JP5994403B2 - Side wall pipe manufacturing method and side wall pipe manufacturing system - Google Patents
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Description
本発明は、微小な空間を反応場とするマイクロリアクタ等のリアクタにおいて、反応対象となる流体である反応流体が流通する反応流路の側壁として機能する側壁管を製造する側壁管製造方法、側壁管製造システム、および、側壁管に関する。 The present invention relates to a side wall pipe manufacturing method and a side wall pipe for manufacturing a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a fluid to be reacted flows in a reactor such as a microreactor having a minute space as a reaction field. The present invention relates to a manufacturing system and a side wall pipe.
マイクロリアクタ(microreactor)は、微小な空間を反応場とする反応装置であり、このような小さな空間を反応場とすることで分子同士の衝突頻度や熱の移動速度を高め、反応速度や収率を向上させることができる。 A microreactor is a reaction device that uses a small space as a reaction field. By using such a small space as a reaction field, the collision frequency between molecules and heat transfer speed are increased, and the reaction speed and yield are increased. Can be improved.
かかるマイクロリアクタでは、例えば、断面が小さな反応流路を設け、反応流路内に触媒を配し、その反応流路に反応対象となる反応流体を流通させて反応を促進する。 In such a microreactor, for example, a reaction channel having a small cross section is provided, a catalyst is arranged in the reaction channel, and a reaction fluid to be reacted is circulated through the reaction channel to promote the reaction.
マイクロリアクタの反応流路を製造する技術として、基板における反応流路となる箇所以外の部分にレジストを成膜し、続いて、エッチングを行うことで基板における反応流路となる箇所に溝を形成し、当該形成された溝の表面に触媒担持層を成膜した後、レジストを除去する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。 As a technique for manufacturing a reaction channel for a microreactor, a resist film is formed on a portion of the substrate other than a portion serving as a reaction channel, and then etching is performed to form a groove at a portion serving as a reaction channel on the substrate. A technique for removing a resist after forming a catalyst support layer on the surface of the formed groove is disclosed (for example, Patent Document 1).
また、流路が形成された金属基材の表面にスラリー状の触媒粉末を塗布した後、触媒粉末に圧力を印加することで、流路に触媒を圧着する技術が開示されている(例えば、特許文献2)。 In addition, a technique is disclosed in which a slurry-like catalyst powder is applied to the surface of a metal substrate on which a flow path is formed, and then pressure is applied to the catalyst powder, whereby the catalyst is pressure-bonded to the flow path (for example, Patent Document 2).
しかし、特許文献1の技術では、レジストや、触媒担持層を成膜したり、レジスト上に反応流路のパターンを形成するためにリソグラフィーを行ったり、エッチングしたりするための装置が大がかりなものとなっていた。また、反応流路の流路断面積や、流路長ごとにパターンを準備する必要があり、パターンを作成するためのコストを要していた。 However, in the technique of Patent Document 1, a device for depositing a resist or a catalyst-carrying layer or performing lithography or etching to form a reaction channel pattern on the resist is large. It was. Moreover, it is necessary to prepare a pattern for each channel cross-sectional area of the reaction channel and for each channel length, which requires a cost for creating the pattern.
また、触媒は、金属酸化物(セラミック)で構成されているため、金属との密着性が低い。したがって、特許文献2の技術を用いて、触媒粉末を単に金属基材に圧着したとしても、金属基材と触媒との高い密着性を実現することができず、金属基材から触媒が脱落(剥離)するおそれがある。 Moreover, since the catalyst is comprised with the metal oxide (ceramic), its adhesiveness with a metal is low. Therefore, even if the catalyst powder is simply pressure-bonded to the metal substrate using the technique of Patent Document 2, high adhesion between the metal substrate and the catalyst cannot be realized, and the catalyst falls off from the metal substrate ( There is a risk of peeling).
