DE112011104474T5 - Säulen-Kontaktanlage und Verfahren für ihren Betrieb - Google Patents

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Yasumitsu Sakuma
Takeshi Narushima
Yoshihiro Nozawa
Toru Ugajin
Hiroyuki Shiomi
Yoichi Endo
Minoru Goto
Kunio Matsui
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Kao Corp
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Abstract

Diese Erfindung betrifft eine Säulen-Kontaktanlage zum Kontaktieren eines Gases mit einer Flüssigkeit in einem Aufwärtsfluß in einem Säulenbehälter, umfassend zwei oder mehr Stufen von strukturellen Wabenkörpern in dem Säulenbehälter in einer vertikalen Richtung, einen Raumbereich, gebildet zwischen den jeweiligen Stufen der strukturellen Wabenkörper, und einen Fluß-abgleichenden Bereich als Rückfluß-Verhinderungsmittel, vorgesehen in dem Raumbereich zwischen den jeweiligen Stufen, so daß der Fluß-abgleichende Bereich nicht mit den strukturellen Wabenkörpern in Kontakt gebracht wird, wobei der Fluß-abgleichende Bereich eine Vielzahl von Löchern mit Lochdurchmessern von 0,5 bis 8 mm umfaßt.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Säulen-Kontaktanlage und ein Verfahren für ihren Betrieb zum Kontaktieren von Gas mit Flüssigkeit (nachfolgend als Gas-Flüssigkeit abgekürzt) in einem Aufwärtsstrom in einem Säulenbehälter.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Als Verfahren zum Reagieren von zwei Phasen aus Gas und Flüssigkeit (Gas-Flüssigkeit-Zwei-Phasen) in einer Reaktionssäule, in der ein Katalysator untergebracht ist, sind ein Verfahren vom Abwärts-Gleichstrom-Typ oder Herabfluß-Typ (offengelegte japanische Patentanmeldung 2004-522567 ( US2002/0076372 )), worin Gas-Flüssigkeit von der oberen Seite zur unteren Seite fließt und reagiert, und ein Verfahren vom Aufwärts-Gleichstrom-Typ oder Herauffluß-Typ ( JP-A-2003-176255 ( US2003/0050510 )), worin Gas-Flüssigkeit vom Boden zur oberen Seite fließt und reagiert, bekannt. Als Trägerkörper des Katalysators, der bei diesem Verfahren verwendet wird, wird ein struktureller Wabenkörper oder ein struktureller monolithischer Körper, konfiguriert durch eine Vielzahl von parallelen engen röhrenförmigen Kanäle eingesetzt, weil ein Druckverlust gering ist, wenn Fluid fließt.
  • Als Fließschema des Gas-Flüssig-Zwei-Phasen-Systems, das durch die engen röhrenförmigen Kanäle fließt, die den strukturellen Wabenkörper konfigurieren, ist ein Taylor-Fluß, bei dem Gasblasen und Flüssigkeitsstrom alternierend fließen, bekannt. In dem erwähnten Taylor-Fluß ist, weil es einen sehr dünnen Flüssigfilm gibt, der die Gasblasen von dem Katalysator trennt, der an einer Innenwand der Kanäle fixiert ist, der Massentransfer zwischen dem Gas und der festen Wand schnell. Weiterhin wird ein interner zirkulierender Fluß in dem Flüssigkeitsstrom erzeugt und der Massentransfer im Inneren des Flüssigkeitsschlages wird ebenfalls gefördert. Aus diesen Gründen wird der strukturelle Wabekörper als Katalysator-Trägerkörper für eine Gas-Flüssig-Fest-Katalysatorreaktion angesehen.
  • In einem strukturellen Wabenkörper ist es leicht, weil der Druckverlust klein ist, eine Säule vom Aufwärtsfluß-Typ als Reaktor anzuwenden. Bei dem Aufwärtsfluß des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems wird, weil die Flüssigkeit in einer kontinuierlichen Phase unter einem breiten Bereich von Fließraten des Gases und der Flüssigkeit ist, der Vorteil erhalten, daß der Fluß in den engen röhrenförmigen Kanälen in der Wabe leicht zu einem Taylor-Fluß wird. Gemäß der Regularität der Kanalstruktur wird somit überlegt, daß der Fluß in bezug auf eine Querschnittsfläche der Wabe gleichmäßig wird.
  • Gegenwärtig ist jedoch bekannt, daß Gasblasen dazu neigen, in nur einen Teil der Kanäle selektiv zu fließen, und der Fluß instabil wird, so daß der Fluß nicht gleichmäßig wird in bezug auf die Querschnittsfläche der Wabe.
  • Der Flußzustand im Inneren einer Reaktionssäule kann durch die Verweilzeitverteilung bewertet werden (Kenji Hashimoto: Reaction Engineering (Baifukan, 1993) S. 179–197 [in japanisch] (Literatur 1)). Die Verweilzeitverteilung betrifft eine Verteilung der Zeit, worin das Fluid, das in die Anlage zu einem bestimmten Zeitpunkt fließt, in der Anlage verbleibt. Die Verweilzeitverteilung kann erhalten werden, indem beispielsweise momentan ein Tracer in eine Anlage über einen Einlaß injiziert wird, zum Messen der Konzentrationsantwort (Änderung der Konzentration) des Tracers an einem Auslaß der Anlage, um so die Konzentrationsantwort als Möglichkeitsdichte zu normalisieren (Impuls-Antwortverfahren).
  • Als Verweilzeitverteilung E(t) sind ein vollständig vermischter Fluß und ein Pfropfenstrom, die Modellflußzustände sind, die einander vollständig entgegengesetzt sind, bekannt. Der vollständig gemischte Fluß betrifft ein Fluß-Zustandsmodell eines kontinuierlich gerührten Behälterreaktors, nämlich auf einen Fluß, worin das Fluid momentan gemischt wird, so daß es im Reaktor gleichmäßig ist, während der Pfropfenstrom ein Flußzustandsmodells eines röhrenförmigen Reaktors betrifft, nämlich einen Fluß, bei dem das Fluid überhaupt nicht in der Flußrichtung in dem Reaktor gemischt wird. Weil diese Annahmen nicht strikt möglich sein können, werden diese zwei Flüsse als Idealflüsse bezeichnet.
  • Der tatsächliche Fluß verwendet eine Zwischenverweilzeitverteilung zwischen dem vollständig gemischten Fluß und dem Pfropfenfluß. Beispielsweise zeigt eine Tatsache an, daß eine Verweilzeitverteilung in der Reaktionssäule eng bei der eines vollständig gemischten Flusses ist, daß die Mischung des Fluids in der Reaktionssäule beachtlich ist, daß nämlich der Fluß im Inneren der Reaktionssäule beachtlich turbulent ist. Bei dem Fluß aus dem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-System ist es am wahrscheinlichsten, daß der vollständig gemischte Fluß einen instabilen Flußzustand reflektiert.
  • Bei dem vollständig gemischten Fluß läuft, weil ein großer Anteil des Fluids von der Reaktionssäule in einer beachtlich kurzen Verweilzeit abgelassen wird, die Reaktion im Inneren der Reaktionssäule nicht ausreichend ab. Demzufolge können Probleme in bezug auf die Reaktionsaktivität verursacht werden. Im Gegensatz dazu existiert Fluid, das in der Reaktionssäule für eine beachtlich lange Verweilzeit verbleibt, ebenfalls. Dann gibt es eine erhöhte Möglichkeit, daß die Reaktion übermäßig abläuft, was nicht zu dem bezweckten Produkt führt, sondern zu Nebenprodukten. Das heißt dies kann den Nachteil bezüglich der Selektivität der Reaktion verursachen.
  • Als Forschungen, bei denen die Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit in bezug auf den Aufwärtsstrom des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems in der Anlage untersucht wird, die den strukturellen Wabenkörper oder den monolithischen strukturellen Körper beinhaltet, sind Koei Kawakami, Kimihiro Adachi, Norimichi Minemura, Koichior Kusunoki; Kagaku Kogaku Ronbunshu, Bd. 13 (1987) 318 [in japanisch] (K. Kawakami, K. Kawasaki, F. Shiraishi, K. Kusunoki; Ind. Eng. Chem. Res., 28 (1989) 394) (Literatur 2), R. H. Patrick, T. Klindera, L. L. Crynes, R. L. Cerro, M. A. Abraham; AIChE J. 41 (1995) 649 (Literatur 3), und T. C. Thulasidas, M. A. Abraham, R. L. Cerro; Chem. Eng. Sci. 54 (1999) 61 (Literatur 4) bekannt.
  • In der Literatur 2 wird ein Monolith mit 80 Kanälen pro Quadratinch (80 cpsi, 12,4 per 1 cm2), der durch enge röhrenförmige Kanäle mit einem quadratischen Querschnitt mit einer Breite von 2,4 mm konfiguriert ist, verwendet. Der Monolith hat einen quadratischen Querschnitt mit einer Seite von jeweils 2 cm und eine Höhe von 10 cm (die Anzahl der engen röhrenförmigen Kanäle ist 49). Einer oder drei der Monolithen sind in einem rechteckigen Rohr mit einem quadratischen Querschnitt mit einer Seite von jeweils 2,2 cm untergebracht. Enge Edelstahlröhren sind in alle der 49 engen röhrenförmigen Kanäle eingefügt, so daß das Gas gleichmäßig dispergiert wird. Das Gas wird durch diese enge Edelstahlröhren geführt. Die Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit, erhalten wie oben erwähnt, liegt eng an dem im wesentlichen vollständig gemischten Fluß. Die experimentellen Bedingungen legen nahe, daß die Gas-Leerrohrgeschwindigkeit gleich oder weniger als 5,2 × 10–2 m/s und die Flüssigkeit-Leerrohrgeschwindigkeit gleich oder weniger als 5,2 × 10–4 m/s ist. Die Flüssigkeit-Leerrohrgeschwindigkeit wird erhalten durch Dividieren der Fließrate durch die Querschnittsfläche der Säule (oder der Anlage oder des Reaktors).
  • In der Literatur 3 beinhaltet ein zylindrisches Rohr mit einem Innendurchmesser von 5 cm drei Monolithen (400 cpsi), die jeweils durch enge Röhrenkanäle mit einer Breite von 1 mm konfiguriert sind. Die Gesamthöhe der drei Monolithen ist 0,33 m. Die engen röhrenförmigen Kanäle zwischen den Monolithen sind nicht miteinander konsistent. Die Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit bei der Gas-Leerrohrgeschwindigkeit von 2,2 × 10–2 m/s und die Flüssigkeit-Leerrohrgeschwindigkeit von 2,3 × 10–3 m/s wird erhalten, und der Fluß liegt eng bei dem vollständig vermischten Fluß.
  • In der Literatur 4 wird der Monolith nachgebildet durch Bündeln der engen Röhren (Höhe von 15,2 cm) mit einem quadratischen Querschnitt mit einer Breite von 2 mm. Die Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit bei der Gas-Leerrohrgeschwindigkeit von 1,2 × 10–2 m/s und die Flüssigkeit-Leerrohrgeschwindigkeit von 1,2 × 10–3 m/s wird erhalten, und der Fluß liegt eng bei dem vollständig vermischten Fluß, wie erwartet. Hier wird die Leerrohrgeschwindigkeit von der Querschnittsoberfläche der Vorrichtung von 5,7 cm × 2,3 cm berechnet.
  • Wie oben beschrieben ist in bezug auf den Aufwärtsfluß des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems in der Anlage, die den strukturellen Wabenkörper oder den strukturellen monolithischen Körper beinhaltet, nur die Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit, die eng bei dem vollständig gemischten Fluß liegt, bekannt.
  • In M. T. Kreutzer, J. J. W. bakker, F. Kapteijn, J. A. Moulijn; Ind. Eng. Chem. Res. 44 (2005) 4898 (Literatur 5) und A. Cybulski, J. A. Moulijn (Hrsg.); Structured Catalysts and Reactors, zweite Auflage (CRC Press, 2006), S. 426–427 (Literatur 6) wird die Stabilitätsanalyse des Flusses auf der Basis des Druckverlustmodells des Taylor-Flusses in den innen röhrenförmigen Kanälen durchgeführt. Demzufolge wird bei dem Aufwärtsfluß der Fluß instabil unabhängig von den Fließratenbedingungen des Gases oder der Flüssigkeit. Dies ist konsistent mit dem Ergebnis der Literaturstellen 2 bis 4.
  • In A. J. Sederman, J. J. Heras, M. D. Mantle, L. F. Gladden; Catal. Today 128 (2007) 3 (Literatur 7), wird der Aufwärtsfluß des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems in der Wabe entsprechend der Visualisierung durch MRI bestätigt. Der gegenwärtig verwendete Monolith wird konfiguriert durch enge röhrenförmige Kanäle mit einem quadratischen Querschnitt mit einer Breite von 1,7 mm, und der Durchmesser des Monolith ist 42 mm und die Höhe davon ist 0,15 mm und 200 cpsi. Der Monolith ist in einem kreisförmigen Rohr mit einem Innendurchmesser von 50 mm mit einer Lateraloberfläche untergebracht, die abgedichtet ist, so daß der Fluß nicht umgeleitet wird. Beispielsweise ist die Geschwindigkeitsverteilung der Flüssigkeit in der monolithischen Querschnittsoberfläche, erhalten bei der Gas-Leerrohrgeschwindigkeit von 9 × 10–4 m/s und der Flüssigkeit-Leerrohrgeschwindigkeit von 4,1 × 10–3 m/s eine beachtlich breite Verteilung, die ebenfalls eine Abwärts-Geschwindigkeit umfaßt. Dieses Ergebnis ist ebenfalls konsistent mit den Literaturstellen 2 bis 6.
  • Wie oben beschrieben ist der Aufwärtsfluß des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems in der gepackten Wabensäule, worin die strukturellen Wabenkörper untergebracht sind, instabil, und nur die Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit, die eng bei dem komplett vermischten Fluß ist, ist bekannt. Daher werden in der gepackten Wabensäule viele Studien bei dem Abwärtsfluß durchgeführt, wie aus der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung 2004-522567 ( US2002/0076372 ) und Literatur 5 ersichtlich ist.
  • Weil die Flüssigdispersion in dem Abwärtsfluß wichtig ist, werden gemäß der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung 2004-522567 ( US2002/0076372 ) die strukturellen Wabenkörper verschoben und gestapelt, zum Dispergieren der Flüssigkeit. In der Literatur 5 werden eine Sprühdüse und ein statischer Mischer verwendet.
  • Bezüglich des Aufwärtsflusses ist ein Verfahren zum Dispergieren von Gas-Flüssigkeit durch einen statischen Mischer beispielsweise wie in JP-A-2003-176255 ( US2003/0050510 ) offenbart. Wie in der Literatur 2 offenbart ist, ist bekannt, daß die Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit eng bei der des vollständig gemischten Flusses liegt, selbst wenn die Gasdispersion verbessert wird. Obwohl der Massentransfer durch die Gas-Flüssig-Dispersion durch den statischen Mischer unter Erhöhung der Reaktionseffizienz gemäß JP-A-2003-176255 ( US2003/0050510 ) gefördert wird, ist der Fließzustand nicht notwendigerweise stabil.
  • Eines der Probleme einer Festbett-Reaktionssäule, die als Reaktor verwendet wird, sind die Verminderung der Arbeitsbeladung, die notwendig ist für den regulären Austausch des Katalysators, und die Kostenreduzierung, einschließlich Ausgaben für die Arbeit. Um die Arbeitsbelastung zu reduzieren, kann ein Verfahren zum Unterbringen des Katalysators in einem Behälter und Packen des Behälters in die Reaktionssäule angewandt werden. JP-A-2009-291695 offenbart eine Konfiguration, worin der Film-Katalysator, erhalten durch alternierendes Stapeln eines gewellten Plattenfilmes und eines flachen Plattenfilmes, unter Erhalt eines strukturellen Wabenkörpers, in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht wird.
  • Beim Beladen des Behälters, der den Katalysator darin unterbringt, in der Reaktionssäule, ist häufig ein Abstand zwischen der Innenwandoberfläche der Reaktionssäule und dem Katalysatorbehälter vorhanden. In einigen Fällen wird der Abstand erzeugt aufgrund eines Dimensionsgenauigkeitsfehlers bei der Herstellung, während in manchen Fällen die Einstellung durchgeführt wird, so daß der Abstand zuvor erzeugt wird, um zu erleichtern, daß der Katalysatorbehälter herausgenommen und hineingegeben wird.
  • Wenn der Abstand in der Reaktionssäule vorhanden ist, werden Probleme verursacht, daß der Abstand eine Umleitung wird, so daß das Reaktionsmittel durch den Abstand geleitet wird, ohne daß es durch den Katalysatorbereich hindurchgeht. Wenn Reaktionssubstanzen zwei Phasen aus dem Gas und der Flüssigkeit sind, ist bei der Aufwärtsfluß-Reaktionssäule, bei der das Gas und die Flüssigkeit in die Reaktionssäule von einem Boden davon eintreten und über eine obere Seite davon abgelassen werden, in den meisten Fällen die Flüssigkeit in einer kontinuierlichen Phase und das Gas in einer dispergierten Phase, wobei das Gas als Blasen vorhanden ist. In solchen Fällen wird der Umleitungsfluß besonders beachtlich.
  • Zum Einschränken oder Unterdrücken des Umleitungsflusses zu den Abständen ist ein Verfahren zur Verwendung von Abdichtmaterialien an Bereichen, die einem Einlaß und einem Auslaß des Abstandes entsprechen, bekannt, um zu verhindern, daß das Gas und die Flüssigkeit in den Abstand fließen. Wenn die Reaktion über eine lange Zeitperiode durchgeführt wird, ist es jedoch nicht leicht, das Abdichten durch Abdichtmaterialien aufrechtzuerhalten. Obwohl es ein Verfahren zum Einbetten des gesamten Abstandes mit den Abdichtmaterialien gibt, ist die Arbeitsbelastung groß und möglicherweise ist die Arbeitsbelastung für den Austausch des Katalysators ebenfalls groß.
  • US2004/0120871 offenbart ein Verfahren zum Füllen von Katalysatorteilchen in einen Zwischenraum (Abstand) zwischen der Reaktionssäule und den monolithischen Katalysatoren in bezug auf die integralen Monolith-Katalysatoren mit einer Wabenstruktur. Bezüglich des Monolith-Katalysators wird der Unterbringungsbehälter nicht verwendet. Ebenso wie die Verwendung des Unterbringungsbehälters ist es jedoch beabsichtigt, die Arbeitsbelastung für das Austauschen der Katalysatoren zu reduzieren.
  • Obwohl überlegt wird, daß der Umleitungsfluß in den Abstand durch Auffüllen des Abstandes mit den Katalysatorteilchen eingeschränkt wird, führt die Auffüllarbeit und die Austauscharbeit der Katalysatorteilchen selbst zu einer Erhöhung der Arbeitsbelastung.
  • Weiterhin wird überlegt, daß gemäß diesem Verfahren die Größe oder Fülldichte der Katalysatorteilchen, um den Umleitfluß in den Abstand angemessen einzuschränken, unklar ist, und somit ist die Steuerung der Einschränkung schwierig. Es kann überlegt werden, daß, weil die Füllungen in dem Abstand ebenfalls Katalysatoren sind, ein Problem nicht ernsthaft ist, selbst wenn der Umleitfluß vorhanden ist. Eine Tatsache, daß der Fluß in den Monolith-Katalysator, der verwendet werden soll, reduziert wird, ist jedoch für eine effiziente Verwendung des Katalysators problematisch.
  • Obwohl Chemical Engineering Handbook, sechste Auflage (Maruzen, 1999), herausgegeben von der Society of Chemical Engineers, Japan, S. 611–612 [in japanisch] (Literatur 8) nicht auf die Steuerung von Techniken des Umleitflusses in den Abstand gerichtet ist, offenbart dies eine interne Airlift-Blasenschlaufensäule. Literatur 8 offenbart, daß eine duale röhrenförmige Struktur in der Säule gebildet wird, und durch Führen des Gases in ein Innenrohr beispielsweise wird die Flüssigkeit von dem Gas begleitet, um so einen Aufwärtsfluß in dem Innenrohr und einen Abwärtsfluß in einem Außenrohr zu verursachen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft eine Säulen-Kontaktanlage zum Kontaktieren von Gas mit einer Flüssigkeit in einem Aufwärtsfluß in einem Säulenbehälter, worin zwei oder mehrere Stufen von strukturellen Wabenkörpern in dem Säulenbehälter untergebracht sind, wobei jeder der strukturellen Wabenkörper durch eine Vielzahl von parallelen engen röhrenförmigen Kanälen konfiguriert ist. Die Anlage umfaßt weiterhin einen Abstandsbereich mit einer Länge von gleich oder mehr als 5 mm und gleich oder mehr als dem Zweifachen eines Innendurchmessers des Säulenbehälters, wobei der Abstandsbereich zwischen den jeweiligen Stufen der zwei oder mehreren Stufen der strukturellen Wabenkörper gebildet ist. Ein Fluß-abgleichender Bereich als Rückfluß-Verhinderungsmittel ist in dem Abstandsbereich zwischen den jeweiligen Stufen in einem Zustand vorgesehen, worin der Fluß-abgleichende Bereich nicht mit den strukturellen Wabenkörpern in Kontakt gebracht wird, und wobei der Fluß-abgleichende Bereich eine Vielzahl von Löchern mit Lochdurchmesser von 0,5 bis 8 mm umfaßt.
  • Weiterhin gibt diese Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Säulen-Kontaktanlage wie oben erwähnt an, wobei das Verfahren den Schritt des Kontaktierens des Gases mit der Flüssigkeit bei einer Flüssigkeit-Leerrohrgeschwindigkeit von 0,0001 bis 0,5 m/s und einer Gas-Leerrohrgeschwindigkeit von 0,05 bis 10 m/s umfaßt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung zeigt.
  • 2 ist eine Ansicht, die eine Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle mit Lamellen zeigt.
  • 3 ist eine Perspektivansicht, die die strukturellen Wabenkörper gemäß einem Beispiel zeigt.
  • 4 ist eine Ansicht, die ein Berechnungsverfahren einer Verweilzeitverteilung gemäß dem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel zeigt.
  • 5 ist eine Ansicht, die eine Verweilzeitverteilung in einem vollständig gemischten Fluß zeigt.
  • 6 zeigt in (a) bis (c) Querschnittsansichten in einer vertikalen Richtung, die die Säulen-Kontaktanlage zeigen, die beim Beispiel und Vergleichsbeispiel verwendet wird.
  • 7 ist eine Ansicht, die Meßergebnisse der Verweilzeitverteilungen in den Vergleichsbeispielen 1, 9 und 10 zeigt.
  • 8 ist eine Ansicht, die einen Druckverlust beim Vergleichsbeispiel 9 zeigt.
  • 9 ist ein schematisches Diagramm, das eine Säulenkontaktanlage gemäß Aspekt (I) dieser Erfindung zeigt.
  • 10 ist ein schematisches Diagramm, das einen hydraulischen Durchmesser gemäß einem Aspekt (I) dieser Erfindung zeigt.
  • 11 ist eine Ansicht zum Erläutern von Unterschieden des Flüssigkeitsfilmes, verursacht durch Unterschiede der Form des engen röhrenförmigen Kanals der strukturellen Wabenkörper, wenn die Säulen-Kontaktanlage gemäß Aspekt (I) dieser Erfindung betrieben wird.
  • 12 ist eine Querschnittsansicht in vertikaler Richtung, die die Säulen-Kontaktanlage, die bei den Beispielen 19 bis 21 gemäß Aspekt (I) dieser Erfindung verwendet wird, zeigt.
  • 13 ist eine Ansicht, die Meßergebnisse der Verweilzeitverteilungen des Beispiels 19 und des Vergleichsbeispiels 11 gemäß Aspekt (I) dieser Erfindung zeigt.
  • 14 ist eine Ansicht, die einen Aspekt (I) dieser Erfindung erläutert, worin 14(A) eine Querschnittsansicht in vertikaler Richtung ist, die die Säulen-Kontaktanlage zeigt, die bei den Beispielen 22 und 23 verwendet wird, und 14(B) ist eine Querschnittsansicht, die den strukturellen Wabenkörper zeigt, der bei der Säulen-Kontaktanlage von 14(A) verwendet wird.
  • 15 ist eine Ansicht, die Meßergebnisse der Verweilzeitverteilungen von Beispiel 22 und 23 und Vergleichsbeispiel 15 gemäß Aspekt (I) der Erfindung zeigt.
  • 16 ist eine Ansicht, die eine Herstellungsanlage und einen Herstellungsfluß zum Herstellen eine tertiären Amins gemäß Aspekt (I) dieser Erfindung zeigt.
  • 17 ist eine Ansicht, die einen Aspekt (II) dieser Erfindung erläutert, worin 17(A) eine Querschnittsansicht in einer vertikalen Richtung ist, die die Säulen-Kontaktanlage gemäß einem Beispiel dieser Erfindung zeigt, und 17(B) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von 17(A).
  • 18 ist eine Ansicht, die den Aspekt (II) dieser Erfindung erläutert, worin (a) eine Planansicht ist, die einen Zustand erläutert, worin die strukturellen Wabenkörper in einem Behälter untergebracht sind, und (b) ist eine Querschnittsansicht von (a) in einer axialen Richtung (in einer Höhenrichtung).
  • 19 ist eine Ansicht, die den Aspekt (II) dieser Erfindung zeigt, worin (a) eine Planansicht ist, die eine ringförmige Platte als Fluß-ausgleichendes Mittel erläutert und (b) ist eine teilweise vergrößerte Planansicht, die einen Installationszustand erläutert, worin die ringförmige Platte gemäß Figur (a) in der Säulen-Kontaktanlage gemäß 1 vorgesehen ist.
  • 20 ist eine Ansicht, die Aspekt (II) dieser Erfindung erläutert, worin (a) ein Querschnitt in einer vertikalen Richtung ist, die eine Säulen-Kontaktanlage gemäß einem anderen Beispiel dieser Erfindung zeigt und Figur (b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von (a).
  • 21 ist eine Perspektivansicht, die einen röhrenförmigen Körper als Fluß-Steuermittel zeigt, der in der Anlage gemäß 20 vorgesehen ist.
  • 22 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die einen Bereich der Säulen-Kontaktanlage gemäß 17 zeigt, umfassend Führungsmittel, die in der Säulen-Kontaktanlage vorgesehen sind.
  • 23 ist eine Querschnittsansicht in einer vertikalen Richtung, die die Säulen-Kontaktanlage zeigt, die bei den Beispielen 25 und 26 gemäß Aspekt (II) dieser Erfindung verwendet wird.
  • 24 ist eine Ansicht, die die Verweilzeitverteilungen des Beispiels 25 und des Vergleichsbeispiels 17 gemäß Aspekt (II) dieser Erfindung zeigt.
  • 25 ist eine Ansicht, die die Verweilzeitverteilung gemäß Beispiel 26 und Vergleichsbeispiel 18 gemäß Aspekt (II) dieser Erfindung zeigt.
  • 26 ist eine Querschnittsansicht in einer vertikalen Richtung, die die Säulen-Kontaktanlage zeigt, die bei den Beispielen 27 und 28 gemäß Aspekt (II) dieser Erfindung verwendet wird.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Diese Erfindung gibt eine Säulen-Kontaktanlage und ein Verfahren zum Bedienen der Anlage zum Kontaktieren von Gas mit Flüssigkeit in einem Aufwärtsfluß (Aufwärtsstrom) in einem Säulenbehälter an, worin strukturelle Wabenkörper untergebracht sind, um so einen Fließzustand zu stabilisieren, wenn das Gas mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird.
  • In dem Aufwärtsfluß des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems in der gepackten Wabensäule, in der die strukturellen Wabenkörper untergebracht sind, wird eine beachtliche Rückmischung der Flüssigkeit verursacht. Der Ausdruck ”Rückmischung” ist ein Phänomen, bei dem Fluide in einem Fluß in einer Richtung entgegengesetzt zu einem Hauptfluß gemischt werden, und wird ebenfalls als axiale Dispersion bezeichnet. Ein vollständig gemischter Fluß ist ein Beispiel, bei dem ein beachtliches Rückmischen vorhanden ist, während ein Pfropfenfluß einen Zustand anzeigt, bei dem das Rückmischen nicht vorhanden ist.
