JPH07313865A - 流下薄膜式触媒反応方法および装置 - Google Patents
流下薄膜式触媒反応方法および装置Info
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- JPH07313865A JPH07313865A JP11235194A JP11235194A JPH07313865A JP H07313865 A JPH07313865 A JP H07313865A JP 11235194 A JP11235194 A JP 11235194A JP 11235194 A JP11235194 A JP 11235194A JP H07313865 A JPH07313865 A JP H07313865A
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- B01J2219/187—Details relating to the spatial orientation of the reactor inclined at an angle to the horizontal or to the vertical plane
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 反応速度の向上と効率的な熱利用を図った流
下薄膜式触媒反応方法および装置を提供する。 【構成】 触媒層ＷＬ上に反応液Ｌの薄膜を形成し、反
応に必要な供給熱Ｑを、触媒層ＷＬの下方より供給す
る。反応液Ｌと触媒層ＷＬの界面で生じた生成物は、反
応液Ｌが非常に薄いため、速やかに液膜中を通過し気相
へ離脱する。従って、触媒表面上あるいは触媒の周囲で
生成物の濃度を小さく保つことができ、反応速度の向上
と効率的な熱利用を図ることができる。
下薄膜式触媒反応方法および装置を提供する。 【構成】 触媒層ＷＬ上に反応液Ｌの薄膜を形成し、反
応に必要な供給熱Ｑを、触媒層ＷＬの下方より供給す
る。反応液Ｌと触媒層ＷＬの界面で生じた生成物は、反
応液Ｌが非常に薄いため、速やかに液膜中を通過し気相
へ離脱する。従って、触媒表面上あるいは触媒の周囲で
生成物の濃度を小さく保つことができ、反応速度の向上
と効率的な熱利用を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、触媒と熱を利用して液
相の反応物から、有用な生成物を得る反応方法および反
応装置に関し、特に、吸熱・発熱反応を利用した熱の昇
温技術の吸熱過程における反応方法および反応装置に関
するものである。
相の反応物から、有用な生成物を得る反応方法および反
応装置に関し、特に、吸熱・発熱反応を利用した熱の昇
温技術の吸熱過程における反応方法および反応装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、触媒を用いた液相反応物の分解反
応を行う場合の代表例は図４のようになる。図４におい
て、１は反応槽、２は蒸留塔、３は冷却器、Ｑは加熱用
の供給熱、Ｓは前記反応槽１内の溶液、ＷＰは触媒粒
子、Ｖは前記反応槽１から蒸留塔２へ入る蒸気、Ｌは前
記蒸留塔２から反応槽１へ戻る反応液、Ｄは外部へ取り
出される液または蒸気、Ｆは外部より注入される液また
は蒸気である。
応を行う場合の代表例は図４のようになる。図４におい
て、１は反応槽、２は蒸留塔、３は冷却器、Ｑは加熱用
の供給熱、Ｓは前記反応槽１内の溶液、ＷＰは触媒粒
子、Ｖは前記反応槽１から蒸留塔２へ入る蒸気、Ｌは前
記蒸留塔２から反応槽１へ戻る反応液、Ｄは外部へ取り
出される液または蒸気、Ｆは外部より注入される液また
は蒸気である。
【０００３】触媒粒子ＷＰは反応槽１内の液相に懸濁し
た状態で使用される。反応槽１内では触媒粒子ＷＰと供
給熱Ｑの作用により、液相反応物から凝縮性ガスまたは
不凝縮性ガスの生成物が得られる。
た状態で使用される。反応槽１内では触媒粒子ＷＰと供
給熱Ｑの作用により、液相反応物から凝縮性ガスまたは
不凝縮性ガスの生成物が得られる。
【０００４】一般に、液相反応の場合、反応物が全て反
応して生成物になることは少なく、生成物が蓄積し、化
学平衡に達した時点で反応は進まなくなるが、生成物を
連続的に取り除くことで反応を持続することができる。
生成物を連続的に取り除く手段として、反応物と生成物
の沸点差を利用して分離ができる蒸留塔が用いられてい
る。触媒を液相に懸濁させるこのような方法は、粉末状
の触媒を用いて、触媒と反応物の接触面積を大きくでき
るなどの利点がある。
応して生成物になることは少なく、生成物が蓄積し、化
学平衡に達した時点で反応は進まなくなるが、生成物を
連続的に取り除くことで反応を持続することができる。
生成物を連続的に取り除く手段として、反応物と生成物
の沸点差を利用して分離ができる蒸留塔が用いられてい
る。触媒を液相に懸濁させるこのような方法は、粉末状
の触媒を用いて、触媒と反応物の接触面積を大きくでき
