JP7502920B2 - ハニカム基材ホルダー - Google Patents
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Description
機械的耐久性が高く、反応のための加温、冷却、加圧、減圧等のストレスに長期間耐えられること、
単位体積当たりの表面積が大きく、これに担持される触媒と反応体との接触頻度を高くすることができること、
基材が多孔質である場合、細孔径を適宜に選択することにより、特定の分子径の反応体を選択的に反応させ、又は反応させないことができること、
等。
《態様1》反応器として用いられるハニカム基材を保持するためのハニカム基材ホルダーであって、
前記ハニカム基材ホルダーは、少なくとも、
弾性変形可能な筒状内周壁と、
前記筒状内周壁の外側に、前記筒状内周壁と筒状間隙を介して配置された、筒状外周壁と、
前記筒状内周壁及び前記筒状外周壁とともに、前記筒状間隙を封止している、2つの端面と
を有し、
前記筒状内周壁の軸側に、前記ハニカム基材を挿入することができ、
前記筒状間隙内に、流体を流通又は保持させることができ、かつ、
前記筒状間隙内の前記流体を加圧することにより、前記筒状内周壁を弾性変形させて、前記筒状内周壁を前記ハニカム基材の外周面に押し付けることができる、
ハニカム基材ホルダー。
《態様2》前記筒状外周壁及び前記端面のうちの任意の位置に、前記筒状間隙に前記流体を流入させるための流体導入口1個以上と、前記筒状間隙から前記流体を排出させるための流体排出口1個以上とを有する、態様1に記載のハニカム基材ホルダー。
《態様3》前記流体が、熱媒又は冷媒である、態様1又は2に記載のハニカム基材ホルダー。
《態様4》前記筒状間隙内に、温度調整器を有する、態様1又は2に記載のハニカム基材ホルダー。
《態様5》前記筒状外周壁の外側に、温度調整器を有する、態様1又は2に記載のハニカム基材ホルダー。
《態様6》前記筒状内周壁、前記筒状外周壁、及び前記2つの端面が、一体的に形成されており、かつ弾性変形可能である、態様1~5のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
《態様7》前記筒状外周壁の外側に筒状支持壁を有する、態様1~6のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
《態様8》前記筒状内周壁が、円筒形状又は多角筒形状を有する、態様1~7のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
《態様9》態様1~8のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダーの筒状内周壁の軸側にハニカム基材を挿入し、
前記ハニカム基材を反応器として化学反応を行わせる、
反応方法。
《態様10》前記化学反応が、液相反応体と、ファインバブル化した気相反応体との化学反応である、態様9に記載の反応方法。
《態様11》前記ハニカム基材が、
複数の流路を有し、前記流路が多孔質壁で隔てられており、
前記多孔質壁が、前記多孔質壁の厚さ方向に貫通する連続気孔を有する、多孔質体から成る、
態様9又は10に記載の反応方法。
《態様12》前記多孔質壁が、少なくともその表面に、反応触媒を有する、態様11に記載の反応方法。
本発明のハニカム基材ホルダーは、反応器として用いられるハニカム基材を保持するためのハニカム基材ホルダーであって、少なくとも、
弾性変形可能な筒状内周壁と、
筒状内周壁の外側に、筒状内周壁と筒状間隙を介して配置された、筒状外周壁と、
筒状内周壁及び筒状外周壁とともに筒状間隙を封止している、2つの端面と
を有し、
筒状内周壁の軸側に、ハニカム基材を挿入することができ、かつ、
筒状間隙内に、熱媒又は冷媒である流体を流通又は保持させることができる、
ハニカム基材ホルダーである。
本発明のハニカム基材ホルダーの筒状内周壁は、弾性変形可能である。そのため、筒状間隙内の流体を加圧することにより、筒状内周壁を弾性変形させて、筒状内周壁をハニカム基材の外周面に押し付けることができ、好ましくは更に、ハニカム基材と、反応体導入口を有するフランジ及び/又は生成物排出口を有するフランジとの接触部に押し付けることができる。
