JP3076653B2

JP3076653B2 - スラリー液と液との二相分離方法及び装置

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Publication number: JP3076653B2
Application number: JP04019090A
Authority: JP
Inventors: 豊桑原; 邦彦山下; 英朗尾花
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 2000-08-14
Anticipated expiration: 2015-08-14
Also published as: JPH05212209A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スラリー液と、これよ
り密度が小さく前記スラリーと混合した後静置した場合
に二液連続相を形成する液との混合物（以下混合液とい
う）を、セトラーを用いて二液連続相に連続分離するに
際し、セトラー内におけるスラリー液の滞留時間をスラ
リー中の固相成分が変質しないように充分に小さく保持
する方法と装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】化学工業においては、微粒子の固体触媒
スラリー液を用いた反応方式、例えば液液固相反応や気
液液固相反応などの反応方式が多く行われている。通常
このための装置は、反応を行う反応装置と、触媒スラリ
ー液と反応液とを分離する分離装置から成っている。

【０００３】例えば、ベンゼンを部分水素化したシクロ
ヘキセンを製造する方法としては、主に金属ルテニウム
よりなる水素化触媒粒子を水に懸濁させ、溶解してきた
ベンゼンを部分水添する方法（特開昭６１−５０９３０
号公報、特開昭６２−４５５４４号公報、特開昭６２−
８１３３２号公報）が提案されている。その明細書によ
れば、触媒として２００×１０^-8ｃｍ以下に微粒化され
た金属ルテニウムに亜鉛化合物を助触媒とし、酸化ジル
コニウムもしくは酸化ハフニウムを添加したものを用い
る実施例が記載されている。

【０００４】それによれば、撹拌槽に触媒と硫酸酸性水
溶液を仕込んで触媒スラリー液とし、これにベンゼンと
水素とを連続的に供給し、反応温度１００〜２００℃
で、反応圧力１０〜１００ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、滞留時間数
分〜２時間、接触反応したのち、セトラーにて触媒スラ
リー液と反応液との二液連続相に分離し、反応液よりシ
クロヘキセンを取得し、触媒スラリー液は撹拌槽に戻し
て再使用するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この触媒は反
応場の環境から数分間離れただけで変質し、選択性が低
下する性質を持っているため、触媒スラリー液と反応液
との混合液は、できるだけ早く二液連続相に分離して、
触媒スラリー液を反応槽（撹拌槽）に戻す必要がある。
また、この金属触媒はスラリー液の流動が止まるとすぐ
に沈降分離し、再分散に時間を要するため、セトラー下
部は触媒粒子が堆積しないように安息角以上の傾斜をつ
けることが好ましく、例えば下に頂点を持つコーン型に
して流動性を良くする必要がある。ところが、下部の形
状をコーン型にすると、セトラー内におけるスラリー液
の占める容積が大きくなるため、スラリー液の滞留時間
が長くなることになる。また、従来のように、このスラ
リー液と反応液との混合液をセトラー内に単一ノズルで
フィードすると、その速度エネルギーによって系が乱さ
れ、分散帯の厚みが非常に大きくなることも、この傾向
を助長することになる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、上
記の問題点を解決するために、セトラー内におけるスラ
リー液の滞留時間を極力少なくする方法、装置について
研究した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は（１）固相成分を有するスラリー液（Ｉ）と、これよ
り密度が小さくかつ前記スラリー液と混合した後静置し
た場合に二液連続相を形成する液（ＩＩ）との混合物
を、セトラー内の静置時における二液の分離界面付近に
低流速で供給し、次いで、二液連続相に分離後のスラリ
ー液を、同液中の固相成分を流動状態に保持する一方、
二相連続相に分離後の該スラリー液を、該固相成分が変
質しない時間内の滞留時間となるように、充分に小さい
流路容積を有する流路を通して、セトラーから抜き出す
ことを特徴とするスラリー液（Ｉ）と液（ＩＩ）との二
相分離方法。（２）請求項１に記載のスラリー液（Ｉ）と液（Ｉ
Ｉ）との混合物をセトラー内の静置時における二液の分
離界面付近に低流速で供給する手段と、二液連続相に分
離後のスラリー液を、同液中の固相成分を流動状態に保
持する一方、該スラリーの滞留時間が該固相成分が変質
しない時間内となるように、充分に小さい流路容積を有
する流路を形成するべくスペーサを配置し、この流路を
通して、二相連続相に分離後の該スラリー液を、セトラ
ーから抜き出す手段から成るスラリー液（Ｉ）と液（Ｉ
Ｉ）との二相分離装置である。

