專(zhuān)利名稱：水分離系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水分離系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，由微加工技術(shù)等制作的、在微細(xì)流路內(nèi)混合流體的裝置即所謂微反應(yīng)器被用于生物、醫(yī)療領(lǐng)域、化學(xué)合成等各領(lǐng)域。作為使用微反應(yīng)器的反應(yīng)的特征，可列舉出例如反應(yīng)體系的小型化。通過(guò)這種反應(yīng)體系的小型化，構(gòu)成流體的分子(即，原料分子)迅速擴(kuò)散并混合，所以相對(duì)于體積的表面積相對(duì)增大。其結(jié)果與間歇反應(yīng)相比，反應(yīng)效率提高，因此期望縮短反應(yīng)時(shí)間及提高收率等。作為化學(xué)反應(yīng)的一種，有平衡反應(yīng)。所謂平衡反應(yīng)即為在可逆反應(yīng)中，隨著反應(yīng)進(jìn) 行，正方向的反應(yīng)速度和逆方向的反應(yīng)速度變得相等，原料及生成物的組成比看上去沒(méi)有變化的反應(yīng)。平衡反應(yīng)的一種有作為生成物除目的生成物外，還生成水的反應(yīng)。具體而言，例如可列舉使醇與羧酸反應(yīng)的酯化反應(yīng)等。這時(shí)，目的生成物為羧酸酯。這種反應(yīng)為平衡反應(yīng)，因此，生成的目的生成物(例如，羧酸酯等)由于同時(shí)生成的水而受到水解，返回初始原料(例如，羧酸等)。即，正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。在進(jìn)行這種平衡反應(yīng)時(shí)，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(diǎn)來(lái)看不會(huì)產(chǎn)生大的問(wèn)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(yīng)的收率，考慮將與目的生成物同時(shí)產(chǎn)生的水向反應(yīng)體系外分離(除去)。通過(guò)這樣操作，化學(xué)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(shù)，從古以來(lái)使用蒸溜法。另外，近年來(lái)，除蒸溜法之外，浸透汽化(pervaporation)法備受關(guān)注。浸透汽化法為使用和分離對(duì)象物質(zhì)(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(cè)(供給側(cè))配置(或流通)混合溶液，將相反側(cè)(透過(guò)偵D維持在減壓狀態(tài)。由此，容易進(jìn)行透過(guò)分離膜內(nèi)到達(dá)相反側(cè)的液體的蒸汽化，利用各成分的透過(guò)速度差，能夠選擇性地使分離對(duì)象物質(zhì)透過(guò)來(lái)進(jìn)行分離。對(duì)于利用了浸透汽化法的水的分離技術(shù)進(jìn)行了各種研究。例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I中記載了具有一端閉塞而另一端開(kāi)放的管狀的分離膜，在設(shè)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(cè)流通的液體混合物或氣體混合物中的目的物質(zhì)選擇地透過(guò)該分離膜的內(nèi)側(cè)的膜模塊，即在形成于上述套管的內(nèi)側(cè)和上述分離膜的外側(cè)之間的空間充填多孔質(zhì)充填材料的膜模塊。另外，例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載了膜分離反應(yīng)體系統(tǒng)，其具備反應(yīng)裝置、將在上述反應(yīng)裝置內(nèi)生成且和原料成分同時(shí)蒸發(fā)的夾雜成分與該原料成分分離的膜模塊、對(duì)上述蒸發(fā)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(yīng)裝置的液相中強(qiáng)制循環(huán)的循環(huán)裝置，上述膜模塊的分離膜由沸石膜構(gòu)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(nèi)不凝縮而以蒸汽狀態(tài)存在的程度的方式構(gòu)成。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)2007-203210號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本專(zhuān)利第4462884號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
在專(zhuān)利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，無(wú)論包含于溶液(反應(yīng)液)的水多少都進(jìn)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(shí)需要多次的分離操作。還有，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I記載的技術(shù)中，因需要升溫至溶液可蒸發(fā)的溫度，所以設(shè)備有時(shí)大型化。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，從反應(yīng)液中使原料(乙醇)及水蒸發(fā)，使其通過(guò)具有分離膜的膜模塊，進(jìn)行水分離。然后，只將水分離后的原料返回反應(yīng)容器。這樣，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，需要用于分離水的循環(huán)周期。因此，在該技術(shù)中，有時(shí)為形成循環(huán)周期，設(shè)備大型化或復(fù)雜化。另外，有時(shí)還需要用于使反應(yīng)液蒸發(fā)的設(shè)備，設(shè)備大型化。再有，受到循環(huán)的(返回反應(yīng)容器中的)原料的影響，具有反應(yīng)液的溫度控制不穩(wěn)定的情況。其結(jié)果難以控制反應(yīng)容器內(nèi)的反應(yīng)，具有收率降低，或生成副產(chǎn)物的情況。另夕卜，因原料及水蒸發(fā)后至水分離開(kāi)始的時(shí)間一定，所以只有通過(guò)變更循環(huán)次數(shù)，才能控制反應(yīng)時(shí)間。即，具有反應(yīng)時(shí)間的控制受到制約的情況。本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于，提供以簡(jiǎn)易的設(shè)備構(gòu)成可提高水的分離效率，可任意設(shè)定反應(yīng)時(shí)間的水分離系統(tǒng)。為了解決課題的手段本發(fā)明人等為了解決上述課題專(zhuān)心研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)基于生成物的量控制至水的分離開(kāi)始的時(shí)間，能夠解決上述課題，完成了本發(fā)明。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可以簡(jiǎn)易的設(shè)備構(gòu)成，提高水的分離效率，能夠任意設(shè)定反應(yīng)時(shí)間的水分離系統(tǒng)。


