WO1998016307A1 - Procede et appareil de fabrication d'une sous-substance chimique par reaction catalytique et autre du fluide reactif - Google Patents

Procede et appareil de fabrication d'une sous-substance chimique par reaction catalytique et autre du fluide reactif Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing a chemical substance by a catalytic reaction or the like of a reactive fluid. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for producing a chemical substance by a catalytic reaction between a reactive gas and a reactive gas, a catalytic reaction between a reactive gas and a reactive liquid, or a mixed contact reaction between a reactive liquid and a reactive liquid. .
  • reaction tower As a device used for this mixing, a cylindrical device (reaction tower) having a hemispherical top and a bottom is known (reaction tower).
  • reaction tower As a device used for this mixing, a cylindrical device (reaction tower) having a hemispherical top and a bottom is known (reaction tower).
  • reaction tower As a device used for this mixing, a cylindrical device (reaction tower) having a hemispherical top and a bottom is known (reaction tower).
  • reaction tower reaction tower
  • An object of the present invention is to provide an apparatus capable of sufficiently mixing fluids.
  • the principle of the invention is that at least two fluids to be mixed in a hollow sphere ( Gas or liquid) is supplied into the sphere by a blower or a curved surface rotating device so as to generate a cycle inside the sphere.
  • a blower or a curved surface rotating device By the action of the cycle, two types of fluids are sufficiently supplied. Is to mix.
  • the mixing efficiency can be increased by further circulating catalyst particles such as activated carbon through the sphere by the action of a cycle port.
  • a hollow sphere for this purpose, in the present invention, a hollow sphere, a hollow discharge cylinder having both ends open through the wall of the sphere and extending diametrically to substantially the center of the sphere, and a sphere that is perpendicular to the discharge cylinder and At least two fluid supply pipes that open inside the sphere on a plane located closer to the wall of the sphere through which the discharge cylinder penetrates than the center of the sphere, and supply fluid in the chord direction of the sphere,
  • the discharge tube has a plurality of slots provided in the portion adjacent to the openings of the two fluid supply pipes at intervals in the circumferential direction, and the discharge tube is located at a position above the upper edge of these slots.
  • An apparatus is provided wherein the filter means is disposed across the bore.
  • the filter means is a net having a concave shape so as to entirely protrude downward from a mounting portion of the inner surface of the discharge cylinder.
  • a fluid introduction pipe is provided adjacent to the discharge cylinder, the fluid introduction pipe being open in a direction in which a fluid can be sprayed in a direction orthogonal to a long axis of the fluid supply pipe. I do.
  • the present invention provides an apparatus characterized in that a curved rotating body having a fin on a back surface is provided inside the hollow sphere in cooperation with a motor. Action and effect
  • the catalyst particles entrained in the mixed fluid enter the discharge cylinder through the inner end of the discharge cylinder together with the cyclone flow, and rise inside the discharge cylinder.
  • a filter means is installed across the entire bore, through which only ascending fluid can flow to the other end of the discharge orifice or outlet end, and the catalyst particles pass through this filter means. Blocked, unable to move up from there.
  • a plurality of slots are provided adjacent to and below the wire mesh at intervals in the circumferential direction of the discharge tube, and the catalyst particles, which have been prevented from rising, return to the inside of the sphere through these slots, and enter the cyclone.
  • Example 1 Furthermore, mixing of gases having specific gravities can be achieved by controlling the speed of the rotating body.
  • This embodiment mainly shows an apparatus for mixing a reaction gas and a reaction gas.
  • This device has a hollow sphere 10 which is firmly fixed on a base (frame) (not shown).
  • the device also has a hollow discharge tube 14 with both ends open through the wall 12 of the sphere 10 and extending diametrically to approximately the center of the sphere 10. 6 is the outlet for the reacted fluid.
  • the catalyst particle separation device further includes a sphere in a plane perpendicular to the discharge tube 14 and located closer to the wall of the sphere 10 through which the discharge tube 14 passes than the center of the sphere. It contains at least two fluid supply pipes 18 and 20 that open into the interior of the tube and supply fluid in the chordal direction of the sphere. These fluid supply pipes 18, 20 are each adapted to receive a different reactive fluid, that is, a different reactive gas or reactive gas and reactive liquid from the source. I have.
  • the supply pipes 18 and 20 are provided with valves 22 and 24, respectively.
  • the discharge cylinder 14 has a plurality of slots 26 provided at intervals in the circumferential direction at portions adjacent to the openings of the two fluid supply pipes 18 and 20, and these slots 26 are provided.
