JPH04227801A - 触媒蒸留構造物 - Google Patents
触媒蒸留構造物Info
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- JPH04227801A JPH04227801A JP3116166A JP11616691A JPH04227801A JP H04227801 A JPH04227801 A JP H04227801A JP 3116166 A JP3116166 A JP 3116166A JP 11616691 A JP11616691 A JP 11616691A JP H04227801 A JPH04227801 A JP H04227801A
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S203/00—Distillation: processes, separatory
- Y10S203/06—Reactor-distillation
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】本発明は,反応混合物の反応進行と蒸留が
同時に行われるような反応において使用することのでき
る構造物に関するものであり,このとき前記構造物は,
反応に対する触媒として且つ蒸留構造物として使用され
る。さらに詳細には,本発明は,蒸留表面を有する剛性
容器に関するものであり,剛性容器には粒状触媒成分が
充填されている。
同時に行われるような反応において使用することのでき
る構造物に関するものであり,このとき前記構造物は,
反応に対する触媒として且つ蒸留構造物として使用され
る。さらに詳細には,本発明は,蒸留表面を有する剛性
容器に関するものであり,剛性容器には粒状触媒成分が
充填されている。
【0002】触媒反応を行わせる新しい方法が開発され
ており,該方法によれば,反応混合物の成分が分別蒸留
によって同時に分離可能である。いくつかのシステムが
提唱されており,工業的に実施されているある1つのシ
ステムでは,触媒を触媒蒸留構造物(catalyti
c distillation structur
e)として使用している。このようなシステムについて
は,米国特許第4,215,011;4,232,17
7;4,242,530;4,250,052;4,3
02,356;4,307,254;4,336,40
7;4,439,350;4,443,559;及び4
,482,775号各明細書に説明されている。
ており,該方法によれば,反応混合物の成分が分別蒸留
によって同時に分離可能である。いくつかのシステムが
提唱されており,工業的に実施されているある1つのシ
ステムでは,触媒を触媒蒸留構造物(catalyti
c distillation structur
e)として使用している。このようなシステムについて
は,米国特許第4,215,011;4,232,17
7;4,242,530;4,250,052;4,3
02,356;4,307,254;4,336,40
7;4,439,350;4,443,559;及び4
,482,775号各明細書に説明されている。
【0003】簡単に言えば,これらの明細書において説
明されている構造物は,クロスベルト(cloth
belt)に沿ってある間隔を置いて配置されていて且
つ粒状触媒物質を収容した複数のポケットを有するクロ
スベルトを含んでいる。触媒が充填されたポケットを有
するクロスベルトが,編組ステンレス鋼ワイヤメッシュ
のようなスペーシング材料(spacing mat
erial)の周りにらせん状に巻き上げられている。 さらに米国特許第4,443,559号と第4,250
,052号には,種々の触媒構造物が開示されている。
明されている構造物は,クロスベルト(cloth
belt)に沿ってある間隔を置いて配置されていて且
つ粒状触媒物質を収容した複数のポケットを有するクロ
スベルトを含んでいる。触媒が充填されたポケットを有
するクロスベルトが,編組ステンレス鋼ワイヤメッシュ
のようなスペーシング材料(spacing mat
erial)の周りにらせん状に巻き上げられている。 さらに米国特許第4,443,559号と第4,250
,052号には,種々の触媒構造物が開示されている。
【0004】標準的な蒸留トレー上に粒状触媒を固定し
ない状態で配置することが提唱されている。例えば,英
国特許GB第2,096,603と第2,096,60
4号,及び米国特許第4,215,011号を参照のこ