圖I是示意性表示第一實(shí)施方式涉及的水分離系統(tǒng)的構(gòu)成的圖；圖2是示意性表示適用于第一實(shí)施方式涉及的水分離系統(tǒng)的水分離裝置的構(gòu)成的圖；圖3是說(shuō)明在第一實(shí)施方式涉及的水分離裝置中關(guān)于所進(jìn)行的反應(yīng)的速度常數(shù)的圖；圖4是表示相對(duì)于時(shí)間的速度變化的坐標(biāo)圖5是示意性表示第二實(shí)施方式涉及的水分離系統(tǒng)的構(gòu)成的圖；圖6是示意性表示運(yùn)用于第二實(shí)施方式涉及的水分離系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備的構(gòu)成的圖；圖7是提高第二實(shí)施方式涉及的水分離效率的控制時(shí)的流程；圖8是示意性表示第三實(shí)施方式涉及的水分離系統(tǒng)的構(gòu)成的圖；圖9是表示實(shí)施例的結(jié)果的坐標(biāo)圖。符號(hào)說(shuō)明3混合用微反應(yīng)器(混合裝置)
4化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部(化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置)5溫度調(diào)節(jié)機(jī)(化學(xué)反應(yīng)溫度控制裝置)6水分離用微反應(yīng)器(水分離裝置)7水分離溫度控制裝置12控制裝置(控制設(shè)備)13化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備15測(cè)定裝置(在線測(cè)定裝置)
具體實(shí)施例方式下面，邊參照附圖邊說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的方式(本實(shí)施方式)，本實(shí)施方式不受下面內(nèi)容的任何限制，在不脫離本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)可任意地進(jìn)行變更而實(shí)施。(I.第一實(shí)施方式)(構(gòu)成)圖I是示意性表示第一實(shí)施方式涉及的水分離系統(tǒng)100的構(gòu)成的圖。圖I所示的水分離系統(tǒng)100是從使原料即油酸及甲醇化學(xué)反應(yīng)后得到的生成物溶液(反應(yīng)溶液)分離水的水分離系統(tǒng)。另外，在第一實(shí)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(guò)化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)(具體地說(shuō)是酯化反應(yīng))的情況下，油酸甲酯及水生成。因此，在本實(shí)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(shí)施方式的生成物為“油酸甲酯”。水分離系統(tǒng)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(yīng)器3、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4、溫度調(diào)節(jié)機(jī)5、水分離用微反應(yīng)器6、溫度調(diào)節(jié)機(jī)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(shí)線所示的表示配管，用虛線所示的表示電信號(hào)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(yīng)器3。泵2a、2b例如由注射泵、手動(dòng)進(jìn)行的注射器、柱塞泵、隔膜泵、螺旋泵等構(gòu)成。另夕卜，代替泵也可以使用利用水頭差的送液裝置?；旌嫌梦⒎磻?yīng)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(yīng)器3中供給油酸及甲醇進(jìn)行混合。作為混合用微反應(yīng)器3的具體的構(gòu)成，沒(méi)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(yīng)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，也可以使用市售的微反應(yīng)器。另外，在第一實(shí)施方式中，雖然用混合用微反應(yīng)器3使兩種原料混合，但也可以使三種以上的原料混合。例如，在事先使三種原料混合的情況下，代替混合用微反應(yīng)器3，可以設(shè)置具有使三種原料混合的流路的混合用微反應(yīng)器，也可以串聯(lián)連接多個(gè)使二種原料混合的混合用微反應(yīng)器，從而按順序使原料混合，使希望的種類(lèi)(數(shù)量)的原料混合。另外，混合用微反應(yīng)器3中的混合的程度沒(méi)有特別的限制。另外，原料彼此既可以均勻混合，也可以不混合且不均勻(所謂乳化狀態(tài))?；旌嫌梦⒎磻?yīng)器3的流路路徑的代表長(zhǎng)度沒(méi)有特別的限制。但是，從最大限度地有效利用微米級(jí)的反應(yīng)的效果的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選數(shù)_以下，從通過(guò)分子擴(kuò)散使原料迅速混合的觀點(diǎn)來(lái)看，更優(yōu)選數(shù)十μ m 1mm。
作為構(gòu)成混合用微反應(yīng)器3的材料，只要不影響產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，則可以使用任意的材料。作為這樣的材料，例如可列舉出不銹鋼、硅酮、金、玻璃、耐蝕耐熱鎳基合金、硅酮樹(shù)脂、氟系樹(shù)脂等。另外，除此之外，也可以使用搪玻璃、在金屬的表面涂敷鎳或金等的材料、及使硅酮的表面氧化的材料等的使耐蝕性得到提高的材料。但是，從熱傳導(dǎo)性及強(qiáng)度觀點(diǎn)來(lái)看，作為構(gòu)成混合用微反應(yīng)器3的材料優(yōu)選使用金屬。另外，在后述的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4中為了進(jìn)行迅速的反應(yīng)，設(shè)置混合用微反應(yīng)器
