JPWO2013179452A1 - 化学反応装置 - Google Patents
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Abstract
Description
[構成の説明]
本実施形態にかかる化学反応装置の構成を説明する。図1は本実施形態にかかる化学反応装置の構成を示す図である。本実施形態にかかる化学反応装置は、輸送ユニット10と、反応ユニット12と、回収ユニット14とを備える。
本実施形態にかかる化学反応装置の使用方法が以下にて説明される。まず、化学反応装置が設置される。その際、原料流入口100が上に配置され生成物流出口110が下に配置される。作業者は原料槽40に溶媒物質を含む液状原料を予め蓄える。作業者はガスボンベ42に十分な量の窒素ガスを充填する。作業者はガス流路開閉弁44を閉じる。作業者は添加剤槽34に添加剤を蓄える。
本実施形態にかかる化学反応装置において、生成部104中の混合物(液状原料と添加剤との混合物)は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、その混合物は反応管70中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
本変形例にかかる反応ユニット160の構成を説明する。図3は、本変形例にかかる反応ユニット160の構成を示す図である。本変形例にかかる反応ユニット160は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに上述した化学反応装置に備えられる。図3によれば、反応ユニット160は、反応管182と、加熱装置72と、熱吸収用熱交換器74と、熱媒76と、熱媒管188と、予熱用熱交換器80と、温度制御装置82と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。
本変形例にかかる反応ユニット160を備えた化学反応装置において、反応管182中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、混合物は反応管182中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
本変形例にかかる反応ユニット162の構成を説明する。図4は、本変形例にかかる反応ユニット162の構成を示す図である。本変形例にかかる反応ユニット162は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに上述した化学反応装置に備えられる。図4によれば、反応ユニット162は、反応管200と、加熱装置72と、熱吸収用熱交換器74と、熱媒76と、熱媒管218と、予熱用熱交換器80と、温度制御装置82と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。
本変形例にかかる反応ユニット162を備えた化学反応装置において、反応管200中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、混合物は反応管200中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
本変形例にかかる反応ユニット164の構成を説明する。図5は、本変形例にかかる反応ユニット164の構成を示す図である。本変形例にかかる反応ユニット164は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに上述した化学反応装置に備えられる。図5によれば、反応ユニット164は、反応管224と、加熱装置72と、熱吸収用熱交換器74と、熱媒76と、熱媒管228と、予熱用熱交換器230と、温度制御装置82と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。
本変形例にかかる反応ユニット164を備えた化学反応装置において、反応管224中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、混合物は反応管224中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
本変形例にかかる反応ユニット166の構成を説明する。図6は、本変形例にかかる反応ユニット166の構成を示す図である。本変形例にかかる反応ユニット166は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに上述した化学反応装置に備えられる。図6によれば、反応ユニット166は、反応管250と、加熱装置72と、熱吸収用熱交換器252と、熱媒76と、熱媒管268と、予熱用熱交換器270と、温度制御装置82と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。
本変形例にかかる反応ユニット166を備えた化学反応装置において、反応管250中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、混合物は反応管250中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
本変形例にかかる反応ユニット168の構成を説明する。図7は、本変形例にかかる反応ユニット168の構成を示す図である。本変形例にかかる反応ユニット168は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに上述した化学反応装置に備えられる。図7によれば、反応ユニット168は、反応管300と、加熱装置72と、熱吸収用熱交換器74と、熱媒76と、熱媒管302と、予熱用熱交換器270と、温度制御装置82と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。
