JP2002255536A - 人工ゼオライトの製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高品質の人工ゼオライトを製造できる人工ゼ
オライトの製造方法及び装置を提供する。 【解決手段】 釜の中で加熱し反応させるという従来の
考えを捨て、反応温度まで上昇させた原料（スラリー）
を反応器に入れ、反応器では基本的には保温した状態で
反応温度で反応時間を経過させ、実験室並の人工ゼオラ
イトを製造する。釜型と分散釜型と、チューブ型、直管
型がある。分散釜型ではその前段に一対設けた熱交換器
に対し、各釜をサイクリックに運転する。チューブ型で
はほとんど反応誤差ゼロの運転ができ、高品質の人工ゼ
オライトを製造できる。水ガラス再利用の人工ゼオライ
トは合成ゼオライト並のＣＥＣを示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭灰、天然パー
ライトの焼成物など人工ゼオライトの原料粉末にアルカ
リ水溶液を添加してスラリー化し、これを１００℃未満
又は以上の所定温度に所定時間保持した後冷却し、Ｎａ
型又はＫ型人工ゼオライトを製造する方法及び装置に関
する。特に、１００℃以上、例えば１３０℃の高温加圧
下における熱水処理を簡易な設備で効率よく実行して製
品を割安に製造し得ると共に、その加熱保持及び冷却の
制御を予め定められた仕様書通りに正確に行うことによ
り、完成された人工ゼオライトの品質、特に陽イオン交
換能力（ＣＥＣ）を格別高くすることができるようにし
た人工ゼオライトの製造方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、人工ゼオライトの需要が高まり、
その製造装置たるプラントが各所で建設されつつある。
従来の人工ゼオライトの製造方法及び装置の例として
は、例えば特開平６−３２１５２５号公報（改質石炭灰
の製造方法）に示されるものの例がある。この方法は、
その公報の特許請求の範囲に記載の通り、「石炭灰にア
ルカリ水溶液を添加し、撹拌しながらスラリー化して温
度９０〜１００℃にて熱水処理した後に、該スラリー温
度７０℃以下の条件にて脱液機により余剰のアルカリ水
溶液と生成結晶物を分離精製することを特徴とする改質
石炭灰の製造方法」である。

【０００３】この方法は、１００℃以上の高温、例えば
１３０℃で熱水処理すると、必然的に加圧処理が必要で
設備が大型となり運転費も高くなることを避けるため、
１００℃以下の低温で処理するようにしたものである。
現在実際プラント建設されて稼働され、人工ゼオライ
ト、特に石炭灰の改質設備として注目され、一つの見本
となっている。

【０００４】しかしながら、実際建設され、見本となっ
ている上記プラントにあっては、実際稼働すると、次の
ような不具合いが散見される。まず、バッチ処理であ
り、固液比、即ち１ｋｇの原料粉末に対して３〜４リッ
トルのアルカリ水溶液を混合するため、スラリー容量が
大であり、１回当たり１０トンの人工ゼオライトを製造
するには最低４０トンのタンクが必要であり、必ずしも
設備を小型化できない。又大型釜によるバッチ処理であ
るので、自ずと最大処理能力に限界が生ずる。

【０００５】また、９０〜１００℃の低温処理であり、
反応時間が２〜３時間と多大になり、１日当たりの処理
回数がせいぜい２回となる。１日当たりの処理量を大と
するためには、タンク数を増すか、タンク容量を増すし
かなく、運転費が結局高くなる。

【０００６】さらに、完成される人工ゼオライトの品質
が安定せず、高品質の人工ゼオライト、即ち陽イオン交
換容量ＣＥＣ（ｍｅｑ／１００ｇ）を高くできない。そ
の理由について示すと、一般に人工ゼオライトの熱水処
理では次表１に示すように、一定の反応温度で一定時間
保持することにより最高のＣＥＣが得られることが知ら
れている。また識者の知見では、投入及び排出を含め昇
温、降温は直線的温度変化であることを予定して、反応
時間の１／２内とすべきであることが教示されている。
いわば台形的制御が基本構成となっている。オーバ反応
は厳密であることも教示されている。

【０００７】

【表１】 にも拘わらず、従来の低温釜型の人工ゼオライト製造装
置では、投入時間、加熱時間、排出時間が反応に大きく
影響し、反応誤差、即ち最大反応及び最小反応の偏差が
余りにも大きく、上記教示の枠を超え、品質を大幅に劣
化しているのである。