筒状外周壁は、筒状内周壁と筒状間隙を介して配置されており、筒状内周壁及び筒状外周壁とともに、筒状間隙を封止して、筒状間隙内に、熱媒又は冷媒である流体を流通又は保持させる機能の一端を担う。
端面は、筒状内周壁及び筒状外周壁とともに筒状間隙を封止して、筒状間隙内に、流体特に、熱媒又は冷媒である流体を流通又は保持させる機能の一端を担う。
筒状内周壁、筒状外周壁、及び端面は、それぞれ別個の部材として製造した後に、接合することにより、本発明のハニカム基材ホルダーとしてよい。しかしながら、ハニカム基材ホルダーの製造工程を簡易化し、かつ、筒状間隙内に流通又は保持される流体の漏れを防止する観点から、筒状内周壁、筒状外周壁、及び2つの端面が、一体的に形成されてよい。この場合、筒状内周壁、筒状外周壁、及び2つの端面すべてが、弾性変形可能であってよい。
筒状間隙は、流体を流通させ、又は保持する機能を有する。これにより、筒状間隙内の流体が加圧されたときに、筒状内周壁が弾性変形してハニカム基材の外周面に押し付けられることが可能になり、流体が熱媒又は冷媒である場合には、ハニカム基材を反応器として行う反応の温度を制御することができる。
本発明のハニカム基材ホルダーは、筒状外周壁及び端面のうちの任意の位置に、筒状間隙に、流体を流入させるための流体導入口1個以上と、筒状間隙からこの流体を排出させるための流体排出口1個以上とを有していてよい。
本発明のハニカム基材ホルダーは、更に、温度調整器を有していてよい。この温度調整器は、例えば、加熱のためのリボンヒータ、冷却のためのペルチェ素子等であってよい。
本発明のハニカム基材ホルダーは、筒状外周壁の外側に筒状支持壁を有していてよい。本発明のハニカム基材ホルダーが、筒状外周壁の外側に温度調整器を有する場合、筒状支持壁は、温度調整器の更に外側に配置されていてよい。
図1~図6に、本発明のハニカム基材ホルダーの一例を示した。
弾性変形可能な筒状内周壁(10)と、
筒状内周壁(10)の外側に、筒状内周壁(10)と筒状間隙(20)を介して配置された、筒状外周壁(30)と、
筒状内周壁(10)及び筒状外周壁(30)とともに筒状間隙(20)を封止している、2つの端面(41、42)と
を有する。
本発明のハニカム基材ホルダーは、上記に具体的に示された態様に限られるものではなく、これに、当業者による適宜の変更を加えた態様としてもよい。
本発明の反応方法は、上記に説明した本発明のハニカム基材ホルダーの筒状内周壁の軸側にハニカム基材を挿入し、このハニカム基材を反応器として化学反応を行わせる方法である。
本発明の反応方法に用いられるハニカム基材は、ハニカム基材ホルダーの筒状内周壁の軸側に挿入することができる限り、任意の形状およびサイズを有していてよい。
複数の流路を有し、これら複数の流路が多孔質壁で隔てられており、
多孔質壁が、多孔質壁の厚さ方向に貫通する連続気孔を有する、多孔質体から成る
ものであってよい。
複数の流路が、それぞれ、入口側端面から出口側端面まで貫通している、ストレートフロー型のハニカム基材であってもよいし、
複数の流路が、
入口側端面に開口し、出口側端面が閉塞されている、入口側流路と、
出口側端面に開口し、入口側端面が閉塞されている、出口側流路と
から構成されている、ウォールフロー型のハニカム基材であってもよい。
本発明の反応方法によって行われる反応は、典型的には、化学反応である。この化学反応は、ハニカム基材を反応器として実施可能なものである限り、任意の化学反応であってよい。例えば、特許文献2に記載されたような、液相反応体と、ファインバブル化した気相反応体との化学反応が好適である。
コージェライト製のストレートタイプのハニカム基材(容量30mL)の両端面に、反応体導入口を有するフランジ、及び生成物排出口を有するフランジを、それぞれ、O-リングを介して装着し、基材の軸方向に締め付けて、図7に示した構造の反応装置を構成した。
比較例1で用いたのと同種同サイズのコージェライト製ハニカム基材の両端面に、反応体導入口を有するフランジ、及び生成物排出口を有するフランジを、それぞれ装着した。このとき、フランジとして、直径がハニカム基材の直径とほぼ等しいものを使用した。また、O-リングは用いなかった。
比較例2では、ハニカム基材として、ステンレス製のストレートタイプのハニカム基材(容量30mL)を用いた他は、比較例1で用いたのと同じ構成の反応装置を使用して実験を行った。