  • Diese Erfindung gibt eine Säulen-Kontaktanlage und ein Verfahren zum Betreiben der Anlage zum Kontaktieren von Gas mit Flüssigkeit in einem Aufwärtsfluß (Aufwärtsstrom) in einem Säulenbehälter an, worin strukturelle Wabenkörper untergebracht sind, um zu unterdrücken, daß ein Rückmischen der Flüssigkeit erzeugt wird, wenn das Gas mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird, um eine Verteilungsbreite einer Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit abzusenken.
  • Gemäß der Analyse in den Literaturstellen 5 und 6 ist der Aufwärtsstrom instabil. Als Annahme der Analyse wird angenommen, daß das Vorhandensein eines Flüssigkeitsfilmes ignoriert werden kann. Eine solche Annahme kann als angemessen in dem Fall des Abwärtsflusses mit einem dünnen Flüssigkeitsfilm überlegt werden, jedoch kann die Annahme nicht als angemessen in dem Fall des Aufwärtsflusses angesehen werden, worin der Flüssigfilm dicker ist als beim Abwärtsfluß, weil das Vorhandensein des dickeren Flüssigfilmes nicht ignoriert werden kann.
  • Das Folgende kann von einer Korrelation zwischen dem Volumenflußverhältnis des Gases (das erhalten werden kann durch Dividieren der Gas-Leerrohrgeschwindigkeit durch eine Summe der Gas-Leerrohrgeschwindigkeit und der Flüssigkeit-Leerrohrgeschwindigkeit) und der Gasverzögerung in einem einzelnen engen röhrenförmigen Kanal verstanden werden. Die Erfinder führten Stabilitätsanalysen auf der Basis der Korrelation durch und entdeckten zunächst, daß insbesondere dann, wenn der enge röhrenförmige Kanal enger ist, der Fluß bei der tatsächlichen Flußrate stabil ist, entsprechend einem Beitrag des Friktionsverlustes des Flüssigfilmes. Wenn die obige Feststellung untersucht wird, indem die strukturellen Wabenkörper mit unterschiedlichen Breiten der engen röhrenförmigen Kanäle verwendet werden, wurde durch Experimente zum ersten Mal festgestellt, daß der Aufwärtsfluß in der gepackten Wabensäule, die die strukturellen Wabenkörper unterbringt, stabilisiert wird, wenn der enge röhrenförmige Kanal enger ist. In dieser Erfindung wird eine Säulen-Kontaktanlage mit einem hydraulischen Durchmesser der Querschnittsform in der Breitenrichtung des engen röhrenförmigen Kanals, die gleich oder mehr als 0,1 mm und weniger als 1 mm ist, vollendet. Diese Erfindung umfaßt die Säulen-Kontaktanlage, worin der hydraulische Durchmesser der Querschnittsform des engen röhrenförmigen Kanals in einer Breitenrichtung gleich oder mehr als 0,1 mm und weniger als 1 mm ist, als bevorzugten Aspekt (I).
  • Gemäß der Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung kann dann, wenn das Gas mit der Flüssigkeit in dem Aufwärtsstrom in dem Säulenbehälter, in dem die strukturellen Wabenkörper untergebracht sind, in Kontakt gebracht werden, die Breite der Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit eingeengt werden. Aus diesem Grund kann in dem Säulenbehälter das Vorhandensein der Flüssigkeit mit einer kurzen Verweilzeit und das Vorhandensein einer Flüssigkeit mit einer langen Verweilzeit reduziert werden, die Effizienz des Kontaktes zwischen dem Gas und der Flüssigkeit wird erhöht. Wenn die strukturellen Wabenkörper als Reaktionsanlage verwendet werden, wird die Effizienz der Reaktion erhöht.
  • Wenn die engen röhrenförmigen Kanäle in dieser Erfindung einen hydraulischen Durchmesser der Querschnittsform in der Breitenrichtung von gleich oder mehr als 0,1 mm und weniger als 1 mm umfassen und wenn das Gas mit der Flüssigkeit in dem Aufwärtsstrom in dem Flüssigbehälter in Kontakt gebracht wird, in dem die strukturellen Wabenkörper untergebracht sind, kann der Fließzustand stabilisiert werden. Weil Gas-Flüssigkeit nahezu gleichmäßig in eine Vielzahl von engen röhrenförmigen Kanälen, die die strukturellen Wabenkörper haben, fließen kann, wird daher die Effizienz des Kontaktes zwischen dem Gas und der Flüssigkeit erhöht. Wenn die strukturellen Wabenkörper als Reaktionsanlage verwendet werden, wird die Effizienz der Reaktion erhöht.
  • Aspekt (II) dieser Erfindung betrifft eine Säulen-Kontaktanlage zum Kontaktieren des Gases und der Flüssigkeit, die von einem Boden der Anlage zugeführt werden, miteinander in dem Aufwärtsstrom in einem Säulenbehälter und das anschließende Herausnehmen des Gases und der Flüssigkeit über eine obere Seite der Anlage, wobei die Anlage umfaßt:
    einen Behälter, der den strukturellen Wabenkörper darin in dem Säulenbehälter unterbringt;
    einen Abstand, der von einem Boden bis zu einer oberen Seite des Säulenbehälters in einer Höhenrichtung zwischen dem Säulenbehälter und dem unterbringenden Behälter für den strukturellen Wabenkörper kontinuierlich ist; und
    Fließsteuermittel, die einen Druckverlust (PL1) des Gases und der Flüssigkeit, die durch den Abstand bei einer gewünschten Höhenposition des Abstandes geleitet werden, gleich ist oder größer ist als ein Druckverlust (PL2) des Gases und der Flüssigkeit, die durch den strukturellen Wabenkörper geleitet werden.
  • Aspekt (II) dieser Erfindung gibt eine Säulen-Kontaktanlage und ein Verfahren zum Betreiben dieser an, das den Gas-Flüssig-Fluß in den strukturellen Wabenkörpern zusammenlaufen lassen kann, indem verhindert wird, daß der Fluß durch den Abstand umgeleitet wird, der zwischen dem Säulenbehälter und dem unterbringenden Behälter für die strukturellen Wabenkörper vorhanden ist (Umleitfluß), um so die Effizienz des Kontakts zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in den strukturellen Wabenkörpern zu erhöhen.
  • Gemäß Aspekt (II) dieser Erfindung wird, wenn das Gas mit der Flüssigkeit in dem Aufwärtsstrom in Kontakt gebracht wird, der Umleitfluß von Gas-Flüssigkeit zu dem Abstand, der zwischen dem Säulenbehälter und dem Behälter, der die strukturellen Wabenkörper unterbringt, gebildet ist, eingeschränkt.
  • Durch Zusammenführen des Flusses von Gas-Flüssigkeit in die strukturellen Wabenkörper wird die Kontakteffizienz zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in den engen röhrenförmigen Kanälen der strukturellen Wabenkörpern erhöht. Wenn die strukturellen Wabenkörper als Trägerkörpeer des Katalysators verwendet werden, nämlich als Reaktionsanlage, kann der Katalysator effizient zur Erhöhung der Reaktionseffizienz verwendet werden.
  • <Säulen-Kontaktanlage>
  • Eine Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine Säulen-Kontaktanlage 10 gemäß einem Beispiel dieser Erfindung zeigt. Die Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung ist nicht auf die gemäß 1 beschränkt.
  • Die Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung soll Gas mit Flüssigkeit in einem Aufwärtsfluß in einem Säulenbehälter 11 kontaktieren.
  • Der Säulenbehälter 11, der bei der Säulen-Kontaktanlage 10 verwendet wird, hat eine Größe und eine Form entsprechend Objekten und wird mit dem Gas und der Flüssigkeit von einem unteren Bereich davon versehen, worin das Gas und die Flüssigkeit bei einer oberen Seite davon herausgenommen werden und das Gas und die Flüssigkeit miteinander in dem Aufwärtsfluß in Kontakt gebracht werden.
  • Strukturelle Wabenkörper 12 (12a–12h), konfiguriert durch eine Vielzahl von parallelen engen röhrenförmigen Kanälen, sind in dem Säulenbehälter 11 untergebracht.
  • Der strukturelle Wabenkörper 12 soll das Gas mit der Flüssigkeit darin kontaktieren.
  • In 1 sind insgesamt acht Stufen der strukturellen Wabenkörper 12 untergebracht. Die Zahl der untergebrachten Stufen der strukturellen Wabenkörper 12 kann zwei oder mehr sein und wird ausgewählt entsprechend der beabsichtigten Verwendung der Säulen-Kontaktanlage 10. Die Tatsache, daß die zwei oder mehreren Stufen untergebracht sind, betrifft die Tatsache, daß die Stufen in dem Zustand untergebracht sind, daß ein Zwischenraum zwischen den Stufen gebildet ist. In dieser Erfindung wird eine einzelne der Stufe gegebenenfalls als ”gepacktes Wabenbett” bezeichnet.
  • Für den Erhalt eines Vorteils der effektiven Rückmischungsregulierung gemäß dieser Erfindung ist es bevorzugt, daß die Zahl der Stufen gleich oder mehr als 4, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10 und noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20 ist.
  • Eine Stufe des strukturellen Wabenkörpers 12 kann durch eine einzelne des strukturellen Wabenkörpers oder eine Kombination einer Vielzahl der strukturellen Wabenkörper konfiguriert sein.
  • Die Form und die Konfiguration des strukturellen Wabenkörpers 12, der bei der Säulen-Kontaktanlage 10 gemäß dieser Erfindung verwendet wird, ist gut bekannt.
  • Bezüglich des strukturellen Wabenkörpers 12 kann eine Querschnittsform von jedem der engen röhrenförmigen Kanäle in der Breitenrichtung irgendeine Form haben. Beispielsweise werden eine kreisförmige Form, ovale Form, polygonale Form (dreieckige, rechteckige, hexagonale Form, etc.), eine im wesentlichen polygonale Form und dergleichen verwendet. Der Ausdruck ”eine im wesentlichen polygonale Form” betrifft eine polygonale Form, bei der eine oder mehrere Eckenteile rund sind oder eine oder mehrere Seiten gekrümmte Linien umfassen.
  • Für die Querschnittsformen der engen röhrenförmigen Kanäle in der Breitenrichtung können Formen angewandt werden, worin irgendeine Anzahl von Lamellen, umfassend irgendeine Größe, an irgendeiner Position gebunden sein, wie in 2 gezeigt ist.
  • Als struktureller Wabenkörper 12 kann einer verwendet werden, worin ein flacher Plattenfilm und ein gewellter Plattenfilm alternierend in der Dickenrichtung gestapelt sind und die Querschnittsform eines jeden engen röhrenförmigen Kanals in der Breitenrichtung eine im wesentlichen dreieckige Form ist (nachfolgend als ”struktureller Verbundwabenkörper des flachen Plattenfilms oder des gewellten Plattenfilms bezeichnet”). Der Ausdruck ”eine im wesentlichen dreieckige Form” betrifft eine dreieckige Form, worin eine oder mehrere Eckenteile rund sind und eine oder mehrere Seiten gekrümmte Linien umfassen.
  • Als externe Form und Struktur des strukturellen Verbundwabenkörpers aus dem flachen Plattenfilm und dem gewellten Plattenfilm kann der gemäß 3 verwendet werden.
  • Ein struktureller Verbundwabenkörper 50 aus dem flachen Plattenfilm und dem gewellten Plattenfilm, wie in 3 gezeigt, ist konfiguriert durch alternierendes Stapeln eines flachen Plattenfilms 51 und eines gewellten Plattenfilms 52, worin eine Vielzahl von parallelen engen röhrenförmigen Kanälen 53 mit im wesentlichen dreieckigen Formen gebildet sind (in jeder der Form ist eine Ecke rund und zwei Seiten umfassen gekrümmte Linien).
  • Wenn der strukturelle Wabenkörper 12 als strukturierter Katalysator verwendet wird, wird der strukturelle Wabenkörper 12 als Trägerkörper des Katalysators verwendet. Der Katalysator ist auf einer Oberfläche des strukturellen Wabenkörpers fixiert. Die Oberfläche des strukturellen Wabenkörpers ist auf eine Oberfläche gerichtet, die mit Gas oder Flüssigkeit in Kontakt steht, nämlich Innenwandoberflächen der Vielzahl der engen röhrenförmigen Kanäle, die der strukturelle Wabenkörper hat, und eine äußere Oberfläche des strukturellen Wabenkörpers.
  • Ein solcher struktureller Wabenkörper 12 mit der Oberfläche, auf der der Katalysator fixiert ist, ist allgemein bekannt. Beispielsweise können die verwendet werden, die in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung 2004-522567 ( US2002/0076372 ) oder JP-A-2003-176255 ( US2003/0050510 ) offenbart sind.
  • Der oben beschriebene strukturelle Verbundwabenkörper aus dem flachen Plattenfilm und dem gewellten Plattenfilm, auf dem der Katalysator fixiert ist, kann erhalten werden durch Fixieren des Katalysators auf den strukturellen Wabenkörper 50, wie in 3 gezeigt ist. Der strukturelle Wabenkörper 50, auf dem der Katalysator fixiert ist, wie in 3 gezeigt ist, kann erhalten werden durch Anwenden der Herstellungsverfahren, die gleich sind wie jene die in 3 von JP-A-2009-262145 und 6 von JP-A-2008-110341 gezeigt sind.
  • Wenn der strukturelle Wabenkörper 12 in dem Säulenbehälter 11 untergebracht wird, kann ein Verfahren zum Unterbringen des strukturellen Wabenkörpers 12, der so verarbeitet ist, daß er eine Größe und eine Form umfaßt, daß er in dem Säulenbehälter 11 untergebracht werden kann, angewandt werden. Nach Bedarf kann ein Verfahren zum Unterbringen eines Halteteils (Unterbringen der Behälter für den strukturellen Wabenkörper), das den strukturellen Wabenkörper 12 darin unterbringt, angewandt werden, worin das Halteteil eine Größe und eine Form umfaßt, das in den Säulenbehälter 11 untergebracht werden kann.
  • In 1 ist der strukturelle Wabenkörper 12 (oder das Halteteil, das dieses unterbricht) durch ein Teil getragen und fixiert, das in der Zeichnung nicht dargestellt wird, durch das Gas-Flüssigkeit fließen kann, und bildet Abstandsbereiche 13a–13g. Das Teil ist ein Trageteil, das an dem Säulenbehälter 11 fixiert oder daran gebunden ist, so daß das Teil an dem Säulenbehälter 11 gebunden und von diesem entfernt werden kann. Als Teil kann ein Ring, ein Gitter, ein scheibenförmiges Netz, eine perforierte Platte, ein zylindrisch geformter Rahmenkörper, ein Rahmenkörper, gebildet durch eine Rahmenstruktur, verwendet werden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, sind in der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung Fluß-ausgleichende Bereiche 14a–14g als Rückfluß-Verhinderungsmittel an den entsprechenden Abstandsbereichen 13a–13g unter den strukturellen Wabenkörpern 12a–12h untergebracht. Ebenso kann ein Fluß-ausgleichender Bereich 17 unter dem strukturellen Wabenkörper 12a vorgesehen sein. Der Fluß-ausgleichende Bereich 17 kann ebenfalls vorgesehen sein oder kann nicht vorgesehen sein. Falls er vorgesehen ist, ist der Fluß-ausgleichende Bereich 17 bevorzugt, weil die Dispersion des Gases oberhalb des Fluß-ausgleichenden Bereiches 17 verbessert wird, wenn Gas-Flüssigkeit in die Säulen-Kontaktanlage 10 fließt. Der Fluß-ausgleichende Bereich kann auf einer oberen Seite des strukturellen Wabenkörpers 12h vorgesehen sein, wobei der Fluß-ausgleichende Bereich in der Zeichnung nicht dargestellt ist. In diesem Fall ist der Fluß-ausgleichende Bereich bevorzugt, weil das Rückmischen von einem Raum auf der oberen Seite des strukturellen Wabenkörpers 12h eingeschränkt werden kann.
  • Die Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g sind nicht besonders beschränkt, solange der Druckverlust in bezug auf den Fluß von Gas-Flüssigkeit klein ist. Die Fluß-ausgleichenden Bereiche, die eine Vielzahl von Perforationskanälen (Löcher) haben, durch die das Gas und die Flüssigkeit zusammenfließen können, und die die Bewegungen von Gas-Flüssigkeit in horizontaler Richtung zwischen den nahen Kanälen (Löcher) einschränken können, sind bevorzugt.
  • Die Fluß-ausgleichenden Bereiche haben eine Vielzahl von Perforationskanälen (Löcher) und arbeiten so, daß dann, wenn Gasblasen durch die Kanäle (Löcher) der Fluß-ausgleichenden Bereiche vom Boden bis zur oberen Seite fließen, die Gasblasen als Pfropfen für die Kanäle (Löcher) dienen, unter Einschränkung des Rückflusses der Flüssigkeit durch die Kanäle (Löcher) der Fluß-ausgleichenden Bereiche von der oberen Seite zum Boden. Spezifisch sind eine perforierte Platte wie ein Stanzmetall, eine dicke Wabenplatte (dicke Platte mit einer Wabenstruktur), worin Kanäle in vertikaler Richtung durch dünne Wände unterteilt sind, die dreieckig, rechteckig, hexagonal oder dergleichen geformt sind, und eine, worin zwei Siebe mit regulären sphärischen oder zylindrischen Teilchen dazwischen gefüllt sind, bevorzugt für die Fluß-ausgleichenden Bereiche. Eine perforierte Platte mit gleichmäßig kreisförmigen Kanälen, die leicht verarbeitet werden kann, ist besonders bevorzugt.
  • Zum Durchführen der oben beschriebenen Vorgänge ist es bevorzugt, daß die Lochdurchmesser der Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g gleich sind oder weniger sind als die größten Durchmesser der Gasblasen in der Säulen-Kontaktanlage 10, bevorzugt gleich oder weniger als 8 mm, mehr bevorzugt gleich oder weniger als 6 mm und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 5 mm. Angesichts der Unterdrückung des Druckverlustes, wenn Gas-Flüssigkeit durch die Fluß-ausgleichenden Bereiche geleitet wird, und angesichts der Verhinderung der Erzeugung eines stagnierenden Bereiches des Flusses in der Säulen-Kontaktanlage 10 sind die Lochdurchmesser der Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g bevorzugt gleich oder mehr als 0,5 mm, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 0,8 mm und noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 1 mm. Um den Rückfluß der Flüssigkeit in die Fluß-ausgleichenden Bereiche zu verhindern, können Ventile an die Löcher gebunden sein. In diese Fall werden, wenn Gas-Flüssigkeit vom Boden zur oberen Seite fließt, die Ventile geöffnet, um Gas-Flüssigkeit durchzuleiten, während bei einem Rückfluß die Ventile geschlossen sind.
  • Angesichts der effizienten Verwendung der Raumes der Säulen-Kontaktanlage 10 ist die Dicke der Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g ausreichend klein im Vergleich zu der Höhe des strukturellen Wabenkörpers. Es ist bevorzugt, daß die Dicke gleich oder weniger als 25% der Höhe eines strukturellen Wabenkörpers ist.
  • Als Fluß-ausgleichende Bereiche 14a–14g kann die perforierte Platte mit dem oben beschriebenen Lochdurchmesserbereich und die dicke Wabenplatte verwendet werden. Die perforierte Platte und die dicke Wabenplatte haben die gleiche Rückmisch-Einschränkwirkung wie die Fluß-ausgleichenden Bereiche, weil sie gleichermaßen die gleichmäßigen Kanäle (Löcher) aufweisen. Weil das meiste der dicken Wabenplatte ein großes Öffnungsverhältnis umfaßt, ist bei Verwendung der dicken Wabenplatte als Fluß-ausgleichenden Bereich die Dicke der dicken Wabenplatte mehr als die der perforierten Platte angesichts der Festigkeit.
  • Bei Verwendung der perforierten Platte als Fluß-ausgleichende Bereiche ist, weil das Öffnungsverhältnis in bezug auf die Fläche der perforierten Platte mit den Lochdurchmessern der perforierten Platte assoziiert ist, angesichts des Erhalts der Rückmisch-Einschränkungswirkung das Öffnungsverhältnis bevorzugt gleich oder weniger als 70%, mehr bevorzugt gleich oder weniger als 60%, noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 50% und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 45%. Angesichts der Unterdrückung des Druckverlustes, wenn Gas-Flüssigkeit durch die perforierte Platte geleitet werden, und angesichts der Verhinderung der Erzeugung eines stagnierenden Bereiches des Flusses in der Säulen-Kontaktanlage 10, ist das Öffnungsverhältnis in bezug auf die Fläche der perforierten Platte bevorzugt gleich oder mehr als 1%, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10%, noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20% und weiter bevorzugt gleich oder mehr als 31%.
  • Bei Verwendung der perforierten Platte als Fluß-ausgleichende Bereiche ist eine Entfernung (Abstand) (Länge einer Linie, die zentrale Punkte der benachbarten Löcher verbindet) zwischen den benachbarten Löchern mit dem Öffnungsverhältnis assoziiert. Das heißt, das Öffnungsverhältnis wird durch ein Verhältnis zwischen dem Abstand und den Lochdurchmessern bestimmt. Unter der Annahme eines bestimmten Lochdurchmessers ist der Abstand groß, wenn das Öffnungsverhältnis klein ist, während der Abstand vermindert wird, wenn sich das Öffnungsverhältnis erhöht. Das Verhältnis zwischen Abstand und Lochdurchmessern, nämlich Abstand/Lochdurchmesser kann in dem Bereich von 1,1 bis 15, bevorzugt im Bereich von 1,2 bis 8 und mehr bevorzugt im Bereich von 1,25 bis 4 sein.
  • Bei Verwendung der perforierten Platte als Fluß-ausgleichender Bereich kann das Loch von irgendeiner Form sein, beispielsweise kreisförmige, ovale, polygonale und Schlitzform. Angesichts der Einschränkung des Rückmischens der Flüssigkeit durch Verstopfen der Löcher mit den Gasblasen, wenn die Gasblasen durch die Löcher geleitet werden, ist es bevorzugt, daß die Formen der Löcher kreisförmig sind. Die Form der perforierten Platte kann eine Scheibenform angesichts der Festigkeit sein. Angesichts der effizienten Verwendung des Raumes in der Säulen-Kontaktanlage 10 ist es bevorzugt, daß die Form eine flache Platte ist.
  • Bei Verwendung der perforierten Platte als Fluß-ausgleichende Bereiche können die Löcher in irgendeiner Anordnung vorliegen. Beispielsweise können die Löcher in einer regulären Dreieckanordnung, worin Linien, die zentrale Punkte der Löcher bilden, einem gleichschenkligen Dreieck oder in einer Quadratanordnung vorliegen. Ebenso können die Löcher in einer statistischen Anordnung vorliegen. Angesichts der gleichmäßigen Verteilung des Gases kann eine Zahldichte der Löcher in einem zentralen Bereich und einem Umgebungsbereich für die perforierte Platte geändert werden. Angesichts der Unterdrückung des Druckverlustes durch Erhöhung des Öffnungsverhältnisses ist es vorteilhaft, daß die kreisförmigen Löcher in einer äquilateralen Dreiecksanordnung vorliegen. Angesichts einer gleichmäßigen Dispersion des Gases oder des Öffnungsverhältnisses können Löcher mit willkürlichen Durchmessern davon gebildet werden.
  • Bei Verwendung der perforierten Platte als Fluß-ausgleichende Bereiche ist die Dicke der perforierten Platte bevorzugt gleich oder mehr als 0,5 mm, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 1 mm angesichts der Festigkeit. Die Dicke ist bevorzugt gleich oder weniger als 20 mm, mehr bevorzugt gleich oder weniger als 10 mm und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 5 mm angesichts der Verarbeitbarkeit und der Unterdrückung der Erhöhung einer Masse.
  • Bei Verwendung der dicken Wabenplatten als Fluß-ausgleichende Bereiche umfassen einige ein nahezu 100%iges Öffnungsverhältnis. Ein wichtiger Faktor für die Einschränkung des Rückmischens der Flüssigkeit ist der Lochdurchmesser der Fluß-ausgleichenden Bereiche. Demzufolge kann das Öffnungsverhältnis größer sein. Die dicke Wabenplatte umfaßt eine Vielzahl von Herstellungsverfahren und Produkten und somit ist der Freiheitsgrad für die Löcher und die Abstandsgröße groß. Demzufolge kann eine Platte verwendet werden, umfassend ein kleines Öffnungsverhältnis. In diesem Fall ist angesichts des Unterdrückens des Druckverlustes, wenn Gas-Flüssigkeit durch die dicke Wabenplatte geleitet wird, und angesichts der Verhinderung der Erzeugung eines stagnierenden Teils des Flusses in der Säulen-Kontaktanlage 10 das Öffnungsverhältnis der dicken Wabenplatte bevorzugt gleich oder mehr als 1%, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10%, noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20% und weiter bevorzugt gleich oder mehr als 31%.
  • Bei Verwendung der dicken Wabenplatte als Fluß-ausgleichende Bereiche wird die Festigkeit durch die Dicke der dicken Wabenplatte aufrechterhalten. Die Dicke der dicken Wabenplatte ist bevorzugt gleich oder mehr als 5 mm, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10 mm und noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20 mm angesichts der Festigkeit. Die Dicke ist bevorzugt gleich oder weniger als 25% der Höhe des strukturellen Wabenkörpers angesichts des effizienten Verwendens des Abstandes in der Säulen-Kontaktanlage 10.
  • Die Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g sind in den Abstandsbereichen 13a–13g vorgesehen und nicht im Kontakt mit irgendeinen der strukturellen Wabenkörper, die den Fluß-ausgleichenden Bereichen 14a–14g darauf oder darunter benachbart sind. Wenn die Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g einen der strukturellen Wabenkörper 12a–12h neben den Fluß-ausgleichenden Bereichen 14a–14g darauf oder darunter kontaktieren, ist es nicht bevorzugt, weil die Rückmisch-Einschränkwirkung reduziert wird. Der Ausdruck ”nicht im Kontakt” hierin schließt kein Beispiel aus, worin die Fluß-ausgleichenden Bereiche durch die strukturellen Wabenkörper getragen und fixiert werden, die in den Abstandsbereichen gehalten werden. Die Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g in den Abstandsbereichen 13a–13g sind bevorzugt bei einer Zwischenposition zwischen den beiden benachbarten strukturellen Wabenkörpern in der vertikalen Richtung installiert.
  • Die Längen (Abstände zwischen den jeweiligen Stufen ”s”, dargestellt in 1) der Abstandsbereiche 13a–13g sind auf die Längen (Längen, erhalten durch Subtrahieren der Dicke der Fluß-ausgleichenden Bereiche davon) der Abstandsbereiche gerichtet, die definiert sind nachdem die Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g vorgesehen sind. Die Längen können innerhalb eines Bereiches sein, bei dem die Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g vorgesehen werden können und die Fluß-ausgleichenden Bereiche 14a–14g sind nicht vertikal mit den benachbarten strukturellen Wabenkörpern 12a–12h in Kontakt.
  • Die Längen der Abstandsbereiche 13a–13g können gleich oder verschieden voneinander sein. Angesichts des Erhalts der Rückmischungs-einschränkenden Wirkung sind die Längen bevorzugt gleich oder mehr als 5 mm, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10 mm und noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20 mm.
  • Die obere Grenze der Längen der Abstandsbereiche wird unter Berücksichtigung der Größe des Säulenbehälters 11 und der Größe und Anzahl der Stufen der unterzubringenden strukturellen Wabenkörper bestimmt. Es ist bevorzugt, daß die obere Grenze unter Berücksichtigung des Flußzustandes in den Abstandsbereichen bestimmt wird. Das heißt der Zirkulationsfluß der Flüssigkeit kann in den Abstandsbereichen generiert werden. Es wird überlegt, daß der Zirkulationsfluß nicht bevorzugt ist für die Einschränkung des Rückmischens durch die Fluß-ausgleichenden Bereiche. Weil ein größerer des Zirkulationsflusses eine Größe hat, die im wesentlichen gleich ist wie die eines Säulendurchmessers, ist es angesichts des Einschränkens des größeren Zirkulationsflusses gewünscht, daß die obere Grenze der Längen der Abstandsbereiche unter Berücksichtigung einer Beziehung zwischen den Längen und einem Innendurchmesser des Säulenbehälters 11 bestimmt wird. Angesichts des Erhalts der Fluß-abgleichenden Bereiche in den Abstandsbereichen ist die obere Grenze der Länge der Abstandsbereiche bevorzugt gleich oder weniger als das doppelt so große des Innendurchmessers des Säulenbehälters 11, mehr bevorzugt gleich oder weniger als den Innendurchmesser des Säulenbehälters 11 und mehr bevorzugt gleich oder weniger als eine Hälfte des Innendurchmessers des Säulenbehälters 11.
