JPS5998729A - 液循環反応方法及びその装置 - Google Patents
液循環反応方法及びその装置Info
- Publication number
- JPS5998729A JPS5998729A JP20686582A JP20686582A JPS5998729A JP S5998729 A JPS5998729 A JP S5998729A JP 20686582 A JP20686582 A JP 20686582A JP 20686582 A JP20686582 A JP 20686582A JP S5998729 A JPS5998729 A JP S5998729A
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- JP
- Japan
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- reaction
- liquid
- gas
- liquid separator
- reaction tank
- Prior art date
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- Granted
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J14/00—Chemical processes in general for reacting liquids with liquids; Apparatus specially adapted therefor
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は反応生成物を強制的に除くことにより、反応
の高効率化を達成すると共に液の自然循環を行わせる反
応方法及び装置に関する。
の高効率化を達成すると共に液の自然循環を行わせる反
応方法及び装置に関する。
反応液からの反応生成物の分離除去方法としては、発酵
において、発酵槽から一部の発酵液を抜き出し、これを
減圧下に保持したフラッシュ蒸発槽と精留塔に導き生成
物蒸気を蒸発除去することにより反応効率の改善を図っ
ている方法がある（ ＡＴＰＡＬ法、Ｃｈｅｍ、 Ａｇ
ｅ＋ Ｎｏｖ、 ２Ｌ ｐＨ（１９８０））。しかし
この方法は、発酵槽から７ラツシユ蒸発槽への送液手段
として循環ポンプの使用が必要であるため、動力を余分
に要することとなる。また、反応液を仕切板あるいは管
で上向流域と下向流域に分割し、上向流域の下部に酸素
を吹き込むことで液の循環流を生起させ、液体からの気
体の効率的な離脱を行わせる好気培養方法が提案されて
いる（特公昭５７−４１２３２号）。しかしこの方法は
、外部からガス（酸素）を導入することで、導入のため
のガスと動力を要するというのが難点である。
において、発酵槽から一部の発酵液を抜き出し、これを
減圧下に保持したフラッシュ蒸発槽と精留塔に導き生成
物蒸気を蒸発除去することにより反応効率の改善を図っ
ている方法がある（ ＡＴＰＡＬ法、Ｃｈｅｍ、 Ａｇ
ｅ＋ Ｎｏｖ、 ２Ｌ ｐＨ（１９８０））。しかし
この方法は、発酵槽から７ラツシユ蒸発槽への送液手段
として循環ポンプの使用が必要であるため、動力を余分
に要することとなる。また、反応液を仕切板あるいは管
で上向流域と下向流域に分割し、上向流域の下部に酸素
を吹き込むことで液の循環流を生起させ、液体からの気
体の効率的な離脱を行わせる好気培養方法が提案されて
いる（特公昭５７−４１２３２号）。しかしこの方法は
、外部からガス（酸素）を導入することで、導入のため
のガスと動力を要するというのが難点である。
本発明者らはこうした従来の反応生成物の分離、除去方
法の欠点を克服するため種々検討を重ねた結果、所定の
条件下で反応生成物をガスとして反応液から強制的に除
くことにより液比重（見掛は比重）差、エアーリフト効
果を起させる方法を利用すれば、循環のためのポンプ等
を用いなくても液の自然循環を起させることができ、ま
た外部から、なんら駆動用ガスを導入する必要がないの
でエネルギー的にも高効率で反応生成物を分離除去でき
ることを見い出した。この発明はこの知見に基づきなさ
れたものである。
法の欠点を克服するため種々検討を重ねた結果、所定の
条件下で反応生成物をガスとして反応液から強制的に除
くことにより液比重（見掛は比重）差、エアーリフト効
果を起させる方法を利用すれば、循環のためのポンプ等
を用いなくても液の自然循環を起させることができ、ま
た外部から、なんら駆動用ガスを導入する必要がないの