  • a wire mesh 28 is disposed across the entire inner diameter hole of the discharge cylinder 14 at a position above the upper edge.
  • the wire net 28 functions as a filter.
  • catalyst particles 32 for example, activated carbon particles, are put before the operation of the apparatus.
  • the reacted mixed fluid continues to ascend the discharge tube 14 without being blocked by the wire mesh 28 and is discharged from the opening outer end 16 of the discharge tube 14.
  • the positions of the fluid supply pipes 18 and 20 may be anywhere as long as they are above the horizontal plane including the center of the sphere, and the number of fluid supply pipes may be two or more.
  • the flow of fluid should be supplied to the inside of the sphere 10 in the chord direction of the sphere 10 in a plane separated upward from the sphere 10 parallel to the horizontal plane, as shown in Fig. 1. It just needs to be installed.
  • a factor that determines such a position is the difference in specific gravity of the reactive fluid to be mixed.
  • the sphere can be made of any material, but may be made of any material, such as plastic or metal, depending on the nature of the reactive fluid being mixed.
  • any porous material can be used instead of the wire mesh 28. In short, it suffices if filter means that can block catalyst particles are obtained.
  • Example 3 The apparatus according to Example 1 was used as a reactor for Daconyl (2,4,5,6-Tetrac ⁇ -1,3-dicyanobenzene). According to this reactor, the recovery rate of activated carbon particles (catalyst particles) in the completed daconil has increased from 99.8 percent to 99.98 percent.
  • Example 3 The apparatus according to Example 1 was used as a reactor for Daconyl (2,4,5,6-Tetrac ⁇ -1,3-dicyanobenzene). According to this reactor, the recovery rate of activated carbon particles (catalyst particles) in the completed daconil has increased from 99.8 percent to 99.98 percent.
  • Embodiment 3 shows an apparatus in which a liquid is used as a mixed fluid. According to the apparatus shown in Embodiment 3, it can be used for mixing any of liquid and liquid, and liquid and gas.
  • the gas to be mixed from one or both of the fluid introduction pipes 18 and 20 is And simultaneously spray the liquid to be mixed from the fluid openings 40 and 42.
  • Each of the fluid mouth portions 40 and 42 is open so that the fluid can be sprayed in a direction substantially orthogonal to the fluid supply pipes 18 and 20.
  • the openings 42 and 40 are openings of the fluid supply pipe branch pipes 36 and 38 branched from the fluid supply pipe base pipe 34. Other configurations are the same as in the first embodiment.
  • the fluid introduction tube may extend from above the sphere into the sphere as shown in FIGS.
  • the fluid introduction pipes 46 and 48 extend downward from above the sphere along the discharge tube 14 as shown in FIGS.
  • the openings 50, 52 of the fluid introduction pipes 46, 48 are opened at positions such that they can be sprayed in a direction substantially orthogonal to the fluid blown out from the openings of the fluid introduction pipes 18, 20 as described above. are doing.
  • the mixed liquid is discharged from the discharge port (reference numeral 60).
  • the discharge is performed by adjusting the rotation speed of the curved rotator so that the liquid floats.
  • the fourth embodiment is intended to facilitate the recovery of catalyst particles that have been discharged from the discharge tube 14 through the slot 26 into the sphere and then swirled around the sphere again.
  • This shows an apparatus provided with a curved rotator 58.
  • the curved rotator 58 rotates in a hollow sphere at an arbitrary speed in conjunction with the motor 56.
  • the fin 59 is attached to the back side of the curved rotator 58 in FIG.
  • the fins 59 may be singular or plural.
  • the fins 59 function as a means for thoroughly mixing the fluid and the catalyst that have entered the gap formed between the curved rotator 58 and the sphere.
  • One to several additional rotators having the same configuration as the curved rotator 58 may be provided as auxiliary curved rotators (reference numeral 62). ( Figure 9).
  • the hollow sphere is firmly fixed by a frame 54 so that it can withstand rotation.
  • FIG. 1 is a side view of the device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a top view of the device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cutaway view of the vicinity of the top of the apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the principle of the device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view of the device according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of the device according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a side view of the device according to the third and fourth embodiments.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a rotary curved body of the device according to the third and fourth embodiments.
  • FIG. 9 is a side view of the device according to the third and fourth embodiments.

