JP5190736B2 - Reactor - Google Patents
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Description
本発明は、原液を水素化反応させる反応装置に係り、詳しくは、水素化触媒を充填した金属製のカラムに原液と水素ガスとを導入して水素化反応させる反応装置に関する。 The present invention relates to a reaction apparatus for hydrogenating a stock solution, and more particularly to a reaction apparatus for introducing a stock solution and hydrogen gas into a metal column packed with a hydrogenation catalyst to perform a hydrogenation reaction.
従来、原液を水素化反応させて反応液を導出するカラムとして、液体クロマトグラフ用のカラムが用いられることがあった。この液体クロマトグラフ用のカラムとしては、充填材が収納されたカラムの入口側と出口側とにフィルタを介して、入口側エンドフィッティングと出口側エンドフィッティングとを継手部材を介してそれぞれ装着し、入口側エンドフィッティングには、試料の導入ポートが形成され、該導入ポートに、先端にフェラルを備えた試料供給パイプを押しねじで締め付けて連結したものがあった(例えば、特許文献1参照。)。また、カラムと入口側エンドフィッティングとの間に樹脂製のスリーブを介装し、該スリーブとカラムと入口側エンドフィッティングとを面接触させてカラムと入口側エンドフィッティングとをシールすると共に、試料をカラム内に導入する複数の通孔を備えたフリットや分散板を前記スリーブ内に配置したものがあった(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、カラム内に原液と水素ガスとを導入し、これを水素化反応させ反応液を導出する水素化反応用のカラムとして、上述の液体クロマトグラフ用のカラムを用いると、カラムの入口側では、試料の導入路が1本しかないことから、入口側エンドフィッティングに水素ガス供給路と液供給路とを設け、これら2本の供給路を前記導入路に連通させてカラムに導入するか、三方ジョイントを用いて原液と水素ガスとを混合させてから前記導入路に送ってカラムに導入する必要があった。また、カラム内に充填された触媒から遠い箇所で原液と水素ガスとを混合させると、収率が悪化していた。 However, when the above-mentioned liquid chromatograph column is used as a column for a hydrogenation reaction in which a stock solution and hydrogen gas are introduced into the column, and this is subjected to a hydrogenation reaction to derive a reaction solution, on the inlet side of the column, Since there is only one sample introduction path, a hydrogen gas supply path and a liquid supply path are provided at the inlet end fitting, and these two supply paths are connected to the introduction path and introduced into the column. It was necessary to mix the stock solution and hydrogen gas using a three-way joint, and then send the mixture to the introduction path and introduce it into the column. Moreover, when the undiluted | stock solution and hydrogen gas were mixed in the location far from the catalyst with which the column was packed, the yield deteriorated.
さらに、特許文献1のように入口側のエンドフィッティングと試料供給パイプとの接続をフェラルと押しねじとで行うものでは、カラムを交換する際の作業性が悪く、フェラルの寿命も短かった。また、水素化反応させるためには、150℃前後までカラムを加温することがあり、加温と冷却とを繰り返すことから、特許文献2のように、樹脂製のスリーブによってカラムと入口側エンドフィッティングとをシールするものでは、スリーブが膨張と収縮とを繰り返すことになり、使用時間が経過するにつれてシール性が低下し、水素ガスや原液が漏れる虞があった。
Furthermore, in the case of connecting the end fitting on the inlet side and the sample supply pipe with a ferrule and a set screw as in
そこで本発明は、簡単な構造でシール性の向上と収率の向上を図ることができると共に、カラムやエンドフィッティングの交換作業や配管作業を簡便に行うことのできる水素化反応に適した反応装置提供することを目的としている。 Therefore, the present invention is a reaction apparatus suitable for a hydrogenation reaction that can improve sealing performance and yield with a simple structure, and can easily perform column and end fitting replacement work and piping work. It is intended to provide.
上記目的を達成するため、本発明の反応装置は、水素化触媒を充填した金属製のカラムに原液と水素ガスとを導入して水素化反応させる反応装置において、開口端に分散板及びフィルタを設けた前記カラムの入口側端部が挿入される入口側カラム連結口を有する金属製の入口側エンドフィッティングと、開口端にフィルタを設けた前記カラムの出口側端部が挿入される出口側カラム連結口を有する金属製の出口側エンドフィッティングと、前記入口側エンドフィッティングに設けられた入口側連結凸部が着脱可能に連結される入口側連結凹部を有する金属製の入口側ヘッドと、前記出口側エンドフィッティングに設けられた出口側連結凸部が着脱可能に連結される出口側連結凹部を有する金属製の出口側ヘッドとを備え、前記入口側連結凸部と前記入口側連結凹部とは、入口側連結凸部の基部に設けられた中径円筒部が入口側連結凹部の開口側に設けられた中径孔部に挿入されて中径円筒部と中径孔部との間に設けた環状シール材にてシールされ、入口側連結凸部の先端に設けられた円錐状のフェラル部が入口側連結凹部の奥部に設けられた円錐孔部に挿入されてフェラル部の外周面と円錐孔部の内周面とのメタルタッチによりシールされ、前記環状シール材によるシール部分とメタルタッチによるシール部分との間に液室が設けられるとともに、前記入口側ヘッドには、前記水素ガスを供給する水素ガス用配管を接続する水素ガスポートと、前記原液を供給する液導入用配管を接続する液導入ポートとが設けられるとともに、該水素ガスポートと前記円錐孔部の頂点部分とを連通する水素ガス供給路と、前記液導入ポートと前記液室とを連通する液供給路とが設けられ、前記入口側エンドフィッティングには、前記フェラル部の先端と前記入口側カラム連結口の底面外周部とを連通する水素ガス導入路と、前記液室と前記入口側カラム連結口の底面中央部とを連通する液導入路とがカラム中心軸に対してそれぞれ傾斜し、且つ、互いに交わらない状態で設けられ、前記出口側連結凸部と前記出口側連結凹部とは、出口側連結凸部の先端に設けられた円錐状のフェラル部が出口側連結凹部の奥部に設けられた円錐孔部に挿入されてフェラル部の外周面と円錐孔部の内周面とのメタルタッチによりシールされ、前記出口側ヘッドには、反応液を導出する反応液用配管が接続される反応液導出ポートが設けられるとともに、該反応液導出ポートと前記円錐孔部の頂点部分とを連通する反応液導出配管が設けられ、前記出口側ヘッドと前記出口側エンドフィッティングとには、前記カラム出口側連結口の底面中央部から前記フェラル部の先端及び前記円錐孔部の頂点部分を介して前記反応液導出配管に連通する反応液導出路が設けられ、前記分散板は、該分散板の中心部に設けられて前記液導入路から導入された液を前記カラム軸線方向に導入する液導入孔と、該分散板の一側面外周部分に設けられて前記入口側カラム連結口の底面外周部に開口した水素ガス導入路に連通する周溝と、該周溝の底部に設けられて水素ガス導入路から周溝に導入された水素ガスを前記液導入孔から導入された液の外周部分に導入する複数の水素ガス導入孔とを備えていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the reaction apparatus of the present invention is a reaction apparatus in which a stock solution and hydrogen gas are introduced into a metal column packed with a hydrogenation catalyst to perform a hydrogenation reaction. A metal inlet side end fitting having an inlet side column connection port into which an inlet side end portion of the column provided is inserted, and an outlet side column into which the outlet side end portion of the column provided with a filter at an open end is inserted. A metal outlet-side end fitting having a connection port, a metal inlet-side head having an inlet-side connection concave portion to which an inlet-side connection convex portion provided in the inlet-side end fitting is detachably connected, and the outlet A metal outlet side head having an outlet side connection concave portion to which an outlet side connection convex portion provided in the side end fitting is detachably connected, and the inlet side connection convex portion The inlet-side coupling recess is a medium-diameter cylindrical portion and a medium-diameter portion in which