3、進(jìn)一步，也可以對(duì)連接混合用微反應(yīng)器3和泵2a或泵2b的配管設(shè)置未圖示的溫度調(diào)節(jié)機(jī)，以在規(guī)定的溫度進(jìn)行混合。由此，能夠減小在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4的反應(yīng)溶液的升溫幅度或降溫幅度，可以更高效率地進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4 (化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置)是使在混合用微反應(yīng)器3中混合了的原料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的裝置。在第一實(shí)施方式中反應(yīng)溶液(即，油酸及甲醇的混合物)從混合用微反應(yīng)器3排出后流通的配管(微細(xì)流路)作為化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4發(fā)揮功能。因此，化學(xué)反應(yīng)時(shí)間可以通過(guò)改變?cè)撆涔艿拈L(zhǎng)度及流路的截面面積來(lái)控制。在此，上述的“化學(xué)反應(yīng)時(shí)間”嚴(yán)格地說(shuō)是在混合用微反應(yīng)器3內(nèi)原料彼此混合后，到向水分離用微反應(yīng)器6(后述)供給，水開(kāi)始被分離的時(shí)間。但是，在混合用微反應(yīng)器3內(nèi)滯留的時(shí)間比在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4內(nèi)滯留的時(shí)間還短很多。另外，實(shí)際上在水分離用微反應(yīng)器6中也進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，如后述，因水被分離的同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)的平衡偏向，所以與化學(xué)反應(yīng)相比，水的分離過(guò)程一方優(yōu)先進(jìn)行。因此，本說(shuō)明書(shū)中的“化學(xué)反應(yīng)時(shí)間”即表示在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4內(nèi)的滯留時(shí)間。另外，也可以固定上述配管的長(zhǎng)度，控制向混合用微反應(yīng)器3供給的油酸及甲醇的量，由此控制上述化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。即，配管的長(zhǎng)度及內(nèi)徑一定，所以使大量的反應(yīng)溶液流通的情況下，在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4滯留的時(shí)間變短。另一方面，使少量的反應(yīng)溶液流通的情況下，在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4滯留的時(shí)間變長(zhǎng)。于是，利用這樣的關(guān)系，也可以控制化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。另外，該情況下，向混合用微反應(yīng)器3供給的原料的送液流量的控制可以通過(guò)后述的控制裝置12進(jìn)行。另外，對(duì)于構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4的材料沒(méi)有特別的限制，例如，可以使用與混合用微反應(yīng)器3同樣的材料構(gòu)成。另外,例如也可以使用由Teflon(注冊(cè)商標(biāo))等材料構(gòu)成的管等。另外，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4的流路路徑也沒(méi)有特別限制，例如，也可以應(yīng)用在混合用微反應(yīng)器3中說(shuō)明的流路路徑。
溫度調(diào)節(jié)機(jī)5 (化學(xué)反應(yīng)溫度控制裝置)是控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4的化學(xué)反應(yīng)時(shí)的溫度的裝置。溫度調(diào)節(jié)機(jī)5的具體的構(gòu)成沒(méi)有特別的限制，例如可以使用利用水、水-乙醇混合溶劑、乙二醇等流體的恒溫槽、拍耳帖元件(Pelti er dev i Ce)、罩式電熱器等。另夕卜，在化學(xué)反應(yīng)溫度為室溫程度的情況下，根據(jù)反應(yīng)熱及微反應(yīng)器的熱控制性，也可以不設(shè)置溫度調(diào)節(jié)機(jī)5。水分離用微反應(yīng)器6 (水分離裝置)是分離在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4流通的反應(yīng)溶液中的水的裝置。構(gòu)成水分離用微反應(yīng)器6的材料及流路路徑?jīng)]有特別的限制，例如，可以同樣應(yīng)用在混合用微反應(yīng)器3中說(shuō)明的內(nèi)容。另外，水分離用微反應(yīng)器6也可以只設(shè)置一個(gè)，也可以兩個(gè)以上串聯(lián)連接設(shè)置。這些根據(jù)希望的水的分離時(shí)間可適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。另外，參照?qǐng)D2，水分離用微反應(yīng)器6如后述具 有點(diǎn)對(duì)稱的構(gòu)造，所以即使串聯(lián)連接兩個(gè)以上的情況下，在最小限度的空間也可以設(shè)置多個(gè)水分離用微反應(yīng)器6。在此，邊參照?qǐng)D2邊對(duì)第一實(shí)施方式的水分離用微反應(yīng)器6的具體的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。如圖2(a)所示，水分離用微反應(yīng)器6具有大致筒形狀，其上下端部具備法蘭樣部件。而且，該法蘭樣部件上設(shè)置有反應(yīng)溶液流入的流入口 20b、水被排出的排出口 20d(參照?qǐng)D2(b))、從反應(yīng)溶液分離水后排出處理液的排出口 20e。水分離用微反應(yīng)器6內(nèi)部為圖2(b)所示的構(gòu)造。如圖2(b)所示，水分離用微反應(yīng)器6的上下端部為同樣的構(gòu)造。因此，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，主要對(duì)上端部及側(cè)部的構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。水分離用微反應(yīng)器6主要由包括具備流入口 20b、20c的第一圓盤(pán)部件20、具備突起部21a的第二圓盤(pán)部件21、包含法蘭部22a及圓筒狀的圓筒部件22b的微反應(yīng)器主體22構(gòu)成。而且，第一圓盤(pán)部件20和第二圓盤(pán)部件21以及法蘭部22a由貫通它們的螺絲20a (圖2中6個(gè))緊固。另外,在第一圓盤(pán)部件20和第二圓盤(pán)部件21之間設(shè)置有用于防止漏液的密封墊(〇型圈)23a、23b。另外，第二圓盤(pán)部件21和法蘭部22a之間也同樣設(shè)置有密封墊23c。分離膜24是從反應(yīng)溶液中分離水的膜。第一實(shí)施方式的分離膜24使用T型沸石膜。分離膜24經(jīng)由未圖示的密封墊，以包圍上下突起部21a的周?chē)姆绞皆O(shè)置。另外，密封墊也可以以與第二圓盤(pán)部件21壓緊的方式設(shè)置于分離膜24的上下端部。通過(guò)這樣，可以防止漏液。而且，形成于分離膜24的外側(cè)和圓筒部件22b的內(nèi)壁面之間的空間成為反應(yīng)溶液流通的反應(yīng)溶液流路25。