(57)【要約】【課題】大気開放型の液相収容槽を備える反応槽において、撹拌機の動力が大きい場合に問題となっていた不要なガスの巻き込みを、簡易で低コストで実現可能な構造によって低減させること。【解決手段】反応槽１と、反応槽１内の中心に設置されている撹拌機２と、を備えてなり、反応槽１には、筒状の静水塔１４が、天板１１の中心部分を貫通して設置されていて、天板１１の内壁面には、静水塔１４の外壁面を起点として天板１１の外縁に向かって延伸する複数の上部邪魔板１５が設置されている、反応装置１０とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽と、
前記反応槽内の中心に設置されている撹拌機と、
を備えてなる反応装置であって、
前記反応槽には、筒状の静水塔が、天板の中心部分を貫通して設置されていて、
前記天板の内壁面には、前記静水塔の外壁面を起点として該天板の外縁に向かって延伸する複数の上部邪魔板が設置されている、反応装置。
【請求項２】
前記反応槽の天板は、中心部から外縁部に向けて斜め下方に傾斜する円錐形状である、請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記静水塔の反応槽内部側の側面に貫通スリットが形成されている、請求項１又は２に記載の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応装置に関する。又、本発明は、詳しくは、大気開放型の液相収容槽と撹拌機とを有する反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント等で用いられる反応装置として、円筒形状の大気開放型の液相収容槽である反応槽と、同槽内に収容した溶液やスラリー等を連続的に撹拌する撹拌機とを備える、大型の反応装置が広く用いられている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
従来、このような反応装置の基本構造は、通常、図４に示すようなものであった。同図に示す反応装置１０Ｂにおいて、撹拌機２が一定以上の動力で稼働する場合、（一例として、撹拌する液１ｍ３当たり２ｋＷを超えるような場合）、反応槽１内の液が渦を巻いて流動し、同図に示すように液相部表面１００Ｂ（反応装置稼働時）の中心部が降下する態様で気相部のガスを液中に巻き込む現象が発生する。
【０００４】
上記態様により液相内に巻き込まれたガスが、本来の目的とする反応を阻害する場合には、反応槽を気相部分が存在しえない密閉構造に変更するか、或いは、気相部のガスを不活性ガス等に置換する等の対応が必要とされていた。しかしながら、これらの対応は、いずれも、設置や維持管理のための費用が増大する点においては好ましくないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２９０８４号公報
【特許文献２】特開２０１８−１７１５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような実情を鑑みてなされたものであり、大気開放型の液相収容槽を備える反応槽において、撹拌機の動力が大きい場合に問題となっていた不要なガスの巻き込みを、簡易で低コストで実現可能な構造によって低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、反応槽の天板を貫通する筒状の静水塔を設け、更に、天板の内壁面に邪魔板を設置することにより、撹拌機の動力が大きい場合に発生する渦巻きによって液相部表面の中央部分が降下することを防いで上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。より具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【０００８】
（１）  反応槽と、前記反応槽内の中心に設置されている撹拌機と、を備えてなる反応装置であって、前記反応槽には、筒状の静水塔が、天板の中心部分を貫通して設置されていて、前記天板の内壁面には、前記静水塔の外壁面を起点として該天板の外縁に向かって延伸する複数の上部邪魔板が設置されている、反応装置。
【０００９】
（１）の反応装置によれば、大気開放型の液相収容槽を備える反応槽において、撹拌機の動力が大きい場合において渦巻きの発生に伴って発生していた液相部表面の中央部分が降下することを防いで、不要なガスの巻き込みを低減させることができる。
【００１０】
（２）  前記反応槽の天板は、中心部から外縁部に向けて斜め下方に傾斜する円錐又は角錐形状である、（１）に記載の反応装置。
【００１１】
（２）の反応装置によれば、仮に少量のガスが液相部内に巻き込まれたとしても、巻き込まれたガスからなる気泡は、天板の内壁面において滞留しにくく、同面の傾斜に沿った静水塔内部への移動が促進される。これにより、（１）の反応装置の奏する不要なガスの巻き込みの低減効果をより高い水準で享受することができる。
【００１２】
（３）  前記静水塔の反応槽内部側の側面に貫通スリットが形成されている、（１）又は（２）に記載の反応装置。
【００１３】
