JPH101445A - 反応器 - Google Patents
反応器Info
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- JPH101445A JPH101445A JP8174147A JP17414796A JPH101445A JP H101445 A JPH101445 A JP H101445A JP 8174147 A JP8174147 A JP 8174147A JP 17414796 A JP17414796 A JP 17414796A JP H101445 A JPH101445 A JP H101445A
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- reaction
- metal
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- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 攪拌に必要な翼などの動力機構を用いなくて
も高精度の反応を実現できる反応器を提供する。 【解決手段】 同心円状に配置された金属円筒５〜７の
中に、熱間等方加圧焼結体からなる金属多孔質体チャン
バー２Ａ〜２Ｃを形成してなる上部反応筒２を主要要素
とする反応器１である。上部反応筒２には圧入パイプ８
Ｐ〜１０Ｐが設けられており、各チャンバー２Ａ〜２Ｃ
は、径方向外側に位置するものほど流路が長く設定され
ており、各チャンバーの終端面は、内向き球面状に形成
されている。そのため、終端面から噴出される流体は、
渦流を形成しつつ他の流体と細密に接触して反応するよ
うになっている。また、上部反応筒２の外周部と出口側
には冷却用の流路が形成されていて反応熱を徐冷してい
る。
も高精度の反応を実現できる反応器を提供する。 【解決手段】 同心円状に配置された金属円筒５〜７の
中に、熱間等方加圧焼結体からなる金属多孔質体チャン
バー２Ａ〜２Ｃを形成してなる上部反応筒２を主要要素
とする反応器１である。上部反応筒２には圧入パイプ８
Ｐ〜１０Ｐが設けられており、各チャンバー２Ａ〜２Ｃ
は、径方向外側に位置するものほど流路が長く設定され
ており、各チャンバーの終端面は、内向き球面状に形成
されている。そのため、終端面から噴出される流体は、
渦流を形成しつつ他の流体と細密に接触して反応するよ
うになっている。また、上部反応筒２の外周部と出口側
には冷却用の流路が形成されていて反応熱を徐冷してい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体反応に好適に
用いられる反応器に関し、特に、攪拌機を用いることな
く高精度の反応を実現する反応器に関する。
用いられる反応器に関し、特に、攪拌機を用いることな
く高精度の反応を実現する反応器に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、反応器には攪拌機が設けられて
おり、この攪拌機の翼を回転運動又は往復運動させるこ
とによって反応させている。
おり、この攪拌機の翼を回転運動又は往復運動させるこ
とによって反応させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法による反応には、動力機構が必要であるという煩雑さ
の他に、攪拌に多大の時間を要するという問題点があ
る。本発明は、この問題点に着目してなされたものであ
って、攪拌に必要な翼などの動力機構を用いなくても高
精度の反応を実現することのできる反応器を提供するこ
とを目的とする。また、徐冷処理や加熱処理が必要な場
合にも好適に対応できる反応器を提供することを目的と
する。
法による反応には、動力機構が必要であるという煩雑さ
の他に、攪拌に多大の時間を要するという問題点があ
る。本発明は、この問題点に着目してなされたものであ
って、攪拌に必要な翼などの動力機構を用いなくても高
精度の反応を実現することのできる反応器を提供するこ
とを目的とする。また、徐冷処理や加熱処理が必要な場
合にも好適に対応できる反応器を提供することを目的と
する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、同心円状に配置された異なる口径の複数
個の金属筒の中に、熱間等方加圧焼結体からなる金属多
孔質体チャンバーを形成してなる第１反応筒を主要要素
とする反応器であって、前記第１反応筒の一方側には、
前記各チャンバー用の流入口が設けられており、前記各
チャンバーは、径方向外側に位置するものほど軸方向流
路が長く設定されており、前記各チャンバーの終端面
は、熱間等方加圧焼結体が内向き球面状に形成されてお
り、前記終端面から噴出される流体は、渦流を形成しつ
つ他の流体と細密に接触して反応するようになってお