るなどの利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】触媒反応を効率よく行
うためには、触媒表面から生成物が速やかに離脱し、触
媒の周囲で生成物の濃度が小さいことが化学平衡論的に
必要である。しかしながら、上記従来法では、触媒粒子
ＷＰを反応槽１内に懸濁させる方法を採るために、反応
溶液中の触媒表面で生成した生成物は、気相界面まで溶
液Ｓ中を上昇していかなければならない。従って、溶液
Ｓ内で相対的に上方にある触媒粒子ＷＰは、相対的に下
方にある触媒粒子ＷＰで生成した生成物が上昇してくる
ために、その周囲での生成物の濃度が高くなり、触媒本
来の反応速度を達成できない。更に、溶液Ｓ中の生成物
を速やかに気相へ追い出すためには、多量の熱を加えて
やる必要がある。そのため、供給熱Ｑが反応に有効に利
用されないという重大な課題があった。
うためには、触媒表面から生成物が速やかに離脱し、触
媒の周囲で生成物の濃度が小さいことが化学平衡論的に
必要である。しかしながら、上記従来法では、触媒粒子
ＷＰを反応槽１内に懸濁させる方法を採るために、反応
溶液中の触媒表面で生成した生成物は、気相界面まで溶
液Ｓ中を上昇していかなければならない。従って、溶液
Ｓ内で相対的に上方にある触媒粒子ＷＰは、相対的に下
方にある触媒粒子ＷＰで生成した生成物が上昇してくる
ために、その周囲での生成物の濃度が高くなり、触媒本
来の反応速度を達成できない。更に、溶液Ｓ中の生成物
を速やかに気相へ追い出すためには、多量の熱を加えて
やる必要がある。そのため、供給熱Ｑが反応に有効に利
用されないという重大な課題があった。
【０００６】本発明の目的は、反応により生成された物
質が速やかに離脱できるようにして、反応速度の向上を
はかった流下薄膜式触媒反応方法および装置を提供する
ことにある。
質が速やかに離脱できるようにして、反応速度の向上を
はかった流下薄膜式触媒反応方法および装置を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる流下薄膜
式触媒反応方法は、液相の反応物を薄い膜状にして触媒
と接触させて熱反応させ、生成物を液相から離脱させる
ことによって生成物を得るようにしたものである。
式触媒反応方法は、液相の反応物を薄い膜状にして触媒
と接触させて熱反応させ、生成物を液相から離脱させる
ことによって生成物を得るようにしたものである。
【０００８】また、液相反応物を傾けられた触媒の面に
おける流路となすことによって薄膜状にしたものであ
る。
おける流路となすことによって薄膜状にしたものであ
る。
【０００９】さらに、触媒を液相反応物の組成に対応さ
せて流路に沿って２種類以上配置したものである。
せて流路に沿って２種類以上配置したものである。
【００１０】また、触媒を単一触媒あるいは混合触媒に
したものである。
したものである。
【００１１】さらに、本発明にかかる流下薄膜式触媒反
応装置は、面状の触媒層と、この触媒層上に液相反応物
を薄い膜状にして触媒と接触させて熱反応させ、生成物
を液相から離脱させることによって生成物を得る液相反
応物供給手段とを備えたものである。
応装置は、面状の触媒層と、この触媒層上に液相反応物
を薄い膜状にして触媒と接触させて熱反応させ、生成物
を液相から離脱させることによって生成物を得る液相反
応物供給手段とを備えたものである。
【００１２】
【作用】本発明にかかる流下薄膜式触媒反応方法は、液
相の反応物を薄い膜状にして触媒と接触させる反応方法
を採ることで、触媒表面上で生成された物質は、反応液
の薄い膜中を短時間で通過することが可能となり、触媒
表面およびその周囲から生成物は速やかに離脱し、生成
物の反応液中における残留時間が短く、反応速度の向上
と効率的な熱利用を図ることができる。
相の反応物を薄い膜状にして触媒と接触させる反応方法
を採ることで、触媒表面上で生成された物質は、反応液
の薄い膜中を短時間で通過することが可能となり、触媒
表面およびその周囲から生成物は速やかに離脱し、生成
物の反応液中における残留時間が短く、反応速度の向上
と効率的な熱利用を図ることができる。
【００１３】また、触媒の面を傾けてその上を液相反応
物を流下させるので、簡単に反応物を薄い膜状にするこ
とができる。
物を流下させるので、簡単に反応物を薄い膜状にするこ
とができる。
【００１４】また、上記反応方法において、一般的に、
触媒の上で薄い膜状になって流れている液相反応物の組
成がその流路に沿って変化するため、液相反応物の組成
に対して、最適な反応を行い得る混合触媒あるいは単一
触媒を少なくとも２種類以上、流路に沿って配置するこ
とで、より一層の反応速度の向上と効率的な熱利用を可
能とする。
触媒の上で薄い膜状になって流れている液相反応物の組
成がその流路に沿って変化するため、液相反応物の組成
に対して、最適な反応を行い得る混合触媒あるいは単一
触媒を少なくとも２種類以上、流路に沿って配置するこ
とで、より一層の反応速度の向上と効率的な熱利用を可
能とする。
【００１５】さらに、本発明にかかる流下薄膜式触媒反