  • Das heißt es ist bevorzugt, daß die Längen der Abstandsbereiche gleich oder mehr als 5 mm, gleich oder mehr als 10 mm oder gleich oder mehr als 20 mm sind. Es ist bevorzugt, daß die Längen der Abstandsbereiche gleich oder weniger als doppelt so groß wie der Innendurchmesser des Säulenbehälters, gleich oder weniger als der Innendurchmesser oder gleich oder weniger als die Hälfte des Innendurchmessers sind. Es ist eine Bedingung, daß die obere Grenze der Längen mehr als die untere Grenze ist. Demzufolge ist es bevorzugt, daß der Innendurchmesser des Säulenbehälters gleich oder mehr als 50 mm ist. Es ist bevorzugt, daß die untere Grenze der Längen der Abstandsbereiche auf der Basis des Innendurchmessers des Säulenbehälters gleich oder mehr als 10 mm oder gleich oder mehr als 20 mm ist.
  • In 1 sind sieben der Fluß-abgleichenden Bereiche 14a–14g in allen (sieben Positionen) der Abstandsbereiche 13a–13g vorgesehen. Zur Lösung der Probleme dieser Erfindung kann einer bis sieben der abgleichenden Bereiche an irgendeiner der sieben Positionen der Abstandsbereiche 13a–13g vorgesehen sein. Weiterhin können zwei oder mehrere Fluß-abgleichende Bereiche in einem der Abstandsbereiche vorgesehen sein. Eine Vielzahl der Fluß-abgleichenden Bereiche kann aufeinanderfolgend (nebeneinander) oder mit Abstand voneinander vorgesehen sein. Wenn zwei oder mehrere Fluß-abgleichende Bereiche in einem der Abstandsbereiche installiert werden, kann die gleiche Art der Fluß-abgleichenden Bereiche oder verschiedene Arten der Fluß-abgleichenden Bereiche verwendet werden.
  • Weiterhin können acht strukturelle Wabenkörper 12a–12h angemessen kombiniert werden. Beispielsweise werden die acht strukturellen Wabenkörper 12a–12h in zwei Gruppen getrennt, nämlich zwei Stufen von vier jeweils, so daß eine der Stufen durch aufeinanderfolgendes Vorsehen der strukturellen Wabenkörper gebildet ist und eine der Fluß-abgleichenden Bereiche in dem Abstandsbereich zwischen der ersten und der zweiten Stufe vorgesehen ist (Wie in 6(a) gezeigt, werden die beiden Stufen gebildet. In 6 werden jedoch in einer unteren Stufe 112a acht der strukturellen Wabenkörper verwendet, in einer oberen Stufe 112b werden acht der strukturellen Wabenkörper verwendet),
    die acht strukturellen Wabenkörper 12a–12h sind in vier Gruppen getrennt, nämlich vier Stufen von zwei jeweils, so daß eine der Stufen durch zwei aufeinanderfolgend vorgesehenen strukturellen Wabenkörper gebildet ist und einer der Fluß-abgleichenden Bereiche in dem Abstandsbereich zwischen den jeweiligen Stufen vorgesehen ist (wie in 6(b) gezeigt ist), wobei die vier Stufen gebildet werden. In 6(b) werden jedoch in vier Stufen 112a–112b vier strukturelle Wabenkörper verwendet),
    die acht strukturellen Wabenkörper 12a–12h werden in drei Gruppen getrennt, nämlich drei Stufen, worin jede von zwei Stufen durch aufeinanderfolgendes Vorsehen von strukturellen Wabenkörpern gebildet ist und die verbleibende eine Stufe durch zwei aufeinanderfolgende vorgesehene strukturelle Wabenkörper gebildet ist und eine der Fluß-abgleichenden Bereiche in dem Abstandsbereich zwischen den jeweiligen Stufen vorgesehen ist,
    die acht strukturellen Wabenkörper 12a–12h werden aufeinanderfolgend vorgesehen, so daß sie eine einzelne Stufe der strukturellen Wabenkörper insgesamt sind, worin ein Fluß-ausgleichender Bereich unter dem untersten 12a der strukturellen Wabenkörper vorgesehen ist (wie in 6(c) gezeigt, wobei eine einzelne Stufe gebildet wird. In 6(c) werden jedoch in einer Stufe 112a 16 strukturelle Wabenkörper verwendet).
  • Die Fluß-abgleichenden Bereiche 14a–14g werden auf einer Innenwandoberfläche des Säulenbehälters 11 direkt oder über angemessene Tragemittel fixiert.
  • In der Säulen-Kontaktanlage 10 wird Gas-Flüssigkeit von einem unteren Säulenbereich 15 zugeführt, durch den strukturellen Wabenkörper 12 geleitet und durch einen oberen Bereich der Säule 16 entladen.
  • In einer normalen Säulen-Kontaktanlage ohne einen Fluß-abgleichenden Bereich wird, wenn das Gas mit der Flüssigkeit in einem Aufwärtsstrom in Kontakt gebracht wird, ein Rückmischen der Flüssigkeit beachtlich in der Anlage und der Fließzustand der Flüssigkeit liegt eng bei einem vollständig gemischten Fluß.
  • Weil die Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung die Fluß-abgleichenden Bereiche 14a–14g umfaßt, wird jedoch, wenn die Flüssigkeit und das Gas miteinander in dem Aufwärtsstrom in Kontakt gebracht werden, das Rückmischen der Flüssigkeit eingeschränkt, so daß es in einem Zustand ziemlich eng an einem Pfropfenfluß liegt, um so eine Verteilungsbreite einer Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit zu reduzieren.
  • Die Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung kann als Anlage verwendet werden, bei der das Gas vorteilhafterweise mit der Lösung in Kontakt gebracht wird. Beispielsweise wird der strukturelle Wabenkörper 12 als struktureller Katalysator gemäß dem Zweck verwendet, so daß er bei einer Hydrierungsreaktion, Dehydratisierungsreaktion, Oxidationsreaktion, Zersetzungsreaktion, Alkylierungsreaktion, Acylierungsreaktion, Veretherungsreaktion Veresterungsreaktion und dergleichen verwendet werden kann. Spezifisch kann die Säulen-Kontaktanlage 10 als synthetische Reaktionsanlage für ein tertiäres Amin unter Verwendung von Alkohol und einem primären oder sekundären Amin verwendet werden.
  • Bevorzugter Aspekt (I)
  • In dieser Erfindung wird nachfolgend ein Beispiel detailliert beschrieben, bei dem die engen röhrenförmigen Kanäle hydraulische Durchmesser der Querschnittsform in der Breitenrichtung von gleich oder mehr als 0,1 mm und weniger als 1 mm umfassen.
  • <Säulen-Kontaktanlage>
  • Eine Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung wird unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. 9 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine Säulen-Kontaktanlage 10 gemäß einem Beispiel dieser Erfindung zeigt. Die Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung ist nicht auf die gemäß 9 gezeigte beschränkt.
  • Die Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung soll das Gas mit der Flüssigkeit in dem Aufwärtsfluß im den Säulenbehälter 11 kontaktieren.
  • Der Säulenbehälter 11, der bei der Säulen-Kontaktanlage 10 verwendet wird, kann einer mit einer Größe und einer Form entsprechend dem Zweck sein, daß er mit dem Gas und der Flüssigkeit von einem unteren Bereich davon zugeführt werden kann, worin das Gas und die Flüssigkeit aus einem oberen Bereich davon herausgenommen werden können und das Gas und die Flüssigkeit miteinander in dem Aufwärtsfluß in Kontakt gebracht werden können.
  • Der strukturelle Wabenkörper 12, konfiguriert durch eine Vielzahl von parallelen engen Röhrenkanälen, ist in dem Säulenbehälter 11 untergebracht.
  • Der strukturelle Wabenkörper 12 soll das Gas mit der Flüssigkeit darin kontaktieren und beinhaltet eine einzelne Stufe oder zwei oder mehrere Stufen. Die Tatsache, daß zwei oder mehrere Stufen untergebracht sind, betrifft die Tatsache, daß die Stufen in dem Zustand untergebracht sind, bei dem der Zwischenraum zwischen den Stufen gebildet ist. Der Fluß-abgleichende Bereich wie die perforierte Platte kann in dem Zwischenraum zwischen den Stufen vorgesehen sein.
  • Die Anzahl des untergebrachten strukturellen Wabenkörpers 12 wird entsprechend der beabsichtigen Verwendung ausgewählt. Wenn beispielsweise die Anlage 10 als Reaktionsanlage verwendet wird, kann der strukturelle Wabenkörper 12 bevorzugt zwei oder mehrere Stufen unterbringen, mehr bevorzugt vier oder mehr Stufen, zehn oder mehr Stufen oder zwanzig oder mehr Stufen.
  • Weiterhin kann der strukturelle Wabenkörper 12 mit einer einzelnen Stufe durch den einzelnen des strukturellen Wabenkörpers oder durch eine Kombination aus einer Vielzahl der strukturellen Wabenkörper konfiguriert sein.
  • Obwohl die Form und die Konfiguration des strukturellen Wabenkörpers 12, der in der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung verwendet wird, allgemein bekannt ist, ist der Gegenstand, daß der hydraulische Durchmesser der Querschnittsformen der engen Röhrenkanäle in der Breitenrichtung weniger als 1 mm ist, neu und verschieden von dem bekannten Stand der Technik. Angesichts der Tatsache, daß verhindert wird, das der Druckverlust, wenn Gas-Flüssigkeit durch die engen Röhrenkanäle fließt, zu groß wird, ist der hydraulische Durchmesser bevorzugt gleich oder mehr als 0,1 mm und weniger als 1 mm und mehr bevorzugt gleich oder mehr als 0,5 mm und weniger als 1 mm.
  • Der ”hydraulische Durchmesser” ist allgemein bekannt und wird durch die folgende Gleichung dargestellt: dH = 4A/L (A betrifft die Querschnittsfläche des Kanals und L den benetzten Umfang). In 10 sind Gleichungen für die ”hydraulischen Durchmesser” in einigen Querschnittsformen erläutert.
  • Bezüglich des strukturellen Wabenkörpers 12 können die Querschnittsformen der engen Röhrenkanäle jede Form haben, solange der hydraulische Durchmesser innerhalb des oben beschriebenen Bereiches liegt. Wie in 2 gezeigt, können die Formen verwendet werden, bei denen irgendeine Zahl und irgendeine Größe der Lamellen an irgendwelche Positionen gebunden sind. Selbst wenn die Formen und Querschnittsflächen der Kanäle zueinander gleich sind, wird, wenn die Lamellen vorgesehen sind, der benetzte Umfang L erhöht, was zu einer Reduzierung des hydraulischen Durchmessers führt. Dies legt nahe, daß der Aufwärtsfluß der zwei Phasen von Gas-Flüssigkeit zur Stabilisierung neigt, wenn Lamellen befestigt sind. Allgemein ist bekannt, daß ein Flüssigfilm der engen Röhrenkanäle dick wird, wenn die Lamellen befestigt sind. Angesichts der Erhöhung des Friktionsverlustes durch den Flüssigfilm wird überlegt, daß die Lamellen vorteilhafterweise effektiv bei der Stabilisierung des Flusses sind.
  • Bezüglich des strukturellen Wabenkörpers 12 ist der strukturelle Wabenkörper 12, umfassend den hydraulischen Durchmesser innerhalb des oben beschriebenen Bereiches, worin die Querschnittsformen der inneren Röhrenkanäle in der Breitenrichtung von einer Kreisform, ovalen Form, polygonalen Form oder im wesentlichen polygonalen Form ausgewählt sind, bevorzugt angesichts der leichten Verarbeitung. Der Ausdruck ”im wesentlichen polygonale Form” betrifft eine polygonale Form, worin eine oder mehrere Eckenteile rund sind oder eine oder mehrere Kanten eine gekrümmte Linie umfassen.
  • Bezüglich des strukturellen Wabenkörpers 12 ist der strukturelle Wabenkörper 12, umfassend den hydraulischen Durchmesser innerhalb des oben beschriebenen Bereiches, worin die Querschnittsformen der engen Röhrenkanäle in der Breitenrichtung polygonale Formen sind, ausgewählt aus hexagonalen Formen, pentagonalen Formen, rechteckigen Formen, dreieckigen Formen oder im wesentlichen polygonalen Formen bevorzugt.
  • Bezüglich des strukturellen Wabenkörpers 12 ist der strukturelle Wabenkörper 12, umfassend den hydraulischen Durchmesser innerhalb des oben beschriebenen Bereiches, worin die Querschnittsformen der engen Röhrenkanäle in der Breitenrichtung dreieckig oder im wesentlichen dreieckig sind, mehr bevorzugt. Die dreieckige Form kann ein gleichseitiges, gleichschenkliges oder rechtwinkliges Dreieck sein. Der Ausdruck ”im wesentlichen dreieckige Form” betrifft eine dreieckige Form, worin eine oder mehrere Eckenteile rund sind oder eine oder mehrere Seiten gekrümmte Linien umfassen.
  • Als struktureller Wabenkörper 12 kann einer verwendet werden, worin ein erster flacher Plattenfilm und ein gewellter Plattenfilm alternativ in der Dickenrichtung gestapelt sind und die Querschnittsform eines jeden engen Röhrenkanals eine im wesentlichen dreieckige Form ist, verwendet werden (nachfolgend als ”struktureller Composit-Wabenkörper aus dem flachen Plattenfilm und dem gewellten Plattenfilm” bezeichnet).
  • Als externe Form und als Struktur des strukturellen Composit-Wabenkörpers des flachen Plattenfilmes und des gewellten Plattenfilmes kann einer verwendet werden, der in 3 gezeigt ist.
  • Ein struktureller Composit-Wabenkörper 50 aus dem flachen Plattenfilm und dem gewellten Plattenfilm, wie in 3 gezeigt, wird konfiguriert durch alternierendes Stapeln eines flachen Plattenfilmes 51 und eines gewellten Plattenfilmes 52, worin eine Vielzahl von parallelen engen Röhrenkanälen 53 mit im wesentlichen dreieckigen Formen gebildet sind (bei jeder der Form ist eine Ecke rund und zwei Seiten umfassen gekrümmte Linien).
  • Wenn der strukturelle Wabenkörper 12 als strukturierter Katalysator verwendet wird, wird der strukturelle Wabenkörper 12 als Trägerkörper des Katalysators verwendet. Der Katalysator wird auf einer Oberfläche des strukturellen Wabenkörpers 12 fixiert. Die Oberfläche des strukturellen Wabenkörpers ist zu einer Oberfläche gerichtet, die mit Gas oder Flüssigkeit in Kontakt steht, nämlich Innenwandoberflächen der Vielzahl der engen Röhrenkanäle, die der strukturelle Wabenkörper hat, und eine Außenfläche des strukturellen Wabenkörpers.
  • Ein solcher struktureller Wabenkörper 12 mit der Oberfläche, auf der der Katalysator fixiert ist, ist allgemein bekannt. Beispielsweise können die verwendet werden, die in der offengelegten j apanischen Patentveröffentlichung 2004-522567 ( US2002/0076372 ) und JP-A-2003-176255 ( US2003/0050510 ) und JP-A-2003-176255 ( US2003/0050510 ) offenbart sind.
  • Der oben beschriebene strukturelle Verbundwabenkörper aus dem flachen Plattenfilm und dem gewellten Plattenfilm, auf dem der Katalysator fixiert ist, kann erhalten werden durch Fixieren des Katalysators auf dem strukturellen Wabenkörper 50, wie in 3 gezeigt ist. Der strukturelle Wabenkörper 50 (eingestellt, so daß der hydraulische Durchmesser weniger als 1 mm ist), auf dem der Katalysator wie in 3 gezeigt fixiert ist, kann erhalten werden durch Anwenden eines Herstellungsverfahrens, das gleich ist wie es in 3 von JP-A-2009-262145 und 6 von JP-A-2008-110341 offenbart ist (diese beiden Patentveröffentlichungen offenbaren den hydraulischen Durchmesser überhaupt nicht).
  • Beim Unterbringen des strukturellen Wabenkörpers 12 in den Säulenbehälter 11 kann ein Verfahren zur Unterbringung des strukturellen Wabenkörpers 12, verarbeitet, daß er eine Größe und eine Form enthält, die in dem Säulenbehälter 11 untergebracht werden kann, verwendet werden. Nach Bedarf kann ein Verfahren zum Unterbringen eines Halteteils (Unterbringungsbehälter für den strukturellen Wabenkörper), das den strukturellen Wabenkörper 12 darin unterbringt, verwendet werden, worin das Halteteil eine Größe und eine Form aufweist, so daß es in den Säulenbehälter 11 untergebracht werden kann.
  • In 9 wird der strukturelle Wabenkörper 12 (oder das Halteteil, das dieses unterbringt) durch ein Teil 13 getragen und fixiert, durch die Gas-Flüssigkeit fließen können.
  • Das Teil 13 ist ein Trageteil, das an den Säulenbehälter 11 fixiert oder an diesen gebunden ist, so daß das Teil 13 an den Säulenbehälter 11 gebunden und von diesen entfernt werden kann. Als Teil kann ein Ring, ein Gitter, ein scheibenförmiges Netz, eine perforierte Platte, ein zylindrisch geformter Rahmenkörper, ein Rahmenkörper, gebildet durch eine Rahmenstruktur verwendet werden.
  • In der Säulen-Kontaktanlage 10 wird Gas-Flüssigkeit von dem unteren Säulenbereich 15 zugeführt, gelangt durch den strukturellen Wabenkörper 12 und wird durch den oberen Bereich der Säule 16 entladen.
  • Eine perforierte Platte 17 kann unter dem strukturellen Wabenkörper 12 (in einer Seite nächst zu dem unteren Säulenbehälter 15) in der untersten Stufe vorgesehen sein. Wenn die perforierte Platte unter dem strukturellen Wabenkörper 12 in der untersten Stufe vorgesehen ist, ist die perforierte Platte bevorzugt, weil die Dispersion des Gases oberhalb der perforierten Platte 17 verbessert wird, wenn Gas-Flüssigkeit in die Säulen-Kontaktanlage 10 fließt.
  • Nachfolgend werden bei der Säulen-Kontaktanlage 10 Vorgänge (Mechanismus), die den Fließzustand stabilisieren können, wenn das Gas mit der Flüssigkeit im Aufwärtsstrom in Kontakt gebracht wird, beschrieben.
  • Wenn Gas-Flüssigkeit in dem Aufwärtsstrom durch die engen Röhrenkanäle (enge Röhrenkanäle 53 in dem strukturellen Wabenkörper 50 in 3) des strukturellen Wabenkörpers 12 fließt, werden Flüssigfilme auf den Wänden der engen Röhrenkanäle gebildet (siehe 11). Wie zuvor beschrieben, ist der Flüssigkeitsfilm in dem Aufwärtsstrom dicker als der Flüssigkeitsfilm in dem Abwärtsstrom, so daß eine Volumenfraktion (Flüssigkeitsaufhaltung), die durch die Flüssigkeit in den engen Röhrenkanälen besetzt wird, erhöht wird und der Friktionsverlust, der die Stabilisierung des Flusses bewirkt, wird beachtlicher.
  • Wenn die engen Röhrenkanäle groß sind, wird, wenn die Gasblasen in einige Kanäle eindringen, der Druckverlust der Kanäle aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen dem Gas und der Flüssigkeit reduziert, so daß mehr Gas und Flüssigkeit in die Kanäle geführt werden und zusammenströmen. Demzufolge wird der Fluß instabil. Dies ist der Mechanismus der Instabilität, die bezüglich des Aufwärtsstromes allgemein bekannt ist.
  • Wenn im Gegensatz dazu die engen Röhrenkanäle eng sind, können Wirkungen aufgrund des Friktionsverlustes ignoriert werden. Der Friktionsverlust ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Durchmessers eines Kanals im laminaren Fluß. Wenn der Fluß von Gas-Flüssigkeit in bestimmten Kanälen zusammenläuft, wird der Friktionsverlust der Kanäle erhöht, so daß es schwierig wird, daß Gas-Flüssigkeit in die Kanäle fließen, selbst im Vergleich zu der Wirkung der Reduktion des Druckverlustes aufgrund des Dichteunterschiedes von Gas-Flüssigkeit. Demzufolge wird der Fluß in andere Kanäle gerichtet, so daß der Fluß stabilisiert wird. Eine solche Wirkung wurde zum ersten Mal durch Überprüfung des Beitrages des Flüssigkeits-Aufhaltens und Friktionsverlustes angesichts des Vorhandenseins des flüssigen Filmes dargelegt. Der Friktionsverlust ist einer von Druckverlusten, nämlich ein Druckverlust aufgrund einer Friktion an Wandoberflächen der Kanäle, wenn das Fluid in die Kanäle fließt. Ebenso gibt es andere Druckverluste wie einen Druckverlust aufgrund der Schwerkraft (assoziiert mit der Dichte des Fluids) und einen Druckverlust aufgrund einer Impulsänderung.
  • Wenn der Aufwärtsfluß auf diese Weise stabilisiert wird, ist der Fluß gleichmäßig in jedem der engen Röhrenkanäle verteilt, ohne den Fluß in bestimmte enge Röhrenkanäle zusammenfließen zu lassen. Demzufolge wird die Dispersion von Gas-Flüssigkeit automatisch verbessert. Gemäß der Stabilisierung des Flusses kann direkt von einem Gesichtspunkt einer Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit eine Verbesserung der Reaktionsaktivität oder -selektivität erwartet werden. Ebenso angesichts der Verteilung von Gas-Flüssigkeit kann eine ausgezeichnete Wirkung auf die Reaktion erwartet werden.
  • Weiterhin ist die Stabilisierung des Aufwärtsflusses in der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung auf der Basis des Druckverlustes, verursacht durch das Vorhandensein des Flüssigfilmes. Angesichts der Stabilisierung des Flusses sind demzufolge Querschnittsformen der engen Röhrenkanäle, die dickere Flüssigfilme bilden, wünschenswert.
  • Wie in 11 gezeigt, ist es bekannt, daß Flüssigfilme dicker sind, wenn die Querschnittsformen der engen Röhrenkanäle rechteckig und weiterhin dreieckig sind als wenn sie kreisförmig sind. Gemäß diesen Tatsachen ist es bevorzugt, daß die Querschnittsformen der engen Röhren spitze Winkel umfassen. Darüber hinaus ist eine Kompositstruktur, konfiguriert durch den flachen Plattenfilm und den gewellten Plattenfilm (siehe 3) mehr bevorzugt angesichts der Stabilisierung des Flusses durch den Flüssigfilm.
  • Die Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung kann als Anlage verwendet werden, bei der das Gas stabil mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird. Beispielsweise wird der strukturelle Wabenkörper 12 als strukturierter Katalysator gemäß dem Zweck verwendet, so daß er für eine Hydrierungsreaktion, Dehydrierungsreaktion, Oxidationsreaktion, Zersetzungsreaktion, Alkylierungsreaktion, Acylierungsreaktion, Veretherungsreaktion, Veresterungsreaktion und dergleichen verwendet werden kann.
  • Die Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung kann als Herstellungsanlage für tertiäres Amin unter Verwendung von Alkohol und primäres oder sekundäres Amin verwendet werden.
  • Wenn die Säulen-Kontaktanlage 10 als Vorrichtung zur Erzeugung des tertiären Amins verwendet wird, kann der strukturelle Wabenkörper, auf dem der Katalysator fixiert ist, hergestellt werden durch Anwenden von Verfahren, die in JP-A-2009-262145 und JP-A-2008-110341 offenbart sind.
  • Wenn die Säulen-Kontaktanlage 10 als Vorrichtung zur Erzeugung des tertiären Amins verwendet wird, ist ein Aktivmaterial, das den Katalysator fixiert, zum Fixieren an den strukturellen Wabenkörper, nicht besonders beschränkt und somit kann ein allgemein bekanntes Aktivmaterial verwendet werden. Im allgemeinen können Metalle wie ein Kupfersystem bevorzugt verwendet werden.
  • Beispielsweise werden Cu alleine oder ein Metall, das durch zwei oder mehr Komponenten konfiguriert ist, umfassend Cu und metallische Elemente wie Nb, Cr, Mo, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ni, Pd, Pt und Zn erläutert. Die Metalle, die Cu und Ni enthalten, werden bevorzugt verwendet. Weiterhin können die Aktivmaterialien, umfassend einen Träger zum Tragen dieser Metalle wie Silica, Alumina, Titandioxid, Zeolith, Silica-Alumina, Zirkoniumoxid, Diatomeenerde und dergleichen ebenfalls verwendet werden.
  • Der strukturelle Katalysator kann darin ein Bindemittel zum Bilden eines dünnen Katalysatorfilmes, auf dem das Aktivmaterial fixiert ist, umfassen. Das Bindemittel arbeitet nicht als Aktivmaterial allein.
  • Als Bindemittel wird ein Polymer oder eine anorganische Verbindung mit Eigenschaften wie Bindeeigenschaft, worin die Aktivmaterialien aneinander oder an eine Oberfläche des Trägerkörpers gebunden werden, ebenso wie Wärmeresistenz und chemische Resistenz, die frei von nachteiligen Wirkungen für ein Reaktionssystem sind, verwendet.
  • Beispielsweise werden cellulosische Harze wie Carboxymethylcellulose, cHydroxyethylcellulose, Harze auf Fluor-Basis wie Polytetrafluorethylen und Polyvinylidenfluorid, Polymer-Verbindungen wie Polyurethanharz, Epoxyharz, Polyesterharz, Phenolharz, Melaminharz, Siliconharz, Polyvinylalkohol, Polyimidharz und Polyimidamidharz und ein Sol aus einer anorganischen Verbindung sie Silica, Alumina verwendet.
  • Als Alkohole als Materialien zur Erzeugung des tertiären Amins sind lineare oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte aliphatische Alkohole mit 6 bis 36 Kohlenstoffatomen bevorzugt, zum Beispiel Hexylalkohol, Octylalkohol, Decylalkohol, Laurylalkohol, Myristylalkohol, Palmitylalkohol, Stearylalkohol, Behenylalkohol, Oleylalkohol, Mischungen davon, Ziegler-Alkohol, erhalten durch das Ziegler-Verfahren, Oxoalkohol, erhalten durch das Oxo-Verfahren, und Guerbetalkohol verwendet.
  • Als primäres oder sekundäres Amin zur Erzeugung des tertiären Amins ist ein primäres oder sekundäres aliphatisches Amin bevorzugt, zum Beispiel Methylamin, Dimethylamin, Ethylamin, Diethylamin, Dodecylamin und Didodecylamin.
  • Das erhaltene tertiäre Amin ist eines, worin ein Wasserstoffatom, das an ein Stickstoffatom des primären oder sekundären Amins gebunden ist, durch Alkyl- und/oder Alkenyl-Gruppen substituiert, die von einem Alkohol stammen. Beispielsweise ist das entsprechende Amin, erhalten von Dodecylalkohol und Dimethylamin, N-Dodecyl-N,N-dimethylamin, das von den tertiären Aminen von N,N-Didodecyl-N-methylamin und N,N,N-Tridodecylamin als Nebenprodukte unterschieden wird, erhalten durch Reaktion von Methylamin, die durch Disproportionierung von Dimethylamin mit Ammoniak erzeugt sind.
  • Bevorzugter Aspekt (II)
  • <Säulen-Kontaktanlage>
  • Unter Bezugnahme auf die 17 bis 19 wird eine Säulen-Kontaktanlage gemäß Aspekt (II) dieser Erfindung beschrieben.
  • Die Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung soll das Gas mit der Lösung in dem Aufwärtsfluß in dem Säulenbehälter 11 kontaktieren.
  • Der in der Säulen-Kontaktanlage 10 verwendete Säulenbehälter 11, wie in 17 gezeigt ist, kann einer mit einer Größe und einer Form nach Bedürfnis sein, der mit dem Gas und der Flüssigkeit von einem unteren Bereich davon versehen wird, worin das Gas und die Flüssigkeit in einem oberen Bereich davon herausgenommen werden und das Gas und die Flüssigkeit miteinander in dem Aufwärtsfluß kontaktiert werden.
  • Ein Behälter 20, bei dem der strukturelle Wabenkörper, konfiguriert durch eine Vielzahl von parallelen engen Röhrenkanälen (Zellen) untergebracht ist, ist in dem Säulenbehälter 11 vorgesehen.
