JP3090584B2 - 接触反応方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、触媒粒子を用いる液相
反応方法及び反応装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】触媒粒子を用いる液相反応に関しては数
多くの反応が知られている。このような液相反応におい
ては、触媒粒子を含む液体は、撹拌機により撹拌され
る。この場合、撹拌機は、触媒粒子を液体中に均一に分
散させるために、比較的高速で回転される。従って、液
体中の触媒粒子は、その撹拌羽根との接触や、触媒粒子
相互の接触等により、次第に微粉末化されていくという
問題がある。触媒粒子が機械的強度が弱く、破壊されや
すいものである場合には、その触媒粒子の微粉末化は特
に著しくなる。そして、このようにして触媒粒子が微粉
末化されると、その微粉末化された触媒粒子は反応器か
ら抜出される反応液に同伴して反応器から抜出され、反
応器内の触媒濃度を変動させて反応の安定性を阻害する
とともに、その反応器から抜出される反応液を汚染させ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、触媒粒子を
用いる液相反応において、触媒粒子の微粉末化が効果的
に防止された反応方法及び反応装置を提供することをそ
の課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。

【０００５】即ち、本発明によれば、触媒粒子の存在下
で１種以上の反応性ガスと反応性液体とを反応させる方
法において、（ｉ）触媒粒子と反応性液体が充填されて
いる縦型反応筒内下部における反応性液体中に反応性ガ
スをガス噴出ノズルから噴出させ、反応性液体中を気泡
として上昇させること、（ii）反応性液体中を反応性ガ
スが気泡として上昇する際のガスリフト効果により触媒
粒子を反応性液体とともに反応筒内を上昇させること、
（iii）反応筒の上端開口から、反応性ガスと触媒粒子
を含む反応液をその反応筒上端部を包囲するガス分離槽
内に流入させること、（iv）ガス分離槽内において反応
液中から反応性ガスをガス分離槽の上部空間に放出さ
せ、これを槽外へ抜出すとともに、反応液中に含まれて
いる触媒粒子をガス分離槽の底部へ沈降させること、
（v）ガス分離槽内の反応液をガス分離槽外へ抜出すこ
と、（vi）ガス分離槽の底部から触媒粒子を含む反応液
を抜出し、その反応液の自重により、配管又は熱交換器
を有する配管を介して反応筒内下部へ流入させること、
を特徴とする反応性ガスと反応性液体とを反応させる方
法が提供される。

【０００６】また、本発明によれば、触媒粒子の存在下
で少なくとも２種の反応性ガスを反応溶媒中で反応させ
る方法において、（ｉ）触媒粒子と反応溶媒が充填され
ている縦型反応筒内下部における反応溶媒中に反応性ガ
スをガス噴出ノズルから噴出させ、反応溶媒中を気泡と
して上昇させること、（ii）反応溶媒中を反応性ガスが
気泡として上昇する際のガスリフト効果により触媒粒子
を反応溶媒とともに反応筒内を上昇させること、（ii
i）反応筒の上端開口から、反応性ガスと触媒粒子を含
む反応液をその反応筒上端部を包囲するガス分離槽内に
流入させること、（iv）ガス分離槽内において反応液中
から反応性ガスをガス分離槽の上部空間に放出させ、こ
れを槽外へ抜出すとともに、反応液中に含まれている触
媒粒子をガス分離槽の底部へ沈降させること、（v）ガ
ス分離槽内の反応液をガス分離槽外へ抜出すこと、（v
i）ガス分離槽の底部から触媒粒子を含む反応液を抜出
し、その反応液の自重により、配管又は熱交換器を有す
る配管を介して反応筒内下部へ流入させること、を特徴
とする少なくとも２種の反応性ガスを反応させる方法が
提供される。

【０００７】さらに、本発明によれば、触媒粒子の存在
下で少なくとも２種の反応性液体を反応させる方法にお
いて、（ｉ）触媒粒子と反応性液体が充填されている縦
型反応筒内下部における反応性液体中にガスをガス噴出
ノズルから噴出させ、反応性液体中を気泡として上昇さ
せること、（ii）反応性液体中をガスが気泡として上昇
する際のガスリフト効果により触媒粒子を反応性液体と
ともに反応筒内を上昇させること、（iii）反応筒の上
端開口から、ガスと触媒粒子を含む反応液をその反応筒
上端部を包囲するガス分離槽内に流入させること、（i
v）ガス分離槽内において反応液中からガスをガス分離
槽の上部空間に放出さ、これを槽外へ抜出すとともに、
反応液中に含まれている触媒粒子をガス分離槽の底部へ
沈降させること、（v）ガス分離槽内の反応液をガス分
離槽外へ抜出すこと、（vi）ガス分離槽の底部から触媒
粒子を含む反応液を抜出し、その反応液の自重により、
配管又は熱交換器を有する配管を介して反応筒内下部へ
流入させること、を特徴とする少なくとも２種の反応性
液体を反応させる方法が提供される。

【０００８】さらにまた、本発明によれば、触媒粒子の
存在下で１種以上の反応性ガスと反応性液体とを反応さ
せる方法において、（ｉ）触媒粒子と反応性液体が充填
されている縦型反応筒内下部における反応性液体中に反
応性ガスをガス噴出ノズルから噴出させ、反応性液体中
を気泡として上昇させること、（ii）反応性液体中を反
応性ガスが気泡として上昇する際のガスリフト効果によ
り触媒粒子を反応性液体とともに反応筒内を上昇させる
こと、（iii）反応筒の上端開口から、反応性ガスと触
媒粒子を含む反応液をその反応筒上端に連結された第１
ガス分離槽内に流入させること、（iv）第１ガス分離槽
内において反応液中から反応性ガスを第１ガス分離槽の
上部空間に放出させ、これを第１ガス分離槽外へ抜出す
こと、（v）反応筒内上部から触媒粒子を含む反応液を
配管を介して第２ガス分離槽内へ流入させること、（v
i）第２ガス分離槽内において反応液中から反応性ガス
を第２ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを槽外へ
抜出すとともに、反応液を第２ガス分離槽外へ抜出すこ
と、（vii）第２ガス分離槽内下部から触媒粒子を含む
反応液を抜出し、その自重により、配管又は熱交換器を
有する配管を介して反応筒内下部へ流入させること、を
特徴とする反応性ガスと反応性液体とを反応させる方法
が提供される。

