JP3388281B2 - 複数の触媒物質の中のうち、或る触媒物質から放出された生成物を検出する方法 - Google Patents
複数の触媒物質の中のうち、或る触媒物質から放出された生成物を検出する方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】本発明は、反応ガスに曝出される
複数の触媒物質の中の一つの触媒に基づく生成物を検出
する方法に関する。多くの基本的な方法の収率を改善す
るために、新規の、特により効果的な触媒の開発が要求
されている。触媒を生成し特徴づける為に、潜在的に活
性の担体及び触媒要素が適切と思われる方法で結合さ
れ、生成された複数要素の混合が、通常技術的限界によ
り決定される確定条件下での適切な試験反応により試験
される。そのような物質の合成は適当な時間を消費して
管理されることができるが、対照的に触媒の試験は非常
に時間と労力を消費する。試験される物質は、一般的に
試験目的のため特別に設計された実験室用試験反応器に
注がれ、抽出された所定の変化に対する安定性に関する
上記のパラメータの下で試験される。気体クロマトグラ
フィー学或いは分光学的法は主に触媒を特徴付けるのに
用いられる。しかしながらこれらの方法は、種々の触媒
を同様に試験する際の安定性が制限されている。しかし
気体クロマトグラフィーは、特定の時間を必要とすると
いう欠点があり、分光学的方法は複雑な反応の場合、触
媒の選択性に関して不充分な情報しか得られないという
欠点がある。前記方法はどちらも連続的にしか機能せ
ず、且つ複雑でコストのかかる分析を包含するという欠
点がある。それにもかかわらず、これら２つの方法の適
用に発展が加えられてきた。複数のカラムのコンピュー
タ制御された結合を通して、例えば、ガスクロマトグラ
フィーの分析能及び分析速度について改善が達成された
（Stockinger,J.H.，Callen,R.B.，Kaufman,W.E.らのジ
ャーナル オブ クロマトグラフィック サイエンス
（J.Chromatogr.Sci.）,16,1978,418参照）。分光学的
方法の利用の特徴的な例は、平行に連結された反応器内
の化学反応を調査する方法と関連して記述されている
（Windhab,N.，Miculka,C.，Hoppe,H.U.らのDE196 32 7
79号参照）。赤外線サーモグラフィーを利用して触媒ペ
レットを試験する方法に関する刊行物も発行されている
（Moates，F.C.，Somani,M.，Annamalai,J.，Richardso
n,J.T.，Luss,D.，Willson,R.C.らのインダストリー
アンド エンジニアリングケミカル リサーチ（Ind.En
g.Chem.Res）35，1996，4801参照）。しかし、この方法
は、膨大な熱反応を伴う反応に制限される。この方法の
更なる欠点は、部分的な酸化を例に挙げると、最も温度
の高い触媒が所望の生成物に対して最も選択性を持って
いるものではないという事実である。国際公開公報第97
/32208号には触媒試験方法についての記載があり、その
触媒試験方法においては、ペレット形状或いはその他の
類似する形状に異なった成分の複数の触媒が複数のセル
ホルダに配置され、混合物の流入と接触するように移動
される。測定は分光的、温度的或いは一般的に用いられ
る他の測定方法を利用して行われ、測定は通常触媒に対
して直接実行される。ドイツ特許公開第196 33 779号に
は平行に接続されたミニチュア反応器内の化学反応を調
査する方法についての記載がある。供給された抽出物は
それぞれ触媒を通過して導かれ、その結果、混合反応が
交互に生じ、それぞれセルドリル内に導かれ該孔内に分
離される。測定には、赤外線ビームがｎ×ｎ行列型に配
置されたセルドリル孔をそれぞれ通過する。先行技術を
考慮すると、本発明の課題は、触媒物質の選択性及び活
性を確立するため、反応ガスに曝出される複数の触媒物
質のうち一つの触媒物質に基づく生成物を検出するため
の経済的に実行可能な方法を利用できるようにすること
である。さらに、本発明の課題は、できるだけコスト効
率が良く、単純且つ効果的な触媒物質の試験方法を提供
することである。さらにこの方法は、膨大な量の時間と
労力を必要とせずに実行可能であるべきである。これら
の問題及び明白には記載されていないがここで挙げられ
た文脈から直接的に導出或いは推測されることができる
