(57)【要約】【課題】化学平衡によって収率が低下した反応において装置規模や熱効率を同程度にしたまま低圧でも化学反応を促進することができる分離機能付き触媒槽を提供する。【解決手段】分離機能付き触媒槽は、外容器１と、外容器１内に内蔵され触媒３を収納した触媒容器２と、外容器１に接続され触媒容器２に原料物質５を導入する原料導入管６と、外容器１に接続され触媒容器２からの生成物質７、８を導出する生成物質導出管９ａ、９ｂと、を備え、触媒容器２の遠心分離作用によって触媒反応時に原料物質５と生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８とが分離されること、を特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外容器と、
この外容器内に内蔵され触媒を収納した触媒容器と、
前記外容器に接続され前記触媒容器に原料物質を導入する原料導入管と、
前記外容器に接続され前記触媒容器からの生成物質を導出する生成物質導出管と、
を備え、
前記触媒容器の遠心分離作用によって触媒反応時に前記原料物質と前記生成物質とが分離されること、
を特徴とする分離機能付き触媒槽。
【請求項２】
前記遠心分離作用は、前記外容器の外側に設置されたモータによって前記触媒容器を回転することにより発生させること、を特徴とする請求項１記載の分離機能付き触媒槽。
【請求項３】
前記触媒には、化学反応を促進するために中心軸をくり抜いた中空部が加工されていること、を特徴とする請求項１記載の分離機能付き触媒槽。
【請求項４】
前記原料物質及び前記生成物質が気体であること、を特徴とする請求項１記載の分離機能付き触媒槽。
【請求項５】
前記触媒容器は、永久磁石又は永久磁石と電磁石との組み合わせを用いて前記外容器とは非接触状態で回転すること、を特徴とする請求項１記載の分離機能付き触媒槽。
【請求項６】
前記触媒容器内の触媒が、前記原料物質の密度が生成物質よりも大きいときには前記触媒容器の外周側に配置され、前記原料物質の密度が前記生成物質の中間のときには前記触媒容器の中間部に配置され、前記原料物質の密度が前記生成物質よりも小さいときには前記触媒容器の回転軸側に配置されること、を特徴とする請求項１記載の分離機能付き触媒槽。
【請求項７】
前記生成物質導出管の一端に設けられ前記原料物質及び生成物質の濃度を測定する濃度測定装置と、この濃度測定装置で測定された濃度測定結果が伝送され前記触媒容器の原料物質の導入量及び前記生成物質の導出量を制御する制御器と、をさらに有することを特徴とする請求項１記載の分離機能付き触媒槽。
【請求項８】
前記制御器は、制御信号線を介して前記触媒容器の回転速度を制御すること、を特徴とする請求項７記載の分離機能付き触媒槽。
【請求項９】
前記制御器は、制御信号線を介して前記原料物質の導入速度及び前記生成物質の導出速度を制御すること、を特徴とする請求項７記載の分離機能付き触媒槽。
【請求項１０】
外容器内に内蔵される触媒容器内に触媒を収納する触媒収納ステップと、
前記触媒容器に原料物質を導入する原料物質導入ステップと、
前記外容器の外側に設置されたモータを用いて前記触媒容器を回転する回転ステップと、
前記触媒容器の遠心分離作用によって触媒反応時に前記原料物質と前記生成物質とが分離して導出される原料物質及び生成物質分離ステップと、
を有することを特徴とする分離機能付き触媒槽を用いた化学反応促進法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学物質の分解に関するもので、特にＩＳ法のヨウ化水素分解の触媒に関連する分離機能付き触媒槽及びそれを用いた化学反応促進法に関する。
【背景技術】
【０００２】
未来社会の１つのビジョンとして水素をエネルギー媒体とした水素エネルギー社会の実現が注目されており、いくつかの有力な水素製造方法が知られている。
【０００３】
いくつかの水素製造方法のうち、熱化学水素製造プロセスであるＩＳ法（Ｉｏｄｉｎｅ-Ｓｕｌｆｕｒ法：ＳＩ法とも言われている。）が知られている（例えば、特許文献１参照）。このＩＳ法は、水及び発電所等から得られた９００℃程度の熱を供給することにより、主に３つの工程（ブンゼン反応工程、ヨウ化水素濃縮分解工程、硫酸濃縮分解工程）による内部循環を経て水を水素と酸素へと変換するものである。