【０００９】さらにまた、本発明によれば、触媒粒子の
存在下で少なくとも２種の反応性ガスを反応溶媒中で反
応させる方法において、（ｉ）触媒粒子と反応溶媒が充
填されている縦型反応筒内下部における反応溶媒中に反
応性ガスをガス噴出ノズルから噴出させ、反応溶媒中を
気泡として上昇させること、（ii）反応溶媒中を反応性
ガスが気泡として上昇する際のガスリフト効果により触
媒粒子を反応溶媒とともに反応筒内を上昇させること、
（iii）反応筒の上端開口から、反応性ガスと触媒粒子
を含む反応液をその反応筒上端に連結された第１ガス分
離槽内に流入させること、（iv）第１ガス分離槽内にお
いて反応液中から反応性ガスを第１ガス分離槽の上部空
間に放出させ、これを第１ガス分離槽外へ抜出すこと、
（v）反応筒内上部から触媒粒子を含む反応液を配管を
介して第２ガス分離槽内へ流出させること、（vi）第２
ガス分離槽内において反応液中から反応性ガスを第２ガ
ス分離槽の上部空間に放出させ、これを槽外へ抜出すと
ともに、反応液を第２ガス分離槽外へ抜出すこと、（vi
i）第２ガス分離槽内下部から触媒粒子を含む反応液を
抜出し、その自重により、配管又は熱交換器を有する配
管を介して反応筒内下部へ流入させること、を特徴とす
る少なくとも２種の反応性ガスを反応させる方法が提供
される。

【００１０】さらにまた、本発明によれば、触媒粒子の
存在下で少なくとも２種の反応性液体を反応させる方法
において、（ｉ）触媒粒子と反応性液体が充填されてい
る縦型反応筒内下部における反応性液体中にガスをガス
噴出ノズルから噴出させ、反応性液体中を気泡として上
昇させること、（ii）反応性液体中をガスが気泡として
上昇する際のガスリフト効果により触媒粒子を反応性液
体とともに反応筒内を上昇させること、（iii）反応筒
の上端開口から、ガスと触媒粒子を含む反応液をその反
応筒上端に連結された第１ガス分離槽内に流入させるこ
と、（iv）第１ガス分離槽内において反応液中からガス
を第１ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを第１ガ
ス分離槽外へ抜出すこと、（v）反応筒内上部から触媒
粒子とガスを含む反応液を配管を介して第２ガス分離槽
内へ流出させること、（vi）第２ガス分離槽内において
反応液中から反応性ガスを第２ガス分離槽の上部空間に
放出させ、これを槽外へ抜出すとともに、反応液を第２
ガス分離槽外へ抜出すこと、（vii）第２ガス分離槽内
下部から触媒粒子を含む反応液を抜出し、その自重によ
り、配管又は熱交換器を有する配管を介して反応筒内下
部へ流入させること、を特徴とする少なくとも２種の反
応性液体を反応させる方法が提供される。

【００１１】さらにまた、本発明によれば、触媒粒子の
存在下において、（ｉ）１種以上の反応性ガスと反応性
液体とを反応させるか、（ii）少なくとも２種の反応性
ガスを反応溶媒中で反応させるか、又は（iii）少なく
とも２種の反応性液体を反応させる装置であって、縦型
反応筒と、反応筒上端部を包囲するガス分離槽と、ガス
分離槽内下部と反応筒内下部との間を連絡させる配管又
は熱交換を有する配管と、反応筒内下部にガスを噴出さ
せるためのガス噴出ノズルと、液体を供給するための液
体供給管と、ガス分離槽内で分離されたガスを槽外へ抜
出すためのガス抜出し管と、ガス分離槽内の液体を槽外
へ抜出すための液体抜出し管を備えたことを特徴とする
反応装置が提供される。

【００１２】さらにまた、本発明によれば、触媒粒子の
存在下において、（ｉ）１種以上の反応性ガスと反応性
液体とを反応させるか、（ii）少なくとも２種の反応性
ガス反応溶媒中で反応させるか、又は（iii）少なくと
も２種の反応性液体を反応させる装置であって、縦型反
応筒と、反応筒上端に連結された反応筒の水平断面積よ
り大きな水平断面積を有する第１ガス分離槽と、反応筒
内上部と配管を介して連絡する第２ガス分離槽と、第２
ガス分離槽内下部と反応筒内下部との間を連絡させる配
管又は熱交換器を有する配管と、反応筒内下部にガスを
噴出させるためのガス噴出ノズルと、液体を供給するた
めの液体供給管と、第１ガス分離槽内で分離された第１
ガス分離ガスを槽外へ抜出すためのガス抜出し管と、第
２ガス分離槽内の液体を第２ガス分離槽外へ抜出するた
めの液体抜出し管と、第２ガス分離槽内で分離されたガ
スを第２ガス分離槽外へ抜出すためのガス抜出し管を備
えたことを特徴とする反応装置が提供される。

【００１３】本明細書における用語の定義は以下の通り
である。反応性液体とは、反応成分である液体の他、液
体状又は固体状の反応成分を反応溶媒に溶解させた溶液
を包含する。また、反応性ガスとは、反応成分であるガ
スの他、反応成分であるガスと反応に関与しないガスと
の混合物を包含する。反応性ガスは一種又は二種以上で
あることができる。さらに、ガスリフト効果とは、液体
中にガスを噴出させたときに、気泡を含む液体の密度が
小さくなることに起因して、気泡を含む液体が液中を上
昇する現象を意味する。