実施例2では、ハニカム基材として、比較例2で用いたのと同種同サイズのステンレス製ハニカム基材を用いた他は、実施例1で用いたのと同じ構成の反応装置を使用して実験を行った。
20 筒状間隙
30 筒状外周壁
41、42 端面
51 流体導入口
52 流体排出口
60 軸
70 温度調整器
100、200(1)、200(2)、300 ハニカム基材ホルダー
200 ハニカム基材ホルダー群
400 筒状支持壁
Claims (14)
- ハニカム基材を反応器として用いるときに、前記ハニカム基材を保持するためのハニカム基材ホルダーであって、
前記ハニカム基材ホルダーは、少なくとも、
弾性変形可能な筒状内周壁と、
前記筒状内周壁の外側に、前記筒状内周壁と筒状間隙を介して配置された、筒状外周壁と、
前記筒状内周壁及び前記筒状外周壁とともに、前記筒状間隙を封止している、2つの端面と
を有し、
前記筒状内周壁の軸側に、前記ハニカム基材を挿入することができ、
前記筒状間隙内に、流体を流通又は保持させることができ、かつ、
前記筒状間隙内の前記流体を加圧することにより、前記筒状内周壁を弾性変形させて、前記筒状内周壁を前記ハニカム基材の外周面、並びに前記ハニカム基材と反応体導入口を有するフランジ及び生成物排出口を有するフランジのうちの少なくとも一方との接触部に押し付けることができる、
ハニカム基材ホルダー。 - 前記筒状間隙内の前記流体を加圧することにより、前記筒状内周壁を弾性変形させて、前記筒状内周壁を前記ハニカム基材の外周面、前記ハニカム基材と反応体導入口を有するフランジとの接触部、及び前記ハニカム基材と生成物排出口を有するフランジとの接触部に押し付けることができる、請求項1に記載のハニカム基材ホルダー。
- 前記筒状外周壁及び前記端面のうちの任意の位置に、前記筒状間隙に前記流体を流入させるための流体導入口1個以上と、前記筒状間隙から前記流体を排出させるための流体排出口1個以上とを有する、請求項1又は2に記載のハニカム基材ホルダー。
- 前記流体が、熱媒又は冷媒である、請求項1~3のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
- 前記筒状間隙内に、温度調整器を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
- 前記筒状外周壁の外側に、温度調整器を有する、請求項1~3のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
- 前記筒状内周壁、前記筒状外周壁、及び前記2つの端面が、一体的に形成されており、かつ弾性変形可能である、請求項1~6のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
- 前記筒状外周壁の外側に筒状支持壁を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
- 前記筒状内周壁が、円筒形状又は多角筒形状を有する、請求項1~8のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダー。
- 請求項1~9のいずれか一項に記載のハニカム基材ホルダーの筒状内周壁の軸側にハニカム基材を挿入し、
前記ハニカム基材を反応器として化学反応を行わせる、
反応方法。 - 前記ハニカム基材ホルダーの筒状内周壁の軸側に、ハニカム基材とともに、前記ハニカム基材と反応体導入口を有するフランジ及び生成物排出口を有するフランジのうちの少なくとも一方との接触部も挿入する、請求項10に記載の反応方法。
- 前記化学反応が、液相反応体と、ファインバブル化した気相反応体との化学反応である、請求項10又は11に記載の反応方法。
- 前記ハニカム基材が、
複数の流路を有し、前記流路が多孔質壁で隔てられており、
前記多孔質壁が、前記多孔質壁の厚さ方向に貫通する連続気孔を有する、多孔質体から成る、
請求項10~12のいずれか一項に記載の反応方法。 - 前記多孔質壁が、少なくともその表面に、反応触媒を有する、請求項13に記載の反応方法。
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