【０００４】
つまり、このＩＳ法は、硫酸とヨウ素から生成したＨＩを分解してＨ２つまり水素を製造することを目的としている。ところが、ＨＩの分解において白金触媒を用いて化学反応させたときに、４０％程度が分解したところで化学平衡となってしまう。
【０００５】
次に、この化学平衡について説明する。
【０００６】
一般に、ある物質を分解する場合に、反応系と生成系とのエネルギー差が極端に大きくないときには、生成系の物質の衝突によって、生成物から活性化状態に戻ることが可能である。このような場合には、生成系から反応（原）系への物質の変化も生ずる。この物質の流れを逆反応という。これに対して、反応（原）系から生成系への物質の流れを正反応という。このように、正反応と逆反応が生じ得る化学変化を可逆反応と呼ぶ。この正反応と逆反応が釣り合ったときには、一見反応の進行が停止したようにみえる。この状態は、化学平衡とよばれる。
【０００７】
また、産業界において、触媒が多用されている。この触媒は、一般的に反応の速度を上昇させるために用いられることが知られている（例えば、特許文献２参照）。もし正反応のみを加速するときには、この触媒は化学平衡を生成系が多くなる位置にずらす役目を持つ。しかし触媒によっては、正反応も逆反応も促進することもあり、そのときには化学平衡が影響して、分解率又は生成物の収率を低下させてしまう。このために、反応槽の多段化や反応物質の逆循環が必要となり、装置の巨大化や熱効率の悪化等を引き起こしてしまう恐れがある。
【０００８】
上記ＩＳ法は、硫酸とヨウ素から生成したＨＩを分解してＨ２つまり水素を製造することを目的としている。しかし、このＩＳ法において、ＨＩの分解は、現在用いられている白金触媒において、その４０％程度が分解したところで化学平衡となってしまう。このために、ＨＩを分離して多段化又は再投入する等の対策が考えられているが、熱効率が悪くなる恐れがある。その他、ヨウ化水素が分解して生成した水素を、触媒に接した水素透過膜を利用して系外に除去し、分解平衡をずらして、ヨウ化水素分解率を上げることが検討されている（例えば、非特許文献１参照）。しかし、このＨＩは非常に強い酸化性物質であり、膜の寿命が短命化する等の懸案がある。
【特許文献１】特開２００５−４１７６４号公報
【特許文献２】特開２００２−２７３４２０号公報
【非特許文献１】Ｇａｂ−Ｊｉｎ  Ｈｗａｎｇ  ａｎｄ  Ｋａｏｒｕ  Ｏｎｕｋｉ，Ｊ．Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９４（２００１）２０７−２１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した化合物の分解装置又は分解によって生成物を得る装置において、化学平衡によって化合物の分解の進行が阻害される。このようなときには、触媒部分によって分解物・生成物を分離・除去することが化学平衡を希望する方向に進めることになる。
【００１０】
しかし、この反応物や生成物が同じ相、つまり気体、液体の場合では分離は困難である。これを解決するために、温度を上下させて反応物又は生成物を異なる相にして分離するときは、このために熱効率を悪化させる。水素製造等の新エネルギー製造においては熱効率の悪化は、この競争力を著しく減少させることとなる。
【００１１】
例えばＩＳ法においては、ＨＩガスを高温（約５００℃）状態にして、白金触媒存在の下でヨウ素と水素に分解する。通常の触媒槽においてはＨＩの平衡分解率が低いことから、水素生成率が低くなる。十分な水素生成率を得るために、分解装置を多段にしたり、未分解ヨウ化水素を再循環すると、装置規模が大きくなったり、熱効率が下がったりすることにより、水素製造コストが増大して経済的に成立し難い、という課題があった。
【００１２】
