JPH0334366B2 - - Google Patents
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- JPH0334366B2 JPH0334366B2 JP57004998A JP499882A JPH0334366B2 JP H0334366 B2 JPH0334366 B2 JP H0334366B2 JP 57004998 A JP57004998 A JP 57004998A JP 499882 A JP499882 A JP 499882A JP H0334366 B2 JPH0334366 B2 JP H0334366B2
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B4/00—Hydrogen isotopes; Inorganic compounds thereof prepared by isotope exchange, e.g. NH3 + D2 → NH2D + HD
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
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- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/024—Multiple impregnation or coating
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Description
本発明は、気・液反応用撥水性触媒を用いた
気・液反応方法に係り、特に水と水素との間の同
位体交換反応により重水を濃縮するプロセスに適
用するのに好適な触媒を用いた気・液反応方法に
関する。 水と水素との間の同位体交換反応により重水を
製造するプロセスには、反応速度を速めるために
撥水性をもたせた触媒が用いられている。撥水性
をもたせるために親水性触媒にポリテトラフルオ
ロエチレンをコーテイングする方法（特公昭51−
32800号公報）或は撥水性の有機物のポリマーに
白金、ロジウム、ニツケルなどの触媒活性成分を
担持させる方法（特公昭51−41195号公報）が提
案されている。触媒の多くは、粒状或は数mmの大
きさの立方体からなる多孔質担体の空隙に触媒活
性成分を含浸、その他の方法で埋め込んだものか
らなる。例えば前記特公昭51−41195号公報には、
多孔質ポリテトラフルオロエチレンの３mm角の立
方体からなる担体に白金を含浸したものが示され
ている。これらの触媒は反応管に充填され、反応
管内には気体と液体が流される。気体と液体は、
粒状或は立方体形状を有する触媒の表面と接触
し、三相界面を形成することになる。 本発明の目的は、前述の粒状或は立方体形状を
有する触媒にくらべて三相界面を形成しやすい
気・液反応用撥水性触媒を用いた三相界面を作り
やすい気・液反応方法を提供するにある。 本発明の撥水性触媒は、板状又は膜状を有し気
体透過性と液体非透過性を有する撥水性多孔質担
体と、前記担体の少なくとも片面に担持された触
媒活性成分とを有する。 第１図は本発明に係る触媒の一実施例を示す斜
視図である。第２図はこの触媒を水中に置き、水
素を導入した状態を示す断面図である。本発明の
撥水性触媒１は、板状の撥水性多孔質担体２の片
面に触媒活性成分３を担持したもからなる。かか
る撥水性触媒を水中で使用すると、触媒の表面は
水と接触するが、撥水性であるためにはじかれて
触媒表面に水滴４ができる。液非透過性であるの
で、液体は触媒内部には侵入しない。水中に導入
された水素の一部は、点線の矢印５ａで示すよう
に進んで触媒と水との接触面に到達する。他の一
部は触媒表面に到達したのち更に担体２内を矢印
５ｂで示すように透過して水と触媒活性成分との
接触面に到達する。本発明の撥水性触媒を用いる
と、気体が触媒表面を通るだけでなく触媒の内部
をも通るようにできるので三相界面が形成されや
すくなり、反応速度が速まる。 本発明者らの研究によれば、撥水性触媒の存在
下での気・液反応は触媒表面で三相界面が生ずる
ことにより進み、触媒の内部は反応の場に殆ど或
は全くといつていいほど利用されていない。従つ
て、触媒活性成分を少なくとも担体の表面に担持