と。米国特許第3,634,534号には,標準的な蒸
留塔の降液管中に触媒を配置することが開示されている
。米国特許第4,471,154号には,トレー上にお
ける触媒を流動化させることが開示されている。 「“Chemiker Zeitung/Chemi
sche Apparatur”,vol.90,N
o.13,1966年7月」及び米国特許第4,215
,011号には,このような流動床に対するいくつかの
欠点が明らかにされている。クアング(Quang)ら
による米国特許第4,847,430号とノッカ(No
cca)らによる米国特許第4,847,431号は,
蒸留塔の1つおきのトレー上に粒状触媒を装填し,触媒
を装填したトレーの周りにガスのバイパスを設けること
を開示している。
ない状態で配置することが提唱されている。例えば,英
国特許GB第2,096,603と第2,096,60
4号,及び米国特許第4,215,011号を参照のこ
と。米国特許第3,634,534号には,標準的な蒸
留塔の降液管中に触媒を配置することが開示されている
。米国特許第4,471,154号には,トレー上にお
ける触媒を流動化させることが開示されている。 「“Chemiker Zeitung/Chemi
sche Apparatur”,vol.90,N
o.13,1966年7月」及び米国特許第4,215
,011号には,このような流動床に対するいくつかの
欠点が明らかにされている。クアング(Quang)ら
による米国特許第4,847,430号とノッカ(No
cca)らによる米国特許第4,847,431号は,
蒸留塔の1つおきのトレー上に粒状触媒を装填し,触媒
を装填したトレーの周りにガスのバイパスを設けること
を開示している。
【0005】これまでのところ,工業的に最も適切な集
成体は,ガラス繊維製のクロスベルトに沿って配置され
た閉じたポケット中に粒状触媒を配置したものである。
成体は,ガラス繊維製のクロスベルトに沿って配置され
た閉じたポケット中に粒状触媒を配置したものである。
【0006】改良すべき主要な問題点は,蒸留塔通過後
の圧力降下を少なくすること,及び分別蒸留のための良
好な蒸気/液体接触をおこさせながら,これと同時に反
応物と触媒との充分な接触をおこさせることである。多
くの有用な触媒は微細粒状粉末の形態であり,蒸留の構
成成分として直接には使用しにくい。押出作製されたよ
り大きなペレットは,蒸留構造物としてあまり有効では
ない。従って,クロスベルト,ケージ,及び支持トレー
が使用される。より大きな触媒構造物の使用が提唱され
ているけれども,多くの触媒物質には多孔性が求められ
るために,大きな触媒構造物では構造上の完全性が制限
されてしまう。外表面の活性だけに依存し,そして大き
な構造物としての強度を有している多くの触媒は,例え
ば無水マレイン酸の製造などの気相反応に対してのみ有
用である。
の圧力降下を少なくすること,及び分別蒸留のための良
好な蒸気/液体接触をおこさせながら,これと同時に反
応物と触媒との充分な接触をおこさせることである。多
くの有用な触媒は微細粒状粉末の形態であり,蒸留の構
成成分として直接には使用しにくい。押出作製されたよ
り大きなペレットは,蒸留構造物としてあまり有効では
ない。従って,クロスベルト,ケージ,及び支持トレー
が使用される。より大きな触媒構造物の使用が提唱され
ているけれども,多くの触媒物質には多孔性が求められ
るために,大きな触媒構造物では構造上の完全性が制限
されてしまう。外表面の活性だけに依存し,そして大き
な構造物としての強度を有している多くの触媒は,例え
ば無水マレイン酸の製造などの気相反応に対してのみ有
用である。
【0007】本発明は,反応混合物の反応と蒸留を同時
に行うのに有用な触媒蒸留構造物を提供する。蒸留構造
物は小さな剛性容器として与えられる。触媒成分が容器
中に装填され,そして容器が閉じられる。容器は閉じら
れるけれども,容器に対する蒸気と液体の出入りを可能
にするために開口が設けられる。多くの触媒容器が蒸留
塔中に配置されて,反応器/蒸留塔となる。容器の表面
は,蒸留にとって必要な蒸気/液体接触表面の機能を果
たす。本容器は剛性を有するため,触媒蒸留構造物と蒸
留にとって必要な自由空間をある間隔を置いて配置する
ことが可能となる。
に行うのに有用な触媒蒸留構造物を提供する。蒸留構造
物は小さな剛性容器として与えられる。触媒成分が容器
中に装填され,そして容器が閉じられる。容器は閉じら
れるけれども,容器に対する蒸気と液体の出入りを可能
にするために開口が設けられる。多くの触媒容器が蒸留
塔中に配置されて,反応器/蒸留塔となる。容器の表面