【０００８】釜の容量４０トン、１００℃、２時間半の
処理において、７０℃に予熱したスラリーを内径１５ｃ
ｍのパイプで釜に投入するには、投入流速１ｍ／ｓｅｃ
として３７分を要する。取出しについても同様である。
この限りにおいて上記教示は守られている。ところが、
投入後の液温が７０℃から１００℃に到達（平衡）する
には、蒸気式の２重釜の場合１〜２時間を要する。この
場合、スラリー各部分の処理時間は最低で１８７分、最
大で２２４分となり相当の時間誤差が生ずる。また、処
理中、仲々反応温度に到達せず大きな温度誤差を生じ、
勢い反応時間を長く設定しなければならなくなり、あい
まいさも生ずる。

【０００９】これらの誤差、あいまいさを無くすため、
投入スラリーの液温をはじめから反応温度近くまで上昇
させておくことが考えられる。しかしながら、この場
合、短時間で大容量のスラリーを投入しなければならな
い関係で極めて容量の熱設備を必要とする。

【００１０】例えば、４０トンを３０分で３０℃上昇さ
せるには、１２０万ｋｃａｌ必要で、これを電力で賄う
と、電力会社に対し２７９１ｋＷの契約が必要である。
我国の場合、これは需要設備として特別高圧の引込み設
備（数億円を要する）が必要で、ｋＷ当たり１７９０円
の契約料（月々５００万円）が使用電力料金とは別途に
必要である。即ち、設備費が相当嵩む。これらの点か
ら、従来の人工ゼオライトの製造方法及び装置では、投
入温度を中途半端に上昇せざるを得なかった。

【００１１】以上のように、従来の１００℃以下の低温
処理による製造方法及び装置は、思ったようには生産量
が上らず、設備費が返って嵩み、品質、特にＣＥＣを高
くできないという致命的な問題点があった。因みに、従
来の製造装置で製造した人工ゼオライトのＣＥＣは、平
均的に２００程度であり、用途にも限界が生ずる。

【００１２】また、従来の人工ゼオライトの製造方法及
び装置では、ゼオライト化後のスラリーを遠心分離機を
用いて洗浄しケーキ化しており、その後イオン交換処理
をしており、そのために多大の労と設備を要し、生産コ
ストを上昇させているという問題点があった。即ち、従
来、スラリーは遠心分離器で脱液処理されているが、パ
ーライトのように粒子の小さい人工ゼオライトでは、３
〜５ｋｇ入りの不織布に小分けして後１０袋程度づつ外
周に並べて遠心分離されなければならない。このため１
０トンの人工ゼオライトでは、１袋５ｋｇとして２００
０袋となり、これを１０袋づつ遠心分離し、洗浄、乾燥
するには多大の設備と時間及び人手を必要とする。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上の如く、従来の人
工ゼオライトの製造方法及び装置は、生産量と設備のか
ね合いが難しく、反応時間が長く、反応温度及び時間が
あいまいで、高品質即ちＣＥＣの高い人工ゼオライトを
安価に製造することができなかった。また、洗浄及び乾
燥を遠心分離機で直接的に行っているため、洗浄及び乾
燥を効率的に行うことができず、労を要しひいては製造
コストを高くしていた。

【００１４】そこで本発明は、日産生産量を調整でき、
ゼオライト反応を正確に制御できて高品質即ちＣＥＣの
高い人工ゼオライトを製造でき、洗浄及び乾燥に関して
も少ない労で効率的に行うことができる人工ゼオライト
の製造方法及びその装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、特許請求の範囲に記載の通りの人工ゼオライ
トの製造方法及び装置を構成した。

【００１６】本発明は、原料粉末をアルカリ水溶液中に
分散して成る原料液を１００℃より上の温度で保持する
加圧反応器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及
び所定の反応時間保持反応させて後、所定の冷却温度ま
で冷却し、Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する
人工ゼオライト製造方法において、前記反応器の前後段
に前記反応時間の１／３以下の時間で入出力する熱交換
器を夫々設け、前記原料液を前記前段熱交換器で前記反
応温度まで急上昇させて投入し、前記反応器では基本的
には温度保持のみ行うようにし、前記後段熱交換器で前
記反応温度から前記冷却温度まで急冷し排出するように
したことを特徴とする。