そこで本発明は、このような課題に鑑み、簡易な構成かつ低コストで、反応流路における触媒の密着性の向上を図ることが可能な側壁管製造方法、および、側壁管製造システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, a simple structure and low cost, the side wall tube manufacturing method capable of improving the adhesion of the catalyst in the reaction channel, and provides a side wall pipe production system The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明の側壁管製造方法は、反応対象となる流体である反応流体が流通する反応流路の側壁として機能する側壁管を製造する側壁管製造方法であって、開口部を有する中空の多孔質体で構成されるとともに金属で形成された多孔質管における外表面に、金属酸化物で構成された触媒の粒子が溶媒に分散された液、または、金属酸化物で構成された触媒の前駆体の粒子が溶媒に分散された液である触媒液を接触させる工程と、多孔質管を触媒液に接触させた状態で、開口部から溶媒を吸引して、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子を多孔質管の外表面に付着させる工程と、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子が付着した多孔質管を加熱する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a side wall pipe manufacturing method of the present invention is a side wall pipe manufacturing method for manufacturing a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a fluid to be reacted flows, the outer surface of the hollow porous material porous tube formed by composed Rutotomoni metals having an opening, the liquid particles of the catalyst composed of a metal oxide is dispersed in a solvent, or a metal oxide A step of contacting a catalyst liquid, which is a liquid in which catalyst precursor particles composed of the catalyst are dispersed in a solvent, and in a state where the porous tube is in contact with the catalyst liquid, the solvent is sucked from the opening to And a step of attaching the catalyst precursor particles to the outer surface of the porous tube, and a step of heating the catalyst particles or the porous tube to which the catalyst precursor particles are attached. It is characterized by that.
上記課題を解決するために、本発明の他の側壁管製造方法は、反応対象となる流体である反応流体が流通する反応流路の側壁として機能する側壁管を製造する側壁管製造方法であって、開口部を有する中空の多孔質体で構成されるとともに金属で形成された多孔質管における内表面に、金属酸化物で構成された触媒の粒子が溶媒に分散された液、または、金属酸化物で構成された触媒の前駆体の粒子が溶媒に分散された液である触媒液を接触させる工程と、多孔質管を触媒液に接触させた状態で、多孔質管における外表面から溶媒を吸引して、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子を多孔質管の内表面に付着させる工程と、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子が付着した多孔質管を加熱する工程と、を含むことを特徴とする。 In order to solve the above problems, another side wall pipe manufacturing method of the present invention is a side wall pipe manufacturing method for manufacturing a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a reaction target fluid flows. Te, on the inner surface of the hollow porous material porous tube formed by composed Rutotomoni metals having an opening, the liquid particles of the catalyst composed of a metal oxide is dispersed in a solvent or a metal The step of contacting the catalyst liquid, which is a liquid in which catalyst precursor particles composed of oxides are dispersed in a solvent, and the solvent from the outer surface of the porous tube in a state where the porous tube is in contact with the catalyst liquid To suck the catalyst particles or catalyst precursor particles to the inner surface of the porous tube, and heat the porous tube to which the catalyst particles or catalyst precursor particles are attached. And a step of performing.
上記課題を解決するために、本発明の側壁管製造システムは、反応対象となる流体である反応流体が流通する反応流路の側壁として機能する側壁管を製造する側壁管製造システムであって、開口部を有する中空の多孔質体で構成されるとともに金属で形成された多孔質管における外表面に、金属酸化物で構成された触媒の粒子が溶媒に分散された液、または、金属酸化物で構成された触媒の前駆体の粒子が溶媒に分散された液である触媒液を接触させる接触手段と、接触手段によって、多孔質管が触媒液に接触された状態で、開口部から溶媒を吸引して、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子を多孔質管の外表面に付着させる吸引部と、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子が付着した多孔質管を加熱する加熱部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the side wall pipe manufacturing system of the present invention is a side wall pipe manufacturing system that manufactures a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a fluid to be reacted flows. the outer surface of the hollow porous material porous tube formed by composed Rutotomoni metals having an opening, the liquid particles of the catalyst composed of a metal oxide is dispersed in a solvent, or a metal oxide A contact means for contacting the catalyst liquid, in which the catalyst precursor particles composed of the catalyst are dispersed in a solvent, and the contact means for removing the solvent from the opening while the porous tube is in contact with the catalyst liquid. Suction to attach the catalyst particles or catalyst precursor particles to the outer surface of the porous tube, and heat the porous tube to which the catalyst particles or catalyst precursor particles adhere A heating unit And butterflies.