は,蒸留にとって必要な蒸気/液体接触表面の機能を果
たす。本容器は剛性を有するため,触媒蒸留構造物と蒸
留にとって必要な自由空間をある間隔を置いて配置する
ことが可能となる。
【0008】本発明は,蒸留構造物として使用すること
のできる触媒構造物を提供する。両方の機能を果たさせ
るために,満たすべき3つの望ましい規準がある。第一
に,本構造物は,蒸留塔反応器中に比較的均一に空間的
分散配置できるものでなければならない。すなわち,触
媒構造物は,反応部位と蒸留部位の望ましい機能を果た
しうる形状の集成体として蒸留塔中に組み込まれる。
のできる触媒構造物を提供する。両方の機能を果たさせ
るために,満たすべき3つの望ましい規準がある。第一
に,本構造物は,蒸留塔反応器中に比較的均一に空間的
分散配置できるものでなければならない。すなわち,触
媒構造物は,反応部位と蒸留部位の望ましい機能を果た
しうる形状の集成体として蒸留塔中に組み込まれる。
【0009】第二の規準は,液相の接触と気相の蒸留が
できて,気相中と液相中への蒸留によって蒸留塔内にお
いて物質の同時分離ができるだけの充分な自由空間が触
媒層中に存在することである。触媒層中に約50容量%
の自由空間があれば,分別を適切に行うことができる,
ということが見出されている。
できて,気相中と液相中への蒸留によって蒸留塔内にお
いて物質の同時分離ができるだけの充分な自由空間が触
媒層中に存在することである。触媒層中に約50容量%
の自由空間があれば,分別を適切に行うことができる,
ということが見出されている。
【0010】第三の規準は,触媒の過度な磨滅を起こす
ことなく触媒層が使用時に膨張・収縮できることである
。
ことなく触媒層が使用時に膨張・収縮できることである
。
【0011】この規準は,触媒成分を収容した剛性容器
を供給することによって満たされる。剛性容器は,ポー
ルリング,バール,及びサドル等の通常の蒸留塔充填物
と類似の形を有するよう適宜な形状とサイズをもつこと
ができる。最も好ましくは,剛性容器は円筒状であり,
約0.5〜64流量オンスの触媒成分を収容できる容積
を有する。従って容器のサイズは極めて小さく,例えば
,従来の蒸留塔反応器の容積の1×10−7〜7×10
−5である。
を供給することによって満たされる。剛性容器は,ポー
ルリング,バール,及びサドル等の通常の蒸留塔充填物
と類似の形を有するよう適宜な形状とサイズをもつこと
ができる。最も好ましくは,剛性容器は円筒状であり,
約0.5〜64流量オンスの触媒成分を収容できる容積
を有する。従って容器のサイズは極めて小さく,例えば
,従来の蒸留塔反応器の容積の1×10−7〜7×10
−5である。
【0012】円筒状容器の壁体及び/又は端部には,液
体と蒸気が反応のための触媒と接触できるようにするた
めの開口が設けられている。容器の表面は,ガス/蒸気
の接触のための蒸留表面として作用する。
体と蒸気が反応のための触媒と接触できるようにするた
めの開口が設けられている。容器の表面は,ガス/蒸気
の接触のための蒸留表面として作用する。
【0013】粒状触媒のサイズに応じて,容器から触媒
粒子が逸散するのを防止するために開口の大きさを変え
ることができる。多孔質ライナーを使用することによっ
て,極めて微細な触媒物質を円筒状容器内に収容するこ
とができる。たとえライナーを使用したとしても,触媒
構造物がもつ剛性の利点は保持され,このとき蒸留表面
は露出したままである。
粒子が逸散するのを防止するために開口の大きさを変え
ることができる。多孔質ライナーを使用することによっ
て,極めて微細な触媒物質を円筒状容器内に収容するこ
とができる。たとえライナーを使用したとしても,触媒
構造物がもつ剛性の利点は保持され,このとき蒸留表面
は露出したままである。
【0014】容器中に装填される触媒の量は,湿潤に対
するその反応により異なる。通常使用される酸性イオン
交換樹脂〔アンバーリスト(Amberlyst)15
〕は,湿潤すると20〜30%膨潤し,また他の酸性イ
オン交換樹脂(CT−175)は10〜15%膨潤する
。結晶質ゼオライトは,湿潤してもほとんど膨潤しない
。
するその反応により異なる。通常使用される酸性イオン
交換樹脂〔アンバーリスト(Amberlyst)15
〕は,湿潤すると20〜30%膨潤し,また他の酸性イ
オン交換樹脂(CT−175)は10〜15%膨潤する
。結晶質ゼオライトは,湿潤してもほとんど膨潤しない
。
【0015】均一性と空間配置との関係は,容器のサイ
ズと使用する触媒装填方法により異なる。典型的な0.