【００１７】反応器の前後に設けられる熱交換器は、前
段熱交換器にあっては、予熱温度（例えば７０℃）から
反応温度（例えば１３０℃）までを反応時間の１／３以
下の時間（例えば９分）で加熱処理することが要件であ
る。後段熱交換にあっては、反応温度から冷却温度（例
えば７０℃）までを反応時間の１／３以下の時間で冷却
処理することが要件である。これにより、従来の台形制
御の教示を十分クリアできる。このような熱交換器は、
例えば反応器（オートクレーブ）容量を水換算で１５０
０リットルとする場合、これを６０℃加熱又は冷却する
ものであるから、所要熱量９万ｋｃａｌであり、ボイラ
容量６０万ｋｃａｌ／Ｈで足り、電力換算で７００ｋＷ
契約（高圧Ｂ）で済み設備も大がかりとならず、実用的
である。また、従来より規準とされている反応時間の１
／２の時間よりも短い１／３以下の時間とするので時間
的誤差が３０％程度小さくなり、品質、即ちＣＥＣを高
くすることができる。１５００リットルのオートクレー
ブでは従来例と比べて処理量が小さく見えるが、本例で
は、オートクレーブ３０分処理、熱交換器９分処理であ
り、これをサイクリックに運転すれば、大型タンク４５
トン処理と同等の生産能力を有する。しかも反応温度を
例えば１４０℃とすれば、生産量はその２倍にもでき
る。即ち、小型装置ながらも融通性があって生産能力が
高く、特にＣＥＣを３００〜４００と格別高くすること
ができる。

【００１８】本発明は、上記人工ゼオライト製造方法に
おいて、前記原料液のケイバン比を適切に調節して後、
前記前段熱交換器に供給することを特徴とする。

【００１９】ケイバン比はＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３の分子
比であり、その調整によって反応後のゼオライト比を高
くすることができ、全体的にはＣＥＣを１００以上高く
することができる。通常、天然パーライトの焼成物のケ
イバン比は４程度であるが、これを３．０に近づけるこ
とにより高品質の人工ゼオライトを製造することができ
る。ケイバン比調節には、塩化アルミニウムＡｌ−Ｃｌ
（１），Ａｌ−Ｃｌ（２），Ａｌ_２Ｃｌ_６の水溶液の
他、アルミドロスやアルミサッシュの洗浄水等を使うこ
とができる。

【００２０】本発明は原料粉末をアルカリ水溶液に分散
して成る原料液を反応器中で所定の反応温度及び所定の
反応時間反応させて後所定の冷却温度まで冷却し、Ｎａ
型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼオライト
製造方法において、前記冷却温度まで急冷し排出されて
できた液状の人工ゼオライトを容器内で一定時間自然放
置して上澄液と湿潤ケーキとに分離し、その中間層にで
きた水ガラス（和水ケイ酸ソーダ）を固液比及びケイバ
ン比調節後に前記原料液として再利用し、陽イオン交換
能力がより高い準合成ゼオライトを製造することを特徴
とする。

【００２１】水ガラスを原料液としてできた人工ゼオラ
イトは粒度が百オングストローム〜０．１μｍと極めて
小さく、純度が高く、ＣＥＣを６５０〜７００と合成ゼ
オライト並とすることができる。いわば合成ゼオライト
を工業的に生産できるので、ここではこれを準合成ゼオ
ライトと呼ぶ。

【００２２】本発明は、原料粉末をアルカリ水溶液に分
散して成る原料液を反応器中で所定の反応温度及び所定
の反応時間反応させて後所定の冷却温度まで冷却し、Ｎ
ａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼオライ
ト製造方法において、前記冷却温度まで急冷し排出され
てできた液状の人工ゼオライト（スラリー）を容器内で
一定時間自然放置して上澄液と湿潤ケーキとに分離する
と共に、前記容器の底部から洗浄用の水を供給し、前記
容器の底部から前記湿潤ケーキを介して上方に湧出さ
せ、前記湿潤ケーキを洗浄することを特徴とする。

【００２３】従来、熱水処理されたスラリーは遠心分離
器に入れられてアルカリ水溶液を排出後、新鮮な水を加
えて撹拌し水を排出することを５〜６回繰り返すことで
洗浄しようとしていた。しかし、パーライト等粒度の小
さい人工ゼオライトでは、そのままでは遠心分離するこ
とが難しく、３〜５ｋｇの不織布製布袋に入れ換えてか
ら遠心分離器にかけねばならない。これらに要する時間
は多大なものである。これに対し、本発明では、熱水処
理後のスラリーを容器内で自然放置し、上澄液を回収す
ることと洗浄することを自然の力で行う。ここで要する
洗浄水の量は、遠心分離機で要する洗浄水の量より少な
い量で済む。省力的で、省エネ的であり、効率、品質共
に向上し、割安に製造することができる。

【００２４】また、本発明は、上記洗浄方式に加えて、
前記湿潤ケーキを遠心分離することなく、イオン交換処
理に移行させることを特徴とする。即ち、Ｎａ型又はＫ
型として生成された人工ゼオライトは、用途に応じＦｅ
型、Ｈ型、Ａｌ型、Ｍｇ型、Ｃａ型、Ｔｉ型、Ｃｕ型等
他のイオンに置換される。このとき、従来は、遠心分離
機等にかけて乾燥後にイオン交換し再度洗浄、乾燥して
いた。本発明では、これらイオン置換工程に移行させる
Ｎａ型人工ゼオライトに対しては脱水、乾燥せず、湿潤
ケーキのままでイオン置換工程へ移す。従って、本発明
では、手間のかかる遠心分離作業を完全に省略し得て製
造コストを下げることができる。