り、前記第１反応筒の外周部、及び／又は、前記第１反
応筒の他方側には、熱交換用の流路が形成されている。
め、本発明は、同心円状に配置された異なる口径の複数
個の金属筒の中に、熱間等方加圧焼結体からなる金属多
孔質体チャンバーを形成してなる第１反応筒を主要要素
とする反応器であって、前記第１反応筒の一方側には、
前記各チャンバー用の流入口が設けられており、前記各
チャンバーは、径方向外側に位置するものほど軸方向流
路が長く設定されており、前記各チャンバーの終端面
は、熱間等方加圧焼結体が内向き球面状に形成されてお
り、前記終端面から噴出される流体は、渦流を形成しつ
つ他の流体と細密に接触して反応するようになってお
り、前記第１反応筒の外周部、及び／又は、前記第１反
応筒の他方側には、熱交換用の流路が形成されている。
【０００５】ここで、金属多孔質体チャンバーは、粒度
や材種の異なる複数種の金属粉末を金属筒の間に個々に
充填して熱間等方加圧処理するか、各金属筒の形状に合
わせて、個別に気孔率や気孔径の異なる熱間等方加圧焼
結体を成形した後、これを、同心円状に配置された金属
筒に圧入嵌合するのが好適である。また、金属多孔質体
チャンバーを形成する金属粉末の表面を、予め、Ｚｎ，
Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔｉなどの金属メッキ又は蒸
着によってコートするようにすれば、化学反応時におけ
る金属触媒の作用を行わせることができる。なお、熱間
等方加圧処理とは、圧力容器中に処理材を挿入し、高温
下においてガスを圧力媒体として高い等方圧力を加える
ことにより、高温、高圧の相乗効果を利用して、金属粉
末の加圧焼結をする処理をいう。但し、高温・高圧に過
ぎると気孔率が小さくなり、一方、高温・高圧が不足す
ると粒子間の接着力に欠けるので、使用する金属粉末な
どの種類に応じて、最適な温度や圧力に調整する必要が
ある。
や材種の異なる複数種の金属粉末を金属筒の間に個々に
充填して熱間等方加圧処理するか、各金属筒の形状に合
わせて、個別に気孔率や気孔径の異なる熱間等方加圧焼
結体を成形した後、これを、同心円状に配置された金属
筒に圧入嵌合するのが好適である。また、金属多孔質体
チャンバーを形成する金属粉末の表面を、予め、Ｚｎ，
Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔｉなどの金属メッキ又は蒸
着によってコートするようにすれば、化学反応時におけ
る金属触媒の作用を行わせることができる。なお、熱間
等方加圧処理とは、圧力容器中に処理材を挿入し、高温
下においてガスを圧力媒体として高い等方圧力を加える
ことにより、高温、高圧の相乗効果を利用して、金属粉
末の加圧焼結をする処理をいう。但し、高温・高圧に過
ぎると気孔率が小さくなり、一方、高温・高圧が不足す
ると粒子間の接着力に欠けるので、使用する金属粉末な
どの種類に応じて、最適な温度や圧力に調整する必要が
ある。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて、この発
明を更に詳細に説明する。図１は、本発明に係る反応器
１の外観図を一部破断をもって表した図面である。図２
は、反応器１の平面図（ａ）と一部断面図（ｂ）を図示
したものである。図２に示す通り、反応器１は、同心３
重構造からなる上部反応筒２と、ロート状に形成された
下部反応筒３とが装着されると共に、その間に中空チャ
ンバー４を形成して構成されている。上部反応筒２、下
部反応筒３、および中空チャンバー４の外周部には、所
要の間隙を設けて、冷却用のウォータジャケットケーシ
ング２７，２８が装着されている。上部ウォータジャケ
ット２７には、そのケーシングに流路２７ａ，２７ｂが
連設されていて、必要に応じて、冷却装置や加熱装置と
連通するようになっている。同様に、下部ウォータジャ
ケット２８も、流路２８ａ，２８ｂを介して、冷却装置
や加熱装置と連通するようになっている（図３（ａ）
（ｃ））。このように構成しているのは、反応には、一
般に、最適温度範囲があり、その温度より高くなると副
反応が起きて触媒活性を速く劣化させ、逆に低すぎる
と、所定の反応速度が得られないからである。中空チャ
ンバー４の中には、冷却用などに用いるコイル２９が内
装されている。コイル２９は、図示の通り、蝸牛状をし
ており、下部反応筒３やウォータジャケット２８を通過
して、流路２９ａ，２９ｂに連通している（図３
（ｂ））。なお、蝸牛状のコイルに代えて渦巻状のコイ
ルとしても良い。上部反応筒２は、ステンレス、チタ
ン、合金などの耐食性金属で形成された大中小の金属円
筒５，６，７の中に、所定の気孔率と所定の気孔径を有
する金属多孔質体８，９，１０が圧入嵌合されて、多孔
質体チャンバー２Ａ〜２Ｃが形成されている（図５参
照）。金属円筒５〜７の軸方向長さは、小径円筒５が最
も短く、大径円筒７が最も長くなっている。また、各円
