JPS60216837A - 気−液相物質交換反応用のバブルカラム反応器 - Google Patents

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】 〔技術分野〕 本発明は、細長い直立反応容器を横切って設けられ、ガ
ス流れを通過させるように穿孔された、好ましくは数個
の中間底壁を備えだ、少くとも１つの、実質的に細長い
その直立反応容器および交換反応の反応体の入口および
出口手段からなる気−液相物質交換反応用の、・２プル
力ラム反応器に関する。

〔背景技術〕

上記の公知の形式の・ぐプルカラムは、例えば、湿式酸
化プロセスにおけるように、強い、完全な物質υ、気相
と液相間における交換が重要である化学反応を実施す、
るだめに、しばしば用いられる。これらのバブルカラム
は、一般には、有孔中間仕切シ壁により分割された細く
、高い反応容器であシ、これを通して互に反応さるべき
２つの相が気泡床を形成して通過する。

強い物質交換および熱交換を行うだめには、一方におい
ては、あまり大きくない多数の気泡が存在し、他方にお
いては、気泡の有効鬼面が古くならないよう気泡が常に
新しく形成されることが重要である。上昇する気泡は、
反応装置の内部を強く攪序する。反応器の全長にわたっ
て満足すべき滞留時間スズクトルを得るには、反応器は
数個の反応室、すなわち、反応器内部の中間底壁による
分割を包含するのが適当である。経験によれば、大きな
気泡および渦がこのような孔のところで、常に生じるた
め、有孔中間底壁には、特に問題が起きる。その上、２
つの相の反応体は、均一流として中間底壁を通過しない
で交互に通過し、そのために相の流れに好ましくない脈
動が生じる。最後に、沈澱物を含む反応混合物を処理す
る場合、従来の有孔中間底壁は閉塞する傾向がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、気泡の良好で均一な形成および新規の
生成が保証され相の流れの脈動が回避されるよう、前記
のバブルカラム反応器を改良することにある。さらに、
本発明の目的は、最高の可能な効率（反応器容積当りの
化学反応量）および最もコンパクトで好適な反応器Ｏ設
計を達成することにある。

〔発明の開示〕

本発明によれば、上記の目的は前記の反応器により達成
される。この反応器においては少なくとも１つの分離し
た液相通過手段がカラ人中の各中間底壁に設けられてお
９、この通過手段はまた気体阻止装置を構成する。

本発明による反応器の好ましい実施態様は、次の若干の
好適な特徴の少なくとも１つを包含する。

分離した通過メンバ′−の自由流れ断面積（ｆｒｅｅ−
ｆｌｏｗ　ｃｒｏｓｓ　５ｅｃｔｉｏｎａｌ　ａｒｅａ
）　は孔の断面積よりも好ましくは大きい。この通過手
段は、好ましくはスノーケル型の通風筒（ａｉｒ−ｆｕ
ｎｎｅｌ）　であり、各中間底壁を通して、下方に伸ひ
ている。

最も好ましくは、レスノーケル型通風筒は直立した“Ｊ
　ＩＩの形に曲げられたチューブからなる。

エジェクターが、反応相の１つ、好ましくは液体の反応
体の供給、および反応器への気相の一部返還のために反
応器に設けられる。導管をもってエジェクターを気相の
排出用である、反応器の各出口と連結してもよい。

また、２つの反応容器を設け、その一方が他方をその内
部包含するようにし、実質的にリング型のオーバフロー
チャンネルで２つの反応容器を互に連結してもよい。多
数の反応容器をアセンブリー中に設け、その容器の各々
は、最小直径をもった最も内側のものから始まって、よ
シ大きな直径をもつアセンブリー中の、次に続く容器の
中に順次設置されてもよい。これらの反応容器には、そ
の下端において、分離された気相および液相反応体の各
々、または両反応体の混合物用の入口が設けられる。こ
れらの中の若干の入口は、好ましくは反応器の異ったレ
ベルに設けられる。