する必要がある。担持層を厚く形成する必要は全
くない。 先行技術として示した粒状或は立方体形状を有
する撥水性触媒は、三相界面の形成に必要な表面
以外の担体内部にも活性成分が入り込んでいる。
触媒全体からみれば表層の活性成分の量よりも担
体内部の活性成分の量の方が多いくらいである。 本発明は、水と水素の同位体交換反応による重
水濃縮プロセスだけでなく、気・液反応に広く適
用することができる。気・液反応とは、反応物が
気体と液体とからなり、それらの反応物間におい
て物質の化学変換を行うことをいう。かかる気・
液反応には、水−水素同位体交換反応のほかに例
えば下記のプロセスが含まれる。(1)軽水炉、重水
炉或は核燃料再処理工場等からの排水中に含まれ
るトリチウムの濃縮除去プロセス。(2)水溶液中の
有機物或は無機物を酸化性ガス、還元性ガス等に
より化学的に変換するプロセス。 本発明の撥水性触媒は、板状又は膜状担体の表
面の少なくとも一部分が撥水性を有し、液中にお
いて全表面が液体で覆われることなく、表面に気
体が到達できる触媒である。かかる撥水性触媒
は、任意の担体に撥水化処理を施すか或は撥水性
の担体に触媒活性成分を担持させるなどの方法に
より得ることができる。 触媒の担体には、親水性の担体例えばアルミ
ナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、活性炭
などを用いることができる。これらの親水性担体
は、シリコンオイル、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリエチレン、ポリスチレン、パラフイン、
ワツクスなどの撥水性物質の溶液或は懸濁液など
で処理することにより撥水性をもたせることがで
きる。撥水性の担体としては、各種の有機高分子
例えばポリテトラフルオロエチレン、フツ化ビニ
リデン、フツ化黒鉛、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレー
ト、パラフイン、ポリアルキルシリコンなどを用
いることができる。多孔質ポリテトラフルオロエ
チレンの薄い板が市販されているので、これを担
体に用いて触媒活性成分を担持させることが簡便
である。極めて薄い板、具体的には厚さ100μｍ
以下の板のことを特に膜という。膜状の担体に触
媒活性成分を担持させたときには、担体全域に触
媒活性成分を担持させても気体透過性を有する。 触媒活性成分は、例えば金属塩溶液を有機溶媒
（アセトン、アルコールなど）に溶解し担体に含
浸させることによつて担持させることができる。 触媒活性成分を担持する層の厚さが大になると
気体の透過性が悪くなるが、100μｍまでの厚さ
であれば、気体の透過性を失うことはない。担持
層を薄くすれば、付随して活性成分の量が減るこ
とにもなり、資源の節約、触媒調整時間の短縮等
の効果が期待できるようになる。担持層の好まし
い厚さは、担持可能な最小厚さないし50μｍであ
り、最小厚さはおおよそ50Åである。 本発明の触媒を用いた場合、膜或は板の形を有
する撥水性触媒の隔壁によつて液体の流路と気体
の流路を分離し、少なくとも触媒活性成分を担持
した面を液体の流路側におくことが望ましい。こ
のようにすると液体流路側にある触媒活性成分表
面に気体が到達しやすくなり、三相界面ができや
すくなる。 第３図は、水と水素を１つの流路に一緒に流し
た場合の撥水性触媒近傍の断面図である。撥水性
触媒を水中で使用すると、担体２の孔の多くは水
滴４によつて閉じられてしまう。このように水液
４によつて閉じられた孔２ａには水素は透過しな
いため、この孔内に存在する触媒活性成分は三相
界面の形成に利用されなくなる。担体２の孔を矢
印５ｂにように透過した水素及び矢印５ａのよう
に水柱を進んできた水素が水滴４と触媒活性成分
との接触面に到達し、三相界面を形成することに
なる。これに対して第４図に示すように、触媒に
よつて水の流路と水素の流路を分離した場合に
は、担体の孔が水滴４によつて閉じられてしまう
ことがなくなる。このため三相界面が形成されや
すくなる。担体の一方の表層にだけ触媒活性成分
を担持させた触媒によつて水の流路と水素の流路
とを分離する場合には、第５図に示すように触媒
活性成分が担持された面を水の流路側に置く。 本発明の撥水性触媒を用いて気・液反応を行わ