  • In 17 ist der Behälter 20 mit einer Vielzahl von Stufen versehen. In dieser Erfindung kann jedoch der Behälter 20 mit einer einzelnen Stufe versehen sein. Bezüglich der Anzahl der Stufen ist es angesichts des Ersatzes der Vorgänge (beispielsweise wenn ein Teil der Behälter, z. B. nur der Behälter 20 ersetzt wird) mehr bevorzugt, daß der strukturelle Wabenkörper mit einer Vielzahl von getrennten Stufen als mit einer einzelnen Stufe versehen ist. Ebenso kann die Anzahl der Stufen entsprechend der beabsichtigten Verwendung der Säulen-Kontaktanlage 10 ausgewählt werden. Wenn die Säulen-Kontaktanlage 10 als Reaktionsanlage verwendet wird, ist beispielsweise die Anzahl der Stufen bevorzugt gleich oder mehr als zwei, mehr bevorzugt gleich oder mehr als vier, gleich oder mehr als zehn oder gleich oder mehr als zwanzig.
  • Der Behälter 20 wird durch ein Teil (nicht dargestellt) getragen und fixiert, durch das Gas-Flüssigkeit passieren können.
  • Ein Teil 21 (beispielsweise Netz, Gitter und perforierte Platte), durch die Gas-Flüssigkeit passieren kann, ist auf einem Boden des Behälters 20, der den strukturellen Wabenkörper unterbringt, fixiert. Ein struktureller Wabenkörper 22 ist im Inneren des Behälters 20 untergebracht. Das Teil 21 kann ebenfalls an einem oberen Bereich des Behälters 20 vorgesehen sein, so daß der strukturelle Wabenkörper sicher in dem Behälter 20 fixiert ist.
  • Der strukturelle Wabenkörper 22 soll das Gas mit der Flüssigkeit darin kontaktieren.
  • Der Behälter 20 der einzelnen Stufe, worin der strukturelle Wabenkörper 22 untergebracht ist, kann ein einzelner Behälter sein, in dem der strukturelle Wabenkörper untergebracht ist. Angesichts des leichten Austausches des strukturellen Wabenkörpers in dem Behälter ist es jedoch bevorzugt, daß der Behälter 20 eine Kombination von etwa 2 bis 8 Behälter sein kann.
  • Wie in den 18(a) und 18(b) gezeigt ist, kann der Behälter, in den Behältern 20a–20d, die darin strukturelle Wabenkörper 22a–22d unterbringen, zusammen insgesamt zu einer Säulenform geformt sind, verwendet werden.
  • Wie in den 17(a) und 17(b) gezeigt ist, wird ein kontinuierlicher Abstand 19 von einem Boden bis zu einer oberen Seite des Säulenbehälters 11 in einer Höhenrichtung davon zwischen dem Säulenbehälter 11 und dem Behälter 20, der eine Vielzahl von Stufen konfiguriert, gebildet.
  • Die Anlage 10 dieser Erfindung umfaßt Fließsteuermittel (Druckverlust-Steuermittel) 30 (siehe 17), die den Druckverlust (PL1) des Gases und der Flüssigkeit, die durch den Abstand 19 bei einer gewünschten Höhenposition des Abstandes 19 so steuern kann, daß er gleich oder mehr ist als der Druckverlust (PL2) des Gases und der Flüssigkeit, die durch den strukturellen Wabenkörper 22 gelangen, der in dem Behälter 20 untergebracht ist.
  • Angesichts des Einschränkens eines Nebenflusses zu dem Abstand 19, wie oben beschrieben, erfüllen der Druckverlust (PL1) und der Druckverlust (PL2) eine Beziehung von PL1 ≥ PL2, worin ein Verfahren von PL1/PL2 bevorzugt gleich oder mehr als das Doppelte, und mehr bevorzugt gleich oder mehr als das Vierfache und noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als das Zehnfache ist. Weiterhin ist zur Verhinderung, daß Reaktionsmaterialien und erzeugte Produkte bei dem Abstand 19 verbleiben, das Verhältnis bevorzugt gleich oder weniger als das 10 000-fache, mehr bevorzugt gleich oder weniger als das 1000-fache und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als das 100-fache.
  • Das Flußsteuermittel ist nicht besonders beschränkt, solange es den Druckverlust in bezug auf den Fluß von Gases Flüssigkeit steuert. Das Flußsteuermittel, bei dem ein Perforationsloch gebildet ist oder ein Perforationsloch gebildet werden kann, ist bevorzugt, beispielsweise das Flußsteuermittel, worin ein Plattenteil, umfassend ein Loch, einen Schlitz und eine Aussparung (ausgesparter Bereich) verwendet wird, oder das Flußsteuermittel, worin eine reguläre Packung, wie zylindrische Teilchen en Raum zwischen zwei Sieben auffüllt. Angesichts der leichten Verarbeitung ist das Fließsteuermittel, bei dem das Plattenteil, umfassend das Loch, den Schlitz und die Aussparung (ausgesparter Bereich) verwendet wird, bevorzugt.
  • Bezüglich des Fließsteuermittels kann eine flache ringförmige Platte 30, die in 19(a) dargestellt ist, beispielsweise verwendet werden.
  • Die ringförmige Platte 30 als Flußsteuermittel umfaßt einen ringförmigen Körperbereich 31 und zwei Verstärkungsteile 32, die entlang einer Innenseite des ringförmigen Körperbereiches 31 überbrückt sind.
  • Vier ausgesparte Bereiche 33a–33d, die in einer Richtung in Richtung zu einem zentralen Bereich des ringförmigen Körperbereiches 31 ausgespart sind, sind auf einer äußeren peripheren Kante 31a des ringförmigen Körperbereiches 31 gebildet.
  • Ein Außendurchmesser der ringförmigen Platte 30 (ringförmiger Körperbereich 31) entspricht einem Innendurchmesser des Säulenbehälters 11 und ein Innendurchmesser des ringförmigen Körperbereiches 31 ist kleiner als ein Außendurchmesser des unterbringenden Behälters 20 für den strukturellen Wabenkörper.
  • Wie in den 17(a) und 17(b) gezeigt ist, ist die ringförmige Platte 30 fixiert, um so vorgesehen zu sein, daß die äußere periphere Kante 31a des ringförmigen Körperbereiches 31 mit einer Innenwandoberfläche 11a des Säulenbehälters 11 in Kontakt ist.
  • Wie in 19(b) gezeigt ist, entspricht ein Loch, gebildet durch ausgesparten Bereich 33a und die Innenwandoberfläche 11a einem Perforationsloch 35. Die Länge des Perforationsloches 35 entspricht der Dicke der ringförmigen Platte 30 (ringförmiger Körperbereich 31).
  • Wenn die ringförmige Platte 30, die in 19 gezeigt ist, verwendet wird, wird eine Gesamtzahl von vier Perforationslöchern 35 durch die ausgesparten Bereiche 33a–33d und die Innenwandoberfläche 11a gebildet.
  • Das meiste des Abstandes 19 wird durch den ringförmigen Körperbereich 31 an einer Position geschlossen, bei der die ringförmige Platte 30 vorgesehen ist. Demzufolge werden die Portionen oberhalb und unterhalb der ringförmigen Platte 30 in der Axialrichtung (Höhenrichtung) miteinander nur durch das Perforationsloch 35 perforiert, und der Druckverlust in bezug auf das Durchleiten von Gas-Flüssigkeit durch das Perforationsloch 35 wird so gesteuert, daß es zumindest PL1 ≥ PL2 erfüllt.
  • Obwohl die ringförmige Platte 30, wie in 19 gezeigt, als Flußsteuermittel verwendet wird, kann die ringförmige Platte 30, die in 19 gezeigt ist, die nicht die ausgesparten Bereiche 33a–33d umfaßt, die aber ein oder zwei oder mehrere (z. B. vier) Löcher in dem ringförmigen Körperbereich 31 als Perforationslöcher umfaßt, die die ausgesparten Bereiche 33a–33d substituieren, verwendet werden.
  • Unter Bezugnahme auf die 20 und 21 wird eine Säulen-Kontaktanlage gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • Bezüglich einer Säulen-Kontaktanlage 100, dargestellt in 20, ist eine grundsätzliche Struktur davon gleich wie die Säulen-Kontaktanlage 10, die in 17 gezeigt ist. Jedoch ist die Säulen-Kontaktanlage 100 verschieden von der Säulen-Kontaktanlage 10, weil ein kleiner röhrenförmiger Körper 130 verwendet wird, der die ringförmige Platte 30, dargestellt in 19, als Fließsteuermittel substituiert. Elemente, für die die gleichen Bezugszeichen wie in 17 gelten, sind gleich wie in 17.
  • Wie in 20 dargestellt, wird in der Säulen-Kontaktanlage 100 ein Flansch 140 zwischen der Behälter 20 an der oberen Stufe und einem Auslaß 16 in einem Zustand gebildet, worin eine innere periphere Kante des Flansches 140 im Inneren des Säulenbehälters 11 lokalisiert ist und eine äußere periphere Kante sich nach auswärts des Säulenbehälters 11 erstreckt, zur Bildung eines Flansches 140.
  • Der röhrenförmige Körper 130 (siehe 21) als Fließsteuermittel ist zwischen dem Behälter 20 an der oberen Stufe und dem Flansch 140 vorgesehen.
  • Der Röhrenkörper 130 umfaßt einen röhrenförmigen Körperbereich 131 und eins oder zwei oder mehrere Löcher (Perforationslöcher) 132, die in dem röhrenförmigen Körperbereich 131 gebildet sind.
  • Der röhrenförmige Körper 130 ist in einem Zustand vorgesehen, worin ein oberer peripherer Bereich 131a des röhrenförmigen Körperbereiches 131 mit dem Flansch 140 in Kontakt gebracht wird und ein unterer peripherer Kantenbereich 131b des röhrenförmigen Körperbereiches 131 mit dem Behälter 20 bei der oberen Stufe in Kontakt gebracht ist. Demzufolge wird ein oberes Ende des Abstandes 19 geschlossen.
  • Innere und äußere Durchmesser des röhrenförmigen Teils 130 entsprechen dem inneren und äußeren Durchmesser des Behälters 20.
  • Weil das obere Ende des Abstandes 19 geschlossen ist, gelangt Gas-Flüssigkeit, das/die durch den Abstand 19 fließt, nur durch das Perforationsloch 132 des röhrenförmigen Körpers 130. Das Perforationsloch 132 hat eine Funktion, die gleich ist wie das Perforationsloch 35, das in 19(b) gezeigt ist, wobei der Druckverlust in bezug auf das durchfließende Gas/Flüssigkeit so gesteuert wird, daß zumindest PL1 ≥ PL2 erfüllt wird.
  • In 20(a) kann eine röhrenförmige Wand des Behälters 20 an der oberen Stufe nach oben verlängert sein (in einer Richtung zum Auslaß 16), bis sie in einem Zustand vorliegt, der gleich ist wie der, bei dem die röhrenförmige Wand mit dem röhrenförmigen Körper 130 in Kontakt gebracht ist, und eine oder zwei oder mehrere Löcher (Perforationslöcher) werden in einem elongierten Bereich der röhrenförmigen Wand auf gleiche Weise wie in 21 gebildet, zum Substituieren des röhrenförmigen Körpers 130 bei der Verwendung.
  • Wenn ein oberes Ende der röhrenförmigen Wand des Behälters 20 an der oberen Stufe mit dem Flansch 140 in Kontakt gebracht wird, können ein oder zwei oder mehrere Löcher (Perforationslöcher) direkt in der röhrenförmigen Wand des Behälters ohne Elongierung der röhrenförmigen Wand des Behälters 20 bei der oberen Stufe aufwärts gebildet werden. In diesem Fall dient der Behälter 20 an der oberen Stufe ebenso als Fließsteuermittel, so daß das Fließsteuermittel an einer Position der gleichen Höhe wie der strukturelle Wabenkörper an der oberen Stufe angeordnet ist.
  • Das Fließsteuermittel (zum Beispiel die ringförmig Platte 30, der röhrenförmige Körper 130 und der Behälter 20, worin Löcher gebildet sind) kann an einer gewünschten Höhenposition in dem Säulenbehälter 11, zum Beispiel an einem Einlaß, Auslaß oder an einer Zwischenposition des Abstandes 19 vorgesehen sein. Wie in 17(a) gezeigt ist, kann, wenn das Fließsteuermittel an der oberen Seite des Behälters 20 an der oberen Stufe vorgesehen ist, dies leicht befestigt und entfernt werden, und somit ist es angesichts der Verarbeitbarkeit bevorzugt.
  • In der Anlage 10 (17) oder der Anlage 100 (20) dieser Erfindung können Führungsmittel (ein Teil zum Verhindern des Einfließens von Gasblasen) 40 zum Führen von Gasblasen zu dem Unterbringen der Behälter 20 für den strukturellen Wabenkörper zwischen einer Zuführöffnung 15 für das Gas und die Flüssigkeit, die an einem Boden des Säulenbehälters 11 angeordnet ist und dem Abstand 19, gebildet durch den unterbringenden Behälter 20 für den strukturellen Wabenkörper, an der Bodenstufe vorgesehen sein.
  • Das Führungsmittel 40 ist ein Mittel zum Führen des Gases (Gasblasen), zugeführt über die Zuführöffnung 15 zu dem strukturellen Wabenkörper an der Bodenstufe (nämlich Mittel zur Verhinderung, daß das Gas in den Abstand 19 fließt). Die Form oder die Struktur des Führungsmittels 40 ist nicht besonders beschränkt, solange das Führungsmittel 40 die Gasblasen führen kann (nämlich verhindern kann, daß die Gasblasen in den Abstand fließen). Beispielsweise können Führungsmittel 40 mit einer Struktur, wie in 22 gezeigt, verwendet werden.
  • Das Führungsmittel 40 ist durch einen ringförmigen flachen Plattenbereich 41 und einen röhrenförmigen Bereich 42 konfiguriert, der von einer inneren peripheren Kante des ringförmigen flachen Plattenbereiches 41 zu einer Seite vorsteht. Das Führungsmittel 40 kann einen zweiten röhrenförmigen Bereich enthalten, der sich von einer äußeren peripheren Kante des ringförmigen flachen Plattenbereiches 41 zu einer Richtung erstreckt, die dem röhrenförmigen Bereich 42 entgegengesetzt ist.
  • Ein Außendurchmesser des ringförmigen flachen Plattenbereiches 41 entspricht dem Innendurchmesser des Säulenbehälters 11 und die äußere periphere Kante des ringförmigen flachen Plattenbereiches 41 ist so fixiert, wie sie mit der Innenwandoberfläche 11a des Säulenbehälters in Kontakt steht. Der Außendurchmesser des ringförmigen flachen Plattenbereiches 41 kann eingestellt sein, so daß er etwas mehr ist als der Innendurchmesser des Säulenbehälters 11, so daß der ringförmige flache Plattenbereich 41 gegen die Innenwandoberfläche 11a des Säulenbehälters gepreßt werden kann.
  • In einem Beispiel, das in 22 gezeigt ist, ist eine umgebende Oberfläche des unterbringenden Behälter 20 an der Bodenstufe abwärts elongiert, so daß sie ein röhrenförmiger Wandbereich 20a ist. Das Führungsmittel 40 ist so vorgesehen, daß es mit dem röhrenförmigen Wandbereich 20a kombiniert ist.
  • In dem Führungsmittel 40 liegt der ringförmige flache Plattenbereich 41 direkt einem Abstandseinlaß 19a bei einem Intervall w1 gegenüber, und der röhrenförmige Bereich 42 und der röhrenförmige Wandbereich 20a liegen einander bei einem Intervall w2 in einem Zustand direkt gegenüber, daß sie in einem Bereich der Länge w3 überlappen.
  • Die Intervalle w1 und w2 und die Länge w3 haben nicht notwendigerweise die gleiche Größe. Die Länge w3 muß notwendigerweise lang genug sein, um das Einfließen der Gasblasen zu verhindern, und je länger sie ist, um so besser ist dies. Im allgemeinen ist die Dichte der Gasblasen deutlich kleiner als die Dichte der Flüssigkeit, und es ist wenig wahrscheinlich, daß die Gasblasen abwärts in der Flüssigkeit selbst in einem turbulenten Fluß sich bewegen. Demzufolge kann die Länge w3 gleich oder mehr als die Größe der Gasblasen sein.
  • Die Länge w3 ist bevorzugt gleich oder mehr als 5 mm, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10 mm und noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20 mm. Die Obergrenze der Länge w3 wird bestimmt durch die Größe des Säulenbehälters 11 und die Größe des unterbringenden Behälters 20 für den strukturellen Wabenkörper und die Anzahl der Stufen des unterbringenden Behälters 20 bestimmt.
  • Angesichts der Verhinderung, daß die Gasblasen bei Intervallen w1 und w2 fließen, ist es bevorzugt, daß die Intervalle w1 und w2 möglichst klein sind. Es ist nicht notwendig, daß das Intervall w1 gleich ist wie das Intervall w2. Die Intervalle w1 und w2 sind bevorzugt gleich oder weniger als 50 mm, mehr bevorzugt gleich oder weniger als 30 mm und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 10 mm.
  • Die Gasblasen, die in dem Gas- der Flüssigkeit enthalten sind, die von einer Pfeilrichtung in 22 geführt werden, werden in Richtung zu dem strukturellen Wabenkörper 22, der in dem Behälter 20 untergebracht ist, durch den Betrieb der Führungsmittel 40 geführt (ringförmiger flacher Plattenbereich 41 und röhrenförmiger Bereich 42) und es wird verhindert, daß sie sich in Richtung zum Einlaß des Abstandes 19a bewegen.
  • In der Anlage 10 (17) oder der Anlage 100 (20) dieser Erfindung können die Abstandsbereiche zwischen der Vielzahl von Stufen der unterbringenden Behälter 20 vorgesehen sein, unter Erhalt von Fluß-abgleichenden Platten 14 als Rückfluß-Verhinderungsmittel in den Abstandsbereichen. Die Fluß-abgleichenden Platten 14 haben eine Vielzahl von Löchern darin mit jeweils einem Lochdurchmesser von 0,5 bis 8 mm.
  • Wenn die Fluß-abgleichenden Platten 14 eine Vielzahl von Löchern vorgesehen werden, fungieren, wenn die Gasblasen durch die Löcher vom Boden bis zur oberen Seite gelangen, die Gasblasen als Stopfen für die Löcher, um den Rückfluß der Flüssigkeit durch die Löcher von der oberen Seite bis zum Boden einzuschränken.
  • Bezüglich der Fluß-abgleichenden Platte können perforierte Platten wie Stanzmetalle des oben beschriebenen Bereiches eines Lochdurchmessers und dicke Wabenplatten (dicke strukturelle Wabenplatten) verwendet werden.
  • Bei Verwendung der perforierten Platten als Fluß-abgleichende Platten ist, weil das Öffnungsverhältnis in bezug auf die Fläche der perforierten Platte mit den Lochdurchmessern der perforierten Platte assoziiert ist, angesichts des Erhaltes einer Rückmisch-Einschränkungswirkung das Öffnungsverhältnis bevorzugt gleich oder weniger als 70%, mehr bevorzugt gleich oder weniger als 60%, noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 50% und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 45%. Angesichts des Unterdrückens des Druckverlustes, wenn Gas-Flüssigkeit durch die perforierte Platte gelangt und angesichts der Verhinderung der Erzeugung eines stagnierenden Bereiches des Flusses in der Säulen-Kontaktanlage 10 (17) oder der Säulen-Kontaktanlage 100 (20) ist das Öffnungsverhältnis in bezug auf die Fläche der perforierten Platte bevorzugt gleich oder mehr als 1%, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10%, noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20% und noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 31%.
  • Bei Verwendung der dicken Wabenplatten als Fluß-abgleichende Platten umfassen einige ein Öffnungsverhältnis von nahezu 100%. Ein wichtiger Faktor für die Einschränkung der Rückmischung der Flüssigkeit ist der Lochdurchmesser der Fluß-ausgleichenden Platten. Demzufolge kann das Öffnungsverhältnis größer sein. Die dicke Wabenplatte umfaßt eine Vielzahl von Herstellungsverfahren und Produkten. Demzufolge kann die Platte mit einem kleinen Öffnungsverhältnis verwendet werden. In diesem Fall ist angesichts der Unterdrückung des Druckverlustes, wenn Gas-Flüssigkeit durch die dicke Wabenplatte gelangt, und angesichts der Verhinderung der Erzeugung eines stagnierenden Teils des Flusses in der Säulen-Kontaktanlage 10 (17) oder der Säulen-Kontaktanlage 100 (20) das Öffnungsverhältnis der dicken Wabenplatte bevorzugt gleich oder mehr als 1%, mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10%, noch mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20% und weiter bevorzugt gleich oder mehr als 31%.
  • Die Fluß-ausgleichenden Platten sind so vorgesehen, daß sie nicht einen der strukturellen Wabenkörper neben den Fluß-ausgleichenden Platten darauf oder darunter kontaktieren. Wenn die Fluß-abgleichenden Platten die strukturellen Wabenkörper neben den Fluß-abgleichenden Platten darauf oder darunter kontaktieren, ist dies nicht bevorzugt, weil die Rückmisch-Einschränkungswirkung durch die Fluß-abgleichende Platte reduziert wird. Der Ausdruck ”nicht in Kontakt mit” schließt kein Beispiel aus, worin die Fluß-abgleichenden Platten durch die strukturellen Wabenkörper getragen und fixiert werden, so daß sie in den Abstandsbereichen gehalten werden.
  • Die Formen oder die Strukturen der strukturellen Wabenkörper 22, die in der Säulen-Kontaktanlage 10 (17) oder der Säulen-Kontaktanlage 100 (20) verwendet werden, sind nicht besonders beschränkt und somit können allgemein bekannte Verfahren verwendet werden. Beispielsweise kann als struktureller Wabenkörper 22 einer, bei dem ein flacher Plattenfilm und ein gewellter Plattenfilm alternativ in der Dickenrichtung gestapelt ist und die Querschnittsform eines jeden engen röhrenförmigen Kanals in der Breitenrichtung eine im wesentlichen dreieckige Form ist, verwendet werden. Der Ausdruck ”eine im wesentlichen dreieckige Form” betrifft eine dreieckige Form, worin eine oder mehrere Eckenteil rund sind oder ein oder mehrere Seiten gekrümmte Linien umfassen. Bezüglich der externen Form und der Struktur eines solchen strukturellen Wabenkörpers kann die, die in 3 gezeigt ist, verwendet werden.
  • Der strukturelle Wabenkörper 50, dargestellt in 3, wird konfiguriert durch alternierendes Stapeln des flachen Plattenfilmes 51 und des gewellten Plattenfilmes 52, worin eine Vielzahl von parallelen engen röhrenförmigen Kanälen 53 mit im wesentlichen dreieckigen Formen gebildet wird (in jeder Form ist eine Ecke rund und zwei Seiten umfassen gekrümmte Linien).
  • Wenn der strukturelle Wabenkörper 22 als strukturierter Katalysator verwendet wird, wird der strukturelle Wabenkörper 50, dargestellt in 3, als Trägerkörper des Katalysators verwendet. Der Katalysator wird auf einer Oberfläche des strukturellen Wabenkörpers 50 fixiert. Die Oberfläche des strukturellen Wabenkörpers ist auf eine Oberfläche in Kontakt mit dem Gas oder der Flüssigkeit gerichtet, nämlich Innenwandoberflächen der Vielzahl von engen röhrenförmigen Kanälen, die der strukturelle Wabenkörper hat, und eine äußere Oberfläche des strukturellen Wabenkörpers.
  • In der Säulen-Kontaktanlage 10 (17) dieser Erfindung wird ein Vorgang (Mechanismus) zum Erhöhen der Kontakteffizienz von Gas-Flüssigkeit in dem strukturellen Wabenkörper 22 beim Kontakt des Gases mit der Flüssigkeit in dem Aufwärtsstrom durch die ringförmige Platte 30 als Flußsteuermittel, das in dem Abstand 19 vorgesehen ist, beschrieben.
  • In der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung wird der Druckverlust (PL1) des Gases und der Flüssigkeit, die durch den Abstand 19 gelangen, durch die ringförmige Platte 30 als Flußsteuermittel, die in dem Abstand 19 vorgesehen ist, gesteuert, daß er gleich oder mehr ist als der Druckverlust (PL2) des Gases und der Flüssigkeit, die durch den strukturellen Wabenkörper 22 (PL1 ≥ PL2) gelangen, und zwar. Demzufolge fließen das Gas und die Flüssigkeit leichter durch den strukturellen Wabenkörper 22 als zu dem Abstand 19, so daß ein Nebenfluß zu dem Abstand 19 eingeschränkt und der Fluß von Gas-Flüssigkeit auf dem strukturellen Wabenkörper 22 zusammengeführt wird. Demzufolge wird die Kontakteffizienz von Gas-Flüssigkeit in dem strukturellen Wabenkörper 22 erhöht. Eine bestimmte Menge von Gas und Flüssigkeit fließt jedoch durch den Abstand 19.
  • Ebenfalls kann bei der Säulen-Kontaktanlage 100 (20) dieser Erfindung der gleiche Vorteil durch den röhrenförmigen Körper 130 als Fließsteuermittel erhalten werden.
  • Die Steuerung des Druckverlustes kann durch Berechnungen ebenso wie durch Experimente bestätigt werden.
  • Wenn Gas-Flüssigkeit durch den strukturellen Wabenkörper 22 fließt, hängt der Druckverlust stark von dem Friktionsverlust in den engen röhrenförmigen Kanälen ab. Er kann gemäß einer Formel, die allgemein als Fanning-Gleichung (Handbook of Chemical Engineerings, herausgegeben von Society of Chemical Engineers, Japan, die überarbeitete sechste Auflage (Maruzen 1999) S. 286) bekannt ist, berechnet werden. Im allgemeinen umfaßt der Abstand 19 eine größere Querschnittsfläche als die engen röhrenförmigen Kanäle des strukturellen Wabenkörpers, so daß der Friktionsverlust des Abstandes ignoriert werden kann. Demzufolge ist der dominante Druckverlust, wenn Gas-Flüssigkeit durch den Abstand 19 fließt, ein lokaler Verlust, wenn Gas-Flüssigkeit durch das Fließsteuermittel 30 fließt. Wenn beispielsweise das Fließsteuermittel die Perforationslöcher (spezifisch die ringförmige Platte 30, umfassend die Perforationslöcher 35 oder den röhrenförmigen Körper 130, umfassend die Perforationslöcher 132 beispielsweise) umfaßt, kann der Druckverlust durch Verwendung von bekannten Formeln berechnet werden, zum Berechnen des Druckverlustes, wenn Gas-Flüssigkeit durch die Löcher oder die Öffnungen fließt (K. S. Knaebel, Chemical Engineering 88 (1981) 116).
  • Der Friktionsverlust ist einer von Druckverlusten, nämlich ein Druckverlust durch Friktion an Wandoberflächen der Kanäle, wenn das Fluid in die Kanäle fließt. Der lokale Verlust wird ebenfalls als Formverlust bezeichnet und ist ein Druckverlust, verursacht durch Änderungen in den Formen der Kanäle. Ein anderer Druckverlust wird durch Schwerkraft verursacht (assoziiert mit der Dichte des Fluids), was als statischer Kopfverlust bezeichnet wird.
  • Diese Formeln betreffen einen Einzelphasenfluß, worin nur das Gas oder nur die Flüssigkeit fließt. Der Druckverlust, wenn nur das Gas in der Anlage fließt, oder der Druckverlust, wenn nur die Flüssigkeit in der Anlage fließt, kann individuell berechnet und bewertet werden, um das Fließsteuermittel zu planen.
  • Wenn nur das Gas oder nur die Flüssigkeit fließt, kann, wenn der Druckverlust in dem Abstand größer ist als der Druckverlust in dem strukturellen Wabenkörper, die Beziehung gleicher Größenordnung des Druckverlustes gesehen werden, wenn das Gas und die Flüssigkeit gleichzeitig fließen.
  • Wenn der Druckverlust des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Flusses berechnet wird, wird ein Verfahren zum Abschätzen des Druckverlustes des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Flusses auf Basis der Druckverluste vorgeschlagen, wenn jede Phase aus dem Gas und der Flüssigkeit als einzelne Phase fließt, was als Verfahren von Lockart-Martinelli bekannt ist. Eine ungefähre Korrelationsformel von Chisholm kann beispielsweise zum Berechnen des Friktionsverlustes verwendet werden. Ein Berechnungsverfahren, bekannt als Murdock-Formel beispielsweise kann für den lokalen Verlust der Öffnung verwendet werden (JSME Data Book, Hydraulic Losses in Pipes and Ducts (The Japan Society of Mechanical Engineers, 1979) S. 189 [in japanisch]).