筒５〜７の中の金属多孔質体８，９，１０は、その終端
部が内向き球面状に加工されている。そして、各金属円
筒５〜７の上端面を揃えることにより、多孔質体チャン
バー２Ａ〜２Ｃの終端部が、下向きに段々と広がってゆ
く多段球面状となっている。
明を更に詳細に説明する。図１は、本発明に係る反応器
１の外観図を一部破断をもって表した図面である。図２
は、反応器１の平面図（ａ）と一部断面図（ｂ）を図示
したものである。図２に示す通り、反応器１は、同心３
重構造からなる上部反応筒２と、ロート状に形成された
下部反応筒３とが装着されると共に、その間に中空チャ
ンバー４を形成して構成されている。上部反応筒２、下
部反応筒３、および中空チャンバー４の外周部には、所
要の間隙を設けて、冷却用のウォータジャケットケーシ
ング２７，２８が装着されている。上部ウォータジャケ
ット２７には、そのケーシングに流路２７ａ，２７ｂが
連設されていて、必要に応じて、冷却装置や加熱装置と
連通するようになっている。同様に、下部ウォータジャ
ケット２８も、流路２８ａ，２８ｂを介して、冷却装置
や加熱装置と連通するようになっている（図３（ａ）
（ｃ））。このように構成しているのは、反応には、一
般に、最適温度範囲があり、その温度より高くなると副
反応が起きて触媒活性を速く劣化させ、逆に低すぎる
と、所定の反応速度が得られないからである。中空チャ
ンバー４の中には、冷却用などに用いるコイル２９が内
装されている。コイル２９は、図示の通り、蝸牛状をし
ており、下部反応筒３やウォータジャケット２８を通過
して、流路２９ａ，２９ｂに連通している（図３
（ｂ））。なお、蝸牛状のコイルに代えて渦巻状のコイ
ルとしても良い。上部反応筒２は、ステンレス、チタ
ン、合金などの耐食性金属で形成された大中小の金属円
筒５，６，７の中に、所定の気孔率と所定の気孔径を有
する金属多孔質体８，９，１０が圧入嵌合されて、多孔
質体チャンバー２Ａ〜２Ｃが形成されている（図５参
照）。金属円筒５〜７の軸方向長さは、小径円筒５が最
も短く、大径円筒７が最も長くなっている。また、各円
筒５〜７の中の金属多孔質体８，９，１０は、その終端
部が内向き球面状に加工されている。そして、各金属円
筒５〜７の上端面を揃えることにより、多孔質体チャン
バー２Ａ〜２Ｃの終端部が、下向きに段々と広がってゆ
く多段球面状となっている。
【０００７】金属多孔質体８，９，１０は、円柱状また
は円筒状に形成された熱間等方加圧焼結体であり、その
焼結原料粉末には、例えば、ステンレス鋼系（ＳＵＳ３
０４，ＳＵＳ６３０など）、工具鋼系（ＳＫＤ６１，Ｓ
ＫＤ１１など）、マルエージング鋼系（１８Ｎｉ系、２
０Ｎｉ系など）、高速度鋼（ＳＫＨ５１，ＳＫＨ５５な
ど）、非鉄金属系（アルミ合金、チタン合金など）の各
種金属が使用される。金属多孔質体の気孔率や気孔径
は、必要に応じて適宜に選択されるが、気孔率を７．０
〜５０．０％、気孔径を５００μｍ以下とする場合に
は、特願平６−２５５２２８号の出願明細書に開示され
たところによるのが望ましい。すなわち、気孔率や気孔
径に対応した粒径の原料粉末をカプセルに真空密封し、
高緻密質の焼結体における処理条件より、低温・低圧・
短時間の処理条件にて熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）処理
を行う。例えば、ステンレス鋼や合金工具鋼系粉末を原
料粉末とするＨＩＰ処理では、温度４００〜８００℃程
度、加圧力５０〜１５０ＭＰａ程度、処理時間０．５〜
４Ｈｒ程度とし、高速度鋼系粉末を原料粉末とする場合
は、温度３００〜８００℃程度、加圧力５０〜１５０Ｍ
Ｐａ程度、処理時間０．５〜４Ｈｒ程度とする。なお、
焼結体として得られる金属多孔体の気孔率や気孔径は、
加圧温度や加圧力や処理時間などを制御因子として調整
される。また、ＨＩＰ処理の後、融点の６０〜９０％の
温度域に２〜１０Ｈｒ程度の時間保持する熱処理を施せ
ば、焼結体の気孔率や気孔径に実質的な変化を生じさせ
ずに、粒子同志の結合を強化することができる。或いは
又、原料粉末をゴム型に充填し、冷間等方加圧成形を行
って圧粉成形体を成形し、次いで、その粉末成形体をカ
プセルに封入するか、又は封入することなくＨＩＰ処理
しても良い。この製造プロセスにおいては、原料粉末の
粒度、冷間加圧成形圧力、及び、その圧粉成形体のＨＩ
Ｐ処理条件（温度・圧力・時間）によって、焼結体の気
孔率や気孔径を制御することができる。
は円筒状に形成された熱間等方加圧焼結体であり、その
焼結原料粉末には、例えば、ステンレス鋼系（ＳＵＳ３
０４，ＳＵＳ６３０など）、工具鋼系（ＳＫＤ６１，Ｓ
ＫＤ１１など）、マルエージング鋼系（１８Ｎｉ系、２
０Ｎｉ系など）、高速度鋼（ＳＫＨ５１，ＳＫＨ５５な
ど）、非鉄金属系（アルミ合金、チタン合金など）の各
種金属が使用される。金属多孔質体の気孔率や気孔径