【０００７】まず、セトラー（１）内の液の流れについ
て説明する。セトラー（１）に連続的に供給される二液
の混合液（２）は、図１のように分散帯（３）を形成
し、二液の連続相に分離され、反応液（４）は上部か
ら、スラリー液（５）は下部から連続的に取り出され
る。ここで分散帯（３）とは、二液連続相にはさまれた
液液の混合相であり、スラリー液が反応液より多い場合
は、スラリー液は連続的に下降し、反応液は液滴となっ
て上昇し、反応液の連続相に到達しようとしている状態
を言う。逆に反応液がスラリー液より多い場合は、反応
液は連続的に上昇し、スラリー液は液滴となって下降
し、スラリー液の連続相に到達しようとしている状態を
言う。

【０００８】また分離界面（６）とは、この混合液の供
給及び反応液とスラリー液の排出を停止して静置する
と、図２のように静置時における二液連続相の界面
（６）が現れるが、この界面のことを言う。次に具体的
に説明する。まず、セトラー（１）の下部の形状は、ス
ラリー液中の固相成分、例えば触媒粒子が堆積しないよ
うに安息角以上の傾斜角度を持った形、例えば下に頂点
をもつコーン型や角錐型のようにすることが好ましい。
これによって前記固相成分、例えば触媒の流動状態を確
保するためである。コーンの数は一つでも多数でもよ
い。また上部の反応液の分離域は円筒型でも角型でも多
角型でもよいが、分離に必要な面積は確保する必要があ
る。ここで、分離に必要な面積とは、セトラー内におい
て反応液の液滴が分散帯の中を上昇し上部の連続相に到
達してその厚みを増大する速度よりも、反応液の抜き出
し速度が小さくなるようにしたときの面積である。即
ち、スラリー液が反応液に実質的に混入しないだけの大
きさの面積をとる必要がある。

【０００９】次に分散帯の厚みを最小限にするために
は、二液の混合液をセトラー内の静置時における二液の
分離界面付近に低流速で供給する。つまり分離界面をで
きるだけ乱さないようにする。そのためには、セトラー
内に混合液を導入する導入口の開口面積をできるだけ大
きくし、さらに均一に導入するために、例えば図３〜９
のようにセトラーの一方の内部壁面に混合液の供給路
（１１）を設け、その供給路に多数の孔（７）またはス
リット（７）を切り、これを混合液の導入口（７）とす
る方法や、図１０〜１１のようにセトラー内部から放射
状に導入する方法、あるいは図１２〜１４のようにセト
ラー内の周囲から導入する方法などが考えられる。ただ
し、図１０〜１１の場合の導入口はセトラーの中心にあ
る必要はなく、あくまでも分散帯の厚みを増やさないた
めに、水平方向に混合液を導入することが望ましい。従
って、この場合の導入口の数はいくつあってもよい。

【００１０】いずれの場合も導入口における混合液の流
速をできるだけ低くすることが重要である。平均流速
は、場合により異るから限定はできないが、例えば前記
触媒の場合は０．００１ｍ／秒以上２ｍ／秒以下の範囲
にすることが望ましい。これは、平均流速を０．００１
ｍ／秒より小さくしても分散帯の乱れを防止する効果が
上がらず、導入口の開口面積が極端に大きくなりすぎる
からである。また２ｍ／秒より大きくすると速度エネル
ギーによって分離界面が乱され、分散帯の厚みが大きく
なりすぎるからである。

【００１１】一方、二液連続相に分離後のスラリー液中
の固相成分が変質を起さぬうちに、セトラーから抜きと
るため、その流路容積を充分に小さくするためには、セ
トラー内の分散帯より下のスラリー相にスペーサー
（８）を設ける。こで、流路容積とは、分散帯より下の
スラリー相とコーン部において、スラリー液が存在する
全容積を言う。このときスペーサー（８）は中空でも中
実でもよい。中空でもよい理由は、図３〜６に示すよう
にスペーサー下部に開口部（９）を設けておけば固相成
分粒子は沈降し、この開口部から排出されるため、スペ
ーサー内の空間には非常に希薄なスラリー液のみが残存
することになり、固相成分例えば触媒粒子の滞留による
反応への影響は無視し得るからである。また、このスペ
ーサーの上部は固相成分粒子が堆積しないように安息角
以上の傾斜角度をもたせることが好ましく、例えば山型
のような形にするとよい。この山型は先が角ばっていて
も丸くなっていても問題ない。