（３）の反応装置によれば、仮に少量のガスが液相部内に巻き込まれたとしても、巻き込まれたガスからなる（気泡）は、静水塔の側面に形成されている貫通スリットからの静水塔の内部への侵入が促進される。これにより、（１）又は（２）の反応装置の奏する不要なガスの巻き込みの低減効果を、更に高い水準で享受することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大気開放型の液相収容槽を備える反応槽において、撹拌機の動力が大きい場合に問題となっていた不要なガスの巻き込みを、簡易で低コストで実現可能な構造によって低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の反応装置の全体構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示す反応装置の天板中央部付近の縦断面の部分拡大図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】従来の反応装置の全体構成を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の反応装置について、適宜図面を参照しながら、その詳細を説明する。尚、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。又、本発明の反応装置は、開放型の反応槽と撹拌器とを備える反応装置全般に広く適用可能であり、気相部のガスが液相部に巻き込まれることによって、本来の反応が阻害される怖れがある場合において、広く適用することができる技術である。
【００１７】
［全体構成］
図１は、本発明の反応装置１０の全体構成を模式的に示す縦断面図である。同図に示す通り、反応装置１０は、略円筒状の液相収容槽である反応槽１と、反応槽１内の中心部に設置されている回転式の撹拌機２と、備える装置である。そして、この反応装置１０は、反応槽１に液体やスラリー等を収容し、撹拌機２により旋回流を発生させた状態において所望の化学反応等を生じさせ、天板１１に設置されているオーバーフロー取水管３から、必要に応じて、反応後の液相を取り出す反応装置である。
【００１８】
そして、この反応装置１０は、図１に示す通り、天板１１の中心部を貫通して筒状の静水塔１４が設置されている点、及び天板１１の内壁面に、静水塔１４の外壁面を起点とし天板１１の中心から外縁に向かって延伸する複数の上部邪魔板１５が設置されている点において従来の反応装置１０Ｂとは異なる。これらの特有の構成要件を備える反応装置１０においては、図１に示す通り、液相部表面１００が、この静水塔１４の内部に位置するようになることが想定されている。
【００１９】
更に加えて、この反応装置１０は、好ましくは、天板１１の形状が、図１に示す通り、中心部から外縁部に向けて斜め下方に傾斜する円錐形状であることが好ましい。
【００２０】
［反応槽］
反応槽１は、水平方向に切断した横断面において、円形又は略円形の断面を有する円筒形状の液相収容槽であり、その内部に反応液を収容し、この反応液内で化学反応等各種の反応を生じさせる。反応槽１の底面を構成する底板１２は平面であるか、或いは、必要に応じて所望の曲面形状とすることができ特に限定されない。側板１３は上記の通り、通常円筒形状の槽を形成する形状とされる、必要に応じた改良の範囲で変形することもできる。
【００２１】
反応槽１の天面を構成する天板１１については、上述の通り、垂直方向に切断した縦断面図において、中心部から外縁部に向けて斜め下方に傾斜する円錐形状（コーン状）であることが好ましい。天板１１の内壁面がこのような傾斜面とされていることにより、仮に少量のガスが液相部内に巻き込まれたとしても、この傾斜面に沿った静水塔１４の内部へのガス（気泡）の移動が促進される。
【００２２】
［静水塔］
静水塔１４は、中空の筒状の部材であり、反応槽１の天面を構成する天板１１の中心部を貫通して設置されている。静水塔１４は、中空の管状部材であり、反応槽１の天面を構成する天板１１の外壁面の鉛直上方位置と天板１１の鉛直下方位置にそれぞれの開口末端が配置されることとなるように垂設される。天板１１の中央部にこのように静水塔１４を設置することにより、気相と液相との界面である液相部表面１００の高さ位置を静水塔１４内の所望の位置とすることができる。これにより、静水塔１４の内部の液相の流動を押さえて渦巻きの発生を抑制することができる。又、この液相部表面１００に微細な渦巻きが発生した場合であっても、液相部表面１００の面積は、従来の反応装置１０Ｂにおける液相部表面１００Ｂ（反応装置稼働時）と比較して、極めて小さいので、気相部のガスの巻込みを最小に抑えることができる。
【００２３】
又、図２及び図３に示すように、静水塔１４の反応槽１の内部側の側面には、溝状の切り欠き部である貫通スリット１４１が形成されていることが好ましい。これにより、天板１１の内壁面上に滞留したガス（気泡）が静水塔１４内に、より導入されやすくなり、気泡の排出が更に促進される。
【００２４】
［上部邪魔板］
上部邪魔板１５は、図１に示すように、静水塔１４の外壁面を起点とし天板１１の半径方向に沿って延伸する態様で、天板１１の内壁面側に設置されている。液相部表面１００が、静水塔１４の内部に位置している状態において、この上部邪魔板１５が上記のように設置されていることにより、渦巻きの発生を十分に抑制することができる。上部邪魔板１５の幅Ａ、設置数については、従来の一般的な反応槽の側部邪魔板の設計に準じる設計とすればよい。その幅は、具体的には、反応槽１の直系の１０％程度、その設置数は４か所程度であることが好ましい。尚、複数の上部邪魔板１５の位置関係については、例えば、４枚の上部邪魔板１５を相互に９０°の角度間隔で配置する等、複数の上部邪魔板が、均等な角度間隔で設置されている配置とすることが好ましい。