a medium-diameter cylindrical portion provided at the base of the inlet-side coupling convex portion is inserted into a medium-diameter hole portion provided on the opening side of the inlet-side coupling concave portion. Sealed with an annular sealing material provided between the hole and the conical ferrule provided at the tip of the inlet-side connecting projection is inserted into the conical hole provided at the back of the inlet-side connecting recess. The outer peripheral surface of the ferrule portion and the inner peripheral surface of the conical hole portion are sealed by metal touch, a liquid chamber is provided between the seal portion by the annular seal material and the seal portion by the metal touch, and the inlet-side head Are provided with a hydrogen gas port for connecting a hydrogen gas pipe for supplying the hydrogen gas and a liquid introduction port for connecting a liquid introduction pipe for supplying the stock solution, and the hydrogen gas port and the conical hole Communicating with the top of the part A hydrogen gas supply path, and a liquid supply path that communicates the liquid introduction port and the liquid chamber, and the inlet end fitting includes a front end of the ferrule portion and a bottom outer periphery of the inlet column connection port. A state in which the hydrogen gas introduction path that communicates with the gas inlet section and the liquid introduction path that communicates between the liquid chamber and the bottom center portion of the inlet side column connection port are inclined with respect to the column center axis and do not cross each other The outlet-side connecting convex part and the outlet-side connecting concave part are conical hole parts in which a conical ferrule provided at the tip of the outlet-side connecting convex part is provided at the back of the outlet-side connecting concave part. Is inserted and is sealed by metal touch between the outer peripheral surface of the ferrule part and the inner peripheral surface of the conical hole part. Provided and A reaction liquid outlet pipe that communicates the reaction liquid outlet port and the apex portion of the conical hole is provided, and the outlet side head and the outlet side end fitting are connected to the column outlet side connection port from the bottom center part thereof. There is provided a reaction liquid outlet passage communicating with the reaction liquid outlet pipe via the tip of the ferrule portion and the apex portion of the conical hole portion, and the dispersion plate is provided at a central portion of the dispersion plate, and the liquid introduction passage is provided. A liquid introduction hole for introducing the liquid introduced from the column in the column axial direction, and a hydrogen gas introduction path provided in the outer peripheral portion of one side surface of the dispersion plate and opened in the outer peripheral portion of the bottom surface of the inlet side column connection port A circumferential groove, and a plurality of hydrogen gas introduction holes that are provided at the bottom of the circumferential groove and introduce hydrogen gas introduced into the circumferential groove from the hydrogen gas introduction path into the outer peripheral portion of the liquid introduced from the liquid introduction hole. It is characterized by having That.
また、前記入口側ヘッドは、前記液導入ポートと該液導入ポートに開口する液供給路とを周方向に複数備えていてもよく、さらに、前記入口側エンドフィッティング及び前記出口側エンドフィッティングを装着した前記カラムは、カラム保持装置に着脱可能に支持させることができ、該カラム保持装置は、上部ブロックと、下部ブロックと、該下部ブロックと上部ブロックとを連結する2本の支柱と、昇降手段により前記支柱に沿って前記上部ブロックと下部ブロックとの間を上下動するスライドブロックとを備えると共に、該スライドブロックは前記入口側ヘッドの固定手段を備え、前記下部ブロックは前記出口側ヘッドの固定手段と該出口側ヘッドをカラム側へ付勢する付勢手段とを備えていると好適である。 The inlet-side head may include a plurality of the liquid introduction port and a liquid supply path that opens to the liquid introduction port in the circumferential direction, and is further equipped with the inlet-side end fitting and the outlet-side end fitting. The column can be removably supported by a column holding device, and the column holding device includes an upper block, a lower block, two struts connecting the lower block and the upper block, and lifting means. And a slide block that moves up and down between the upper block and the lower block along the support column. The slide block includes fixing means for the inlet side head, and the lower block fixes the outlet head. It is preferable to include means for urging the outlet side head toward the column side.
本発明の反応装置によれば、カラムの入口側に入口側エンドフィッティングを装着し、該入口側エンドフィッティングに入口側ヘッドを連結すれば、水素ガスポートと、水素ガス供給路と、水素ガス導入路と、周溝と、複数の水素ガス導入孔とから構成される水素ガス供給経路を構成することができ、さらに、液導入ポートと、液供給路と、液室と、液導入路と、液導入孔とから構成される液供給経路を構成することができる。 According to the reaction apparatus of the present invention, when an inlet side end fitting is attached to the inlet side of a column, and an inlet side head is connected to the inlet side end fitting, a hydrogen gas port, a hydrogen gas supply path, and a hydrogen gas introduction A hydrogen gas supply path composed of a channel, a circumferential groove, and a plurality of hydrogen gas introduction holes, and further, a liquid introduction port, a liquid supply path, a liquid chamber, a liquid introduction path, A liquid supply path including the liquid introduction hole can be configured.
