JP5114616B1 - 化学反応装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内部が仕切り板によって複数の室に仕切られており、液状の内容物が、上方に未充填空間を有した状態で水平方向に流れる横型のフロー式のリアクター13と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生器14と、マイクロ波発生器14の発生したマイクロ波を、リアクター13の未充填空間に伝送する1以上の導波管15と、を備え、リアクター13は、内容物の量の変化に応じて液面の高さが変化しても、液面の面積が不変である形状を有している。
【選択図】図1
Description
このような構成により、リアクターの内容物の量が変化し、液面の高さが上下したとしても、マイクロ波を照射する液面の面積は変わらない。その結果、液面の高さが上下することによって、マイクロ波の照射面積が少なくなることがなく、内容物に効率よくマイクロ波を照射することが可能となる。
このような構成により、例えば、内容物の量が第1の量から第2の量(第2の量は第1の量よりも多いものとする)までの範囲内である場合に、内容物の液面の面積が不変であるようになる。したがって、リアクターの内容物の量をその範囲内にコントロールすることによって、マイクロ波を照射する液面の面積は変わらないことになる。
このような構成により、内容物が撹拌されることによって、リアクター内の内容物に対して、より均一にマイクロ波を照射することができるようになる。その結果、例えば、リアクター内の一部の内容物にだけマイクロ波が照射されるような事態を回避することができる。
このような構成により、例えば、マイクロ波が照射されることが適切でない素材で回転軸が構成されていたとしても、内容物の液面が回転軸よりも上方側となるように内容物の量をコントロールすることによって、回転軸にマイクロ波が直接、照射されることを回避でき、かつ、マイクロ波の照射面積が変わらないようにすることができる。
このような構成により、例えば、半円筒形状が、回転部材の半径に応じた半径を有する場合に、回転軸よりも下方側において効率よく撹拌することができ、撹拌されない箇所が少なくなるようにすることができる。
このような構成により、リアクターの内部へのアクセスが容易になる。
本発明の実施の形態1による化学反応装置について、図面を参照しながら説明する。本実施の形態による化学反応装置は、リアクターの内容物に対してマイクロ波を照射するものである。
また、リアクター13の壁面は、断熱材で覆われていてもよい。そのようにすることで、リアクター13の内部の熱が外部に放出されることを防止することができる。
本実施例において、原料として、油脂と遊離脂肪酸との混合物、及びアルコールを用いた。アルコールは、反応剤である。その原料と触媒とは、それぞれポンプ11で混合部12へ送られ、均一に混合される。その混合液はリアクター13へ供給される。リアクター13内の混合液に対して、マイクロ波発生器14から発生したマイクロ波が照射され、エステル化反応が促進される。また、そのリアクター13内の混合液は、リアクター13内の仕切り板21で仕切られた各室31〜34に充填される。混合液は触媒と共に撹拌手段23によって撹拌されながらマイクロ波の照射によって反応が進行する。マイクロ波はリアクター13内部に存在する未充填空間22に対して照射され、リアクター13内部へ拡散する。各室内の反応液は仕切り板21に設けられた流路により次段の室へ移動する。反応液はリアクター13内で一定の滞留時間を保持した後、リアクター13外へ排出される。リアクター13から排出された反応後の混合液は触媒分離部17に供給され、その触媒分離部17において触媒が分離されて処理液貯留槽18へ充填される。触媒分離後の反応液は処理液貯留槽18において副生成物である水、グリセリンと分離され、目的物である粗メチルエステルが取り出される。
工業廃油を用いた遊離脂肪酸のエステル化反応の典型的な実施例を示す。遊離脂肪酸34wt%含有の工業廃油(その他、トリグリセリドや、ピッチ成分等を含有している)と、反応剤であるメタノール2.8モル当量(工業廃油の遊離脂肪酸をオレイン酸に換算した際のモル当量である)と、固体酸触媒3wt%(工業廃油に対する重量%である)を混合部12で混合した後にリアクター13へ供給した。リアクター13への供給速度は、次に示す空間速度で約1.2/hとした。ここで、反応器容量とは、本実施例では、リアクター13内の全容量から未充填空間22の容量を減算した容量である。
(空間速度)=(廃油の体積流量)/(反応器容量)
メチルエステル転化率(%)=[メチルエステル濃度]/[脂肪酸初濃度]×100
12 混合部
13 リアクター
14、14a〜14d マイクロ波発生器
15、15a〜15d 導波管
16 マイクロ波制御部
17 触媒分離部
18 処理液貯留槽
23 撹拌手段
25 温度測定部
28 回転軸
Claims (7)
- 内部が仕切り板によって複数の室に仕切られており、液状の内容物が、上方に未充填空間を有した状態で水平方向に流れる横型のフロー式のリアクターと、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記マイクロ波発生器の発生したマイクロ波を、前記リアクターの未充填空間に伝送する1以上の導波管と、を備え、
前記リアクターは、前記内容物の量の変化に応じて液面の高さが変化しても、当該液面の面積が不変である形状を有する、化学反応装置。 - 前記リアクターは、前記内容物の量が所定の範囲内である場合に、前記内容物の量の変化に応じて液面の面積が不変である形状を有する、請求項1記載の化学反応装置。
- 前記リアクターは、前記内容物の量が所定の範囲内である場合に、当該内容物の液面方向の断面が変化しない形状を有する、請求項2記載の化学反応装置。
- 前記リアクター内の内容物を回転撹拌する1以上の撹拌手段をさらに備えた、請求項1から請求項3のいずれか記載の化学反応装置。
- 前記撹拌手段は、
前記リアクターの流れ方向に延びる回転軸と、
前記回転軸を中心として回転する1以上の回転部材と、
前記1以上の回転部材を回転させる回転手段と、を備え、
前記リアクターは、当該回転軸よりも上方側において、前記液面方向の断面積が変化しない形状を有する、請求項4記載の化学反応装置。 - 前記リアクターは、前記回転軸の下方側において、流れ方向に延びる、下側に凸である半円筒形状を有する、請求項5記載の化学反応装置。
- 前記リアクターは、前記未充填空間の上方において開閉可能である、請求項1から請求項6のいずれか記載の化学反応装置。
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