使用微泡的反应装置和反应方法制造方法及图纸

本发明专利技术的反应装置(100)是用于使经微泡化的气相反应体与液相反应体进行反应的反应装置，其包含：具有多个流路、且所述流路被多孔壁隔开的多孔质体(10)，所述多孔壁具有连续气孔，在所述多孔质体的至少表面具有反应催化剂；用于向所述多孔质体的连续气孔供给包含气相反应体和液相反应体的溶液的溶液供给部(1)；以及用于排出包含反应物的溶液的溶液排出部(2)，所述包含反应物的溶液是从所述多孔质体的连续气孔流过而得到的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用微泡的反应装置和反应方法
本专利技术涉及使用微泡的反应装置和反应方法。
技术介绍
微泡是指直径为100μm以下的气泡，超微泡是指微泡中直径特别地为1μm以下的气泡。由于它们的性质与通常的气泡不同，因此近年来在各个领域研究了其应用。作为微泡或超微泡的制造方法，主要可以举出旋转液流式、加压溶解减压式和微孔式。旋转液流式中，将液体以高速压入圆筒容器中，在内部形成高速旋转流，在其中心部产生压力下降部。在此，从圆筒容器下部的小孔导入气体，从上部的小孔导出气体时，可得到微泡。加压溶解减压式中，将气体加压并溶解到液体中。然后，通过将该液体急剧地排出到减压或常压的液体中，能够使溶解了的气体以微泡形式析出。微孔式中，从纳米级微孔向液体中喷出气体。另外，还研究了其他方式，例如专利文献1中，通过用泵对气体加压使其溶解到液体中，使该气液混合物流过具有微孔路的金属过滤器，由此气泡直径被微细化。在此，该微孔路径的长度为30mm～60mm、且孔径为300μm以下。近年来，在气相和液相的反应体系中，研究了以微泡形式使用气相的有机合成方法。例如专利文献2中，通过将在微泡的制造装置中产生的反应气体的微泡导入液相，使它们在常压下反应。通常，当使气相的反应体与液相的反应体发生反应的情况下，需要使反应体系成为高压，使气相的反应体溶存于液相中，和/或通过强的机械搅拌来提高气相与液相的接触频率。与此相对，若是专利文献2记载的方法，则不需要高压和强的机械搅拌，就能够以高效率使气相与液相反应，因此是有用的。从专利文献3和4中也已知利用微泡使气相和液相反应的方法。现有技术文献专利文献1：日本特开2017-217585号公报专利文献2：日本特开2017-019743号公报专利文献3：日本特开2014-005217号公报专利文献4：国际公开第2016/031527号
技术实现思路
根据本专利技术人的研究得知，专利文献2～4记载的方法中，有微泡合并从而气泡变大的倾向，存在改良的余地。因此，本专利技术的目的在于提供一种使用微泡的新型反应装置及反应方法，其不易产生微泡合并的课题。本专利技术人发现，通过具有以下方案的本专利技术，能够解决上述课题。《方案1》一种反应装置，用于使经微泡化的气相反应体与液相反应体发生反应，所述反应装置包含以下构件：多孔质体，其具有多个流路，所述流路由多孔质壁隔开，所述多孔质壁具有连续气孔，在所述多孔质体的至少表面具有反应催化剂；溶液供给部，其用于向所述多孔质体的连续气孔供给包含气相反应体和液相反应体的溶液；以及溶液排出部，其用于排出包含反应物的溶液，所述包含反应物的溶液是从所述多孔质体的连续气孔流过而得到的。《方案2》根据方案1所述的反应装置，采用彼尔姆气孔计测定出的所述多孔质体的平均流量孔径为3μm以上且100μm以下。《方案3》根据方案1所述的反应装置，所述多个流路由多个入口流路和多个出口流路构成，所述溶液的实质总量流入所述入口流路，从所述多孔质体的连续气孔流过，并从所述出口流路流出。《方案4》根据方案1～3中任一项所述的反应装置，在形成于所述多孔质体的表面上的催化剂层中，所述反应催化剂担载于载体粒子而存在。《方案5》一种反应方法，包括以下步骤：从方案1～4中任一项所述的反应装置的所述溶液供给部，向所述多孔质体的连续气孔供给包含气相反应体和液相反应体的溶液，使被供给的所述溶液流过所述多孔质体的连续气孔，从所述溶液排出部得到包含反应物的溶液。《方案6》根据方案5所述的反应方法，在使所述溶液流过所述多孔质体的连续气孔之前，使所述气相反应体的至少一部分微泡化。《方案7》根据方案5或6所述的反应方法，所述气相反应体包含氧气或氢气。根据本专利技术的装置及方法，能够以非常高的反应效率使气相反应体与液相反应体反应。另外，根据本专利技术的装置及方法，使用固定在多孔质体上的反应催化剂，因此无需反应催化剂的回收等，并且能够使反应时投入的能量也非常低。