また、前記カラムの出口側に出口側エンドフィッティングを装着し、該出口側エンドフィッティングに出口側ヘッドを連結すれば、反応液導出ポートと、反応液導出配管と、反応液導出路とによって反応液導出経路を構成することができる。 Further, if an outlet side end fitting is attached to the outlet side of the column, and an outlet side head is connected to the outlet side end fitting, the reaction liquid outlet port, the reaction liquid outlet pipe, and the reaction liquid outlet path Derived paths can be configured.
このように、スパナ等の工具を使うことなくカラム,入口側エンドフィッティングと入口側ヘッド,出口側エンドフィッティングと出口側ヘッドのそれぞれの連結作業を行うことができると共に、水素ガス供給経路と液供給経路と反応液導出経路とを簡便に形成することができる。 In this way, the column, the inlet end fitting and the inlet head, the outlet end fitting and the outlet head can be connected without using a tool such as a spanner, and the hydrogen gas supply path and liquid supply can be performed. A route and a reaction solution lead-out route can be easily formed.
さらに、分散板を介して水素ガスはカラムの外周側へ、原液はカラムの中心部へそれぞれ導入されることから、反応効率を向上させて高い収率で反応液を導出することができる。 Furthermore, since hydrogen gas is introduced into the outer periphery of the column and the stock solution is introduced into the center of the column through the dispersion plate, the reaction efficiency can be improved and the reaction solution can be led out with high yield.
また、入口側エンドフィッティングのフェラル部と入口側ヘッドの円錐孔部とはメタルタッチによりシールされることから、水素ガスが大気中に漏れ出すことを確実に防止できると共に、入口側エンドフィッティングの中径円筒部と入口側ヘッドの中径孔部とがシール材によってシールされることから原液が外部に漏れることを防止できる。また、仮に、前記フェラル部と円錐孔部とのシール部分から水素ガスが漏れることがあっても、前記中径円筒部と中径孔部とのシール部分で水素ガスが大気中に漏れ出すことを防止することができ、カラムを加温しても、シール性が損なわれる虞がない。 In addition, since the ferrule part of the inlet side end fitting and the conical hole part of the inlet side head are sealed by metal touch, it is possible to reliably prevent hydrogen gas from leaking into the atmosphere and to prevent the middle of the inlet side end fitting. Since the diameter cylindrical portion and the medium diameter hole portion of the inlet side head are sealed by the sealing material, the stock solution can be prevented from leaking to the outside. In addition, even if hydrogen gas leaks from the seal portion between the ferrule portion and the conical hole portion, hydrogen gas leaks into the atmosphere at the seal portion between the medium diameter cylindrical portion and the medium diameter hole portion. Therefore, even if the column is heated, there is no possibility that the sealing performance is impaired.
さらに、前記入口側ヘッドに、液導入ポートと液供給路とを周方向に複数設け、各液導入ポートから複数の原液を液室に導入し、該液室でこれら原液を混合させた状態で液導入路を介してカラムに導入することができるから、様々な水素化反応に対応することができる。さらに、反応が終了してカラムの内部を洗浄する際には、入口側ヘッドに設けた液導入ポートの一つを洗浄液導入用とし、ここから洗浄液を導入することによりカラム内部を洗浄することができるので、反応装置を分解することなくカラム内を洗浄することができる。 Further, the inlet head is provided with a plurality of liquid introduction ports and liquid supply passages in the circumferential direction, a plurality of stock solutions are introduced into the liquid chambers from the respective liquid introduction ports, and the stock solutions are mixed in the liquid chambers. Since it can introduce | transduce into a column via a liquid introduction path, it can respond to various hydrogenation reactions. Furthermore, when the reaction is completed and the inside of the column is washed, one of the liquid introduction ports provided in the inlet side head is used for introduction of the washing liquid, and the inside of the column can be washed by introducing the washing liquid therefrom. Therefore, the inside of the column can be washed without decomposing the reaction apparatus.
また、入口側エンドフィッティングと出口側エンドフィッティングとを装着したカラムを、入口側ヘッドを固定したスライドブロックと、出口側ヘッドを固定した下部ブロックとに連結して保持させれば、昇降可能なスライドブロックと付勢手段を備えた下部ブロックとにより、カラムを確実に保持することができると共に、シール性を確保することができる。また、水素化反応させる際に、カラムを昇温することから、カラムの全長が変化する場合もあるが、スライドブロックの昇降手段や、下部ブロックの付勢手段とによりカラムを常に良好な状態で支持することができ、必要なシール力を確保することができる。 If the column equipped with the inlet end fitting and outlet end fitting is connected to the slide block with the inlet head fixed and the lower block with the outlet head fixed, it can be moved up and down. The column and the lower block provided with the urging means can reliably hold the column and ensure sealing performance. In addition, when the hydrogenation reaction is performed, the column temperature is raised, so the total length of the column may change.However, the column should always be kept in good condition by the lifting and lowering means of the slide block and the biasing means of the lower block. It can be supported and a necessary sealing force can be secured.
図1乃至図6は本発明の反応装置の第1形態例を示すもので、図1は反応装置の断面正面図、図2はカラム入口側の要部断面図、図3カラム出口側の要部断面図、図4は分散板の斜視図、図5は分散板の断面図、図6は反応装置の斜視図である。 1 to 6 show a first embodiment of the reactor according to the present invention. FIG. 1 is a sectional front view of the reactor, FIG. 2 is a sectional view of the main part on the column inlet side, and FIG. 4 is a perspective view of the dispersion plate, FIG. 5 is a sectional view of the dispersion plate, and FIG. 6 is a perspective view of the reaction apparatus.