5流量オンス容量の円筒状容器のサイズは約1.5イン
チ×0.75インチ(L/D比が2)である。このよう
な容器は,標準的な蒸留充填物の場合と同じように蒸留
塔中にランダムに装入することができ,必要な空間配置
関係と自由空間を与えるものと考えられる。より大きな
容器(64流量オンス)の場合,必要とされる自由空間
をを与えつつ均一な空間配置を確実に得るためには,個
々の容器を手操作で装入することが必要となる。容器に
対しては他の幾何学的形状も考えられるが,実際的な面
から,円筒状容器の製造と充填がより容易に実施しうる
であろう。
ズと使用する触媒装填方法により異なる。典型的な0.
5流量オンス容量の円筒状容器のサイズは約1.5イン
チ×0.75インチ(L/D比が2)である。このよう
な容器は,標準的な蒸留充填物の場合と同じように蒸留
塔中にランダムに装入することができ,必要な空間配置
関係と自由空間を与えるものと考えられる。より大きな
容器(64流量オンス)の場合,必要とされる自由空間
をを与えつつ均一な空間配置を確実に得るためには,個
々の容器を手操作で装入することが必要となる。容器に
対しては他の幾何学的形状も考えられるが,実際的な面
から,円筒状容器の製造と充填がより容易に実施しうる
であろう。
【0016】図面を参照すると,本発明の種々の実施態
様が示されている。図1〜6においては,触媒蒸留構造
物の容器10は,容器に対する液体と蒸気の自由な出入
りを可能にするための開口を端部11と壁体12に有す
る中空円筒形状物の形で示されている。
様が示されている。図1〜6においては,触媒蒸留構造
物の容器10は,容器に対する液体と蒸気の自由な出入
りを可能にするための開口を端部11と壁体12に有す
る中空円筒形状物の形で示されている。
【0017】この円筒状容器は,開口が設けられてもそ
の完全性を保持できるような剛性材料で造られなければ
ならない。さらに,本容器の材料は,蒸留塔反応器内の
環境に耐えることのできるものでなければならない。使
用状況に応じて異なるが,種々のグレードのステンレス
鋼,又はある種の新規なプラスチックが材料として適切
である。
の完全性を保持できるような剛性材料で造られなければ
ならない。さらに,本容器の材料は,蒸留塔反応器内の
環境に耐えることのできるものでなければならない。使
用状況に応じて異なるが,種々のグレードのステンレス
鋼,又はある種の新規なプラスチックが材料として適切
である。
【0018】図1〜4においては,円筒状容器の端部1
1と壁体12における開口のタイプの違いに実施態様の
間の差異が現れている。図1では,端部11と壁体12
における開口は円形ポート14の形となっている。図2
では,壁体12における開口は長さ方向の溝孔15の形
となっている。図3では,各溝孔15の一方の側に沿っ
て放射状に伸び広がった長さ方向のフィン16の形で,
さらなる蒸留表面が与えられている。図4では,壁体1
2における開口は長さ方向のらせん状溝孔17の形とな
っている。
1と壁体12における開口のタイプの違いに実施態様の
間の差異が現れている。図1では,端部11と壁体12
における開口は円形ポート14の形となっている。図2
では,壁体12における開口は長さ方向の溝孔15の形
となっている。図3では,各溝孔15の一方の側に沿っ
て放射状に伸び広がった長さ方向のフィン16の形で,
さらなる蒸留表面が与えられている。図4では,壁体1
2における開口は長さ方向のらせん状溝孔17の形とな
っている。
【0019】図5と6では,剛性容器10の他の実施態
様が示されている。本質的に,容器は,軸が整列した2
つの円筒形状物を含み,外壁12と内壁20が環状スペ
ースを画定している。図6では,環状スペースの端部だ
けが閉じられており,この環状スペース18内に触媒成
分が配置されている。図5では,端部全体11が閉じて
いて,触媒成分が内側の円筒状スペース20内に配置さ
れている。図5又は図6の円筒環状容器に,上記の開口
を組み合わせて使用してもよい。さらに図5では,溝削