は、必要に応じて適宜に選択されるが、気孔率を７．０
〜５０．０％、気孔径を５００μｍ以下とする場合に
は、特願平６−２５５２２８号の出願明細書に開示され
たところによるのが望ましい。すなわち、気孔率や気孔
径に対応した粒径の原料粉末をカプセルに真空密封し、
高緻密質の焼結体における処理条件より、低温・低圧・
短時間の処理条件にて熱間等方加圧焼結（ＨＩＰ）処理
を行う。例えば、ステンレス鋼や合金工具鋼系粉末を原
料粉末とするＨＩＰ処理では、温度４００〜８００℃程
度、加圧力５０〜１５０ＭＰａ程度、処理時間０．５〜
４Ｈｒ程度とし、高速度鋼系粉末を原料粉末とする場合
は、温度３００〜８００℃程度、加圧力５０〜１５０Ｍ
Ｐａ程度、処理時間０．５〜４Ｈｒ程度とする。なお、
焼結体として得られる金属多孔体の気孔率や気孔径は、
加圧温度や加圧力や処理時間などを制御因子として調整
される。また、ＨＩＰ処理の後、融点の６０〜９０％の
温度域に２〜１０Ｈｒ程度の時間保持する熱処理を施せ
ば、焼結体の気孔率や気孔径に実質的な変化を生じさせ
ずに、粒子同志の結合を強化することができる。或いは
又、原料粉末をゴム型に充填し、冷間等方加圧成形を行
って圧粉成形体を成形し、次いで、その粉末成形体をカ
プセルに封入するか、又は封入することなくＨＩＰ処理
しても良い。この製造プロセスにおいては、原料粉末の
粒度、冷間加圧成形圧力、及び、その圧粉成形体のＨＩ
Ｐ処理条件（温度・圧力・時間）によって、焼結体の気
孔率や気孔径を制御することができる。
【０００８】金属多孔質体８，９，１０は、上記のよう
な方法によって製造され、この例では、多孔質体８〜１
０を金属円筒５〜７に圧入嵌合させているが、これに限
定される必要はなく、各金属円筒５，６，７を等間隔に
配置した状態で、適宜な粒径の原料粉末を充填してＨＩ
Ｐ処理しても良い。この場合には、３重構造の金属多孔
質体が一体成形されて好ましいが、金属円筒５，６，７
は、図７のような断面形状とするのが好適である。ま
た、金属多孔質体８，９，１０は、それぞれを、軸方向
に多層構造としても良く、そうすれば、上部反応筒２の
軸方向について気孔分布を異ならせることができて好ま
しい。この場合、例えば、多孔質体８〜１０の上部から
下部に向けて気孔率などを小さく形成すれば良いが、そ
の製造方法は、特願平７−１１１５９３号の明細書に開
示したところによる。つまり、粒度や材質の異なる複数
種の金属粉末などを積層充填し、温度０．２〜０．８５
ｍｐＫ、加圧力０．５〜１５０ＭＰａの条件下で熱間等
方加圧処理を行って複層金属多孔質体８，９，１０を製
造すれば良い。なお、ｍｐＫは粉末の融点（絶対温度）
であって、異材種の粉末が積層充填される場合には、低
融点粉末の融点をいう。また、粒度や材質の異なる複数
種の金属粉末などを積層充填し、冷間加圧処理の後、熱
間等方加圧処理を行うようにしても良い。下部反応筒３
は、図６に示すように、金属円筒１３と、その内側の金
属多孔質体１４と、ロート筒１５とで構成されている。
この下部反応筒３は、ＨＩＰ処理により製造された金属
多孔質体１４を金属円筒１３に圧入嵌合するか、或い
は、金属円筒１３の中に金属粉末を充填して、ＨＩＰ処
理によって一体成形して製造される。なお、ロート筒１
５は、前加工または後加工において、金属円筒１３に溶
接などにより固着する。
な方法によって製造され、この例では、多孔質体８〜１
０を金属円筒５〜７に圧入嵌合させているが、これに限
定される必要はなく、各金属円筒５，６，７を等間隔に
配置した状態で、適宜な粒径の原料粉末を充填してＨＩ
Ｐ処理しても良い。この場合には、３重構造の金属多孔
質体が一体成形されて好ましいが、金属円筒５，６，７
は、図７のような断面形状とするのが好適である。ま
た、金属多孔質体８，９，１０は、それぞれを、軸方向
に多層構造としても良く、そうすれば、上部反応筒２の
軸方向について気孔分布を異ならせることができて好ま
しい。この場合、例えば、多孔質体８〜１０の上部から
下部に向けて気孔率などを小さく形成すれば良いが、そ
の製造方法は、特願平７−１１１５９３号の明細書に開
示したところによる。つまり、粒度や材質の異なる複数
種の金属粉末などを積層充填し、温度０．２〜０．８５
ｍｐＫ、加圧力０．５〜１５０ＭＰａの条件下で熱間等
方加圧処理を行って複層金属多孔質体８，９，１０を製
造すれば良い。なお、ｍｐＫは粉末の融点（絶対温度）
であって、異材種の粉末が積層充填される場合には、低
融点粉末の融点をいう。また、粒度や材質の異なる複数
種の金属粉末などを積層充填し、冷間加圧処理の後、熱
間等方加圧処理を行うようにしても良い。下部反応筒３
は、図６に示すように、金属円筒１３と、その内側の金
属多孔質体１４と、ロート筒１５とで構成されている。
この下部反応筒３は、ＨＩＰ処理により製造された金属
多孔質体１４を金属円筒１３に圧入嵌合するか、或い
は、金属円筒１３の中に金属粉末を充填して、ＨＩＰ処