  • In der Säulen-Kontaktanlage 10 (17) oder der Säulen-Kontaktanlage 100 (20) dieser Erfindung wird ein Vorgang (Mechanismus) zum Erhöhen der Kontakteffizienz zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in dem strukturellen Wabenkörper 22, wenn das Gas mit der Flüssigkeit in dem Aufwärtsstrom in Kontakt gebracht wird, wobei ein Führungsmittel 40 als Mittel zum Führen des zugeführten Gases (Gasblasen) zu dem strukturellen Wabenkörper an der Bodenstufe vorgesehen ist (nämlich ein Mittel zur Verhinderung, daß die Gasblasen in den Abstand 19 fließen) wird beschrieben.
  • Wenn das Gas mit der Flüssigkeit in dem Aufwärtsfluß in Kontakt gebracht wird, ist, wenn die Flüssigkeit in einer kontinuierlichen Phase ist, während das Gas in einer dispergierten Phase ist, die als Gasblase vorhanden ist, das Führungsmittel 40 an der Seite des Einlasses 19a des Abstandes 19 zusätzlich zu dem Druckverlust durch die ringförmige Platte 30 oder den röhrenförmigen Körper 130 als Fließkontrollmittel vorgesehen, so daß ein Nebenfluß zu dem Abstand 19 vorteilhafterweise weiter gesteuert werden kann.
  • Gemäß dem Betreiben des Führungsmittels 40 werden Gasblasen zu dem strukturellen Wabenkörper 22 geführt, so daß der statische Kopfverlust an dem strukturellen Wabenkörper 22 reduziert wird. Demzufolge wird die Flüssigkeit ebenfalls zu dem strukturellen Wabenkörper 22 geführt. Weil der Abstand 19 nicht abgedichtet ist, wird der Abstand 19 mit der Flüssigkeit aufgefüllt. Wenn die Gasblasen nicht in den Abstand 19 fließen, fließt der Flüssigkeitsfluß durch den Abstand 19 abwärts. Das heißt, der interne Zirkulationsfluß der Flüssigkeit wird in der Anlage 10 (17) oder der Anlage 100 (20) erzeugt, während nahezu das gesamte Gas zu dem strukturellen Wabenkörper fließt, so daß die Kontakteffizienz zwischen dem Gas und der Flüssigkeit in dem strukturellen Wabenkörper 22 verbessert werden kann.
  • Die Säulen-Kontaktanlage 10 (17) oder die Säulen-Kontaktanlage 100 (20) dieser Erfindung kann als Anlage verwendet werden, bei der das Gas mit der Flüssigkeit stabil in Kontakt gebracht wird. Beispielsweise wird der strukturelle Wabenkörper 12 als strukturierter Katalysator nach Bedarf verwendet, so daß er für eine Hydrierungsreaktion, Dehydrierungsreaktion, Oxidationsreaktion, Zersetzungsreaktion, Alkylierungsreaktion, Acylierungsreaktion, Veretherungsreaktion, Veresterungsreaktion und dergleichen verwendet werden kann. Spezifisch kann die Säulen-Kontaktanlage als synthetische Reaktionsanlage für tertiäres Amin unter Verwendung von Alkohol primären oder sekundären Aminen verwendet werden.
  • <Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage>
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Verfahren (Verfahren zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit oder Verfahren zum Reagieren von Gas-Flüssigkeit) zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung auf der Basis der Säulen-Kontaktanlage 10 gemäß 1 beschrieben.
  • Beim Betreiben der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung wird Gas-Flüssigkeit von dem unteren Säulenbereich 15 zugeführt, durch den strukturellen Wabenkörper 12 geleitet und von dem oberen Säulenbereich 16 entladen, unter Bildung des Aufwärtsstromes.
  • Es wird allgemein überlegt, daß die Turbulenz des Flusses in dem Aufwärtsstrom des Gas-Flüssigkeit-Zweiphasen-Systems beachtlich ist, wenn eine Gasleerrohr-Geschwindigkeit groß ist. Erfindungsgemäß kann das Gas mit der Flüssigkeit angemessen in Kontakt gebracht werden, selbst wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit gleich oder mehr als 0,05 m/s ist. Die Gasleerrohr-Geschwindigkeit kann gleich oder mehr als 0,1 m/s sein und kann ebenfalls gleich oder mehr als 0,3 m/s sein. Die obere Grenze der Gasleerrohr-Geschwindigkeit wird durch einen Ursprungsdruck (Leitungsdruck) des Gases bestimmt, die Gasleerrohr-Geschwindigkeit kann bevorzugt gleich oder weniger als 10 m/s, mehr bevorzugt gleich oder weniger als 1 m/s und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 0,5 m,/s sein.
  • Die Säulenkontaktanlage wird betrieben zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit, so daß die Gasleerrohr-Geschwindigkeit bevorzugt 0,0001 bis 0,5 m/s, mehr bevorzugt 0,0005 bis 0,1 m/s und noch mehr bevorzugt 0,001 bis 0,05 m/s ist. Die Gasleerrohr-Geschwindigkeit wird erhalten durch Dividieren der Fließrate der Flüssigkeit oder des Gases durch die Querschnittsfläche der Säule.
  • Beim Betreiben der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung wird angesichts der Verbesserung der Kontakteffizienz zwischen dem Gas und der Flüssigkeit das Gas mit der Flüssigkeit kontaktiert, so daß das Gas-Halten bevorzugt 0,05 bis 0,8, mehr bevorzugt 0,1 bis 0,7 und noch mehr bevorzugt 0,2 bis 0,6 sein kann. Das Gas-Halten ist auf eine Volumenfraktion gerichtet, die durch das Gas in einem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-System besetzt ist. Das Gas-Halten wird ebenfalls als Lochfraktion bezeichnet. Manchmal wird das Gas-Halten als lokale Menge für einen kleinen Raum definiert, der aus einem willkürlichen Bereich herausgenommen wird. Das Gas-Halten wird als Volumenfraktion des Gases in der gesamten Anlage definiert.
  • Beim Betreiben der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung kann angesichts der Verstärkung einer Wirkung zum Einschränken des Rückflusses durch die Fluß-abgleichenden Bereiche 14a–14g und angesichts der Verbesserung der Dispersion der Gasblasen in der Säulen-Kontaktanlage 10 ein durchschnittlicher Durchmesser der Gasblasen in dem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Fluß bevorzugt 0,1 bis 30 mm und mehr bevorzugt 0,5 bis 20 mm sein. Eine Einstellung des Durchmessers der Gasblasen kann durch Einstellen der Oberflächenspannung der Flüssigkeit beispielsweise eingestellt werden.
  • Im Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung wird die Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung innerhalb des oben erwähnten Bereiches der Leerrohr-Geschwindigkeit verwendet, so daß eine Verteilungsbreite der Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit eingeengt werden kann, zur Verbesserung der Kontakteffizienz zu dem Gas und der Flüssigkeit. Insbesondere ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleerrohr-Geschwindigkeit größer sein kann. Weiterhin werden das Gas-Halten und der Durchmesser der Gasblasen in dem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-System so eingestellt, daß die Kontakteffizienz zwischen dem Gas und der Flüssigkeit weiter verbessert wird.
  • Wenn die Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung nicht verwendet wird, kann, selbst wenn das Betriebsverfahren dieser Erfindung angewandt wird, die Verteilungsbreite der Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit nicht eingeengt werden.
  • Erfindungsgemäß wird ein Beispiel unten detailliert beschrieben, worin die engen röhrenförmigen Kanäle einen hydraulischen Durchmesser der Querschnittsform in der Breitenrichtung von gleich oder mehr als 0,1 mm und weniger als 1 mm umfassen.
  • <Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage gemäß Aspekt (I)>
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Verfahren (Verfahren zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit oder Verfahren zum Reagieren von Gas-Flüssigkeit) zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung auf der Basis der Säulen-Kontaktanlage 10, die in 9 gezeigt ist, beschrieben.
  • Beim Betreiben der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung wird Gas-Flüssigkeit von dem unteren Säulenbereich 15 zugeführt, durch den strukturellen Wabenkörper 12 geleitet und durch den oberen Säulenbereich 16 entladen, unter Bildung des Aufwärtsstromes.
  • Es wird allgemein überlegt, daß die Turbulenz des Flusses in dem Aufwärtsstrom des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems beachtlich ist, wenn eine Gasleerrohr-Geschwindigkeit groß ist. Erfindungsgemäß kann jedoch das Gas mit der Flüssigkeit angemessen in Kontakt gebracht werden, selbst wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit gleich oder mehr als 0,05 m/s ist. Die Gasleerrohr-Geschwindigkeit kann gleich oder mehr als 0,1 m/s sein und kann ebenfalls gleich oder mehr als 0,3 m/s sein. Die obere Grenze der Gasleerrohr-Geschwindigkeit wird durch einen Ursprungsdruck (Leitungsdruck) des Gases bestimmt, die Gasleerrohr-Geschwindigkeit kann bevorzugt gleich oder weniger als 10 m/s, mehr bevorzugt gleich oder weniger als 1 m/s und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 0,5 m/s sein.
  • Die Säulen-Kontaktanlage wird betrieben, zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit, so daß die Gasleerrohr-Geschwindigkeit bevorzugt 0,0001 bis 0,5 m/s, mehr bevorzugt 0,0005 bis 0,1 m/s und noch mehr bevorzugt 0,001 bis 0,05 m/s ist.
  • Beim Betreiben der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung wird angesichts der Verbesserung der Kontakteffizienz zwischen dem Gas und der Flüssigkeit das Gas mit der Flüssigkeit kontaktiert, so daß das Gas-Halten bevorzugt 0,05 bis 0,8, mehr bevorzugt 0,1 bis 0,7 und noch mehr bevorzugt 0,2 bis 0,6 sein kann.
  • Beim Betreiben der Säulen-Kontaktanlage 10 dieser Erfindung kann angesichts der Verbesserung der Dispersion der Gasblasen in der Säulen-Kontaktanlage 10 ein durchschnittlicher Durchmesser der Gasblasen in dem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Fluß bevorzugt 0,1 bis 30 mm und mehr bevorzugt 0,5 bis 20 mm sein. Die Einstellung. des Durchmessers der Gasblasen kann durch Einstellen der Oberflächenspannung der Flüssigkeit beispielsweise eingestellt werden.
  • Bei dem Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung ist es innerhalb des oben erwähnten Bereiches der Leerrohr-Geschwindigkeit vorteilhaft, daß der Fließzustand des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Flusses durch Verwendung der Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung stabilisiert wird, und eine Verbesserung bei der Kontakteffizienz zwischen dem Gas und der Flüssigkeit wird erhalten. Insbesondere ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleerrohr-Geschwindigkeit größer sein kann. Weiterhin werden das Gas-Halten und der Durchmesser der Gasblasen in dem Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Fluß so eingestellt, daß die Kontakteffizienz zwischen dem Gas und der Flüssigkeit weiter verbessert wird.
  • Wenn die Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung nicht verwendet wird, kann selbst dann, wenn das Betriebsverfahren dieser Erfindung angewandt wird, die Wirkung, daß der Fließzustand des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems stabilisiert ist, nicht erhalten werden.
  • <Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage gemäß Aspekt (II)>
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Verfahren (Verfahren zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit oder Verfahren zum Reagieren von Gas-Flüssigkeit) zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung auf der Basis der Säulen-Kontaktanlage 10 (17), dargestellt in 17, oder der Säulen-Kontaktanlage 100 (20) beschrieben.
  • Beim Betreiben der Säulen-Kontaktanlage 10 (17) oder der Säulen-Kontaktanlage 100 (20) dieser Erfindung wird Gas-Flüssigkeit von einem Einlaß 15 zugeführt, durch den strukturellen Wabenkörper 22 geleitet und durch einen Auslaß 16 entladen, unter Bildung des Aufwärtsstromes.
  • Es wird allgemein überlegt, daß der Nebenstrom zu dem Abstand 19 beachtlich in dem Aufwärtsstrom des Gas-Flüssigkeits-Zweiphasen-Systems ist, wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit hoch ist. Erfindungsgemäß kann jedoch das Gas mit der Flüssigkeit angemessen in dem strukturellen Wabenkörper kontaktiert werden, selbst wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit gleich oder mehr als 0,05 m/s ist, weil der Nebenfluß zu dem Abstand 19 durch die Funktion der ringförmigen Platte 30 oder des röhrenförmigen Körpers 130 als Flußsteuermittel eingeschränkt werden kann. Die Gasleerrohr-Geschwindigkeit kann gleich oder mehr als 0,1 m/s sein und kann ebenfalls gleich oder mehr als 0,3 m/s sein. Die obere Grenze der Gasleerrohr-Geschwindigkeit wird bestimmt durch den Ursprungsdruck (Leitungsdruck) des Gases, die Gasleerrohr-Geschwindigkeit kann bevorzugt gleich oder weniger als 10 m/s, mehr bevorzugt gleich oder weniger als 1 m/s und noch mehr bevorzugt gleich oder weniger als 0,5 m/s sein.
  • Die Säulen-Kontaktanlage wird betrieben, zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit, so daß die Gasleerrohr-Geschwindigkeit bevorzugt 0,0001 bis 0,5 m/s, mehr bevorzugt 0,0005 bis 0,1 m/s und noch mehr bevorzugt 0,001 bis 0,05 m/s ist.
  • Beim Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung wird die Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung innerhalb des oben erwähnten Bereiches der Leerrohr-Geschwindigkeit verwendet, so daß der Vorteil zum Einschränken des Nebenflusses zum Abstand 19 verbessert werden kann. Insbesondere ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Gasleerrohr-Geschwindigkeit größer sein kann. Wenn die Säulen-Kontaktanlage dieser Erfindung nicht verwendet wird, kann selbst wenn das Arbeitsverfahren dieser Erfindung verwendet wird, die Wirkung zum Einschränken des Nebenflusses nicht erhalten werden.
  • Diese Erfindung umfaßt die folgenden Ausführungsbeispiele:
    Punkt 1. Säulen-Kontaktanlage zum Kontaktieren von Gas mit Flüssigkeit in einem Aufwärtsstrom in einem Säulenbehälter, umfassend:
    zwei oder mehr Stufen von strukturellen Wabenkörpern, die vertikal in dem Säulenbehälter angeordnet sind, wobei jeder der strukturellen Wabenkörper eine Vielzahl von parallelen engen röhrenförmigen Kanälen aufweist;
    einen Raumbereich mit einer Länge, die gleich oder länger als 5 mm und gleich oder weniger als das Zweifache eines Innendurchmessers des Säulenbehälters ist, gebildet zwischen den jeweiligen Stufen der zwei oder mehreren Stufen der strukturellen Wabenkörper; und
    einen Fluß-abgleichenden Bereich, vorgesehen als Rückfluß-Verhinderungsmittel in jedem Raumbereich zwischen den jeweiligen Stufen, so daß der Fluß-abgleichende Bereich mit den strukturellen Wabenkörpern nicht in Kontakt gebracht wird, wobei der Fluß-abgleichende Bereich eine Vielzahl von Löchern mit Lochdurchmessern von 0,5 bis 8 mm aufweist.
    Punkt 2. Säulen-Kontaktanlage gemäß Punkt 1, worin vier oder mehr Stufen in dem Säulenbehälter in der vertikalen Richtung untergebracht sind.
    Punkt 3. Säulen-Kontaktanlage gemäß Punkt 1 oder 2, worin die Länge des Abstandsbereiches gleich oder mehr als 10 mm und gleich oder weniger als ein Innendurchmesser des Säulenbehälters ist.
    Punkt 4. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 3, worin die Länge des Raumbereiches gleich oder mehr als 20 mm und gleich und weniger als 1/2 eines Innendurchmessers des Säulenbehälters ist.
    Punkt 5. Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 1 bis 4, worin der Innendurchmesser des Säulenbehälters gleich oder mehr als 50 mm ist.
    Punkt 6. Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 1 bis 5, worin der Fluß-ausgleichende Bereich in dem Abstandsbereich an einer Zwischenposition der strukturellen Wabenkörper neben dem Fluß-abgleichenden Bereich darauf und darunter angeordnet ist.
    Punkt 7. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 6, worin der Fluß-abgleichende Bereich eine Vielzahl von Löchern mit Lochdurchmessern von 0,8 bis 6 mm und bevorzugt 1 bis 5 mm umfaßt.
    Punkt 8. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 7, worin der Fluß-abgleichende Bereich durch eine perforierte Platte mit einem Öffnungsverhältnis von 1 bis 70% konfiguriert ist.
    Punkt 9. Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 1 bis 8, worin der Fluß-abgleichende Bereich durch eine perforierte Platte mit einem Öffnungsverhältnis von 10 bis 60%, bevorzugt 20 bis 50% und mehr bevorzugt 31 bis 45% konfiguriert ist.
    Punkt 10. Säulen-Kontaktanlage nach Punkt 8 oder 9, worin der Fluß-abgleichende Bereich durch eine perforierte Platte mit einer Dicke von 0,5 bis 20 mm, bevorzugt 0,5 bis 10 mm und mehr bevorzugt 1 bis 5 mm konfiguriert ist.
    Punkt 11. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 7, worin der Fluß-abgleichende Bereich durch eine strukturelle Wabenplatte mit einer Dicke von gleich oder mehr als 5 mm und gleich oder weniger als 25% einer Höhe des strukturellen Wabenkörpers gebildet ist.
    Punkt 12. Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 1 bis 7 und 11, worin der Fluß-abgleichende Bereich durch eine strukturelle Wabenplatte mit einer Dicke von gleich oder mehr als 10 mm und gleich oder weniger als 25% einer Höhe des strukturellen Wabenkörpers und bevorzugt gleich oder mehr als 20 mm und gleich oder weniger als 25% der Höhe des strukturellen Wabenkörpers gebildet ist.
    Punkt 13. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 12, worin in der Säulen-Kontaktanlage der Fluß-abgleichende Bereich als Rückfluß-Verhinderungsmittel unterhalb des strukturellen Wabenkörpers an der Bodenstufe in einem Zustand vorgesehen ist, worin der Fluß-abgleichende Bereich nicht mit dem strukturellen Wabenkörper in Kontakt gebracht ist.
    Punkt 14. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 13, worin ein hydraulischer Durchmesser einer Querschnittsform des engen röhrenförmigen Kanals in der Breitenrichtung gleich oder mehr als 0,1 mm und weniger als 1 mm ist.
    Punkt 15. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 14, worin ein hydraulischer Durchmesser einer Querschnittsform des engen röhrenförmigen Kanals in der Breitenrichtung gleich oder mehr als 0,5 mm und weniger als 1 mm ist.
    Punkt 16. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 15, worin die Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle in der Breitenrichtung ausgewählt ist aus kreisförmigen, ovalen, polygonalen und im wesentlichen polygonalen Formen.
    Punkt 17. Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 1 bis 15, worin die Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle in der Breitenrichtung polygonal oder im wesentlichen polygonal ist, ausgewählt aus hexagonalen, pentagonalen, quadratischen und dreieckigen Formen.
    Punkt 18. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 15, worin die Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle in der Breitenrichtung eine dreieckige oder im wesentlichen dreieckige Form ist.
    Punkt 19. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 18, worin der strukturelle Wabenkörper konfiguriert ist durch alternierendes Stapeln eines flachen Filmes und eines gewellten Filmes in der Dickenrichtung und die Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle in der Breitenrichtung eine im wesentlichen dreieckige Form ist.
    Punkt 20. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 19 zum Kontaktieren von Gas und Flüssigkeit, zugeführt von dem Boden der Anlage miteinander in dem Aufwärtsfluß des Säulenbehälters und anschließendes Herausnehmen des Gases und der Flüssigkeit über eine obere Seite der Anlage, weiterhin umfassend:
    einen Behälter, der den strukturellen Wabenkörper darin in dem Säulenbehälter unterbringt;
    einen Abstand, der kontinuierlich von einem Boden bis zu einer oberen Seite des Säulenbehälters in der Höhenrichtung zwischen dem Säulenbehälter und dem unterbringenden Behälter für den strukturellen Wabenkörper ist; und
    Fließsteuermittel, die an einer gewünschten Höhenposition der Abstandes vorgesehen sind, zum Steuern, daß der Druckverlust (PL1) des Gases und der Flüssigkeit, das/die durch den Abstand geleitet werden, gleich oder mehr ist als ein Druckverlust (PL2) des Gases und der Flüssigkeit, die durch den strukturellen Wabenkörper geleitet werden.
    Punkt 21. Säulen-Kontaktanlage gemäß Punkt 20, worin das Fließsteuermittel eine Beziehung PL1/PL2 ≥ 2 erfüllt.
    Punkt 22. Säulen-Kontaktanlage gemäß Punkt 21, worin das Flußsteuermittel eine Beziehung PL1/PL2 ≥ 4 erfüllt.
    Punkt 23. Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 20 bis 22, worin das Fließsteuermittel eine Beziehung PL1/PL2 ≤ 10 000, bevorzugt PL1/PL2 ≤ 1000 und mehr bevorzugt PL1/PL2 ≤ 100 erfüllt.
    Punkt 24. Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 20 bis 23, weiterhin umfassend Führungsmittel zwischen einer Zuführöffnung für das Gas und die Flüssigkeit und einem Abstand, gebildet durch den Säulenbehälter und einem Behälter zum Unterbringen eines strukturellen Wabenkörpers der Bodenstufe darin, wobei die Zuführöffnung an dem Boden des Säulenbehälters vorgesehen ist, worin das Zuführmittel Gasblasen, die von der Zuführöffnung zu dem strukturellen Wabenkörper an der Bodenstufe zugeführt werden, führt.
    Punkt 25. Säulen-Kontaktanlage gemäß Punkt 24, worin das Führungsmittel mit einem ringförmigen flachen Plattenbereich und einem röhrenförmigen Bereich konfiguriert ist, der von einer inneren peripheren Kante des ringförmigen flachen Plattenbereiches zu einer Seite vorsteht; wobei das Führungsmittel einen röhrenförmigen Wandbereich umfaßt, konfiguriert durch eine periphere Wand des unterbringenden Behälters, der sich abwärts erstreckt, wobei ein Zwischenraum w1 zwischen dem ringförmigen flachen Plattenbereich und einem Einlaß des Abstandes und einem Bereich w2 zwischen einem röhrenförmigen Bereich und einem röhrenförmigen Wandbereich jeweils gleich oder weniger als 50 mm, bevorzugt gleich oder weniger als 30 mm und mehr bevorzugt gleich oder mehr als 10 mm sind; und eine Länge w3 der Bereiche des röhrenförmigen Bereiches und des röhrenförmigen Wandbereiches, die in dem Zwischenraum w2 überlappen, gleich oder mehr als 5 mm, bevorzugt gleich oder mehr als 10 mm und mehr bevorzugt gleich oder mehr als 20 mm ist.
    Punkt 26. Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 20 bis 25, worin das Fließsteuermittel ein Perforationsloch umfaßt oder darin gebildetes Perforationsloch aufweisen kann und ein oder zwei oder mehrere Perforationslöcher vorgesehen sind.
    Punkt 27. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 20 bis 26, worin
    das Fließsteuermittel durch eine ringförmige Platte gebildet ist,
    das Fließsteuermittel ein Perforationsloch umfaßt oder ein darin gebildetes Perforationsloch aufweisen kann, und
    ein oder zwei oder mehrere Perforationslöcher vorgesehen sind.
    Punkt 28. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 20 bis 26, worin eine obere Seite des Abstandes geschlossen ist, das Fließsteuermittel durch einen röhrenförmiges Teil gebildet ist, das röhrenförmige Teil ein Perforationsloch umfaßt und ein oder zwei oder mehrere Perforationslöcher vorgesehen sind.
    Punkt 29. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 20 bis 26, worin eine obere Seite des Abstandes geschlossen ist, das Fließsteuermittel ein Behälter zum Unterbringen des strukturellen Wabenkörpers ist, worin ein Perforationsloch gebildet ist, und eine oder zwei oder mehrere Perforationslöcher vorgesehen sind.
    Punkt 30. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 20 bis 29, worin das Fließsteuermittel auf einer oberen Seite des gepackten strukturellen Wabenkörpers an der oberen Stufe auf einer Innenseite des Säulenbehälters oder an einer Position der gleichen Höhe wie der strukturelle Wabenkörper an der oberen Stufe vorgesehen ist.
    Punkt 31. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 20 bis 30, worin der Behälter, der den strukturellen Wabenkörper an einer der Stufen unterbringt, durch eine Kombination einer Vielzahl der Behälter konfiguriert ist.
    Punkt 32. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Punkte 1 bis 31, worin der strukturelle Wabenkörper mit einer Oberfläche versehen ist, auf der ein Katalysator immobilisiert ist.
    Punkt 33. Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 1 bis 32, umfassend einen Schritt zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit bei einer Flüssigkeitsleerrohr-Geschwindigkeit von 0,0001 bis 0,5 m/s und einer Gasleerrohr-Geschwindigkeit von 0,05 bis 10 m/s.
    Punkt 34. Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage gemäß Punkt 33, umfassend einen Schritt des Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit bei einer Flüssigkeitsleerrohr-Geschwindigkeit von 0,0005 bis 0,1 m/s, bevorzugt 0,001 bis 0,05 m/s und einer Gasleerrohr-Geschwindigkeit von 0,05 bis 1 m/s, bevorzugt 0,1 bis 0,5 m/s.
    Punkt 35. Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage gemäß Punkt 33 oder 34, worin das Gas und die Flüssigkeit miteinander in Kontakt gebracht werden, so daß ein Gas-Halten innerhalb eines Bereiches von 0,05 bis 0,8 ist.
    Punkt 36. Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage gemäß einem der Punkte 33 bis 35, worin das Gas und die Flüssigkeit miteinander kontaktiert werden, so daß ein Gas-Halten innerhalb eines Bereiches von 0,1 bis 0,7 und bevorzugt 0,2 bis 0,6 ist.
  • Beispiele
  • Die folgenden Beispiele erläutern Beispiele dieser Erfindung. Die Beispiele werden zur Erläuterung dieser Erfindung offenbart und sollen nicht den Umfang dieser Erfindung beschränken. Diese Erfindung wird weiterhin auf der Basis der folgenden Beispiele erläutert.
  • (Auswertung durch die Verweilzeitauswertung)
  • Ein Indikator wird augenblicklich (innerhalb ungefähr einer Sekunde) durch eine Spritze in einen Zwischenbereich einer Leitung vor dem Mischen von Gas mit Flüssigkeit injiziert. Als Indikator wird 1 ml wäßrige NaCl-Lösung mit 20 mass% für den Erhalt einer Verweilzeitverteilung der Flüssigkeit verwendet.
  • Gas-Flüssigkeit (umfassend den Indikator) wird zu einer Säulen-Kontaktanlage in einem Aufwärtsstrom geführt und von einem Becher empfangen, so daß das Gas und die Flüssigkeit, die von der Säulen-Kontaktanlage abgelassen sind, voneinander getrennt werden. Dann wird die elektrische Leitfähigkeit der Flüssigkeit gemessen. Die gemessene elektrische Leitfähigkeit wird in die Konzentration unter Verwendung einer Kalibrierungskurve (Korrelationslinie) zwischen der Konzentration und der elektrischen Leitfähigkeit umgewandelt.
  • Die Konzentrationsantwort wird während der Zeit erhalten, die gemessen wird von dem Zeitpunkt, wenn der Indikator injiziert ist, bis zu dem Zeitpunkt, wenn der Indikator vollständig von der Anlage entladen ist. Die gemessene Zeit ist gleich oder mehr als das zumindest Vierfache der Zeit, berechnet durch Dividieren eines Volumens (umfassend ein Volumen des Durchgehens von einem Indikatoreinlaß zu der Anlage und ein Volumen von dem Durchgehen von der Anlage zu dem Becher zum Messen der elektrischen Leitfähigkeit) der Anlage durch die Fließrate der Flüssigkeit. Es ist zu beachten, daß die Länge der Rohrleitung von einer Indikator-Injektionsposition zu der Säulen-Kontaktanlage und die Länge der Leitung von der Anlage zum Becher (Meßposition für die elektrische Leitfähigkeit) möglichst kurz ist zur Verminderung der Wirkung eines anderen Fließzustandes als der von der Anlage für die Messung.