他の問題は、請求項１に記載の手段により解決される。
本発明に係る方法の好適な改良は、請求項１に関する従
属項で言及されている。特定される生成物と接触するこ
とにより少なくとも一つの性質を変化させる個々の触媒
物質に基づく生成物に対して選択性のある吸着物質を配
置し、吸着物質の性質の変化を検出することにより、触
媒物質の選択性及び活性を検出することが可能となる。
一方、該方法はコストがかからず効果的であり、さらに
膨大な量の時間と労力を必要とせずに実行することがで
きる。分析のための配置は、触媒物質から間隔をおいて
分離されることができる。それゆえに、生成物の分析
は、例えば触媒反応が発生するべき温度において吸着物
質が安定していないために、触媒転換の反応条件下で用
いられることができない方法を用いて、実行されること
ができる。吸着物質が選択された反応条件で破壊されな
ければ、触媒物質に対して非常に接近して配置され得
る。種々の吸着物質を好適に配置することによって、異
なる触媒反応の生成物が同時に特定される。それ故に、
特定するのに非常に簡潔な方法で、所望の生成物に関す
る触媒物質の活性とは関係無く、望ましくない副生成物
の濃度を特定することができ、その結果触媒物質の選択
性もまた特定されることができる。上記の本発明に係る
実施形態は、吸着物質が固体の担体に適した固体或いは
液体であるという事実を特徴とする。好ましくは、特に
赤外線領域、可視領域、或いは紫外線領域の光学的性質
が、特定されるべき生成物と接触することにより変化す
る。該変化は、吸着物質が特定されるべき触媒転換の生
成物と接触することにより生じる色彩の変化が特に好ま
しいので、例えば色彩の発現或いは減失が検出されるこ
とができる。より好ましくは特定されるべき生成物と接
触することにより変化する吸着物質の性質は、蛍光であ
る。特定されるべき生成物と接触することにより変化す
ることができるより好ましい性質は吸着物質の重量であ
る。本発明に係る方法のより好ましい改良としては、触
媒反応の生成物を特定するために吸着物質の温度を用い
ることができる。特定されるべき生成物と接触すること
により変化する吸着物質のより好ましい性質としては、
固体担体に適合された液体の屈折率である。更に、吸着
物質のｐＨ値も特定されるべき生成物との接触により変
化する性質であり、特に吸着物質が固体担体に適合され
た液体であるときに変化する。特に好ましくは、吸着物
質の伝導率の変化は特定されるべき生成物との接触によ
り生じる。例えば屈折率、ｐＨ値及び伝導率のような、
得られた溶液の性質が特定された後、溶剤の補助により
吸着物質より特定されるべき生成物が溶出され得る。本
発明に係る好ましい実施形態は、特定されるべき生成物
が無水マレイン酸であり、吸着物質がエタノール溶液と
してフィルター紙上に適合されたＮ，Ｎ−ジメチルイン
ドアニリンであり、吸着物質の色が無水マレイン酸と接
触することにより青色から無色に変化することを特徴と
する。上記の吸着物質の好ましい実施形態においては、
平行反応器の排出物中の所望の生成物について、選択的
に反応することができる反応グループが固体担体に適用
される。更に好ましい実施形態では、所望の生成物につ
いて選択的に反応することのできる反応分子が溶剤中に
溶解され、後に該溶解物が固体担体に適用される。生成
物の検知は、本発明の範囲内であると理解されるべきで
あり、触媒反応で形成される化学要素、化学化合物或い
は官能基のあらゆる特定を意味する。例えば、その構造
が触媒転換により最適化されるように意図された組成物
も本発明に関連付けることができる。しかしながら特定
されるべき化合物が所望の生成物の形成に伴って必然的
に生じるということが想像できる。その他、例えば脱水
素において遊離した水素もこれに包含される。しかしな
がら本発明に係る方法によって、生成が忌避される物
質、即ち触媒転換の副生成物も検知され得る。触媒物質
は、ある反応の過程において活性化エネルギーを下げ、
反応の最終生成物中に現れず反応率を増加させるような
物質である。ここにおいて物質とは、例えば元素及び化
合物並びに同族及び不均質の混合物を意味する。特に、
元素及び／又は化合物の二成分の或いは三成分の混合物
は、経験的にしか検出することのできないような予期で
きないぐらい高い触媒効果を示す。本発明に係る方法
は、構成が異なる種々の触媒物質を、同一反応条件下で
同時に検査することを可能にする。本発明の本質的な特