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Description

明 細 書
反応性流体の触媒反応等による化学物質の製造方法及び装置 産業上の利用分野
本発明は、 反応性流体の触媒反応等による化学物質の製造方法及び装 置に係る。 より具体的には、 反応性気体と反応性気体の触媒反応、 反応 性気体と反応性液体の触媒反応、 あるいは反応性液体と反応性液体の混 合接触反応による化学物質の製造方法及び装置に関する。 従来技術
反応性気体と反応性気体あるいは反応性気体と反応性液体を混合して 反応させる際にこの混合流体内へ触媒粒子を混入させて反応を促進させ ることは周知の技術である。 混入した触媒粒子は反応済みの流体内に残 るので、 きれいな反応済みの流体を得るには、 これを除去する必要があ る。 このための方法として従来、 種々の工夫がなされ、 それなりに効果 を挙げてはいるが、 さらに触媒粒子の除去率を向上させることが望まれ ている。
また、 反応性液体と反応性液体の混合接触反応により化学物質を製造 する場合にも、 混合効率の良い方法及び装置の開発が望まれている。
この混合の際に使用する装置としては、 頂部及び底部が半球状となつ た円筒状 （いわゆるカプセル形状） の装置 （反応塔） が知られているが 、 この形状の装置では流体混合が充分でなく、 効率が悪かった。 目 的
本発明は、 流体の混合が充分にできる装置を提供することを目的とす る
本発明の原理は、 中空の球体内で混合すべき少なく とも二種の流体 （ 気体あるいは液体どちらも含む） を、 送風あるいは曲面回転装置によつ て球体内部にサイク口ンを生じさせるように球体内へ供給し、 このサイ ク口ンの作用によって二種の流体を充分に混合することにある。 触媒反 応による場合には、 さらに活性炭等の触媒粒子をサイク口ンの作用で球 体内を循環させることによって混合効率を上げることができる。
構 成
そのために、 本発明では、 中空の球体と、 この球体の壁を貫いて直径 方向に球体のほぼ中心まで延びている両端開口の中空排出筒と、 この排 出筒に対して直角でありかつ球体の中心よりも排出筒が貫通している球 体の壁部分に近いところに位置する平面において球体の内部に開口し、 球体の弦方向に流体を供給する少なくとも二つの流体供給管とからなり 、 前記排出筒が前記二つの流体供給管の開口に隣接した部分に円周方向 に間隔を置いて設けた複数のスロッ 卜を有し、 これらのスロヅ 卜の上縁 より上の位置で排出筒の内径孔を横切ってフィルタ手段が配置してある ことを特徴とする装置を提供する。
また、 前記フィルタ手段が前記排出筒内面の取り付け部位から下方へ 全体的に突出するようにくぼんだ形態の網をであることを特徴とする装 置を提供する。
さらに、 前記流体供給管の長軸と直交する方向に流体を噴霧できる方 向に開口している流体導入管が、 前記排出筒に隣接している設けられて いることを特徴とする装置を提供する。
さらにまた、 前記中空球体の内部に、 モータと連動し、 裏面にフィ ン を有する曲面回転体が設けられていることを特徴とする装置を提供する _ 作用および効果
サイクロンの作用で、 混合流体に巻き込まれた触媒粒子は、 サイクロ ン流と一緒に排出筒の開口内端から排出筒内に入り、 その中を上昇する しかし、 排出筒の途中には排出筒の内径孔全体を横切ってフィルタ手 段が設置してあり、 上昇する流体のみがそこを通過して排出筒の開口他 端すなわち出口端に向かって流れることができ、 触媒粒子はこのフィル タ手段に遮られ、 そこから上に移動できない。 この金網の下方にそれに 隣接して排出筒の円周方向に間隔を置いて複数のスロッ トが設けてあり 、 上昇を阻止された触媒粒子はこれらのスロッ 卜を通して球体内部へ戻 り、 サイクロンに巻き込まれて再び排出筒の開口下端に向かって移動し 、 混合流体に対して触媒作用をなすことになる。 こう して、 触媒粒子が 球体内を循環し、 排出筒からは触媒粒子のほとんどないきれいな流体の みが排出されることになる。
さらに、 比重差のある気体の混合も、 回転体の速度を制御することに よって可能となる。 実施例 1
図 1 から図 3を参照して、 ここには、 本発明に係る装置の一具体例が 示してある。 本実施例は、 主に反応気体と反応気体を混合する場合の装 を示す。