理によって一体成形して製造される。なお、ロート筒１
５は、前加工または後加工において、金属円筒１３に溶
接などにより固着する。
【０００９】続いて、図１に示す反応器１の組付け状態
を説明すると、取付け台１６に取付けられた下部ウォー
タジャケット・ケーシング２８に下部反応筒３を嵌着す
ると共に、ロート筒１５の下方にスクリューポンプ２４
を介して反応物移送管１８を装着する。また、下部反応
筒３の上に上部反応筒２を嵌着し、上部ウォータジャケ
ット・ケーシング２７内に装着して固定する。一方、上
部反応２の上部には耐圧ケーシングカバー１９を装着す
るが、ケーシングカバー１９には、金属多孔質体８，
９，１０からなるチャンバーに液体又は気体を圧入する
ための圧入パイプ８Ｐ，９Ｐ，１０Ｐが装備されてい
る。そして、このケーシングカバー１９は固定ボルト２
０によって締着されている。なお、耐圧ケーシングカバ
ー１９、上部ウォータジャケット・ケーシング２７、下
部ウォータジャケット・ケーシング２８には、それぞれ
連結用のフランジ１９Ｆ，２７Ｆ，２８Ｆが設けられて
おり、このフランジ１９Ｆ，２７Ｆ，２８Ｆをボルトで
連結固定することにより全体を一体化している。
を説明すると、取付け台１６に取付けられた下部ウォー
タジャケット・ケーシング２８に下部反応筒３を嵌着す
ると共に、ロート筒１５の下方にスクリューポンプ２４
を介して反応物移送管１８を装着する。また、下部反応
筒３の上に上部反応筒２を嵌着し、上部ウォータジャケ
ット・ケーシング２７内に装着して固定する。一方、上
部反応２の上部には耐圧ケーシングカバー１９を装着す
るが、ケーシングカバー１９には、金属多孔質体８，
９，１０からなるチャンバーに液体又は気体を圧入する
ための圧入パイプ８Ｐ，９Ｐ，１０Ｐが装備されてい
る。そして、このケーシングカバー１９は固定ボルト２
０によって締着されている。なお、耐圧ケーシングカバ
ー１９、上部ウォータジャケット・ケーシング２７、下
部ウォータジャケット・ケーシング２８には、それぞれ
連結用のフランジ１９Ｆ，２７Ｆ，２８Ｆが設けられて
おり、このフランジ１９Ｆ，２７Ｆ，２８Ｆをボルトで
連結固定することにより全体を一体化している。
【００１０】図８は、本発明に係る反応器１の使用例を
示すフローシートである。タンク２１ａ，２１ｂ，２１
ｃの気体Ａ，Ｂ，Ｃは、開閉バルブ２２と加圧ポンプ２
３を介して反応器１に圧入供給される。一方、反応器１
の反応生成物は、ポンプ２４と逆止弁２５を介して次段
に供給される。なお、加圧ポンプ２３は、コンピュータ
制御器２６で制御されており、添加剤タンク２１ｄと触
媒タンク２１ｅには、添加剤と触媒が貯留されている。
図示の通り、この反応器１の場合には、ウォータジャケ
ット２７，２８は共にラジエータ３０に接続されてお
り、循環ポンプ３０Ｐによって加圧された冷却水がウォ
ータジャケット２７，２８に供給されている。また、冷
却用蝸牛コイル２９は冷却器３１に接続されており、加
圧ポンプ３１Ｐによって加圧された冷媒が冷却用渦巻コ
イル２９に供給されている。このように、この反応器１
には、冷却水や冷媒が循環しているので、化学反応時の
発熱を徐冷することができ、不純物などの発生を未然に
防止することができる。
示すフローシートである。タンク２１ａ，２１ｂ，２１
ｃの気体Ａ，Ｂ，Ｃは、開閉バルブ２２と加圧ポンプ２
３を介して反応器１に圧入供給される。一方、反応器１
の反応生成物は、ポンプ２４と逆止弁２５を介して次段
に供給される。なお、加圧ポンプ２３は、コンピュータ
制御器２６で制御されており、添加剤タンク２１ｄと触
媒タンク２１ｅには、添加剤と触媒が貯留されている。
図示の通り、この反応器１の場合には、ウォータジャケ
ット２７，２８は共にラジエータ３０に接続されてお
り、循環ポンプ３０Ｐによって加圧された冷却水がウォ
ータジャケット２７，２８に供給されている。また、冷
却用蝸牛コイル２９は冷却器３１に接続されており、加
圧ポンプ３１Ｐによって加圧された冷媒が冷却用渦巻コ
イル２９に供給されている。このように、この反応器１
には、冷却水や冷媒が循環しているので、化学反応時の
発熱を徐冷することができ、不純物などの発生を未然に
防止することができる。
【００１１】以下、図８を参照しつつ、図１〜図２に示
す反応器１の動作内容の一例について説明する。反応対
象となる各気体Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ圧力や流量を調
整された状態で、圧入パイプ８Ｐ，９Ｐ，１０Ｐより圧
入される。そして、圧入された各気体は、多孔質体チャ
ンバー２Ａ〜２Ｃの微細空洞を通って球面状の終端面か
ら噴出される。各チャンバー２Ａ〜２Ｃの終端面は、そ
れぞれ極微の噴出口（ノズル）を形成しており、最上部
に位置する多孔質体チャンバー２Ａの終端面からは気体
Ａが噴出される。そして、高圧力で噴射された微粒子の
