水分離系統技術方案

本發明專利技術提供以簡易的設備構成可提高水分離效率且可任意設定反應時間的水分離系統。水分離系統為從使原料化學反應后得到的生成物溶液中分離水的水分離系統，具備：供給所述原料并進行混合的混合裝置(3)、連接于混合裝置(3)的下游且進行經混合的所述原料的化學反應的化學反應進行裝置(4)、連接于化學反應進行裝置(4)的下游且分離在化學反應進行裝置(4)生成的水的水分離裝置(6)、以及控制化學反應進行裝置(4)的化學反應時間的控制裝置(12)，控制裝置(12)進行如下控制:在從化學反應進行裝置(4)排出的溶液中的生成物的量多時，縮短化學反應進行裝置(4)中的化學反應時間，在從化學反應進行裝置(4)排出的溶液中的生成物的量少時，延長化學反應進行裝置(4)中的化學反應時間。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水分離系統。
技術介紹
近年來，由微加工技術等制作的、在微細流路內混合流體的裝置即所謂微反應器被用于生物、醫療領域、化學合成等各領域。作為使用微反應器的反應的特征，可列舉出例如反應體系的小型化。通過這種反應體系的小型化，構成流體的分子(即，原料分子)迅速擴散并混合，所以相對于體積的表面積相對增大。其結果與間歇反應相比，反應效率提高，因此期望縮短反應時間及提高收率等。作為化學反應的一種，有平衡反應。所謂平衡反應即為在可逆反應中，隨著反應進 行，正方向的反應速度和逆方向的反應速度變得相等，原料及生成物的組成比看上去沒有變化的反應。平衡反應的一種有作為生成物除目的生成物外，還生成水的反應。具體而言，例如可列舉使醇與羧酸反應的酯化反應等。這時，目的生成物為羧酸酯。這種反應為平衡反應，因此，生成的目的生成物(例如，羧酸酯等)由于同時生成的水而受到水解，返回初始原料(例如，羧酸等)。即，正反應和逆反應同時進行。在進行這種平衡反應時，在生成目的生成物的速度與目的生成物被水解的速度相比極快的情況下，以通常收率的觀點來看不會產生大的問題。然而，在前者的速度比后者的速度稍快等情況下，即使目的生成物生成，也立即受到水解，所以往往難以提高目的生成物的收率。因此，為了提高這種反應的收率，考慮將與目的生成物同時產生的水向反應體系外分離(除去)。通過這樣操作，化學平衡偏向生成目的生成物的方向，可以提高收率。作為從包含上述這樣的目的生成物和水的混合溶液中分離(除去)水的技術，從古以來使用蒸溜法。另外，近年來，除蒸溜法之外，浸透汽化(pervaporation)法備受關注。浸透汽化法為使用和分離對象物質(例如水等)具有親和性的分離膜的方法。作為分離膜的具體的適用方法，在分離膜的單側(供給側)配置(或流通)混合溶液，將相反側(透過偵D維持在減壓狀態。由此，容易進行透過分離膜內到達相反側的液體的蒸汽化，利用各成分的透過速度差，能夠選擇性地使分離對象物質透過來進行分離。對于利用了浸透汽化法的水的分離技術進行了各種研究。例如，專利文獻I中記載了具有一端閉塞而另一端開放的管狀的分離膜，在設置于套管上的管板上以水密封方式固定上述分離膜的另一端，使在上述分離膜的外側流通的液體混合物或氣體混合物中的目的物質選擇地透過該分離膜的內側的膜模塊，即在形成于上述套管的內側和上述分離膜的外側之間的空間充填多孔質充填材料的膜模塊。另外，例如，專利文獻2中記載了膜分離反應體系統，其具備反應裝置、將在上述反應裝置內生成且和原料成分同時蒸發的夾雜成分與該原料成分分離的膜模塊、對上述蒸發了的夾雜成分和原料成分的混合物加熱的加熱裝置、以及使由上述膜模塊分離的原料成分的蒸汽在上述反應裝置的液相中強制循環的循環裝置，上述膜模塊的分離膜由沸石膜構成，上述加熱裝置是以供熱至使上述原料成分和上述夾雜成分在上述膜模塊內不凝縮而以蒸汽狀態存在的程度的方式構成?，F有技術文獻專利文獻專利文獻I:日本特開2007-203210號公報專利文獻2 :日本專利第4462884號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題 在專利文獻I記載的技術中，無論包含于溶液(反應液)的水多少都進行分離操作。因此，具有因所包含的水量，水的分離效率低的情況。因此，為了分離水，有時需要多次的分離操作。還有，在專利文獻I記載的技術中，因需要升溫至溶液可蒸發的溫度，所以設備有時大型化。另外，在專利文獻2記載的技術中，從反應液中使原料(乙醇)及水蒸發，使其通過具有分離膜的膜模塊，進行水分離。然后，只將水分離后的原料返回反應容器。這樣，在專利文獻2記載的技術中，需要用于分離水的循環周期。