JPS61274742A - 触媒反応装置 - Google Patents

触媒反応装置

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JPS61274742A
JPS61274742A JP60115376A JP11537685A JPS61274742A JP S61274742 A JPS61274742 A JP S61274742A JP 60115376 A JP60115376 A JP 60115376A JP 11537685 A JP11537685 A JP 11537685A JP S61274742 A JPS61274742 A JP S61274742A
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    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、1種もしくは2種以上の流体を攪拌、混合
させつつ、化学的、生物学的反応を進行、促進させる触
媒反応装置に関する。
従来、1種もしくは2種以上の流体を攪拌、混合させる
反応装置としては、中空の円筒形管内に多数の屈曲した
シー ト様エレメントが点接触して複数個直列に通路管
内に挿入、配列してなる混合用具(特公昭44−829
0号)又は筒状の通路管内に通路管と一体成形によシ設
けられこの通路管の内側部分を仕切って複数個の流体通
路を形成する螺旋状の羽根とを夫々有する複数個のミキ
シングエレメントを所定の角度をなすように配置してな
る流体混合器(特開昭58−128134号)等が「静
止型管内混合器」として知られている。
この発明は斯かる技術的背景のもとになされたものであ
って、通路管及び羽根体に触媒を担持させて、攪拌、混
合プロセスと触媒反応プロセスを同一装置内で瞬時に行
う、構造が簡素で製造が容易であジ、連続的に均一混合
、均一反応が達成出来る化学的、生物学的反応の各種工
学に応用可能な新規な触媒反応装置を提供することを目
的とする。
この発明に係る触媒反応装置は、気相、液相の均一反応
、気−液相、気−固相、気−液一固相などの1種もしく
は2種以上の流体の触媒反応に利用可能である。
この発明に係る触媒反応装置は、触媒作用を有する通路
管の長手方向に螺旋状にねじられた複数個の羽根体を有
し、隣シ合う羽根体の端縁どおしを父差させて配置した
ことを特徴とするものである。
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施例につき
、具体的に説明する。第1図乃至第4図は、触媒反応装
置の羽根体を示す。第1図に示す90°右回転型羽根体
1は長手方向に螺旋状にねじられている。羽根体1は通
路管5の内側の半径方向断面を2分割し、通路管5の長
手方向に時計方向に90°だけ回転している。第2図に
は90°左回転型羽根体2が示されている。この羽根体
2は、円筒状の通路管5の内部に設けられその長手方向
に反時計方向に90°だけ螺旋状にねじられている。
第3図に示す180°右回転型羽根体3及び第4図に示
す180°左回転型羽根体4は、通路管5の長手方向に
螺旋状にねじられておシ、羽根体3及び4は夫々時計方
向及び反時計方向に回転している。
これらの羽根体1〜4においては、例えば射出成形法、
押出し成形法又はロストワックス鋳造法、粉末成形法等
により、容易に製造することができる。各羽根体1〜4
及び通路管5は、ステンレス等の金属材料、プラスチッ
ク材料又はセラミック材料又はそれら材料の複合材料等
から製造される。
この場合に、多孔質のステンレス材料、プラスチック材
料、セラミック材料又はそれらの複合材料等を使用して
形成するのが好ましい。通路管及び羽根体に担持される
触媒としては、例えば白金等の貴金属単体またはアリカ
リ金属塩、アルカリ土類金属塩、モリブテン酸塩もしく
は銀塩等の金属塩、希土類元素の可溶性塩などが使用さ
れる。これらの金属塩は、通常水溶液として用いられ、
これら触媒担持溶液に通路管及び羽根体を所要回数浸漬
し乾燥したのち、または所要量溶液をスプレーなどによ
シ通路管及び羽根体に塗布し乾燥したのち、焼成するこ
とによって担持される。あるいは、金属材料を加熱、蒸
発、凝固させて金属微粒子を担持してもよい。または、
触媒作用を有する酵素、微生物などを担持もしくは固定
化して使用してもよい。この場合に、多孔質材料で形成
された通路管及び羽根体はあらかじめ製造されている微
生物中に浸しつつ微生物を吸着させたシ、反応のスター
トする植菌段階から微生物と通路管及び羽根体とを接触
させ、培養の進行とともに吸着させることも可能である
。通路管5内に配設される羽根体の連結点においては、
羽根体どおしを溶接又はロー付等により固定してもよい
が、羽根体と通路管5の内周面とを溶着もしくは接着し
て固定してもよい。又、羽根体の軸方向端部の中心部に
軸方向に凹溝を形成して隣接する羽根体を嵌合して互い
に接合して通路管5内に配設してもよい。
又、複数個の羽根体を一体成形して通路管5内に配設し
てもよい。
次に、このような羽根体を組み合わせて構成される触媒
反応装置について説明する。第5図は、90°右回転型
羽根体1と、90°左回転型羽根体2とを組み合わせた
触媒反応装置6を示す。この触媒反応装置6は、羽根体
1を2個連結し、次いで羽根体2を2個連結し、更に羽
根体1を2個連結するというようにして、複数個の羽根
体を連結したものである。各隣接する羽根体の端縁どお
しは直又させである。このような触媒反応装置の長手方
向を流体源に向けて設置すると、流体が通路管5内の羽
根体1又は2によシ仕切られた通路を螺旋状に通流し、
各羽根体の連結点において流体は2分割されながら、通
路管中央付近の流体は通路管壁へ、通路管壁付近の流体
は通路中央へと父互に層が転位しつつ他方の通路を通流
してきた流体と混合される。而して、流体が通路を通流
する間に、螺旋状の羽根体の面に沿って回転する流体は
通路管及び羽根体の触媒作用によって反応が促進される
。このようにして、流体が螺旋状の羽根体によシ仕切ら
れた通路を通流し、合流、分割作用を受けて攪拌混合を
しながら触媒反応が均一に効率よく行われる。更に、通