この装置は、 中空の球体 1 0を有し、 この球体は、 図示しない基部 （ 架体） 上にしっかりと固定されている。 この装置は、 また、 球体 1 0の 壁 1 2を貫いて直径方向に球体 1 0のほぼ中心まで延びている両端開口 の中空排出筒 1 4を有し、 排出筒 1 4の開口外端 1 6は反応済み流体の 排出口となっている。 触媒粒子分離装置は、 さらに、 排出筒 1 4に対して直角でありかつ球 体の中心よりも排出筒 1 4が貫通している球体 1 0の壁部分に近いとこ ろに位置する平面において球体 1 0の内部に開口し、 球体の弦方向に流 体を供給する少なく とも二つの流体供給管 1 8、 2 0を包含する。 これ らの流体供給管 1 8、 2 0は、 それぞれ、 異なった反応性の流体、 すな わち、 異なった反応性気体あるいは反応性気体と反応性液体を供給源か ら受け取るようになつている。 それぞれの供給管 1 8、 2 0には、 バル ブ 2 2、 2 4が設けてある。
排出筒 1 4は、 二つの流体供給管 1 8、 2 0の開口に隣接した部分で 円周方向に間隔を置いて設けた複数のスロッ ト 2 6を有し、 これらのス ロッ ト 2 6の上縁より上の位置で排出筒 1 4の内径孔全体を横切って金 網 2 8が配置してある。 この金網 2 8がフィルタ手段として機能する。 球体 1 0の内部には、 触媒粒子 3 2、 たとえば活性炭粒子などが装置 作動前に入れてある。
作動にあたって、 矢印 A方向の送風等により流体供給管 1 8、 2 0を 通して球体 1 0の内部に供給された異なった反応性流体は、 図 4に矢印 Bで示すようにサイクロンを発生する。 このサイクロンは旋回しながら 上昇し、 排出筒 1 4の開口下端 3 0から排出筒 1 4内に入り、 その中を 上昇する。 上昇流が金網 2 8に衝突すると、 触媒粒子 3 2はこの金網 2 8でそれ以上の上昇を阻止されかつ側方へそらされて排出筒 1 4のスロ ヅ ト 2 6を通って球体 1 0の内部へ矢印 Cで示すように戻る。 そして、 触媒粒子 3 2は、 再び、 サイクロン流に巻き込まれ、 排出筒 1 4の開口 下端 3 0に向かって移動することになる。
反応済みの混合流体は、 金網 2 8に遮られることなく排出筒 1 4を上 昇し続けて排出筒 1 4の開口外端 1 6から排出される。
こう して、 触媒粒子が金網 2 8で除かれるので、 排出筒 1 4の開口外 端 1 6から排出する反応済みの混合流体は触媒粒子をほとんど含まない きれいな流体である。
流体供給管 1 8、 2 0の位置は、 球体の中心を含む水平面よりも上方 であれば、 どこでもよく、 また、 その数は二つ以上であればよい。 要す るに、 図 1 に示すように設置した球体 1 0の前記水平面に対して平行に 上方に隔たった平面内で球体 1 0の弦方向に球体内部へ流体の流れを供 給するように設置してあればよい。 このような位置を決定するファクタ としては、 混合しょうとしている反応性流体の比重の差がある。
球体は任意の材料で作ることができるが、 混合しょうとしている反応 性流体の性質に合わせて、 プラスチック、 金属など任意の材料で作れば よい。
さらに、 金網 2 8の代わりに任意の多孔性材料を用いることも可能で ある。 要するに、 触媒粒子を阻止できるフィルタ手段が得られればよい
実施例 2
実施例 1 に係る装置を、 ダコニール （2 , 4 , 5 , 6-テ トラク□□- 1 , 3-ジシ ァノベンゼン） の反応装置として実施した。 この反応装置によれば、 完 成したダコニール中の活性炭粒子 （触媒粒子） の回収率は、 従来 9 9 . 8パーセン トであったところ 9 9 . 9 8パーセントまで上昇した。 実施例 3
図 5、 図 6を参照して、 実施例 3は、 混合流体として液体が用いられ る場合の装置を示す。 実施例 3で示す装置によれば、 液体と液体、 液体 と気体のいずれの混合にも用いることができる。 例えば、 流体導入管 1 8及び 2 0のいずれか又は両方から混合しょうとする気体を送風ととも に送り、 これと同時に流体開口部 4 0、 4 2から混合しょうとする液体 を噴霧する。 流体口腔部 4 0、 4 2は、 いずれも流体供給管 1 8、 2 0 とほぼ直交する方向に流体を噴霧できるよう開口している。 開口部 4 2 、 4 0は、 流体供給管基管 3 4から枝分かれした流体供給管枝管 3 6、 3 8の開口部となっている。 その他の構成については、 実施例 1 と同様 。