ドイツ公告公報第１，０４０，５１４号に、格子状の中
間底壁の上に設けられた数層の充填材層を備えた反応塔
が記載されている。これらの充填材層は、ディップチュ
ーブをもったスノーケル形のオーバフローによって互に
連結されている。

この公知の反応塔は、気相が液相の上限速度以上の速度
で重力作用に抗して充填材層を液相と向流的に通過する
反応に用いるのに役立つ。

しかしながら、その場合には、気泡床は生成されない。

さらに、従来技術の状態は、ドイツ公開公報第２，５１
９，０６５号、ドイツ公告公報第７０９，６６５号およ
び英国特許第１，４７５，４５２号公報を包含する。こ
れらは、種々の形式の反応塔について述べているが、本
発明によるバブルカラムについては、全く述べていない
。

〔実施態様〕

次に、本発明を図によって一層詳細に説明する。

第１図に示すノｚプルカラム反応器は、孔のあいた４つ
の中間底壁２を備えたほぼ円筒形の反応容器１と、液相
および気相の反応体混合物用の入口３および出口４と、
反応容器の供給ライン７に設けられたエジェクタ−５と
、気相の返還ライン６とを備えている。孔のあいた中間
底壁２には、夫々、１個または数個の　ス・ノーケル状
の通路２１が設けられている。

反応させようとする２つの相は、供給ライン７、エジェ
クター５および入口３を経て反応容器１に導入され、気
泡床を形成し、反応容器を通って下方から上方に流れ、
出口４を通って容器１から排出される。排出された気相
の一部分は、返還ライン６およびエジェクター５を通っ
て反応器の入口５に循環される。場合によっては、２つ
の相を個別の入口および出口を通して供給することがで
きる。

第２図には、中間底壁２の近傍の帯域が詳細に示されて
いる。中間底壁２のすぐ下には、気体クッションＧが形
成され、その下側および中間底壁２の上側には、通常の
気泡床（液相と気泡状態の気相との混合からなる）Ｂが
形成される。

スノーケルメン・４−２１は、中間底壁２の孔２２より
も実質的に大きい内部断面積を有している。このメンバ
ー２１は、上方に向いた下部開口端を有するスノーケル
形状によって、気体阻止装置として作用し、従って液相
だけが中間底壁２の上部の室中に達する。気相は、中間
底壁２の孔２２を通過し、これらの孔２２の上部オリフ
ィスにおいて連続的に新しい気泡を形成せしめられる。

本発明による独立した液相通過手段によって、従来起っ
ていた脈動および大きな気泡、渦などの生成が阻止され
る。さらに、沈澱物、微生物、異物などの通過が本発明
の特徴によって容易になり、閉塞の危険が著しく減少す
る。後者の効果は、特に、種々の汚泥を含む廃水などの
湿式酸化の場合に重要な役割を演する。有孔中間底壁に
おける分離しだ液相の通過手段は、原理的には任意の形
状とすることができ、気相を保持することだけが重要で
ある。特に、スノーケル型の形成が、この目的には簡単
で効果的である。

気相の部分的循環は、絶対に必要ではないが、室の配管
中の流速を高め、化学交換速度を改善するので有効であ
る。エジェクターを経て気相が循環される場合、通常は
一緒になっている２つの反応相を分離し、エジェクター
の効率が比較的低いため、液相だけをエジェクターの推
進流として使用することが好ましい。

第６図には、本発明によるバブルカラム反応器の、構造
的に特に好適な実施態様が示されている。これは、互に
同軸的に設けられた２つの円筒状反応容器１および１１
からなり、それらの中の小さい方の直径をもった後者は
前者の中にはめ込まれる。一方向側の容器１１より若干
大きい直径の円筒管１６が、内部反応容器１１の外壁部
と比較的狭い、環状断面のオーバーフローチャンネル１
４を形成する。このオーバーフローチャンネルによって
、内部反応容器１１の上部開口端部は、管１３の外表面
と反応容器１の壁の内表面との間に位置する外部反応空
間１５の下部開口端と連通される。従って、２つの反応
容器１，１１およびこれらに囲繞された反応空間１２．
１５は、機能的に直列に連結される。