徴は、触媒物質の放出が吸着物質の性質を変化させるよ
うに割り当てられることができるという点である。個々
の触媒物質は、相互に分離された状態に保たれること
が、放出に必要であるかもしれない。複数の触媒物質、
即ち、すくなくとも二つは、例えば平行反応器に導入さ
れる。放出とは、触媒物質との接触後のガス混合を意味
するものと理解されており、すくなくとも一つの反応生
成物を包含する。反応ガスは、反応物質或いは反応物質
群を包含する。更に、反応ガスは、例えば反応の処理を
改善するために、例えば窒素或いは希ガス（特に、ヘリ
ウム、ネオン、アルゴン、或いはこれらの気体の混合
物）などの不活性気体を包含することができる。ここに
おいて反応物質とは、触媒転換の出発物質或いは出発物
質群を意味する。脱水素においては、反応物質の例とし
て、エタンなどのアルカンがある。例えば水素添加或い
は部分酸化などの他の反応においては、少なくとも２つ
の反応物質が要求され、例えば水素添加においては水素
及びアルキン、部分酸化においては、酸素及びＮ−ブタ
ンなどのアルカンが必要となる。選択性は、反応ガスの
放出において提示される種々の化合物より一つを優先的
に選択する吸着物質の能力のことである。吸着物質は、
気体混合物からある物質を境界面に集中することができ
るか、或いは自己自身の内部に吸収することができる物
質を意味し、体積を増加するように結合されることがで
きる。該吸着物質は、固体或いは固体混合物とすること
ができ、例えば活性炭、酸化アルミニウム、シリカゲ
ル、すす、ゼオライト、或いは固体担体上に適合された
液体、例えばN,N−ジメチルインドアニリンのエタノー
ル溶液などを、フィルター紙上に適合させたものとする
ことができる。これらの物質は混合物として用いること
もできる。特定されるべき生成物と接触させ性質を選択
的に変化させるために、吸着物質に反応基結合したり、
或いは物質上に担持させることが可能である。性質と
は、特定されるべき生成物と接触することにより変化さ
れる吸着物質の特徴を指す。他の特徴の中では、これら
の特徴は、特にスペクトルの赤外線領域、可視領域或い
は紫外線領域における光学的な特徴を包含する。即ち、
発色或いは脱色、吸着物質の重量、温度、蛍光発光、屈
折率、ｐＨ値或いは伝導率などの、吸着物質を伴う生成
物との接触に起因する色の変化である。特定されるべき
生成物との接触により発生する性質の変化は本発明よっ
て検出されなければならない。性質によって、該変化
は、例えば視覚的に或いは測定によって実行できる。こ
こにおいて、測定方法を性質の変化に適合させることが
必要となる。特定の発熱反応に基づく吸着物質の温度変
化は、例えば赤外線カメラ方法により特定することがで
きる。特定化はほとんどの場合に自動化されることがで
きる。反応ガスに露出された固体の触媒的活性を試験す
るために準備された実施形態の例は、添付図面を参照し
て以下により詳細に説明される。図１は試験装置の試験
ユニット１の断面図である。試験ユニット１は好ましく
は真ちゅうの電熱素材で形成されたシリンダ体６を備
え、シリンダ体６には上面にシリンダ状ドリル孔７が４
行４列（図２参照）のｎ×ｍ行列の形に配置されてい
る。４×４行列は単に例示として与えられたものであ
り、より多くの数の凹所配置も可能である。チャネル８
は個々の凹所７の底面に連結され、多孔性のプレート２
１上の真ちゅう体６の下面で終端する。チャネル８は相
互に垂直方向に平行となるように配置される。該チャネ
ルは凹所よりも小さな直径を持つ。これにより、該チャ
ネルはそれぞれ主流動抵抗をもつため、全凹所内に同様
の流れが確実に形成される。全ての凹所内で正確に同様
の流れを形成するため、個々のチャネルは選択的に細い
ものとすることもできる。本目的のため、適切な制限部
（restrictor）或いはそのようなものが試験ユニットに
備えられる。真ちゅう体６の上面には、伝熱素材でつく
られた蓋１０を固定するためのフランジ９が配置され、
好ましくは真ちゅう製である。フランジ９及び蓋１０の
周辺にはある数のドリル孔１１が分配され、蓋が真ちゅ
う体にしっかりとねじ止めされることができる（図３参
照）。フランジ９に対して蓋１０をシールするために、
フランジ９の環状溝１３に載置される環状シール１２が
備えられている。反応温度まで試験ユニット１を加熱す
ることができるようにするため、加熱装置の加熱カート
