JPS5912749A - 反応蒸留塔 - Google Patents

反応蒸留塔

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JPS5912749A
JPS5912749A JP12239082A JP12239082A JPS5912749A JP S5912749 A JPS5912749 A JP S5912749A JP 12239082 A JP12239082 A JP 12239082A JP 12239082 A JP12239082 A JP 12239082A JP S5912749 A JPS5912749 A JP S5912749A
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JP
Japan
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sheet
ribs
nets
materials
net
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JP12239082A
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Yoshio Fuchigami
渕上 吉男
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/32Packing elements in the form of grids or built-up elements for forming a unit or module inside the apparatus for mass or heat transfer

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は反応蒸留塔用充填要素に門する。
反応蒸留法は蒸留塔において反応原料を反応させながら
、反応生成物を連続的に反応系外に取シ出す反応方法で
ある。この方法をエステル化反応。
エステル化反応などの逆反応を伴う反応に用いると、生
成物が反応の系外に除去されるため逆反応が無視できる
ようになり正反応の反応率を反応の平衝定数にかかわら
ず100%とすることが出来るという特徴を有している
従来、反応蒸留法は硫酸やパラトルエンスルホン酸など
の均一系触媒の存在下棚段塔または充填塔中で行なわれ
ているが、この方法には以下に述べるような欠点がある
1、塔内に滞留しうる液の容積が液の全容積に対して5
%程度にしかならないために反応装置が大型化する。こ
のことは反応速度が遅い反応はど顕著になる。
2、反応に用いられる触媒が腐蝕性を有するため、反応
装置に特殊な材質を使用する必要がある。
このような欠点を解決するためにイオン交換樹脂を反応
蒸留塔に充填することが提案されている。
しかしながら、入手可能なイオン交換樹脂はその形状が
0.5〜1.0mmのビーズに限定されるので、これを
そのまま充填したのでは蒸気が上昇するに十分な空間が
存在せず、蒸留操作が不可能となる。
そのため、これらの提案にはイオン交換樹脂の蒸留塔・
\の充填方法に関する工夫が含捷れる。その例としては
、棚段塔のダウンカマー内にイオン交換樹脂の球状粒子
を充填した装置(米国特許第3、634.534号明細
書参照)、蒸留塔の各段の外側にイオン交換樹脂層を各
々付帯させてそこへ各段のダウンカマー流を通過させる
ようにした装置(特公昭46〜3041号公報参照)、
イオン交換樹脂充填層とラシヒリング充填層とを塔内に
交互に設置し、該イオン交換樹脂層にのみ流下液が流れ
るようにした装置(米国特許第3.880.939号明
細書参照)などが知られている。しかしながら、これら
の提案では、装置の構造が複雑となるばかりでなく、反
応と蒸留が装置内の別々の場所で行なわれることになる
ので、反応の場で反応生成物の一つが蒸発することによ
って反応が促進されるという反応蒸留法の効果は半減す
る。
これに対し、イオン交換樹脂ビーズをポリエチレンなど
の熱可塑性樹脂と焼結させて成形し、成形物を塔に充填
して反応を行なうことが提案されている(特公昭5o−
24272号公報参照)。かかる提案の方法は、蒸留分
離のだめの気液接触表面自身が同時に触媒能を有するた
めに蒸留と反応の場が一致しており、この点で一段と改
良がなされている。しかしながら、塔充填材の成形には
大変手間がかかること、機械的強度が大なる成形物を得
るには触媒性能をある程度犠牲にしなければならないこ
となど、実用面で問題がある。
一方今属性あるいは樹脂製の針金、棒、WI状体。
波状板などの支持部材に直径100ミクロン以下のイオ
ン交換繊維まだはイオン交換繊維からなる糸。
紐、織物1編物、網、フェルトなどの繊維組成物を被覆
したものを充填物として用いることが提案されている(
特開昭57−7259号公報)。かかる提案の方法は、
塔充填材の表面を被覆しているイオン交換繊維の表面積
がビーズ状イオン交換樹脂に比べてケタ違いに大きいた
めに大きな反応速度が得られる点で前記特公昭50−2
4272号公報に提案の方法よりもさらに改良されてい