この反応装置は、第１図に示す実施例の場合と同様に、
気相および液相の入口ろおよび出口４を備えている。さ
らに、反応室１２および１５は、同様に、その少なくと
も若干は　ス・、ノーケル状の液相通路２１を備えだ有
孔中間底壁２によって教室に分割されている。

液相は、オーバーフローチャンネル１４の中を管１３の
壁に沿って下方に流れる。重力による加速度のため、小
さい流れ断面があれば充分である。液相は、下部におい
て、管１３と反応器の底１７との間の間隙部１６を通っ
て外部反応空間１５に達する。気相のだめの分割したオ
リフィス１８が管１６の壁に設けられている。

従って、第１図の場合と同様に脈動が回避され、均一な
気泡が生成される。

第６図に示されたバブルカラム反応器は、構造的に極め
て小形であシ、従来の同じ容量の反応器に比して圧力負
荷表面が小さく保たれ得る。

この装置は、非常に良好な内部熱交換が保証される。従
って、発熱反応の場合には、第１反応室内の温度は、流
入する相の流れの温度より明らかに高いため、反応の開
始に好都合である。

６つ以上の反応容器を、第ろ図の原理において示したと
同じ方法で配列し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す非常に簡単にした
概略図、第２図は鎖線のサークル中に示された第１図の
部分の拡大断面図、第６図は本発明の別の好ましい実施
例を示す概略図である。 １・反応容器　２・・中間底壁 ６　人口　４・出口 ５　ニジエフ２−　６　返還ライン ７・供給ライン　１１・・内部反応容器１２・反応空間
　１６・・円筒管 １４　オーバフローチャンネル １５・外部反応空間　１６・・間隙部 １７・・反応器の底　１８・オリフィス２１・　スノー
ケルメンバー ２２・・孔　Ｂ　気泡床 Ｇ・気体クッション 特許出願人　チバーガイギー　アクチェンゲ゛ゼルシャ
フト代理人　巻材　忠 Ｍノ ニ＋２ ↑ 二１１Ｍ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少なくとも１つの実質的に細長い、直立した反応容
   器、該容器を横切って設けられた、ガス通過のための孔
   を有する少なくとも１つの中間底壁、気相および液相反
   応体の入口および出口手段、および各中間底壁に設けら
   れた少くとも１つの、液相通過のだめの分離したメンバ
   ーであって、気体阻止装置を構成するものからなること
   を特徴とする気−液相物質交換反応用バブルカラム反応
   器。 ２　該分離した通過メンバーの自由流れ断面積が、該少
   なくとも１つの中間底壁の該孔の断面積よりも大きい特
   許請求の範囲第１項記載の反応器。 ろ　該分離した通過メンバーがスノーケル型の通風筒で
   あり、それが設けられている各中間底壁を通して伸びて
   いる特許請求の範囲第１項記載の反応器。 ４、該スノーケル型通風筒が“Ｊ”型に曲げられたチュ
   ーブである特許請求の範囲第６項記載の反応器。 ５、反応相の１つを供給するため、および気相を反応器
   へ部分的に返還するだめのエジェクターおよび該エジェ
   クターと気相反応体用の該出口手段とを連結する導管と
   をさらに包含する特許請求の範囲第１項記載の反応器。 ６　該エジェクターが液相反応体の供給に用いられる特
   許請求の範囲第５項記載の反応器。 Ｚ　該反応容器が第１および第２の反応容器からなシ、
   該第２反応容器は該第１反応容器の内側に設けられ、実
   質的に環形のオーバーフローチャンネルが該第１および
   第２反応容器を、互に直列に連結する特許請求の範囲第
   １項記載の反応器。 ８、多数の反応容器が、最小直径を有する最も内側のも
   のから始まって、各々よシ広い直径をも゛りた次の容器
   の内部に設置され、該反応容器の各々はその下端に、気
   相および液相の反応体用の入口手段を、それぞれ包含す
   る特許請求の範囲第１項記載の反応器。 ９　該分離した入口手段の各々は該反応器の異なるレベ
   ルに設けられる特許請求の範囲第８項記載の反応器。