りされた開口をもつ他の実施態様が示されており,この
場合,フィン16が各溝孔に沿って内側に放射状に伸び
ている。
様が示されている。本質的に,容器は,軸が整列した2
つの円筒形状物を含み,外壁12と内壁20が環状スペ
ースを画定している。図6では,環状スペースの端部だ
けが閉じられており,この環状スペース18内に触媒成
分が配置されている。図5では,端部全体11が閉じて
いて,触媒成分が内側の円筒状スペース20内に配置さ
れている。図5又は図6の円筒環状容器に,上記の開口
を組み合わせて使用してもよい。さらに図5では,溝削
りされた開口をもつ他の実施態様が示されており,この
場合,フィン16が各溝孔に沿って内側に放射状に伸び
ている。
【0020】非常に小さな触媒が使用される場合,多孔
質フィルター又はスクリーン22を容器中に挿入して開
口を被覆することができる。
質フィルター又はスクリーン22を容器中に挿入して開
口を被覆することができる。
【0021】本発明の特徴は,触媒を容器内に配置する
前に容器に開口を予備形成できるという点;又は食品や
他の物品を缶中に保存するように触媒を容器中に密閉し
,そして触媒構造物を蒸留塔反応器中に装填する前に孔
あけを行うことができるという点;にある。これは,触
媒を保存及び保護するための優れた手段である。すなわ
ち,充分に活性なバックアップ装入物(backup
charge)を特別な注意を払うことなく保存する
ことができる。この特徴はさらに,船積み出荷に対して
極めて安全な形態を提供する。
前に容器に開口を予備形成できるという点;又は食品や
他の物品を缶中に保存するように触媒を容器中に密閉し
,そして触媒構造物を蒸留塔反応器中に装填する前に孔
あけを行うことができるという点;にある。これは,触
媒を保存及び保護するための優れた手段である。すなわ
ち,充分に活性なバックアップ装入物(backup
charge)を特別な注意を払うことなく保存する
ことができる。この特徴はさらに,船積み出荷に対して
極めて安全な形態を提供する。
【図1】端部と壁体において円形の開口を有する,円筒
状の触媒蒸留構造物容器の斜視図である。
状の触媒蒸留構造物容器の斜視図である。
【図2】端部における円形開口と壁体における長さ方向
に溝削りされた開口とを有する,円筒状の触媒蒸留構造
物容器の斜視図である。
に溝削りされた開口とを有する,円筒状の触媒蒸留構造
物容器の斜視図である。
【図3】各溝削り開口の一方の側に沿って放射状に伸び
広がったフィンを有する,図2における円筒状の触媒蒸
留構造物容器の斜視図である。
広がったフィンを有する,図2における円筒状の触媒蒸
留構造物容器の斜視図である。
【図4】端部における円形開口と壁体における長さ方向
にらせん状に溝削りされた開口とを有する,円筒状の触
媒蒸留構造物容器の斜視図である。
にらせん状に溝削りされた開口とを有する,円筒状の触
媒蒸留構造物容器の斜視図である。
【図5】触媒成分が環状スペース内に配置された,環状
の円筒状触媒蒸留構造物容器の斜視図である。
の円筒状触媒蒸留構造物容器の斜視図である。
【図6】触媒成分が内側の円筒状スペース内に配置され
た,環状の円筒状触媒蒸留構造物容器の斜視図である。
た,環状の円筒状触媒蒸留構造物容器の斜視図である。
10 剛性容器
11 端部
12 壁体
14 円形ポート
15 長さ方向に溝削りされた開口
16 フィン
17 らせん状に溝削りされた開口
18 環状スペース
20 内壁
Claims (17)
- 【請求項1】 蒸留塔反応器中に配置するための触媒
蒸留構造物であって,ガスと蒸気の自由な通過を可能に
する開口と蒸留表面とを有する剛性容器中に配置された
粒状触媒成分を含み,このとき前記容器の容積が前記蒸
留塔反応器の容積より実質的に小さい,前記触媒蒸留構
造物。 - 【請求項2】 前記剛性容器が,両端部が閉じていて
且つ前記両端部と壁体において前記容器に対する液体と
蒸気の出入りを可能にするための開口を有する中空円筒
形状物を含み,このとき前記中空円筒形状物の長さと直