【００２５】
上部邪魔板１５の材料については、特に限定されない。従来の反応装置において側部邪魔板として用いられていたものを適宜用いることができる。必要に応じて、反応液の種類に対して適切な材料を適宜選択すればよい。具体的にはステンレスやチタン合金等の耐食性を有する材料、或いは、反応液の種類によってはその他各種の樹脂を、上部邪魔板１５を形成する材料として用いることもできる。
【００２６】
［撹拌機］
撹拌機２は、反応槽１に収容された反応液を撹拌する機能を有する。撹拌機２は、反応槽１の上部より軸回転可能な構成で、反応装置１０の横断面における中心に垂設されている撹拌軸２１と、撹拌軸２１の下端位置に撹拌軸２１の軸方向に対して垂直に設けられた撹拌羽根２２と、により構成されているものであることが好ましい。撹拌羽根２２は、撹拌軸２１を回転軸として所定の速度で回転することにより、反応液内に、所望の旋回流を発生させることが可能な形状及び設置態様であれば特定の形状等に限定はされないが、図１に示すような複数の撹拌翼が組合わされてなるプロペラ形状のものを好ましく用いることができる。
【００２７】
［渦止めリング］
反応装置１０においては、更に、図１に示すような、円盤形状の渦止めリング２３が、設置されていることがより好ましい。同図に示すように撹拌機２の撹拌軸２１に渦止めリング２３が設置されていることにより、例えば、反応装置１０の稼働中に液相部と気相部との界面である液相部表面１００が一時的に静水塔１４の下部付近迄低下した場合等も含めて、渦巻きの発生による液相部表面１００の中央部分の降下（図４に示す液相部表面１００Ｂのような状態）を、より確実に抑制することができる。
【００２８】
［オーバーフロー取水管］
オーバーフロー取水管３は、図１に示すように、中心部に静水塔１４が垂設されている天板１１を貫通する態様で垂設されていることが好ましい。反応装置１０は、液相部表面１００が静水塔１４内の破線で示される高さ位置となるようにして用いることが想定されている。このとき、同図に示す通り、オーバーフロー取水管３内のオーバーフロー液面レベルも同様の高さ位置となり、必要に応じて、反応液の取り出しを円滑に行うことができる。尚、オーバーフロー取水管３を垂設する水平位置は、中心部に設置されている静水塔１４の垂設位置よりも外縁寄りの位置であればよいが、構造上可能な範囲で天板１１の外縁に近い位置であることが好ましい。
【００２９】
［側部邪魔板］
又、従来の反応装置１０Ｂ（図４）と、同様、本発明の反応装置においても反応槽１の側板１３の内壁に側部邪魔板１６が設置されていることが好ましい。
【００３０】
［反応装置の作用効果］
【００３１】
図４に示すように、従来の反応装置１０Ｂにおいては、撹拌機の動力が大きい場合に発生する渦巻きによって液相部表面の中央部分が降下して、気相部分のガスが液相内に不要に巻き込まれることが問題となっていた。これに対し、以上説明した反応装置１０においては、液相部表面１００が、静水塔１４内の破線で示される高さ位置になるようにして稼働させることにより、図４で示されるような液相部表面１００Ｂ（反応装置稼働時）のような液相面の中央部分の降下を防ぎ、気相部のガスの液相内への巻き込みを十分に低減させることができる。又、仮に少量のガスが巻き込まれたとしても、当該ガス由来の気泡を、静水塔１４を通じて速やかに反応槽１の外部に排出することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１                                      反応槽
１１                                    天板
１２                                    底板
１３                                    側板
１４                                    静水塔
１４１                                  貫通スリット
１５                                    上部邪魔板
１６                                    側部邪魔板
２                                      撹拌機
２１                                    撹拌軸
２２                                    撹拌羽根
２３                                    渦止めリング
３                                      オーバーフロー取水管
１０                                    反応装置
１０Ｂ                                  反応装置（従来技術）
１００                                  液相部表面
１００Ｂ                                液相部表面（従来技術・反応装置稼働時）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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