  • Wenn die Konzentrationsantwort des Indikators, wie in 4(a) gezeigt ist, normalisiert ist, so daß das Integral 1 ist, kann die Verweilzeitverteilung E(t), dargestellt durch eine tatsächliche Zeit t erhalten werden, wie in 4(b) gezeigt ist. Dann wird E(t) durch eine durchschnittliche Verweilzeit τ, die nicht-dimensional ist, multipliziert unter Erhalt einer Verweilzeitverteilung E(θ), dargestellt durch eine nicht-dimensionale Zeit θ, wie in 4(c) gezeigt ist. Es ist zu beachten, daß 5 eine Ansicht ist, die eine Verweilzeitverteilung in einem komplett gemischten Fluß zeigt.
  • (Auswertung durch die Anzahl N der Behälter)
  • Die Verweilzeitverteilung, nämlich der Fließzustand wird bewertet durch Verwendung eines Behälter-in-Serien-Modells, bekannt als Modell, das die Verweilzeitverteilung ausdrückt. Das Behälter-in-Serien-Modell betrifft ein Modell, worin die Anlage hypothetisch in vollständig gerührte Behälter jeweils mit gleichen Volumina unterteilt wird und der Fließzustand wird durch die Anzahl N der Behälter und die Verweilzeitverteilung wird durch eine Gleichung (I) ausgedrückt (Literatur 1).
  • Es ist zu beachten, daß der vollständig gerührte Behälter eine Vorrichtung ist, worin der vollständig gemischte Fluß als innerer Fließzustand angenommen wird. Eine Tatsache, daß die Anzahl der Behälter = 1 ist, entspricht dem vollständig gemischten Fluß. Wenn die Anzahl N der Behälter mehr als 1 ist, ist der Fluß enger bei einem Pfropfenfluß.
  • Im allgemeinen zeigt eine Tatsache, daß eine Verweilzeitverteilung eng an dem vollständig gemischten Fluß ist (wenn die Zahl N der Behälter eng bei 1 liegt), daß das Mischen des Fluids im Inneren der Anlage beachtlich ist, wie oben erwähnt. Das heißt die Tatsache zeigt, daß der Fluß sehr turbulent ist und der Fluß ist weiter instabil, die Breite der Residenzeitverteilung ist breit. Die Tatsache, daß die Anzahl N der Behälter mehr als 1 ist, betrifft eine Tatsache, daß der Fluß abgeglichen und die Breite der Residenzzeitverteilung eng ist. Die Zahl N der Behälter kann durch eine Gleichung (II) von einer Varians σt 2 der Residenzzeitverteilung E(t) oder einer Varians σt 2 der Residenzzeitverteilung E(θ) erhalten werden.
  • τ in der Gleichung (II) betrifft eine durchschnittliche Verweilzeit und kann durch eine Gleichung (III) auf gleiche Weise wie in 4 erhalten werden. Die Varians σt 2 und die Varians σθ 2 kann durch eine Gleichung (IV) erhalten werden.
  • [Gleichung 1]
    Figure 00750001
  • Figure 00760001
  • Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3
  • Säulen-Kontaktanlagen 100A bis 100C wurden wie in 6(a) bis 6(c) gezeigt verwendet (Elemente mit Bezugszeichen, die gleich sind wie in 1 dargestellt, sind auf die gleichen Elemente gerichtet). Die Anlage mit zwei der gepackten Stufen, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, entsprachen der Anlage 100A, wie in 6(a) gezeigt ist, die Anlage mit vier der gepackten Stufen entsprach der Anlage 100B, wie in 6(b) gezeigt ist, und die Anlage mit der einzelnen gepackten Stufe entsprach der Anlage 100C, wie in 6(c) gezeigt ist.
  • Die Säule (Säulenbehälter 11), die aus einem Acrylharz mit einem Innendurchmesser von 85 mm und einer Höhe von 830 mm gebildet war, so daß der Fließzustand gering werden kann, wurde verwendet.
  • Der strukturelle Wabenkörper wurde von einer Position von 115 mm von einer Bodenoberfläche der Säule aufwärts gestapelt.
  • Als struktureller Wabenkörper wurde eine Aluminium-Mikrowabe (Breite des engen röhrenförmigen Kanals von 1,5 mm) mit hexagonalen engen röhrenförmigen Kanälen, die als Wabe geformt waren, hergestellt von Shin Nippon Feather Core Co., Ltd., verwendet. Der strukturelle Wabenkörper wurde in eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 84 mm und einer Höhe von 26 mm geschnitten. Insgesamt 16 der strukturellen Wabenkörper wurden verwendet. Wenn die strukturellen Wabenkörper gestapelt wurden, waren die engen röhrenförmigen Kanäle nicht abgeglichen, um miteinander konsistent zu sein.
  • Die Fluß-abgleichende Platte hatte eine Dicke von 1 mm und einen Durchmesser von 84 mm und war eine perforierte Platte mit Lochdurchmessern und Abständen, wie in Tabelle 1 gezeigt ist. Eine Anordnung der Löcher in der perforierten Platte entsprach einer gleichseitigen dreieckigen Anordnung, so daß eine Form der Linien, die zentrale Punkte der Löcher verbinden, einem gleichseitigen Dreieck entsprachen.
  • In 6(b) (Beispiele 2 bis 5) waren Abstandsbereiche 113a bis 113c jeweils zwischen den (vier) strukturellen Wabenkörpern 112a bei der ersten Stufe und den (vier) strukturellen Wabenkörpern 112b bei der zweiten Stufe, zwischen den (vier) strukturellen Wabenkörpern 112b bei der zweiten Stufe und den (vier) strukturellen Wabenkörpern 112c bei der dritten Stufe und zwischen den (vier) strukturellen Wabenkörpern 112c bei der dritten Stufe und den (vier) strukturellen Wabenkörpern 112d bei der vierten Stufe gebildet.
  • Die Abstandsbereiche 113a bis 113c waren jeweils mit Fluß-abgleichenden Platten 114a bis 114c versehen. Eine Fluß-abgleichende Platte 117 war ebenfalls unter den (vier) strukturellen Wabenkörpern 112a vorgesehen.
  • In den Beispielen und Vergleichsbeispielen, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, brachten die Säulen-Kontaktanlagen 100A bis 100C jeweils die strukturellen Wabenkörper mit der Anzahl der gepackten Stufen, der Anzahl der strukturellen Wabenkörper, die in der Einfüllstufe installiert waren, und den Längen der Abstandsbereiche zwischen den jeweiligen Stufen, wie jeweils in Tabelle 1 gezeigt ist, unter. Die Länge des Abstandsbereiches entspricht einer Länge von der die Dicke der Fluß-abgleichenden Platte subtrahiert wurde.
  • Im Beispiel 1 (6(a)) war eine Fluß-abgleichende Platte 114a in dem Abstandsbereich 113a zwischen den Stufen vorgesehen, und eine Fluß-abgleichende Platte 117 war ebenfalls unter den strukturellen Wabenkörpern an der Bodenstufe vorgesehen, so daß insgesamt zwei der der Fluß-abgleichenden Platten verwendet wurden. In den Beispielen 2 bis 5 (6(b)) waren die Fluß-abgleichenden Platten 114a bis 114c jeweils in den Abstandsbereichen 113a bis 113c zwischen den Stufen vorgesehen, und eine Fluß-abgleichende. Platte 117 war ebenfalls unter den strukturellen Wabenkörpern 112a an der Bodenstufe vorgesehen, so daß insgesamt vier der Fluß-abgleichenden Platten verwendet werden.
  • Weil die einzelne Stufe in dem Vergleichsbeispiel 1 (6(c)) vorgesehen war, waren der Abstandsbereich 113 und die Fluß-abgleichende Platte 114 nicht vorhanden, während nur die Fluß-abgleichende Platte 117 vorgesehen war. In den Vergleichsbeispielen 2 und 3 waren in 6(b) die Fluß-abgleichenden Platten nicht in den Abstandsbereichen 113a bis 113c vorgesehen und die Fluß-abgleichende Platte 117 war ebenfalls nicht vorgesehen.
  • Ein Verfahren zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit unter Verwendung der Säulen-Kontaktanlage, wie in 6 und Tabelle 1 gezeigt ist, wurde wie folgt durchgeführt.
  • Luft wurde als Gas verwendet und Ionen-Austauschwasser als Flüssigkeit bei Umgebungstemperatur verwendet. Das Gas und die Flüssigkeit wurden von unabhängigen Leitungen durch Fließmeter zugeführt, so daß die Fließrate des Gases und die Fließrate der Flüssigkeit konstant gehalten wurden.
  • Die Leitungen für das Gas und die Flüssigkeit wurden vor dem Eintritt in die Säule verbunden, so daß das Gas und die Flüssigkeit durch ein gerades Rohr mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 30 mm in Form einer Gas-Dispersion zugeleitet wurden. Das gerade Rohr wurde mit einem Verteilrohr mit einem graduell zunehmenden Querschnitt verbunden, so daß dieses konisch zulief. Ein Auslaß des Verteilrohrs entsprach einem Innendurchmesser der Säule, die mit einer Bodenseite der Säule zu verbinden war.
  • Das Gas und die Flüssigkeit flossen bei einer Leerrohr-Geschwindigkeit, dargestellt in 1, in die Säule von dem Boden und wurden über die obere Seite abgelassen. Die Leerrohr-Geschwindigkeit war entsprechend einer generellen Definition und wurde berechnet durch Dividieren der Fließrate durch die Querschnittsfläche der Säule. Das Öffnungsverhältnis des strukturellen Wabenkörpers (die Breite des engen röhrenförmigen Kanals war 1,5 mm), der hier verwendet wurde, war ungefähr 98%, was groß ist. Demzufolge variiert, selbst wenn die Leerrohr-Geschwindigkeit mit einem Öffnungsverhältnis des strukturellen Wabenkörpers als Referenz berechnet wurde, die Leerrohr-Geschwindigkeit maximal um 2%.
    Figure 00800001
  • Die Beispiele 1 und 2 und das Vergleichsbeispiel 1 sind Beispiele, bei denen die Anzahl der Stufen geändert wurde, in denen die strukturellen Wabenkörper gepackt waren.
  • Im Beispiel 1 war die Anzahl der Stufen der gepackten strukturellen Wabenkörper zwei und Zwischenräume mit einer Höhe von 39 mm waren jeweils auf und unterhalb einer Fluß-abgleichenden Platte (perforierte Platte; Lochdurchmesser 3 mm, Abstand 5 mm und Öffnungsverhältnis 33%) mit einer Dicke von 1 mm vorgesehen, so daß die Länge der Abstandsbereiche 78 mm war (nicht umfassend die Dicke der Fluß-abgleichenden Platte).
  • In Beispiel 2 war die Zahl der Stufen der gepackten strukturellen Wabenkörper vier, und Abstände mit einer Höhe von 13 mm jeweils wurden auf und unterhalb einer Fluß-abgleichenden Platte (perforierte Platte; Lochdurchmesser 3 mm, Abstand 5 mm und Öffnungsverhältnis 33%) mit einer Dicke von 1 mm vorgesehen, so daß die Länge der Abstandsbereiche 26 mm war (nicht umfassend die Dicke der Fluß-abgleichenden Platte).
  • Im Vergleichsbeispiel 1 war die Zahl der Stufen der strukturellen Wabenkörper eins und nur eine Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) 117, gezeigt in 6(c), war vorgesehen.
  • Ein Wert der Zahl N der Behälter, berechnet von der Verweilzeitverteilung, war 1,3 bei Vergleichsbeispiel 1 der einzelnen Stufe der strukturellen Wabenkörper, was eng an einem Wert 1 in dem vollständig gemischten Fluß war. Demzufolge wurde festgestellt, daß der Fluß eng bei dem vollständig gemischten Fluß, wie allgemein bekannt ist, und somit konnte der Fluß-abgleichende Vorteil nicht bestätigt werden.
  • Im Gegenstand dazu waren bei Beispiel 1 mit zwei Stufen der gepackten strukturellen Wabenkörper und bei Beispiel 2 mit vier strukturellen der strukturellen Wabenkörper die Werte der Zahlen N der Behälter 1,8, bzw. 2,4. Demzufolge war offensichtlich, daß die Flüsse enger bei dem Pfropfenfluß lagen und somit konnte der Fluß-abgleichende Vorteil bestätigt werden. Beim Beispiel 2, bei dem die Zahl der Stufen besonders groß war, war der Fluß-abgleichende Vorteil beachtlich.
  • Die Beispiele 3 bis 5 zeigen Beispiele mit Konfigurationen, die gleich waren wie bei dem Beispiel 2, worin die Leerrohr-Geschwindigkeit des Gases und der Flüssigkeit geändert wurde.
  • Die Vergleichsbeispiele 2 und 3 zeigen Beispiele, umfassend Konfigurationen, die nahezu gleich warten wie die von Beispiel 2, von dem alle Fluß-abgleichenden Platten (perforierte Platten) entfernt waren.
  • Bei den Beispielen 3 und 4 war die Gasleerrohr-Geschwindigkeit mehr als beim Beispiel 2. Im allgemeinen wurde erkannt, daß mit Erhöhung der Gasleerrohr-Geschwindigkeit die Turbulenz des Flusses beachtlich war. In den Beispielen 3 und 4 war jedoch der Wert von N nicht sehr verschieden von dem von Beispiel 2, um ausreichend mehr als 1 zu sein. Demzufolge wurde erkannt, daß durch Bildung von vielen Stufen der Fluß stabil ausgerichtet werden konnte.
  • Bei Beispiel 5 war die Flüssigkeitsleerrohr-Geschwindigkeit mehr als beim Beispiel 3. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Fluß-abgleichende Wirkung durch Bildung der multiplen Stufe ebenfalls aufrechterhalten.
  • Wenn die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) nicht verwendet wurde, war, obwohl der Fluß-abgleichende Vorteil bei dem Vergleichsbeispiel 2 von dem Wert von N erkannt werden konnte, die Fluß-abgleichende Wirkung reduziert im Vergleich zu Beispiel 2 unter den gleichen Leerrohr-Geschwindigkeitsbedingungen. Bei Vergleichsbeispiel 3, bei dem die Gasleerrohr-Geschwindigkeit erhöht war, war der Wert von N signifikant eng an 1 und somit konnte das Fluß-abgleichende Ergebnis nicht bestätigt werden.
  • Beispiele 6 bis 13 und Vergleichsbeispiele 4 und 5
  • Bei den Beispielen 6 bis 13 und den Vergleichsbeispielen 4 und 5 wurde wie bei den Beispielen 1 bis 5 die Säulen-Kontaktanlage, dargestellt in 6 und Tabelle 2, verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die Beispiele 2 und 4 sind ebenfalls als Referenz gezeigt.
  • Figure 00840001
  • Figure 00850001
  • In den Beispielen 6 bis 9 und Vergleichsbeispiel 4 wurden Fluß-abgleichende Platten (perforierte Platten), die von jenen gemäß Beispiel 2 verschieden waren, verwendet zum Vergleich eines Vorteils, erhalten diesen, mit dem von Beispiel 2.
  • Beim Vergleich des Wertes der Zahl N der Behälter im Beispiel 2 mit der von den Beispielen 6 bis 9 und Vergleichsbeispiel 4 konnte eine beachtliche Wirkung nicht durch einen Unterschied des Lochdurchmessers und des Abstandes (Öffnungsverhältnis) erkannt werden.
  • Durch Erhöhen der Gasleerrohr-Geschwindigkeit wurden dann die Beispiele 10 bis 13 und Vergleichsbeispiel 5 mit Beispiel 4 verglichen. Gemäß dem Wert der Zahl N der Behälter wurde erkannt, daß die Fluß-abgleichende Wirkung bei den Beispielen 10 bis 13 wie beim Beispiel 4 aufrechterhalten werden konnte. Die Beispiele 10 und 13 zeigen jedoch N = 1,5, was ein ziemlich kleiner Wert ist, und die Fluß-abgleichende Wirkung war etwas reduziert. Beim Vergleichsbeispiel 5 war der Wert von N einer und eng an 1 und die Fluß-abgleichende Wirkung konnte nicht bestätigt werden.
  • Es wurde überlegt, daß dann, wenn das Öffnungsverhältnis der Fluß-abgleichenden Platte (perforierte Platte) klein war, ein stagnierender Bereich des Flusses im Inneren der Säule generiert wurde, zum Abbauen des Fließzustandes. Es wurde überlegt, daß dann, wenn der Lochdurchmesser der Fluß-abgleichenden Platte (perforierte Platte) groß war, die Wirkung durch die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) zur Verhinderung des Rückmischens reduziert wurde und somit waren Bedingungen darin ähnlich wie bei Vergleichsbeispiel 2 oder 3, worin die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) nicht verwendet wurde. Es wird festgestellt, daß ein Luftblasen-Durchmesser bei diesen Experimenten ungefähr zwischen 3 und 12 mm war.
  • Beispiele 14 und 15 und Vergleichsbeispiele 6 und 7
  • In den Beispielen 14 und 15 und in den Vergleichsbeispielen 6 und 7 wurde wie bei den Beispielen 1 bis 5 die Säulen-Kontaktanlage, die in 6 und Tabelle 3 gezeigt ist, verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Hier sind die Beispiele 2 und 4 ebenfalls als Referenz gezeigt.
  • Figure 00880001
  • In den Beispielen 14 und 15 und den Vergleichsbeispielen 6 und 7 wurde die Breite der Abstandsbereiche 113a bis 113c (nicht umfassend eine Dicke der Fluß-abgleichenden Platte), wie in 6(b) gezeigt, geändert zum Vergleich mit den Beispielen 2 und 4.
  • In den Beispielen 14 und 15 wurden Zwischenräume mit einer Höhe von 26 mm jeweils auf und unterhalb einer Fluß-abgleichenden Platte (perforierte Platte) mit einer Dicke von 1 mm vorgesehen, so daß die Länge der Abstandsbereiche 52 mm war (nicht umfassend die Dicke der Fluß-abgleichenden Platte). In den Vergleichsbeispielen 6 und 7 waren Zwischenräume mit einer Höhe von 2 mm jeweils auf und unterhalb einer Fluß-abgleichenden Platte (perforierte Platte) mit einer Dicke von 1 mm vorgesehen, so daß die Länge der Abstandsbereiche 4 mm war (nicht umfassend die Dicke der Fluß-abgleichenden Platte).
  • Von den bei den Beispielen 14 und 15 erhaltenen Ergebnissen wurde bestätigt, daß der Wert der Zahl N der Behälter durch die Gasleerrohr-Geschwindigkeit geändert wurde. In jedem der Beispiele 14 und 15 konnte jedoch der Fluß-abgleichende Vorteil bestätigt werden. Insbesondere war der Wert N bei Beispiel 14 mehr als bei den Beispielen 2. Bei einer Gasleerrohr-Geschwindigkeit zwischen jenen von den Beispielen 14 und 15 ist der Wert von N ungefähr ein Wert zwischen diesen.
  • Im Gegensatz dazu wurde bei Vergleichsbeispiel 6 die Fluß-abgleichende Wirkung von dem Wert von N erkannt, während bei Beispiel 2 mit der gleichen Gasleerrohr-Geschwindigkeit-Bedingung der Wert von N im Vergleichsbeispiel 6 kleiner war als beim Beispiel 2 und bestätigt werden konnte, daß der Fluß-abgleichende Vorteil vermindert war, und beim Vergleichsbeispiel 7 war der Wert von N eng an 1 und der Fluß-abgleichende Vorteil wurde nicht bestätigt. Es wurde erkannt, daß dann, wenn die Länge des Abstandsbereiches klein war, insbesondere in einem Fall, bei dem die Gasleerrohr-Geschwindigkeit groß war, der Fluß-abgleichende Vorteil reduziert war. Es wird festgestellt, daß ein Luftblasen-Durchmesser bei diesen Experimenten ungefähr zwischen 3 und 12 mm war. Für den Erhalt einer ausreichenden Fluß-abgleichenden Wirkung wird überlegt, daß es notwendig ist, daß die Länge des Abstandsbereiches mehr ist als der Luftblasen-Durchmesser.
  • Beispiele 16 bis 18 und Vergleichsbeispiel 8
  • Bei den Beispielen 16 bis 18 und dem Vergleichsbeispiel 8 wurde wie bei den Beispielen 1 bis 5 die Säulen-Kontaktanlage, die in 6 und Tabelle 4 gezeigt ist, verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Hier ist Beispiel 3 ebenfalls als Referenz gezeigt.
  • Figure 00910001
  • Die Beispiele 16 und 17 zeigen Beispiele, bei denen die Fluß-abgleichenden Platten geändert wurden. Bei Beispiel 16 wurden zwei perforierte Platten mit unterschiedlichem Lochdurchmesser und Abstand als Fluß-abgleichende Platten 114a bis 114c in den Abstandsbereichen 113a bis 113c, wie in 6(b) gezeigt ist, verwendet. Die Konfiguration des Abstandsbereiches war wie folgt.
  • Von einer oberen Seite wurden 26 mm, 13 mm und 26 mm Abstände in dieser Reihenfolge vorgesehen. Als eine obere Fluß-abgleichende Platte wurde eine perforierte Platte mit einem Lochdurchmesser von 2 mm und einem Abstand von 3 mm (Öffnungsverhältnis von 40%, Dicke 1 mm) zwischen den Abständen von 26 mm und 13 mm fixiert. Als untere Fluß-abgleichende Platte wurde eine perforierte Platte mit einem Lochdurchmesser von 3 mm und einem Abstand von 5 mm (Öffnungsverhältnis 33%, Dicke 1 mm) zwischen den Abständen von 13 mm und 26 mm fixiert. Die Länge des Abstandsbereiches war 65 mm (nicht umfassend die Dicken der zwei Fluß-abgleichenden Platten). Das heilt, die Fluß-abgleichenden Platten 114a bis 114c wurden jeweils durch die oben beschriebenen zwei perforierten Platten konfiguriert. Als Fluß-abgleichende Platte 117 wurde eine einzelne perforierte Platte mit einem Lochdurchmesser von 3 mm und einem Abstand von 5 mm (Öffnungsverhältnis von 33% und Dicke von 1 mm) verwendet.
  • Im Beispiel 17 wurden dicke Wabenplatteen (Durchmesser 84 mm, Dicke 26 mm und Öffnungsverhältnis 96%) mit 0,9 mm einer Breite eines engen röhrenförmigen Kanals als Fluß-abgleichende Platten 114a bis 114c der Abstandsbereiche 113a bis 113c, gezeigt in 6(b) verwendet (Aluminium-Mikrowabe, hergestellt von Shin Nippon Feather Core Co., Ltd.). Abstände von 13 mm wurden auf und unterhalb der dicken Wabenplatte vorgesehen, und die Länge der Abstandsbereiche wurde auf 26 mm eingestellt (nicht umfassend die Dicke der Fluß-abgleichenden Platte). Wenn die Dicke der Fluß-abgleichenden Platte in den Abstandsbereichen enthalten war, war die Länge der Abstandsbereiche 52 mm. Als Fluß-abgleichende Platte 117 wurde eine einzelne perforierte Platte mit einem Lochdurchmesser von 1 mm und einem Abstand von 2 mm (Öffnungsverhältnis von 23% und Dicke 1 mm) verwendet.
  • In den Beispielen 16 und 17 war im Vergleich zu Beispiel 3 mit den gleichen Leerrohr-Geschwindigkeitsbedingungen der Wert der Zahl N der Behälter etwas größer und ein höherer Fluß-abgleichender Vorteil konnte bestätigt werden. In einem der Abstandsbereiche konnten unterschiedliche Typen von zwei der Fluß-abgleichenden Platten wie bei Beispiel 16 verwendet werden. Im allgemeinen können der gleiche oder verschiedene Typen einer Vielzahl von Fluß-abgleichenden Platte zur Verwendung kombiniert werden. Gemäß Beispiel 17 wurde erkannt, daß, obwohl das Öffnungsverhältnis der Fluß-abgleichenden Platten groß war, eine ausreichende Rückmisch-Einschränkung erhalten wurde, wenn der Lochdurchmesser klein war.
  • Beispiel 18 und Vergleichsbeispiel 8 zeigen Beispiele, worin ein struktureller Wabenkörper (Durchmesser 84 mm, Dicke 26 mm) mit einer Breite eines engen röhrenförmigen Kanals von 0,9 mm als struktureller Wabenkörper verwendet wurde, der in den Säulenbehälter 11 untergebracht war. Als struktureller Wabenkörper wurde eine Aluminium-Mikrowabe mit einem hexagonalen engen röhrenförmigen Kanal, geformt als Wabe, hergestellt von Shin Nippon Feather Core Core Co., Ltd., verwendet.
  • Beispiel 18 war gleich wie Beispiel 3 mit der Ausnahme, daß die strukturellen Wabenkörper, die in dem Säulenbehälter 11 untergebracht waren, von jenen von Beispiel 3 verschieden waren.
  • Vergleichsbeispiel 8 umfaßt eine Konfiguration, die nahezu gleich ist wie die von Vergleichsbeispiel 1. Das Vergleichsbeispiel 8 unterscheidet sich von Vergleichsbeispiel 1 dahingehend, daß keine Fluß-abgleichende Platte verwendet wurde.
  • Bei dem Vergleichsbeispiel 8 wurde bestätigt, daß dann, wenn der strukturelle Wabenkörper mit einer Breite des engen Rohres von weniger als 1 mm verwendet wurde, der Fluß-abgleichende Vorteil selbst bei einer Einzelstufe der strukturellen Wabenkörper bestätigt wurde. Im Vergleich zu Beispiel 18 wurden die strukturellen Wabenkörper in vier Stufen unterteilt und die Fluß-abgleichenden Platten wurden in den Raumbereichen verwendet, so daß bestätigt wurde, daß der Fluß-abgleichende Vorteil verbessert war.
  • Vergleichsbeispiele 9 und 10
  • Bei den Vergleichsbeispielen 9 und 10 wurde wie bei den Beispielen 1 bis 5 die Säulen-Kontaktanlage, wie in 6 und Tabelle 5 gezeigt, verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Vergleichsbeispiel 1 ist ebenfalls als Referenz gezeigt.
  • Figure 00950001
  • Bei den Vergleichsbeispielen 9 und 10 wurden die Wirkungen der Gas-Dispersion bestätigt.
  • Die Zahl der Stufen der strukturellen Wabenkörper war eins (6(c)) bei den Vergleichsbeispielen 1, 9 und 10.
  • Bei Vergleichsbeispiel 1 war die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) 117 wie in 6(c) gezeigt, vorgesehen. Die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) hatte einen Lochdurchmesser von 3 mm und einen Abstand von 5 mm (Öffnungsverhältnis 33% und Dicke 1 mm).
  • Bei Vergleichsbeispiel 9 waren zwei Fluß-abgleichende Platten (perforierte Platte) 117, die mit einem Raum dazwischen wie in 6(c) gezeigt angeordnet waren, vorgesehen. Beide der Fluß-abgleichenden Platten (perforierte Platte) hatten einen Lochdurchmesser von 1 mm und einen Abstand von 20 mm (Öffnungsverhältnis von 0,23% und Dicke 1 mm) und der Abstand zwischen den zwei Fluß-abgleichenden Platten war 26 mm. Bei Vergleichsbeispiel 10 wurde die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) nicht verwendet.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 1 und 9 war das Gas vor den strukturellen Wabenkörpern durch die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) dispergiert. Weil die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) bei dem Vergleichsbeispiel 10 nicht verwendet wurde, unterscheidet sich Vergleichsbeispiel 10 von den Vergleichsbeispielen 1 und 9 dahingehend, daß Gas-Dispersionsvorgänge nicht wie bei den Vergleichsbeispielen 1 und 9 durchgeführt wurden.
  • In jedem der Vergleichsbeispiele 1, 9 und 10 war die Zahl N der Behälter eng bei 1 und somit war der Fluß eng bei dem vollständig vermischten Fluß.
  • In den 7(a) und 7(b) sind die Verweilzeitverteilungen der Vergleichsversuche 1, 9 und 10 gezeigt. 7(b) zeigt logarithmisch eine vertikale Achse von 7(a). Die durchgezogene Linie zeigt die Verweilzeitverteilung im vollständig vermischten Fluß.
  • Jeder der Flüsse der Vergleichsbeispiele 1, 9 und 10 war beachtlich eng an dem vollständig vermischten Fluß. Wenn die Vergleichsbeispiele 1, 9 und 10 miteinander durch die Verweilzeitverteilung verglichen wurden, wurde nahezu der gleiche Fließzustand bestätigt. Gemäß diesem Ergebnis wurde bestätigt, daß dann, wenn die Fluß-abgleichende Platte (perforierte Platte) (Fluß-abgleichende Platte 117 gemäß 6(c)) an der Bodenstufe vorgesehen war, nahezu kein Fluß-abgleichender Vorteil durch die Gas-Dispersion erhalten wurde.