また、水素透過膜によるヨウ化水素分解装置においては、膜の耐久性や水素が膜を透過する為に高圧にする必要があること、製品である水素の圧力を下げる等が課題であった。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、化学平衡によって収率が低下した反応において装置規模や熱効率を同程度にしたまま低圧でも化学反応を促進することができる分離機能付き触媒槽及びそれを用いた化学反応促進法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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の分離機能付き触媒槽においては、外容器と、この外容器内に内蔵され触媒を収納した触媒容器と、前記外容器に接続され前記触媒容器に原料物質を導入する原料導入管と、前記外容器に接続され前記触媒容器からの生成物質を導出する生成物質導出管と、を備え、前記触媒容器の遠心分離作用によって触媒反応時に前記原料物質と前記生成物質とが分離されること、を特徴とするものである。
【００１５】
また、上記目的を達成するため、本発明の分離機能付き触媒槽を用いた化学反応促進法においては、外容器内に内蔵される触媒容器内に触媒を収納する触媒収納ステップと、前記触媒容器に原料物質を導入する原料物質導入ステップと、前記外容器の外側に設置されたモータを用いて前記触媒容器を回転する回転ステップと、前記触媒容器の遠心分離作用によって触媒反応時に前記原料物質と前記生成物質とが分離して導出される原料物質及び生成物質分離ステップと、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の分離機能付き触媒槽及びそれを用いた化学反応促進法によれば、触媒容器の遠心分離作用によって触媒反応時に原料物質と生成物質とを分離することによって、化学平衡によって収率が低下した反応において、装置規模や熱効率を同程度にしたまま低圧でも化学反応を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る分離機能付き触媒槽及びその動作方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態の分離機能付き触媒槽を透視して示す斜視図である。
【００１９】
本図に示すように、分離機能付き触媒槽３０は、外容器１を有している。外容器１内には、この外容器１の軸に対して回転自在な触媒容器２が内蔵されている。この触媒容器２内には、中空部２０を有する触媒３が収納されている。
【００２０】
また、外容器１の外側には、上記触媒容器２の軸を回転するモータ４が設置されている。この外容器１には、原料導入管６が接続されている。この原料導入管６を介して、外容器１の外側に設置された原料物質貯蔵タンク１８から上記触媒容器２内に原料物質５が導入される。
【００２１】
また、この外容器１の上部中心部には生成物質導出管９ａが接続され、この外容器１の外周部には生成物質導出管９ｂが接続されている。この生成物質導出管９ａを介して、中空部２０を有する触媒３の中心部から生成物質Ａ７が生成物質貯蔵タンク１９ａに導出される。生成物質導出管９ｂを介して、中空部２０を有する触媒３の外周部から生成物質Ｂ８が生成物質貯蔵タンク１９ｂに導出される。
【００２２】
このように構成された本実施の形態において、分解させる原料物質５は、原料導入管６を介して触媒容器２に導入される。この触媒容器２はモータ４によって回転される。触媒容器２内の触媒３によって原料物質５は分解反応し、生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８が生成される。ここで、生成物質Ａ７は原料物質５よりも密度が小さく、生成物質Ｂ８は原料物質５よりも密度が大きいものとする。この触媒容器２内で生成された生成物質Ａ７、Ｂ８は密度の違いから、生成物質Ａ７は内向きに回転軸側へ、生成物質Ｂ８は外向きに外周側へ移動する。反応終了後は、生成物質Ａ７は生成物質導出管９ａを介して抜き出され生成物質貯蔵容器１９ａに貯溜される。生成物質Ｂ８は生成物質導出管９ｂを介して抜き出され生成物質貯蔵容器１９ｂに貯溜される。
【００２３】
本実施の形態によれば、触媒３の部分で原料物質５は分解される。触媒容器２の回転がないときには、触媒３の表面で原料物質５、生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８が化学平衡に達して、分解率はある一定値以上を越えることができない。ところが、回転するときには、化学平衡に達する前に、触媒３の部分で分解して生成された生成物質Ａ７と生成物質Ｂ８は触媒３の表面で内向き又は外向きに移動するため、化学平衡以上の分解率が得られる。かくして、触媒容器２の遠心分離作用によって触媒反応時に原料物質５と、生成物質Ａ７又は生成物質Ｂ８とが分離されることになる。これにより装置の多段化等を必要としなくなり、装置のコストダウンや熱効率の向上が可能となる。
【００２４】
次に、本実施の形態の分離による化学反応の促進について図２を用いて詳細に説明する。
【００２５】
図２は、図１の分離による化学反応の促進を示す説明図で、（ａ）は触媒容器２の回転がないときには触媒の表面で生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８が移動しない状態を示す斜視図であり、（ｂ）は触媒容器２の回転があるときには生成物質Ａ７と生成物質Ｂ８とが触媒３の表面で内向き又は外向きに移動する状態を示す斜視図である。
【００２６】
一般に、原料物質（ＡＢ）５は、以下の（１）式が示すように、触媒３の表面上で生成物質Ａ７と生成物質Ｂ８が生成するように反応が起こる。
【００２７】
原料物質（ＡＢ）  ←  →  生成物質Ａ  ＋  生成物質Ｂ          （１）
この反応が化学平衡により律速されるとすると生成物質Ａ７と生成物質Ｂ８がある一定量できると、それ以上の化学反応が進まなくなる。つまり、図２（ａ）に示すように、原料物質（ＡＢ）５が触媒３の表面上を左から右に向かって、すなわちステップ（１）からステップ（５）に向けて流れていくとする。例えば、原料物質５が生成物質Ａ７と生成物質Ｂ８と同じだけできたステップ（３）以降は反応が進まなくなる。これ以降はステップ（３）と同じ状態で流れていくことになる。このために、どんなに触媒３があっても時間を経過させても原料物質（ＡＢ）５の半分しか分解できないことになる。
【００２８】
これに対して図２（ｂ）に示すように、生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８が生じると同時に、原料物質（ＡＢ）５から分離されるよう矢印で示した力が生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８に加わるようにする。すると、原料物質（ＡＢ）５と生成物質Ａ７、Ｂ８の比において、原料物質５の方が大きくなるように反応が進行し、すべての原料物質（ＡＢ）５が反応することができる。
【００２９】
このように化学平衡によって律速されることは、原料物質（ＡＢ）５と生成物質Ａ７と生成物質Ｂ８が同じ相、つまりすべて気体、液体、固体の場合に多く起こる。これは異なる相が生成する場合には重力等の自然現象によって分離されたり、触媒への接触確率が大きく変化することによって見かけ上、分離されている状態となるためである。特に、気体と液体の場合には混合が速やかに起こるため、上述の化学反応が進まなくなることが多々ある。
【００３０】
本発明においては、原料物質（ＡＢ）５、生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８がすべて同じ相であっても、遠心分離の原理を用いることによってその密度の違いによって分離を可能とするものである。原料物質（ＡＢ）５と、生成物質Ａ７又は生成物質Ｂ８とが僅かにでも密度が異なるものであれば分離が可能であり、化学平衡が律速とはならない又はほとんど無視できる状態になる。
【００３１】
特に密度の差が大きい場合にはこの効果は顕著となり、小さい遠心分離力によっても速やかな分離が可能となる。その例としては、ＩＳ法の工程の１つであるヨウ化水素（ＨＩ）の水素（Ｈ２）とヨウ素（Ｉ２）への分解がある。以下の（２）式が示すように、ＨＩの分解は行われる。
【００３２】
２ＨＩ  ←  →  Ｈ２  ＋  Ｉ２                          （２）
