JPS5849291B2 - 液相反応装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、液状成分に触媒の存在下でガス状成分を液
相で反応させるための液相反応装置に関するものである
。

水性あるいは油性液体の酸化、重油の水素添加、あるい
はスラリー状石炭の液化などを行うためには、液体に酸
素あるいは水素のようなガス状成分を触媒の存在下で反
応させることが必要である。

このような形態の反応を遂行するために従来から一般に
使用されている反応装置の１つに、粒状または粉状の触
媒を反応槽内にスラリー状で収容し、この反応槽の底部
からガス状成分を吸込んで接触反応させる構造のものが
ある。

この場合、液状成分中に吹込まれたガス状成分は、主と
して気泡の形態で存在しており、反応槽内は激しく攪拌
されているために、製品を取出すときには、スラリーの
一部を抜きとり、自然沈降によって触媒を分離したのち
、上澄液を製品として取得し、触媒を反応槽に戻すとい
う方法がとられている。

この発明の目的は、液状成分にガス状成分を触媒の存在
下で効率よく接触させ、比較的温和な条件下で所期の反
応を効果的に行わせつつ、同時に触媒を自動的に分離し
て製品のみを取得できる、固定化酸素を用いた工業反応
用などにも最適な液相反応装置を提供することである。

この発明の原理を第１図で説明する。

図中の符号１は反応槽、２はせき、３は気液接触装置、
５はバブラー、６はセトラーをそれぞれ示す。

バブラー５では、ガスが吹込まれ、スラリー液（流入口
５ａを高くすれば上澄液とすることもできる）にガスが
溶けると同時に、液に湧昇力が与えられる。

これによって液は上昇し、連通Ｗ５ｂを通ってセトラー
６に入り、ここで気体が分離されたのち、反応槽１の下
部に運ばれる。

反応槽１内では、液に溶けたガス状成分と液状成分と触
媒とで所望の反応が行われ、液体は反応槽１内を上昇し
たのち、流入口 ５ａからバブラー５に戻って再びガス
状成分の補給が行われる。

この循環はバブラー５内の湧昇力のみで行われるため、
他の動力を要せず、ませ循環速度を上げるには、ガスの
吹込み速度を大きくすればよい。

以上のように液は、流入口５ａ、バブラー５、セトラー
６、反応槽１と激しく循環するが、ガス体を多量に発生
しない反応であれば、反応槽１内では、バブラー５での
次込みガスは液に同伴されないので、気泡の存在は少な
い。

一方、反応槽１上部の面積を、原料流入量または製品取
出量の上昇線速度が触媒粒子の沈降速度以下になるよう
に定めておけば、流入口５ａ以下ではいかに大きい線速
度であっても、反応槽１の上部は上澄液となり、原料の
流入量に見合う量の製品がせき２を溢流して取得されろ
。

なお第１図では、原料はバブラー５の下部から導入され
ている。

第２図および第３図に示すこの発明の他の実施例による
液相反応装置において符号１は、実質的に密閉された反
応槽を示す。

この反応槽１には、一定流量で供給される液状成分およ
び触媒が一定量だけ収容され、新たな液状成分の供給量
に応じて、上澄液がせき２をオーバーフローして外部に
排出されるようになって℃・る。

また反応槽１内に、液状成分にガス状成分を接触させる
ための気液接触装置３が収容されている。

この気液接触装置３は、反応槽１内の液面に沿って延び
るように、そして一部が液面下に位置するように配置さ
れたダクト４を有し、このダクト４に、一つのバブラー
５と一対のセトラー６とを１組とする２組のガス溶解機
構が設けられて℃・る。

図面には２組のガス溶解機構を有するものを示したが、
一つのダクト４に任意の数のガス溶解機構を設けること
ができ、また反応槽１の容積などに応じて、複数のダク
ト４を設けることもできる。