応装置は、液相の反応物を薄い膜状にして触媒と接触さ
せるので、触媒表面上で生成された物質は、反応液の薄
い膜中を短時間で通過し、生成物の反応液中における残
留時間が短くなる。
応装置は、液相の反応物を薄い膜状にして触媒と接触さ
せるので、触媒表面上で生成された物質は、反応液の薄
い膜中を短時間で通過し、生成物の反応液中における残
留時間が短くなる。
【００１６】
【実施例】図１は、本発明の流下薄膜式触媒反応装置の
一実施例を示す断面略図である。図において、１０は反
応槽で、ＷＬは触媒層であり、図示のように適宜な角度
で傾けられている。Ｖは蒸気、Ｌは流路に流れを形成し
ている薄膜状の反応液であり、反応に必要な供給熱Ｑ
は、触媒層ＷＬの下方より均等又は局部的に供給され
る。その他の構成は図４に示すものと同じである。
一実施例を示す断面略図である。図において、１０は反
応槽で、ＷＬは触媒層であり、図示のように適宜な角度
で傾けられている。Ｖは蒸気、Ｌは流路に流れを形成し
ている薄膜状の反応液であり、反応に必要な供給熱Ｑ
は、触媒層ＷＬの下方より均等又は局部的に供給され
る。その他の構成は図４に示すものと同じである。
【００１７】次に、動作について説明する。反応液Ｌと
触媒層ＷＬの界面で生じた生成物は、反応液Ｌが非常に
薄いため、速やかに液膜中を通過し気相へ矢印ｖで示す
ように離脱する。従って、生成物が液相に残留する時間
を短くすることがで、触媒表面上あるいは触媒の周囲で
生成物の濃度を小さく保つことができるため、反応速度
の向上と効率的な熱利用を図ることができる。
触媒層ＷＬの界面で生じた生成物は、反応液Ｌが非常に
薄いため、速やかに液膜中を通過し気相へ矢印ｖで示す
ように離脱する。従って、生成物が液相に残留する時間
を短くすることがで、触媒表面上あるいは触媒の周囲で
生成物の濃度を小さく保つことができるため、反応速度
の向上と効率的な熱利用を図ることができる。
【００１８】触媒層ＷＬは、反応液Ｌとの接触面積を大
きくするため、多孔性のものが好ましい。また、反応に
必要な熱を効率よく利用するために、材質は伝熱性の良
いものが好ましい。
きくするため、多孔性のものが好ましい。また、反応に
必要な熱を効率よく利用するために、材質は伝熱性の良
いものが好ましい。
【００１９】図２は、反応系として、反応物が２−プロ
パノール、生成物がアセトンと水素の場合において、供
給熱Ｑに対する反応に利用される熱の割合（熱利用率
α）を、図４に示される従来の方式の場合と、図４の反
応槽１を図１の反応槽１０に置き換えた本発明の場合
を、反応液Ｌのアセトン濃度（Ｘ）に対してプロットし
たものである。Ｉの曲線が従来のもの、IIの曲線が本発
明によるものである。なお、この場合には、供給熱Ｑは
反応物に対し均等に加えた。
パノール、生成物がアセトンと水素の場合において、供
給熱Ｑに対する反応に利用される熱の割合（熱利用率
α）を、図４に示される従来の方式の場合と、図４の反
応槽１を図１の反応槽１０に置き換えた本発明の場合
を、反応液Ｌのアセトン濃度（Ｘ）に対してプロットし
たものである。Ｉの曲線が従来のもの、IIの曲線が本発
明によるものである。なお、この場合には、供給熱Ｑは
反応物に対し均等に加えた。
【００２０】反応液Ｌ中のアセトン濃度が０．２５のと
きは、どちらも熱利用率αは０．５となるが、これ以下
の濃度では、本発明による方法の方が大きな熱利用率が
得られ、有効であることが分かる。
きは、どちらも熱利用率αは０．５となるが、これ以下
の濃度では、本発明による方法の方が大きな熱利用率が
得られ、有効であることが分かる。
【００２１】図１に示した反応装置の構成は、反応液Ｌ
の組成がほぼ一定の場合に適した場合であるが、薄い膜
状となって流れている反応液Ｌの組成はその流路に沿っ
て変化する場合もある。例えば、図４における蒸留塔２
の機能を反応槽１０に持たせた場合であり、この場合、
図３のような構成をとることができる。この図のＷ１〜
Ｗ４は、各位置における流路に沿って変化する反応液Ｌ
の組成に対し、最適な反応速度を与える触媒層である。
図には４種の触媒層の場合を示してあるが、これは、２
種以上であればよい。
の組成がほぼ一定の場合に適した場合であるが、薄い膜
状となって流れている反応液Ｌの組成はその流路に沿っ
て変化する場合もある。例えば、図４における蒸留塔２
の機能を反応槽１０に持たせた場合であり、この場合、
図３のような構成をとることができる。この図のＷ１〜
Ｗ４は、各位置における流路に沿って変化する反応液Ｌ
の組成に対し、最適な反応速度を与える触媒層である。
図には４種の触媒層の場合を示してあるが、これは、２
種以上であればよい。
【００２２】反応系として、反応物が２−プロパノー
ル、生成物がアセトンと水素の場合を考えると、触媒層
Ｗ１の位置における反応液Ｌは凝縮器より戻ってくるア
セトン濃度の高い液となる。一方、反応液Ｌが流下して
いくうちに、蒸発しやすいアセトンは気相へ抜けていく
ために、触媒層Ｗ４の位置における反応液Ｌはアセトン