上記課題を解決するために、本発明の他の側壁管製造システムは、反応対象となる流体である反応流体が流通する反応流路の側壁として機能する側壁管を製造する側壁管製造システムであって、開口部を有する中空の多孔質体で構成されるとともに金属で形成された多孔質管における内表面に、金属酸化物で構成された触媒の粒子が溶媒に分散された液、または、金属酸化物で構成された触媒の前駆体の粒子が溶媒に分散された液である触媒液を接触させる接触手段と、接触手段によって、多孔質管が触媒液に接触された状態で、多孔質管における外表面から溶媒を吸引して、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子を多孔質管の内表面に付着させる吸引部と、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子が付着した多孔質管を加熱する加熱部と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, another side wall pipe manufacturing system of the present invention is a side wall pipe manufacturing system that manufactures a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a reaction target fluid flows. Te, on the inner surface of the hollow porous material porous tube formed by composed Rutotomoni metals having an opening, the liquid particles of the catalyst composed of a metal oxide is dispersed in a solvent or a metal Contact means for contacting the catalyst liquid, which is a liquid in which catalyst precursor particles composed of oxides are dispersed in a solvent, and the porous pipe in contact with the catalyst liquid by the contact means. The suction part that sucks the solvent from the outer surface and attaches the catalyst particles or catalyst precursor particles to the inner surface of the porous tube and the catalyst particles or catalyst precursor particles adhere Heating a porous tube Characterized by comprising a and.
本発明によれば、簡易な構成かつ低コストで、反応流路における触媒の密着性の向上を図ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve the adhesion of the catalyst in the reaction channel with a simple configuration and low cost.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(第1の実施形態)
例えば、マイクロリアクタでは、幅、または、高さのいずれかが1mm以下のマイクロチャンネル流路(反応流路)を反応場とすることで反応速度や収率を向上させることができる。また、対流や拡散態様を任意に構成することで迅速混合や能動的に濃度分布をつける等が可能になり、反応条件の厳密な制御ができる。
(First embodiment)
For example, in a microreactor, the reaction rate and yield can be improved by using a microchannel flow path (reaction flow path) whose width or height is 1 mm or less as a reaction field. In addition, by arbitrarily configuring the convection and diffusion modes, it becomes possible to quickly mix, actively assign a concentration distribution, and the like, and to strictly control the reaction conditions.
このようなマイクロリアクタにおいて、反応効率を向上させるために、反応流路内に触媒を配し、その反応流路に反応対象となる反応流体を流通させて反応を促進する。また、反応効率をさらに向上させるために、反応流路に並行して、熱媒体が流通する媒体流路を配置する構成が採られている。反応流路において発熱反応が遂行される場合、媒体流路を流通する熱媒体によって、当該反応によって生じた熱が回収され、また、吸熱反応が遂行される場合、媒体流路を流通する熱媒体によって、反応流路を流通する反応流体に熱が付与される。 In such a microreactor, in order to improve reaction efficiency, a catalyst is arranged in the reaction channel, and a reaction fluid to be reacted is circulated through the reaction channel to promote the reaction. In order to further improve the reaction efficiency, a configuration is adopted in which a medium flow path through which the heat medium flows is arranged in parallel with the reaction flow path. When an exothermic reaction is performed in the reaction flow path, heat generated by the reaction is recovered by the heat medium flowing through the medium flow path, and when an endothermic reaction is performed, the heat medium flowing through the medium flow path As a result, heat is applied to the reaction fluid flowing through the reaction channel.
本実施形態では、反応対象となる流体である反応流体(気液を問わない)が流通する反応流路の側壁として機能する側壁管を製造する側壁管製造システム100およびこれを用いた側壁管製造方法について説明する。
In this embodiment, a side wall
図1は、第1の実施形態にかかる側壁管製造システム100の構成を説明するためのブロック図である。図1に示すように、側壁管製造システム100は、付着装置110と、加熱部150と、加工部160とを含んで構成される。
FIG. 1 is a block diagram for explaining a configuration of a side wall
付着装置110は、多孔質管170の少なくとも外表面に、触媒の粒子、または、触媒の前駆体の粒子を付着させる。ここでは、触媒の粒子(以下、単に触媒粒子と称する)を付着させる場合を例に挙げて説明する。
The
本実施形態において、多孔質管170は、開口部170aを有する中空の多孔質体で構成されている。多孔質管170を多孔質体で構成することにより、多孔質管170がフィルタとして、粒径の大きい物と、小さい物とを分離する機能(以下、単にフィルタ機能と称する)を有することとなる。また、本実施形態において、多孔質管170における開口部170aの反対側の端部には、底面部170bが形成されている。
In the present embodiment, the
付着装置110は、多孔質管170が有するフィルタ機能を利用して、多孔質管170の外表面に触媒粒子を付着させる。具体的に説明すると、付着装置110は、浸漬槽112と、吸引部120とを含んで構成される。
The attaching
浸漬槽112は、接触手段として機能し、触媒粒子が溶媒(例えば、水)に分散された触媒液SLを収容する。触媒液SLは、スラリー状の懸濁液である。浸漬槽112に多孔質管170を浸漬することで、多孔質管170の外表面に触媒液SLを接触させる。
The
吸引部120は、吸引管122と、吸引管122に接続されたポンプ124とを含んで構成される。吸引管122は、例えば、伸縮性を有する樹脂製の管で構成され、多孔質管170の開口部170a(多孔質管170の内側)と、ポンプ124とを連通する。
The
図2は、吸引部120の吸引による、多孔質管170の外表面170cへの触媒粒子Sの付着を説明するための図である。
FIG. 2 is a view for explaining the attachment of the catalyst particles S to the
上述したように、多孔質管170は、多孔質体で構成されている。つまり、図2に示すように、多孔質管170には、外表面170cと内表面とを連通する連通孔路170dが複数形成されている。また、連通孔路170dは、流路断面積が一定ではなく、また、湾曲している。
As described above, the
多孔質管170を多孔質体で構成することにより、多孔質管170にフィルタ機能を持たせることができる。したがって、多孔質管170の外表面170cに触媒液SLを接触させた状態で、ポンプ124の駆動を開始すると、多孔質管170によって、触媒液SLが触媒粒子Sと、触媒粒子Sと比較して粒径が極めて小さい溶媒L(溶媒分子)とに分離される。換言すれば、多孔質管170によって、触媒液SLが濾過されることとなる。
By configuring the
詳細に説明すると、図2に示すように、多孔質管170を触媒液SLに接触させた状態で、吸引部120が開口部170aから吸引を実行すると、連通孔路170dを通って溶媒Lが吸引されるとともに、連通孔路170d内において内表面から外表面170cへ向かうに従って、触媒粒子Sが詰まってくる。そして、吸引部120が吸引を続けると、最終的に、多孔質管170の外表面170c近傍の内部に触媒粒子Sを充填しつつ、外表面170cに触媒粒子Sを積層することができる。
More specifically, as shown in FIG. 2, when the
ここで、連通孔路170dの流路断面積の平均値は、触媒粒子Sの平均粒径より大きく、例えば、1μm〜1mmであり、好ましくは、10μm〜100μmである。また、触媒粒子Sの平均粒径は、例えば、0.1μm〜100μmであり、好ましくは、1μm〜10μmである。
Here, the average value of the cross-sectional area of the
また、本実施形態において、多孔質体は、金属で形成されており、触媒粒子Sは、金属酸化物で構成されている。多孔質体としては、例えば、SUS316L、SUS630、SUS310Mo、SUS410L、SUS420J2、SUS440C等のステンレス鋼であってもよい。また、チタンであってもよいし、Ti−6Al−4V等のチタン合金であってもよい。さらに、銅や、銅合金、ニッケル、アルミニウム、SCM415等の低合金鋼であってもよい。 In the present embodiment, the porous body is made of metal, and the catalyst particles S are made of metal oxide. As a porous body, stainless steel, such as SUS316L, SUS630, SUS310Mo, SUS410L, SUS420J2, SUS440C, may be sufficient, for example. Moreover, titanium may be sufficient and titanium alloys, such as Ti-6Al-4V, may be sufficient. Furthermore, low alloy steels such as copper, copper alloy, nickel, aluminum, SCM415 may be used.
また、触媒粒子Sは、目的とする反応に応じて適宜選択するとよい。目的とする反応が、例えば、化学式1の発熱反応である場合や、化学式2の吸熱反応である場合、活性金属としてのNiやRuの粒子と、担体としてのAl2O3、SiO2、CeO2、ZrO2、TiO2の粒子とを混合したものを触媒粒子Sとして用いる。
CO+3H2 → CH4+H2O…(化学式1)
CH4+H2O → CO+3H2…(化学式2)
Further, the catalyst particles S may be appropriately selected according to the target reaction. For example, when the target reaction is an exothermic reaction of Chemical Formula 1 or an endothermic reaction of Chemical Formula 2, particles of Ni or Ru as active metals and Al 2 O 3 , SiO 2 , CeO as supports 2 , a mixture of ZrO 2 and TiO 2 particles is used as the catalyst particles S.
CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O (Chemical formula 1)
CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (Chemical formula 2)
図1に戻って説明すると、加熱部150は、まず、触媒粒子Sが付着した多孔質管170を予め定められた第1の温度に加熱する。こうすることで、多孔質管170および触媒粒子Sに付着した溶媒Lを乾燥させることができる。
Referring back to FIG. 1, the
続いて、加熱部150は、乾燥後の触媒粒子Sが付着した多孔質管170を、第1の温度よりも高温の第2の温度に加熱することで、触媒粒子Sを焼成(焼結)する。
Subsequently, the
図3は、加熱部150による加熱に応じた、多孔質管170の外表面170cへの触媒層CLの形成を説明するための図である。加熱部150が触媒粒子Sを焼成すると、図3に示すように、付着装置110において、多孔質管170の外表面170c近傍の内部に充填された触媒粒子S、および、外表面170cに積層された触媒粒子Sが、溶融し、その後、固まって、焼結体(緻密な触媒層CL)となる。したがって、多孔質管170の外表面170cに触媒層CLを形成することが可能となる。
FIG. 3 is a diagram for explaining the formation of the catalyst layer CL on the
上述したように、多孔質体(多孔質管170)は、金属で形成され、触媒粒子Sは、金属酸化物で構成される。金属と金属酸化物とは密着性が低いため、金属の表面に単に触媒を積層(成膜)して触媒層を形成したとしても、金属と触媒との高い密着性を実現することができず、金属から触媒が脱落しやすくなってしまう。 As described above, the porous body (porous tube 170) is made of metal, and the catalyst particles S are made of metal oxide. Since the adhesion between metal and metal oxide is low, even if a catalyst layer is formed by simply laminating (depositing) a catalyst on the surface of the metal, high adhesion between the metal and the catalyst cannot be realized. The catalyst will easily fall off from the metal.
本実施形態では、図3に示すように、多孔質管170の外表面170cのみならず、外表面170c近傍の連通孔路170dにも触媒層CLを埋設することができる。上述したように、連通孔路170dは、流路断面積が一定ではなく、また、湾曲しているため、連通孔路170dに埋設された触媒層CLが、外表面170c近傍の内部に網状に張り巡らされることとなる。したがって、連通孔路170dに埋設された触媒層CLが、多孔質管170に係止されることで強固に密着して、連通孔路170dに埋設された触媒層CLと一体的に形成された外表面170cの触媒層CLが脱落してしまう事態を回避することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the catalyst layer CL can be embedded not only in the
図1に戻って説明すると、加工部160は、加熱部150によって、外表面170cに触媒層CLが密着した多孔質管170における、底面部170bを切断する。こうして、両端に開口部が形成された側壁管180、すなわち、流体が流通可能な側壁管180を製造することができる。
Returning to FIG. 1, the processing unit 160 cuts the
以上説明したように、本実施形態にかかる側壁管製造システム100によれば、簡易な構成で、多孔質管170の外表面170cに、密着性の高い触媒層CLを形成することが可能となる。
As described above, according to the side wall
(マイクロリアクタ200)
続いて、側壁管製造システム100が製造した側壁管180を用いたマイクロリアクタ200について説明する。図4は、マイクロリアクタ200を説明するための図であり、特に、図4(a)はマイクロリアクタ200の斜視図を、図4(b)は図4(a)のXZ断面の拡大図を、図4(c)は図4(a)のYZ断面の拡大図を示す。本実施形態の図4では、垂直に交わるX軸、Y軸、Z軸を図示の通り定義している。なお、図4中、理解を容易にするために、反応流路RFCと、媒体流路MFCとが1つずつ設けられたマイクロリアクタ200について説明するが、マイクロリアクタ200には、反応流路RFC、媒体流路MFCが複数配されていてもよい。
(Microreactor 200)
Next, the
図4に示すように、マイクロリアクタ200は、側壁管180と、外管210とを含んで構成されており、外管210の内側に側壁管180が配された二重配管となっている。
As shown in FIG. 4, the
本実施形態において、側壁管180は、外表面に触媒層CLが形成されているため、側壁管180と、外管210との間に形成された空間が反応流路RFCとして機能し、側壁管180の内側に形成された空間が媒体流路MFCとして機能する。媒体流路MFCには、熱媒体が流通し、当該熱媒体が、反応流路RFCを流通する流体と熱交換を行う。
In the present embodiment, since the catalyst layer CL is formed on the outer surface of the
このように、本実施形態にかかるマイクロリアクタ200は、外管210に側壁管180を挿通させるだけといった簡易な構成で、μmオーダーの微細な流路断面積を有する反応流路RFCや媒体流路MFCを形成することができる。
As described above, the
また、外管210の内径を変更することで、反応流路RFCの流路断面積(図4中、XZ断面積)を容易に変更することができる。
Further, by changing the inner diameter of the
さらに、上述したように側壁管180を構成する多孔質管170を金属で形成することにより、反応流路RFCと媒体流路MFCとの熱交換効率を向上させることができる。したがって、反応流路RFCを反応場とする反応が、発熱反応であっても吸熱反応であっても、隣接する媒体流路MFCを流通する熱媒体への熱伝達や、熱媒体からの熱伝達を効率よく行うことが可能となる。
Furthermore, as described above, the heat exchange efficiency between the reaction channel RFC and the medium channel MFC can be improved by forming the
(側壁管製造方法)
続いて、上述した側壁管製造システム100を用いた側壁管製造方法について説明する。図5は、第1の実施形態にかかる側壁管製造方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
(Side wall pipe manufacturing method)
Then, the side wall pipe manufacturing method using the side wall
図5に示すように、まず、触媒液SLが収容された浸漬槽112に、多孔質管170を浸漬することで、多孔質管170の外表面170cに触媒液SLを接触させる(接触工程:S310)。そして、吸引部120は、多孔質管170を触媒液SLに接触させた状態で、吸引管122を通じて、開口部170aから溶媒Lを吸引して、触媒粒子Sを多孔質管170の外表面170cに付着させる(吸引・付着工程:S312)。
As shown in FIG. 5, first, the catalyst tube SL is brought into contact with the
吸引・付着工程S312が終了すると、浸漬槽112から触媒粒子Sが付着した多孔質管170を取り出し、加熱部150は、触媒粒子Sが付着した多孔質管170を第1の温度で加熱することで、触媒粒子Sが付着した多孔質管170を乾燥させる(乾燥工程:S314)。
When the suction / adhesion step S312 is completed, the
続いて、加熱部150は、触媒粒子Sが付着した多孔質管170を加熱する温度を第2の温度に上昇させて、多孔質管170の外表面170c上で触媒粒子Sを焼成する(加熱工程:S316)。
Subsequently, the
そして、加工部160は、加熱部150によって、外表面170cに触媒層CLが密着した多孔質管170における、底面部170bを切断する(加工工程:S318)。
And the process part 160 cut | disconnects the
以上説明したように、本実施形態にかかる側壁管製造方法によれば、簡易な構成かつ低コストで、反応流路RFCにおける触媒の密着性の向上を図ることが可能となる。 As described above, according to the side wall tube manufacturing method according to the present embodiment, it is possible to improve the adhesion of the catalyst in the reaction channel RFC with a simple configuration and low cost.
(第2の実施形態:側壁管製造システム400)
上述した第1の実施形態において、多孔質管170の外表面170cに触媒層CLを密着させた側壁管180を製造する技術について説明したが、多孔質管170の内表面170eに触媒層CLを密着させた側壁管を製造することもできる。
(2nd Embodiment: Side wall pipe manufacturing system 400)
In the first embodiment described above, the technique for manufacturing the
図6は、第2の実施形態にかかる側壁管製造システム400の構成を説明するためのブロック図である。図6に示すように、側壁管製造システム400は、付着装置410と、加熱部150と、加工部160とを含んで構成され、付着装置410は、浸漬槽112と、吸引部420とを含んで構成される。また、吸引部420は、吸引管422と、ポンプ124とを含んで構成される。
FIG. 6 is a block diagram for explaining a configuration of a side wall
なお、第1の実施形態における構成要素として既に述べた浸漬槽112、ポンプ124、加熱部150、加工部160は、実質的に機能が等しいので重複説明を省略し、ここでは、構成が相異する吸引管422を主に説明する。
Note that the
吸引管422は、例えば、伸縮性を有する樹脂製の管で構成され、図6に示すように、一端側が、多孔質管170の外表面170cを内包するとともに、開口部170aが形成される面の外縁を封止する。また、吸引管422の他端側は、ポンプ124に接続されている。
The
多孔質管170が触媒液SLに接触された状態で、ポンプ124が駆動を開始すると、開口部170aから多孔質管170の内側に触媒液SLが進入し、多孔質管170の内表面170eを通って、外表面170cから溶媒Lが吸引される。
When the
上述したように、多孔質管170を多孔質体で構成することにより、フィルタ機能を持たせることができる。したがって、吸引部420が外表面170cから溶媒Lを吸引することで、連通孔路170d内において外表面170cから内表面170eからに向かうに従って、触媒粒子Sが詰まってくる。そして、吸引部420が吸引を続けると、最終的に、多孔質管170の内表面170e近傍の内部に触媒粒子Sを充填しつつ、内表面170eに触媒粒子Sを積層することができる。
As described above, by forming the
そして、加工部160が、加熱部150によって、内表面170eに触媒層CLが密着した多孔質管170における、底面部170bを切断する。こうして、両端に開口部が形成された側壁管、すなわち、反応流体が流通可能な側壁管を製造することができる。
And the process part 160 cut | disconnects the
以上説明したように、本実施形態にかかる側壁管製造システム400によれば、簡易な構成で、多孔質管170の内表面170eに、密着性の高い触媒層CLが形成された側壁管を製造することが可能となる。
As described above, according to the side wall
また、本実施形態にかかる側壁管製造システム400によれば、多孔質管170の内表面170eに触媒層CLが形成された側壁管を製造することができるため、側壁管の内側を反応流路RFCとすることが可能となる。つまり、二重配管にせずとも、側壁管を単体で利用することができる。したがって、熱媒体との熱交換を必要としない反応を遂行する際にも利用することが可能となる。
Further, according to the side wall
なお、多孔質管170の内表面170eに触媒層CLが形成された側壁管の外側に、外管を配することで、二重配管として、反応流路RFCと、媒体流路MFCとを形成してもよい。この場合、側壁管の内側に形成された空間が反応流路RFCとして機能し、側壁管と、外管との間に形成された空間が媒体流路MFCとして機能する。
In addition, a reaction channel RFC and a medium channel MFC are formed as a double pipe by arranging an outer tube outside the side wall tube in which the catalyst layer CL is formed on the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上述した実施形態においては、付着装置110、410は、多孔質管170の外表面170cまたは内表面170eに触媒粒子Sを付着する場合を例に挙げて説明した。しかし、付着装置110、410は、触媒粒子Sに限らず、上記加熱工程S316を経ることで触媒となるような物質(触媒の前駆体の粒子)を付着させてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態において、接触手段として浸漬槽112を例に挙げて説明したが、多孔質管170の外表面170c、または、内表面170eに、触媒液SLを接触させることができれば、構成に限定はない。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態において、流路方向の断面が円形状である多孔質管170を例に挙げて説明したが、多孔質管170は、開口部を有し、中空の多孔質体で構成されていれば、形状に限定はない。例えば、流路方向の断面が矩形形状であってもよい。
Further, in the embodiment described above, the
また、上述した実施形態において、側壁管180を利用したマイクロリアクタ200について説明した。しかし、本実施形態にかかる側壁管は、マイクロリアクタのみならず、流路断面積がmmオーダーのコンパクトリアクタに採用することもできる。
In the above-described embodiment, the
本発明は、側壁管製造方法、および、側壁管製造システムに利用することができる。
The present invention, the side wall pipe production method, and can be utilized in the side wall pipe production system.
100、400 …側壁管製造システム
112 …浸漬槽(接触手段)
120、420 …吸引部
150 …加熱部
170 …多孔質管
170a …開口部
170c …外表面
170e …内表面
180 …側壁管
110、410 …付着装置
100, 400 ... side wall
120, 420 ...
Claims (4)
開口部を有する中空の多孔質体で構成されるとともに金属で形成された多孔質管における外表面に、金属酸化物で構成された触媒の粒子が溶媒に分散された液、または、金属酸化物で構成された触媒の前駆体の粒子が溶媒に分散された液である触媒液を接触させる工程と、
前記多孔質管を前記触媒液に接触させた状態で、前記開口部から前記溶媒を吸引して、前記触媒の粒子、または、前記触媒の前駆体の粒子を該多孔質管の外表面に付着させる工程と、
前記触媒の粒子、または、前記触媒の前駆体の粒子が付着した多孔質管を加熱する工程と、
を含むことを特徴とする側壁管製造方法。 A side wall pipe manufacturing method for manufacturing a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a reaction target flows.