原料物質ＨＩの密度は１２８ｇ／２２．４Ｌであり、生成物質である水素は２ｇ／２２．４Ｌ、ヨウ素は２５４ｇ／２２．４Ｌと密度が大きく異なるため、遠心分離力が非常に強く働く。軽い水素はより重いＨＩやヨウ素に押し出されて遠心力とは反対方向に動き、ヨウ素はより軽い水素やＨＩを押しのけて遠心力の作用方向に動く。これら２つの動きの反作用を受けて原料物質ＨＩは中間層にとどまり続けることとなる。この中間層に触媒３を設置すれば常に原料物質ＨＩは単独に近い状態で触媒３と接触することとなり、分解率を大きくとることが可能となる。
【００３３】
図３は、本発明の第２の実施の形態の回転型遠心分離触媒槽２１を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３４】
本図に示すように、図１の触媒容器２の一例として、回転型遠心分離触媒槽２１が使用されている。
【００３５】
このように構成された本実施の形態において、触媒３の部分に遠心力を働かせようとすると、触媒容器２を円筒状としてモータ４等で回転させて、外向きに遠心力をかけることが最も効果的である。上述の形状においては、触媒容器２の外周部に最も密度の大きい化合物が集合し、回転軸側には最も密度の小さい化合物が集合することとなる。その場合は、外容器１は回転してもしなくてもいいが、触媒容器２の保持や化合物の出し入れの容易さを考えると回転しない方が望ましい。このときには、触媒容器２は外容器１と上下で独楽のように回転軸において点接触で保持され、かつ内部で径方向に動かない工夫をすることによって安定した状態で回転することができる。
【００３６】
本実施の形態によれば、回転型遠心分離触媒槽２１の遠心分離作用によって触媒反応時に原料物質５と生成物質Ａ７又は生成物質Ｂ８とが分離されることになる。かくして、化学平衡によって収率が低下した反応において、装置規模や熱効率を同程度にしたまま低圧でも化学反応を促進させることができる。
【００３７】
図４は、本発明の第３の実施の形態の磁力による非接触型回転装置を示す説明図で、（ａ）は永久磁石１０が埋め込まれている触媒容器２を示す斜視図、（ｂ）は永久磁石１０が埋め込まれている触媒容器２を示す下面図、（ｃ）は永久磁石１０が埋め込まれている外容器の一種である回転体１１を示す斜視図、（ｄ）は永久磁石１０が埋め込まれている回転体１１及びモータ４を示す下面図である。
【００３８】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、上記触媒容器２の下面又は上面には、永久磁石１０が埋め込まれている。図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、この触媒容器２の永久磁石１０と対面する側に同じように永久磁石１０を埋め込んだ回転体１１が配置されている。また、図４（ａ）、（ｃ）に示すように、触媒容器２の円筒状の外側面及び回転体１１の円筒状の内側面に磁石１０を埋め込むこともできる。
【００３９】
このように構成された本実施の形態において、外容器の一種である回転体１１をモータ４で回転させ、磁力の力で回転体１１とは非接触状態の下で触媒容器２を回転させるものである。つまり、この磁石１０を触媒容器２及び回転体１１の上面又は下面に設置し、また図４（ａ）、（ｃ）に示すように、触媒容器２の円筒状の外側面及び回転体１１の円筒状の内側面に磁石１０を埋め込むことによって非接触状態を維持することができる。かくして、上下方向で空間を有する円筒状の回転体１１をモータ４で回転させることによって、触媒容器２を回転させることが可能である。
【００４０】
本実施の形態によれば、回転体１１をモータ４で回転させることによって、磁力の力で回転体１１とは非接触状態の下で触媒容器２を回転させることができる。そして、図１に示すように、遠心分離作用によって触媒反応時に原料物質５と生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８とが分離されることになる。かくして、化学平衡によって収率が低下した反応において、装置規模や熱効率を同程度にしたまま低圧でも化学反応を促進させることができる。さらに、回転体１１とは磁力の力で非接触式状態の下で触媒容器２を回転させることにより、触媒容器２内への異物の混入を防止し、腐食を抑制させることができる。