【００１２】また、スラリー液の流路容積を少なくする
ためには、スラリー相に設置するスペーサーを分割する
ことが有効である。スペーサーの形状は、図３〜６のよ
うにセトラー長手方向中心線と平行に分割してもよい
し、これとは逆に直角方向に分割してもよい。図１０〜
１１のように放射状に分割してもよい。そのとき、分割
したスペーサー間やスペーサーとセトラー壁面との間の
スラリー液の流路（１２）は、固相成分粒子が堆積しな
いように安息角以上の角度とする。また、その幅は小さ
いほうがよいが、固相成分粒子、例えば触媒粒子の性状
との関係で任意に設定できる。例えば、触媒粒子が０．
００１ｍ／秒以上１０ｍ／秒以下の速度で通過し得る幅
であればよい。特定の触媒については、例えば０．０１
ｍ／秒〜１ｍ／秒である。

【００１３】さらに、先に述べた導入口と、このスペー
サーとの距離を近づければ、セトラー内のスラリー液量
を減らすために一層効果的である。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を触媒粒子に例をとり
具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定される
ものではない。

【００１５】

【実施例１】図３〜６は、横型で下部コーン型のセトラ
ー（１）に二液の混合液（２）を低流速で供給するため
の導入口（７）と、スラリー液の流路（１２）の容積を
必要かつ充分に小さくするためのスペーサー（８）を設
置した例である。各図は横式図である。

【００１６】図３はセトラー内部を示す平面断面図、図
４は同正面断面図、図５は同側面断面図、図６はスペー
サーの斜視図である。導入口は、二液混合液のセトラー
内に流入する平均流速が約０．１ｍ／秒となるような開
口面積とした。スペーサーは、中空とし、下部に開口部
（９）を、上部にガス抜き用のベント管（１０）を設
け、セトラー長手方向中心線と平行に分割して設置し
た。さらに、セトラー内のスラリー液量を減らすため
に、導入口の下端とスペーサー上端との距離を近づけ、
約０．１５ｍとした。

【００１７】このセトラーを用いて、シクロヘキセン製
造プロセスにおけるベンゼンの水添触媒スラリーと反応
液との連続分離を行った。スラリー液の密度は約１．０
ｇ／ｃｍ³、反応液の密度は約０．７ｇ／ｃｍ³であ
る。この運転の結果、セトラー内におけるスラリー液の
滞留時間を数分のオーダーとなし得た。すなわち、この
ような導入口とスペーサーのない装置にくらべて約１／
１０にすることができたために、反応場から離れること
による触媒の変質はまったくみられなかった。

【００１８】

【実施例２】また、このセトラーを用いて、スペーサー
の取り付け方向を９０度変えたものに入れ換えて、同じ
二液混合液の連続分離を同じ流速条件で行った。その結
果は実施例１と同様で、反応場から離れることによる触
媒の変質はまったくみられなかった。

【００１９】

【実施例３】図７〜９は、横型で下部に角錐状のスペー
サー（８）を四つ設けたセトラーに二液混合液を低流速
で供給するための導入口（７）と前記スペーサー（８）
を設置した例である。それぞれ平面、正面及び側面の断
面図である。各角錐からでたスラリー液は集合管（１
３）で連結し一本にまとめて取り出すようにした。

【００２０】導入口は、二液混合液のセトラー内に流入
する平均流速が約０．３ｍ／秒となるような開口面積と
した。スペーサーは、これらの図のように設置し、スペ
ーサー上端と導入口下端との距離は約０．３ｍとした。
このセトラーを用いて、実施例１と同じ二液混合液の連
続分離を同じ流速条件で行った。

【００２１】その結果は、実施例１と同様で、反応場か
ら離れることによる触媒の変質はまったくみられなかっ
た。

【００２２】

【実施例４】図１０，１１は、竪型で下部コーン型のセ
トラーに二液混合液を低流速で供給するための導入口
（７）とスペーサーを設置した例である。図１０，１１
はそれぞれ、平面及び正面の断面図である。二液混合液
は、装置中心からセトラー内に実質的に水平方向に、か
つ、放射状に流入するが、このときの平均流速が約０．
２ｍ／秒となるような導入口の開口面積とした。

【００２３】スペーサーは、この図のように設置し、ス
ペーサー上端と導入口下端との距離は約０．２ｍとし
た。このセトラーを用いて、実施例１と同じ二液混合液
の連続分離を同じ流速条件で行った。その結果は、実施
例１と同様で、反応場から離れることによる触媒の変質
はまったくみられなかった。