せるときには、触媒の隔壁を複数個配列して水の
流路と水素の流路とを交互に形成することが望ま
しい。第５図は、一例として触媒の隔壁を４枚用
意して並行に配列し、水の流路４ａと水素の流路
５とを交互に形成したものである。触媒１の隔壁
の数は４枚に限らず、何枚用いてもよい。第５図
のように配列した場合の最も外側の隔壁は、触媒
でなくても構わない。第５図では水の流れの方向
４ａと水素の流れの方向５とを同じ方向にしてい
るが、向流にしてもよいし、直角或は斜めに交叉
した流れにしてもよい。気体及び液体の流れの方
向は任意である。このように気体の流路と液体の
流路を交互にすると、１つの流路を２つの触媒の
隔壁に対して共通して利用することができるので
反応装置を小型化できるという効果が得られる。
粒状或は立方体形状の触媒を反応管に充填して気
体と液体を流す方法においては、液体は反応管の
壁だけを伝わつて流れるか或は充填された触媒の
居所だけしか通らないという現象が生ずる。従つ
て、触媒の多くは反応に利用されない。撥水性触
媒を隔壁として気体の流路と液体の流路とを分離
すれば、触媒全表面が三相界面の形成に利用され
る。従つて、単位重量当たりの触媒の利用率が高
くなるという効果も得られる。 膜或は板状の撥水性触媒を用いる場合には、支
持部材で触媒を支持することが好ましい。第６図
は支持部材６で支持した撥水性触媒を４枚並行に
配列した状態を示している。支持部材６には、撥
水性触媒１よりなる隔壁が反応装置の組み立て時
或は反応装置の運搬時等に破損したり或は変形し
たりするのを防止する役目を持たせることができ
る。この場合の支持部材の材料は、機械的強度が
できるだけ大きい材料、少なくとも触媒１よりは
高強度の材料が適する。支持部材６には、触媒表
面における液体の保持期間を長くする役目を持た
せることもできる。この場合には、支持部材６を
液体の流路側に設けることが必要であり、かつ支
持部材の材料として親水性の材料を用いることが
望ましい。第６図は、支持部材６を液体の流路側
に設けた場合の一実施例である。支持部材６を液
体の流路側に設けるときの支持部材の構成は、細
線を編んで作つた網、プレス等によつて打ち抜い
た格子状の板など孔のあいたものがよい。金網は
容易に入手できるし、かつ強度的にも強いものが
得られるので支持部材として最適である。親水性
の網状支持部材を液体の流路側に設けると、液が
支持部材をぬらしかつ支持部材の網目の部分で液
体が一時的に保持される。これにより液体と触媒
とが接触しやすくなり、触媒表面に液滴が形成さ
れやすくなる。液滴が多く形成されると三相界面
の場が増えることになり、反応がより速やかに進
行するようになる。 以下、実施例を示して本発明を具体的に説明す
る。これらは本発明の数例であり、本発明がこれ
らの実施例にのみ限定されるものではない。 実施例１の触媒 多孔質ポリテトラフルオロエチレン担体の厚さ
50μｍの膜に塩化白金酸のアセトン溶液を含浸さ
せ乾燥したのち、水素雰囲気中で200℃で２時間
保持して還元した。触媒活性成分としての白金の
担持量は6.1重量％であつた。 実施例２の触媒 塩化白金酸を塩化パラジウムに置き換えた以外
は実施例１と同じ方法で膜状撥水性触媒を調製し
た。パラジウムの担持量は5.4重量％であつた。 比較例１の触媒 多孔質ポリテトラフルオロエチレン担体の厚さ
１mmで５mm角のペレツトの全域に実施例１と同じ
方法で白金を担持させた。白金の担持量は0.5重
量％であつた。この撥水性触媒330c.c.を反応管に
充填した。 比較例２の触媒 白金をパラジウムに変えた以外は比較例１と同
じ方法で触媒を調製した。 実験例 実施例１、実施例２及び比較例１、比較例２の
触媒を用いて水と水素との間の同位体交換反応を
行い、触媒の活性を調べた。実施例１及び２の触
媒の活性の測定は第７図及び第８図に示す構造の
反応装置を用いて行つた。第７図及び第８図の符
号は夫々、８が反応塔、９が重水を含む水例えば
天然水を噴射するシヤワー、１０が重水を含む水
のタンク、１１がポンプを示している。重水を含
む水は反応塔の上方から下方へ向けて流れ、水素
ガスは下方から上方へ向けて流れるように構成さ
れている。 第７図に示す反応装置において実施例１及び実
施例２の触媒は、夫々を幅10cm、長さ210cmに切
断し、波形を有する真ちゆう製金網（20メツシ