さらにダクト４には、液面下に位置する部分において多
数の取入口４１が形成され、この取入口４１を介して液
体がダクト４内に流入する。

なお符号７はダクト４を所定の位置に保持するためのビ
ームを示す。

第４図に詳細に示すように、ダクト４の内部は隔壁４２
によって上下の室４３．４４に分離され、上記の取入口
４１は下方の室４４を外部に連通さセテいる。

バブラー５は、ダクト４を上下方向に貫通するほぼ垂直
に配置された円筒状の外筒５１と、その内部に同心的に
挿入された円筒５２およびガス供給管５３とを備えてい
る。

外筒５１は、内筒５２との間に、隔壁４２と同じ高さの
板５４で閉じられた環状の室５５を形成し、この室５５
の上端部は、外筒５１に形成されれ流入口５６を介して
、ダクト４の下方の室４４に連通している。

そしてこの室５５は、内筒５２の下端部に形成された連
通口５７を介して内筒５２の内部にも連通している。

また内筒５２の上端は、ダクト４の上方の室４３内に開
口している。

これによって取入口４１から、室４４、流入口５６、室
５５、連通口５７および内筒５２を通って上方の室４３
に連なる流通路が形成される。

さらに内筒５２の底部には、ガス供給管５３に連なる散
気管５８が配置されている。

この散気管５８は、供給源からガス供給管５３を介して
供給された、触媒の存在下で反応槽１内の液状成分と所
定の反応を行わせるガス、たとえば酸素ガスを、内筒５
２内に存在する液体中に細かい気泡の形態で次込むため
のものである。

一方、セトラー６は、上端部に円錐部６１を有するパイ
プ状のもので、円錐部６１で隔壁４２に形成された開口
４５を介して上方の室４３に連通しているとともに、下
端に設けられた水平に延びる指向管６２を介して槽本体
１の底部に連通している。

このように構成されたガス供給装置３において、槽本体
１内の液体の一部は、取入口４１を通ってダクト４の下
方の室４４内に取入れられたのち、流入口５６から室５
５に入り、ついで連通口５７から内筒５２に入る。

散気管５８から吹込まれたガス状成分は、この内筒５２
内に収容されている液体中に小気泡の形態で分散され、
その中に効果的に吸収されると同時に、この液体に湧昇
力を与える。

この湧昇力によって、液体は内筒５２内を上昇し、その
上端をオーバーフローして、ダクト４の上方の室４３を
流入する。

ついでこの液体は、隔壁４２上をダクト４の長さ方向に
流れ、開口４５からセトラー６内に流入する。

そしてこの間に、液体に含まれている気泡の分離が行わ
れ、ついで液体が指向管６２から反応槽１に戻される。

すなわち反応槽１内の液体は、取入口４１から入り、上
記の流通路を通ったのちに指向管６２から反応槽１内に
戻る間に、散気管５８から吹込まれたガス状成分を吸収
する。

したがって多量のガス状成分を吸収した液状成分が反応
槽１内に戻されたとき、この反応槽１の底部に滞留して
いる触媒と接触し、反応槽１内を液面に向けてゆるやか
に上昇する過程で所定の反応が行われる。

ここで重要なことは、セトラー６から指向管６２を経て
反応槽１に戻される液体が実質的に気泡を含有していな
いということである。

口たがって反応槽１内では、液体のゆるやかな上昇は起
るが、この液体を激しく移動させるような攪拌は起らな
い。

このため反応槽１内においては、触媒は全液状成分中に
均一に分散するのではなく、液状成分の底部にのみ懸濁
もしくはこれに近い状態で存在し、上層部には実質的に
触媒を含有しない上澄液、すなわち反応生成液が分離し
、この反応生成液だけがせき２を経て外部に取出される
。

ガス供給装置３は、第２図から第４図に示したものに限
らず、反応槽１内の液体の一部を取出してこれにガス状
成分を吹込んだのち気泡を分離し、このガス状成分を多
量に吸収した液体を反応槽１内に戻す機能を有するもの
であれば、どのような形態のものでも使用できる。