路管を通気性を有する多孔質材料等で形成するととによ
シ、通路管内部においても流体が通流して反応が促進さ
れる。
各羽根体の組み合わせは種々設定することが可能である
が、その代表例を第6図から第7図に示す。第6図の触
媒反応装置7は、羽根体1と羽根体2とを又互に配置し
、その羽根体1及び2の端縁どおしを直焚させたもので
ある。第7図の触媒反応装置8は、180°回転型の羽
根体3及び4を又互に配置し、その羽根体3及び4の端
縁どおしを直焚させたものである。
なお、これらの各触媒反応装置における触媒反応効果を
一層高めるために、第8図に示す如く、例えば触媒反応
装置6をその半径方向に多数並置して束状に構成すれば
よい。この場合に、各触媒反応装置6間の隙間は、各通
路管の構成材料又は接着剤等で充填させてもよい。さら
に、より一層効果的に反応促進のために、第9図に示し
た如く、円柱状の通路管11のその長手方向に、複数の
通路孔を設けて、これら通路孔に各羽根体を配置して構
成してもよい。なお、この場合、通路管は円柱状である
が、本発明触媒反応装置の適用個所に応じて、様々な形
状、例えば、直方体、三角形状、六角形状等の形状を採
用することは可能である。
上述の如く構成される触媒反応装置を、自動車の排ガス
浄化装置12として使用する場合は、第1O図に示す如
く、排ガス管の途中に排ガス浄化装置12を設置し、排
ガスを触媒反応装置6内に通流させればよい。この場合
に、各羽根体及び通路管を触媒作用のある金属材料、セ
ラミック材料等で形成することによシ、排ガスが触媒反
応装置6内を通流する間に、通気を阻害されることなく
、排ガス中の窒素酸化物(NOx)等を除去することが
できる。更に、排ガス中のカーボン等の微粒子を捕集浄
化することも可能であシ、又消音効果も有する。又、排
ガス洗浄装置13として使用する場合は、第11図に示
す如く、排ガス14と洗浄水15を触媒反応装置6内に
向流して通流させればよい。この場合に、洗浄水15は
スプレー又は霧化することによシ、洗浄効果はよシ良く
なる。
又、排ガス14と洗浄水15とを触媒反応装置6内に並
流して通流させてもよい。更に、パイオリアフター16
として使用する場合は、第12図に示す如く、微生物又
は固定化酵素を担持してなる触媒反応装置10を反応槽
17内に配置して、原i〜触媒反応装置10内に通流さ
せればよい。好気性菌体を固定化して使用する場合は、
空気又は酸素を原ホへ共に触媒反応装置lo内に通流さ
せればよい。
以上詳細に説明した如く、この発明によれば、攪拌混合
効果を有し、反応効果が高く製造が容易である触媒反応
装置を得ることができる。各羽根体の直径及び長さ等の
寸法又ねじれ角度は任意に設定することができ、流体の
種類により適切なものを選択可能である。また、羽根体
は上記実施例の如く2分割通路型6ものに限らず、例え
ば羽根体が筒状体の内側を3分割し、長手方向に60’
又は120°だけ螺旋回転する型式のものを使用するこ
とも可能であシ、これにょシ反応効果を一層高めること
ができる。又、羽根体と隣接する羽根体との間に通路管
と同一の内径を有する円筒状のスペーサを介装してもよ
い。
なお、上記実施例においては、羽根体は螺旋状にねじら
れているが、通路管内に流体通路の構成によって、レイ
ノルズ数の広範囲にわたって流体の混合ができるととも
に、機械的可動部を持たない流体通路構造体を形成して
なる形状でもよい1、又、1個の羽根体と通路管を一体
成形して形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は羽根体の正面図、第5図乃至第7図
は触媒反応装置の模式図、第8図乃至第12図は触媒反
応装置の適用例を示す模式図である。 1、2.3.4・・・・・・羽根体、 5,11・・・
・・・通路管、6、7.8.9.10・・・・・・触媒
反応装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、通路管の長手方向に螺旋状にねじられた複数個の羽
    根体を有し、隣り合う羽根体の端縁どおしを交差させて
    配置したことを特徴とする触媒反応装置。 2、前記通路管は円筒状をなすことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の触媒反応装置。 3、前記通路管はその半径方向に複数個配設されている
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の触媒反
    応装置。 4、前記羽根体は通路管の長手方向に90°又は180
    °だけねじられ、通路管の内部を2分割していることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項乃至第3項のいずれか
    1項に記載の触媒反応装置。 5、前記羽根体は通路管の長手方向に60°又は120
    °だけねじられ、通路管の内部を3分割していることを
    特徴とする特許請求の範囲第2項乃至第3項のいずれか
    1項に記載の触媒反応装置。 6、前記通路管は多孔質材料でつくられているか、又は
    その厚み方向に穿設された多数の孔を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第2項乃至第3項のいずれか1項
    に記載の触媒反応装置。 7、前記羽根体は多孔質材料でつくられているか、又は
    その厚み方向に穿設された多数の孔を有することを特徴
    とする特許請求の範囲第2項乃至第3項のいずれか1項
    に記載の触媒反応装置。 8、前記通路管及び羽根体は触媒作用を有する金属材料
    を担持してなることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    乃至第3項のいずれか1項に記載の触媒反応装置。 9、前記通路管及び羽根体は触媒作用を有する酵素又は
    微生物を担持又は固定化してなることを特徴とする特許
    請求の範囲第2項乃至第3項のいずれか1項に記載の触
    媒反応装置。
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