この反応装置は、水素触媒を充填した金属製のカラム11の入口から原液L1と水素ガスHとを導入し、これらをカラム11内の水素触媒の作用で水素化反応させ、反応液L2をカラム11の出口から導出するもので、カラム11の入口側には、円盤状のフィルタ12と分散板13とを介して入口側エンドフィッティング21が装着され、カラム11の出口側には、円盤状のフィルタ14を介して出口側エンドフィッティング31が装着されている。さらに、入口側エンドフィッティング21には入口側ヘッド41が着脱可能に連結され、出口側エンドフィッティング31には出口側ヘッド51が着脱可能に連結される。
This reaction apparatus introduces a stock solution L1 and hydrogen gas H from the inlet of a
入口側エンドフィッティング21は、カラム11側から入口側ヘッド41側に向かって順に、雄ねじ部22,六角部23,中径円筒部24,小径円筒部25及び円錐状のフェラル部26を有し、中径円筒部24,小径円筒部25及びフェラル部26とで、入口側ヘッド41に連結される連結凸部27が構成されると共に、雄ねじ部22の内部には、カラム11の入口側が挿入される有底のカラム連結口21aが設けられている。さらに、入口側エンドフィッティング21の前記フェラル部26の先端中心部には凹部26aが形成され、入口側エンドフィッティング21の内部には、凹部26aの底面とカラム連結口21aの底面外周側とを連通させる水素ガス導入路28と、前記小径円筒部25の外周面とカラム連結口21aの底面中心部とを連通させる液導入路29とがそれぞれ設けられている。水素ガス導入路28及び液導入路29は、カラム11の中心軸L1に対してそれぞれ傾斜し、且つ、互いに交わらない状態で形成されている。また、中径円筒部24の外周には、シール材となるOリング24aが着脱可能に装着される。さらに、前記カラム連結口21aの開口端内周面には、開口側に向けて漸次拡径する凹状の円錐面21bが形成されている。
The inlet end fitting 21 has, in order from the
一方、出口側エンドフィッティング31も同様に、カラム11側から出口側ヘッド51に向かって順に、雄ねじ部32,六角部33,中径円筒部34,小径円筒部35及び円錐状のフェラル部36を有し、小径円筒部35とフェラル部36とで、出口側エンドフィッティング51に連結される連結凸部37が構成されると共に、雄ねじ部32の内部には、カラム11の出口側が挿入される有底のカラム連結口31aが設けられている。さらに、カラム連結口31aの開口端内周面には、開口側に向けて漸次拡径する凹状の円錐面31bが形成されている。出口側エンドフィッティング31の前記フェラル部36の先端中心部にも、前記フェラル部26aと同様に凹部36aが形成されており、出口側エンドフィッティング31の内部には、前記中心軸L1上を通って凹部36aの底面とカラム連結口31aの底面中心部とを連通させる反応液導出路38が形成されている。また、出口側エンドフィッティング31におけるカラム連結口31aの底面31cは、反応液導出路38の開口を中心としてフィルタ14側が拡開し、反応液導出路38に向かって収斂する円錐面状に形成されている。
On the other hand, the outlet-side end fitting 31 similarly includes a
フィルタ12,14は、粒状乃至粉状の水素触媒をカラム内に保持するためのものであって、例えば、金属粉末を均一に焼結した焼結フィルタが用いられ、カラム11の外径及びカラム連結口21a,31aの内径に対応した外径を有する円盤状に形成されている。出口側のフィルタ14は、カラム11の出口側開口端面とカラム連結口31aの底面との間に配置され、入口側のフィルタ12は、カラム連結口21aの底面側に分散板13を重ねた状態で、カラム11の入口側開口端面とカラム連結口21aの底面との間に分散板13と共に配置される。
The
分散板13は、中心部に設けられた液導入孔13aと、外周部の円周上に等間隔で設けられた8個の水素ガス導入孔13bと、一側面に設けられた周溝13cとを有するもので、周溝13cを設けた面をカラム連結口21aの底面側に向けて配置することにより、液導入孔13aが前記液導入路29に連通し、水素ガス導入孔13bが周溝13cを介して水素ガス導入路28に連通する状態になる。
The
入口側エンドフィッティング21及び出口側エンドフィッティング31は、前記雄ねじ部22,32に螺合するナット部61a、前記円錐面21b,31b内に食い込むフロントフェルール61b及びバックフェルール61cを有するダブルフェルールタイプの継手部材61によってカラム11の両端にそれぞれ固着されている。この継手部材61では、前記ナット部61aの内周に、前記雄ねじ部32に螺合する雌ねじ部61dが設けられるとともに、フロントフェルール61bの外周面には円錐面21b,31b側が縮径した先端円錐面61eが、内周面基部側には円錐面21b,31b側が縮径した凹状の基端円錐面61fがそれぞれ形成され、さらに、バックフェルール61cのフロントフェルール61b側には基端円錐面61fの内側に向けて突出する環状突部61gが、バックフェルール61cの基端面はナット部61aの基部内面に対応した緩やかな円錐面61hがそれぞれ形成されている。
The inlet-side end fitting 21 and the outlet-side end fitting 31 are a double ferrule-type joint having a
前記フロントフェルール61bの先端部を前記円錐面21b,31bの内周に配置し、前記バックフェルール61cをフロントフェルール61bの基部側に配置した状態で、ナット部61aの雌ねじ部61dを雄ねじ部22,32に螺合させて締め付けていくと、ナット部61aに押されて、バックフェルール61cの環状突部61gがカラム11の外周面とバックフェルール61cの基端円錐面61fとの間に食い込むと共に、バックフェルール61cに押されたフロントフェルール61bの先端がカラム11の外周面と円錐面21b,31bの内周面との間に食い込む状態となり、カラム11の入口側は、フィルタ12及び分散板13を挟着した状態で入口側エンドフィッティング21に、カラム11の出口側は、フィルタ14を挟着した状態で出口側エンドフィッティング31に、メタルタッチで密着した状態でそれぞれ連結固着され、所定のシール力とグリップ力とが得られる。
With the front end portion of the
両端に入口側エンドフィッティング21及び出口側エンドフィッティング31をそれぞれ装着したカラム11は、入口側エンドフィッティング21が入口側ヘッド41を介して、出口側エンドフィッティング31が出口側ヘッド51を介してカラム保持装置71に着脱可能に保持される。カラム保持装置71に保持された状態で、入口側ヘッド41と入口側エンドフィッティング21とには、外部から導入される水素ガスH及び原液L1をカラム11の入口側にそれぞれ導くための水素ガス供給路42と液供給路43とが形成され、出口側エンドフィッティング31と出口側ヘッド51とには、反応液L2をカラム11の出口側から外部に導くための反応液導出路52が形成される。
The
入口側ヘッド41は、入口側エンドフィッティング21の連結凸部27が着脱可能に連結される連結凹部44を内部に有する嵌着部41aと、水素ガスポート45及び複数の液導入ポート46を外周に有する大径ヘッド部41bと、カラム保持装置71に固着される支持用突部41cとを有している。嵌着部41aの連結凹部44には、カラム11側から順に、Oリング24aを介して中径円筒部24を液密に保持する中径孔部47と、小径円筒部25が挿入される小径孔部48と、フェラル部26が気密、液密に嵌合する円錐孔部49とが連続して形成されている。フェラル部26が円錐孔部49に嵌合した状態で、中径孔部47及び小径孔部48の内周と小径円筒部25の外周との間には、液室R1となる空間が画成されている。
The inlet-