另外，形成于分離膜24的內(nèi)側(cè)的空間成為通過(guò)減壓裝置11 (后述)減壓的狀態(tài)。因此，水變成水蒸汽透過(guò)分離膜24向外部排出(詳細(xì)后述)。即，分離膜24的內(nèi)側(cè)空間成為水蒸汽流通的水蒸汽流路26。另外，流入口 20b和反應(yīng)溶液流路25，反應(yīng)溶液流路25和排出口 20e經(jīng)由在第二圓盤(pán)部件21的圓周方向等間隔設(shè)置的孔(未圖示)而連通。通過(guò)設(shè)置這樣的孔，能夠使反應(yīng)溶液遍及水分離用微反應(yīng)器6的內(nèi)部全區(qū)域均勻地流通，可以防止在壓力損失降低的路經(jīng)流通(所謂短路)發(fā)生。另外，水蒸汽流路26和排出口 20d同樣(如圖示)連通。因此，包含于通過(guò)流入口 20b在反應(yīng)溶液流路25中流通的上述反應(yīng)溶液中的水透過(guò)分離膜24由水蒸汽流路26及排出口 20d向外部排出。另一方面，水從上述反應(yīng)溶液被分離后的處理液(即，包含油酸甲酯的液體)通過(guò)排出口 20向外部排出。另外，第一實(shí)施方式的水分離用微反應(yīng)器6的流入口 20c被密封。但是，如上述，水分離用微反應(yīng)器6將上下方向中心附近作為對(duì)稱點(diǎn)，具有點(diǎn)對(duì)稱的構(gòu)成。因此，在要連接多個(gè)水分離用微反應(yīng)器6的情況下、改換上下方向使用的情況下，根據(jù)需要，也可以不進(jìn)行上述密封，或者密封不同的流入口或排出口。另外，各流入口及排出口以管(配管)可連接的方式構(gòu)成。具體而言，在各流入口及排出口形成有裝配用的螺絲孔(未圖示)，通過(guò)使用未圖示的裝配件，可在各流入口及排出口連接管。返回圖1，繼續(xù)說(shuō)明水分離系統(tǒng)100的整體構(gòu)成。 溫度調(diào)節(jié)機(jī)7 (水分離溫度控制裝置)為控制水分離用微反應(yīng)器6的溫度的裝置。即，為控制從反應(yīng)溶液中分離水時(shí)的溫度的裝置。溫度調(diào)節(jié)機(jī)7的具體的構(gòu)成沒(méi)有特別的限制，例如，也可以使用與上述的溫度調(diào)節(jié)機(jī)5同樣的裝置。另外，在第一實(shí)施方式中，能夠設(shè)定為化學(xué)反應(yīng)時(shí)的溫度和水的分離時(shí)的溫度不同。例如，能夠以提高化學(xué)反應(yīng)時(shí)的溫度，降低水的分離時(shí)的溫度的方式設(shè)定溫度調(diào)節(jié)機(jī)5、
7?；瘜W(xué)反應(yīng)在未超過(guò)活化能時(shí)不進(jìn)行，所以反應(yīng)溫度高的一方易進(jìn)行反應(yīng)。另一方面，分離膜24(參照?qǐng)D2)因?yàn)橥ǔＤ蜔嵝圆惶撸瑑?yōu)選在低溫進(jìn)行水的分離。因此，將溫度調(diào)節(jié)機(jī)5、7這樣設(shè)定，可使化學(xué)反應(yīng)時(shí)的溫度和水的分離時(shí)的溫度不同。背壓閥8是與參照?qǐng)D2已說(shuō)明的反應(yīng)溶液流路25及排出口 20e連接的閥。通過(guò)設(shè)置背壓閥8，使反應(yīng)溶液流路25形成為加壓狀態(tài)，能夠防止沸點(diǎn)低的甲醇的汽化。其結(jié)果，反應(yīng)溶液流路25和水蒸汽流路26的壓差增大，能夠促進(jìn)分離膜24所致的水的分離。但是，在溫度調(diào)節(jié)機(jī)5、7的設(shè)定溫度都設(shè)定在與油酸及甲醇的沸點(diǎn)相比，足夠低的溫度的情況下，也可以不設(shè)背壓閥8。生成物箱9是貯存包含由油酸和甲醇的反應(yīng)生成的油酸甲酯的處理液的箱。生成物箱9的具體的構(gòu)成沒(méi)有特別的限制，例如，可以形成和油酸箱Ia及甲醇箱Ib同樣的構(gòu)成。另外，也可以設(shè)置對(duì)未反應(yīng)的油酸及甲醇進(jìn)行分離及/或回收的箱。冷阱10是與邊參照?qǐng)D2邊說(shuō)明了的水蒸汽流路26及排出口 20d連接的裝置。即，在水分離用微反應(yīng)器6被分離，變成水蒸汽向外部排出的水在冷阱10被冷卻。由此，汽化的水(水蒸汽)變成液體的水，可以容易地回收被分離的水。減壓裝置11是將水蒸汽流路26維持在減壓狀態(tài)下的裝置。通過(guò)設(shè)置減壓裝置11，促進(jìn)分離膜24所致的水的分離。減壓裝置11的具體的構(gòu)成沒(méi)有特別的限制，使用任意的減壓裝置即可。通過(guò)控制裝置12，控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。具體而言，控制裝置12通過(guò)控制泵2a、2b，控制向混合用微反應(yīng)器3的原料的送液流量。由此，如上述，控制化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。這時(shí)，控制裝置12基于流入生成物箱9的處理液中的生成物的比率，進(jìn)行原料的送液流量的控制。即，進(jìn)行反饋控制。具體而言，進(jìn)行如下控制在處理液中的生成物(油酸甲酯)的量多時(shí)，縮短化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，生成物的量少時(shí)，延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。換言之，進(jìn)行如下控制從化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4排出的油酸甲酯量多時(shí)，縮短化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，從化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4排出的油酸甲酯的量少時(shí)，延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。對(duì)進(jìn)行這種控制的理由進(jìn)行說(shuō)明。如上述，為控制原料的送液流量，所以控制裝置可以預(yù)測(cè)油酸甲酯的生成量。然后，比較預(yù)測(cè)的生成量和實(shí)際生成的油酸甲酯的量，比預(yù)測(cè)的量更少的情況下，判斷為可進(jìn)行進(jìn)一步的化學(xué)反應(yīng)，延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。由此，可以更多地生成油酸甲酯和水。另一方面，在所預(yù)測(cè)的油酸甲酯的生成量和實(shí)際生成的油酸甲酯的量為大致相同程度的情況下，判斷出即使在此以上延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，油酸甲酯的生成量也不增加，進(jìn)行慢慢地縮短化學(xué)反應(yīng)時(shí)間的控制。通過(guò)這樣的控制，可以省去化學(xué)反應(yīng)時(shí)間的浪費(fèi)。油酸甲酯的生成量的測(cè)定方法沒(méi)有特別的限制，例如，可以使用密度、折射率、FT-IR(Fourier Transform-1 nfrared、傅立葉變換型紅外分光)、UV(Ultraviolet ;紫外 線分光)、HPLC (High Performance Liquid Chromatography ;高效液相層析法)、GC (GasChromatography ;氣相色譜)等進(jìn)行測(cè)定。