リッジ１５を収納するためのドリル孔１４を真ちゅう体
６および蓋１０は備える。ドリル孔１４は冷却元素を収
容することもでき、再現可能且つ制御された温度管理を
保証することができる。真ちゅう体６の下面には好まし
くは真ちゅう製の、伝熱素材で作られた底２２が備えら
れる。該底２２もフランジ９にねじ止めされる。底２２
は、本発明に係る吸着物質を収納することができる多孔
性プレート２１を固定するために用いられる。底２２に
はドリル孔２３が備えられ、チャネル８からプレート２
１を通って流れる反応ガスを伝達することができる。検
知される触媒はそれぞれ多孔性の不活性物質（フリッ
ト）で作られた小プレート１６が備えられ、各凹所の縦
軸に対して直角に配置されている。触媒物質を同時に試
験するために、蓋１０は真ちゅう体６のフランジ９にね
じ止めされ、反応ガスは蓋に備えられたドリル孔１７、
１８を経由して、凹所７の上方に配置されたガス供給チ
ャンバ１９の中へ導かれる。これらのチャネル８の終端
には本発明に係る吸着物質が備えられ、該吸着物質は例
えば真ちゅう体６の下面に位置する多孔性の不活性物質
（フリット）で作られたプレート２１に適合されること
ができる。反応ガスはその後ドリル孔２３を経由して排
出される。反応ガスの触媒転換は例えば、−５０°Ｃか
ら６００°Ｃの範囲の温度、１０ -3から１０００バール
の範囲の圧力で実行されることができる。本発明にかか
る方法を自動化することも可能である。自動化の為に、
触媒物質を備える反応物質を担持させるのには、例えば
実験ロボット或いは本目的の為に特別提供された担持ユ
ニットを用いることができ、吸着物質の性質の変化の特
定化には、例えばデジタル画像及びコンピュータ支持評
価といった機械を用いることができる。本発明に係る方
法は、部分酸化なら例えばＮ−ブタン或いはベンゼンと
いった生成物、水素付加反応なら例えばアルキンといっ
た生成物を検知するために用いることができる。本方法
の利用は、アルカン、アルケンの水素形成反応、アミノ
化或いはアシル化反応などの脱水素反応に有利である。
オリゴマー化及びポリマー化反応の生成物も上記の方法
により検知することができる。特定の応用においては平
行反応器におけるＮ‐ブタンの部分酸化の排出物より、
無水マレイン酸が検知される。この為に、フィルター紙
はＮ，Ｎ−ジメチルインドアニリンのエタノール溶液を
染み込まされ、触媒試験の排出物と接触される。無水マ
レイン酸の存在により、フィルター紙の色が青色から無
色に変化し、これは二電子結合システムの損失を伴う無
水マレイン酸とN,N−ジメチルインドアニリンのディー
ルス−アルダー反応に帰結させることができる。
複数の触媒物質の中の一つの触媒に基づく生成物を検出
する方法に関する。多くの基本的な方法の収率を改善す
るために、新規の、特により効果的な触媒の開発が要求
されている。触媒を生成し特徴づける為に、潜在的に活
性の担体及び触媒要素が適切と思われる方法で結合さ
れ、生成された複数要素の混合が、通常技術的限界によ
り決定される確定条件下での適切な試験反応により試験
される。そのような物質の合成は適当な時間を消費して
管理されることができるが、対照的に触媒の試験は非常
に時間と労力を消費する。試験される物質は、一般的に
試験目的のため特別に設計された実験室用試験反応器に
注がれ、抽出された所定の変化に対する安定性に関する
上記のパラメータの下で試験される。気体クロマトグラ
フィー学或いは分光学的法は主に触媒を特徴付けるのに
用いられる。しかしながらこれらの方法は、種々の触媒
を同様に試験する際の安定性が制限されている。しかし
気体クロマトグラフィーは、特定の時間を必要とすると
いう欠点があり、分光学的方法は複雑な反応の場合、触
媒の選択性に関して不充分な情報しか得られないという
欠点がある。前記方法はどちらも連続的にしか機能せ
ず、且つ複雑でコストのかかる分析を包含するという欠
点がある。それにもかかわらず、これら２つの方法の適
用に発展が加えられてきた。複数のカラムのコンピュー
タ制御された結合を通して、例えば、ガスクロマトグラ
フィーの分析能及び分析速度について改善が達成された
（Stockinger,J.H.，Callen,R.B.，Kaufman,W.E.らのジ
ャーナル オブ クロマトグラフィック サイエンス
（J.Chromatogr.Sci.）,16,1978,418参照）。分光学的
方法の利用の特徴的な例は、平行に連結された反応器内
