmbH Vereinfachte aufarbeitung des reaktoraustrags einer oxidativen veresterung
EP3798202A1 (de) 2019-09-25 2021-03-31 Röhm GmbH Verfahren zur aufreinigung von methylmethacrylat von leichtsiedenden komponenten
EP3945088A1 (de) 2020-07-30 2022-02-02 Röhm GmbH Vorgehen zur minimierung des aktivitätsverlusts bei im kreislaufbetrieb ausgeführten reaktionsschritten
WO2022238144A1 (de) 2021-05-10 2022-11-17 Röhm Gmbh Ungesättigte ester, enthaltend ein additiv zur reduktion und stabilisierung des gelbwertes

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT401926B (de) * 1995-03-03 1996-12-27 Inowa Gmbh & Co Kg Reaktionsbehälter zur kontinuierlichen chemischen behandlung von flüssigkeiten, insbesondere von abwässern
JP4556289B2 (ja) * 2000-05-31 2010-10-06 旭硝子株式会社 クロルヒドリンの製造方法
JP2003073588A (ja) * 2001-08-31 2003-03-12 Dainippon Ink & Chem Inc 印刷インキの製造方法
DE102014223550B4 (de) * 2014-11-18 2016-09-15 Franke Kaffeemaschinen Ag Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Milchschaum
CN113398870B (zh) * 2021-07-27 2022-04-15 上海爱仑倍思环境科技有限公司 一种硫化零价铁复合纳米材料的制备设备

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2829531A1 (de) 2013-07-24 2015-01-28 Evonik Industries AG Verfahren zur Regulierung des Wassergehalts in einem kontinuierlichen Verfahren zur Herstellung von Methacrolein
EP2883859A1 (de) 2013-12-12 2015-06-17 Evonik Industries AG Tertiäre Alkylamine als Cokatalysator bei der Methacrolein-Synthese
EP2998284A1 (de) 2014-09-18 2016-03-23 Evonik Röhm GmbH Optimiertes Verfahren zur Herstellung von Methacrolein
EP3587390A1 (de) 2018-06-26 2020-01-01 Röhm GmbH Verfahren zur herstellung von mma in hohen ausbeuten
WO2020001957A1 (de) 2018-06-26 2020-01-02 Röhm Gmbh Verfahren zur herstellung von mma in hohen ausbeuten
EP3608305A1 (en) 2018-08-10 2020-02-12 Röhm GmbH Process for producing methacrylic acid or methacrylic acid esters
WO2020030374A1 (en) 2018-08-10 2020-02-13 Röhm Gmbh Process for producing methacrylic acid or methacrylic acid esters
EP3613726A1 (en) 2018-08-21 2020-02-26 Röhm GmbH Continuous process for preparing methacrolein
WO2020038696A1 (en) 2018-08-21 2020-02-27 Röhm Gmbh Continuous process for preparing methacrolein
EP3786148A1 (de) 2019-08-28 2021-03-03 Röhm GmbH Vereinfachte aufarbeitung des reaktoraustrags einer oxidativen veresterung
WO2021037660A1 (de) 2019-08-28 2021-03-04 Röhm Gmbh Vereinfachte aufarbeitung des reaktoraustrags einer oxidativen veresterung
EP3798202A1 (de) 2019-09-25 2021-03-31 Röhm GmbH Verfahren zur aufreinigung von methylmethacrylat von leichtsiedenden komponenten
WO2021058293A1 (de) 2019-09-25 2021-04-01 Röhm Gmbh Verfahren zur aufreinigung von methylmethacrylat von leichtsiedenden komponenten
EP3945088A1 (de) 2020-07-30 2022-02-02 Röhm GmbH Vorgehen zur minimierung des aktivitätsverlusts bei im kreislaufbetrieb ausgeführten reaktionsschritten
WO2022022939A1 (en) 2020-07-30 2022-02-03 Röhm Gmbh Process for minimising the loss of activity in reaction steps carried out in circulation
WO2022238144A1 (de) 2021-05-10 2022-11-17 Röhm Gmbh Ungesättigte ester, enthaltend ein additiv zur reduktion und stabilisierung des gelbwertes

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05123566A (ja) 1993-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3069420B2 (ja) 反応器および反応方法
US5616818A (en) Process for the polynitration of aromatic compounds
US5726258A (en) Continuous preparation of polymers
US3534090A (en) Hydrocarbon oxidation
EP1073621B1 (en) Preparation of organic acids
US4777287A (en) Recycle of vaporized solvent in liquid phase oxidation of an alkyl aromatic
EP2477958B1 (en) High shear system and method for the production of acids
EP2155651A1 (en) Method of producing ethyl acetate
JP2007522253A (ja) 液体の硝酸エステルの製造法
EP0373966B1 (en) Manufacture of organic nitro compounds
CN109665963B (zh) 一种2,6-二甲基硝基苯的合成方法
EP2137100B1 (en) High shear process for the production of chloral
EP2158180B1 (en) System and process for production of nitrobenzene
Atapalkar et al. Scalable, sustainable and catalyst-free continuous flow ozonolysis of fatty acids
DE1927937A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Benzoldicarbonsaeuren bzw. Benzoldicarbonsaeureestern
CA2682097C (en) High shear system and process for the production of acetic anhydride
US4242309A (en) Apparatus for ozonizing unsaturated compounds
US4185025A (en) Continuous process for ozonizing unsaturated compounds
JP5183027B2 (ja) ジニトロトルエンの製造方法
WO2003078369A1 (de) Oxidation von o-xylol zu o-tolylsäure und anderen oxidationsprodukten durch gestaffelte zufuhr eines sauerstoffhaltigen gases
US2445741A (en) Apparatus for the manufacture of explosives
EA015238B1 (ru) Система и способ получения гидроперекиси кумола
JP2002255904A (ja) ニトロクロロベンゼンを製造するための連続的な断熱的方法
US11084013B1 (en) Metal-free catalytic oxidation system, an oxygenation method and a method for producing benzoic acid derivatives
CN1353105A (zh) 制备一硝基甲苯的连续等温方法