【００４１】
図５は、本発明の第４の実施の形態の分離機能付き触媒槽の触媒設置箇所を示す説明図で、（ａ）は触媒容器２の中間部２２ａに触媒３を配置した触媒槽３０を示す斜視図、（ｂ）は触媒容器２の外周部２２ｂに触媒３を配置した触媒槽３０を示す斜視図、（ｃ））は触媒容器２の回転軸側部２２ｃに触媒３を配置した触媒槽３０を示す斜視図である。
【００４２】
一般に、原料物質と生成物質の密度の順番は反応によって種々相違する。例えば、原料物質（ＡＢ）５、生成物質Ａ７及び生成物質Ａ７よりも密度が大きい生成物質Ｂ８が発生するときには、以下の（３）式〜（５）式に示すように３通りの場合がある。密度の順で遠心分離されるため、回転軸側から外周側に向かって左から右の化合物が並ぶこととなる。
【００４３】
生成物質Ａ７＜原料物質（ＡＢ）５＜生成物質Ｂ８              （３）
生成物質Ａ７＜生成物質Ｂ８＜原料物質（ＡＢ）５              （４）
原料物質（ＡＢ）５＜生成物質Ａ７＜生成物質Ｂ８              （５）
触媒容器２内の触媒３は常に原料物質（ＡＢ）５と接触することが求められるために、原料物質（ＡＢ）５が分離される位置に触媒３が位置するように配置しなければならない。このために、上記（３）式のときは原料物質（ＡＢ）５が生成物質Ａ７、Ｂ８の中間部に存在するために、図５（ａ）に示すように触媒容器２の中間部２２ａに位置するように触媒３を配置する。上記（４）式のときは原料物質５が外周部に存在するために、図５（ｂ）に示すように触媒容器２の外周部２２ｂに位置するように触媒３を配置することが有効である。上記（５）式のときは原料物質５が回転軸側に存在するために、図５（ｃ）に示すように触媒容器２の回転軸側部２２ｃに位置するように触媒３を配置すると効率的である。このときは、触媒容器２の中間部から外周側に生成物質Ａ７、Ｂ８が並ぶこととなる。なお、この場合は、触媒容器２の触媒３には中空部２０を設ける必要はない。
【００４４】
本実施の形態によれば、原料物質と生成物質の密度が反応によって種々相違しても、触媒容器２内の触媒３の配置を変更することにより、遠心分離作用によって触媒反応時に原料物質５と生成物質Ａ７又は生成物質Ｂ８とを効率的に分離することができる。かくして、化学平衡によって収率が低下した反応において、装置規模や熱効率を同程度にしたまま低圧でも化学反応を促進することができる。
【００４５】
図６は、本発明の第５の実施の形態の分離機能付き触媒槽３１の構成を示すブロック図である。本図は、図１の分離機能付き触媒槽に制御器１４を追加して設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００４６】
まず、図６を用いて、分離機能付き触媒槽３１について説明する。図６に示すよう、外容器１の外側に設置された原料物質貯蔵タンク１８から触媒容器２内に原料物質５が導入される。この原料物質５を触媒容器２内に導入し、反応後に原料物質５を取り出すバッチ式でも可能である。
【００４７】
しかし、工場における小さな設備で生成物質を大量に製造するためには、化学反応を連続で起こすために原料物質５を連続して導入し、生成物質Ａ７、生成物質Ｂ８等を連続で取り出すことが有効である。
【００４８】
このためには、例えば第５の実施の形態における（３）式に示す反応と密度の順番のときには、外容器１の下側において回転軸と外周側との中間部から、原料物質５を原料導入管６を介して導入する。生成物質Ａ７を外容器１の上部の中心軸付近から生成物質導出管９ａを介して導出する。生成物質Ｂ８は、外容器１の上部の外周部付近から生成物質導出管９ｂを介して取り出す構成とする。
【００４９】
本実施の形態によれば、外容器１の下側から導入された原料物質５は流れに沿って徐々に上昇する。この原料物質５が触媒３に触れて化学反応が促進された後は、密度が小さい生成物質Ａ７は中心軸に移動する。そして、密度が大きい生成物質Ｂ８は外周部へと移動し分離される。このまま上昇していき、２つの生成物質導出管９ａ、９ｂからそれぞれ取り出されることとなる。かくして、原料物質５を連続して導入し、生成物質Ａ７、生成物質Ｂ８等を連続で取り出し、タンク３２に貯蔵し、化学反応を連続的に発生させることができる。