因此，在該技術中，有時為形成循環周期，設備大型化或復雜化。另外，有時還需要用于使反應液蒸發的設備，設備大型化。再有，受到循環的(返回反應容器中的)原料的影響，具有反應液的溫度控制不穩定的情況。其結果難以控制反應容器內的反應，具有收率降低，或生成副產物的情況。另夕卜，因原料及水蒸發后至水分離開始的時間一定，所以只有通過變更循環次數，才能控制反應時間。即，具有反應時間的控制受到制約的情況。本專利技術是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，提供以簡易的設備構成可提高水的分離效率，可任意設定反應時間的水分離系統。為了解決課題的手段本專利技術人等為了解決上述課題專心研究的結果發現，通過基于生成物的量控制至水的分離開始的時間，能夠解決上述課題，完成了本專利技術。專利技術效果根據本專利技術，能夠提供可以簡易的設備構成，提高水的分離效率，能夠任意設定反應時間的水分離系統。附圖說明圖I是示意性表示第一實施方式涉及的水分離系統的構成的圖；圖2是示意性表示適用于第一實施方式涉及的水分離系統的水分離裝置的構成的圖；圖3是說明在第一實施方式涉及的水分離裝置中關于所進行的反應的速度常數的圖；圖4是表示相對于時間的速度變化的坐標圖5是示意性表示第二實施方式涉及的水分離系統的構成的圖；圖6是示意性表示運用于第二實施方式涉及的水分離系統的化學反應進行設備的構成的圖；圖7是提高第二實施方式涉及的水分離效率的控制時的流程；圖8是示意性表示第三實施方式涉及的水分離系統的構成的圖；圖9是表示實施例的結果的坐標圖。符號說明3混合用微反應器(混合裝置) 4化學反應進行部(化學反應進行裝置)5溫度調節機(化學反應溫度控制裝置)6水分離用微反應器(水分離裝置)7水分離溫度控制裝置12控制裝置(控制設備)13化學反應進行設備15測定裝置(在線測定裝置)具體實施例方式下面，邊參照附圖邊說明用于實施本專利技術的方式(本實施方式)，本實施方式不受下面內容的任何限制，在不脫離本專利技術的宗旨范圍內可任意地進行變更而實施。(I.第一實施方式)(構成)圖I是示意性表示第一實施方式涉及的水分離系統100的構成的圖。圖I所示的水分離系統100是從使原料即油酸及甲醇化學反應后得到的生成物溶液(反應溶液)分離水的水分離系統。另外，在第一實施方式中，作為原料的具體例使用油酸及甲醇，但只要是通過化學反應生成水的成分，則不限定于這些。另外，詳情后述，作為原料使用油酸及甲醇并進行化學反應(具體地說是酯化反應)的情況下，油酸甲酯及水生成。因此，在本實施方式中生成的成分中除水以外的成分稱為“生成物”。因此，第一實施方式的生成物為“油酸甲酯”。水分離系統100如圖I所示，具備油酸箱la、甲醇箱lb、泵2a、2b、混合用微反應器3、化學反應進行部4、溫度調節機5、水分離用微反應器6、溫度調節機7、背壓閥8、生成物箱9、冷阱10、減壓裝置11、以及控制裝置12。另外，在圖I中用實線所示的表示配管，用虛線所示的表示電信號線。油酸箱Ia是貯存作為原料的油酸的容器。另外，甲醇箱Ib是貯存作為原料的甲醇的容器。而且，利用泵2a、2b將油酸及甲醇從這些箱供給到混合用微反應器3。泵2a、2b例如由注射泵、手動進行的注射器、柱塞泵、隔膜泵、螺旋泵等構成。另夕卜，代替泵也可以使用利用水頭差的送液裝置。混合用微反應器3 (混合裝置)是混合油酸及甲醇的裝置。即，在混合用微反應器3中供給油酸及甲醇進行混合。作為混合用微反應器3的具體的構成，沒有特別限制，只要能夠迅速混合原料即可。例如，作為混合用微反應器3的流路形狀，可以是Y字型、T字型、形成多層流的形狀等，也可以使本文檔來自技高網...

【技術保護點】
水分離系統，其將水從使原料化學反應后得到的生成物溶液中分離，其特征在于，具備：混合裝置，所述混合裝置供給所述原料并進行混合；化學反應進行裝置，所述化學反應進行裝置連接于所述混合裝置的下游，進行經混合的所述原料的化學反應；水分離裝置，所述水分離裝置連接于所述化學反應進行裝置的下游，分離在所述化學反應進行裝置中生成的水；以及控制裝置，所述控制裝置控制所述化學反應進行裝置的化學反應時間，所述控制裝置進行如下控制:在從所述化學反應進行裝置排出的溶液中的生成物的量多時，縮短所述化學反應進行裝置中的化學反應時間，在從所述化學反應進行裝置排出的溶液中的生成物的量少時，延長所述化學反應進行裝置中的化學反應時間。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：淺野由花子，富樫盛典，遠藤喜重，
申請(專利權)人：株式會社日立工業設備技術，
類型：發明
國別省市：