前記水素ガスポート45は、水素ガス供給路42を介して円錐孔部49の頂点部分に連通しており、複数の液導入ポート46は、各液導入ポート46に対応した複数の液供給路43を介して前記液室R1にそれぞれ連通している。水素ガスポート45にはコネクタ81を介して水素ガス用配管81aが接続されるとともに、液導入ポート46にはコネクタ82を介して液導入用配管82aが接続される。水素ガスポート45とコネクタ81との間、液導入ポート46とコネクタ82との間は、フェラル81b,82bによってメタルシールされている。
The hydrogen gas port 45 communicates with the apex portion of the conical hole portion 49 via the hydrogen
この入口側ヘッド41と入口側エンドフィッティング21とを接合することにより、カラム11の入口側には、水素ガス用配管81aから水素ガスポート45、水素ガス供給路42、円錐孔部49、凹部26a、水素ガス導入路28、周溝13c、複数の水素ガス導入孔13bを経てフィルタ12に至る水素ガス供給経路が形成されるとともに、複数の液導入用配管82aから複数の液導入ポート46、複数の液供給路43、一つの液室R1、液導入路29、原液導入孔13aを経てフィルタ12に至る液供給経路が形成される。
By joining the inlet-
一方、出口側ヘッド51は、出口側エンドフィッティング31の連結凸部37が挿入される連結凹部53を内部に有する挿入部51aと、反応液導出ポート54を外周に有する大径ヘッド部51bと、カラム保持装置71に装着される大径接続部51cと小径接続部51dとを有している。連結凹部53には、カラム11側から順に、出口側エンドフィッティング31の小径円筒部35が挿入される小径孔部55と、フェラル部36が気密、液密に嵌合する円錐孔部56とが連続して形成されている。反応液導出ポート54は、反応液導出路52を介して前記円錐孔部56の頂点部分に連通しており、反応液導出ポート54には、フェラル83aを備えたコネクタ83を介して反応液用配管83bがメタルシールされた状態で接続される。この出口側ヘッド51と出口側エンドフィッティング31とを接合することにより、フェラル部36と円錐孔部56との間がメタルシールされるとともに、カラム出口側のフィルタ14から反応液導出路38、反応液導出路52、反応液導出ポート54を経て反応液用配管83bに至る反応液導出経路が形成される。
On the other hand, the outlet-
カラム保持装置71は、上部ブロック71aと、該上部ブロック71aに2本の支柱72,72を介して連結された下部ブロック71bと、前記支柱72,72に沿って上部ブロック71aと下部ブロック71bとの間を上下動可能に設けられたスライドブロック71cと、上部ブロック71aの中央部に設けられた雌ねじ孔71dに螺合するとともに、下端部が前記スライドブロック71cに回転可能に取り付けられたねじ棒73とを有するもので、ねじ棒73の上端には、該ねじ棒73を回転させるためのハンドル74が設けられ、このハンドル74を回転させることにより、ねじ棒73を介してスライドブロック71cを昇降させるように形成されている。
The
スライドブロック71cの下面中央部には、前記入口側ヘッド41に設けられた支持用突部41cが嵌着する嵌着穴71eが形成されている。また、下部ブロック71bの中央部には、下部側の小径接続孔71fと上部側の大径接続孔71gとが上下に連続して形成されており、小径接続孔71fには出口側ヘッド51に設けられた前記小径接続部51dが、大径接続孔71gには前記大径接続部51cが、それぞれ軸方向に移動可能な状態で挿入され、小径接続孔71fと大径接続孔71gとの間の段部には、出口側ヘッド51を上方に付勢するリング状の皿ばね75が配置されている。
A
この反応装置を使用して原液の水素化反応を行うためには、まず、カラム11の組み立てを行う。カラム11の組み立ては、最初に、カラム11の一端、例えば出口側となる端部にフィルタ14を介して出口側エンドフィッティング31を固着する。すなわち、出口側エンドフィッティング31のカラム連結口31a内にフィルタ14を挿入した後、カラム11の一端をカラム連結口31a内に挿入し、カラム11の他端から継手部材61のフロントフェルール61b、バックフェルール61c、ナット部61aの順に挿通し、カラム11を出口側エンドフィッティング31方向に押し付けながらナット部61aの雌ねじ部61dを雄ねじ部32に螺合させてナット部61aを締め付けることにより、カラム11の一端が、カラム連結口31a内にフィルタ14を挟んでメタルシールされた状態で固着される。
In order to perform the hydrogenation reaction of the stock solution using this reactor, first, the
次に、カラム11の他端である入口側を上に向けた状態で、カラム11内に水素触媒を充填するとともに、入口側エンドフィッティング21を固着するための継手部材61をナット部61a、バックフェルール61c、フロントフェルール61bの順でカラム11に挿通させた後、カラム11の入口側端部にフィルタ12を載置し、フィルタ12の上部に、周溝13cを形成した面を上方に向けて分散板13を載置する。続いて、Oリング24aを装着した入口側エンドフィッティング21をカラム11の入口側に被せ、ナット部61aの雌ねじ部61dと雄ねじ部22とを螺合させてナット部61aを締め付けることにより、入口側エンドフィッティング21がカラム11の入口側に、カラム連結口21a内にフィルタ12及び分散板13を挟んでメタルシールされた状態で固着される。
Next, with the
一方、カラム保持装置71には、スライドブロック71cの嵌着穴71eに入口側ヘッド41の支持用突部41cを嵌着させて固定するとともに、下部ブロック71bの大径接続孔71g内に皿ばね75を配置した後、小径接続孔71f内に出口側ヘッド51の小径接続部51dを、大径接続孔71g内に大径ヘッド部51bを、それぞれ挿入して下部ブロック71bに出口側ヘッド51を配置した状態とする。
On the other hand, in the
また、入口側ヘッド41の水素ガスポート45にコネクタ81を介して水素ガス用配管81aを、複数の液導入ポート46にコネクタ82を介して所定の液導入用配管82aをそれぞれ接続するとともに、出口側ヘッド51の反応液導出ポート54にコネクタ83を介して反応液用配管83bを接続する。なお、使用しない液導入ポート46は栓で密封する。
In addition, a
入口側エンドフィッティング21及び出口側エンドフィッティング31をそれぞれ固着したカラム11をカラム保持装置71に装着する際には、スライドブロック71cを上昇させた状態で、出口側エンドフィッティング31の小径円筒部35を出口側ヘッド51の小径孔部55に、フェラル部36を円錐孔部56にそれぞれ挿入するとともに、カラム11を直立させて入口側エンドフィッティング21を入口側ヘッド41の下方に位置させた状態で、ハンドル74でねじ棒73を回転させてスライドブロック71cを下降させ、入口側エンドフィッティング21の中径円筒部24から上の連結凸部27を入口側ヘッド41の連結凹部44内に進入させ、フェラル部26を円錐孔部49内に挿入する。
When the
この状態でハンドル74を適当数回転させることにより、カラム11の両端の入口側エンドフィッティング21及び出口側エンドフィッティング31が入口側ヘッド41と出口側ヘッド51との間に挟着され、出口側エンドフィッティング31のフェラル部36が出口側ヘッド51の円錐孔部56に押し付けられて反応液の出口部がメタルシールされた状態になり、入口側エンドフィッティング21のフェラル部26が円錐孔部49に押し付けられて水素ガスの入口部がメタルシールされた状態になるとともに、液入口部である前記液室R1がOリング24aによってシールされた状態になる。この状態では、入口側エンドフィッティング21と入口側ヘッド41との間、出口側エンドフィッティング31と出口側ヘッド51との間は、各フェラル部26,46の外周面が各円錐孔部49,52bの内周面に圧接しているのみであり、スライドブロック71cと下部ブロック71b皿ばね75のとの間の挟着力は、そのすべてがフェラル部のシール力として作用する。
In this state, by rotating the