の化学反応を調査する方法と関連して記述されている
（Windhab,N.，Miculka,C.，Hoppe,H.U.らのDE196 32 7
79号参照）。赤外線サーモグラフィーを利用して触媒ペ
レットを試験する方法に関する刊行物も発行されている
（Moates，F.C.，Somani,M.，Annamalai,J.，Richardso
n,J.T.，Luss,D.，Willson,R.C.らのインダストリー
アンド エンジニアリングケミカル リサーチ（Ind.En
g.Chem.Res）35，1996，4801参照）。しかし、この方法
は、膨大な熱反応を伴う反応に制限される。この方法の
更なる欠点は、部分的な酸化を例に挙げると、最も温度
の高い触媒が所望の生成物に対して最も選択性を持って
いるものではないという事実である。国際公開公報第97
/32208号には触媒試験方法についての記載があり、その
触媒試験方法においては、ペレット形状或いはその他の
類似する形状に異なった成分の複数の触媒が複数のセル
ホルダに配置され、混合物の流入と接触するように移動
される。測定は分光的、温度的或いは一般的に用いられ
る他の測定方法を利用して行われ、測定は通常触媒に対
して直接実行される。ドイツ特許公開第196 33 779号に
は平行に接続されたミニチュア反応器内の化学反応を調
査する方法についての記載がある。供給された抽出物は
それぞれ触媒を通過して導かれ、その結果、混合反応が
交互に生じ、それぞれセルドリル内に導かれ該孔内に分
離される。測定には、赤外線ビームがｎ×ｎ行列型に配
置されたセルドリル孔をそれぞれ通過する。先行技術を
考慮すると、本発明の課題は、触媒物質の選択性及び活
性を確立するため、反応ガスに曝出される複数の触媒物
質のうち一つの触媒物質に基づく生成物を検出するため
の経済的に実行可能な方法を利用できるようにすること
である。さらに、本発明の課題は、できるだけコスト効
率が良く、単純且つ効果的な触媒物質の試験方法を提供
することである。さらにこの方法は、膨大な量の時間と
労力を必要とせずに実行可能であるべきである。これら
の問題及び明白には記載されていないがここで挙げられ
た文脈から直接的に導出或いは推測されることができる
他の問題は、請求項１に記載の手段により解決される。
本発明に係る方法の好適な改良は、請求項１に関する従
属項で言及されている。特定される生成物と接触するこ
とにより少なくとも一つの性質を変化させる個々の触媒
物質に基づく生成物に対して選択性のある吸着物質を配
置し、吸着物質の性質の変化を検出することにより、触
媒物質の選択性及び活性を検出することが可能となる。
一方、該方法はコストがかからず効果的であり、さらに
膨大な量の時間と労力を必要とせずに実行することがで
きる。分析のための配置は、触媒物質から間隔をおいて
分離されることができる。それゆえに、生成物の分析
は、例えば触媒反応が発生するべき温度において吸着物
質が安定していないために、触媒転換の反応条件下で用
いられることができない方法を用いて、実行されること
ができる。吸着物質が選択された反応条件で破壊されな
ければ、触媒物質に対して非常に接近して配置され得
る。種々の吸着物質を好適に配置することによって、異
なる触媒反応の生成物が同時に特定される。それ故に、
特定するのに非常に簡潔な方法で、所望の生成物に関す
る触媒物質の活性とは関係無く、望ましくない副生成物
の濃度を特定することができ、その結果触媒物質の選択
性もまた特定されることができる。上記の本発明に係る
実施形態は、吸着物質が固体の担体に適した固体或いは
液体であるという事実を特徴とする。好ましくは、特に
赤外線領域、可視領域、或いは紫外線領域の光学的性質
が、特定されるべき生成物と接触することにより変化す
る。該変化は、吸着物質が特定されるべき触媒転換の生
成物と接触することにより生じる色彩の変化が特に好ま
しいので、例えば色彩の発現或いは減失が検出されるこ
とができる。より好ましくは特定されるべき生成物と接
触することにより変化する吸着物質の性質は、蛍光であ
る。特定されるべき生成物と接触することにより変化す
ることができるより好ましい性質は吸着物質の重量であ
る。本発明に係る方法のより好ましい改良としては、触
媒反応の生成物を特定するために吸着物質の温度を用い
ることができる。特定されるべき生成物と接触すること