  • Beim Vergleichsbeispiel 9 wurde ein statischer Druck bei einer Position unter der Fluß-abgleichenden Platte 117 gemessen. Dies kann als Druckverlust angesehen werden, der verursacht wird von dem Stadium, wenn das Gas und die Flüssigkeit den Boden der Säule betraten, bis zu dem Stadium, wenn das Gas und die Flüssigkeit über den oberen Teil der Säule abgelassen wurden. Die Ergebnisse sind in 8 gezeigt. Ein Fehlerbalken zeigt eine Abweichung eines Wertes an, der visuell durch ein Manometer gemessen wurde, und war eine grobe Anzeige der Variation des Wertes.
  • In 8 ist als Vergleich eine Konfiguration, die gleich ist wie die von Vergleichsbeispiel 9, mit der Ausnahme, daß die Fluß-abgleichende Platte 117, wie in 6(c) gezeigt ist, durch zwei Fluß-abgleichende Platten (perforierte Platten, Öffnungsverhältnis 33% und Dicke 1 mm) mit einem Lochdurchmesser von 3 mm und einem Abstand von 5 mm ersetzt wurde, gezeigt. Bei Vergleichsbeispiel 9, bei dem zwei Fluß-abgleichende Platten (perforierte Platten) mit einem Öffnungsverhältnis von 0,23% im Vergleich zu einem Fall, bei dem zwei Fluß-abgleichende Platten (perforierte Platten) mit einem Öffnungsverhältnis von 33% verwendet wurden, wurde bestätigt, daß der Druckverlust beachtlich erhöht war, wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit erhöht wurde. Demzufolge wurde erkannt, daß die Platten bei Vergleichsbeispiel 9 nicht für die Fluß-abgleichenden Platten angesichts des Druckverlustes geeignet waren.
  • Nachfolgend erläutern die Beispiele 19 bis 24 Aspekt (I) dieser Erfindung.
  • Beispiele 19 bis 21 und Vergleichsbeispiele 11 bis 14
  • Das Gas wurde mit der Flüssigkeit unter Verwendung einer Säulen-Kontaktanlage, die in 12 gezeigt ist, in Kontakt gebracht.
  • Die Säule (Säulenbehälter) war aus einem Acrylharz mit einem Innendurchmesser von 85 mm und einer Höhe von 830 mm gebildet, so daß der Fließzustand gesehen werden konnte.
  • Die strukturellen Wabenkörper wurden aufwärts von einer Position von 115 mm von einer Bodenoberfläche der Säule gestartet. Insgesamt 20 strukturelle Wabenkörper wurden gestapelt und untergebracht (eine einzelne Stufe insgesamt).
  • Als struktureller Wabenkörper wurden eine Aluminium-Mikrowabe (Breite des engen röhrenförmigen Kanals 0,9 mm und 1,5 mm) und eine Aluminium-Wabe (Breite des engen röhrenförmigen Kanals 3,5 mm), jeweils mit engen hexagonalen röhrenförmigen Kanälen, die als Wabe geformt waren, wie in Tabelle 6 gezeigt, hergestellt von Shin Nippon Feather Core Co., Ltd., verwendet. Die Breite des engen röhrenförmigen Kanals war eine Länge, dargestellt durch ”a” im Hexagon von 10.
  • Der strukturelle Wabenkörper wurde in eine zylindrische Form mit einem Durchmesser von 84 mm und einer Höhe von 26 mm geschnitten. Wenn die strukturellen Wabenkörper gestapelt wurden, waren die engen röhrenförmigen Kanäle nicht ausgerichtet, um miteinander konsistent zu sein.
  • Ein Verfahren zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit unter Verwendung der Säulen-Kontaktanlage, wie in 12 und Tabelle 6 gezeigt ist, wurde wie folgt durchgeführt.
  • Luft wurde als Gas verwendet und Ionen-Austauschwasser wurde als Flüssigkeit bei Umgebungstemperatur verwendet. Das Gas und die Flüssigkeit wurden von unabhängigen Leitungen durch Fließmeter zugeführt, so daß die Fließrate des Gases und die Fließrate des Flüssigkeit konstant gehalten wurden.
  • Die Leitungen des Gases und der Flüssigkeit wurden vor dem Eintritt in die Säule verbunden, so daß das Gas und die Flüssigkeit durch ein gerades Rohr mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 30 mm flossen, unter Erhalt einer Gas-Dispersion. Das gerade Rohr wurde mit einem Verteilrohr mit einem Querschnitt, der sich graduell erhöht, so daß es konisch verlief, verbunden. Ein Auslaß des Verteilrohrs entsprach einem Innendurchmesser der Säule, das an einer Bodenseite der Säule verbunden werden sollte.
  • Das Gas und die Flüssigkeit flossen bei einer Leerrohr-Geschwindigkeit, dargestellt in 6, in die Säule von dem Boden und wurden über die obere Seite abgelassen. Die Leerrohr-Geschwindigkeit war entsprechend einer allgemeinen Definition und wurde berechnet durch Dividieren der Fließrate durch die Querschnittsfläche der Säule. Weil die Öffnungsverhältnisse der drei Typen der verwendeten strukturellen Wabenkörper ungefähr 96 bis 99% waren, was groß ist, variierte, selbst wenn die Leerrohr-Geschwindigkeit mit der Öffnungsfläche des strukturellen Wabenkörpers als Referenz berechnet wurde, die Leerrohr-Geschwindigkeit nur innerhalb des Bereiches von etwa 1 bis 4%.
    Figure 01010001
  • In den Beispielen 19 bis 21 und den Vergleichsbeispielen 11 bis 14 wurden Experimente mit unterschiedlichen Leerrohr-Geschwindigkeiten des Gases und der Flüssigkeit in bezug auf die drei Typen der strukturellen Wabenkörper durchgeführt.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 11 bis 14 wurde erkannt, daß unabhängig von den Leerrohr-Geschwindigkeiten von Gas und Flüssigkeit der Wert der Zahl N der Behälter, berechnet von der Verweilzeitverteilung, eng bei 1 lag, und der Fluß war nahe bei dem vollständig gemischten Fluß, wie es allgemein bekannt war.
  • Im Gegensatz dazu war bei den Beispielen 19 bis 21 der Wert der Zahl N der Behälter ausreichend mehr als 1 und der Fluß war klar verschieden von dem vollständig gemischten Fluß, während dies näher bei dem Pfropfenschluß lag.
  • Wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit groß war, wurde allgemein überlegt, daß eine Turbulenz des Flusses beachtlich war. Wenn Beispiel 21 mit Beispiel 19 verglichen wurde, war, obwohl der Wert N etwas klein bei Beispiel 21 war, bei dem die Gasleerrohr-Geschwindigkeit groß war, der N ausreichend mehr als 1. Das heißt, selbst wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit groß war, wurde bestätigt, daß der Fluß stabil war.
  • Wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit ein Zwischengeschwindigkeit zwischen der Gasleerrohr-Geschwindigkeit bei Beispiel 19 und der Gasleerrohr-Geschwindigkeit bei Beispiel 21 war, wurde überlegt, daß der Wert von N ungefähr ein Zwischenwert zwischen dem Wert von N bei Beispiel 19 und dem Wert N bei 21 sein kann.
  • Gemäß Beispiel 20 wurde erkannt, daß der Fluß ohne irgendwelche Problem stabilisiert wurde, selbst wenn die Flüssigleerrohr-Geschwindigkeit groß war.
  • In den 13(a) und (13(b) sind die Verweilzeitverteilungen von Beispiel 19 und Vergleichsbeispiel 11 gezeigt. 13(b) zeigt logarithmisch eine vertikale Achse von 13(a). Die durchgezogene Linie zeigt die Verweilzeitverteilung im vollständig vermischten Fluß.
  • Gemäß den 13(a) und 13(b) wurde bestätigt, daß der Fluß von Vergleichsbeispiel 11 sehr eng bei dem vollständig gemischten Fluß lag und der Fluß von Beispiel 19 war klar verschieden von dem vollständig vermischten Fluß und war ziemlich nahe an dem Pfropfenfluß.
  • In den Anlagen der Beispiele 19 bis 21 und der Beispiele 11 bis 14 wurde eine wäßrige Lösung von 1% Methylenblau als Indikator zum Visualisieren des Flusses zum Bestätigen des Fließzustandes verwendet.
  • Wenn die wäßrige Lösung von Methylenblau in die obere Seite dieser Anlagen (Säulen) gemäß den Vergleichsbeispielen 11 bis 14 injiziert wurde, war die Flüssigkeit in der unteren Seite der Säule ebenfalls stark gefärbt. Weiterhin wurde die Farbe in der oberen Seite der Säule beobachtet, daß sie gleich war wie die Farbe in der unteren Seite der Säule in einer kurzen Periode. Es wurde ebenfalls bestätigt, daß die Farbe der Flüssigkeit in der Säule gleichmäßig dünner sowohl in der oberen als auch der unteren Seite im Verlaufe der Zeit war. Dies zeigt, daß die Flußzustände in den Anlagen bei den Vergleichsbeispielen 11 bis 14 eng an dem komplett vermischten Fluß war und daß ein beachtliches Rückvermischen verursacht wurde.
  • Wenn die wäßrige Lösung von Methylenblau in die obere Seite der Anlagen (Säulen) bei den Beispielen 19 bis 21 injiziert wurde, war die Flüssigkeit in der unteren Seite der Säule nahezu nicht gefärbt. Die Farbe in der oberen Seite der Säule war schwächer im Verlauf der Zeit. Dies zeigt, daß das Rückmischen gering war und der Fluß stabil in den Anlagen der Beispiele 19 bis 21 war.
  • Beispiele 22 und 23 und Vergleichsbeispiele 15 und 16
  • Das Gas wurde mit der Flüssigkeit unter Verwendung einer Säulen-Kontaktanlage, dargestellt in 14a und Tabelle 7 in Kontakt gebracht. Die Säule (Säulenbehälter) war aus einem Acrylharz mit einem Innendurchmesser von 85 mm und einer Höhe von 830 mm gebildet, so daß ein Fließzustand gesehen werden konnte.
  • Der strukturelle Wabenkörper wurde aufwärts von einer Position von 115 mm von einer Bodenoberfläche der Säule gestapelt.
  • Die strukturellen Wabenkörper umfassen enge röhrenförmige Kanäle mit im wesentlichen dreieckiger Querschnittsform, die in 14(b) gezeigt ist, und waren durch Stapeln von gewellten Plattenfilmen und flachen Plattenfilmen unter Verwendung einer Kupferfolie mit einer Dicke von 40 μm gebildet. Die Höhe eines einzelnen strukturellen Wabenkörpers war 250 mm, ein Querschnitt davon war kreisförmig, wobei jeder der Filme durch eine unterschiedliche Breite geschnitten war, so daß die strukturellen Wabenkörper in die Säule mit einem Innendurchmesser von 85 mm gepackt werden konnten.
  • Zwei Sätze der strukturellen Wabenkörper waren in der Säule untergebracht und die Gesamthöhe der strukturellen Wabenkörper wurde auf 500 mm eingestellt. Als oberer und unterer struktureller Wabenkörper wurden die strukturellen Wabenkörper, die direkt gestapelt wurden, indem sie in einem Winkel von 90° in einer Umgebungsrichtung voneinander verschoben waren, und die strukturellen Wabenkörper in zwei der Stufen untergebracht waren, so daß ein Abstand von 26 mm gebildet und zwischen dem oberen und dem unteren strukturellen Wabenkörper aufrechterhalten wurde, verwendet. Der strukturelle Wabenkörper wurde durch ein Edelstahldrahtnetz (Durchmesser 84 mm) mit einem Drahtdurchmesser von 0,47 mm und Siebgröße von 2 mm gehalten.
  • Die strukturellen Wabenkörper mit unterschiedlicher Höhe (H) und Abstand (P) in bezug auf die engen röhrenförmigen Kanäle (Querschnittsform war im wesentlichen dreieckig), wie in Tabelle 7 und 14(b) gezeigt, wurden verwendet.
  • Ein Öffnungsverhältnis des Wabenkörpers mit einer Höhe (H) von 1,0 mm und einem Abstand (P) von 5,2 mm war etwa 92% und der hydraulische Durchmesser der engen röhrenförmigen Kanäle war etwa 0,96 mm. Ein Öffnungsverhältnis der Wabe mit einer Höhe (H) von 1,6 mm und einem Abstand (P) von 7,6 mm war etwa 95% und der hydraulische Durchmesser der engen röhrenförmigen Kanäle war etwa 1,53 mm. Die Werte des Öffnungsverhältnisses und des hydraulischen Durchmessers wurden berechnet durch Annähern einer Kurve der Querschnittsform des gewählten Plattenfilmes durch ein trigonometrische Funktion. Wenn die Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle der strukturellen Wabenkörper durch ein gleichschenkliges Dreieck angenähert wurde, wurde der hydraulische Durchmesser ebenfalls grob von den Gleichungen wie in 10 gezeigt abgeschätzt. Der abgeschätzte Wert war sehr eng an den Wert, erhalten durch Annähern der Form durch die trigonometrische Funktion.
  • Ein Verfahren zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit unter Verwendung der Säulen-Kontaktanlage wie in 14(a) und Tabelle 7 gezeigt, wurde wie bei den Beispielen 19 bis 21 und den Vergleichsbeispielen 11 bis 14 durchgeführt.
  • Die Leerrohr-Geschwindigkeit, entsprechend der allgemeinen Definition wurde berechnet durch Dividieren der Fließrate durch die Querschnittsfläche der Säule wie bei den Beispielen 19 bis 21 und den Vergleichsbeispielen 11 bis 14. Weil die Öffnungsverhältnisse der beiden Arten der verwendeten strukturellen Wabenkörper groß war, variierte, selbst wenn die Leerrohr-Geschwindigkeit mit der Öffnungsfläche der Wabe als Referenz berechnet wurde, die Leerrohr-Geschwindigkeit nur innerhalb des Bereiches von etwa 5 bis 9%.
    Figure 01070001
  • In den Vergleichsbeispielen 15 und 16 war der Wert der Zahl N der Behälter, berechnet von den Verweilzeitverteilungen eng bei 1, so daß bestätigt wurde, daß der Fluß eng an dem vollständig vermischten Fluß war.
  • Im Gegensatz dazu waren bei den Beispielen 22 und 23 die Werte von N höher als jene von den Vergleichsbeispielen 15 und 16 die Flüsse waren enger am Pfropfenfluß. Diese Tendenz war insbesondere beachtlich bei Beispiel 23, bei dem die strukturellen Wabenkörper in zwei der Stufen untergebracht waren.
  • In den 15(a) und 15(b) sind die Verweilzeitverteilungen der Beispiele 22 und 23 des Vergleichsbeispiels 15 gezeigt. 15(b) zeigt logarithmisch eine vertikale Achse von 15(a). Die feste Linie zeigt die Verweilzeitverteilung im vollständig vermischten Fluß.
  • Es wurde bestätigt, daß der Fluß bei Vergleichsbeispiel 15 sehr eng beim vollständig vermischten Fluß war, der Fluß bei Beispiel 22 klar verschieden vom vollständig vermischten Fluß war und ziemlich eng beim Pfropfenfluß lag und der Fluß bei Beispiel 23 enger am Pfropfenfluß lag.
  • Durch Fokussieren der Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle wurde Beispiel 22 (im wesentlichen dreieckige röhrenförmige Kanäle) mit den Beispielen 19 bis 21 (hexagonale enge röhrenförmige Kanäle) verglichen.
  • Bei Beispiel 22 war der hydraulische Durchmesser 0,96 mm und die Querschnittsfläche von einem der engen röhrenförmigen Kanäle war etwa 2,6 mm2.
  • Die strukturellen Wabenkörper der Beispiele 19 bis 21 umfaßten hexagonale enge röhrenförmige Kanäle mit einer Breite von 0,9 mm. Der hydraulische Durchmesser war 0,9 mm und die Querschnittsfläche von einem der engen röhrenförmigen Kanäle war etwa 0,70 mm2.
  • Der hydraulische Durchmesser der strukturellen Wabenkörper in dem Beispiel 22 war mehr als jener in den Beispielen 19 bis 21. Wenn die Querschnittsfläche der engen röhrenförmigen Kanäle fokussiert wurde, war die Fläche bei Beispiel 22 etwa das 3,7-fache im Vergleich zu den Beispielen 19 bis 21. Trotzdem wurde die Flußstabilisierung erhalten, was als Wirkung der Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle angesehen wurde.
  • Beispiel 24 [Herstellung des tertiären Amins]
  • <Herstellung des Filmkatalysators>
  • Ein Filmkatalysator wurde hergestellt durch Fixieren von Pulverkatalysatoren auf einem Filmträgerkörper mit phenolischem Harz als Bindemittel.
  • Ein Kolben mit einer Kapazität von 1 l wurde mit synthetischem Zeolith beladen und dann wurde eine wäßrige Lösung, in der Kupfernitrat, Nickelnitrat und Rutheniumchlorid aufgelöst waren, unter Erfüllung eines molaren Verhältnisses der Metallatome von Cu:Ni:Ru = 4:1:0,01, hergestellt. Die Mischung wurde gerührt und gleichzeitig erwärmt.
  • Nach Erwärmen der Mischung auf 90°C wurde eine wäßrige Lösung aus Natriumcarbonat mit 10 mass% graduell tropfenweise zugegeben, zum Steuern des pHs auf pH 9 bis 10.
  • Nach einstündigem Altern wurden Niederschläge abfiltriert und mit Wasser gewaschen und dann 10 Stunden bei 80°C getrocknet und 3 Stunden bei 600°C calciniert, unter Erhalt eines Pulverkatalysators. Ein Prozentsatz der Metalloxide in dem erhaltenen Pulverkatalysator war 50 mass%, und ein Prozentsatz des synthetischen Zeoliths war 50 mass%.
  • Phenolisches Harz (PR-9480, hergestellt von Sumitomo Bakelite Co., Ltd., nicht-flüchtiger Anteil 56 mass%) als Bindemittel wurden zu 100 Massenteilen des Pulverkatalysators gegeben, so daß ein nicht-flüchtiger Gehalt des phenolischen Harzes 25 Massenteile war. 4-Methyl-2-pentanon wurde als Lösungsmittel zugegeben, so daß ein Verhältnis der Feststoffgehalte (Pulverkatalysator und nicht-flüchtiger Gehalt des phenolischen Harzes) 57 mass% war.
  • Die erhaltene Mischung wurde gemischt und durch einen Farbschüttler (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-sho, Ltd.; Plastikbehälter von 250 ml wurde mit dem Katalysator, umfassend 164,5 g Farbe und 102 g Glaskugeln mit einem Durchmesser von 1,0 mm) 30 Minuten dispergiert, unter Erhalt einer Farbe.
  • Die Farbe wurde auf beide Oberflächen einer Kupferfolie (Dicke 40 μm, 6,5 cm × 410 cm × 1 Lage) als Trägerkörper durch einen Stangenbeschichter aufgetragen und dann eine Minute bei 130°C getrocknet.
  • Eine Hälfte der getrockneten Kupferfolie mit der Farbe wurde zu einer gewellten Platte geformt und der Rest wurde als flache Platte beibehalten. Die gewellte Platte und die flache Platte wurden 90 Minuten bei 150°C gehärtet und ein Filmkatalysator wurde auf beide Oberflächen der Kupferfolie fixiert. Der erhaltene Filmkatalysator mit Ausnahme der Kupferfolie hatte ein Feststoffgehaltgewicht von 18,75 g pro 1 m2 pro Oberfläche.
  • <Herstellung des Wabenkatalysators>
  • Der strukturierte Katalysator (Wabenkatalysator) wurde durch Verwendung des Filmkatalysators hergestellt.
  • Das zylindrische Rohr mit einem Außendurchmesser von 27 mm, einem Innendurchmesser von 24,2 mm und einer Höhe von 80 mm, hergestellt durch SUS304, mit einer Bodenoberfläche, auf der ein Sieb aus Edelstahl (SUS304) mit einer Siebgröße von 5 mm fixiert war, wurde als Behälter für den Wabenkatalysator hergestellt.
  • Die erwähnten Katalysatoren aus der gehärteten flachen Platte und dem gewellten Plattenfilm wurden alternierend gestapelt und zu einem Zylinder aufgerollt und in dem Behälter installiert, unter Erhalt einer Wabenform.
  • Insgesamt fünf davon wurden hergestellt und in ein zylindrisches Rohr getragen und gepackt (Säulenbehälter 101), gebildet aus SUS304 mit einem Innendurchmesser von 28,0 mm und einer Höhe von 650 mm bei einer Position von 70 mm von einem Boden des zylindrischen Rohres, wobei diese fünf miteinander gestapelt wurden, unter Bildung eines Säulenbehälters 100 (eine Einzelstufe insgesamt).
  • 820 g Laurylalkohol (Kalkol 2098 von Kao Corp.) wurden in einen Pufferbehälter 113 geführt.
  • Eine Pumpe 135 für die externe Zirkulation wurde betrieben, wobei das offen/geschlossen-Ventil 133 geöffnet war, und Laurylalkohol wurde in den Säulenreaktor 100 über die Leitung (Leitung 125) mit einem Innendurchmesser von 6 mm bei 9 l/h eingeführt, und eine Flüssigzirkulation wurde zwischen dem Pufferbehälter 113 und dem Säulenreaktor 100 durchgeführt.
  • Als Gaszuführer 102 wurde ein Metallfilter mit einem Lochdurchmesser von 0,025 mm verwendet. Wasserstoffgas in einem Materialbehälter 116 wurde von einer Leitung 122 mit einem offen/geschlossen-Ventil 132, das geöffnet war, bei einer Fließrate von 50 l/h gemäß einer Volumenumwandlung in einen normalen Zustand zugeführt, und die Temperatur im Inneren des Säulenreaktors 100 wurde gleichzeitig auf 185°C erhöht. Danach wurde die Gaszufuhr eine Stunde gehalten, zum Reduzieren des Katalysators, unter Erhalt des Wabenkatalysators. Dann wurde er gekühlt und Laurylalkohol wurde von diesem extrahiert.
  • Der hergestellte Wabenkatalysator hatte eine Höhe (H) von 1,0 mm und einen Abstand (P) von 2,5 mm für die gewählte Platte. Der hydraulische Durchmesser der engen röhrenförmigen Kanäle war etwa 0,87 mm, was durch Annähern der Querschnittsform der gewellten Platte durch eine trigonometrische Funktion abgeschätzt wurde.
  • <Herstellung des tertiären Amins>
  • (Herstellung von N-Dodecyl-N,N-dimethylamin)
  • In bezug auf den Säulenreaktor 100 (der den Wabenkatalysator unterbringt) wurde ein tertiäres Amin gemäß einem Herstellungsfluß gemäß 16 hergestellt.
  • 820 g Laurylalkohol wurden in einen Pufferbehälter 113 geführt und durch eine Flüssig-Fließrate von 9 l/h zirkuliert. Als Gaszuführer 102 wurde ein Metallfilter mit einem Lochdurchmesser von 0,025 mm verwendet. Wasserstoff im Materialbehälter wurde bei einer Fließrate von 25 l/h gemäß einer Volumenumwandlung in einen Normalzustand zugeführt und gleichzeitig erwärmt. Die Reaktion beginnt gemäß der Zufuhr von Dimethylamin in einen Materialbehälter 115, zur Durchführung der Zirkulierungsreaktion.
  • Nicht-reagiertes Dimethylamin und Feuchtigkeit im Pufferbehälter 113 wurden aufeinanderfolgend von der Leitung 127 mit dem geöffneten offen/geschlossen-Ventil 134 durch eine Leitung 126a abgelassen.
  • Weil die von der Leitung 126a abgelassenen Komponenten gegebenenfalls Alkohol, erzeugtes tertiäres Amin oder dergleichen ebenso wie die oben beschriebenen Komponenten enthielte, wurden sie zu einer Flüssigkeit in einer gepackten Säule 114 kondensiert und wurden zu dem Puffertank 113 über die Leitung 126b zurückgeführt.
  • Die Reaktionstemperatur wurde auf 220°C erhöht und eine Menge von zuzuführendem Dimethylamin wurde gemäß dem Fortschritt der Reaktion reguliert. Bei dem Pufferbehälter 113 wurde von der Reaktionsflüssigkeit eine Probe gezogen und durch einen Gaschromatographen analysiert und die Menge der Zusammensetzungen der Flüssigkeit wurde entsprechend dem Peakflächen-Prozentsatzverfahren bestimmt.
  • Als Ergebnis war die Zeit, die erforderlich war, damit nicht-reagierter Laurylalkohol 1,0 mass% Laurylalkohol war, 4 Stunden vom Beginn der Reaktion. Bezüglich der Zusammensetzungen der reagierten Flüssigkeit zu diesem Zeitpunkt N-Dodecyl-N,N-dimethylamin war 86 mass% und N,N-Didodecyl-N-methylamin, erzeugt als Nebenprodukt, war 11 mass%.
  • Nachfolgend erläutern die Beispiele 25 bis 28 Aspekt (II) dieser Erfindung
  • Beispiele 15 und 26 und Vergleichsbeispiele 17 und 18
  • Das Gas wurde mit der Flüssigkeit unter Verwendung der Säulen-Kontaktanlage 200, wie in 23 gezeigt, kontaktiert.
  • Die Säule (Säulenbehälter 211) wurde aus einem Acrylharz mit einem Innendurchmesser von 85 mm und einer Höhe von 830 mm gebildet, so daß der Fließzustand gesehen werden konnte.
  • Ein Behälter 20, bei dem die strukturellen Wabenkörper 22 untergebracht waren, wurde konfiguriert, so daß er vier Stufen umfaßte, jeweils umfassend fünf der strukturellen Wabenkörper, so daß insgesamt 20 strukturelle Wabenkörper verwendet wurden. Der Behälter 20 wurde so vorgesehen, daß der strukturelle Wabenkörper an einer Bodenstufe bei einer Position 142 mm von einem Boden eines Säulenbehälters 211 lokalisiert war. Wenn der strukturelle Wabenkörper gestapelt wurde, waren die engen röhrenförmigen Kanäle nicht ausgerichtet, um miteinander konsistent zu sein.
  • In der Anlage 200 in dem Beispiel war eine ringförmige Platte 30, wie in 19(a) gezeigt, an dem oberen Bereich der strukturellen Wabenkörper an der oberen Stufe vorgesehen und vier Perforationslöcher 35 wurden gebildet, wie in 19(b) gezeigt ist. In der Anlage der Vergleichsbeispiele wurde die ringförmige Platte 30 nicht verwendet.
  • Die ringförmige Platte 30 (ringförmiger Körperbereich 31) hatte einen Außendurchmesser von 84 mm, einen Innendurchmesser von 73 mm und eine Dicke von 2 mm. Die ausgesparten Bereiche 33a bis 33d des ringförmigen Körperbereiches 31 waren von einer Form, worin ein Halbkreis mit einem Rechteck wie in 19 gezeigt gekuppelt ist. Der Durchmesser des Halbkreises war 2 mm und die Größe des Rechteckes, gekuppelt mit dem Halbkreis, war 2 mm × 1 mm. Die Querschnittsfläche pro jeder Aussparung war etwa 3,6 mm2. Eine äußere periphere Kante 31a (mit Ausnahme der ausgesparten Bereiche 33a bis 33d) des ringförmigen Körperbereiches 31, wie in 19 gezeigt, war abgedichtet und die ringförmige Platte 30 war fixiert, so daß die äußere periphere Kante 31a an eine Innenwandgrenze des Säulenbehälters 211 angrenzen konnte.
  • Der Behälter 20 war ein Zylinder, gebildet aus einem Acrylharz mit einem Außendurchmesser von 80 mm, einem Innendurchmesser von 76 mm und einer Höhe von 633 mm und jeder der strukturellen Wabenkörper 22, gepackt in den Behälter 20, hatte einen Durchmesser von 75 mm und eine Höhe von 26 mm. Die Breite des Abstandes 19 war 2,5 mm.
  • Als struktureller Wabenkörper 22 wurde eine Aluminium-Mikrowabe (Breite des engen röhrenförmigen Kanals 1,5 mm) mit hexagonalen engen röhrenförmigen Kanälen, hergestellt von Shin Nippon Feather Core Co., Ltd., verwendet.