るが、充填材成形上の問題点は依然として未解決である
、扛 本発明はこれら従来技術の欠点を解消すべく鋭意検討し
た結果、本発明に到達したものである。
すなわち本発明によれば、イオン交換繊維よりなるシ−
ト状物中 するリブを設けた金属製又は樹脂製の網(2)を交互に
配設するかあるいは前記シート状物(1)と前記網(2
)との間にさらに水直軸に列して一定の角度を有するリ
ブを設けた金属製又は樹脂製の網(2′)を前記隣接す
る網(2)とのリブの方向が交叉するように介在させて
、液体が該シート状物中および鎖網の表面を流下し、か
つ気体が該シート状物と鎖網のリブとで形成される流路
を上昇するようにしたことを特徴とする反応蒸留塔用充
填要素が提供される。
本発明の充填要素は、いわゆる規則充填体に属するもの
であって、気液接触のだめの表面が規則的な配列をして
いる。該充填要素は塔径方向の大きさを塔の旧、径に合
致させ、−要素当シの高さを10〜3ocmとして、そ
の複数個を塔内に上下に積み重ねて設置される。この単
位要素は該シート状物と鎖網との基軸方向の交互積層板
とするか、又は両者を重ね合せたのちロール巻きにする
ことにより容易に組立てることができるので、前記提案
の方法における充填材成形上の困難が解消される。
本発明においてイオン交換繊維としては硬化不溶融性フ
ェノール樹脂をヌルホン化したもの、アクリル系樹脂に
スルホン酸基を導入したもの、芳香族モノビニル系重合
体をヌルホン化したもの、シヒニルベンゼンのり11き
架橋剤を共重合したアクIJ /し酸系樹脂などを繊維
状にしたもの、あるいはポリビニルアルコール系繊維を
脱水炭化処理後スルホン化したものなどが挙げられるが
、これらに限定されるものではない。これらイオン交換
繊維はシート状に成形してシート、織布、フェルトなど
の形で用いられる。イオン交換繊維からなるシート状物
の日付は一般に150〜boOf7m”の範囲から選ば
れる。
網には金属製または樹脂製の材質が用いられ、その具体
例としてステンレス鋼、アルミニウム金属、チタン金属
、ニッケル合金、銅合金、ポリエ壬しン柄脂、ポリプロ
ピレン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹
脂、不飽和ボリエヌテ/L樹脂、塩化ビニル樹脂などを
挙げることができる。網目の大きさは、通常、24−2
00メツシユの間から選ばれる。網はリブを有しており
、これによシート状物中がイオン交換繊維よシなるシー
ト状物とEA リブとで形成される流路を上昇すること
になる。リブは水直軸(基軸)に対して一定の、好1し
くは30〜60°の角度をなすように傾斜させることが
必要である。リブの角度が30°未満の場合には蒸留分
離効率が低下し、またリブの角度が60@を越えると圧
損失が大きくなる。リブは鋸歯状、波状断面などの形状
で構成することができる。
リブのピッチおよびリブの山の高さはシート状物の目付
、反応塔の直径などによって変化するので一律に規定す
ることは出来ないが、いずれも普通1〜10mn+の開
から選ばれる。
イオン交換繊維よりなるシート状物に隣接して網を配設
することにより反応蒸留塔充填要素が構成される。かか
る充填要素を塔に充填して蒸留を行うことにより、液体
はイオン交換繊維よりなるシート状物中および網の表面
を流下し、気体は前記シート状物と網のリブとで形成さ
れる流路を上昇して該シート状物および鎖網の表面の液
膜と十分接触することとなる。イオン交換繊維よりなる
シート状物はその繊維描造体の微細構造による毛管現象
によって多量の液体をその中に保持すると同時に、ビー
ズに比べてケタ違いに大きい繊維表面積の上に存在する
イオン交換基によって速やかに反応が進行し、反応液は
該シート状物の表面または該網の表面に移動してそこで
気体と接触することによって低沸の生成物が効率的に気
化分離される。その結果、単位容積当り極めて大きな反
応速度が得られると同時に、小さな塔内圧損(気体の流
通抵抗)の下で良好な分離効率が達成されるという効果
がもたらされる。
次に本発明の反応蒸留塔充填要素とそれを塔内に充填す
る方法の具体例について図面を用いて詳細に説明する。
第1図はイオン交換繊維よりなるシート状物と網を基軸
に平行に層状に積み重ねた充填要素を上rに重ねて省内
に充填した様子を示したものであり、上下の充填要素は
90°だけ互にずらして配設されている。第2図は第1
図のA−に紳における断面図、第6図は第1図のB −
B’線における断面図であり、第1〜6図の1(1′)
はシート状物、2(2′)は網を示す。これらの図には
明示し難いが、網のリブの角度は基軸に対して一定の角
度を有しでおり、かつシート状物を隔てて隣接する網の
リブの角度は互に交叉している。
第4図はロール巻状に組立てられた充填要素の水平断面
図であり、14はシート状物、2゛は網を示す。この網
も基軸に対して一定の角度をもつリブを有している。か
かる構成からなる要素を塔内に充填する場合、上下のリ
ブの角度が互に交叉するように配設するのがよい。
次に実施例によυ本発明を具体的に説明するが、本発明
はこれにより何ら限定されるものではない。
実施例 目付が500f/m2で巾が15cmの、帯状のフェノ
