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公開番号2025142258
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-30
出願番号2025124136,2022545751
出願日2025-07-24,2021-08-30
発明の名称化学反応方法、化学反応装置および製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類C07C 29/152 20060101AFI20250919BHJP(有機化学)
要約【課題】生成物の収率を向上させる。
【解決手段】生成物の収率を向上させる気相での反応の進行が原料-生成物間の化学平衡により制約される反応を進行させる化学反応装置(100)において、触媒層(3)の透過壁(40)と接する面と、冷却面(53)の外表面との間の距離Lと、当該距離Lを有する前記外表面に対応する触媒層(3)の高さHとの積を、高さ方向における冷却面(53)の一端から他端にわたって積算した積算値を、500mm²以上にする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原料ガス中の成分よりも沸点の高い成分を生成物に含み、気相での反応の進行が原料－生成物間の化学平衡により制約される反応を進行させる化学反応方法であって、
前記反応を促進する触媒を含む触媒層と、
前記触媒層と空間を隔てて配置され、前記反応で生じた反応ガスの露点以下の温度に維持され、所定の方向に延びる冷却面と、
前記触媒層と前記空間との境界に設けられ、前記反応ガスの透過が可能な透過壁とを備え、
前記触媒層の前記透過壁と接する面と、前記冷却面との間の距離と、当該距離を有する前記冷却面に対応する前記触媒層の高さとの積を、前記所定の方向における前記冷却面の一端から他端にわたって積算した積算値が、５００ｍｍ
２
以上である化学反応装置を使用し、
前記触媒層に前記原料ガスを供給することにより化学反応を進行させ、
前記冷却面および前記空間内において、前記化学反応で生じた生成物の一部を凝縮させる、化学反応方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記原料ガスは、酸化炭素および水素を含み、前記生成物は、メタノールを含む、請求項１に記載の化学反応方法。
【請求項３】
前記積算値は、１０，０００，０００ｍｍ
２
以下である、請求項１または２に記載の化学反応方法。
【請求項４】
原料ガス中の成分よりも沸点の高い成分を生成物に含み、気相での反応の進行が原料－生成物間の化学平衡により制約される反応を進行させる化学反応装置であって、
前記原料ガスが供給され、前記反応を促進する触媒を含む触媒層と、
前記触媒層と空間を隔てて配置され、前記反応ガスの露点以下の温度に維持され、所定の方向に延びる冷却面と、
前記触媒層と前記空間との境界に設けられ、前記反応で生じた反応ガスの透過が可能な透過壁と、を備え、
前記触媒層の前記透過壁と接する面と、前記冷却面の外表面との間の距離と、当該距離を有する前記外表面に対応する前記触媒層の高さとの積を、前記所定の方向における前記冷却面の一端から他端にわたって積算した積算値は、５００ｍｍ
２
以上であり、
前記冷却面表面および前記空間内において、生成物の一部を凝縮させる、化学反応装置。
【請求項５】
前記原料ガスは、酸化炭素および水素を含み、前記生成物は、メタノールを含む、請求項４に記載の化学反応装置。
【請求項６】
前記積算値は、１０，０００，０００ｍｍ
２
以下である、請求項４または５に記載の化学反応装置。
【請求項７】
前記透過壁とは前記触媒を挟んで反対側に、前記冷却面よりも高い温度に維持される伝熱面を備える、請求項４から６のいずれか１項に記載の化学反応装置。
【請求項８】
前記距離は、０．５ｍｍ以上５００ｍｍ以下であり、前記触媒層の高さは、１，０００ｍｍ以上２０，０００ｍｍ以下である、請求項５から７のいずれか１項に記載の化学反応装置。
【請求項９】
原料ガス中の成分よりも沸点の高い成分を生成物に含み、気相での反応の進行が原料－生成物間の化学平衡により制約される反応を内部で進行させる多重構造の反応管を少なくとも１つ含む反応容器を備え、
少なくとも１つの前記反応管のそれぞれは、
前記反応で生じた反応ガスの透過が可能な内筒と、
前記内筒が内部に設けられた外筒と、
前記内筒の内部に設けられ、所定の方向に延びる冷却管と、
前記内筒と前記外筒との間に設けられた触媒層とを備え、
前記触媒層の前記内筒と接する面と、前記冷却管の外表面との間の距離と、当該距離を有する前記外表面に対応する前記触媒層の高さとの積を、前記所定の方向における前記冷却管の一端から他端にわたって積算した積算値が、５００ｍｍ
２
以上であり、
前記冷却管の外表面の温度は、前記反応ガスの露点以下の温度に維持されており、
前記冷却管と前記内筒との間に形成された空間内で生成物の一部を凝縮させる、化学反応装置。
【請求項１０】
前記積算値は、１０，０００，０００ｍｍ
２
以下である、請求項９に記載の化学反応装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ガスから生成物を得るための化学反応を、触媒を用いて気相で進行させる化学反応装置および化学反応方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、水素と、一酸化炭素あるいは二酸化炭素とを主成分とする原料ガスを触媒の存在下にて反応させてメタノールを合成する方法および当該方法のための装置が開示されている。当該方法では、冷却面で液化させたメタノールを反応系外に抜き出し、平衡転化率を超えてメタノールへの反応を進行させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