気体Ａは、気圧が降下してミクロの渦流を形成する。同
様に気体Ｂや気体Ｃもミクロの渦流を形成するが、多孔
質体の多数の噴気口より噴射されるミクロの渦は、集合
して小渦となり、更に乱流渦となって、反応し高精度に
合成される。ところで、化学反応時に発生する反応熱に
よって、大量の不純物が発生することがある。この副産
された不純物を生成してモノマーを得ることは困難であ
るので、化学熱を徐冷しながら反応させることにより、
不純物の発生を抑制する必要がある。そこで、本発明で
は上部反応筒２、中空チャンバー４、下部反応筒３の外
周部に所定の間隙をもたせてウォータジャケットのケー
シング２７，２８を装着して冷却水を循環させている。
また、中空チャンバー４の中に冷却用蝸牛コイル２９を
内装して、冷媒を循環させている。そのため、化学反応
熱を徐冷して不純物の発生を防止しつつ、純粋のモノマ
ーを生成することができ、生成物は、ロート筒１５より
取り出してバイプ１８を介して次段に移送される。な
お、重合反応すると、反応液の粘性が増す場合がある
が、このような場合には、下部反応筒３のロート取出口
に吸引排出用の真空装置を設ける。
す反応器１の動作内容の一例について説明する。反応対
象となる各気体Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ圧力や流量を調
整された状態で、圧入パイプ８Ｐ，９Ｐ，１０Ｐより圧
入される。そして、圧入された各気体は、多孔質体チャ
ンバー２Ａ〜２Ｃの微細空洞を通って球面状の終端面か
ら噴出される。各チャンバー２Ａ〜２Ｃの終端面は、そ
れぞれ極微の噴出口（ノズル）を形成しており、最上部
に位置する多孔質体チャンバー２Ａの終端面からは気体
Ａが噴出される。そして、高圧力で噴射された微粒子の
気体Ａは、気圧が降下してミクロの渦流を形成する。同
様に気体Ｂや気体Ｃもミクロの渦流を形成するが、多孔
質体の多数の噴気口より噴射されるミクロの渦は、集合
して小渦となり、更に乱流渦となって、反応し高精度に
合成される。ところで、化学反応時に発生する反応熱に
よって、大量の不純物が発生することがある。この副産
された不純物を生成してモノマーを得ることは困難であ
るので、化学熱を徐冷しながら反応させることにより、
不純物の発生を抑制する必要がある。そこで、本発明で
は上部反応筒２、中空チャンバー４、下部反応筒３の外
周部に所定の間隙をもたせてウォータジャケットのケー
シング２７，２８を装着して冷却水を循環させている。
また、中空チャンバー４の中に冷却用蝸牛コイル２９を
内装して、冷媒を循環させている。そのため、化学反応
熱を徐冷して不純物の発生を防止しつつ、純粋のモノマ
ーを生成することができ、生成物は、ロート筒１５より
取り出してバイプ１８を介して次段に移送される。な
お、重合反応すると、反応液の粘性が増す場合がある
が、このような場合には、下部反応筒３のロート取出口
に吸引排出用の真空装置を設ける。
【００１２】以上、反応動作について説明したが、多孔
質体チャンバー２Ａ〜２Ｃを形成する金属粉末に、Ｐ
ｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉなどを選択してＨＩ
Ｐ焼結加工するか、或いは、これらの金属をメッキ又は
蒸着した金属粉末をＨＩＰ焼結加工して金属触媒を形成
すれば、各種の反応機構を形成することができる。した
がって単なる反応器としてではなく、化学反応による重
合反応、重縮合反応の機構として使用することができ
る。例えば、天然ガス、ＬＰＧ、ナフサなどからメタノ
ールを製造する場合、Ｚｎ−ＣｒまたはＺｎ−Ｃｒ−Ｃ
ｕ系触媒を用い２５０〜４００℃、５０〜３００気圧で
製造されるが、これらの重合反応には、本発明の反応器
を使用するのが安全確実である。これは、反応器１の多
孔質体が微細な空洞を形成しているので、この微細な空
洞を通過する気体や液体が微細に細分されて、極めて短
時間（瞬間的）のうちに、反応又は接触重合が完了する
ためである。また、中央の圧入パイプ８Ｐより水蒸気又
は液体Ａを圧入して、このＡ液を、多孔質体によって細
分し霧状に噴出させると同時に、圧入パイプ９Ｐ、１０
Ｐよりガス体及び触媒などを噴射させて、瞬時に接触反
応をさせることもできる。
質体チャンバー２Ａ〜２Ｃを形成する金属粉末に、Ｐ
ｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ｎｉなどを選択してＨＩ
Ｐ焼結加工するか、或いは、これらの金属をメッキ又は
蒸着した金属粉末をＨＩＰ焼結加工して金属触媒を形成
すれば、各種の反応機構を形成することができる。した
がって単なる反応器としてではなく、化学反応による重
合反応、重縮合反応の機構として使用することができ
る。例えば、天然ガス、ＬＰＧ、ナフサなどからメタノ
ールを製造する場合、Ｚｎ−ＣｒまたはＺｎ−Ｃｒ−Ｃ
ｕ系触媒を用い２５０〜４００℃、５０〜３００気圧で
