水分离系统技术方案

本发明专利技术提供以简易的设备构成可提高水分离效率且可任意设定反应时间的水分离系统。水分离系统为从使原料化学反应后得到的生成物溶液中分离水的水分离系统，具备：供给所述原料并进行混合的混合装置(3)、连接于混合装置(3)的下游且进行经混合的所述原料的化学反应的化学反应进行装置(4)、连接于化学反应进行装置(4)的下游且分离在化学反应进行装置(4)生成的水的水分离装置(6)、以及控制化学反应进行装置(4)的化学反应时间的控制装置(12)，控制装置(12)进行如下控制:在从化学反应进行装置(4)排出的溶液中的生成物的量多时，缩短化学反应进行装置(4)中的化学反应时间，在从化学反应进行装置(4)排出的溶液中的生成物的量少时，延长化学反应进行装置(4)中的化学反应时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水分离系统。
技术介绍
近年来，由微加工技术等制作的、在微细流路内混合流体的装置即所谓微反应器被用于生物、医疗领域、化学合成等各领域。作为使用微反应器的反应的特征，可列举出例如反应体系的小型化。通过这种反应体系的小型化，构成流体的分子(即，原料分子)迅速扩散并混合，所以相对于体积的表面积相对增大。其结果与间歇反应相比，反应效率提高，因此期望缩短反应时间及提高收率等。作为化学反应的一种，有平衡反应。所谓平衡反应即为在可逆反应中，随着反应进 行，正方向的反应速度和逆方向的反应速度变得相等，原料及生成物的组成比看上去没有变化的反应。平衡反应的一种有作为生成物除目的生成物外，还生成水的反应。具体而言，例如可列举使醇与羧酸反应的酯化反应等。这时，目的生成物为羧酸酯。这种反应为平衡反应，因此，生成的目的生成物(例如，羧酸酯等)由于同时生成的水而受到水解，返回初始原料(例如，羧酸等)。即，正反应和逆反应同时进行。在进行这种平衡反应时，在生成目的生成物的速度与目的生成物被水解的速度相比极快的情况下，以通常收率的观点来看不会产生大的问题。然而，在前者的速度比后者的速度稍快等情况下，即使目的生成物生成，也立即受到水解，所以往往难以提高目的生成物的收率。因此，为了提高这种反应的收率，考虑将与目的生成物同时产生的水向反应体系外分离(除去)。通过这样操作，化学平衡偏向生成目的生成物的方向，可以提高收率。作为从包含上述这样的目的生成物和水的混合溶液中分离(除去)水的技术，从古以来使用蒸溜法。另外，近年来，除蒸溜法之外，浸透汽化(pervaporation)法备受关注。浸透汽化法为使用和分离对象物质(例如水等)具有亲和性的分离膜的方法。作为分离膜的具体的适用方法，在分离膜的单侧(供给侧)配置(或流通)混合溶液，将相反侧(透过侦D维持在减压状态。由此，容易进行透过分离膜内到达相反侧的液体的蒸汽化，利用各成分的透过速度差，能够选择性地使分离对象物质透过来进行分离。对于利用了浸透汽化法的水的分离技术进行了各种研究。例如，专利文献I中记载了具有一端闭塞而另一端开放的管状的分离膜，在设置于套管上的管板上以水密封方式固定上述分离膜的另一端，使在上述分离膜的外侧流通的液体混合物或气体混合物中的目的物质选择地透过该分离膜的内侧的膜模块，即在形成于上述套管的内侧和上述分离膜的外侧之间的空间充填多孔质充填材料的膜模块。另外，例如，专利文献2中记载了膜分离反应体系统，其具备反应装置、将在上述反应装置内生成且和原料成分同时蒸发的夹杂成分与该原料成分分离的膜模块、对上述蒸发了的夹杂成分和原料成分的混合物加热的加热装置、以及使由上述膜模块分离的原料成分的蒸汽在上述反应装置的液相中强制循环的循环装置，上述膜模块的分离膜由沸石膜构成，上述加热装置是以供热至使上述原料成分和上述夹杂成分在上述膜模块内不凝缩而以蒸汽状态存在的程度的方式构成。现有技术文献专利文献专利文献I:日本特开2007-203210号公报专利文献2 :日本专利第4462884号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题 在专利文献I记载的技术中，无论包含于溶液(反应液)的水多少都进行分离操作。因此，具有因所包含的水量，水的分离效率低的情况。因此，为了分离水，有时需要多次的分离操作。还有，在专利文献I记载的技术中，因需要升温至溶液可蒸发的温度，所以设备有时大型化。另外，在专利文献2记载的技术中，从反应液中使原料(乙醇)及水蒸发，使其通过具有分离膜的膜模块，进行水分离。然后，只将水分离后的原料返回反应容器。这样，在专利文献2记载的技术中，需要用于分离水的循环周期。因此，在该技术中，有时为形成循环周期，设备大型化或复杂化。