日本国特開２００５－２９８４１３号公報（２００５年１０月２７日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のような反応装置を用いた反応方法を含む、触媒を用いた気相で進行させる反応方法において、反応系における圧力、温度、および触媒量と原料供給速度との比（Ｗ／Ｆ）などの条件パラメータを変更することが生成物の反応収率に寄与することは、公知である。
【０００５】
本発明の一態様は、反応装置の内部構造を変更することにより、当該条件パラメータを変更しなくとも、生成物の収率を向上させる化学反応方法および化学反応装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る化学反応方法は、原料ガス中の成分よりも沸点の高い成分を生成物に含み、気相での反応の進行が原料－生成物間の化学平衡により制約される反応を進行させる化学反応方法であって、前記反応を促進する触媒を含む触媒層と、前記触媒層と空間を隔てて配置され、前記反応で生じた反応ガスの露点以下の温度に維持され、所定の方向に延びる冷却面と、前記触媒層と前記空間との境界に設けられ、前記反応ガスの透過が可能な透過壁とを備え、前記触媒層の前記透過壁と接する面と、前記冷却面との間の距離と、当該距離を有する前記冷却面に対応する前記触媒層の高さとの積を、前記所定の方向における前記冷却面の一端から他端にわたって積算した積算値が、５００ｍｍ
２
以上である化学反応装置を使用し、前記触媒層に前記原料ガスを供給することにより化学反応を進行させ、前記冷却面および前記空間内において、前記化学反応で生じた生成物の一部を凝縮させる。
【０００７】
本発明の一態様に係る化学反応装置は、原料ガス中の成分よりも沸点の高い成分を生成物に含み、気相での反応の進行が原料－生成物間の化学平衡により制約される反応を進行させる化学反応装置であって、前記原料ガスが供給され、前記反応を促進する触媒を含む触媒層と、前記触媒層と空間を隔てて配置され、前記反応ガスの露点以下の温度に維持され、所定の方向に延びる冷却面と、前記触媒層と前記空間との境界に設けられ、前記反応で生じた反応ガスの透過が可能な透過壁と、を備え、前記触媒層の前記透過壁と接する面と、前記冷却面の外表面との間の距離と、当該距離を有する前記外表面に対応する前記触媒層の高さとの積を、前記所定の方向における前記冷却面の一端から他端にわたって積算した積算値は、５００ｍｍ
２
以上であり、前記冷却面表面および前記空間内において、生成物の一部を凝縮させる。
【０００８】
本発明の一態様に係る化学反応装置は、原料ガス中の成分よりも沸点の高い成分を生成物に含み、気相での反応の進行が原料－生成物間の化学平衡により制約される反応を内部で進行させる多重構造の反応管を少なくとも１つ含む反応容器を備え、少なくとも１つの前記反応管のそれぞれは、前記反応で生じた反応ガスの透過が可能な内筒と、前記内筒が内部に設けられた外筒と、前記内筒の内部に設けられ、所定の方向に延びる冷却管と、前記内筒と前記外筒との間に設けられた触媒層とを備え、前記触媒層の前記内筒と接する面と、前記冷却管の外表面との間の距離と、当該距離を有する前記外表面に対応する前記触媒層の高さとの積を、前記所定の方向における前記冷却管の一端から他端にわたって積算した積算値が、５００ｍｍ
２
以上であり、前記冷却管の外表面の温度は、前記反応ガスの露点以下の温度に維持されており、前記冷却管と前記内筒との間に形成された空間内で生成物の一部を凝縮させる。
【０００９】
本発明の一態様に係る化学反応装置は、原料ガス中の成分よりも沸点の高い成分を生成物に含み、気相での反応の進行が原料－生成物間の化学平衡により制約される反応を内部で進行させる多重構造の反応管を少なくとも１つ含む反応容器を備え、少なくとも１つの前記反応管のそれぞれは、前記反応で生じた反応ガスの透過が可能な内筒と、前記内筒が内部に設けられ、所定の方向に延びる外筒と、前記内筒の内部に設けられる触媒層とを備え、前記触媒層の前記内筒と接する面と、前記外筒の内表面との間の距離と、当該距離を有する前記内表面に対応する前記触媒層の高さとの積を、前記所定の方向における前記内表面の一端から他端にわたって積算した積算値が、５００ｍｍ
２
以上であり、前記外筒の内表面の温度は、前記反応ガスの露点以下の温度に維持されており、前記外筒と前記内筒との間に形成された空間内で生成物の一部を凝縮させる。
【００１０】
本発明の一態様に係るメタノールの製造方法は、原料ガス中の成分よりも沸点の高い成分を生成物に含み、気相での反応の進行が原料－生成物間の化学平衡により制約される反応を進行させるメタノールの製造方法であって、前記原料ガスとして酸化炭素および水素を含み、メタノール合成用触媒を含む触媒層と、前記触媒層と空間を隔てて配置され、前記反応で生じた反応ガスの露点以下の温度に維持され、所定の方向に延びる冷却面と、前記触媒層と前記空間との境界に設けられ、前記反応ガスの透過が可能な透過壁とを備え、前記触媒層の前記透過壁と接する面と、前記冷却面との間の距離と、当該距離を有する前記冷却面に対応する前記触媒層の高さとの積を、前記所定の方向における前記冷却面の一端から他端にわたって積算した積算値が、５００ｍｍ
２
以上である化学反応装置を使用し、前記触媒層に前記原料ガスを供給することにより化学反応を進行させ、前記冷却面および前記空間内において、前記化学反応で生じた反応ガスの一部を凝縮させる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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