另外，控制裝置12還具有控制溫度調(diào)節(jié)機(jī)5、7的驅(qū)動(dòng)的功能。S卩，向控制裝置12輸入溫度調(diào)節(jié)機(jī)5、7的設(shè)定溫度時(shí)，控制裝置12以調(diào)節(jié)為該設(shè)定溫度的方式控制溫度調(diào)節(jié)機(jī) 5、7。另外,控制裝置12例如利用CPU (Central Processing Unit)、定序器等實(shí)現(xiàn)。(作用效果)下面，邊參照?qǐng)D3及圖4邊說(shuō)明水分離系統(tǒng)100的作用效果。如圖3所示，在分離膜24的供給側(cè)(即反應(yīng)溶液流路25)，正反應(yīng)以反應(yīng)速度常數(shù)b逆反應(yīng)以反應(yīng)速度定數(shù)Ie1進(jìn)行平衡反應(yīng)。另外，更嚴(yán)格地說(shuō)，從原料剛混合后至離析油酸甲酯進(jìn)行反應(yīng)，在此為了說(shuō)明方便，限定為在水分離用微反應(yīng)器6內(nèi)的反應(yīng)來(lái)表示。而且，供給側(cè)的液體的水被減壓成為水蒸汽透過(guò)分離膜24，到達(dá)透過(guò)側(cè)(即水蒸汽流路26)。將水透過(guò)分離膜24時(shí)的透過(guò)速度常數(shù)(即分離速度常數(shù))設(shè)定為k2。如圖4所示,反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng),根據(jù)原料的剩余量,正反應(yīng)的反應(yīng)速度(正反應(yīng)速度)越低。另外，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，由于進(jìn)行反應(yīng)，所以反應(yīng)體系中存在的水的量越增加。另一方面，對(duì)于由分離膜24進(jìn)行的水的分離而言，反應(yīng)溶液中的水的量越來(lái)越多，分離速度加快。若考慮這些，反應(yīng)時(shí)間只要足夠長(zhǎng)，在反應(yīng)體系中存在的水的量就變得越多，所以水的分離速度加快。但是，在平衡反應(yīng)的情況下，與正反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行逆反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，相反地逆反應(yīng)的反應(yīng)速度越快。因此，即使單純地確保長(zhǎng)時(shí)間的反應(yīng)時(shí)間，經(jīng)過(guò)某程度的時(shí)間時(shí)，正反應(yīng)的反應(yīng)速度和逆反應(yīng)的反應(yīng)速度變得相同，難以進(jìn)行反應(yīng)。換言之，水的生成速度慢慢地降低，在反應(yīng)體系存在的水的量達(dá)到最大值。因此，如水分離系統(tǒng)100那樣，通過(guò)根據(jù)生成物的量適當(dāng)?shù)卦O(shè)定反應(yīng)時(shí)間，能夠?qū)崿F(xiàn)水的高分離效率(即高收率)和至水分離開(kāi)始的無(wú)用時(shí)間的減少。另外，因?yàn)闆](méi)有使反應(yīng)液循環(huán)，所以能夠抑制設(shè)備的復(fù)雜化及大型化等。另外，因?yàn)槟軌蚍€(wěn)定進(jìn)行反應(yīng)液的溫度控制，所以能夠抑制副產(chǎn)物的發(fā)生。(2.第二實(shí)施方式)下面，邊參照?qǐng)D5邊說(shuō)明第二實(shí)施方式的水分離系統(tǒng)200。另外，對(duì)和圖I所示的水分離系統(tǒng)100相同的裝置(部件)標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其詳細(xì)的說(shuō)明。
(構(gòu)成)如圖5所示，在水分離系統(tǒng)200中，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4由三個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備131、132、133及三個(gè)流路控制裝置141、142、143構(gòu)成。圖6 (a)表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的構(gòu)造?；瘜W(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13是埋設(shè)于基材13d的內(nèi)部的、具有規(guī)定長(zhǎng)度的微細(xì)流路13b的裝置。微細(xì)流路13b的一端如圖6(a)所示，在表面?zhèn)仍O(shè)置開(kāi)口作為流入口 13a，另一端在背面?zhèn)仍O(shè)置開(kāi)口作為排出口 13c。因此，從流入口 13a流入的反應(yīng)溶液流過(guò)微細(xì)流路13b，從排出口 13c排出。構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的材料沒(méi)有特別的限定，例如，可以使用與上述的混合用微反應(yīng)器3同樣的材料。另外，構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的微細(xì)流路13b的流路路徑的代表長(zhǎng)度也沒(méi)有特別的限制，例如，可以與上述的混合用微反應(yīng)器3的流路路徑同樣。
另外，微細(xì)流路13b的流路形狀不限于圖6(a)所示的形狀，例如，也可以是直線狀、螺旋狀等。另外，也可以對(duì)每個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13設(shè)定不同的流路形狀。另外，也可以是一部分相同，剩余部分不同。但是，從使化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的除熱性能均勻，易控制化學(xué)反應(yīng)的這種觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選全部的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13具有相同形狀的微細(xì)流路13b。另外，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13既可以形成一體成型的構(gòu)成，也可以形成能分解的構(gòu)成。另外，流入口 13a的位置和排出口 13c的位置以化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的長(zhǎng)度方向中心為對(duì)稱點(diǎn)形成為點(diǎn)對(duì)稱的方式設(shè)置。而且，通過(guò)這樣設(shè)置流入口 13a及排出口 13c，如圖6(b)所示，通過(guò)簡(jiǎn)單地重疊，可以容易地變更微細(xì)流路13b的長(zhǎng)度。而且，可以將死體積形成為最小限度而連接兩個(gè)以上的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13。另外，在流入口 13a及排出口 13c形成有裝配用的螺絲孔(未圖示)。因此，通過(guò)使用未圖示的裝配件，能夠使管與流入口 13a及排出口 13c連接。在圖5所示的水分離系統(tǒng)200中，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13經(jīng)由流路控制裝置14相互連接。而且，通過(guò)控制裝置12切換流路控制裝置14，可以變更反應(yīng)溶液流通的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的數(shù)量。因此，通過(guò)這樣構(gòu)成化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4，可以容易地變更微細(xì)流路13b的長(zhǎng)度，能夠容易的控制化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間。具體而言，例如在想使一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13(131)流通的情況下，控制流量控制裝置141、143，使混合物不到達(dá)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備132、133即可。在想使兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13 (131、132、133中的兩個(gè))或三個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13 (131、132、133)流通的情況下，同樣，通過(guò)控制流路控制裝置14，能夠容易地進(jìn)行變更。即，通過(guò)控制流路控制裝置14，能夠更容易地變更流通的微細(xì)流路13b的長(zhǎng)度。另外，作為流路控制裝置14，可以在各流路設(shè)置閥，通過(guò)控制這些閥，控制流通的流路。另外，在圖5中，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13多個(gè)串聯(lián)地連接進(jìn)行表示，但也可以只連接一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13來(lái)構(gòu)成。(控制方法)下面，邊參照?qǐng)D7邊說(shuō)明圖5所示的水分離系統(tǒng)200的控制方法。另外，圖7所示的流程中的控制由控制裝置12進(jìn)行。另外，水的分離效率是否提高，根據(jù)油酸甲酯的生成量的變化來(lái)判斷。即，油酸甲酯和水的生成量的化學(xué)量理論比為I :1，所以油酸甲酯的生成量提高表示水的分離效率(更具體而言，水的生成效率)提高。
在步驟S 102后，開(kāi)始用于水的分離效率提高的研究(步驟S 101)。首先，以預(yù)先設(shè)定了油酸和甲醇的規(guī)定的流量(即，規(guī)定的反應(yīng)時(shí)間)混合時(shí)(步驟S 102)，開(kāi)始化學(xué)反應(yīng)，油酸甲酯及水生成。根據(jù)這時(shí)生成的油酸甲酯的量算出水的分離效率，與理論效率比較。其結(jié)果，在判定出水的分離效率提高(即，良好)的情況下(步驟S103，是)，反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)最佳，研究完成(步驟SI 10、SI 11)，在該條件繼續(xù)運(yùn)行。另一方面，在步驟S103中，在不認(rèn)為水的分離效率提高的情況下(S103，否)，在油酸及甲醇送液流量可變更的情況下(步驟S104，是)控制泵2a、2b變更送液流量，重復(fù)步驟S102及步驟S103。假如不能變更送液流量的情況下(步驟S104，否；例如，雖然想增加送液流量，但泵2a、2b已經(jīng)以最大輸出工作的情況等)，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的設(shè)定(步驟 S105)。具體而言，控制流路控制裝置14，決定流通的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的數(shù)量。由此，再次進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)間的設(shè)定。然后，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的設(shè)定完成，和上述步驟S103同樣，判斷出水的分離效率良好時(shí)(步驟S106，是)，反應(yīng)時(shí)間實(shí)現(xiàn)最佳化研究完成(步驟·S110、S111)，在該條件下繼續(xù)運(yùn)行。在步驟S106中，在水的分離效率低的情況下(步驟S106，否)，變更流通的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的數(shù)量(步驟S107，是)，重復(fù)步驟S105及步驟S106。另一方面，在步驟S107中，在不能變更化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的情況下(步驟S107，否；例如，雖然想延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，但已經(jīng)使用了全部的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行設(shè)備13的情況等)，控制溫度調(diào)節(jié)機(jī)7，變更水的分離溫度(步驟S108)。然后，由此，判定水的分離效率是否提高(步驟S109)，在提高的情況下，研究結(jié)束(步驟S109，是，步驟S110、步驟S111)。在步驟S109中不認(rèn)為分離效率提高的情況下(步驟S109，否)，研究水的分離溫度是否可變更(步驟S112)，可變更的情況下，重復(fù)步驟S108及步驟S109。另一方面，例如，在即使想提高分離溫度，但溫度調(diào)節(jié)機(jī)7已經(jīng)以最大輸出運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下及達(dá)到分離膜24的耐熱溫度界限的情況下等，分離溫度不可能變更的情況下，不能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間最佳化，研究結(jié)束(步驟S112，否，步驟S113、步驟S111)(3.第三實(shí)施方式)下面，邊參照?qǐng)D8邊說(shuō)明第三實(shí)施方式的水分離系統(tǒng)300。另外，對(duì)與圖I及圖5所示的水分離系統(tǒng)100、200相同的裝置(部件)標(biāo)注相同的符號(hào)，省略其詳細(xì)的說(shuō)明。(構(gòu)成)在水分離系統(tǒng)300中設(shè)置有自動(dòng)地測(cè)定生成物(油酸甲酯)量的測(cè)定裝置15(在線測(cè)定裝置)。在該例中，測(cè)定裝置15設(shè)置于背壓閥8和生成物箱9之間，但也可以設(shè)置于水分離用微反應(yīng)器6和背壓閥8之間。測(cè)定裝置15的具體構(gòu)成沒(méi)有特別的限制，例如，使用利用上述方法的自動(dòng)測(cè)定裝置即可。而且，通過(guò)設(shè)置這樣的測(cè)定裝置15，作業(yè)者沒(méi)必要手動(dòng)測(cè)定處理液中的生成物的量，能夠避免控制的復(fù)雜度。而且，測(cè)定的生成物的量立即輸入控制裝置12，因此，能夠極大減少進(jìn)行上述反饋控制時(shí)的時(shí)間滯后。因此，能夠更高精度地提高水的分離效率。(實(shí)施例)下面，列舉實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式不受下面實(shí)施例的任何限定。