【００１４】次に、本発明を図面により説明する。図１
は本発明の反応装置の１例についての模式図を示す。図
１において、１は縦型反応筒、２はガス分離槽、３は配
管、８はガス巻込み防止板、９は電気ヒータを示す。縦
型の反応筒１は、中空筒体からなる。この反応筒１内下
部には、反応筒内下部にガスを噴出させるためのガス噴
出ノズル（ガス噴出孔）が配設され、このガス噴出ノズ
ルには、ガス導入管４が連結されている。また、この反
応筒底部には、反応筒内下部に液体を供給するための液
体供給管５が連結されている。

【００１５】反応筒１の上方には、反応筒上端部を包囲
するガス分離槽２が配設されている。このガス分離槽２
は、反応筒１の水平断面積よりも大きな断面積を有する
密閉筒体からなり、その天板には、その槽内で分離され
たガスを槽外へ抜出すためのガス抜出し管６が連結さ
れ、そのガス分離槽２の上部周壁には、槽内の液体を槽
外へ抜出すための液体抜出し管７が連結されている。ま
た、ガス分離槽２内には、液体抜出し口の前方に、液体
中にガスが巻込まれて液体の抜出しが行われることを防
止するために、ガス巻込み防止板８が配設されている。
このものは平板であってもよいし、弯曲板であってもよ
く、その形状は特に制約されない。反応筒上端は、ガス
分離槽内に形成される液面より下方又は上方に位置する
ことができる。また、槽内の液体の抜出しに際しては、
液面付近の位置から槽外へ抜出するのが好ましい。

【００１６】ガス分離槽２と反応筒１との間には、ガス
分離槽内下部と反応筒内下部を連絡させる配管３が配設
されている。この配管３におけるその上端はガス分離槽
２の底部に連結し、その下端は反応筒１の下部周壁に連
結している。配管３には、反応筒１での反応により生じ
た反応熱を除去したり、反応筒１での反応に必要な熱量
を供給するために、熱交換器を付設することもできる。

【００１７】ガス分離槽２の水平断面積Ｓ（２）と反応
筒１の水平断面積Ｓ（１）との比Ｓ（２）／Ｓ（１）は
２〜２００、好ましくは５〜１００の範囲である。

【００１８】図１に示した構造の反応装置を用いて、触
媒粒子の存在下で反応性ガスと反応性液体とを反応させ
るためには、先ず、反応筒１内に反応性液体と触媒粒子
をあらかじめ充填した後、ガス導入管４を通して反応性
ガスを反応筒１内の下部から上方向に噴出させ、反応性
液体中を気泡として上昇させる。このようにして、反応
性ガスを反応性液体中を気泡として上昇させると、その
際のガスリフト効果により、触媒粒子は反応性液体とと
もに反応筒内を上昇する。このような触媒粒子の上昇に
より、反応筒内の反応性液体中への触媒粒子の分散が達
成され、反応筒内においては、反応性ガスと反応性液体
との円滑な反応が行われる。

【００１９】反応筒内での反応により得られる反応液
は、未反応の反応性ガスと触媒粒子を含み、反応筒の上
方に配設されているガス分離槽２内に流入し、このガス
分離槽内に保持される。この場合、反応液はその液面が
反応筒上端よりも上方に位置させる。図１において、１
４は反応液の液面を示す。このガス分離槽２において
は、反応液中に含まれていた未反応の反応性ガスが液面
から上部空間に放散され、反応液中に含まれていた触媒
粒子がガス分離槽２内の底部に沈降する。ガス分離槽２
内において分離された未反応の反応性ガスは、ガス抜出
し管６を通して抜出され、反応液は、反応筒の上端より
上方の位置から液体抜出し管７を通して抜出される。こ
のとき、ガス巻き込み防止板８をガス分離槽２内に設置
することにより、反応性ガスの液体抜き出し部への混入
を防ぎ、反応液を静置状態で液抜き出し管７を通して抜
き出すことができる。液抜出し部にガスの上昇流が存在
すると、触媒粒子の流動を生じ、触媒粒子が液抜き出し
部から液とともに流出するようになる。ガス巻込み防止
板８の配設によりこれを防止することができる。ガス分
離槽２の底部に沈降した触媒粒子は、反応液とともに、
その自重により、配管３を通って反応筒１内の下部に循
環される。このようにして反応筒１内下部に循環された
触媒粒子は、再び、前記のようにして反応筒内を上昇す
る。また、触媒流出防止用のフィルターを、必要に応じ
てガス分離槽２の液体抜出し口の前方又は液体抜出し管
７に設置することができる。

【００２０】図２に本発明の反応装置の他の例について
の模式図を示す。図２において、２１は縦型反応筒、２
２は第１ガス分離槽、２３は第２ガス分離槽、２４は熱
交換器、４９はガス巻込み防止板を示す。縦型反応筒２
１は中空筒体からなる。この反応筒１下部には、反応筒
内下部にガスを噴出させるためのガス噴出ノズル（ガス
噴出口）３８が配設され、このガス噴出孔には、ガス導
入管２８が連結されている。反応筒１の上端には、逆円
錐台形状の短管２６を介して第１ガス分離槽２２が連結
されている。この第１ガス分離槽２２は、反応筒２１の
水平断面積と同じもしくはそれよりも大きな断面積を有
する密閉筒体からなり、その天板２５には、その槽内で
分離されたガスを槽外へ抜出すためのガス抜出し管３０
が連結されている。