另外，有时还需要用于使反应液蒸发的设备，设备大型化。再有，受到循环的(返回反应容器中的)原料的影响，具有反应液的温度控制不稳定的情况。其结果难以控制反应容器内的反应，具有收率降低，或生成副产物的情况。另夕卜，因原料及水蒸发后至水分离开始的时间一定，所以只有通过变更循环次数，才能控制反应时间。即，具有反应时间的控制受到制约的情况。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供以简易的设备构成可提高水的分离效率，可任意设定反应时间的水分离系统。为了解决课题的手段本专利技术人等为了解决上述课题专心研究的结果发现，通过基于生成物的量控制至水的分离开始的时间，能够解决上述课题，完成了本专利技术。专利技术效果根据本专利技术，能够提供可以简易的设备构成，提高水的分离效率，能够任意设定反应时间的水分离系统。附图说明图I是示意性表示第一实施方式涉及的水分离系统的构成的图；图2是示意性表示适用于第一实施方式涉及的水分离系统的水分离装置的构成的图；图3是说明在第一实施方式涉及的水分离装置中关于所进行的反应的速度常数的图；图4是表示相对于时间的速度变化的坐标图5是示意性表示第二实施方式涉及的水分离系统的构成的图；图6是示意性表示运用于第二实施方式涉及的水分离系统的化学反应进行设备的构成的图；图7是提高第二实施方式涉及的水分离效率的控制时的流程；图8是示意性表示第三实施方式涉及的水分离系统的构成的图；图9是表示实施例的结果的坐标图。符号说明3混合用微反应器(混合装置) 4化学反应进行部(化学反应进行装置)5温度调节机(化学反应温度控制装置)6水分离用微反应器(水分离装置)7水分离温度控制装置12控制装置(控制设备)13化学反应进行设备15测定装置(在线测定装置)具体实施例方式下面，边参照附图边说明用于实施本专利技术的方式(本实施方式)，本实施方式不受下面内容的任何限制，在不脱离本专利技术的宗旨范围内可任意地进行变更而实施。(I.第一实施方式)(构成)图I是示意性表示第一实施方式涉及的水分离系统100的构成的图。图I所示的水分离系统100是从使原料即油酸及甲醇化学反应后得到的生成物溶液(反应溶液)分离水的水分离系统。另外，在第一实施方式中，作为原料的具体例使用油酸及甲醇，但只要是通过化学反应生成水的成分，则不限定于这些。另外，详情后述，作为原料使用油酸及甲醇并进行化学反应(具体地说是酯化反应)的情况下，油酸甲酯及水生成。因此，在本实施方式中生成的成分中除水以外的成分称为“生成物”。因此，第一实施方式的生成物为“油酸甲酯”。水分离系统100如图I所示，具备油酸箱la、甲醇箱lb、泵2a、2b、混合用微反应器3、化学反应进行部4、温度调节机5、水分离用微反应器6、温度调节机7、背压阀8、生成物箱9、冷阱10、减压装置11、以及控制装置12。另外，在图I中用实线所示的表示配管，用虚线所示的表示电信号线。油酸箱Ia是贮存作为原料的油酸的容器。另外，甲醇箱Ib是贮存作为原料的甲醇的容器。而且，利用泵2a、2b将油酸及甲醇从这些箱供给到混合用微反应器3。泵2a、2b例如由注射泵、手动进行的注射器、柱塞泵、隔膜泵、螺旋泵等构成。另夕卜，代替泵也可以使用利用水头差的送液装置。混合用微反应器3 (混合装置)是混合油酸及甲醇的装置。即，在混合用微反应器3中供给油酸及甲醇进行混合。作为混合用微反应器3的具体的构成，没有特别限制，只要能够迅速混合原料即可。例如，作为混合用微反应器3的流路形状，可以是Y字型、T字型、形成多层流的形状等，也可以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
水分离系统，其将水从使原料化学反应后得到的生成物溶液中分离，其特征在于，具备：混合装置，所述混合装置供给所述原料并进行混合；化学反应进行装置，所述化学反应进行装置连接于所述混合装置的下游，进行经混合的所述原料的化学反应；水分离装置，所述水分离装置连接于所述化学反应进行装置的下游，分离在所述化学反应进行装置中生成的水；以及控制装置，所述控制装置控制所述化学反应进行装置的化学反应时间，所述控制装置进行如下控制:在从所述化学反应进行装置排出的溶液中的生成物的量多时，缩短所述化学反应进行装置中的化学反应时间，在从所述化学反应进行装置排出的溶液中的生成物的量少时，延长所述化学反应进行装置中的化学反应时间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：浅野由花子，富樫盛典，远藤喜重，
申请(专利权)人：株式会社日立工业设备技术，
类型：发明
国别省市：