たとえば第５図に示すガス供給装置３は、はぼ鉛直に配
置された１本のパイプ状のセトラー１１１と、２本のバ
ブラー１１２とを有している。

各バブラー１１２は、両端が閉じたパイプ状をなし、連
通管１１３を介してセトラー１１１と連通しているとと
もに、その下端部から複数本（この例では４本）の吸込
管１１４が放射方向に斜め上方に延びている。

また液状成分を導入するための流入管１１５の先端がバ
ブラー１１２の下端部に接続されている。

さらに各バブラー１１２内の下端部には、その頂壁を貫
通して下方に延びるパイプ、１１６の先端に取付けた散
気管１１７が配置されている。

この散気管１１７は、バブラー１１２内の液体中に、パ
イプ１１６を通して供給されたガス状成分を吹込むため
のもので、液体中に吹込まれたガスは、気泡となって上
昇する間に、この液体に効果的に吸収され、同時にこの
液体にバブラー１１２内を上昇するような湧昇力を与え
る。

前述のようにバブラー１１２の内部は連通管１１３を介
してセトラー１１１の内部に連通している。

また反応槽１内の液面は、せき２によって一定の高さに
保持され、そして連通管１１３の内底面の高さはこの液
面とほぼ一致するように設定されている。

したがってバブラー１１２内の液体は、気泡の湧昇力の
作用を受けて連通管１１３の内底面よりも高い位置まで
上昇し、この頓着によって連通管１１３を通ってセトラ
ー１１１内に流入する。

ついでこの液体は、セトラー１１１内を徐々に下降して
、その下端の開口から反応槽１内に入り、この間に、液
体中に混在している気泡は液体から分離し、セトラー１
１１内の頂部に集まる。

セトラー１１１で液体から分離されたガスは、パイプ１
２０，１２１を経て外部に取出され、必要であれば再使
用される。

また反応槽１の底部に触媒の一部が沈積してしまうのを
防止する目的で、棒状の攪拌体１１８を有する攪拌機１
１９を設けることが望ましい場合もある。

しかしこの場合にも、反応槽１内の液体が上層に上澄液
を分離させるように、攪拌体１１８の回転速度を低く設
定する必要がある。

以上に説明したようにこの発明によれば、液状成分に対
するガス状成分の供給は、反応槽から液状成分の一部を
取出してこれにガス状成分を吸収させることによって行
われ、このガス状成分を吸収した液状成分が反応槽内で
触媒と接触することによって所定の反応を行う。

したがって反応槽１内で触媒が激しく攪拌されることは
なく、反応生成物だけを上澄液として外部に取出すこと
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための縦断面図、第
２図はこの発明の一実施例による液相反応装置の一部切
欠平面図、第３図は第２図のＡ −Ａ線における断面図
、第４図は第２図および第３図の例に用いられたガス供
給装置の一部切欠側面図、第５図は他の実施例による液
相反応装置の一部切欠側面図である。 １・・・・・・反応槽、２・・・・・・せき、３・・・
・・・ガス供給装置、４・・・・・・ダクト、４１・・
・・・・取入口、４２・・・・・・隔壁、５・・・・・
・バブラー、５８・・・・・・散気管、６・・・・・・
セトラー、１１１・・・・・・セトラー、１１２・・・
・・・バブラー、１１３・・・・・・連通管、１１４・
・・・・・吸込管、１１５・・・・・・流入管、１１７
・・−・・・散気管、１１８・・・・・・攪拌体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 触媒が下層に浮遊した状態で液状成分を収容する反
   応槽と、この反応槽内の液体の一部を取出してこれにガ
   ス状成分を吹込むためのバブラーと、このバブラー内で
   上記ガス状成分を吸収した液体から気泡を分離したのち
   、この液体を上記触媒の浮遊状態を乱すことなく上記反
   応槽に戻すだめのセトラーと、上記反応槽の上層に分離
   した上澄液を反応生成物として上記反応槽から取出すた
   めに上記反応槽に設けたせきとを備えた液相反応装置。