ール−ホルムアルデヒド樹脂系繊維のフェルト(日本カ
イノール社製カイノールS−104>9402をN、N
−ジメチルアセトアミド中に1畳し、NlN−ジメチル
アセトアミドの沸点(165℃)で60分間処理して膨
潤させた。内容物を室温まで冷却したのち濃硫酸な徐々
に加え、窒素雰囲気下165℃で4時間処却した。内容
物を角び室温まで冷却したのち水洗して硫酸を除去した
。得られたスルホン化繊維の重鰍け1480 fで、硫
酸含量は7.0%、塩分前カチオン含量は2.2ミリ当
Pk/(/であった。
−4、巾カ15cmで80メツシユのステンレスH(S
O3−s 04 )金網をプレスして帯の長さ方向に対
して60°の角度でピッチ2mm1山ノ角度900のリ
ブをつけた。
金網の上にスルホン化したフェルトをのせ、ロー2巻き
にし、グラスウールのなわで縛って直径75ミリの充填
材とした。この充填材14個を直径80mm、高さ35
00 mmのパイレックスガラス製の塔の中間部(21
00mm)に充填した。塔の下部1000mmおよび」
二部4 Ll Ommの部分には15mm X 50メ
ツシユのマクマホンパツキングラ充kA L タ。塔の
下端をt 5kWのマントルソヒーター付きの内容51
の4ツロフラスコに連結し、上端にタイマー付きの館流
器を設置した。
上記反応装置を用いて酢酸とメタノールとの反応を行な
った。
酢酸仕込口を塔上端から400mmの位置に、メタノー
ル仕込口を塔下端から1000 mmの位置に設け、各
日の仕込タンクと定量ポンプを介して連結した。
フラスコ内に酢酸2.70Kg、水0.27 Kg、酢
酸メチル1.10Kgを仕込み、加熱シ1.て塔頂を酢
酸メチル−水の共沸温度(56℃)で全還流とした。酢
酸を24Kg1時、メタノールを3.2Kg/時で仕込
みながら塔頂から酢酸メチルが還流比1.0で7.4K
g/時留出するようにマントルヒーターを調節した。さ
らにフラスコの液面が一定になるようにフラスコ内容物
をポンプで抜き取った。反応開始後4時間で運転は安定
し、フラスコ内容物の抜き取り爪は19.8Kq /時
で酢酸濃度は91.0%であった。棟た留出した酢酸メ
チルの純度は99.8%であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は積層板型の充填要素を3個塔内に積み重ねて充
填した様子を示す概念図で、1はイオン交換繊維からな
るシート状物、2はリブ付網である。 第2図は、第1図のA−A’線における断面図、第5図
は、第1図のB −B’線における断面図であり、1′
及び2′は第1図と同じものを示す。 第4図はロール巻型の充填要素の塔径方向における断面
図で、1′及び2′は第1図と同じものを示す。 特許出願人 株式会社 り ラ し 代理人弁理士本多 堅 第 1 図 筋 4 置 第 2図 鱈3 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. イオン交換繊維よシなるシート状物(1)と水直軸に対
    して一定の角度を有するリグを設けた金属製又は樹脂製
    の網(2)を交互に配設するかあるいは前記シート状物
    (1)と前記網(2)との間にさらに水直軸に対して一
    定の角度を有するリプを設けた金属製又は樹1旨製の網
    (2つを前記網(2)とのリブの方向が交叉するように
    介在させて、液体が該シート状物中および該網の表面を
    流下し、かつ気体が該シート状物と該網のリグとで形成
    される流路を上昇するようにしたことを特徴とする反応
    蒸留塔用充填要素。
JP12239082A 1982-07-12 1982-07-12 反応蒸留塔 Granted JPS5912749A (ja)

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JPH0364184B2 JPH0364184B2 (ja) 1991-10-04

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63277644A (ja) * 1987-05-11 1988-11-15 Mitsubishi Gas Chem Co Inc p−アセトキシ安息香酸の製造方法
JP2006500199A (ja) * 2002-08-15 2006-01-05 キャタリティック・ディスティレイション・テクノロジーズ 接触構造

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63277644A (ja) * 1987-05-11 1988-11-15 Mitsubishi Gas Chem Co Inc p−アセトキシ安息香酸の製造方法
JP2006500199A (ja) * 2002-08-15 2006-01-05 キャタリティック・ディスティレイション・テクノロジーズ 接触構造
JP4700964B2 (ja) * 2002-08-15 2011-06-15 キャタリティック・ディスティレイション・テクノロジーズ 接触構造

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