でエネルギー的にも高効率で反応生成物を分離除去でき
ることを見い出した。この発明はこの知見に基づきなさ
れたものである。
すなわちこの発明は、反応液を、反応域より低圧でかつ
反応液比重によりバランスする分だけ高位に位置する気
液分離域に導き、この気液分離域で反応生成物をガス化
して除去させつつ、液比重差により反応液を反応域に循
環させ、これにより継続的な液自然循環流を発生させこ
の液自然循環下に反応を行わせることを特徴とする反応
方法及びこれに用いる反応装置を提供するものである。
反応液比重によりバランスする分だけ高位に位置する気
液分離域に導き、この気液分離域で反応生成物をガス化
して除去させつつ、液比重差により反応液を反応域に循
環させ、これにより継続的な液自然循環流を発生させこ
の液自然循環下に反応を行わせることを特徴とする反応
方法及びこれに用いる反応装置を提供するものである。
次にこの発明を図示の１実施例に従って説明する。
図面はこの発明方法による反応装置の概略図であり、図
中１は反応槽、２は反応液から反応生成物を気化分離す
るための気液分離器であり、３゜４は反応槽１と気液分
離器２とを接続する連結管であり、３は反応槽１からの
反応液５を気液分離器２に送り出す往ライン用、４はそ
の逆の復ライン用である。
中１は反応槽、２は反応液から反応生成物を気化分離す
るための気液分離器であり、３゜４は反応槽１と気液分
離器２とを接続する連結管であり、３は反応槽１からの
反応液５を気液分離器２に送り出す往ライン用、４はそ
の逆の復ライン用である。
気液分離器２は反応槽１の反応圧より低圧とし、前者が
後者より液比重でバランスする分だけすなわち液面でｈ
−ｍだけ高位に設置されている。
後者より液比重でバランスする分だけすなわち液面でｈ
−ｍだけ高位に設置されている。
６は気液分離器２を真空系に接続する管、７は反応槽１
の排気管、８は反応槽１の原料供給口、９は反応槽１の
吐出口である。
の排気管、８は反応槽１の原料供給口、９は反応槽１の
吐出口である。
この反応装置を用いて反応を開始すると、反応槽１の反
応液５には目的の反応生成物と共に廃ガスが溶存し、こ
れらは、真空系につないで所定の真空度をたてた気液分
離器２に送られて反応液から除かれる。反応液は往ライ
ン用の連結管３において、気液分離器２に近い程溶解廃
ガスのガス気泡を発生しエアーリフト効果が生ずる。一
方、気液分離器２において反応液から反応生成物及び廃
ガスが除かれるので復ライン用の連結管４には反応液の
ガス気泡がなくなり、液の見掛は比重は連結管３の場合
より大きくなる。したがって反応槽１から連結管３、気
液分離器２、連結管４を経て反応槽１に戻る液循環が開
始される。このような液循環がひとたび起ると連結管３
は気泡ラインとなり一方戻りのライン（復ライン用連結
管４）は溶解ガスを放出１〜だ残りの液のみとなって循
環推進力が助長され、一定速度でバランスして所望の液
自然循環が達成される。
応液５には目的の反応生成物と共に廃ガスが溶存し、こ
れらは、真空系につないで所定の真空度をたてた気液分
離器２に送られて反応液から除かれる。反応液は往ライ
ン用の連結管３において、気液分離器２に近い程溶解廃
ガスのガス気泡を発生しエアーリフト効果が生ずる。一
方、気液分離器２において反応液から反応生成物及び廃
ガスが除かれるので復ライン用の連結管４には反応液の
ガス気泡がなくなり、液の見掛は比重は連結管３の場合
より大きくなる。したがって反応槽１から連結管３、気
液分離器２、連結管４を経て反応槽１に戻る液循環が開
始される。このような液循環がひとたび起ると連結管３
は気泡ラインとなり一方戻りのライン（復ライン用連結
管４）は溶解ガスを放出１〜だ残りの液のみとなって循
環推進力が助長され、一定速度でバランスして所望の液
自然循環が達成される。
この発明方法において反応槽１の圧力、温度条件は適用
される反応に応じた条件に設定する。反応槽１が大気圧
より正圧のときは排気管７より廃ガスを排気できる。
される反応に応じた条件に設定する。反応槽１が大気圧
より正圧のときは排気管７より廃ガスを排気できる。
気液分離器２の反応４１１１に対する液位差ｈｆｎ）は
次式で規定される。
次式で規定される。
ここで Ｐｌ：反応槽１の圧力
Ｐ２：気液分離器２の圧力
ρ−反応液の密度
（反応槽１の反応液の密度ρに気液分離器２中の反応液
の密度（ρ２）） 気液分離器２の圧力Ｐ２、温度Ｔ２は反応液の洲裁に設
定する。したがって気液分離器２の温度Ｔ２と反応槽１
の温度Ｔ、はＴ１〉Ｔ２であるので、発熱反応の場合気