附图说明图1是本专利技术的反应装置的一方案的概略图。图2是本专利技术的装置的多孔质体的一方案的概略图。图3是实施例中使用的反应装置的概略图。具体实施方式《反应装置》本专利技术的反应装置是用于使经微泡化的气相反应体与液相反应体发生反应的反应装置，其包含：多孔质体，其具有多个流路，这多个流路由多孔质壁隔开；溶液供给部，其用于向多孔质体的连续气孔供给包含气相反应体和液相反应体的溶液；以及溶液排出部，其用于排出包含反应物的溶液，包含反应物的溶液是从多孔质体的连续气孔流过而得到的。本专利技术的反应装置中，例如图1所示，本专利技术的装置(100)从溶液供给部(1)向多孔质体(10)的连续气孔供给溶液，该溶液从多孔质体(10)的连续气孔流过，将从多孔质体(10)的连续气孔流过而得到的包含反应物的溶液从溶液排出部(2)排出。本专利技术人发现，当液体流过柴油微粒过滤器(DPF)这样的多孔质体时，在该液体中产生微泡。认为这是由于液体从多孔质过滤基材这样的多孔质体流过时，压力因文丘里效应而降低，溶存于该液体中的气体以微泡形式产生。即，液体从通常的流路侵入到多孔质体的细孔中时，根据伯努利定理，动压和静压的合计保持为一定，因此动压变得非常高，静压变得非常低。通过静压变低，溶存于液体中的气体以微泡形式产生。而且，认为微泡一旦形成就难以消失，因此即使包含微泡的液体返回到通常的流路，微泡仍会残留。再者，如果多孔质体的孔径一定程度地小，就足以产生微泡，即使孔径非常小，是否会相应地产生较多的微泡并不清楚。认为孔径具有一定程度的大小时，产生微泡的空间区域变宽，微泡的产生总数变多。此外，本专利技术人发现，当反应催化剂存在于多孔质体的情况下，如果使包含微泡化的气相反应体和对于该气相反应体具有反应性的液相反应体的溶液流过该多孔质体，则能够以非常高的反应效率推进反应。认为这是由于在通过多孔质体使气相反应体微泡化后，由于存在于多孔质体表面的反应使与液相反应体的反应立即被催化，因此微泡不会合并，反应高效地推进。作为本专利技术的反应装置中使用的溶液，只要是包含发生微泡化的气相反应体和对于该气相反应体具有反应性的液相反应体的溶液就不特别限定。例如，气相反应体可以在使用的溶液中使用加压等手段，或者不使用那样的手段而事先溶存，可以事先微泡化而含有，也可以不进行微泡化。气相反应体只要在反应装置的体系内使用的温度和压力下可以成为气体状态，并且能够与液相反应体反应，对于种类就不特别限定。例如，作为气相反应体，可以举出氧、氢、氮、氩、二氧化碳、一氧化碳、氨、甲烷、乙烯、乙炔等。专利文献2～4记载的气相反应体也可以优选使用。液相反应体只要在反应装置的体系内使用的温度和压力下为液体状态或溶解于溶剂中，并且能够与气相反应体反应，对于种类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反应装置，用于使经微泡化的气相反应体与液相反应体发生反应，所述反应装置包含以下构件：/n多孔质体，其具有多个流路，所述流路由多孔质壁隔开，所述多孔质壁具有连续气孔，在所述多孔质体的至少表面具有反应催化剂；/n溶液供给部，其用于向所述多孔质体的连续气孔供给包含气相反应体和液相反应体的溶液；以及/n溶液排出部，其用于排出包含反应物的溶液，所述包含反应物的溶液是从所述多孔质体的连续气孔流过而得到的。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180911 JP 2018-1699691.一种反应装置，用于使经微泡化的气相反应体与液相反应体发生反应，所述反应装置包含以下构件：
多孔质体，其具有多个流路，所述流路由多孔质壁隔开，所述多孔质壁具有连续气孔，在所述多孔质体的至少表面具有反应催化剂；
溶液供给部，其用于向所述多孔质体的连续气孔供给包含气相反应体和液相反应体的溶液；以及
溶液排出部，其用于排出包含反应物的溶液，所述包含反应物的溶液是从所述多孔质体的连续气孔流过而得到的。


2.根据权利要求1所述的反应装置，采用彼尔姆气孔计测定出的所述多孔质体的平均流量孔径为3μm以上且100μm以下。


3.根据权利要求1所述的反应装置，所述多个流路由多个入口流路和多个出口流路构成...

【专利技术属性】
技术研发人员：水上友人，斋藤祐介，间濑畅之，
申请(专利权)人：株式会社科特拉，国立大学法人静冈大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP