化学反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及对反应器内的液态内容物照射微波的化学反应装置。
【背景技术】
[0002]以往，通过对内容物照射微波(电磁波)以进行内容物的加热等的化学反应装置为人所知(例如，参考专利文献I)。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开第2011-235262号公报
【发明内容】
[0006]发明所要解决的技术问题
[0007]以往使用加热器进行的加热为外部加热，通过热传导或辐射、对流等从物质的表面向内部逐渐加热。另一方面，使用微波进行的加热具有使物质本身自行发热的内部加热的特征。但是，当在反应器中照射微波时，存在微波集中在一部分位置的情况。当发生这样的微波集中时，存在反应器内的一部分区域被异常加热的问题。另外，作为这样的微波集中的结果，会产生未照射微波的位置，存在内容物未被适当加热的问题。
[0008]本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种化学反应装置，其能够向反应器的内容物尽量均匀地照射微波。
[0009]为了达成上述目的，基于本发明的化学反应装置具备:反应器，具有沿水平的一个方向延伸的形状，且液态内容物以在上方具有未填充空间的状态被投入到该反应器中；微波发生器，用于产生微波；以及波导管，将微波发生器产生的微波传送到反应器的未填充空间；其中，反应器的上方侧相对于反应器的长度方向具有弯曲形状。
[0010]根据这样的结构，能够在反应器内部更均匀地照射微波。
[0011]另外，在基于本发明的化学反应装置中，反应器的上方侧可以相对于与反应器的长度方向正交的方向具有拱形形状。
[0012]根据这样的结构，能够避免微波集中在未填充空间的一部分区域的现象，能够在反应器内部更均匀地照射微波。
[0013]另外，在基于本发明的化学反应装置中，入射到未填充空间的微波与内容物的液面之间的夹角可以在30?75度的范围内。
[0014]根据这样的结构，能够更均匀地向内容物照射微波。
[0015]另外，在基于本发明的化学反应装置中，微波可以照射到与反应器的长度方向正交的方向上的中央位置。
[0016]另外，基于本发明的化学反应装置具备:反应器，具有沿水平的一个方向延伸的形状，且液态内容物以在上方具有未填充空间的状态被投入到该反应器中；微波发生器，用于产生微波；以及波导管，将微波发生器产生的微波传送到反应器的未填充空间；其中，入射到未填充空间的微波与内容物的液面之间的夹角在30?75度的范围内。
[0017]根据这样的结构，能够更均匀地向内容物照射微波。
[0018]另外，在基于本发明的化学反应装置中，入射到未填充空间的微波与内容物的液面之间的夹角可以为45度。
[0019]另外，在基于本发明的化学反应装置中，反应器可以是内容物沿反应器的长度方向流动的平流式反应器，或者也可以是批量(batch)式反应器。
[0020]发明效果
[0021]根据基于本发明的化学反应装置，能够在反应器内部减少微波集中在一部分位置的情况，并且能够使微波更均匀地照射到内容物。
【附图说明】
[0022]图1是示出基于本发明的第一实施方式的化学反应装置的结构的图。
[0023]图2是示出该实施方式中的反应器的内部结构的一例的图。
[0024]图3是示出该实施方式中的反应器的形状的图。
[0025]图4A是该实施方式中的反应器的纵截面图。
[0026]图4B是该实施方式中的反应器的纵截面图。
[0027]图4C是该实施方式中的反应器的纵截面图。
[0028]图5是示出该实施方式中的模拟的反应器的截面形状的图。
[0029]图6A是示出该实施方式中的模拟结果(Θ = 15° )的图。
[0030]图6B是示出该实施方式中的模拟结果(Θ = 30° )的图。
[0031]图6C是示出该实施方式中的模拟结果(Θ =45° )的图。