使用油酸和甲醇，研究與油酸甲酯一起生成的水的分離效率。這時(shí)，使用圖I所示的水分離系統(tǒng)100。下面，示出詳細(xì)的條件。(實(shí)施例I)(構(gòu)成)作為甲醇，使用和光純藥工業(yè)社制的試藥特級(jí)的甲醇。另外，在實(shí)施例中使用的甲醇使用作為催化劑混合濃硫酸(和光純藥工業(yè)社制，試藥特級(jí))而得到的甲醇溶液。濃硫酸的混合量相對(duì)于甲醇溶液全體為I. 6質(zhì)量％。作為油酸，使用和光純藥工業(yè)社制的和光一級(jí)的油酸。另外，在實(shí)施例中使用的油酸為了去除所含的雜質(zhì)，供給篩孔25μπι的不銹鋼篩(7*7 >公司制)。利用該操作，可以防止分離膜24的孔等各種孔的堵塞。
另外，油酸和甲醇溶液的混合比為7. 18 :1，為了更快速地進(jìn)行反應(yīng)，過(guò)量使用甲醇。向混合用微反應(yīng)器3的送液流量將油酸設(shè)為O. 898ml/分鐘，甲醇溶液設(shè)定為O. 125ml/分鐘。即，以向混合用微反應(yīng)器3供給的原料的總送液流量為I. 023ml/分鐘的方式設(shè)定泵2a、2b0原料的送液使用日立微反應(yīng)器系統(tǒng)微處理服務(wù)器MPS- α 200 (日立工業(yè)設(shè)備技術(shù)公司制)。MPS- α 200是用注射泵送液的系統(tǒng)，在送液時(shí)，用MPS- α 200的程序送液模式，通過(guò)使兩臺(tái)注射泵(相當(dāng)于泵2a、2b)反復(fù)交替地抽吸及/或吐出，以能夠不間斷地送出注射泵的容量以上的體積的液體的方式使用。作為混合用微反應(yīng)器3，使用日立工業(yè)設(shè)備技術(shù)公司制微反應(yīng)器CMPS-α 04。另外，作為化學(xué)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行部4，使用外徑3mm、內(nèi)徑2mm、長(zhǎng)IOm的氟樹(shù)脂管(GL寸4工> 7公司制)。具有圖2所示的構(gòu)造的水分離用微反應(yīng)器6的尺寸為在內(nèi)徑16mm的管的內(nèi)側(cè)收容有作為分離膜24的T型沸石膜(三井造船社制)的構(gòu)造。另外，水分離用微反應(yīng)器6的全長(zhǎng)為331mm、第一圓盤(pán)部件20、第二圓盤(pán)部件21、法蘭部22a的直徑為40mm。T型沸石膜的外徑實(shí)測(cè)為12. 3mm、長(zhǎng)為300臟，所以反應(yīng)溶液流路25的流路寬為2mm以下(I. 85mm)。使流入口 20b和反應(yīng)溶液流路25和排出口 21e連通，因此，在第二圓盤(pán)部件21上沿圓周方向等間隔配置四個(gè)直徑O. 2mm的孔。由此，反應(yīng)溶液從水分離用微反應(yīng)器6的流入口 20b至排出口 20e的流動(dòng)時(shí)間幾乎與理論值一致，利用上述孔，液體適當(dāng)?shù)亓魍āＩ晌?油酸甲酯)和油酸殘留物的定量使用HPLC(High Performance LiquidChromatography ;高效液相層析法)進(jìn)行。(運(yùn)轉(zhuǎn)條件)首先，以合計(jì)I. 023ml/分鐘的送液流量向浸入60°C的恒溫槽的混合用微反應(yīng)器3供給油酸和甲醇溶液作為反應(yīng)溶液。然后，使該反應(yīng)溶液流通浸入60°C的恒溫槽(即，溫度調(diào)節(jié)機(jī)5的設(shè)定溫度相當(dāng)于60°C )的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4。其后，以相同的送液流量向浸入60°C的恒溫槽(即，溫度調(diào)節(jié)機(jī)7的設(shè)定溫度相當(dāng)于60°C)的水分離用微反應(yīng)器6供給，在反應(yīng)溶液流路25流通。然后，通過(guò)利用減壓裝置11將水蒸汽流路26減壓至-O. 085MPa,汽化及/或分離水蒸汽流路26內(nèi)的水。分離了的水在由冰冷卻的冷阱10回收。水分離開(kāi)始設(shè)定為油酸和甲醇溶液混合后31分鐘后。即，混合后經(jīng)過(guò)31分鐘開(kāi)始對(duì)水分離用微反應(yīng)器6供給反應(yīng)溶液。然后，通過(guò)混合后經(jīng)過(guò)56分鐘后，停止送液30分鐘，之后再開(kāi)始送液的所謂“停流(stopped flow)法”，延長(zhǎng)水的分離時(shí)間。另外，附設(shè)于混合用微反應(yīng)器3的溫度調(diào)節(jié)機(jī)(未圖示)的設(shè)定溫度、溫度調(diào)節(jié)機(jī)5及溫度調(diào)節(jié)機(jī)7的設(shè)定溫度均設(shè)定為60°C。該溫度雖然比甲醇的沸點(diǎn)(64.7°C)低，但即使是很小，也有可能使原料甲醇?xì)饣?，原料彼此的接觸面積減小，反應(yīng)速度變緩。因此，控制背壓閥8，將反應(yīng)體系的壓力維持在138kPa(20psi)以上。(比較例I)作為化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4，除使用外徑約I. 6mm、內(nèi)徑1mm、長(zhǎng)O. Im的氟樹(shù)脂制管(GL^ ^7公司制)之外，與上述實(shí)施例同樣進(jìn)行研究。該情況下，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4非常短，因此，從混合用微反應(yīng)器3排出的反應(yīng)溶液立即向水分離用微反應(yīng)器6供給。(比較例2)
作為比較例2，進(jìn)行間歇法的研究。間歇法中，準(zhǔn)備通過(guò)將T型沸石膜的上下用硅橡膠蓋夾持，在橡膠蓋中插入管，由此能夠?qū)δ?nèi)減壓的裝置。在浸入60°C的恒溫槽的200ml的圓底燒瓶中加入IOOml的油酸，邊攪拌邊以I. 6質(zhì)量％的濃度在I分鐘分三次混合含濃硫酸的甲醇溶液13. 9ml，得到反應(yīng)溶液，繼續(xù)邊攪拌邊使反應(yīng)進(jìn)行。將用上下橡膠蓋夾持的膜的長(zhǎng)度設(shè)為20mm，該部分通常浸入反應(yīng)溶液，使膜浸透，利用減壓裝置，通過(guò)將膜內(nèi)減壓至-O. 085MPa，汽化及/或分離體系內(nèi)的水。分離了的水在由冰冷卻的冷阱回收。進(jìn)行3小時(shí)水分離，測(cè)定反應(yīng)溶液中的油酸甲酯的生成量。(結(jié)果)圖9表示收率相對(duì)于從混合開(kāi)始的經(jīng)過(guò)時(shí)間(即，化學(xué)反應(yīng)時(shí)間)的坐標(biāo)圖。收率是由下述式(I)算出的油酸甲酯的收率。
f油酸甲酯I
收率d__ 00 ……⑴