【００５０】
次に、本発明の第６の実施の形態の分離機能付き触媒槽について、図６を用いて説明する。上述の触媒容器２の回転数は大きければ大きいほど遠心分離力が高いが、大きいと消費する電力も大きく、この装置にかかる負担も大きくなる。この対策として、触媒容器２の回転数は必要最小限の回転数にすることが望ましい。
【００５１】
このためには、生成物質導出管９ａから取り出した生成物質Ａ７を濃度測定装置１２に導出し、生成物質導出管９ｂから取り出した生成物質Ｂ８を濃度測定装置１２に導出する。この濃度測定装置１２において、それぞれの生成物質導出管９ａ、９ｂから導出された原料物質（ＡＢ）５、生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８の濃度を測定する。この濃度測定結果は測定値信号線１３を介して制御器１４に伝送される。このとき、導出した化合物中に原料物質（ＡＢ）５が混入していると制御器１４において判断したときには、制御信号線１５を介してモータ４の回転数を上昇するように信号を伝送する。このモータの回転の上昇によって原料物質５の混入が低減したがまだ混入していると制御器１４が判断したときには、さらに回転数を上昇する。原料物質５の混入が十分低減されたと判断されればそこで回転数は維持される。原料物質５の混入が低減されないときには、回転数を上昇する。
【００５２】
このように構成された本実施の形態において、濃度測定装置１２での測定結果により原料物質５の混入が十分低いと制御器１４により判断したときには、制御信号線１５を介してモータ４の回転数を低下する。このモータ４の回転低下後の導出された化合物の濃度を濃度測定装置１２で再度測定し、原料物質５が混入していると制御器１４が判断したときには、前の段階の回転数まで上昇し維持する。原料物質（ＡＢ）５の混入が十分低いと判断すれば、モータ４の回転数をさらに低下する。
【００５３】
本実施の形態によれば、濃度測定装置１２での測定結果により制御器１４が原料物質５の導入量の多寡を判断し、制御信号線１５を介してモータ４の回転数を調整することができる。このモータ４の回転数を調整することにより、消費電力を低減し、低コストで回転型遠心分離触媒槽の遠心分離作用によって触媒反応時に原料物質（ＡＢ）５と生成物質Ａ７又は生成物質Ｂ８とが分離されることになる。
【００５４】
図７は、本発明の第７の実施の形態の分離機能付き触媒槽の導入・導出速度制御システムを示すブロック図である。本図は、図６の分離機能付き触媒槽に駆動ポンプ１６、１７ａ、１７ｂを追加して設けたものであり、図６と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００５５】
図７に示すように、触媒容器２の回転によって遠心分離力は決まっているため、単位時間に処理できる反応量は決まっている。この反応量は反応によって異なるため、最大の反応量を得るためには、原料物質５、生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８の取り出し速度を制御する必要がある。このためには、生成物質導出管９ａを介して取り出した生成物質Ａ７を濃度測定装置１２に導出する。また、生成物質導出管９ｂを介して取り出した生成物質Ｂ８を濃度測定装置１２に導出する。この濃度測定装置１２において、導入された原料物質５、生成物質Ａ７及び生成物質Ｂ８の濃度を測定する。この濃度測定結果を測定値信号線１３を介して制御器１４に伝達する。この導出された化合物中に原料物質５が混入していると制御器１４が判断したときには、制御信号線１５を介して原料物質導入ポンプ１６の導入速度を低下するように信号を伝送する。また同時に、導出入される量のバランスをとるため、生成物質導出ポンプ１７ａ、１７ｂの導出速度を適宜低下させる。なお、この生成物質導出ポンプ１７ａは、生成物質導出管９ａに介在し、生成物質導出ポンプ１７ｂは、生成物質導出管９ｂに介在している。この生成物質導出ポンプ１７ａ、１７ｂを低下させてもまだ原料物質５が混入していると制御器１４が判断したときには、さらに生成物質導出ポンプ１７ａ、１７ｂの導出速度を低下させ、混入が十分低減されたと判断されればその導出速度が維持される。