ユ）で支持して反応管７に入れた。反応塔の上方
から重水を10容量％含む水を毎分30c.c.流し、下方
から上方へ向けて水素ガスを毎分20（線速度
0.1ｍ／sec）流した。 第８図に示す反応装置においては、実施例１及
び実施例２の触媒を、それぞれ幅６cm、長さ10cm
に切断したものを第５図に示す如く積層して反応
塔内に充填した。積層した触媒間に交互に水及び
水素の流路を設け、反応塔の上方から重水を10容
量％含む水を毎分24c.c.流し、下方から上方へ向け
て水素ガスを毎分16（線速度0.1ｍ／sec）流し
た。 本実験における水と水素の間の同位体交換反応
は、下記の反応式によつて行われた。 HDO(l)＋H2(g)→HD(l)＋H2O(g) (l)は液体、(g)は気体を表している。かかる反応
における触媒の活性は、触媒活性成分の速度定数
Kya*で判断した。Kya*は次式によつて求められ
る。 Kya*＝１／Ｗ（Ｆ／ｈlo１／１−η） Ｆは水素ガスの線速度、ｈは反応管内の触媒の
高さ、ηは平衡への到達度である。ηは反応塔の
入口の重水素濃度をX1、出口の重水素濃度をX0
とし、平衡における重水素濃度をX0gとして次式
で求められる。 η＝X1−X0／X1−X0g Kya*の値が大きければ大きいほど活性成分の
単位重量当たりの利用率が高くなり、触媒の活性
がすぐれることになる。活性がすぐれるというこ
とは、水と水素とが触媒上で接触しやすくなり、
三相界面の場が増えたと見ることができる。測定
の結果を表に示す。
気・液反応方法に係り、特に水と水素との間の同
位体交換反応により重水を濃縮するプロセスに適
用するのに好適な触媒を用いた気・液反応方法に
関する。 水と水素との間の同位体交換反応により重水を
製造するプロセスには、反応速度を速めるために
撥水性をもたせた触媒が用いられている。撥水性
をもたせるために親水性触媒にポリテトラフルオ
ロエチレンをコーテイングする方法（特公昭51−
32800号公報）或は撥水性の有機物のポリマーに
白金、ロジウム、ニツケルなどの触媒活性成分を
担持させる方法（特公昭51−41195号公報）が提
案されている。触媒の多くは、粒状或は数mmの大
きさの立方体からなる多孔質担体の空隙に触媒活
性成分を含浸、その他の方法で埋め込んだものか
らなる。例えば前記特公昭51−41195号公報には、
多孔質ポリテトラフルオロエチレンの３mm角の立
方体からなる担体に白金を含浸したものが示され
ている。これらの触媒は反応管に充填され、反応
管内には気体と液体が流される。気体と液体は、
粒状或は立方体形状を有する触媒の表面と接触
し、三相界面を形成することになる。 本発明の目的は、前述の粒状或は立方体形状を
有する触媒にくらべて三相界面を形成しやすい
気・液反応用撥水性触媒を用いた三相界面を作り
やすい気・液反応方法を提供するにある。 本発明の撥水性触媒は、板状又は膜状を有し気
体透過性と液体非透過性を有する撥水性多孔質担
体と、前記担体の少なくとも片面に担持された触
媒活性成分とを有する。 第１図は本発明に係る触媒の一実施例を示す斜
視図である。第２図はこの触媒を水中に置き、水
素を導入した状態を示す断面図である。本発明の
撥水性触媒１は、板状の撥水性多孔質担体２の片
面に触媒活性成分３を担持したもからなる。かか
る撥水性触媒を水中で使用すると、触媒の表面は
水と接触するが、撥水性であるためにはじかれて
触媒表面に水滴４ができる。液非透過性であるの
で、液体は触媒内部には侵入しない。水中に導入
された水素の一部は、点線の矢印５ａで示すよう
に進んで触媒と水との接触面に到達する。他の一
部は触媒表面に到達したのち更に担体２内を矢印
５ｂで示すように透過して水と触媒活性成分との
接触面に到達する。本発明の撥水性触媒を用いる
と、気体が触媒表面を通るだけでなく触媒の内部
をも通るようにできるので三相界面が形成されや
すくなり、反応速度が速まる。 本発明者らの研究によれば、撥水性触媒の存在
下での気・液反応は触媒表面で三相界面が生ずる
ことにより進み、触媒の内部は反応の場に殆ど或
は全くといつていいほど利用されていない。従つ
て、触媒活性成分を少なくとも担体の表面に担持
する必要がある。担持層を厚く形成する必要は全
くない。 先行技術として示した粒状或は立方体形状を有
する撥水性触媒は、三相界面の形成に必要な表面