本変形例にかかる反応ユニット168を備えた化学反応装置において、反応管300中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、混合物は反応管300中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
本変形例にかかる反応ユニット170の構成を説明する。図8は、本変形例にかかる反応ユニット170の構成を示す図である。本変形例にかかる反応ユニット170は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに上述した化学反応装置に備えられる。図8によれば、反応ユニット170は、反応管310と、加熱装置72と、熱吸収用熱交換器320と、熱媒76と、熱媒管322と、予熱用熱交換器270と、温度制御装置82と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。
本変形例にかかる反応ユニット170を備えた化学反応装置において、反応管310中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、混合物は反応管310中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
本変形例にかかる反応ユニット172の構成を説明する。図9は、本変形例にかかる反応ユニット172の構成を示す図である。本変形例にかかる反応ユニット172は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに上述した化学反応装置に備えられる。図9によれば、反応ユニット172は、反応管350と、加熱装置72と、熱吸収用熱交換器74と、熱媒76と、熱媒管360と、予熱用熱交換器230と、温度制御装置82と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。
本変形例にかかる反応ユニット172を備えた化学反応装置において、反応管350中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、混合物は反応管350中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
本変形例にかかる反応ユニット174の構成を説明する。図10は、本変形例にかかる反応ユニット174の構成を示す図である。本変形例にかかる反応ユニット174は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに上述した化学反応装置に備えられる。図10によれば、反応ユニット174は、加熱装置72と、反応管400と、熱吸収用熱交換器74と、熱媒76と、熱媒管402と、予熱用熱交換器404と、温度制御装置82と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。予熱用熱交換器404は、熱媒管402との接続箇所の形態を除けば、予熱用熱交換器80と同一である。熱媒管402は、長さを除けば、熱媒管218と同一である。従って、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
本変形例にかかる反応ユニット174を備えた化学反応装置において、反応管400中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、混合物は反応管400中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
添加剤加圧ポンプ36によって供給される添加剤は、液状原料が原料加圧部32から排出された後にその液状原料と合流しても良い。この場合、添加剤加圧ポンプ36は、原料加圧部32の原料供給シリンダポンプ50と同様の圧力を添加剤に与える。これにより、液状原料と添加剤とがスムーズに合流する。また、添加剤は、反応管70,182,200,224,250,300,310,350,400を通過中の液状原料に添加されてもよい。これは、予熱部102,220,240,282,370,410に添加剤の供給路が連通することで実現可能となる。
[構成の説明]
図11を参照しつつ、本実施形態にかかる化学反応装置の構成を説明する。本実施形態にかかる化学反応装置は、第1実施形態にかかる反応ユニット12の代わりに図11に示されている反応ユニット176を備える。この反応ユニット176も、第1実施形態にかかる反応ユニット12と同様に、液状原料と添加剤との混合物を収容し、原料に対して連続的に化学反応を生じさせる。図11によれば、反応ユニット176は、反応管430と、加熱装置440と、撹拌ファン442と、加熱箱444と、熱吸収用熱交換器74と、熱媒76と、熱媒管78と、予熱用熱交換器80と、追加冷却用熱交換器84と、追加冷却装置86と、バッファタンク88と、ポンプ90と、排出部92とを有している。
本実施形態にかかる化学反応装置において、反応管430中の混合物は重力に従って流れる。重力に従って流れるので、重力に逆らって流れることがある場合に比べ、その混合物は反応管430中を流れやすくなる。流れやすいので、流路が閉塞する可能性は低くなる。
添加剤加圧ポンプ36によって供給される添加剤は、液状原料が原料加圧部32から排出された後にその液状原料と合流しても良い。この場合、添加剤加圧ポンプ36は、原料加圧部32の原料供給シリンダポンプ50と同様の圧力を添加剤に与える。これにより、液状原料と添加剤とがスムーズに合流する。また、添加剤は、反応管430を通過中の液状原料に添加されてもよい。これは、予熱部102に添加剤の供給路が連通することで実現可能となる。
12,160,162,164,166,168,170,172,174,176 :反応ユニット
14 :回収ユニット
30 :原料貯留部
32 :原料加圧部
34 :添加剤槽