製造されるが、これらの重合反応には、本発明の反応器
を使用するのが安全確実である。これは、反応器１の多
孔質体が微細な空洞を形成しているので、この微細な空
洞を通過する気体や液体が微細に細分されて、極めて短
時間（瞬間的）のうちに、反応又は接触重合が完了する
ためである。また、中央の圧入パイプ８Ｐより水蒸気又
は液体Ａを圧入して、このＡ液を、多孔質体によって細
分し霧状に噴出させると同時に、圧入パイプ９Ｐ、１０
Ｐよりガス体及び触媒などを噴射させて、瞬時に接触反
応をさせることもできる。
【００１３】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明に係る反
応器は、反応を促進する為の攪拌や、その為の翼の回転
や往復運動の動力機構を必要とせず、複数の気体や液を
流通するだけで合成ができる。また、化学反応時に発生
する反応熱を徐冷して不純物の発生を抑制することもで
きる等、極めて優秀な性能を発揮することができる。
応器は、反応を促進する為の攪拌や、その為の翼の回転
や往復運動の動力機構を必要とせず、複数の気体や液を
流通するだけで合成ができる。また、化学反応時に発生
する反応熱を徐冷して不純物の発生を抑制することもで
きる等、極めて優秀な性能を発揮することができる。
【図１】本発明に係る反応器の一例を示す外観図であ
る。
る。
【図２】図１の反応器の平面図と一部断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図（ａ）と、Ｂ−Ｂ断面図
（ｂ）と、Ｃ−Ｃ断面図（ｃ）である。
（ｂ）と、Ｃ−Ｃ断面図（ｃ）である。
【図４】上部反応筒の構成要素である金属円筒を図示し
たものである。
たものである。
【図５】上部反応筒の外観図と断面図を図示したもので
ある。
ある。
【図６】下部反応筒を図示したものである。
【図７】金属円筒の断面形状を図示したものである。
【図８】本発明の動作を説明するフローシートである。
１ 反応器 ２ 上部（第１）反応筒 ２Ａ〜２Ｃ 多孔質体チャンバー ３ 下部（第２）反応筒 ４ 中空チャンバー（中空筒部） ５〜７ 大中小の金属円筒 ８〜１０ 金属多孔質体（熱間等方加圧焼結体） ８Ｐ〜１０Ｐ 圧入パイプ（流入口） ２７〜２８ ウォータジャケット・ケーシング（熱交
換用流路） ２９ 蝸牛状コイル（熱交換用流路）
換用流路） ２９ 蝸牛状コイル（熱交換用流路）
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｊ 12/00 Ｂ０１Ｊ 12/00 19/00 ３２１ 19/00 ３２１ Ｂ２２Ｆ 3/15 9155−4Ｈ Ｃ０７Ｃ 29/03 Ｃ０７Ｃ 29/03 9155−4Ｈ 31/04 31/04 Ｂ２２Ｆ 3/14 Ｅ (72)発明者 元木 龍太郎 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 船越 淳 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 西 隆 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内 (72)発明者 小阪 晃 大阪府枚方市中宮大池１丁目１番１号 株 式会社クボタ枚方製造所内
Claims (5)
- 【請求項１】 同心円状に配置された異なる口径の複数
個の金属筒の中に、熱間等方加圧焼結体からなる金属多
孔質体チャンバーを形成してなる第１反応筒を主要要素
とする反応器であって、 前記第１反応筒の一方側には、前記各チャンバー用の流
入口が設けられており、 前記各チャンバーは、径方向外側に位置するものほど軸
方向流路が長く設定されており、 前記各チャンバーの終端面は、熱間等方加圧焼結体が内
向き球面状に形成されており、 前記終端面から噴出される流体は、渦流を形成しつつ他
の流体と細密に接触して反応するようになっており、 前記第１反応筒の外周部、及び／又は、前記第１反応筒
の他方側には、熱交換用の流路が形成されていることを
特徴とする反応器。 - 【請求項２】 前記金属多孔質体チャンバーを形成する
金属粉末の表面を、予めＺｎ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｐ
ｔ，Ｔｉなどの金属メッキ又は蒸着によってコートした
ことを特徴とする請求項１に記載の反応器。 - 【請求項３】 前記第１反応筒の他方側には、中空筒部
を隔てて、第２反応筒が装着されており、 この第２反応筒にも、金属筒の中に熱間等方加圧焼結体
からなる金属多孔質体チャンバーが形成されており、 前記中空筒部に熱交換用の流路が形成されていることを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の反応器。 - 【請求項４】 前記第１反応筒の金属多孔質体チャンバ