以外の担体内部にも活性成分が入り込んでいる。
触媒全体からみれば表層の活性成分の量よりも担
体内部の活性成分の量の方が多いくらいである。 本発明は、水と水素の同位体交換反応による重
水濃縮プロセスだけでなく、気・液反応に広く適
用することができる。気・液反応とは、反応物が
気体と液体とからなり、それらの反応物間におい
て物質の化学変換を行うことをいう。かかる気・
液反応には、水−水素同位体交換反応のほかに例
えば下記のプロセスが含まれる。(1)軽水炉、重水
炉或は核燃料再処理工場等からの排水中に含まれ
るトリチウムの濃縮除去プロセス。(2)水溶液中の
有機物或は無機物を酸化性ガス、還元性ガス等に
より化学的に変換するプロセス。 本発明の撥水性触媒は、板状又は膜状担体の表
面の少なくとも一部分が撥水性を有し、液中にお
いて全表面が液体で覆われることなく、表面に気
体が到達できる触媒である。かかる撥水性触媒
は、任意の担体に撥水化処理を施すか或は撥水性
の担体に触媒活性成分を担持させるなどの方法に
より得ることができる。 触媒の担体には、親水性の担体例えばアルミ
ナ、シリカ、シリカアルミナ、チタニア、活性炭
などを用いることができる。これらの親水性担体
は、シリコンオイル、ポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリエチレン、ポリスチレン、パラフイン、
ワツクスなどの撥水性物質の溶液或は懸濁液など
で処理することにより撥水性をもたせることがで
きる。撥水性の担体としては、各種の有機高分子
例えばポリテトラフルオロエチレン、フツ化ビニ
リデン、フツ化黒鉛、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン、ポリメチルメタアクリレー
ト、パラフイン、ポリアルキルシリコンなどを用
いることができる。多孔質ポリテトラフルオロエ
チレンの薄い板が市販されているので、これを担
体に用いて触媒活性成分を担持させることが簡便
である。極めて薄い板、具体的には厚さ100μｍ
以下の板のことを特に膜という。膜状の担体に触
媒活性成分を担持させたときには、担体全域に触
媒活性成分を担持させても気体透過性を有する。 触媒活性成分は、例えば金属塩溶液を有機溶媒
（アセトン、アルコールなど）に溶解し担体に含
浸させることによつて担持させることができる。 触媒活性成分を担持する層の厚さが大になると
気体の透過性が悪くなるが、100μｍまでの厚さ
であれば、気体の透過性を失うことはない。担持
層を薄くすれば、付随して活性成分の量が減るこ
とにもなり、資源の節約、触媒調整時間の短縮等
の効果が期待できるようになる。担持層の好まし
い厚さは、担持可能な最小厚さないし50μｍであ
り、最小厚さはおおよそ50Åである。 本発明の触媒を用いた場合、膜或は板の形を有
する撥水性触媒の隔壁によつて液体の流路と気体
の流路を分離し、少なくとも触媒活性成分を担持
した面を液体の流路側におくことが望ましい。こ
のようにすると液体流路側にある触媒活性成分表
面に気体が到達しやすくなり、三相界面ができや
すくなる。 第３図は、水と水素を１つの流路に一緒に流し
た場合の撥水性触媒近傍の断面図である。撥水性
触媒を水中で使用すると、担体２の孔の多くは水
滴４によつて閉じられてしまう。このように水液
４によつて閉じられた孔２ａには水素は透過しな
いため、この孔内に存在する触媒活性成分は三相
界面の形成に利用されなくなる。担体２の孔を矢
印５ｂにように透過した水素及び矢印５ａのよう
に水柱を進んできた水素が水滴４と触媒活性成分
との接触面に到達し、三相界面を形成することに
なる。これに対して第４図に示すように、触媒に
よつて水の流路と水素の流路を分離した場合に
は、担体の孔が水滴４によつて閉じられてしまう
ことがなくなる。このため三相界面が形成されや
すくなる。担体の一方の表層にだけ触媒活性成分
を担持させた触媒によつて水の流路と水素の流路
とを分離する場合には、第５図に示すように触媒
活性成分が担持された面を水の流路側に置く。 本発明の撥水性触媒を用いて気・液反応を行わ
せるときには、触媒の隔壁を複数個配列して水の
流路と水素の流路とを交互に形成することが望ま
しい。第５図は、一例として触媒の隔壁を４枚用
意して並行に配列し、水の流路４ａと水素の流路
５とを交互に形成したものである。触媒１の隔壁
