(57)【要約】【課題】測定精度の向上を図る。【解決手段】化学製品の製造等における反応系サンプルを所要時間毎に採取してＫｉｎｅｔｉｃｓ測定などを行う化学反応測定方法である。所要時間毎のサンプル採取量をそれぞれ容器に収納し、その全容器内のサンプルを同一条件で反応させ、所要時間毎に、その採取時間に対応する容器からサンプルを取り出して測定する。通常、サンプル採取量は数ｍｌ有れば十分であり、その数ｍｌごとに小分けすれば、その昇温も容易であり、その小分けサンプル毎に取り出せば、他のサンプルの液／ガス比率（マスバランス）に変化が生じることはない。この速やかな昇温及びマスバランスの一定化により、精度の高い測定を行うことができる。サンプル量が少ないことは、廃液処理、安全面からも有利である。このとき、取出しサンプルを全凝縮させた後、測定するようにすれば、全凝縮によって、反応状態が固定されるため、後工程を余裕をもって行うことができる。【選択図】　図１ｂ
2004081896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学製品の製造等における反応系の化学反応状態を、その反応系サンプルを所要時間ｔ毎に採取して測定する化学反応測定方法であって、
上記所要時間ｔ毎のサンプル採取量をそれぞれ容器３０に収納し、その全ての容器３０内のサンプルを同一条件で反応させ、前記所要時間ｔ毎に、その採取時間に対応する容器３０からサンプルを取り出して化学反応状態を測定する化学反応測定方法。
【請求項２】
請求項１において、所要時間ｔ毎に取出したサンプルを全凝縮させた後、化学反応状態を測定するようにしたことを特徴とする化学反応測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の化学反応測定方法を行う装置であって、上記所要時間ｔ毎のサンプル採取量を収納する容器３０と、その容器３０を収納してその各容器３０内のサンプルを同一条件で反応させる加熱手段５０と、その加熱手段５０に各容器３０を一度に収納するとともに選択的に取出し得る搬送手段４０とから成る化学反応測定装置。
【請求項４】
請求項３において、採取サンプルを全凝縮させる手段を有することを特徴とする請求項２に記載の化学反応測定方法をなすための化学反応測定装置。
【請求項５】
上記加熱手段５０には、容器３０を振動させてサンプルを撹拌する手段が付設されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の化学反応測定装置。
【請求項６】
上記搬送手段による容器３０のチャッキングは、二個所で挟持して行うことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の化学反応測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、化学プラント等において、化学製品の製造等における反応系の化学反応状態を、その反応系サンプルを所要時間毎（所要温度毎も含む、請求の範囲及び以下、同様）に採取して各種の測定を行う化学反応測定方法及びその測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
化学プラントにおいては、その化学反応を最適かつ効率的に行うために、反応系のＫｉｎｅｔｉｃｓ測定、反応系中間体の反応速度解析、反応スクリーニング、触媒及び溶媒の熱安定性、熱処理による不純物生成機構解析などのために、反応系サンプルを所要時間毎に採取してそのサンプルのＫｉｎｅｔｉｃｓ等を測定する。
【０００３】
その従来の測定方法は、図４に示す反応容器１０に反応系を入れ、その反応容器１０から、所要時間毎に所要量のサンプルを取り出し、そのサンプルをガスクロマトグラフィーなどの各種の測定機（分析器）に取り入れて行っている。その反応容器１０は、筒状容器本体１１の上下面が底蓋１２及び上蓋１３で密封され、ヒータ１４により容器本体１１内が所要温度に加熱されるようになっている。容器本体１１内にはモータ１５により撹拌翼１６が回転自在に設けられ、容器本体１１内の反応系を適宜に撹拌するようになっており、サンプリングノズル１７を介して反応系の適宜量がサンプリングされる。図中、１８ａはアングルバルブ、１８ｂはドレンバルブ、１８ｃは安全弁、１９ａは温度計、１９ｂは圧力計である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、例えば、化学プラントの反応系にあっては、その反応系内の反応態様をそのまま再現して反応状態を測定しようとする考えの下、上記反応容器１０もその反応状態をでき得るかぎりに模したものであり、一般に、５００ｍｌ程の容量を有している。このため、例えば、その５００ｍｌの反応系をヒータ１４でもって２５０℃迄昇温するためには、図３（ｂ）に示すように、約２時間程度必要であり、その後、所定時間ｔ毎に反応系サンプルをサンプリングノズル１７を介して採取し、そのサンプルでもって各種の反応状態を測定する。