また、カラム11の外周には、カラム11内を所定の反応温度に加熱するための加熱器を装着する。加熱器としては任意の構造の加熱器を使用可能であるが、例えば、二つ割りのアルミブロック恒温槽を用いることにより、カラム11内を水素化反応に適した100℃以上の温度に保つことができる。
In addition, a heater for heating the inside of the
このようにして形成した反応装置を用いて原液の水素化反応を行う際には、まず、加熱器によってカラム11を所定の温度に昇温し、水素ガスポート45から水素ガスHを、一つ又は複数の液導入ポート46から1種又は複数種の原液L1を、それぞれ所定圧力及び所定流量で水素ガス供給路42と液供給路43とを介してカラム11の入口側に供給し、分散板13及びフィルタ12を介してカラム11内に導入し、触媒層を通過させて出口側のフィルタ14を介して反応液導出路52から反応液導出ポート54に導出することにより、カラム11内のコンディショニングを行う。コンディショニングによって反応液導出ポート54から安定した状態で反応液L2が得られるようになった後、反応液導出ポート54から導出する目的の反応液L2を捕集する。
When performing the hydrogenation reaction of the stock solution using the reaction apparatus thus formed, first, the
このとき、フェラル部26の先端中心部に設けられた凹部26aから供給される水素ガスHは、カラム11の中心軸L1に対して傾斜した水素ガス導入路28を通って分散板13の外周部一側面に設けられた周溝13cに導かれ、該周溝13cから等間隔で設けられた8個の水素ガス導入孔13bを通ってカラム11内の触媒層の外周側に導入され、小径円筒部25の外周の液室R1に流入した原液L1は、カラム11の中心軸L1に対して傾斜した液導入路29を通り、分散板13の中心部に設けられた液導入孔13aからカラム11内の触媒層の中心部に軸線方向に導入される。このように、カラム11内の中心部に原液L1を導入し、その外周を囲むように水素ガスHを導入することにより、カラム11内の触媒層中で両者を効果的に混合することができ、水素化反応を効率よく行うことができ、反応液L2の収率を向上させることができる。また、複数の原液を使用する場合も、各液導入ポート46から液室R1に導入されて混合し、さらに、液導入路29を流れながら混合してカラム11に導入されることから、複数の原液を混合させた状態で効率よく水素化反応を行うことができる。
At this time, the hydrogen gas H supplied from the
入口側エンドフィッティング21のフェラル部26と、入口側ヘッド41の円錐孔部49とをメタルタッチでシールしたことにより、樹脂製のシール材を使用した場合に比べて水素ガスHが漏れ出すことを確実に防止できる。さらに、入口側エンドフィッティング21の中径円筒部24と入口側ヘッド41の中径孔部47とをOリング24aによってシールしているので、原液L1が外部に漏れ出ることを防止できるとともに、万一、フェラル部26から水素ガスHが漏れ出すことがあっても、Oリング24aによりシールされた液室R1から液導入路29を通ってカラム11内に流れていくので、水素ガスHが外部に漏れることをより確実に防止できる。
By sealing the ferrule portion 26 of the inlet side end fitting 21 and the conical hole portion 49 of the
また、水素化反応中に高温となっているカラム11からの熱伝導で入口側エンドフィッティング21が昇温しても、入口側エンドフィッティング21と入口側ヘッド41とを同一金属、例えばステンレス鋼で形成しておくことにより、シール性が損なわれる虞はない。さらに、フェラル部26の先端中心部に凹部26aを形成し、この凹部26aの外周部分をメタルシールに利用するようにしているので、凹部26aの底面に傾斜した状態で水素ガス導入路28を形成しても、円錐孔部49にメタルタッチする部分を均一に変形させることができ、良好な状態のメタルシールが得られる。
In addition, even if the inlet side end fitting 21 is heated by heat conduction from the
しかも、カラム11の両端に入口側エンドフィッティング21と出口側エンドフィッティング31とをあらかじめ固着しておくとともに、水素ガス用配管81a及び液導入用配管82aを接続した入口側ヘッド41と反応液用配管83bを接続した出口側ヘッド51とをカラム保持装置71に設けておくことにより、入口側ヘッド41を設けたスライドブロック71cを昇降させるだけでカラム11の着脱を行うことができるので、スパナなどの工具を用いることなくカラム11の着脱を行うことができる。
In addition, the inlet side end fitting 21 and the outlet side end fitting 31 are fixed to both ends of the
カラム保持装置71に保持されたカラム11は、ねじ棒73によって昇降するスライドブロック71cと皿ばね75を備えた下部ブロック71bとの間に挟着されるので、ねじ棒73による締付力と皿ばね75のバネ特性を適宜設定することにより、カラム11が加熱されて膨張したときでもカラム11を確実に支持することができるとともに十分なシール性を確保することができる。
Since the
また、入口側ヘッド41には複数の液導入ポート46を設けることができるので、水素化反応を行う原液だけでなく、洗浄液を導入するための液導入ポートを入口側ヘッド41に設けて洗浄液用配管をあらかじめ接続しておくことができる。これにより、水素化反応を中断する場合には、水素ガスH及び原液L1の供給を停止して液導入ポートの一つから洗浄液を導入することにより、カラム11内を洗浄することができる。したがって、カラム11内を洗浄する際にカラム11をカラム保持装置71から取り外す必要がなくなるので、カラム11の洗浄作業を容易に行うことができ、作業時間を大幅に短縮することができる。加えて、水素ガス用配管81a、液導入用配管82a及び反応液用配管83bについては、カラム11の洗浄や交換に際して脱着する必要はなく、必要に応じて洗浄した後に各ヘッド21,51にそれぞれ接続したままの状態で待機させておくことができる。
In addition, since the
図7乃至図10は本発明の他の形態例を示すもので、第1形態例と同様の構成要素を示すものには、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。 FIGS. 7 to 10 show other embodiments of the present invention. Components that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図7乃至図9は、本発明の反応装置に用いられる分散板の他の形態例を示すもので、図7は分散板の平面側斜視図、図8は底面側斜視図、図9は断面図である。 7 to 9 show other embodiments of the dispersion plate used in the reaction apparatus of the present invention. FIG. 7 is a perspective view of the dispersion plate, FIG. 8 is a perspective view of the bottom surface, and FIG. FIG.
この分散板13は、一側面の水素ガス導入路28に連通する周溝13cの外周側に6個の水素ガス導入孔13dを形成するとともに、他側面に、隣り合う2つの水素ガス導入孔13dを繋いで、周方向に長い水素ガス導入溝13eを形成している。これにより、水素ガスHをカラム外周側の極力広い範囲からカラム内に導入することができ、原液との反応効率を向上させることができる。
The