により変化する吸着物質のより好ましい性質としては、
固体担体に適合された液体の屈折率である。更に、吸着
物質のｐＨ値も特定されるべき生成物との接触により変
化する性質であり、特に吸着物質が固体担体に適合され
た液体であるときに変化する。特に好ましくは、吸着物
質の伝導率の変化は特定されるべき生成物との接触によ
り生じる。例えば屈折率、ｐＨ値及び伝導率のような、
得られた溶液の性質が特定された後、溶剤の補助により
吸着物質より特定されるべき生成物が溶出され得る。本
発明に係る好ましい実施形態は、特定されるべき生成物
が無水マレイン酸であり、吸着物質がエタノール溶液と
してフィルター紙上に適合されたＮ，Ｎ−ジメチルイン
ドアニリンであり、吸着物質の色が無水マレイン酸と接
触することにより青色から無色に変化することを特徴と
する。上記の吸着物質の好ましい実施形態においては、
平行反応器の排出物中の所望の生成物について、選択的
に反応することができる反応グループが固体担体に適用
される。更に好ましい実施形態では、所望の生成物につ
いて選択的に反応することのできる反応分子が溶剤中に
溶解され、後に該溶解物が固体担体に適用される。生成
物の検知は、本発明の範囲内であると理解されるべきで
あり、触媒反応で形成される化学要素、化学化合物或い
は官能基のあらゆる特定を意味する。例えば、その構造
が触媒転換により最適化されるように意図された組成物
も本発明に関連付けることができる。しかしながら特定
されるべき化合物が所望の生成物の形成に伴って必然的
に生じるということが想像できる。その他、例えば脱水
素において遊離した水素もこれに包含される。しかしな
がら本発明に係る方法によって、生成が忌避される物
質、即ち触媒転換の副生成物も検知され得る。触媒物質
は、ある反応の過程において活性化エネルギーを下げ、
反応の最終生成物中に現れず反応率を増加させるような
物質である。ここにおいて物質とは、例えば元素及び化
合物並びに同族及び不均質の混合物を意味する。特に、
元素及び／又は化合物の二成分の或いは三成分の混合物
は、経験的にしか検出することのできないような予期で
きないぐらい高い触媒効果を示す。本発明に係る方法
は、構成が異なる種々の触媒物質を、同一反応条件下で
同時に検査することを可能にする。本発明の本質的な特
徴は、触媒物質の放出が吸着物質の性質を変化させるよ
うに割り当てられることができるという点である。個々
の触媒物質は、相互に分離された状態に保たれること
が、放出に必要であるかもしれない。複数の触媒物質、
即ち、すくなくとも二つは、例えば平行反応器に導入さ
れる。放出とは、触媒物質との接触後のガス混合を意味
するものと理解されており、すくなくとも一つの反応生
成物を包含する。反応ガスは、反応物質或いは反応物質
群を包含する。更に、反応ガスは、例えば反応の処理を
改善するために、例えば窒素或いは希ガス（特に、ヘリ
ウム、ネオン、アルゴン、或いはこれらの気体の混合
物）などの不活性気体を包含することができる。ここに
おいて反応物質とは、触媒転換の出発物質或いは出発物
質群を意味する。脱水素においては、反応物質の例とし
て、エタンなどのアルカンがある。例えば水素添加或い
は部分酸化などの他の反応においては、少なくとも２つ
の反応物質が要求され、例えば水素添加においては水素
及びアルキン、部分酸化においては、酸素及びＮ−ブタ
ンなどのアルカンが必要となる。選択性は、反応ガスの
放出において提示される種々の化合物より一つを優先的
に選択する吸着物質の能力のことである。吸着物質は、
気体混合物からある物質を境界面に集中することができ
るか、或いは自己自身の内部に吸収することができる物
質を意味し、体積を増加するように結合されることがで
きる。該吸着物質は、固体或いは固体混合物とすること
ができ、例えば活性炭、酸化アルミニウム、シリカゲ
ル、すす、ゼオライト、或いは固体担体上に適合された
液体、例えばN,N−ジメチルインドアニリンのエタノー
ル溶液などを、フィルター紙上に適合させたものとする
ことができる。これらの物質は混合物として用いること
もできる。特定されるべき生成物と接触させ性質を選択
的に変化させるために、吸着物質に反応基結合したり、
或いは物質上に担持させることが可能である。性質と
は、特定されるべき生成物と接触することにより変化さ
れる吸着物質の特徴を指す。他の特徴の中では、これら
の特徴は、特にスペクトルの赤外線領域、可視領域或い