径が,前記蒸留塔反応器の対応する寸法より実質的に小
さい,請求項1記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項3】 前記開口が,前記中空円筒形状物の両
端部と壁体における円形ポートを含む,請求項2記載の
触媒蒸留構造物。 - 【請求項4】 前記開口が,前記中空円筒形状物の両
端部における円形ポートと前記中空円筒形状物の壁体に
おいて長さ方向に溝削りされたポートとを含む,請求項
2記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項5】 前記各溝削りポートの一方の側から放
射状に伸び広がった長さ方向のフィンをさらに含む,請
求項4記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項6】 前記開口が,前記中空円筒形状物の両
端部における円形ポートと前記中空円筒形状物の壁体に
おいて長さ方向にらせん状に溝削りされたポートとを含
む,請求項2記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項7】 前記開口が前記触媒成分の粒子より小
さい,請求項2記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項8】 前記開口が前記触媒成分の粒子より大
きく,前記粒子を前記容器内に保持するための多孔質ラ
イニングをさらに含む,請求項2記載の触媒蒸留構造物
。 - 【請求項9】 前記剛性容器が,円筒環状スペースを
画定するために閉じられた環の両端部を有する環状円筒
形状物を含み,前記触媒成分が前記環状スペース内に配
置され,前記環状スペースの両端部と壁体が前記環状ス
ペースに対する液体と蒸気の出入りを可能にするための
開口を有し,前記環状円筒形状物の長さと直径が前記蒸
留塔反応器の対応する寸法より実質的に小さい,請求項
1記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項10】 前記開口が,前記環状スペースの両
端部と壁体における円形ポートを含む,請求項9記載の
触媒蒸留構造物。 - 【請求項11】 前記開口が,前記環状スペースの両
端部における円形ポートと前記環状スペースの壁体にお
いて長さ方向に溝削りされたポートとを含む,請求項9
記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項12】 前記各溝削りポートの一方の側から
放射状に伸び広がった長さ方向のフィンをさらに含む,
請求項11記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項13】 前記開口が,前記環状スペースの両
端部における円形ポートと前記環状スペースの壁体にお
いて長さ方向にらせん状に溝削りされたポートとを含む
,請求項9記載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項14】 前記中空円筒形状物の容量が0.5
〜64液量オンスである,請求項2記載の触媒蒸留構造
物。 - 【請求項15】 前記環状スペースの容量が0.5〜
64液量オンスである,請求項9記載の触媒蒸留構造物
。 - 【請求項16】 前記剛性容器が,全体が閉じた両端
部を有していて且つ閉じた環状スペースと閉じた円筒状
スペースを画定している環状円筒形状物を含み,前記触
媒成分が前記円筒状スペース内に配置され,前記両端部
と壁体が,前記環状スペースに対する液体と蒸気の通過
を可能にし且つ前記円筒状スペースに対する液体と蒸気
の出入りを可能にするための開口を有する,請求項1記
載の触媒蒸留構造物。 - 【請求項17】 前記開口が多孔質材料で被覆されて
いる,請求項1記載の触媒蒸留構造物。
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020712 |