The outer surface of the hollow porous material porous tube formed by composed Rutotomoni metals having an opening, the liquid particles of the catalyst composed of a metal oxide is dispersed in a solvent, or a metal oxide A step of contacting a catalyst liquid, which is a liquid in which particles of a catalyst precursor composed of :
With the porous tube in contact with the catalyst solution, the solvent is sucked from the opening, and the catalyst particles or the catalyst precursor particles adhere to the outer surface of the porous tube. A process of
Heating the porous tube to which the catalyst particles or the catalyst precursor particles are attached;
A method for manufacturing a side wall pipe, comprising:
開口部を有する中空の多孔質体で構成されるとともに金属で形成された多孔質管における内表面に、金属酸化物で構成された触媒の粒子が溶媒に分散された液、または、金属酸化物で構成された触媒の前駆体の粒子が溶媒に分散された液である触媒液を接触させる工程と、
前記多孔質管を前記触媒液に接触させた状態で、前記多孔質管における外表面から前記溶媒を吸引して、前記触媒の粒子、または、前記触媒の前駆体の粒子を該多孔質管の内表面に付着させる工程と、
前記触媒の粒子、または、前記触媒の前駆体の粒子が付着した多孔質管を加熱する工程と、
を含むことを特徴とする側壁管製造方法。 A side wall pipe manufacturing method for manufacturing a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a reaction target flows.
On the inner surface of the hollow porous material porous tube formed by composed Rutotomoni metals having an opening, the liquid particles of the catalyst composed of a metal oxide is dispersed in a solvent, or a metal oxide A step of contacting a catalyst liquid, which is a liquid in which particles of a catalyst precursor composed of :
With the porous tube in contact with the catalyst solution, the solvent is sucked from the outer surface of the porous tube, and the catalyst particles or the catalyst precursor particles are removed from the porous tube. Adhering to the inner surface;
Heating the porous tube to which the catalyst particles or the catalyst precursor particles are attached;
A method for manufacturing a side wall pipe, comprising:
開口部を有する中空の多孔質体で構成されるとともに金属で形成された多孔質管における外表面に、金属酸化物で構成された触媒の粒子が溶媒に分散された液、または、金属酸化物で構成された触媒の前駆体の粒子が溶媒に分散された液である触媒液を接触させる接触手段と、
前記接触手段によって、前記多孔質管が前記触媒液に接触された状態で、前記開口部から前記溶媒を吸引して、前記触媒の粒子、または、前記触媒の前駆体の粒子を該多孔質管の外表面に付着させる吸引部と、
前記触媒の粒子、または、前記触媒の前駆体の粒子が付着した多孔質管を加熱する加熱部と、
を備えたことを特徴とする側壁管製造システム。 A side wall pipe manufacturing system that manufactures a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a reaction target flows.
The outer surface of the hollow porous material porous tube formed by composed Rutotomoni metals having an opening, the liquid particles of the catalyst composed of a metal oxide is dispersed in a solvent, or a metal oxide Contact means for contacting a catalyst liquid, which is a liquid in which particles of a catalyst precursor composed of :
In the state where the porous tube is in contact with the catalyst solution by the contact means, the solvent is sucked from the opening, and the catalyst particles or the catalyst precursor particles are removed from the porous tube. A suction part attached to the outer surface of the
A heating section for heating the porous tube to which the catalyst particles or the catalyst precursor particles are attached;
A side wall pipe manufacturing system comprising:
開口部を有する中空の多孔質体で構成されるとともに金属で形成された多孔質管における内表面に、金属酸化物で構成された触媒の粒子が溶媒に分散された液、または、金属酸化物で構成された触媒の前駆体の粒子が溶媒に分散された液である触媒液を接触させる接触手段と、
前記接触手段によって、前記多孔質管が前記触媒液に接触された状態で、前記多孔質管における外表面から前記溶媒を吸引して、前記触媒の粒子、または、前記触媒の前駆体の粒子を該多孔質管の内表面に付着させる吸引部と、
前記触媒の粒子、または、前記触媒の前駆体の粒子が付着した多孔質管を加熱する加熱部と、
を備えたことを特徴とする側壁管製造システム。 A side wall pipe manufacturing system that manufactures a side wall pipe that functions as a side wall of a reaction channel through which a reaction fluid that is a reaction target flows.
On the inner surface of the hollow porous material porous tube formed by composed Rutotomoni metals having an opening, the liquid particles of the catalyst composed of a metal oxide is dispersed in a solvent, or a metal oxide Contact means for contacting a catalyst liquid, which is a liquid in which particles of a catalyst precursor composed of :
In the state where the porous tube is in contact with the catalyst solution by the contact means, the solvent is sucked from the outer surface of the porous tube, and the catalyst particles or the catalyst precursor particles are removed. A suction part attached to the inner surface of the porous tube;
A heating section for heating the porous tube to which the catalyst particles or the catalyst precursor particles are attached;
A side wall pipe manufacturing system comprising:
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