[油酸]+ [油酸曱酉旨]式(I)中，(油酸甲酯)表示反應(yīng)溶液中的油酸甲酯的摩爾濃度，“油酸”表示反應(yīng)溶液中的油酸的摩爾濃度。如圖9 (a)所示，在實(shí)施例I中，在水分離開(kāi)始前以收率52%達(dá)到平衡狀態(tài)。然后，開(kāi)始水分離時(shí)，收率增加，收率與現(xiàn)有的方法即比較例2相比充分提高。特別是，反應(yīng)時(shí)間為85分鐘時(shí)收率為63%，與比較例2相比，增加7%。另外，如比較例彼此相比的圖9(b)所示，未設(shè)有化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行部4的比較例I和現(xiàn)有的間歇法的比較例2顯示大體相同的舉動(dòng)。另外，雖未圖示，但在比較例I中反應(yīng)時(shí)間55分鐘以內(nèi)，未觀察到水的分離。另外，對(duì)于實(shí)施例I以及比較例I及2，算出基于下述式⑵算出的速度常數(shù)匕、k_i、k2(參照?qǐng)D3)。下面表示具體的算出式。
業(yè)-It1[油酸][曱醇]+k-i[油酸曱醋][7K (O ]
業(yè)^^= Ii1[油酸][曱醇]-L1[油酸甲醋][7jc (I)] ……(2)
權(quán)利要求
1.水分離系統(tǒng)，其將水從使原料化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行混合； 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置，所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置連接于所述混合裝置的下游，進(jìn)行經(jīng)混合的所述原料的化學(xué)反應(yīng)； 水分離裝置，所述水分離裝置連接于所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置的下游，分離在所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間， 所述控制裝置進(jìn)行如下控制 在從所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置排出的溶液中的生成物的量多時(shí)，縮短所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置中的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間， 在從所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置排出的溶液中的生成物的量少時(shí)，延長(zhǎng)所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置中的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。
2.如權(quán)利要求I所述的水分離系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制裝置具備控制向所述混合裝置供給的原料的送液流量的功能， 通過(guò)控制向所述混合裝置供給的原料的送液流量，控制化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。
3.如權(quán)利要求I所述的水分離系統(tǒng)，其特征在于， 所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置具有微細(xì)流路， 通過(guò)變更所述微細(xì)流路的長(zhǎng)度，控制化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。
4.如權(quán)利要求3所述的水分離系統(tǒng)，其特征在于， 所述化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置由具有規(guī)定長(zhǎng)度的微細(xì)流路的設(shè)備構(gòu)成， 通過(guò)串聯(lián)連接一個(gè)或多個(gè)所述設(shè)備，設(shè)定所述微細(xì)流路的長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的水分離系統(tǒng)，其特征在于，具備 化學(xué)反應(yīng)溫度控制裝置，所述化學(xué)反應(yīng)溫度控制裝置控制化學(xué)反應(yīng)時(shí)的溫度；以及 水分離溫度控制裝置，所述水分離溫度控制裝置控制水分離時(shí)的溫度； 將化學(xué)反應(yīng)時(shí)的溫度和水分離時(shí)的溫度設(shè)定為不同。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的水分離系統(tǒng),其特征在于， 設(shè)置有測(cè)定所述生成物的量的在線測(cè)定裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供以簡(jiǎn)易的設(shè)備構(gòu)成可提高水分離效率且可任意設(shè)定反應(yīng)時(shí)間的水分離系統(tǒng)。水分離系統(tǒng)為從使原料化學(xué)反應(yīng)后得到的生成物溶液中分離水的水分離系統(tǒng)，具備供給所述原料并進(jìn)行混合的混合裝置(3)、連接于混合裝置(3)的下游且進(jìn)行經(jīng)混合的所述原料的化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置(4)、連接于化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置(4)的下游且分離在化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置(4)生成的水的水分離裝置(6)、以及控制化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置(4)的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間的控制裝置(12)，控制裝置(12)進(jìn)行如下控制:在從化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置(4)排出的溶液中的生成物的量多時(shí)，縮短化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置(4)中的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間，在從化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置(4)排出的溶液中的生成物的量少時(shí)，延長(zhǎng)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行裝置(4)中的化學(xué)反應(yīng)時(shí)間。
文檔編號(hào)C07C67/08GK102898302SQ20121024257
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者淺野由花子, 富樫盛典, 遠(yuǎn)藤喜重 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立工業(yè)設(shè)備技術(shù)