用催化剂的多相反应方法及其反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用多相催化剂粒子在反应器１０中进行液相反应的方法，包括以下两个工序：从供给口１２向反应器１０中供给的反应液４０在多相催化剂粒子３０存在下进行反应的工序（ａ）；含有多相催化剂粒子３０的反应后的反应液４０通过设置有多相催化剂粒子３０实质上不能通过的间隙宽的线状筛网２０，与多相催化剂粒子３０分离，从反应器１０排出的工序（ｂ）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用离子交换树脂粒子等多相催化剂作为催化剂的反应方法以及该方法所使用的反应装置。具体地说，以例如利用(甲基)丙烯酸来生成(甲基)丙烯酸酯的反应等为对象。
技术介绍
已知的利用离子交换树脂作为催化剂进行液相反应的反应方法有使用固定充填离子交换树脂的反应器的方法(固定床反应方法)；在反应液相中悬浮分散离子交换树脂进行反应、反应后分离反应液和离子交换树脂的方法(流动床反应方法)。流动床反应方法具有反应效率高的特点而被优先采用。日本专利公开公报昭和49-54326号报道了从反应器底部导入气体使离子交换树脂在反应液中悬浮分散，利用含有过滤器的催化剂分离装置来分离离子交换树脂和反应液的方法。日本专利公开公报昭和63-17844号也报道了利用搅拌器将离子交换树脂在反应液中悬浮分散，由该搅拌器底部设有的80目金属网来分离离子交换树脂和反应液的方法。上述现有方法中的流动床反应方法，利用过滤器或金属网分离离子交换树脂和反应液时，反应中破碎的离子交换树脂或反应生成的聚合物等副产物堵塞过滤器或金属网使其长期运转很难进行，破碎的离子交换树脂容易引起泄漏。例如，(甲基)丙烯酸和醇类反应生成(甲基)丙烯酸酯时，发生由泄漏的离子交换树脂所引起的水解问题。并且，上述反应连续进行时，堵塞等引起短流由此造成有效树脂量随反应时间的进行而减少，引起反应速度减慢的问题。从反应液中分离离子交换树脂的有效方法是沉降法，但该法具有装置的大规模化和分离所需时间长的缺点。并且，上述现有的离子交换树脂和反应液的分离方法中，分离时产生离子交换树脂和反应液的滞留部分，故滞留期间也有反应进行，但在这种情况下，反应液或树脂处于不流动状态使反应变得不均匀，副反应先行进行引起杂质增多。特别是类似于烯化氧与(甲基)丙烯酸反应生成(甲基)丙烯酸羟基烷基酯的放热反应时，由于滞留部分除热困难因而温度异常上升。高温部分，(甲基)丙烯酸原料或(甲基)丙烯酸羟基烷基酯产物容易发生聚合，进一步引起上述的堵塞问题。而且，在固定床反应方法中，小粒径树脂和聚合副产物易引起金属网堵塞。堵塞部分液体流动困难，产生反应液的滞留，进行有效反应的部分变少。反应器内产生滞留部分，不仅降低反应率、增加副反应，而且原料和生成物等聚合加速，也会使操作困难。除了使用离子交换树脂的反应以外，利用各种多相催化剂所进行的液相反应方法也发生同样的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种可确实用效地分离多相催化剂和反应液的小型装置，利用该装置在多相催化剂和反应液的分离时，可防止副反应和聚合发生，避免由多相催化剂堵塞所引起的不稳定运转。本专利技术的利用多相催化剂的反应方法包括以下(a)和(b)两个工序(a)利用反应器中多相催化剂粒子进行液相反应的方法，使供给反应器的反应液在多相催化剂粒子存在下发生反应；(b)使反应后含有多相催化剂粒子的反应液通过具有多相催化剂粒子基本上不能通过的缝隙宽度的线状筛网，将与多相催化剂粒子分离的反应液从反应器排出。本专利技术的对象为液相反应，而非气相反应的方法。“具有多相催化剂粒子基本上不能通过的缝隙宽度的线状筛网”其含义为，工业上使用的多相催化剂中必定存在粒度分布，因此，在不影响本专利技术作用效果的范围内，即使存在通过线状筛网的多相催化剂粒子也无妨。一般，线状筛网的缝隙宽度设定标准为通过线状筛网的粒子比例为5容量％以下，较好的为2％以下，更好的为0.3％以下。并且，在以容量为基准的粒度分布上，小粒径侧以15容量％的粒径定义为15％粒径，线状筛网缝隙宽度的设定小于上述15％粒径为有效。线状筛网缝隙宽度的下限可设定为15％粒径的1/25或0.05mm两者中较大者的尺寸。