【００２１】第２ガス分離槽内下部と反応筒内下部とは
熱交換器２４を介して連結する配管３５、３６によって
連絡されている。配管３５の上端は逆円錐台形状の短管
３４を介して第２ガス分離槽２３の下端と連結し、その
下端は熱交換器２４の入口に連結する。配管３６の上端
は熱交換器の出口に連結し、その下端は反応筒底部に連
結している。熱交換器２４と反応筒２１内下部を連絡さ
せる配管３６には、反応筒内下部に液体を供給するため
の液体供給管３７が連結されている。この液体供給管３
７は、必ずしも配管３６に連結させる必要はなく、反応
筒２１の底部又は下部に連結させることもできる。

【００２２】反応筒２１内上部と第２ガス分離槽２３内
とは配管３１で連絡されている。配管３１の一端は、反
応筒上部の周壁に連結され、その他端は第２ガス分離槽
の周壁に連結されている。第２ガス分離槽２３は、密閉
筒体からなり、その天板３３には、その槽内で分離され
たガスを槽外へ抜出すためのガス抜出し管３２が連結さ
れ、その周壁には、槽内の液体を槽外へ抜出すための液
体抜出し管２９が連結されている。また、その内部に
は、液体抜出し口の前方に、ガス巻込み防止板４９が配
設されている。ガス抜出し管３２は、第１ガス分離槽の
上部又はガス抜出し管３０に連結させることができる。

【００２３】第１ガス分離槽２２の水平断面積Ｓ（２）
と反応筒２１の水平断面積Ｓ（１）との比Ｓ（２）／Ｓ
（１）は、０．５〜５、好ましくは１〜３の範囲であ
る。また、第２ガス分離槽２３の水平断面積Ｓ（３）と
反応筒２１の水平断面積Ｓ（１）との比Ｓ（３）／Ｓ
（１）は、１〜１０、好ましくは２〜５の範囲である。
反応筒２１におけるその内径Ｒ（１）とその高さＨ
（１）との比Ｈ（１）／Ｒ（１）は、５〜１００、好ま
しくは１０〜２０である。

【００２４】図２に示した反応装置において、ガス噴出
ノズル３８は単管ノズルであってもよいが、リング状の
管体の周壁に多数のガス噴出孔を有する環状ノズルであ
ることができる。また、熱交換器２４としては、２つの
流体の間で間接的熱交換させ得るものであればどのよう
な構造のものでもよく、従来公知の各種のものが使用可
能である。

【００２５】図２に示した構造の反応装置は種々の変更
が可能であり、例えば、熱交換器２４は、必要に応じ省
略することができるし、配管３１は、その傾斜が第２ガ
ス分離槽２３に向かって降下するように配設することが
できる。さらに、反応筒２１の上端及び下端にそれぞれ
連結する短管２６及び短管２７に代えて、中央部に開口
を有する板体を用いることもできる。

【００２６】図２に示した構造の反応装置を用いて、触
媒粒子の存在下で反応性ガスと反応性液体とを反応させ
るためには、先ず、反応筒２１内に反応性液体と触媒粒
子を充填した後、ガス導入管２８から反応性ガスを反応
筒２１内に導入し、そのノズル３８から液体内に噴出さ
せる。ノズル３８から反応性液体中に噴出されたガスは
気泡となって反応性液体中を上昇し、その際のガスリフ
ト効果により、触媒粒子は反応性液体とともに反応筒内
を上昇する。このような触媒粒子の上昇により、反応筒
内の反応性液体中への触媒粒子の分散が達成され、反応
筒内においては、反応性ガスと反応性液体との円滑な反
応が行われる。

【００２７】反応筒内での反応により得られる反応液
は、未反応の反応性ガスと触媒粒子を含み、反応筒の上
方に配設されている第１ガス分離槽２２内に流入し、こ
の第１ガス分離槽内に保持される。図２において、４１
は反応液の液面を示す。この第１ガス分離槽２２におい
ては、反応液中に含まれていた未反応の反応性ガスが液
面から上部空間に放散され、ガス抜出し管３０を通して
槽外へ抜出される。

【００２８】反応筒２１内を反応性液体とともに上昇し
た触媒粒子は、未反応の反応性ガスを含む反応液ととも
に、反応筒上部から配管３１を通って第２ガス分離槽２
３内に流入し、ここで反応液中に含まれていた反応性ガ
スが分離され、分離された反応性ガスは配管３２を通っ
て抜出され、反応液は、液体抜出し管２９を通して抜出
される。このときガス巻き込み防止板４９を第２ガス分
離槽２３内に設置することにより、反応性ガスの液体抜
き出し部への混入を防ぎ、反応液を静置状態で液抜き出
し管２９を通して抜き出すことができる。液体抜出し部
にガスの上昇流が存在すると、触媒粒子の流動を生じ、
触媒粒子液抜き出し部から液とともに流出するようにな
るが、ガス巻込み防止板４９の配設によりこれを防止す
ることができる。反応液抜出しはこのため第１ガス分離
器２２からではなく、第２ガス分離器から行なうのが好
ましい。反応性ガスが分離された反応液と触媒粒子はそ
の自重により、第２ガス分離槽２３から配管３５、熱交
換器２４を流下し、配管３６を通って反応筒２１内下部
に循環される。反応筒２１内下部に反応液とともに循環
された触媒粒子は、再び、反応筒２１内を上昇する。

【００２９】触媒粒子を上方向に移動させる力は、反応
性液体の上方向への線速度に関係し、反応性液体の線速
度が大きいほど触媒粒子を上方に移動させる力も大きく
なる。従って、反応性液体の線速度を、反応性液体中に
存在する触媒粒子を落下させる重力よりも大きくなるよ
うに調節することにより、触媒粒子を上方に移動させる
ことができる。しかし、本発明の装置の場合、第１ガス
分離槽２２の水平断面積Ｓ（２）が反応筒２１の水平断
面積Ｓ（１）よりも大きくなっているため、液体の線速
度は第１ガス分離槽内に入ると急激に小さくなり、触媒
粒子の第１ガス分離槽内への移動は防止され、反応筒２
１内上部から配管３１を通って第２ガス分離槽２３に選
択的に流入する。