36 :添加剤加圧ポンプ
38 :輸送ユニット内温度制御装置
40 :原料槽
42 :ガスボンベ
44 :ガス流路開閉弁
50 :原料供給シリンダポンプ
52 :原料流路開閉弁
70,182,200,224,250,300,310,350,400,430 :反応管
72,440 :加熱装置
74,252,320 :熱吸収用熱交換器
76 :熱媒
78,188,218,228,268,302,322,360,402 :熱媒管
80,230,270,404 :予熱用熱交換器
82 :温度制御装置
84 :追加冷却用熱交換器
86 :追加冷却装置
88 :バッファタンク
90 :ポンプ
92 :排出部
100 :原料流入口
102,220,240,282,370,410 :予熱部
104,460 :生成部
106,196,246,330,372 :熱吸取部
108 :追加冷却部
110 :生成物流出口
120 :上流部
122 :下流部
130 :通過管
132 :生成物収容シリンダポンプ
134 :通過管切替弁
136 :生成物排出管
138 :生成物貯留タンク
140 :排出管切替弁
150 :気体溜まり部
152 :熱媒溜まり部
442 :撹拌ファン
444 :加熱箱
470 :直管流入部
472 :螺旋流路部
474 :直管流出部
500,510,520 :予熱用熱媒流入口
502,512,522 :予熱用熱媒流出口
504,524,534 :熱吸収用熱媒流入口
506,526,536 :熱吸収用熱媒流出口
Claims (12)
- 液状原料を連続輸送する輸送ユニットと、
前記輸送ユニットにより輸送された前記液状原料に連続的に化学反応を生じさせる反応ユニットとを備える化学反応装置であって、
前記反応ユニットが、前記液状原料が通過する反応管を有しており、
前記反応管が、
前記液体原料が流入する原料流入口と、
前記化学反応が生じた結果生成した生成物が流出する生成物流出口と、
前記原料流入口と前記生成物流出口との間に設けられ、前記原料流入口を上に配置し前記生成物流出口を下に配置したとき下流へ向かうにつれて低くなり、かつ、前記生成物が生成する生成部とを有することを特徴とする化学反応装置。 - 前記反応ユニットが、前記反応管に加え、前記生成部を加熱する加熱装置をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の化学反応装置。
- 前記生成部が、
前記加熱装置によって加熱される上流部と、
前記上流部より下流側に配置され、まっすぐな流路を有し、かつ、前記化学反応によって前記生成物が生じる下流部とを有していることを特徴とする請求項2に記載の化学反応装置。 - 前記液体原料が溶媒物質を含んでおり、
前記化学反応装置は、前記溶媒物質が前記反応ユニットの中で超臨界状態又は亜臨界状態となる圧力を受けるよう前記液状原料を加圧する原料加圧部を有しており、
前記上流部が、前記加熱装置から受けた熱によって前記溶媒物質が超臨界状態又は亜臨界状態になるよう加熱されるまっすぐな流路を有しており、
前記下流部の流路が前記上流部の流路と共に一本のまっすぐな流路を形成するよう並ぶことを特徴とする請求項3に記載の化学反応方法。 - 前記上流部の流路の向きが前記原料流入口を上に配置し前記生成物流出口を下に配置したときの重力方向であり、
前記下流部の流路の向きが前記原料流入口を上に配置し前記生成物流出口を下に配置したときの重力方向であることを特徴とする請求項4に記載の化学反応装置。 - 前記生成部が、流路が螺旋形である螺旋流路部を有することを特徴とする請求項2に記載の化学反応装置。
- 前記反応管が、
前記生成部より上流側に配置され、前記原料流入口を上に配置し前記生成物流出口を下に配置したとき前記生成部に比べ高い位置に配置され、前記液体原料が加熱される予熱部と、
前記生成部より下流側に配置され、前記原料流入口を上に配置し前記生成物流出口を下に配置したとき前記生成部に比べ低い位置に配置され、前記生成物から熱を吸収する熱吸取部とをさらに有しており、
前記反応ユニットが、
前記熱吸取部に取付けられ前記熱吸取部から熱を吸収する熱吸収用熱交換器と、
前記熱吸収用熱交換器が吸収した前記熱を運ぶ、熱を受けると密度が低下する熱媒と、
前記熱吸収用熱交換器に接続され、前記熱媒が通過する熱媒管と、
前記予熱部に取付けられ、前記熱媒管に接続され、前記熱媒が運んだ熱によって前記予熱部を加熱する予熱用熱交換器とをさらに有することを特徴とする請求項2に記載の化学反応装置。 - 前記反応ユニットが、
前記予熱用熱交換器に接続され、前記熱媒の一部及び前記熱媒から分離した気体が収容されるバッファタンクと、
前記気体の圧力が所定の圧力以上になると前記バッファタンクから前記気体を排出する排出部と、
前記バッファタンクに接続され前記バッファタンクに前記熱媒を供給するポンプとをさらに有することを特徴とする請求項7に記載の化学反応装置。 - 前記バッファタンクが、前記気体が溜まる気体溜まり部を有しており、
前記排出部が前記気体溜まり部に接続されていることを特徴とする請求項8に記載の化学反応装置。 - 前記予熱部は、前記原料流入口を上に配置し前記生成物流出口を下に配置したとき下流へ向かうにつれて低くなり、
前記予熱用熱交換器が、
前記熱媒が流入する予熱用熱媒流入口と、
前記予熱用熱媒流入口より前記予熱部における上流側に配置される予熱用熱媒流出口とを有していることを特徴とする請求項7に記載の化学反応装置。 - 前記熱吸取部が、前記原料流入口を上に配置し前記生成物流出口を下に配置したとき下流へ向かうにつれて低くなることを特徴とする請求項7に記載の化学反応装置。
- 前記熱吸収用熱交換器が、
前記熱媒が流入する熱吸収用熱媒流入口と、
前記熱吸収用熱媒流入口より前記熱吸取部における上流側に配置される熱吸収用熱媒流出口とを有していることを特徴とする請求項11に記載の化学反応装置。
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