【００５６】
このように構成された本実施の形態において、濃度測定装置１２での測定結果により、原料物質５の混入が十分低いと制御器１４により判断されたときには、制御信号線１５を介して原料物質導入ポンプ１６の導入速度を上昇させる。また同時に出入り量のバランスをとるため、生成物質導出ポンプ１７ａ、１７ｂの導出速度を適宜上昇させる。回転低下後に導出された化合物の濃度を濃度測定装置１２で測定する。原料物質５が混入していると制御器１４が判断したときには、前の段階の回転数に上昇して維持し、原料物質５の混入がまだ十分低いと判断されれば原料物質導入ポンプ１６回転数をさらに低下する。
【００５７】
本実施の形態によれば、濃度測定装置１２での測定結果により制御器１４が原料物質５の混入量の多寡を判断し、制御信号線１５を介して原料物質導入ポンプ１６の回転数を調整することができる。この原料物質導入ポンプ１６の回転数を調整することにより、消費電力を低減し、低コストで回転型遠心分離触媒槽の遠心分離作用によって触媒反応時に原料物質５と生成物質Ａ７又は生成物質Ｂ８とが分離されることになる。かくして、化学平衡によって収率が低下した反応において、装置規模や熱効率を同程度にしたまま低圧でも化学反応を促進することができる。
【００５８】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の各実施例を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の分離機能付き触媒槽を透視して示す斜視図。
【図２】図１の分離による化学反応の促進を示す説明図で、（ａ）は触媒容器の回転がないときに、触媒の表面で生成物質Ａ及び生成物質Ｂが移動しない状態を示す斜視図、（ｂ）は触媒容器の回転があるときに、生成物質Ａと生成物質Ｂとが触媒表面で移動する状態を示す斜視図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の回転型遠心分離触媒槽を透視して示す斜視図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の磁力による非接触型回転装置を示す説明図で、（ａ）は永久磁石が埋め込まれている触媒容器を示す斜視図、（ｂ）は永久磁石が埋め込まれている触媒容器を示す下面図、（ｃ）は永久磁石が埋め込まれている回転体を示す斜視図、（ｄ）は永久磁石が埋め込まれている回転体及びモータを示す下面図。
【図５】本発明の第４の実施の形態の分離機能付き触媒槽の触媒設置箇所を示す説明図で、（ａ）は触媒容器の中間部に触媒を配置した触媒容器を示す斜視図、（ｂ）は触媒容器の外周部に触媒を配置した触媒容器を示す斜視図、（ｃ）は触媒容器の回転軸側に触媒を配置した触媒容器を示す斜視図。
【図６】本発明の第５及び第６の実施の形態の分離機能付き触媒槽の制御システムを示すブロック図。
【図７】本発明の第７の実施の形態の分離機能付き触媒槽の導入・導出速度制御システムを示すブロック図。
【符号の説明】
【００６０】
１…外容器、２…触媒容器、３…触媒、４…モータ、５…原料物質、６…原料導入管、７…生成物質Ａ、８…生成物質Ｂ、９ａ、９ｂ…生成物質導出管、１０…永久磁石、１１…回転体、１２…濃度測定装置、１３…測定値信号線、１４…制御器、１５、１５ａ、１５ｂ…制御信号線、１６…原料物質導入ポンプ、１７…生成物質導出ポンプ、１８…原料物質貯蔵タンク、１９ａ、１９ｂ…生成物質貯蔵容器、２０…中空部、２１…回転型遠心分離触媒槽、２２ａ…中間部、２２ｂ…外周部、２２ｃ…回転軸側部、３０…触媒槽、３１…分離機能付き触媒槽、３２…タンク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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