【００３０】前記のようにして、本発明の装置において
は、反応筒２１内を上昇する液体流と、反応筒２１の上
部から、配管３１、第２ガス分離槽２３、配管３５、熱
交換器２４、配管３６を通って反応筒２１内下部へ循環
する循環流とが形成される。

【００３１】図２の装置を用いて反応を行う場合、その
反応が発熱反応であるときには、熱交換器２４の媒体導
入管３９から冷却媒体を導入し、媒体導出管４０から冷
却媒体（例えば、冷却水、冷却有機液体等）を抜出する
ことにより、熱交換器２４を流下する触媒粒子を含む液
体を冷却してその反応熱を除去することができる。一
方、その反応が吸熱反応であるときには、熱交換器２４
の媒体導入管３９から熱媒体（例えば、加熱水、スチー
ム、加熱有機液体等）を導入し、媒体導出管４０から熱
媒体を抜出することにより、熱交換器２４を流下する触
媒粒子を含む液体を加熱し、反応に必要な熱量を供給す
ることができる。また、前記反応が格別の発熱や吸熱を
生じないときには、熱交換器２４は省略することがで
き、この場合には、配管３５と、配管３６とを直接連結
させればよい。

【００３２】反応筒２１内における触媒粒子の上昇速度
及び液体の上昇速度は、いずれも反応筒内下部に導入す
る反応性ガスの供給量により調節することができ、その
ガス量が多くなるにつれてそれらの上昇速度は大きくな
る。また、反応筒内を上昇する液体の上昇速度は、その
液体の密度や粘度等にも関係し、一方、触媒粒子の上昇
速度は、その触媒粒子の比重や添加量、寸法等にも関係
する。従って、反応筒内の液体の上昇速度及び触媒粒子
の上昇速度は、それらの上昇速度に関係する因子を適宜
選択して所望の上昇速度が得られるようにする。

【００３３】本発明の反応装置は、液相接触反応装置と
して用いられる。このような液相接触反応には、反応性
ガスと反応性液体との反応、少なくとも２種の反応性ガ
スの反応、少なくとも２種の反応性液体の反応が包含さ
れる。この場合の反応性液体には、反応成分である液
体、反応成分である液体を反応溶媒に溶解させた液体、
反応成分である固体物質を反応溶媒に溶解させた液体が
包含される。

【００３４】反応性ガスと反応性液体とを反応させる場
合には、前記で示したように、反応筒内にあらかじめそ
の反応性液体を充填した後、反応性ガスをその反応筒内
下部から噴出させればよい。少なくとも２種の反応性ガ
スを反応させる場合には、反応筒内にあらかじめ反応溶
媒を充填した後、反応性ガスを別々に又は混合物の形で
反応筒下部から噴出させればよい。少なくとも２種の反
応性液体を反応させる場合には、反応筒内にあらかじめ
それらの反応性液体を充填した後、反応筒体内の下部か
ら気泡形成用のガス（例えば、窒素、空気、炭酸ガス
等）を噴出させればよい。

【００３５】前記液相反応の具体例としては、以下に示
す如き反応を挙げることができる。 （１）イオウ化合物を含む各種炭化水素油の水素化生成
反応。この場合の触媒としては、ニッケル、モリブデ
ン、コバルト、白金等の水素化活性金属を含む固体触媒
が用いられる。 （２）各種液体に対する水素添加反応。原料液体として
は、油脂、不飽和炭化水素、不飽和脂肪酸、不飽和脂肪
酸エステル等が挙げられる。この場合、触媒としては、
水素化活性金属又はこれを含む固体触媒が用いられる。 （３）各種カルボン酸エステルのアルコールへの水素化
環元反応。この場合の触媒としては、水素化活性金属又
はこれを含む固体触媒が用いられる。 （４）酢酸溶媒中でメタノールと一酸化炭素を反応させ
て酢酸を製造するカルボニル化反応。この場合の触媒と
しては、ロジウム錯体をピリジン系樹脂等の担体に担持
させた固体触媒が用いられる。 （５）酢酸などの有機溶媒中で酢酸メチルと一酸化炭素
と反応させて無水酢酸を製造するカルボニル化反応。こ
の場合の触媒としてはロジウム錯体をピリジン系樹脂等
の担体に担持させた固体触媒が用いられる。 （６）反応溶媒中でオレフィンと一酸化炭素と水素を反
応させてアルデヒドを製造するオキソ反応。この場合の
触媒としては、コバルト、ロジウム等の遷移金属のカル
ボニル錯体を含む固体触媒が用いられる。 （７）反応溶媒中でオレフィンと一酸化炭素とアルコー
ルを反応させてカルボン酸エステルを製造するカルボキ
シル化反応。この場合の触媒としては、遷移金属のカル
ボニル錯体を含む固体触媒が用いられる。

【００３６】

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。以下の実施例においては、反応装置として、図１
に示した構造のものを用いた。また、この場合の主要な
装置条件は以下の通りである。 （１）反応筒１の高さ：３０００ｍｍ （２）反応筒１の内径：２０ｍｍ （３）ガス分離槽２の内径：２００ｍｍ （４）配管３の内径：１０ｍｍ