の数は４枚に限らず、何枚用いてもよい。第５図
のように配列した場合の最も外側の隔壁は、触媒
でなくても構わない。第５図では水の流れの方向
４ａと水素の流れの方向５とを同じ方向にしてい
るが、向流にしてもよいし、直角或は斜めに交叉
した流れにしてもよい。気体及び液体の流れの方
向は任意である。このように気体の流路と液体の
流路を交互にすると、１つの流路を２つの触媒の
隔壁に対して共通して利用することができるので
反応装置を小型化できるという効果が得られる。
粒状或は立方体形状の触媒を反応管に充填して気
体と液体を流す方法においては、液体は反応管の
壁だけを伝わつて流れるか或は充填された触媒の
居所だけしか通らないという現象が生ずる。従つ
て、触媒の多くは反応に利用されない。撥水性触
媒を隔壁として気体の流路と液体の流路とを分離
すれば、触媒全表面が三相界面の形成に利用され
る。従つて、単位重量当たりの触媒の利用率が高
くなるという効果も得られる。 膜或は板状の撥水性触媒を用いる場合には、支
持部材で触媒を支持することが好ましい。第６図
は支持部材６で支持した撥水性触媒を４枚並行に
配列した状態を示している。支持部材６には、撥
水性触媒１よりなる隔壁が反応装置の組み立て時
或は反応装置の運搬時等に破損したり或は変形し
たりするのを防止する役目を持たせることができ
る。この場合の支持部材の材料は、機械的強度が
できるだけ大きい材料、少なくとも触媒１よりは
高強度の材料が適する。支持部材６には、触媒表
面における液体の保持期間を長くする役目を持た
せることもできる。この場合には、支持部材６を
液体の流路側に設けることが必要であり、かつ支
持部材の材料として親水性の材料を用いることが
望ましい。第６図は、支持部材６を液体の流路側
に設けた場合の一実施例である。支持部材６を液
体の流路側に設けるときの支持部材の構成は、細
線を編んで作つた網、プレス等によつて打ち抜い
た格子状の板など孔のあいたものがよい。金網は
容易に入手できるし、かつ強度的にも強いものが
得られるので支持部材として最適である。親水性
の網状支持部材を液体の流路側に設けると、液が
支持部材をぬらしかつ支持部材の網目の部分で液
体が一時的に保持される。これにより液体と触媒
とが接触しやすくなり、触媒表面に液滴が形成さ
れやすくなる。液滴が多く形成されると三相界面
の場が増えることになり、反応がより速やかに進
行するようになる。 以下、実施例を示して本発明を具体的に説明す
る。これらは本発明の数例であり、本発明がこれ
らの実施例にのみ限定されるものではない。 実施例１の触媒 多孔質ポリテトラフルオロエチレン担体の厚さ
50μｍの膜に塩化白金酸のアセトン溶液を含浸さ
せ乾燥したのち、水素雰囲気中で200℃で２時間
保持して還元した。触媒活性成分としての白金の
担持量は6.1重量％であつた。 実施例２の触媒 塩化白金酸を塩化パラジウムに置き換えた以外
は実施例１と同じ方法で膜状撥水性触媒を調製し
た。パラジウムの担持量は5.4重量％であつた。 比較例１の触媒 多孔質ポリテトラフルオロエチレン担体の厚さ
１mmで５mm角のペレツトの全域に実施例１と同じ
方法で白金を担持させた。白金の担持量は0.5重
量％であつた。この撥水性触媒330c.c.を反応管に
充填した。 比較例２の触媒 白金をパラジウムに変えた以外は比較例１と同
じ方法で触媒を調製した。 実験例 実施例１、実施例２及び比較例１、比較例２の
触媒を用いて水と水素との間の同位体交換反応を
行い、触媒の活性を調べた。実施例１及び２の触
媒の活性の測定は第７図及び第８図に示す構造の
反応装置を用いて行つた。第７図及び第８図の符
号は夫々、８が反応塔、９が重水を含む水例えば
天然水を噴射するシヤワー、１０が重水を含む水
のタンク、１１がポンプを示している。重水を含
む水は反応塔の上方から下方へ向けて流れ、水素
ガスは下方から上方へ向けて流れるように構成さ
れている。 第７図に示す反応装置において実施例１及び実
施例２の触媒は、夫々を幅10cm、長さ210cmに切
断し、波形を有する真ちゆう製金網（20メツシ
ユ）で支持して反応管７に入れた。反応塔の上方
から重水を10容量％含む水を毎分30c.c.流し、下方
から上方へ向けて水素ガスを毎分20（線速度
0.1ｍ／sec）流した。 第８図に示す反応装置においては、実施例１及