濃度の低い液となる。従って、触媒層Ｗ１はアセトン濃
度が高い所で大きな反応速度を持つ触媒を、触媒層Ｗ４
にはアセトン濃度が低いところで大きな反応速度を持つ
触媒を配置し、これらの中間域では、Ｗ１とＷ４の中間
的な触媒を配置する。このように、反応液Ｌの組成に対
し最も適する触媒を配置することで、従来の触媒を懸濁
させて反応を行う方式では不可能な蒸留機能を持った反
応槽の構成も可能となり、より有効な熱利用を図ること
ができる。
ル、生成物がアセトンと水素の場合を考えると、触媒層
Ｗ１の位置における反応液Ｌは凝縮器より戻ってくるア
セトン濃度の高い液となる。一方、反応液Ｌが流下して
いくうちに、蒸発しやすいアセトンは気相へ抜けていく
ために、触媒層Ｗ４の位置における反応液Ｌはアセトン
濃度の低い液となる。従って、触媒層Ｗ１はアセトン濃
度が高い所で大きな反応速度を持つ触媒を、触媒層Ｗ４
にはアセトン濃度が低いところで大きな反応速度を持つ
触媒を配置し、これらの中間域では、Ｗ１とＷ４の中間
的な触媒を配置する。このように、反応液Ｌの組成に対
し最も適する触媒を配置することで、従来の触媒を懸濁
させて反応を行う方式では不可能な蒸留機能を持った反
応槽の構成も可能となり、より有効な熱利用を図ること
ができる。
【００２３】なお、加熱用の供給熱Ｑとしては各触媒と
反応液の組成変化との関係において位置毎に最適な温度
条件を設定すれば、さらに有効な熱利用を図ることもで
きる。
反応液の組成変化との関係において位置毎に最適な温度
条件を設定すれば、さらに有効な熱利用を図ることもで
きる。
【００２４】
【発明の効果】本発明にかかる流下薄膜式触媒反応方法
は、液相の反応物を薄い膜状にして触媒と接触させて熱
反応させ、生成物を液相から離脱させることによって生
成物を得るので、触媒表面上で生成された物質は反応液
の薄い膜中を短時間で通過するため、反応速度を向上で
き効率的な熱利用が図れる。
は、液相の反応物を薄い膜状にして触媒と接触させて熱
反応させ、生成物を液相から離脱させることによって生
成物を得るので、触媒表面上で生成された物質は反応液
の薄い膜中を短時間で通過するため、反応速度を向上で
き効率的な熱利用が図れる。
【００２５】また、触媒面を傾けてその面上を液相反応
物の流路とするので、操作が容易である。
物の流路とするので、操作が容易である。
【００２６】さらに、触媒は流路に沿って２種類以上と
したので、液相反応物の組成に対して最適な反応をさせ
ることができる。
したので、液相反応物の組成に対して最適な反応をさせ
ることができる。
【００２７】また、混合触媒あるいは単一触媒を少なく
とも２種類以上流路に沿って配置するので、より最適な
反応をさせることができる。
とも２種類以上流路に沿って配置するので、より最適な
反応をさせることができる。
【００２８】さらに、本発明にかかる流下薄膜式触媒反
応装置は、面状の触媒層と、この触媒層上に液相反応物
を薄い膜状にして触媒と接触させて熱反応させ、生成物
を液相から離脱させることによって生成物を得る液相反
応物供給手段とを備えたので、触媒表面上で生成された
物質は反応液の薄い膜中を短時間で通過するので、反応
速度を向上でき、効率的な熱利用を図ることができる。
応装置は、面状の触媒層と、この触媒層上に液相反応物
を薄い膜状にして触媒と接触させて熱反応させ、生成物
を液相から離脱させることによって生成物を得る液相反
応物供給手段とを備えたので、触媒表面上で生成された
物質は反応液の薄い膜中を短時間で通過するので、反応
速度を向上でき、効率的な熱利用を図ることができる。
【００２９】かように、従来の触媒を反応槽内に懸濁さ
せる方法では、供給された熱が反応に有効に利用されて
いなかったが、本発明によれば、反応速度の向上と効率
的な熱利用が可能となる。また、蒸留機能を持つ反応槽
の構成も可能となる利点を有する。
せる方法では、供給された熱が反応に有効に利用されて
いなかったが、本発明によれば、反応速度の向上と効率
的な熱利用が可能となる。また、蒸留機能を持つ反応槽
の構成も可能となる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流下薄膜式触媒反応装置の一実施例の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】従来方式と本発明による方式の熱利用率の比較
図を示す図である。
図を示す図である。
【図３】本発明を応用した実施例を示す図である。
【図４】従来方式の触媒懸濁方式の反応槽と蒸留装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
ＷＬ 触媒層 Ｌ 反応液 Ｖ 蒸気 Ｑ 供給熱 １０ 反応槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 孝博 茨城県つくば市梅園１丁目１番４ 電子技 術総合研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 触媒と熱を利用して液相の反応物から、