【００２４】

【実施例５】図１２〜１４は、竪型で下部コーン型のセ
トラーに二液混合液を周囲から実質的に水平方向に低流
速で供給するための導入口（７）とスペーサー（８）を
設置した例である。図１２，１３，１４は、それぞれ平
面、正面及び側面の断面図である。

【００２５】二液混合液は、装置の外周部からセトラー
の中心に向かって流入するが、このときの平均流速が約
０．２ｍ／秒となるような導入口の開口面積とした。ス
ペーサーは、この図のように分割設置し、スペーサー上
端と導入口下端との距離は約０．２ｍとした。このセト
ラーを用いて実施例１の二液混合液の連続分離を同じ流
速条件で行った。

【００２６】その結果は実施例１と同様で、反応場から
離れることによる触媒の変質はまったくみられなかっ
た。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、セトラーに、低流速で混合液
を実質的に水平方向に供給する導入口と、スラリー液の
流路容積を小さくするスペーサーを取り組むことによ
り、セトラー内におけるスラリー液の滞留時間を必要充
分に小さくできる。このときにより、スラリー液に含ま
れる固相成分、例えば触媒の変質を防ぐことができる。
また反応に寄与しない固相成分を充分に少ない量、例え
ば最小限の量、におさえることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセトラーを用いて、スラリー液と液と
を二液連続相に連続分離するときの、液の流れの状態を
示す図である。

【図２】本発明のセトラーへの二液混合液の供給及び反
応液とスラリー液の排出を停止したときの、セトラー内
の液の状態を示す図である。

【図３】本発明の実施態様の第一の例であり、横型下部
コーン型セトラーに二液混合液の導入口と、コーン部に
スペーサーを取り付けたときの平面断面図である。

【図４】本発明の実施態様の第一の例であり、正面断面
図である。

【図５】本発明の実施態様の第一の例であり、側面断面
図である。

【図６】本発明の実施態様の第一の例であり、スペーサ
ーの斜視図である。

【図７】本発明の実施態様の第二の例であり、横型で下
部に角錐を四つ設けたセトラーに二液混合液の導入口
と、角錐部にスペーサーを取り付けたときの平面断面図
である。

【図８】本発明の前記第二の例の平面断面図である。

【図９】本発明の前記第二の例の側面断面図である。

【図１０】本発明の実施態様の第三の例であり、竪型下
部コーン型セトラーの中心部に二液混合液の導入口を、
コーン部にスペーサーを取り付けたときの平面断面図で
ある。

【図１１】本発明の前記第三の例の正面断面図である。

【図１２】本発明の実施態様の第四の例であり、竪型下
部コーン型セトラーの外周部に二液混合液の導入口を、
コーン部にスペーサーを取り付けたときの平面断面図で
ある。

【図１３】本発明の前記第四の例の正面断面図である。

【図１４】本発明の前記第四の例の側面断面図である。

【符号の説明】１セトラー２混合液３分散帯４反
応液５スラリー液６二液連続相の界面
７導入口８スペーサー１１混合液供給路
１２スラリー液の流路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固相成分を有するスラリー液（Ｉ）と、
これより密度が小さくかつ前記スラリー液と混合した後
静置した場合に二液連続相を形成する液（ＩＩ）との混
合物を、セトラー内の静置時における二液の分離界面付
近に低流速で供給し、次いで、二液連続相に分離後のス
ラリー液を、同液中の固相成分を流動状態に保持する一
方、二相連続相に分離後の該スラリー液を、該固相成分
が変質しない時間内の滞留時間となるように、充分に小
さい流路容積を有する流路を通して、セトラーから抜き
出すことを特徴とするスラリー液（Ｉ）と液（ＩＩ）と
の二相分離方法。
【請求項２】請求項１に記載のスラリー液（Ｉ）と液
（ＩＩ）との混合物をセトラー内の静置時における二液
の分離界面付近に低流速で供給する手段と、二液連続相
に分離後のスラリー液を、同液中の固相成分を流動状態
に保持する一方、該スラリーの滞留時間が該固相成分が
変質しない時間内となるように、充分に小さい流路容積
を有する流路を形成するべくスペーサを配置し、この流
路を通して、二相連続相に分離後の該スラリー液を、セ
トラーから抜き出す手段から成るスラリー液（Ｉ）と液
（ＩＩ）との二相分離装置。