比上述尺寸小的缝隙宽度，细小的催化剂粒子碎片等即使数量很少也容易引起堵塞，这种细小碎片堵塞的筛网很难清洗，不宜长期运行。按照本专利技术，使用多相催化剂的反应方法，在多相催化剂粒子和反应液分离时，可防止副反应和聚合的发生，避免了多相催化剂粒子堵塞所引起的不稳定运行，同时用小型化的装置，使多相催化剂粒子和反应液的分离确实、有效地进行。特别是，进行多相催化剂粒子与反应液分离的线状筛网，因为与宽度向相比在长度方向上有足够宽的间隙，即使宽度间隙狭窄也不会阻害反应液的流过。并且，即使生成粘性或附着性高的聚合物，也很少在线状筛网的间隙处发生堵塞或附着。附图说明图1为表示本专利技术实施状态的固定床反应装置的断面图(a)和主要部件的断面图(b)(c)。图2为固液分离器的扩大断面图。图3为线状筛网的扩大断面图。图4为流动床反应装置的纵断面图(a)和横断面图(b)。图5为表示别的实施状态的概略构造图(a)和横断面构造图(b)。图6为表示别的实施状态的概略构造图。图7为表示别的实施状态的概略构造图。符号说明10、50反应器12 进口14 液体出口15 通液口16 分散板18 间隔板20 固液分离器21 间隙22 线材 30多相催化剂粒子40反应液52搅拌器具体实施方式以下对本专利技术的实施方式进行详细说明。本专利技术可使用平均粒径0.1～3mm的多相催化剂粒子。平均粒径规定为50％粒径，其测定方法与后述15％粒径相同，其评价基准设定为50％。多相催化剂粒子的粒径超过3mm时，反应液与其接触面积变小，反应效率降低。另一方面，多相催化剂粒子的粒径小于0.1mm时，多相催化剂粒子和反应液分离时容易引起堵塞。多相催化剂粒子的平均粒径比较好的范围是0.3～2mm。并且，多相催化剂粒子的粒径测定方法可采用测微计、游标卡尺、超音波测定装置、光学显微镜测定，得到的显微镜图象再利用图象处理装置及计算处理装置进行计算等，或者可用筛子分级处理后测定。前述对多相催化剂粒径所规定的15％粒径，可用以下方法测定。例如，测定湿润状态的粒子时，用量筒，将树脂粒子浸入与湿润溶剂尽可能相同组成的溶液中，测定沉降后的容积(具体地说，轻轻敲打底部不再出现容积减少时的体积)。将相同的粒子和相同的溶液缓慢地倒入规定筛孔大小的测定用筛子中，分离出筛过物和截留物。分别回收筛过物和截留物，用量筒测定容量。筛过物在15容量％以下时，此粒子的15％粒径定为大于筛孔者。改变筛孔大小重复上述测定步骤可测得粒子的15％粒径。采用与湿润溶剂相同的组成或温度操作困难时，可用水等溶剂代替来测定，但溶剂改变所引起的树脂容积变化控制在±10％以下较好。多相催化剂粒子的容积，湿润状态和干燥状态的容积(体积)变化小于±10％以下时，也可用干燥状态的粒子来规定。这种情况下，不必使用溶液，用振动筛子分离时，根据筛过物是否在15容量％以下，可按筛孔的大小来评价对应的粒子大小。本专利技术所用的多相催化剂没有特别限制。例如，强酸型或弱酸型的阳离子交换树脂，强碱型或弱碱型的阴离子交换树脂等，通常市场上出售的所有离子交换树脂均可。特别是用于放热反应时选用耐热树脂较好。离子交换树脂以外的多相催化剂可列举有，金属或贵金属(黄金、白金等)、或其氧化物等、以及含有这些金属的氧化硅、氧化铝、二氧化钛等陶瓷或活性炭等。非均质粒子的形状没有特别限制，例如可使用球状、椭圆球状、圆柱小球状、四角锥状、圆锥状、针状等，但从搅拌时易流动及防止与树脂粒子碰撞而引起树脂的破碎出发，以球状或接近球状的椭圆球状为好。阳离子交换树脂，特别是强酸性阳离子交换本文档来自技高网...

【技术保护点】
用多相催化剂粒子在反应器液相中进行反应的方法，其特征在于包括以下两个工序：供给前述反应器中的反应液在多相催化剂粒子存在下进行反应的工序（ａ）；含有前述多相催化剂粒子的反应后的反应液通过设置有多相催化剂粒子实质上不能通过的间隙宽的线状筛网，与多相催化剂粒子分离的反应液从反应器排出的工序（ｂ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：米田幸弘，梶原彻也，新谷恭宏，松本初，石田德政，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：JP[日本]