は紫外線領域における光学的な特徴を包含する。即ち、
発色或いは脱色、吸着物質の重量、温度、蛍光発光、屈
折率、ｐＨ値或いは伝導率などの、吸着物質を伴う生成
物との接触に起因する色の変化である。特定されるべき
生成物との接触により発生する性質の変化は本発明よっ
て検出されなければならない。性質によって、該変化
は、例えば視覚的に或いは測定によって実行できる。こ
こにおいて、測定方法を性質の変化に適合させることが
必要となる。特定の発熱反応に基づく吸着物質の温度変
化は、例えば赤外線カメラ方法により特定することがで
きる。特定化はほとんどの場合に自動化されることがで
きる。反応ガスに露出された固体の触媒的活性を試験す
るために準備された実施形態の例は、添付図面を参照し
て以下により詳細に説明される。図１は試験装置の試験
ユニット１の断面図である。試験ユニット１は好ましく
は真ちゅうの電熱素材で形成されたシリンダ体６を備
え、シリンダ体６には上面にシリンダ状ドリル孔７が４
行４列（図２参照）のｎ×ｍ行列の形に配置されてい
る。４×４行列は単に例示として与えられたものであ
り、より多くの数の凹所配置も可能である。チャネル８
は個々の凹所７の底面に連結され、多孔性のプレート２
１上の真ちゅう体６の下面で終端する。チャネル８は相
互に垂直方向に平行となるように配置される。該チャネ
ルは凹所よりも小さな直径を持つ。これにより、該チャ
ネルはそれぞれ主流動抵抗をもつため、全凹所内に同様
の流れが確実に形成される。全ての凹所内で正確に同様
の流れを形成するため、個々のチャネルは選択的に細い
ものとすることもできる。本目的のため、適切な制限部
（restrictor）或いはそのようなものが試験ユニットに
備えられる。真ちゅう体６の上面には、伝熱素材でつく
られた蓋１０を固定するためのフランジ９が配置され、
好ましくは真ちゅう製である。フランジ９及び蓋１０の
周辺にはある数のドリル孔１１が分配され、蓋が真ちゅ
う体にしっかりとねじ止めされることができる（図３参
照）。フランジ９に対して蓋１０をシールするために、
フランジ９の環状溝１３に載置される環状シール１２が
備えられている。反応温度まで試験ユニット１を加熱す
ることができるようにするため、加熱装置の加熱カート
リッジ１５を収納するためのドリル孔１４を真ちゅう体
６および蓋１０は備える。ドリル孔１４は冷却元素を収
容することもでき、再現可能且つ制御された温度管理を
保証することができる。真ちゅう体６の下面には好まし
くは真ちゅう製の、伝熱素材で作られた底２２が備えら
れる。該底２２もフランジ９にねじ止めされる。底２２
は、本発明に係る吸着物質を収納することができる多孔
性プレート２１を固定するために用いられる。底２２に
はドリル孔２３が備えられ、チャネル８からプレート２
１を通って流れる反応ガスを伝達することができる。検
知される触媒はそれぞれ多孔性の不活性物質（フリッ
ト）で作られた小プレート１６が備えられ、各凹所の縦
軸に対して直角に配置されている。触媒物質を同時に試
験するために、蓋１０は真ちゅう体６のフランジ９にね
じ止めされ、反応ガスは蓋に備えられたドリル孔１７、
１８を経由して、凹所７の上方に配置されたガス供給チ
ャンバ１９の中へ導かれる。これらのチャネル８の終端
には本発明に係る吸着物質が備えられ、該吸着物質は例
えば真ちゅう体６の下面に位置する多孔性の不活性物質
（フリット）で作られたプレート２１に適合されること
ができる。反応ガスはその後ドリル孔２３を経由して排
出される。反応ガスの触媒転換は例えば、−５０°Ｃか
ら６００°Ｃの範囲の温度、１０ -3から１０００バール
の範囲の圧力で実行されることができる。本発明にかか
る方法を自動化することも可能である。自動化の為に、
触媒物質を備える反応物質を担持させるのには、例えば
実験ロボット或いは本目的の為に特別提供された担持ユ
ニットを用いることができ、吸着物質の性質の変化の特
定化には、例えばデジタル画像及びコンピュータ支持評
価といった機械を用いることができる。本発明に係る方
法は、部分酸化なら例えばＮ−ブタン或いはベンゼンと
いった生成物、水素付加反応なら例えばアルキンといっ
た生成物を検知するために用いることができる。本方法
の利用は、アルカン、アルケンの水素形成反応、アミノ
化或いはアシル化反応などの脱水素反応に有利である。
オリゴマー化及びポリマー化反応の生成物も上記の方法
により検知することができる。特定の応用においては平