図10は、本発明の反応装置に用いられるカラム保持装置の他の形態例を示す斜視図である。このカラム保持装置71は、上部ブロック71aに倒伏可能に枢着されたハンドル76の倒伏により、スライドブロック71cを支柱72,72に沿って昇降させるもので、上部ブロック71aの両端部に、ハンドル76の連結腕76a,76aが枢支され、各連結腕76a,76aの上方にピン77によってトグルリンク78の一端部が回動可能にそれぞれ連結されている。さらに、トグルリンク78の他端部は、ピン79によってスライドブロック71cの両端部に回動可能に連結され、ハンドル74を倒伏させると、トグルリンク78,78を介してスライドブロック71cが支柱72,72に沿って昇降し、ピン77がデッドポイントを通過することでカラム11を保持することができる。また、スライドブロック71cの中央部には、入口側ヘッド41の位置調整を行うための調整ねじ部材71hが設けられており、カラム11の製作誤差等による寸法違いに対応できるようにしている。このように、トグルリンク78,78を利用したスライドブロック71cの昇降機構は、部品点数が増えるものの操作が単純で、カラム11の着脱を容易に行うことができる。
FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the column holding device used in the reaction apparatus of the present invention. This
11…カラム、12,14…フィルタ、13…分散板、13a…周溝、13b…水素ガス導入孔、13c…周溝、13d…水素ガス導入孔、13e…水素ガス導入溝、21…入口側エンドフィッティング、21a…カラム連結口、21b…円錐面、22…雄ねじ部、23…六角部、24…中径円筒部、24a…Oリング、25…小径円筒部、26…フェラル部、26a…凹部、27…連結凸部、28…水素ガス導入路、29…液導入路、31…出口側エンドフィッティング、31a…カラム連結口、31b…円錐面、31c…底面、32…雄ねじ部、33…六角部、34…中径円筒部、35…小径円筒部、36…フェラル部、36a…凹部、37…連結凸部、38…反応液導出路、41…入口側ヘッド、41a…嵌着部、41b…大径ヘッド部、41c…支持用突部、42…水素ガス供給路、43…液供給路、44…連結凹部、45…水素ガスポート、46…液導入ポート、47…中径孔部、48…小径孔部、49…円錐孔部、51…出口側ヘッド、51a…挿入部、51b…大径ヘッド部、51c…大径接続部、51d…小径接続部、52…反応液導出路、53…連結凹部、54…反応液導出ポート、55…小径孔部、56…円錐孔部、61…継手部材、61a…ナット部、61b…フロントフェルール、61c…バックフェルール、61d…雌ねじ部、61e…先端円錐面、61f…基端円錐面、61g…環状突部、61h…円錐面、71…カラム保持装置、71a…上部ブロック、71b…下部ブロック、71c…スライドブロック、71d…雌ねじ孔、71e…嵌着穴、71f…小径接続孔、71g…大径接続孔、71h…調整ねじ部材、72…支柱、73…ねじ棒、74…ハンドル、75…皿ばね、76…ハンドル、76a…連結腕、77,79…ピン、78…トグルリンク、L1…原液、L2…反応液、H…水素ガス、R1…液室
DESCRIPTION OF
Claims (3)
開口端に分散板及びフィルタを設けた前記カラムの入口側端部が挿入される入口側カラム連結口を有する金属製の入口側エンドフィッティングと、開口端にフィルタを設けた前記カラムの出口側端部が挿入される出口側カラム連結口を有する金属製の出口側エンドフィッティングと、前記入口側エンドフィッティングに設けられた入口側連結凸部が着脱可能に連結される入口側連結凹部を有する金属製の入口側ヘッドと、前記出口側エンドフィッティングに設けられた出口側連結凸部が着脱可能に連結される出口側連結凹部を有する金属製の出口側ヘッドとを備え、
前記入口側連結凸部と前記入口側連結凹部とは、入口側連結凸部の基部に設けられた中径円筒部が入口側連結凹部の開口側に設けられた中径孔部に挿入されて中径円筒部と中径孔部との間に設けた環状シール材にてシールされ、入口側連結凸部の先端に設けられた円錐状のフェラル部が入口側連結凹部の奥部に設けられた円錐孔部に挿入されてフェラル部の外周面と円錐孔部の内周面とのメタルタッチによりシールされ、前記環状シール材によるシール部分とメタルタッチによるシール部分との間に液室が設けられるとともに、
前記入口側ヘッドには、前記水素ガスを供給する水素ガス用配管を接続する水素ガスポートと、前記原液を供給する液導入用配管を接続する液導入ポートとが設けられるとともに、該水素ガスポートと前記円錐孔部の頂点部分とを連通する水素ガス供給路と、前記液導入ポートと前記液室とを連通する液供給路とが設けられ、
前記入口側エンドフィッティングには、前記フェラル部の先端と前記入口側カラム連結口の底面外周部とを連通する水素ガス導入路と、前記液室と前記入口側カラム連結口の底面中央部とを連通する液導入路とがカラム中心軸に対してそれぞれ傾斜し、且つ、互いに交わらない状態で設けられ、
前記出口側連結凸部と前記出口側連結凹部とは、出口側連結凸部の先端に設けられた円錐状のフェラル部が出口側連結凹部の奥部に設けられた円錐孔部に挿入されてフェラル部の外周面と円錐孔部の内周面とのメタルタッチによりシールされ、
前記出口側ヘッドには、反応液を導出する反応液用配管が接続される反応液導出ポートが設けられるとともに、該反応液導出ポートと前記円錐孔部の頂点部分とを連通する反応液導出配管が設けられ、前記出口側ヘッドと前記出口側エンドフィッティングとには、前記カラム出口側連結口の底面中央部から前記フェラル部の先端及び前記円錐孔部の頂点部分を介して前記反応液導出配管に連通する反応液導出路が設けられ、
前記分散板は、該分散板の中心部に設けられて前記液導入路から導入された液を前記カラム軸線方向に導入する液導入孔と、該分散板の一側面外周部分に設けられて前記入口側カラム連結口の底面外周部に開口した水素ガス導入路に連通する周溝と、該周溝の底部に設けられて水素ガス導入路から周溝に導入された水素ガスを前記液導入孔から導入された液の外周部分に導入する複数の水素ガス導入孔とを備えていることを特徴とする反応装置。 In a reaction apparatus in which a stock solution and hydrogen gas are introduced into a metal column packed with a hydrogenation catalyst and hydrogenated,
A metal inlet-side end fitting having an inlet-side column connection port into which an inlet-side end of the column provided with a dispersion plate and a filter is provided at the open end, and an outlet side end of the column provided with a filter at the open end Metal outlet side end fitting having an outlet side column connection port into which a portion is inserted, and metal having an inlet side connection concave portion to which an inlet side connection convex portion provided in the inlet side end fitting is detachably connected An outlet-side head, and a metal outlet-side head having an outlet-side coupling concave portion to which an outlet-side coupling convex portion provided in the outlet-side end fitting is detachably coupled,