  • Zwischen den jeweiligen Stufen wurde als Fluß-abgleichende Platte 216 eine perforierte Platte (Stanzmetall), Lochdurchmesser 3 mm, Abstand 5 mm und Öffnungsverhältnis 33%) mit einem Durchmesser von 75 mm und einer Dicke von 1 mm vorgesehen und Abstände mit jeweils 13 mm wurden auf und unter der Platte vorgesehen, so daß die Länge der Raumbereiche 26 mm war (nicht umfassend die Dicke der Fluß-abgleichenden Platte). Die gleiche perforierte Platte wurde ebenfalls unter der Bodenstufe vorgesehen.
  • Ein Verfahren zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit unter Verwendung der Säulen-Kontaktanlage 200, gezeigt in 23, wurde wie folgt durchgeführt.
  • Luft wurde als Gas und Ionen-Austauschwasser als Flüssigkeit bei Umgebungstemperatur verwendet. Das Gas und die Flüssigkeit flossen von unabhängigen Leitungen durch Fließmeter, so daß die Fließrate des Gases und die Fließrate der Flüssigkeit konstant gehalten wurden.
  • Die Leitungen des Gases und der Flüssigkeit wurden vor dem Eintritt in die Säule verbunden, so daß das Gas und die Flüssigkeit durch ein gerades Rohr mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 30 mm flossen, um einer Gas-Dispersion unterworfen zu werden. Das gerade Rohr wurde mit einem Verteilrohr mit einem Querschnitt verbunden, das sich graduell erhöhte, so daß es konisch war. Ein Auslaß des Verteilrohrs entsprach einem Innendurchmesser der Säule, das an eine Bodenseite der Säule verbunden werden sollte.
  • Das Gas und die Flüssigkeit flossen bei einer Leerrohr-Geschwindigkeit gemäß Tabelle 8 in die Säule von dem Boden und wurden über die obere Seite abgelassen.
  • Die Leerrohr-Geschwindigkeit wurde durch Dividieren der Fließrate durch die Querschnittsfläche der Säule berechnet. Das Öffnungsverhältnis des verwendeten strukturellen Wabenkörpers war ungefähr 98%, was groß ist. Selbst wenn die Leerrohr-Geschwindigkeit mit einer Öffnungsfläche der Wabe als Referenz verwendet wurde, änderte sich die Leerrohr-Geschwindigkeit kaum. Tabelle 8
    Beispiel Vergleichsbeispiel
    25 26 17 18
    Fließsteuermittel (ringförmige Platte 30) vorhanden vorhanden nicht vorhanden nicht vorhanden
    Anzahl der Perforationslöcher des Fließsteuermittels 4 4 - -
    Gasleerrohr-Geschwindigkeit (m/s) 0,059 0,235 0,059 0,235
    Flüssigkeitleerrohr-Geschwindigkeit (m/s) 0,012 0,012 0,012 0,012
    Verhältnis zwischen Druckverlusten (PL1/PL2) 3,7 4,0 - -
    Zahl der Behälter N (Verweilzeit-Verteilung) 2,6 1,6 1,0 0,8
  • In den Beispielen 25 und 26 war eine ringförmige Platte 30 auf einem oberen Ende des Abstandes vorgesehen, während bei den Vergleichsbeispielen 17 und 18 die ringförmige Platte 30 nicht vorgesehen war und ein oberes Ende des Abstandes geöffnet war.
  • Die Flüssigkeitleerrohr-Geschwindigkeit war konstant mit 0,012 m/s, und bei Beispiel 25 war die Gasleerrohr-Geschwindigkeit 0,059 m/s und bei Beispiel 26 war sie 0,235 m/s. Durch Verwendung der Chisholm-Formel und der Murdock-Formel konnte ein Verhältnis (PL1/PL2) zwischen einem Druckverlust (lokaler Verlust) PL1 durch den Abstand und einem Druckverlust (Friktionsverlust) PL2 durch den strukturellen Wabenkörper erhalten werden, wenn die ringförmige Platte 30, wie in 19(a) gezeigt, vorgesehen war. Bei Beispiel 25 war das Verhältnis PL1/PL2 = 3,7 und bei Beispiel 26 war das Verhältnis PL1/PL2 = 4,0.
  • Die Verweilzeitverteilungen von Beispiel 25 und Vergleichsbeispiel 17 sind in den 24(a) und 24(b) gezeigt. 24(b) zeigt logarithmisch eine vertikale Achse von 24(a). Eine feste Linie zeigt die Verweilzeitverteilung im vollständig vermischten Fluß.
  • Die Verweilzeitverteilungen von Beispiel 26 und Vergleichsbeispiel 18 wurden als 25(a) und 25(b) erhalten. 25(b) zeigt logarithmisch eine vertikale Achse von 25(a). Die feste Linie zeigt die Verweilzeitverteilung im vollständig vermischten Fluß.
  • Bei den Vergleichsbeispielen 17 und 18 war der Aufwärts-Nebenfluß in dem Abstand stark, während in einem Inneren des Behälters 20, der die strukturellen Wabenkörper darin unterbringt, die Flüssigkeit abwärts floß. Die Verweilzeitverteilung war sehr eng an dem vollständig vermischten Fluß, was einem solchen turbulenten Fließzustand entspricht.
  • Im Gegensatz dazu war bei den Beispielen 25 und 26 der Fluß in den Abstand eingeschränkt und es wurde beobachtet, daß das Gas und die Flüssigkeit in dem Behälter 20, der die strukturellen Wabenkörper darin unterbringt, und dem Abstand nach oben flossen. Das heißt, der Nebenfluß von Gas-Flüssigkeit in den Abstand war eingeschränkt, obwohl dieser vorhanden war. In den strukturellen Wabenkörpern 22 in dem Behälter 20 wurde das Gas angemessen mit der Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Entsprechend der Einschränkung des Flusses in den Abstand unterschied sich die erhaltene Verweilzeitverteilung von der des vollständig vermischten Flusses.
  • Wenn der Wert N, der der Zahl der Behälter in dem Tank-in-Serie-Modell entspricht, von der Dispersion der Verweilzeitverteilung berechnet wurde, war bei den Vergleichsbeispielen 17 und 18 der Wert sehr eng an dem Wert N = 1 im vollständig vermischten Fluß, während bei den Beispielen 25 und 26 der Wert N ausreichend mehr als 1 war, so daß weiter bestätigt wurde, daß der Nebenfluß in den Abstand eingeschränkt war.
  • Beispiele 27 und 28 und Vergleichsbeispiel 19
  • Das Gas wurde mit der Flüssigkeit unter Verwendung einer Säulen-Kontaktanlage 300 wie in 26 gezeigt in Kontakt gebracht. Die Säulen-Kontaktanlage 300, wie in 26 gezeigt, war die gleiche wie die Säulen-Kontaktanlage 200, die in 23 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß Führungsmittel 40 und eine perforierte Platte 320 vorgesehen waren. Bezugszeichen 315 und 316 zeigen einen Raumbereich bzw. eine Fluß-abgleichende Platte an.
  • Es ist zu beachten, daß Beispiel 27 ein Beispiel zeigt, bei dem zwei der vier Perforationslöcher, die einander gegenüber liegen, geschlossen waren, zur Bildung von zwei der perforierten Löcher 35.
  • Das Führungsmittel (Gasblasen-Einfluß-Verhinderungsteil) 40, das durch eine ringförmige flache Platte 41 mit einem Außendurchmesser von 84 mm, einem Innendurchmesser von 62 mm und einer Dicke von 2 mm konfiguriert war, und ein röhrenförmiger Bereich 42 mit einem Außendurchmesser von 66 mm und einem Innendurchmesser von 62 mm wurden vorgesehen, wie in 22 gezeigt, und der Erfüllung der Konfiguration w1 = 10 mm, w2 = 5 mm und w3 = 12 mm.
  • Weiterhin wurde eine perforierte Platte 320 (Stanzmetall, Lochdurchmesser 3 mm, Abstand 5 mm und Öffnungsverhältnis 33%) mit einem Durchmesser von 84 mm und einer Dicke von 1 mm ebenfalls an einer Einlaßseite eines Säulenbehälters 311 vorgesehen.
  • Figure 01200001
  • In den Beispielen 27 und 28 und dem Vergleichsbeispiel 19 wurden strukturelle Wabenkörper mit hexagonalen engen röhrenförmigen Kanälen mit einer Breite von 0,9 mm (Aluminium-Mikrowaben, hergestellt von Shin Nippon Feather Core Co., Ltd.) wie in den Beispielen 25 und 26 gepackt. Die Flüssigkeitleerrohr-Geschwindigkeit war mit 0,012 m/s konstant und ein Fließzustand wurde in einem Bereich von 0,059 bis 0,470 m/s der Gasleerrohr-Geschwindigkeit bestätigt.
  • Durch Verwendung der Chisholm-Formel und der Murdock-Formel konnte ein Verhältnis (PL1/PL2) zwischen einem Druckverlust (lokaler Verlust) PL1 durch den Abstand und einem Druckverlust (Friktionsverlust) PL2 durch den strukturellen Wabenkörper, wenn die ringförmige Platte 30, wie in 19(a) gezeigt, vorgesehen wurde, erhalten werden. Bei Beispiel 27 war für die beiden Perforationslöcher PL1/PL2 ungefähr 5,2 bis 7,8. Bei Beispiel 28 war für die vier Perforationslöcher PL1/PL2 ungefähr 1,3 bis 2,0.
  • Bei Vergleichsbeispiel 19, bei dem ein oberes Ende des Abstandes geöffnet war, wurde entsprechend einem Vorteil der Führungsmittel 40 das Einfließen der Luftblasen in den Abstand nicht beobachtet, wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit 0,059 m/s war, und der Nebenfluß des Gases in den Abstand wurde nicht erzeugt. In dem Behälter 20, bei dem strukturell Wabenkörper untergebracht waren, war Gas-Flüssigkeit in einem Aufwärtsstrom und die Flüssigkeit in dem Abstand war in einem Abwärtsstrom. Das heißt in der Säulen-Kontaktanlage 300 (Säulenbehälter 311) entsprach der Fluß einem internen Zirkulationsfluß. Dies ist, weil der Nebenfluß in den Abstand nicht erzeugt wurde. Wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit gleich oder mehr als 0,117 m/s war, flossen jedoch die Luftblasen in den Abstand. In dem Abstand wurde ein starker Aufwärtsnebenstrom des Gases und der Flüssigkeit beobachtet.
  • Bei den Beispielen 27 und 28, bei denen die ringförmige Platte 30 an einem oberen Ende des Abstandes vorgesehen war, wurden bei der Gasleerrohr-Geschwindigkeit von 0,059 bis 0,470 m/s die Gasblasen, die in den Abstand flossen, nicht beobachtet. Weiterhin floß die Flüssigkeit in dem Abstand abwärts und der Nebenfluß in dem Abstand wurde nicht verursacht. Dieses Ergebnis zeigt, daß durch eine Kombination des Fließsteuermittels (ringförmige Platte 30) und des Führungsmittels 40 der Nebenfluß in den Abstand vorteilhafterweise stärker eingeschränkt war als bei den Beispielen 25 und 26.
  • In einem Fall, bei dem die perforierte Platte (Stanzmetall) an einem Einlaß der Säule entfernt wurde, war, wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit 0,235 m/s oder 0,470 m/s war, das Gas in der Nähe der Führungsmittel 40 in einer kontinuierlichen Phase. Beim Beispiel 28, bei dem eine ringförmige Platte mit vier Löchern verwendet wurde, flossen Luftblasen in den Abstand und der Nebenfluß wurde beobachtet.
  • Bei Beispiel 27, bei dem eine ringförmige Platte mit zwei Löchern verwendet wurde, flossen, wenn die Gasleerrohr-Geschwindigkeit 0,470 m/s war, Luftblasen in den Abstand und der Nebenfluß wurde wie bei Beispiel 28 beobachtet. Wenn im Gegensatz dazu die Gasleerrohr-Geschwindigkeit 0,235 m/s war, flossen einige Luftblasen in den Abstand, aber der Flüssigkeitsfluß in den Abstand war stabil abwärts und ein Nebenfluß wurde nicht erzeugt.
  • Ein solcher Unterschied zwischen den Beispielen 27 und 28 zeigt, daß durch Erhöhung des Druckverlustes in dem Abstand mit dem Fließsteuermittel den Nebenfluß vorteilhafterweise eingeschränkt werden konnte.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2004-522567 [0002, 0017, 0018, 0082, 0129]
    • US 2002/0076372 [0002, 0017, 0018, 0082, 0129]
    • JP 2003-176255 A [0002, 0019, 0019, 0082, 0129, 0129]
    • US 2003/0050510 [0002, 0019, 0019, 0082, 0129, 0129]
    • JP 2009-291695 A [0020]
    • US 2004/0120871 [0024]
    • JP 2009-262145 A [0083, 0130, 0145]
    • JP 2008-110341 A [0083, 0130, 0145]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Kenji Hashimoto: Reaction Engineering (Baifukan, 1993) S. 179–197 [0006]
    • Koei Kawakami, Kimihiro Adachi, Norimichi Minemura, Koichior Kusunoki; Kagaku Kogaku Ronbunshu, Bd. 13 (1987) 318 [0010]
    • K. Kawakami, K. Kawasaki, F. Shiraishi, K. Kusunoki; Ind. Eng. Chem. Res., 28 (1989) 394 [0010]
    • R. H. Patrick, T. Klindera, L. L. Crynes, R. L. Cerro, M. A. Abraham; AIChE J. 41 (1995) 649 [0010]
    • T. C. Thulasidas, M. A. Abraham, R. L. Cerro; Chem. Eng. Sci. 54 (1999) 61 [0010]
    • M. T. Kreutzer, J. J. W. bakker, F. Kapteijn, J. A. Moulijn; Ind. Eng. Chem. Res. 44 (2005) 4898 [0015]
    • A. Cybulski, J. A. Moulijn (Hrsg.); Structured Catalysts and Reactors, zweite Auflage (CRC Press, 2006), S. 426–427 [0015]
    • A. J. Sederman, J. J. Heras, M. D. Mantle, L. F. Gladden; Catal. Today 128 (2007) [0016]
    • Chemical Engineering Handbook, sechste Auflage (Maruzen, 1999), herausgegeben von der Society of Chemical Engineers, Japan, S. 611–612 [0027]
    • Handbook of Chemical Engineerings, herausgegeben von Society of Chemical Engineers, Japan, die überarbeitete sechste Auflage (Maruzen 1999) S. 286 [0211]
    • K. S. Knaebel, Chemical Engineering 88 (1981) 116 [0211]
    • JSME Data Book, Hydraulic Losses in Pipes and Ducts (The Japan Society of Mechanical Engineers, 1979) S. 189 [0215]

Claims (21)

  1. Säulen-Kontaktanlage zum Kontaktieren von Gas mit Flüssigkeit in einem Aufwärtsstrom in einem Säulenbehälter, umfassend: zwei oder mehr Stufen von strukturellen Wabenkörpern, die vertikal in dem Säulenbehälter angeordnet sind, wobei jeder der strukturellen Wabenkörper eine Vielzahl von parallelen engen röhrenförmigen Kanälen aufweist; einen Raumbereich mit einer Länge, die gleich oder länger als 5 mm und gleich oder weniger als das Zweifache eines Innendurchmessers des Säulenbehälters ist, gebildet zwischen den jeweiligen Stufen der zwei oder mehreren Stufen der strukturellen Wabenkörper; und einen Fluß-abgleichenden Bereich, vorgesehen als Rückfluß-Verhinderungsmittel in jedem Raumbereich zwischen den jeweiligen Stufen, so daß der Fluß-abgleichende Bereich mit den strukturellen Wabenkörpern nicht in Kontakt gebracht wird, wobei der Fluß-abgleichende Bereich eine Vielzahl von Löchern mit Lochdurchmessern von 0,5 bis 8 mm aufweist.
  2. Säulen-Kontaktanlage nach Anspruch 1 oder 2, worin die Länge des Abstandsbereiches gleich oder mehr als 10 mm und gleich oder weniger als ein Innendurchmesser des Säulenbehälters ist.
  3. Säulen-Kontaktanlage nach Anspruch 1 oder 2, worin der Fluß-abgleichende Bereich durch eine perforierte Platte mit einem Öffnungsverhältnis von 1 bis 70% konfiguriert ist.
  4. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin der Fluß-abgleichende Bereich durch eine strukturelle Wabenplatte mit einer Dicke von gleich oder mehr als 5 mm und gleich oder weniger als 25% einer Höhe des strukturellen Wabenkörpers gebildet ist.
  5. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin in der Säulen-Kontaktanlage der Fluß-abgleichende Bereich als Rückfluß-Verhinderungsmittel unterhalb des strukturellen Wabenkörpers an der Bodenstufe in einem Zustand vorgesehen ist, worin der Fluß-abgleichende Bereich nicht mit dem strukturellen Wabenkörper in Kontakt gebracht ist.
  6. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin ein hydraulischer Durchmesser in einer Querschnittsform in der Breitenrichtung des engen röhrenförmigen Kanals gleich oder mehr als 0,1 mm und weniger als 1 mm ist.
  7. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin ein hydraulischer Durchmesser in einer Querschnittsform in der Breitenrichtung des engen röhrenförmigen Kanals gleich oder mehr als 0,5 mm und weniger als 1 mm ist.
  8. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle in der Breitenrichtung polygonal oder im wesentlichen polygonal ist, ausgewählt aus hexagonalen, pentagonalen, quadratischen und dreieckigen Formen.
  9. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin der strukturelle Wabenkörper konfiguriert ist durch alternierendes Stapeln eines flachen Filmes und eines gewellten Filmes in der Dickenrichtung und die Querschnittsform der engen röhrenförmigen Kanäle in der Breitenrichtung eine im wesentlichen dreieckige Form ist.
  10. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zum Kontaktieren von Gas und Flüssigkeit, zugeführt von dem Boden der Anlage miteinander in dem Aufwärtsfluß des Säulenbehälters und anschließendes Herausnehmen des Gases und der Flüssigkeit über eine obere Seite der Anlage, weiterhin umfassend: einen Behälter, der den strukturellen Wabenkörper darin in dem Säulenbehälter unterbringt; einen Abstand, der kontinuierlich von einem Boden bis zu einer oberen Seite des Säulenbehälters in der Höhenrichtung zwischen dem Säulenbehälter und dem unterbringenden Behälter für den strukturellen Wabenkörper ist; und Fließsteuermittel, die an einer gewünschten Höhenposition der Abstandes vorgesehen sind, zum Steuern, daß ein Druckverlust (PL1) des Gases und der Flüssigkeit, das/die durch den Abstand geleitet werden, gleich oder mehr ist als ein Druckverlust (PL2) des Gases und der Flüssigkeit, die durch den strukturellen Wabenkörper geleitet werden.
  11. Säulen-Kontaktanlage nach Anspruch 10, worin das Fließsteuermittel eine Beziehung PL1/PL2 ≥ 2 erfüllt.
  12. Säulen-Kontaktanlage nach Anspruch 10 oder 11, weiterhin umfassend Führungsmittel zwischen einer Zuführöffnung für das Gas und die Flüssigkeit und einem Abstand, gebildet durch den Säulenbehälter, und einem Behälter zum Unterbringen eines strukturellen Wabenkörpers der Bodenstufe darin, wobei die Zuführöffnung an dem Boden des Säulenbehälters vorgesehen ist, worin das Zuführmittel Gasblasen, die von der Zuführöffnung zu dem strukturellen Wabenkörper an der Bodenstufe zugeführt werden, führt.
  13. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 12, worin das Fließsteuermittel ein Perforationsloch umfaßt oder ein darin gebildetes Perforationsloch aufweisen kann und ein oder zwei oder mehrere Perforationslöcher vorgesehen sind.
  14. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, worin das Fließsteuermittel durch eine ringförmige Platte gebildet ist, das Fließsteuermittel ein Perforationsloch umfaßt oder ermöglicht, daß ein Perforationsloch darin gebildet wird, und ein oder zwei oder mehrere Perforationslöcher vorgesehen sind.
  15. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, worin eine obere Seite des Abstandes geschlossen ist, das Fließsteuermittel durch ein röhrenförmiges Teil gebildet ist, das röhrenförmige Teil ein Perforationsloch umfaßt und ein oder zwei oder mehrere Perforationslöcher vorgesehen sind.
  16. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 13, worin eine obere Seite des Abstandes geschlossen ist, das Fließsteuermittel ein Behälter zum Unterbringen des strukturellen Wabenkörpers ist, worin ein Perforationsloch und eine oder zwei oder mehrere Perforationslöcher vorgesehen sind.
  17. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 16, worin das Fließsteuermittel auf einer oberen Seite des gepackten strukturellen Wabenkörpers an der oberen Stufe auf einer Innenseite des Säulenbehälters oder an einer Position der gleichen Höhe wie der strukturelle Wabenkörper an der oberen Stufe vorgesehen ist.
  18. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 10 bis 17, worin der Behälter, der den strukturellen Wabenkörper an einer der Stufen unterbringt, durch eine Kombination einer Vielzahl der Behälter konfiguriert ist.
  19. Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18, worin der strukturelle Wabenkörper mit einer Oberfläche versehen ist, auf der ein Katalysator immobilisiert ist.
  20. Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 19, umfassend einen Schritt zum Kontaktieren des Gases mit der Flüssigkeit bei einer Gasleerrohr-Geschwindigkeit von 0,0001 bis 0,5 m/s und einer Gasleerrohr-Geschwindigkeit von 0,05 bis 10 m/s.
  21. Verfahren zum Betreiben der Säulen-Kontaktanlage gemäß Anspruch 20, worin das Gas und die Flüssigkeit miteinander in Kontakt gebracht werden, so daß ein Gas-Halten innerhalb eines Bereiches von 0,05 bis 0,8 ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021164874A1 (de) * 2020-02-20 2021-08-26 Michael Stusch Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506576C1 (ru) * 2012-09-03 2014-02-10 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Способ определения локального изменения концентрации примеси в потоке жидкости
US11083989B2 (en) * 2014-06-04 2021-08-10 Haldor Topsøe A/S Gas treatment monolith article
CH711115A2 (de) * 2015-05-22 2016-11-30 Exentis Tech Ag Mehrstufiger Körper mit einer Vielzahl von Strömungskanälen.
WO2019119131A1 (en) * 2017-12-19 2019-06-27 Beattie Mike High-efficiency airlift pump
EP3572146A1 (de) * 2018-05-25 2019-11-27 Consejo Superior De Investigaciones Científicas Reaktor zur erwärmung eines gases und verwendungen davon
CN108759948A (zh) * 2018-08-31 2018-11-06 四川菲罗米特仪表有限公司 一种气体超声流量计的内置整流器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020076372A1 (en) 2000-12-20 2002-06-20 Jerome Leloup Stacked monolith reactor and process
US20030050510A1 (en) 2001-08-30 2003-03-13 Welp Keith Allen Monolith catalytic reactor coupled to static mixer
JP2003176255A (ja) 2001-08-30 2003-06-24 Air Products & Chemicals Inc スタティックミキサーと結合されたモノリス触媒反応器
US20040120871A1 (en) 2002-12-19 2004-06-24 Gilbert De Angelis Reactor construction
JP2008110341A (ja) 2006-10-06 2008-05-15 Kao Corp フィルム状触媒の製造方法
JP2009262145A (ja) 2008-04-04 2009-11-12 Kao Corp フィルム状触媒の製造方法
JP2009291695A (ja) 2008-06-04 2009-12-17 Kao Corp フィルム状触媒構造体の中間体

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3489809A (en) * 1968-04-17 1970-01-13 Engelhard Min & Chem Selective hydrogenation with a catalyst on a honeycomb support
JPS537343B2 (de) 1973-09-05 1978-03-16
JPS5332133Y2 (de) * 1973-09-10 1978-08-09
JPS5845280A (ja) 1981-09-11 1983-03-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水素化分解反応装置
DE4243424A1 (de) 1992-12-16 1994-06-23 Auf Adlershofer Umweltschutzte Verfahren und Vorrichtung zur Reaktionsführung in Schlaufenreaktoren mit Wabenkörpern
JP2869297B2 (ja) 1993-06-22 1999-03-10 関西化学機械製作株式会社 段 塔
JP3739902B2 (ja) 1996-09-20 2006-01-25 株式会社日本触媒 気液分散装置及び気液接触装置並びに廃水処理装置
KR100298855B1 (ko) 1996-08-07 2001-11-14 다나카 쇼소 기-액분산장치및기-액접촉장치및폐수처리장치
DE19636064A1 (de) 1996-09-05 1998-03-12 Basf Ag Verfahren zur Hydrierung
US5989411A (en) 1998-10-23 1999-11-23 Exxon Research And Engineering Company Staged upflow hydroprocessing with noncatalytic impurity removal from the first stage vapor effluent
US6569314B1 (en) * 1998-12-07 2003-05-27 Exxonmobil Research And Engineering Company Countercurrent hydroprocessing with trickle bed processing of vapor product stream
US6720459B2 (en) 1999-12-17 2004-04-13 E. I. Du Pont Nemours And Company Continuous process for the preparation of polytrimethylene ether glycol
CN1293169C (zh) * 2000-11-11 2007-01-03 哈洛尔托普瑟公司 改进的加氢处理方法和改造原有加氢处理反应器的方法
US7473405B2 (en) * 2004-10-13 2009-01-06 Chevron U.S.A. Inc. Fluid distribution apparatus for downflow multibed poly-phase catalytic reactor
JP5380239B2 (ja) 2009-10-09 2014-01-08 月島環境エンジニアリング株式会社 触媒を用いた排水処理装置および排水処理方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020076372A1 (en) 2000-12-20 2002-06-20 Jerome Leloup Stacked monolith reactor and process
JP2004522567A (ja) 2000-12-20 2004-07-29 コーニング・インコーポレーテッド スタック状モノリスリアクタ及びプロセス
US20030050510A1 (en) 2001-08-30 2003-03-13 Welp Keith Allen Monolith catalytic reactor coupled to static mixer
JP2003176255A (ja) 2001-08-30 2003-06-24 Air Products & Chemicals Inc スタティックミキサーと結合されたモノリス触媒反応器
US20040120871A1 (en) 2002-12-19 2004-06-24 Gilbert De Angelis Reactor construction
JP2008110341A (ja) 2006-10-06 2008-05-15 Kao Corp フィルム状触媒の製造方法
JP2009262145A (ja) 2008-04-04 2009-11-12 Kao Corp フィルム状触媒の製造方法
JP2009291695A (ja) 2008-06-04 2009-12-17 Kao Corp フィルム状触媒構造体の中間体

Non-Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. Cybulski, J. A. Moulijn (Hrsg.); Structured Catalysts and Reactors, zweite Auflage (CRC Press, 2006), S. 426-427
A. J. Sederman, J. J. Heras, M. D. Mantle, L. F. Gladden; Catal. Today 128 (2007)
Chemical Engineering Handbook, sechste Auflage (Maruzen, 1999), herausgegeben von der Society of Chemical Engineers, Japan, S. 611-612
Handbook of Chemical Engineerings, herausgegeben von Society of Chemical Engineers, Japan, die überarbeitete sechste Auflage (Maruzen 1999) S. 286
JSME Data Book, Hydraulic Losses in Pipes and Ducts (The Japan Society of Mechanical Engineers, 1979) S. 189
K. Kawakami, K. Kawasaki, F. Shiraishi, K. Kusunoki; Ind. Eng. Chem. Res., 28 (1989) 394
K. S. Knaebel, Chemical Engineering 88 (1981) 116
Kenji Hashimoto: Reaction Engineering (Baifukan, 1993) S. 179-197
Koei Kawakami, Kimihiro Adachi, Norimichi Minemura, Koichior Kusunoki; Kagaku Kogaku Ronbunshu, Bd. 13 (1987) 318
M. T. Kreutzer, J. J. W. bakker, F. Kapteijn, J. A. Moulijn; Ind. Eng. Chem. Res. 44 (2005) 4898
R. H. Patrick, T. Klindera, L. L. Crynes, R. L. Cerro, M. A. Abraham; AIChE J. 41 (1995) 649
T. C. Thulasidas, M. A. Abraham, R. L. Cerro; Chem. Eng. Sci. 54 (1999) 61

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021164874A1 (de) * 2020-02-20 2021-08-26 Michael Stusch Vorrichtung mit einem reaktor zum dehydrieren eines mit wasserstoff angereicherten flüssigen wasserstoffträgers

Also Published As

Publication number Publication date
CN103370125A (zh) 2013-10-23
WO2012086581A1 (ja) 2012-06-28
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BR112013015291A2 (pt) 2017-09-26
US9132392B2 (en) 2015-09-15
CN103370125B (zh) 2015-11-25

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