[0032]图6D是示出该实施方式中的模拟结果(Θ = 60° )的图。
[0033]图6E是示出该实施方式中的模拟结果(Θ = 75° )的图。
[0034]图6F是示出该实施方式中的模拟结果(Θ =90° )的图。
[0035]图7A是示出该实施方式中的模拟结果(弯曲形状)的图。
[0036]图7B是示出该实施方式中的模拟结果(平板形状)的图。
[0037]图8A是示出该实施方式中的模拟结果(拱形形状)的图。
[0038]图SB是示出该实施方式中的模拟结果(平板形状)的图。
【具体实施方式】
[0039]以下，利用实施方式对基于本发明的化学反应装置进行说明。此外，在以下的实施方式中，标注有相同附图标记的构成要素是相同或等同的构成要素，有时对其省略重复的说明。
[0040](第一实施方式)
[0041]参照附图，对基于本发明的第一实施方式的化学反应装置进行说明。在基于本实施方式的化学反应装置中，反应器的上方侧相对于反应器的长度方向具有弯曲形状，另外，相对于与长度方向正交的方向具有拱形形状。
[0042]图1是示出基于本实施方式的化学反应装置I的结构的图。基于本实施方式的化学反应装置I具备混合部12、反应器13、微波发生器14、波导管15、微波控制部16、催化剂分离部17以及处理液贮存槽18。
[0043]混合部12使原料和固体催化剂混合。混合部12也可以使原料等和反应剂混合。原料可以含有多种物质。例如，当在反应器13中进行酯化反应时，原料可以是油脂和乙醇。如图1所示，上述原料和固体催化剂可以通过栗11供给到混合部12，或者也可以通过其他方法供给到混合部12。例如，混合部12可以通过使叶片状构件或翼状构件、螺旋状构件旋转从而对两种以上的物质进行混合。此外，虽然在本实施方式中对与原料混合的催化剂是固体催化剂(即非均相催化剂)的情况进行说明，但是，催化剂也可以是液态催化剂(即均相催化剂)。另外，固体催化剂可以在反应器13内形成流化床，或者也可以不形成流化床。另外，上述固体催化剂的形状任意。例如，固体催化剂的形状可以是无定型的粒状、圆柱状(例如，可以是中空的，也可以是非中空的)、球状、丸状、环状、壳状等。另外，上述固体催化剂例如可以具有微波吸收性或微波敏感性，或者也可以不具有这些特性。在固体催化剂具有微波吸收性或微波敏感性的情况下，当在后述的反应器13的内部照射微波时，固体催化剂被微波加热，从而促进该固体催化剂附近的化学反应。此外，该微波吸收性或微波敏感性取决于被照射的微波的频率、反应器13的内部温度等。即，在所使用的微波频率以及使原料发生反应的反应器13的内部温度方面，介质损耗系数越高，微波吸收性也越高。因此，例如可以采用含有这种微波吸收性较高的物质的固体催化剂。例如，在照射2.45GHz的微波的情况下，作为具有微波吸收性的物质，能够举出除了富勒烯以外的碳类(例如石墨、碳纳米管或活性炭等)、铁、镍、钴或铁素体等。因此，固体催化剂可以含有具备这种微波吸收性的物质。具体而言，固体催化剂可以是将具有这种微波吸收性或微波敏感性的物质与金属或金属氧化物组合而成的组合物，也可以是将具有这种微波吸收性或微波敏感性的物质与碱催化剂或酸催化剂等催化剂组合而成的组合物，或者还可以是将具有微波吸收性或微波敏感性的物质、碱催化剂或酸催化剂等的催化剂、以及金属或金属氧化物组合而成的组合物。对于上述物质的组合，例如可以通过物理吸附来进行，可以通过化学结合来进行，也可以通过合金化来进行，或者还可以通过其他方法来进行。另外，在混合部12中，为了应对反应器13中的反应，可以进行预加热，或者也可以不进行预加热。在进行该预加热的情况下，优选将混合部12中的预加热的温度控制成使得原料等在进入反应器13的时刻达到期望的温度或者实现期望的温度幅度。另外，当在混合部12中不进行预加热时，可以在反应器13中进行与该预加热相对应的加热。将由混合部12混合后的原料和固体催化剂投入到反应器13中。
[0044]反应器1