び実施例２の触媒を、それぞれ幅６cm、長さ10cm
に切断したものを第５図に示す如く積層して反応
塔内に充填した。積層した触媒間に交互に水及び
水素の流路を設け、反応塔の上方から重水を10容
量％含む水を毎分24c.c.流し、下方から上方へ向け
て水素ガスを毎分16（線速度0.1ｍ／sec）流し
た。 本実験における水と水素の間の同位体交換反応
は、下記の反応式によつて行われた。 HDO(l)＋H2(g)→HD(l)＋H2O(g) (l)は液体、(g)は気体を表している。かかる反応
における触媒の活性は、触媒活性成分の速度定数
Kya*で判断した。Kya*は次式によつて求められ
る。 Kya*＝１／Ｗ（Ｆ／ｈlo１／１−η） Ｆは水素ガスの線速度、ｈは反応管内の触媒の
高さ、ηは平衡への到達度である。ηは反応塔の
入口の重水素濃度をX1、出口の重水素濃度をX0
とし、平衡における重水素濃度をX0gとして次式
で求められる。 η＝X1−X0／X1−X0g Kya*の値が大きければ大きいほど活性成分の
単位重量当たりの利用率が高くなり、触媒の活性
がすぐれることになる。活性がすぐれるというこ
とは、水と水素とが触媒上で接触しやすくなり、
三相界面の場が増えたと見ることができる。測定
の結果を表に示す。
【表】
以上述べたように、本発明の気・液反応方法を
用いれば、気・液反応において三相界面を形成し
易くすることができる。本発明の気・液反応方法
を適用すれば気体が触媒表層に到達しやすくなる
ので三相界面が一層容易に形成されやすくなる。
用いれば、気・液反応において三相界面を形成し
易くすることができる。本発明の気・液反応方法
を適用すれば気体が触媒表層に到達しやすくなる
ので三相界面が一層容易に形成されやすくなる。
第１図は本発明の触媒の一実施例を示す斜視
図、第２図は本発明の触媒を水中で使用した状態
を示す断面図、第３図は触媒の全面を水と接触さ
せた状態を示す断面図、第４図は膜或は板状触媒
の一方の面を水と接触させ他方を水素ガスと接触
させた状態を示す断面図、第５図及び第６図は本
発明の触媒を複数枚配置した状態を示す斜視図、
第７図及び第８図は触媒の活性を求める実験に用
いた反応装置の概略構成図である。 １……撥水性触媒、２……多孔質担体、３……
触媒活性成分。
図、第２図は本発明の触媒を水中で使用した状態
を示す断面図、第３図は触媒の全面を水と接触さ
せた状態を示す断面図、第４図は膜或は板状触媒
の一方の面を水と接触させ他方を水素ガスと接触
させた状態を示す断面図、第５図及び第６図は本
発明の触媒を複数枚配置した状態を示す斜視図、
第７図及び第８図は触媒の活性を求める実験に用
いた反応装置の概略構成図である。 １……撥水性触媒、２……多孔質担体、３……
触媒活性成分。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 板状又は膜状を有し気体透過性と液体非透過
性を有する撥水性多孔質担体と、前記担体の少な
くとも片面に担持された触媒活性成分とを有する
撥水性触媒の隔壁によつて液体の流路と気体の流
路とを分離し、前記隔壁の少なくとも前記触媒活
性成分を担持した面を前記液体の流路側とし、前
記隔壁を透過した前記気体と前記液体流路を流れ
る液体とによつて三相界面を形成させるようにし
たことを特徴とする気・液反応方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記隔壁を
構成する前記撥水性触媒の前記触媒活性成分の担
持層厚さが100μｍ以下であることを特徴とする
気・液反応方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記隔壁を
複数個配列し、前記気体の流路と前記液体の流路
を交互に形成したことを特徴とする気・液反応方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57004998A JPS58122046A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 気・液反応方法 |
| CA000415786A CA1188669A (en) | 1982-01-18 | 1982-11-17 | Water-repellent catalyst for gas/liquid reactions and process for gas/liquid reactions using the same |