【０００５】
この測定において、容器１０内に収納した試料（反応系）の組成を一定温度に保った状態で各時間（ｔ１　、ｔ２　…）において分析することが重要である。
【０００６】
しかし、上述の従来の測定方法では、サンプリングの度に、同一の容器１０からサンプルを採取するため、容器１０内の液／ガス比率に変化が生じて、各サンプリング時の組成が変化、即ちマスバランスが変化して精度の高い測定を行うことができない。
【０００７】
また、この種の反応においては、反応系の温度上昇中に副成反応が生じるため、その副成反応の影響をなくすべく、理想的には瞬時に反応温度まで昇温させることが好ましい。例えば、従来の容器１０では、所要の反応温度：２５０℃まで昇温するのに約２時間程度を要しており、副成反応の影響が大きく、精度の高い測定がなされていない。
【０００８】
この発明は、測定精度を高めることを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明は、上記所要時間毎のサンプル採取量ごとに小分けして加熱槽などで昇温し、その小分けしたサンプルを加熱層などから所要時間毎に取り出して測定することとしたのである。
【００１０】
一般に、サンプル採取量（サンプリング試料量）は、測定項目（分析項目）等で決まるが、通常、数ｍｌ、例えば１〜２０ｍｌ有れば十分である。このため、その数ｍｌごとに小分けすれば、その昇温も容易であり、その小分けしたサンプル毎に取出すため、その取出しにより他のサンプルの液／ガス比率（マスバランス）に変化が生じることはない。この速やかな昇温及びマスバランスの一定化により、精度の高い測定を行うことができる。また、サンプル量が少ないことは、廃液処理、安全面からも有利である。
【００１１】
具体的な測定方法としては、化学製品の製造等における反応系の化学反応状態を、その反応系サンプルを所要時間毎に採取して測定する化学反応測定方法において、前記所要時間毎のサンプル採取量をそれぞれ容器に収納し、その全ての容器内のサンプルを同一条件で反応させ、前記所要時間毎に、その採取時間に対応する容器からサンプルを取り出して化学反応状態を測定する構成を採用し得る。
【００１２】
このとき、所要時間毎に取り出したサンプルを全凝縮させた後、化学反応状態を測定するようにすれば、全凝縮によって、反応状態が固定されるため、後工程を余裕をもって行うことができる。この凝縮は、沸点が高く、常温では液体のものに有効である。
【００１３】
この化学反応測定方法を行う装置にあっては、上記所要時間毎のサンプル採取量を収納する容器と、その容器を収納してその各容器内のサンプルを同一条件で反応させる加熱手段と、その加熱手段に各容器を一度に収納するとともに選択的に取出し得る搬送手段とから成る構成を採用できる。
【００１４】
この構成において、上述の採取サンプルを全凝縮させる手段を設けることができ、また、加熱手段は容器を振動させてサンプルを撹拌し得るようにすれば、容器内の反応が均一化して測定精度の向上を図り得る。
【００１５】
また、容器のチャッキングは、二個所で挟持すれば、その挟持状態が位置決めされて、容器の受渡しがスムースとなる。
【００１６】
【実施の形態】
一実施形態を図１、図２に示し、装置フレームＦの前面に操作盤２１が設けられ、上下方向の中程に、後述の反応容器（サンプル容器）３０のセット台２２及び冷却槽２３が設けられ、上部に搬送機構４０が設けられ、側部には加熱槽５０が設置されている。操作盤２１により、搬送機構４０、冷却槽２３及び加熱槽３０が制御される。すなわち、加熱時間、加熱槽５０内における反応容器３０の振動の有無、冷却時間などがプリセットされ、そのセット条件に基づいて、自動的に測定操作が行われる。自動化は、手動操作に比べて非常に高い加熱再現性が得られ、また、加熱操作の自動化は安全面でも優れている。
【００１７】
セット台２２には、トレイ２２ａがロボット又は人手によって載置可能となっており、このトレイ２２ａに横×縦＝４×５の計２０個の孔が形成されて、この各孔に反応容器３０が抜き差し自在に嵌められて、運搬可能である。その運搬は、人又はロボットによる。冷却槽２３には恒温ユニットが付設されて、常時、所要の温度に維持された水等の液体が充満されており、その上蓋には、反応容器３０が抜き差し自在の孔２３ａが形成されている。
【００１８】
搬送機構４０は、ガイドレール４１上を移動するスライダ４２と、そのスライダ４２に設けられたエアシリンダ４３とから成り、図示しないモータにより、スライダ４２がセット台２２上、冷却槽２３上及び加熱槽５０上に選択的に移動する。エアシリンダ４３は、各々個別に駆動可能であり、上記トレイ２２ａの孔及び冷却槽２３の孔２３ａに対応した位置関係を有して、合計で２０個設置されており、各エアシリンダ４３のピストンロッド４３ａの下端にはチャック４４が設けられている。このチャック４４により、反応容器３０を挾持したり、解放する。チャック４４の動作は周知の手段を採用する。このチャック４４による挾持と解放、エアシリンダ４３のピストンロッド４３ａの伸縮、及びスライダ４２の移動により、各反応容器３０がそれぞれセット台２２、加熱槽５０、冷却槽２３に選択的に移行される（移動、挿入、取り出しされる）。