液分離器２は反応液を冷却する効果をもち、場合によっ
てはＴ１をコントロールするよう設定できる。
の密度（ρ２）） 気液分離器２の圧力Ｐ２、温度Ｔ２は反応液の洲裁に設
定する。したがって気液分離器２の温度Ｔ２と反応槽１
の温度Ｔ、はＴ１〉Ｔ２であるので、発熱反応の場合気
液分離器２は反応液を冷却する効果をもち、場合によっ
てはＴ１をコントロールするよう設定できる。
なお反応液は連続的に反応を起こしており液がガス発生
源となっているので反応発生ガスも連結管３において液
循環をさらに促進させる作用をする。
源となっているので反応発生ガスも連結管３において液
循環をさらに促進させる作用をする。
この発明によれば、いったん開始した液循環は循環ポン
プなしの液自然循環として継続させることができ、一方
反応液中の溶解ガスである廃ガス及び目的の反応生成物
質は気液分離器により連続的に分離除去される。したが
って液循環ポンプが不用であり系の所要ポンプ動力を少
な（でき、省エネの効果が犬である。
プなしの液自然循環として継続させることができ、一方
反応液中の溶解ガスである廃ガス及び目的の反応生成物
質は気液分離器により連続的に分離除去される。したが
って液循環ポンプが不用であり系の所要ポンプ動力を少
な（でき、省エネの効果が犬である。
また、気液分離器で、反応生成物（目的物質及び廃ガス
）を連続的に除いているので、反応の平衡が反応の促進
される方向に進み、高効率の反応が達成される。これに
より装置の縮少化と省エネルギーも達成できる。
）を連続的に除いているので、反応の平衡が反応の促進
される方向に進み、高効率の反応が達成される。これに
より装置の縮少化と省エネルギーも達成できる。
さらに、気液分離器の温度が反応槽の温度より低いので
反応槽に循環する反応液によって反応槽の温度管理負担
を軽減でき、気液分離器の圧力、温度条件の設定次第で
、液循環のみで反応槽の温度管理を達成することも可能
である。
反応槽に循環する反応液によって反応槽の温度管理負担
を軽減でき、気液分離器の圧力、温度条件の設定次第で
、液循環のみで反応槽の温度管理を達成することも可能
である。
さらにまた、系自体の構成がシンプルであるので操作が
容易であるという利点を有する。
容易であるという利点を有する。
この発明の方法及び装置は、発酵工業、化学工業及び石
油化学工業における反応に適用することができる。発酵
に適用する場合は好気培養、嫌気培養の別なく適用でき
るが特に嫌気培養による発酵に適しており、そのような
発酵の例として、アルコール発酵、メタン発酵などがあ
げられる。また一般の化学反応の場合は、炭酸ガス、窒
素ガス、水素など反応生産物として非凝縮性ガスを生成
する発熱反応系に適用するのが好ましい。このような反
応の具体例としては触媒使用の脱水反応、脱水素反応、
パラフィン系炭化水素の異性化、また、エステル化反応
等に利用可能である。
油化学工業における反応に適用することができる。発酵
に適用する場合は好気培養、嫌気培養の別なく適用でき
るが特に嫌気培養による発酵に適しており、そのような
発酵の例として、アルコール発酵、メタン発酵などがあ
げられる。また一般の化学反応の場合は、炭酸ガス、窒
素ガス、水素など反応生産物として非凝縮性ガスを生成
する発熱反応系に適用するのが好ましい。このような反
応の具体例としては触媒使用の脱水反応、脱水素反応、
パラフィン系炭化水素の異性化、また、エステル化反応
等に利用可能である。
次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。
実施例
図示の反応装置を用いてアルコール発酵を行った。まず
、廃糖密を希釈した糖度２３チのもろみ液を反応槽１に
仕込み、回分式で発酵を行わせた。
、廃糖密を希釈した糖度２３チのもろみ液を反応槽１に
仕込み、回分式で発酵を行わせた。
操作条件は以下のように設定した。
酵母はｓ、 ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ属の菌株を使用した
。この際、反応槽と気液分離器の液位差（ｈ）は、反応
液の設定した。
。この際、反応槽と気液分離器の液位差（ｈ）は、反応
液の設定した。
この発酵において、反応が進むにつれてエタノールとと
もに炭酸ガスが発生し、気泡を生じてくる。発酵開始後
１４時時間−もろみ液に対して気液分離器２を３０〜４
０ Ｔｏｒｒに減圧したところ連結管３は炭酸ガスの気
泡で満たされ、配管抵抗に違いを設けであるので、連結
管３中の気泡は液とともに上昇を始め、連結管４の液は
下降を起し、以後一定して、反応槽１から連結管３、気