【００３７】実施例１（ベンゼンの水素添加化反応） ラネーニッケルの粉末９０ｇをあらかじめ反応筒１内に
充填した後、液体導入管５からベンゼンを反応筒内に充
填した。この場合にベンゼンの全充填量は、１６５０ｇ
であり、そのベンゼンの液面は、反応筒１の上端より５
０ｍｍ上方に位置した。次に、ガス導入管４を通して反
応筒底部から上方に向けて水素ガスを流速１．７ＮＬ／
分で噴出させ、ベンゼン及び触媒の循環を開始した。こ
の場合、水素ガスの導入によって溢れたベンゼンの一部
をガス分離槽２から配管７を通って抜出した。また、こ
の場合、各バルブ１０〜１３の調節により、反応筒内の
圧力を約３０ｋｇ／ｃｍ²Ｇに保持した。ベンゼンと触
媒を循環させながら、電気ヒータ９によりその循環流を
加熱して、反応筒内温度を１９０℃に昇温した。次に、
配管５を通してベンゼンを３．８０ｇ／分で反応筒内に
導入するとともに、ベンゼンをガス分離槽２から配管７
を通って抜出しを開始した。また、電気ヒータ９のＯＮ
／ＯＦＦにより反応筒内温度を約１９０℃に保持した。
配管７から抜出された反応液を分析し、シクロヘキサン
が生成していることを確認した後、ガス導入管４から反
応筒１内に導入する水素ガスの速度を３．４ＮＬ／分ま
で徐々に増加させて反応を継続した。以上の反応結果を
反応条件との関連で以下に示す。

【００３８】反応温度：１９０℃ 反応圧力：３０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 原料供給量 ベンゼン：３．８０ｇ／分 水素ガス：３．４ＮＬ／分 生成物 シクロヘキサン ：３．８４ｇ／分 ベンゼン ：０．１９５ｇ／分 その他 ：０．０２ｇ／分 ベンゼン転化率 ：９４．９％ シクロヘキサン選択率：９９．７％

【００３９】実施例２ 触媒（ロジウム錯体を担持させたビニルピリジン系イオ
ン交換樹脂）（比重：１．１、平均粒径：０．４５ｍ
ｍ）５０ｇをあらかじめ反応筒１内に充填した後、液体
導入管５から酢酸を反応筒１内に充填した。この場合、
酢酸の全充填量は１９８０ｇであり、その酢酸の液面は
反応筒１内の上端より５０ｍｍ上方に位置した。次に、
ガス導入管４を通して反応筒底部から上方に向けて一酸
化炭素ガス（ＣＯ）を流速５．０ＮＬ／分で噴出させ、
酢酸及び触媒の循環を開始するとともに、ＣＯの導入に
より溢れた酢酸の一部をガス分離槽２から配管７を通っ
て抜出した。また、この場合、各バルブ１０〜１３の調
節により反応筒内の圧力を約４５ｋｇ／ｃｍ²Ｇに保持
した。前記のようにして酢酸及び触媒を循環させなが
ら、電気ヒータ９により反応筒１内の温度を１８０℃に
昇温した。次いで、配管５を通して、以下のおいて示す
成分組成の反応原料を２２．２ｇ／分で反応筒内に導入
するとともに、溢れた反応液をガス分離槽２から配管７
を通って抜出した。また、電気ヒータ９のＯＮ／ＯＦＦ
により反応筒内温度を約１８０℃に保持した。配管７か
ら抜出した反応液を分析し、酢酸が生成していることを
確認した後、ガス導入管４から反応筒１内に導入するＣ
Ｏの速度を１１．３ＮＬ／分まで徐々に増加させた。以
上の反応結果を反応条件との関連で以下に示す。

【００４０】反応温度：１８０℃ 反応圧力：４５ｋｇ／ｃｍ²Ｇ 原料原料 メタノール ： ５．０ｇ／分 ＣＯ ：１１．３ＮＬ／分 ヨウ化メチル： ２．２ｇ／分 酢酸 ：１３．０ｇ／分 生成物 酢酸 ：１３．７ｇ／分 メタノール ： ０．１２ｇ／分 酢酸メチル ： ５．１ｇ／分 ヨウ化メチル： ２．２ｇ／分 水 ： １．２ｇ／分 その他 ： ０．０１ｇ／分 メタノール転化率：９８％ 酢酸選択率 ：９９％以上

【００４１】実施例３（プロピレンのヒドロホルミル
化） （触媒の調製）触媒はＥｖａｎｓらの方法（Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｃｈｅｍ
ｉｓｔｒｙ，６７（１９７４））の方法に従って調製し
た。すなわち、クロルメチル化されているスチレン／ジ
ビニルベンゼン樹脂（Ｂｉｏ−Ｒａｄ ＳＸ−１）５０
ｇをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）４００ｍｌで十分に
膨潤させた後、０．２３ｍｏｌｅｓのＬｉＰＰｈを含む
ＴＨＦ２００ｍｌに滴下したのち、２４時間緩やかに撹
拌した。約１リットルのアセトンを加えてから濾過によ
り溶液を除き、減圧乾燥したところ、５４ｇの樹脂が回
収された。得られた樹脂とＲｈＣｌ（ＣＯ）（ＰＰ
ｈ₃）₂（２ｇ）を５００ｍｌのトルエンに食え、窒素中
で３日間放置した後、濾過により溶液を除き、さらにト
ルエンで十分に洗浄した。 （プロピレンのヒドロホルミル化反応）反応筒１上端ま
でトルエンを満たした後、ガス導入管４から窒素ガスを
供給して装置内をパージしながら、ガス分離槽２の上部
にある触媒投入口から、先に調製した触媒を投入した。
５ｋｇ／ｃｍ²の窒素で反応筒をパージした後、ＣＯ／
Ｈ₂＝１／１（ｍｏｌ／ｍｏｌ）の混合ガスをガス導入
管４を通して４．７ＮＬ／分で供給しながら温度１２０
℃まで昇温した。次に、プロピレンガスを１．６ＮＬ／
分でガス導入管４から供給し、トルエンを液体供給管５
を通して１リットル／ｈｒで供給し、混合ガスの供給速
度を３．１ＮＬ／分として反応を開始した。排出ガスを
ガス抜出管６を通して排出し、反応筒の圧力をバルブ１
１により５ｋｇ／ｃｍ²に調節した。反応開始後１０時
間目の液体抜出し管７からの反応液をガスクロマトグラ
フィーで分析したところ、ｎ−ブチルアルデヒドが０．
１２ｗｔ％、ｉｓｏ−ブチルアルデヒドが０．０８ｗｔ
％含まれていた。

【００４２】

【発明の効果】本発明においては、触媒の液体中への分
散を従来のように撹拌機を用いずに、ガスリフト効果に
より行うため、触媒粒子に付加される力は、それを液体
中で上方に移動させる力のみの弱い力であり、触媒粒子
の破壊や微粉末化を効果的に防止することができる。ま
た、本発明の場合には、ガス分離槽からの触媒粒子の反
応筒下部への移動は、ポンプを用いずに、触媒粒子の自
重のみにより行われることから、その触媒粒子移動に際
して触媒粒子の破壊や微粉末化を効果的に防止すること
ができる。また、本発明は、触媒粒子及び液体の移動に
は動力を全く用いないことから、省エネルギー的に反応
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の反応装置の１例についての模式図を示
す。

【図２】本発明の反応装置の他の例についての模式図を
示す。

【符号の説明】

１，２１ 反応筒 ２，２２，２３ ガス分離槽 ２４ 熱交換器 ３，３１，３５，３６ 配管 ４，２８ ガス導入管 ５，３７ 液体供給管 ６，３０ ガス抜出管 ７，２９ 液体抜出し管 ８，４９ ガス巻込み防止板 ９ 電気ヒータ １０〜１３，４５〜４８ バルブ

フロントページの続き (72)発明者 皆見 武志 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12 番１号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 浜戸 一彦 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12 番１号 千代田化工建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−27766（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−12304（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−26924（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭46−35616（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭51−8227（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−1021（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 8/18 - 8/46