| EP83100406A EP0085350B1 (en) | 1982-01-18 | 1983-01-18 | A water-repellent catalyst for gas/liquid reactions and a process for gas/liquid reactions using this catalyst |
| DE8383100406T DE3363446D1 (en) | 1982-01-18 | 1983-01-18 | A water-repellent catalyst for gas/liquid reactions and a process for gas/liquid reactions using this catalyst |
| US06/787,077 US4631263A (en) | 1982-01-18 | 1985-10-15 | Water-repellent catalyst for gas/liquid reactions and process for gas/liquid reactions by using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57004998A JPS58122046A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 気・液反応方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58122046A JPS58122046A (ja) | 1983-07-20 |
| JPH0334366B2 true JPH0334366B2 (ja) | 1991-05-22 |
Family
ID=11599255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57004998A Granted JPS58122046A (ja) | 1982-01-18 | 1982-01-18 | 気・液反応方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4631263A (ja) |
| EP (1) | EP0085350B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58122046A (ja) |
| CA (1) | CA1188669A (ja) |
| DE (1) | DE3363446D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2005035122A1 (ja) * | 2003-10-08 | 2005-04-21 | Kao Corporation | ３級アミン製造用フィルム型触媒及びそれを用いた３級アミンの製造方法 |
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-
1982
- 1982-01-18 JP JP57004998A patent/JPS58122046A/ja active Granted
- 1982-11-17 CA CA000415786A patent/CA1188669A/en not_active Expired
-
1983
- 1983-01-18 DE DE8383100406T patent/DE3363446D1/de not_active Expired
- 1983-01-18 EP EP83100406A patent/EP0085350B1/en not_active Expired
-
1985
- 1985-10-15 US US06/787,077 patent/US4631263A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| JPS58122046A (ja) | 1983-07-20 |
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