液分離器２、連結管４を経て反応槽ＩＫ返る循環流が観
察された。循環流の速度は定常状態で約０．５〜１ｔ／
ｍｉｎに達した。この液循環速度はこの発酵の目的生成
物であり、かつ発酵阻害物質であるエタノールを前記操
作条件下で気液分離器から除くのに十分な速度であった
。気液分離器２からは濃度２５チ以上のエタノールが得
られた。
もに炭酸ガスが発生し、気泡を生じてくる。発酵開始後
１４時時間−もろみ液に対して気液分離器２を３０〜４
０ Ｔｏｒｒに減圧したところ連結管３は炭酸ガスの気
泡で満たされ、配管抵抗に違いを設けであるので、連結
管３中の気泡は液とともに上昇を始め、連結管４の液は
下降を起し、以後一定して、反応槽１から連結管３、気
液分離器２、連結管４を経て反応槽ＩＫ返る循環流が観
察された。循環流の速度は定常状態で約０．５〜１ｔ／
ｍｉｎに達した。この液循環速度はこの発酵の目的生成
物であり、かつ発酵阻害物質であるエタノールを前記操
作条件下で気液分離器から除くのに十分な速度であった
。気液分離器２からは濃度２５チ以上のエタノールが得
られた。
このようにして自然循環、気液分離及び発酵の促進が同
時に達成でき循環用のポンプなどを必要としなかった。
時に達成でき循環用のポンプなどを必要としなかった。
ちなみに発酵開始から１４時間後の往ライン用連結管３
中の液と復ライン用連結管４中の液との比重差は０．９
ｇ／ｅｃであった。
中の液と復ライン用連結管４中の液との比重差は０．９
ｇ／ｅｃであった。
図面はこの発明の反応装置の１実施例を示す。
符号の説明
１・・・反応槽
２・・・気液分離器
３．４・・・連結管
５・・・反応液
Claims (2)
- （１）反応液を、反応域より低圧でかつ反応液比重によ
りバランスする分だけ高位に設けた気液分離域に導き、
この気液分離域で反応生成物をガス化して除去させつつ
、液比型差により反応液を反応域に循環させ、これによ
り継続的な液自然循環流を発生させ、この液自然循環下
に反応を行わせることを特徴とする液循環反応方法。 - （２）反応槽と気液分離器を分割して設置して両者間を
往、復２本の連結管で接続するとともに、気液分離器を
反応槽より低圧とし、かつ反応液比重でバランスする分
だけ反応槽より高位に設置してなることを特徴とする反
応装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20686582A JPS5998729A (ja) | 1982-11-27 | 1982-11-27 | 液循環反応方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20686582A JPS5998729A (ja) | 1982-11-27 | 1982-11-27 | 液循環反応方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5998729A true JPS5998729A (ja) | 1984-06-07 |
| JPH0114805B2 JPH0114805B2 (ja) | 1989-03-14 |
Family
ID=16530315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20686582A Granted JPS5998729A (ja) | 1982-11-27 | 1982-11-27 | 液循環反応方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5998729A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019122293A (ja) * | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 月島機械株式会社 | 培養装置 |
-
1982
- 1982-11-27 JP JP20686582A patent/JPS5998729A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019122293A (ja) * | 2018-01-16 | 2019-07-25 | 月島機械株式会社 | 培養装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0114805B2 (ja) | 1989-03-14 |
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