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 触媒粒子の存在下で１種以上の反応性ガ
   スと反応性液体とを反応させる方法において、 （ｉ）触媒粒子と反応性液体が充填されている縦型反応
   筒内下部における反応性液体中に反応性ガスをガス噴出
   ノズルから噴出させ、反応性液体中を気泡として上昇さ
   せること、 （ii）反応性液体中を反応性ガスが気泡として上昇する
   際のガスリフト効果により触媒粒子を反応性液体ととも
   に反応筒内を上昇させること、 （iii）反応筒の上端開口から、反応性ガスと触媒粒子
   を含む反応液をその反応筒上端部を包囲するガス分離槽
   内に流入させること、 （iv）ガス分離槽内において反応液中から反応性ガスを
   ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを槽外へ抜出す
   とともに、反応液中に含まれている触媒粒子をガス分離
   槽の底部へ沈降させること、 （v）ガス分離槽内の反応液をガス分離槽外へ抜出すこ
   と、 （vi）ガス分離槽の底部から触媒粒子を含む反応液を抜
   出し、その反応液の自重により、配管又は熱交換器を有
   する配管を介して反応筒内下部へ流入させること、を特
   徴とする反応性ガスと反応性液体とを反応させる方法。
2. 【請求項２】 触媒粒子の存在下で少なくとも２種の反
   応性ガスを反応溶媒中で反応させる方法において、 （ｉ）触媒粒子と反応溶媒が充填されている縦型反応筒
   内下部における反応溶媒中に反応性ガスをガス噴出ノズ
   ルから噴出させ、反応溶媒中を気泡として上昇させるこ
   と、 （ii）反応溶媒中を反応性ガスが気泡として上昇する際
   のガスリフト効果により触媒粒子を反応溶媒とともに反
   応筒内を上昇させること、 （iii）反応筒の上端開口から、反応性ガスと触媒粒子
   を含む反応液をその反応筒上端部を包囲するガス分離槽
   内に流入させること、 （iv）ガス分離槽内において反応液中から反応性ガスを
   ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを槽外へ抜出す
   とともに、反応液中に含まれている触媒粒子をガス分離
   槽の底部へ沈降させること、 （v）ガス分離槽内の反応液をガス分離槽外へ抜出すこ
   と、 （vi）ガス分離槽の底部から触媒粒子を含む反応液を抜
   出し、その反応液の自重により、配管又は熱交換器を有
   する配管を介して反応筒内下部へ流入させること、を特
   徴とする少なくとも２種の反応性ガスを反応させる方
   法。
3. 【請求項３】 触媒粒子の存在下で少なくとも２種の反
   応性液体を反応させる方法において、 （ｉ）触媒粒子と反応性液体が充填されている縦型反応
   筒内下部における反応性液体中にガスをガス噴出ノズル
   から噴出させ、反応性液体中を気泡として上昇させるこ
   と、 （ii）反応性液体中をガスが気泡として上昇する際のガ
   スリフト効果により触媒粒子を反応性液体とともに反応
   筒内を上昇させること、 （iii）反応筒の上端開口から、ガスと触媒粒子を含む
   反応液をその反応筒上端部を包囲するガス分離槽内に流
   入させること、 （iv）ガス分離槽内において反応液中からガスをガス分
   離槽の上部空間に放出さ、これを槽外へ抜出すととも
   に、反応液中に含まれている触媒粒子をガス分離槽の底
   部へ沈降させること、 （v）ガス分離槽内の反応液をガス分離槽外へ抜出すこ
   と、 （vi）ガス分離槽の底部から触媒粒子を含む反応液を抜
   出し、その反応液の自重により、配管又は熱交換器を有
   する配管を介して反応筒内下部へ流入させること、を特
   徴とする少なくとも２種の反応性液体を反応させる方
   法。
4. 【請求項４】 触媒粒子の存在下で１種以上の反応性ガ
   スと反応性液体とを反応させる方法において、 （ｉ）触媒粒子と反応性液体が充填されている縦型反応
   筒内下部における反応性液体中に反応性ガスをガス噴出
   ノズルから噴出させ、反応性液体中を気泡として上昇さ
   せること、 （ii）反応性液体中を反応性ガスが気泡として上昇する
   際のガスリフト効果により触媒粒子を反応性液体ととも
   に反応筒内を上昇させること、 （iii）反応筒の上端開口から、反応性ガスと触媒粒子
   を含む反応液をその反応筒上端に連結された第１ガス分
   離槽内に流入させること、 （iv）第１ガス分離槽内において反応液中から反応性ガ
   スを第１ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを第１
   ガス分離槽外へ抜出すこと、 （v）反応筒内上部から触媒粒子を含む反応液を配管を
   介して第２ガス分離槽内へ流入させること、 （vi）第２ガス分離槽内において反応液中から反応性ガ
   スを第２ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを槽外
   へ抜出すとともに、反応液を第２ガス分離槽外へ抜出す
   こと、 （vii）第２ガス分離槽内下部から触媒粒子を含む反応
   液を抜出し、その自重により、配管又は熱交換器を有す
   る配管を介して反応筒内下部へ流入させること、を特徴
   とする反応性ガスと反応性液体とを反応させる方法。
5. 【請求項５】 触媒粒子の存在下で少なくとも２種の反
   応性ガスを反応溶媒中で反応させる方法において、 （ｉ）触媒粒子と反応溶媒が充填されている縦型反応筒
   内下部における反応溶媒中に反応性ガスをガス噴出ノズ
   ルから噴出させ、反応溶媒中を気泡として上昇させるこ
   と、 （ii）反応溶媒中を反応性ガスが気泡として上昇する際
   のガスリフト効果により触媒粒子を反応溶媒とともに反
   応筒内を上昇させること、 （iii）反応筒の上端開口から、反応性ガスと触媒粒子
   を含む反応液をその反応筒上端に連結された第１ガス分
   離槽内に流入させること、 （iv）第１ガス分離槽内において反応液中から反応性ガ
   スを第１ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを第１
   ガス分離槽外へ抜出すこと、 （v）反応筒内上部から触媒粒子を含む反応液を配管を
   介して第２ガス分離槽内へ流出させること、 （vi）第２ガス分離槽内において反応液中から反応性ガ
   スを第２ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを槽外
   へ抜出すとともに、反応液を第２ガス分離槽外へ抜出す
   こと、 （vii）第２ガス分離槽内下部から触媒粒子を含む反応
   液を抜出し、その自重により、配管又は熱交換器を有す
   る配管を介して反応筒内下部へ流入させること、を特徴
   とする少なくとも２種の反応性ガスを反応させる方法。
6. 【請求項６】 触媒粒子の存在下で少なくとも２種の反
   応性液体を反応させる方法において、 （ｉ）触媒粒子と反応性液体が充填されている縦型反応
   筒内下部における反応性液体中にガスをガス噴出ノズル
   から噴出させ、反応性液体中を気泡として上昇させるこ
   と、 （ii）反応性液体中をガスが気泡として上昇する際のガ
   スリフト効果により触媒粒子を反応性液体とともに反応
   筒内を上昇させること、 （iii）反応筒の上端開口から、ガスと触媒粒子を含む
   反応液をその反応筒上端に連結された第１ガス分離槽内
   に流入させること、 （iv）第１ガス分離槽内において反応液中からガスを第
   １ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを第１ガス分
   離槽外へ抜出すこと、 （v）反応筒内上部から触媒粒子とガスを含む反応液を
   配管を介して第２ガス分離槽内へ流出させること、 （vi）第２ガス分離槽内において反応液中から反応性ガ
   スを第２ガス分離槽の上部空間に放出させ、これを槽外
   へ抜出すとともに、反応液を第２ガス分離槽外へ抜出す
   こと、 （vii）第２ガス分離槽内下部から触媒粒子を含む反応
   液を抜出し、その自重により、配管又は熱交換器を有す
   る配管を介して反応筒内下部へ流入させること、を特徴
   とする少なくとも２種の反応性液体を反応させる方法。
7. 【請求項７】 触媒粒子の存在下において、（ｉ）１種
   以上の反応性ガスと反応性液体とを反応させるか、（i
   i）少なくとも２種の反応性ガスを反応溶媒中で反応さ
   せるか、又は（iii）少なくとも２種の反応性液体を反
   応させる装置であって、縦型反応筒と、反応筒上端部を
   包囲するガス分離槽と、ガス分離槽内下部と反応筒内下
   部との間を連絡させる配管又は熱交換を有する配管と、
   反応筒内下部にガスを噴出させるためのガス噴出ノズル
   と、液体を供給するための液体供給管と、ガス分離槽内
   で分離されたガスを槽外へ抜出すためのガス抜出し管
   と、ガス分離槽内の液体を槽外へ抜出すための液体抜出
   し管を備えたことを特徴とする反応装置。
8. 【請求項８】 触媒粒子の存在下において、（ｉ）１種
   以上の反応性ガスと反応性液体とを反応させるか、（i
   i）少なくとも２種の反応性ガス反応溶媒中で反応させ
   るか、又は（iii）少なくとも２種の反応性液体を反応
   させる装置であって、縦型反応筒と、反応筒上端に連結
   された反応筒の水平断面積より大きな水平断面積を有す
   る第１ガス分離槽と、反応筒内上部と配管を介して連絡
   する第２ガス分離槽と、第２ガス分離槽内下部と反応筒
   内下部との間を連絡させる配管又は熱交換器を有する配
   管と、反応筒内下部にガスを噴出させるためのガス噴出
   ノズルと、液体を供給するための液体供給管と、第１ガ
   ス分離槽内で分離されたガスを第１ガス分離槽外へ抜出
   すためのガス抜出し管と、第２ガス分離槽内の液体を第
   ２ガス分離槽外へ抜出するための液体抜出し管と、第２
   ガス分離槽内で分離されたガスを第２ガス分離槽外へ抜
   出すためのガス抜出し管を備えたことを特徴とする反応
   装置。