行反応器におけるＮ‐ブタンの部分酸化の排出物より、
無水マレイン酸が検知される。この為に、フィルター紙
はＮ，Ｎ−ジメチルインドアニリンのエタノール溶液を
染み込まされ、触媒試験の排出物と接触される。無水マ
レイン酸の存在により、フィルター紙の色が青色から無
色に変化し、これは二電子結合システムの損失を伴う無
水マレイン酸とN,N−ジメチルインドアニリンのディー
ルス−アルダー反応に帰結させることができる。
【図１】反応ガスに露出された触媒作用を試験するため
の試験ユニットの配置を表す断面図である。
の試験ユニットの配置を表す断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う試験ユニットの断面図で
ある。
ある。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 フェルディ シュース
ドイツ連邦共和国 45470 ミュールハ
イム ブンゼンシュトラーセ 12
(72)発明者 シュテファン シュンク
ドイツ連邦共和国 65934 フランクフ
ルト／ニート アン デア シュタイン
ミューレ ４−６
(72)発明者 ヴォルフラム シュティッヘルト
ドイツ連邦共和国 69124 ハイデルベ
ルク−キルヒハイム ブルッフホイザー
ヴェーク ４
(72)発明者 クラウス ウンゲル
ドイツ連邦共和国 64342 ゼーハイム
−ユーゲンハイム アム アルテン ベ
ルク ４
(56)参考文献 特開 昭62−223669（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−281623（ＪＰ，Ａ)
国際公開97／32208（ＷＯ，Ａ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 31/10
Claims (11)
- 【請求項１】各々の触媒物質の放出は個別に共通の吸着
物質に供給され、該吸着物質は、特定されるべき生成物
の為に選択的され、且つ特定される生成物との接触によ
り少なくとも一つの性質を変化させ、その吸着物質の性
質の変化が検出されることを特徴とする反応ガスの同時
供給にさらされる複数の触媒物質のうち一つの触媒物質
に基づく生成物を検出する方法。 - 【請求項２】前記吸着物質が固体或いは液体であり、液
体吸着物質は固体の担体に担持されていることを特徴と
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】特定される生成物との接触により変化する
吸着物質の前記性質が光学的な性質であり、特に赤外線
領域、可視領域、或いは紫外線領域の性質であることを
特徴とする請求項１及び２に記載の方法。 - 【請求項４】前記光学的性質が色彩の変化であり、特に
色彩の発現或いは減失であることを特徴とする請求項３
に記載の方法。 - 【請求項５】特定される生成物との接触により変化する
吸着物質の性質の変化が、蛍光性のものであることを特
徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。 - 【請求項６】特定される生成物と接触することにより変
化する吸着物質の前記性質が重量であることを特徴とす
る請求項１あるいは２に記載の方法。 - 【請求項７】特定される生成物と接触することにより変
化する吸着物質の前記性質が温度であることを特徴とす
る請求項１あるいは２に記載の方法。 - 【請求項８】特定される生成物と接触することにより変
化する吸着物質の前記性質が屈折率であることを特徴と
する請求項２に記載の方法。 - 【請求項９】特定される生成物と接触することにより変
化する吸着物質の前記性質がｐＨ値であることを特徴と
する請求項２に記載の方法。 - 【請求項１０】特定される生成物と接触することにより
変化する吸着物質の前記性質が伝導率であることを特徴
とする請求項１或いは２に記載の方法。 - 【請求項１１】特定されるべき生成物が無水マレイン酸
で、且つ前記吸着物質がＮ，Ｎ−ジメチルインドアニリ
ンであり、該吸着物質はエタノール溶液中に溶けフィル
ター紙上に配置され、前記吸着物質の色彩は無水マレイ
ン酸と接触して青色より無色に変化することを特徴とす
る請求項１から４に記載の方法。
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