The inlet-side connecting convex portion and the inlet-side connecting concave portion are formed by inserting a medium-diameter cylindrical portion provided at the base of the inlet-side connecting convex portion into a medium-diameter hole portion provided at the opening side of the inlet-side connecting concave portion. Sealed with an annular sealing material provided between the medium-diameter cylindrical portion and the medium-diameter hole, and a conical ferrule provided at the tip of the inlet-side connecting convex portion is provided at the back of the inlet-side connecting concave portion. Inserted into the conical hole portion and sealed by metal touch between the outer peripheral surface of the ferrule portion and the inner peripheral surface of the conical hole portion, and a liquid chamber is provided between the seal portion by the annular seal material and the seal portion by the metal touch. As well as
The inlet head is provided with a hydrogen gas port for connecting a hydrogen gas pipe for supplying the hydrogen gas, and a liquid introduction port for connecting a liquid introduction pipe for supplying the stock solution. A hydrogen gas supply path that communicates with the apex portion of the conical hole, and a liquid supply path that communicates between the liquid introduction port and the liquid chamber,
The inlet-side end fitting includes a hydrogen gas introduction path that communicates the tip of the ferrule part with the outer peripheral part of the bottom surface of the inlet-side column connection port, and the liquid chamber and the bottom center part of the inlet-side column connection port. The liquid introduction passages that communicate with each other are inclined with respect to the column central axis and do not cross each other,
The outlet-side connecting convex portion and the outlet-side connecting concave portion are formed by inserting a conical ferrule portion provided at the tip of the outlet-side connecting convex portion into a conical hole portion provided at the back of the outlet-side connecting concave portion. Sealed by metal touch between the outer peripheral surface of the ferrule part and the inner peripheral surface of the conical hole part,
The outlet head is provided with a reaction liquid outlet port to which a reaction liquid pipe for extracting the reaction liquid is connected, and the reaction liquid outlet pipe that communicates the reaction liquid outlet port with the apex portion of the conical hole portion. The outlet-side head and the outlet-side end fitting are connected to the reaction liquid outlet pipe from the center of the bottom surface of the column outlet-side connecting port through the tip of the ferrule and the apex of the conical hole. Is provided with a reaction liquid outlet path communicating with
The dispersion plate is provided at a central portion of the dispersion plate and introduces a liquid introduced from the liquid introduction path in the column axial direction, and is provided at an outer peripheral portion of one side surface of the dispersion plate. A circumferential groove communicating with the hydrogen gas introduction path that opens to the outer periphery of the bottom surface of the inlet side column connection port, and the hydrogen gas that is provided at the bottom of the circumferential groove and is introduced into the circumferential groove from the hydrogen gas introduction path And a plurality of hydrogen gas introduction holes to be introduced into the outer peripheral portion of the liquid introduced from the reactor.
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