ーは、大中小の円筒の形状に合わせて個別に熱間等方加
圧焼結体を成形した後、これらを、同心円状に配置され
た大中小の円筒に圧入嵌合するようにしたことを特徴と
する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の反
応器。 - 【請求項５】 前記反応筒は、同心円状に配置された大
中小の円筒に、所定粒度の金属粉末を充填して熱間等方
加圧焼結して成形したことを特徴とする請求項１ないし
請求項３のいずれか１項に記載の反応器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17414796A JP3177162B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 反応器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17414796A JP3177162B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 反応器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH101445A true JPH101445A (ja) | 1998-01-06 |
| JP3177162B2 JP3177162B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=15973503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17414796A Expired - Lifetime JP3177162B2 (ja) | 1996-06-12 | 1996-06-12 | 反応器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177162B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014171928A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Mutsuo Munekata | 超音波反応装置 |
| JP5719468B1 (ja) * | 2014-06-20 | 2015-05-20 | 日本ガス開発株式会社 | 熱交換器 |
| JP2018514370A (ja) * | 2015-04-01 | 2018-06-07 | ハンワ ケミカル コーポレイション | 流動床反応器システム用ガス分配装置、前記ガス分配装置を含む流動床反応器システム、および前記流動床反応器システムを利用した粒子状ポリシリコンの製造方法 |
-
1996
- 1996-06-12 JP JP17414796A patent/JP3177162B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014171928A (ja) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Mutsuo Munekata | 超音波反応装置 |
| JP5719468B1 (ja) * | 2014-06-20 | 2015-05-20 | 日本ガス開発株式会社 | 熱交換器 |
| JP2016005824A (ja) * | 2014-06-20 | 2016-01-14 | 日本ガス開発株式会社 | 熱交換器 |
| JP2018514370A (ja) * | 2015-04-01 | 2018-06-07 | ハンワ ケミカル コーポレイション | 流動床反応器システム用ガス分配装置、前記ガス分配装置を含む流動床反応器システム、および前記流動床反応器システムを利用した粒子状ポリシリコンの製造方法 |
| US10518237B2 (en) | 2015-04-01 | 2019-12-31 | Hanwha Chemical Corporation | Gas distribution unit for fluidized bed reactor system, fluidized bed reactor system having the gas distribution unit, and method for preparing granular polycrystalline silicon using the fluidized bed reactor system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3177162B2 (ja) | 2001-06-18 |
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