流体導入管は、 図 7及び図 9に示すとおり、 球体の上方から球体内部 に延びていても良い。 この場合、 流体導入管 4 6， 4 8は、 図 7， 図 9 に示すとおり排出筒 1 4に沿って、 球体の上方から下方へ延びている。 流体導入管 4 6 , 4 8の開口部 5 0 , 5 2は、 上記と同様、 流体導入管 1 8及び 2 0の開口部それぞれから吹き出す流体とほぼ直交する方向に 噴霧できるような位置で開口している。
流体が液体の場合には、 混合の完了した液体は、 排出口 （符号 6 0 ) から排出される。 排出は、 曲面回転体の回転速度を調整することによつ て液体を浮き上がらせて行う。 実施例 4
図 7から図 9を参照して、 実施例 4は、 排出筒 1 4からスロッ 卜 2 6 を通じて球体内部に排出され、 再び球体内部を旋回すベく落下した触媒 粒子を回収し易くするための曲面回転体 5 8を設けた場合の装置を示す 。 曲面回転体 5 8は、 モータ 5 6と連動し、 中空球体内を任意の速度で 回転する。 曲面回転体 5 8の裏側には、 図 8にフィ ン 5 9がついている 。 フィン 5 9は、 単数でも複数でも良い。 フィン 5 9は、 曲面回転体 5 8と球体とが形成する隙間に入り込んだ流体や触媒を、 もれなく混合す るためのものとして機能する。 曲面回転体 5 8と同様の構成の回転体を 、 補助曲面回転体 （符号 6 2 ) として、 一つから数個さらに設けても良 い （図 9 ) 。
回転に耐え得るよう 中空球体は、 架体 5 4によってしっかり固定さ れる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 実施例 1 に係る装置の側面図である。
図 2は、 実施例 1 に係る装置の頂面図である。
図 3は、 実施例 1 に係る装置の頂部付近を破断して示す図である。 図 4は、 実施例 1 に係る装置の原理を説明する概略図である。
図 5は、 実施例 3に係る装置の斜視図である。
図 6は、 実施例 3に係る装置の頂面図である。
図 7は、 実施例 3及び 4に係る装置の側面図である。
図 8は、 実施例 3及び 4に係る装置の回転曲面体を示す斜視図である 図 9は、 実施例 3及び 4に係る装置の側面図である 符号の説明
1 0 · ··中空球体
1 2 - ··球体壁
1 4 - ··排出筒
1 8 - ··流体供給管
2 0 · ··流体供給管
2 6 · ··スロッ 卜
2 8 - ··金網
3 2 - ··触媒粒子
3 4 - ··流体供給管基管 3 8…流体供給管枝管
4 2…開口部
4 8…流体供給管 5 2…開口部
'架体
'モータ
'曲面回転体
'フィ ン
'排出口
•曲面回転体補助体

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 化学物質の製造装置であって、 中空の球体と、 この球体の壁を貫い て直径方向に球体のほぼ中心まで延びている両端開口の中空排出筒と、 この排出筒に対して直角でありかつ球体の中心よりも排出筒が貫通して いる球体の壁部分に近いところに位置する平面において球体の内部に開 口し、 球体の弦方向に流体を供給する少なく とも二つの流体供給管とか らなり、 前記排出筒が前記二つの流体供給管の開口に隣接した部分に円 周方向に間隔を置いて設けた複数のスロッ 卜を有し、 こられのスロッ 卜 の上縁より上の位置で排出筒の内径孔を横切ってフィルタ手段が配置し てあることを特徴とする装置。
2 . 請求項 1記載の装置において、 前記フィルタ手段が前記排出筒内面 の取り付け部位から下方へ全体的に突出するようにくぼんだ形態の網を であることを特徴とする装置。
3 . 請求項 1 又は請求項 2記載の装置であって、 さらに、 前記流体供給 管の長軸と直交する方向に流体を噴霧できる方向に開口している流体導 入管が、 前記排出筒に隣接している設けられていることを特徴とする装 服
4 . 請求項 1乃至請求項 3に記載の装置であって、 前記中空球体の内部 に、 モータと連動し、 裏面にフィンを有する曲面回転体が設けられてい ることを特徴とする装置。
PCT/JP1997/003724 1996-10-16 1997-10-16 Procede et appareil de fabrication d'une sous-substance chimique par reaction catalytique et autre du fluide reactif WO1998016307A1 (fr)

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