【００１９】
加熱槽５０は、サンドバス５１が設けられ、このバス５１の上方側部に振動機構が設けられている。サンドバス５１に代えて、塩（ＮａＣｌ）バス、アルミ（Ａｌ）バス、スズ（Ｓｎ）バス等を採用できる。これらは流動層のバスとなって、反応容器３０の出し入れが容易である。特に、その出し入れの点において、サンドバス５１は優れている。振動機構は、ガイド５２にスライダ５３が上下動自在に嵌合しており、このスライダ５３に４本のＬ字状アーム５４が設けられて、この各アーム５４にそれぞれ５個の孔５４ａが上記トレイ２２ａの孔及び冷却槽２３の孔２３ａに対応した位置に形成されている。スライダ５３はモータなどから成る図示しない適宜な手段によって上下動される。
【００２０】
反応容器３０は、図２に示すように、サンプルを収納する容器本体３１と、その容器本体３１にスペーサ３３を介して圧接される圧接子３４とから成り、さらに、容器本体３１は、有底筒状収納部３１ａとその上部に溶接等により一体化されたブロック部３１ｂとから成る。これらは、スペーサ３３を除いて、耐熱耐蝕金属、例えば、ハステロイ（米国ヘインズ社：商標名）から成る。スペーサ３３はＳＵＳ３１６などから成って、容器本体３１内が所要圧になると、その圧力によって破壊し、容器本体３１内を透孔３５を介し外部に連通して安全を図る。
【００２１】
なお、搬送機構４０による反応容器３０のチャッキングは、圧接子３４の頭部３４ａをチャック４４により掴むことにより行われる。このとき、図２鎖線で示すように、その挟持位置（チャッキング位置）を容器３０の軸方向二個所とすれば、容器３０の軸方向が位置決めされて、トレイ２２ａ、冷却槽２３及びアーム５４への容器３０の受渡しが確実となる。
【００２２】
この実施形態は以上の構成であり、同一形状、同一素材の反応容器３０が各所要温度における繰り返し測定も含めた所要数、例えば、４点ｔ１　〜ｔ４　の温度で繰り返し５サンプルを採取する場合、２０本用意されて、その各反応容器３０に試料（サンプル）が入れられて密封され、セット台２２上のトレイ２２ａに配置される。その状態で、操作盤２１により、この装置を駆動すると、搬送機構４０は、各エアシリンダ４３等でもってトレイ２２ａ上の各反応容器３０をチャッキングして加熱槽５０に移行し、各アーム５４に反応容器３０を受渡す。各アーム５４は、下降してサンドバス５１内に反応容器３０を入れるとともに、適宜に上下に振動させる。これにより、反応測定が開始される。
【００２３】
その開始後、反応容器３０内が所要温度、例えば、２５０℃になれば、その後、所要時間ｔ毎に各アーム３４から搬送機構４０によってその時ｔ１　〜ｔ４　の測定に必要数、例えば５本の反応容器３０を受取り、冷却槽２３に移行させ、全凝縮作用を行う。冷却槽２３からはセット台２２上のトレイ２２ａに反応容器３０を順々に移行する。全ての反応容器３０がトレイ２２ａに移行されれば、その反応系の測定は終了し、トレイ２２ａ上の各反応容器３０は、分析などの次工程に移行され、トレイ２２ａには次の反応系の入った反応容器３０がセットされて、上述の作用に移行する。以上の作用が繰り返されて化学反応の測定が行われる。
【００２４】
なお、同じ反応系において、従来では、２５０℃までの昇温に２時間必要であったものが、この実施形態では、図３（ａ）に示すように５分程で昇温することができた。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は、以上のように、所要時間毎のサンプル採取量ごとに小分けして、その小分けしたサンプル毎に加熱槽などから取出して反応状態を測定するようにしたので、測定精度が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】一実施形態の概略平面図
【図１ｂ】同概略正面図
【図１ｃ】同概略左側面図
【図１ｄ】同概略右側面図
【図２】同実施形態に係る反応容器の断面図
【図３】昇温時間とサンプル採取時間との関係図を示し、（ａ）は実施形態、（ｂ）は従来例
【図４】従来の反応装置の概略断面図
【符号の説明】
２１　操作盤
２２　反応容器セット台
２３　冷却槽
３０　反応容器
４０　反応容器搬送機構
４１　ガイドレール
４２　スライダ
４３　エアシリンダ
４４　反応容器用チャック
５０　加熱槽
５１　サンドバス
５４　振動アーム
【図１ａ】
2004081896.tif 000003
【図１ｂ】
2004081896.tif 000004
【図１ｃ】
2004081896.tif 000005
【図１ｄ】
2004081896.tif 000006
【図２】
2004081896.tif 000007
【図３】
2004081896.tif 000008
【図４】
2004081896.tif 000009