凝縮性ガスの生成物または不凝縮性ガスの生成物あるい
はその両方を得る反応方法であって、液相の反応物を薄
い膜状にして触媒と接触させて熱反応させ、生成物を液
相から離脱させることによって生成物を得ることを特徴
とする流下薄膜式触媒反応方法。 - 【請求項２】 液相反応物を傾けられた触媒の面におけ
る流路となすことによって薄膜状にしたことを特徴とす
る請求項１記載の流下薄膜式触媒反応方法。 - 【請求項３】 触媒を液相反応物の組成に対応させて流
路に沿って２種類以上配置したことを特徴とする請求項
２記載の流下薄膜式触媒反応方法。 - 【請求項４】 触媒を単一触媒あるいは混合触媒にした
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記
載の流下薄膜式触媒反応方法。 - 【請求項５】 触媒と熱を利用して液相の反応物から、
凝縮性ガスの生成物または不凝縮性ガスの生成物あるい
はその両方を得る反応装置であって、面状の触媒層と、
この触媒層上に液相反応物を薄い膜状にして触媒と接触
させて熱反応させ、生成物を液相から離脱させることに
よって生成物を得る液相反応物供給手段とを備えたこと
を特徴とする流下薄膜式触媒反応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112351A JP2615424B2 (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 流下薄膜式触媒反応方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6112351A JP2615424B2 (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 流下薄膜式触媒反応方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07313865A true JPH07313865A (ja) | 1995-12-05 |
| JP2615424B2 JP2615424B2 (ja) | 1997-05-28 |
Family
ID=14584525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6112351A Expired - Lifetime JP2615424B2 (ja) | 1994-05-26 | 1994-05-26 | 流下薄膜式触媒反応方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2615424B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009009038A1 (en) | 2007-07-12 | 2009-01-15 | Eastman Chemical Company | Sloped tubular reactor with spaced sequential trays |
| US7649109B2 (en) | 2006-12-07 | 2010-01-19 | Eastman Chemical Company | Polyester production system employing recirculation of hot alcohol to esterification zone |
| US7718759B2 (en) | 2000-12-07 | 2010-05-18 | Eastman Chemical Company | Polyester process using a pipe reactor |
| US7892498B2 (en) | 2007-03-08 | 2011-02-22 | Eastman Chemical Company | Polyester production system employing an unagitated esterification reactor |
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Citations (1)
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| JPH06106045A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-19 | Toray Ind Inc | 酸化還元反応の方法 |
-
1994
- 1994-05-26 JP JP6112351A patent/JP2615424B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2615424B2 (ja) | 1997-05-28 |
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