【００２５】本発明は、原料粉末をアルカリ水溶液中に
分散して成る原料液を１００℃より上の温度で保持する
加圧反応器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及
び所定の反応時間保持反応させて後、所定の冷却温度ま
で冷却し、Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する
人工ゼオライト製造装置において、前記反応器を前記原
料液を内蔵する釜と、前記原料液を撹拌する撹拌手段
と、前記釜を前記反応温度で保持する加熱保持手段とで
構成し、前記反応器の前後段に前記反応時間の１／３以
下の時間で入出力する熱交換器を夫々設け、前記原料液
を前記前段熱交換器で前記反応温度まで急上昇させて投
入し、前記反応器では基本的には温度保持のみ行うよう
にし、前記後段熱交換器で前記反応温度から前記冷却温
度まで急冷し排出するようにしたことを特徴とする。

【００２６】また、本発明は、原料粉末をアルカリ水溶
液中に分散して成る原料液を１０００℃より上の温度で
保持する加圧反応器に投入し、前記反応器中で所定の反
応温度及び所定の反応時間保持反応させて後所定の冷却
温度まで冷却し、Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製
造する人工ゼオライト装置において、前記反応器を、全
体生産量を複数分割して定められた容器の複数の小型反
応器で構成し、全小型反応器群の前後段に、単位反応器
に対し前記反応時間の１／３以下の時間で入出力できる
一対の熱交換器を設け、夫々の熱交換器を各反応器に対
して順次切換え接続するようにし、各反応器に対して
は、前記原料液を前記前段熱交換器で前記反応温度まで
急上昇させて投入し、各反応器では基本的には温度保持
のみ行うようにし、前記後段熱交換器で前記反応温度か
ら前記冷却温度まで急冷排出できるようにし、各反応器
をサイクリックに運転するようにしたことを特徴とす
る。

【００２７】本発明では、各反応器に対して切換接続で
きる一対の前後段熱交換器と例えば３個又は６個と複数
に小分けされた反応器群とでシステム構成される。各熱
交換器を順次各反応器に切換接続して反応器をサイクリ
ックに稼働させるので、小さい熱交換容量及び小さい処
理量であっても生産能力を所望の通りに大きくでき、設
備も小型コンパクトに形成できる。しかも、小型熱交換
器で小容量づつ分散処理するので、単位処理熱量を小さ
くでき、反応時間の制御も正確に行うことができ、ＣＥ
Ｃを４００〜５５０とすることができる。熱設備又は電
力設備を小さくできる点については前述した通りであ
る。

【００２８】本発明は、原料粉末をアルカリ水溶液中に
分散して成る原料液を１００℃より上の温度で保持する
加圧反応器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及
び所定の反応時間保持反応させて後所定の冷却温度まで
冷却し、Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人
工ゼオライト製造装置において、前記反応器を、前記原
料液中の粒子が停滞することが無い流速とすると共に入
出力時間が前記反応時間と一致するよう長さを定めたチ
ューブと、該チューブを前記反応温度に保持する加熱保
持手段とで構成し、前記反応器の前後段に前記反応時間
の１／３以下の短い時間で入出力する熱交換器を夫々接
続し、前記原料液を前記前段熱交換器で前記反応温度ま
で急上昇させて加圧投入し、前記反応器では基本的には
温度保持のみ行うようにし、前記後段熱交換器で前記反
応温度から前記冷却温度まで急冷し排出するようにした
ことを特徴とする。

【００２９】本発明では、釜型の反応器に代えてチュー
ブ型の反応器で反応させる。その内部で粒子が停滞する
ことのない流速を例えば３０ｃｍ／ｓ、反応時間を３０
分とすればチューブ長さは５４０ｍであり容易に実施で
きる。また、この例でチューブ内径を５０ｍｍとした場
合、スラリーの処理量は、１０分当たり１０６０リット
ルで、１時間当たり２１２０リットル処理できる。

【００３０】チューブ内径を大とし、又は並列配置する
ことにより処理量は更に大きくすることができる。スラ
リー中の粒子がチューブ内で停滞することがないように
するためには、流速に加えてチューブ配置を平面内蛇行
させたものを階層構造としたり、上下蛇行の幅を１〜２
ｍ内にとどめ、これを階層構造とする等種々の工夫をす
ることができる。反応温度での加熱保持は、これらチュ
ーブを囲繞する容器内に飽和蒸気を送ること等ででき
る。基本的には保温であるが、より正確な温度で反応さ
せるには、ある程度加熱能力があった方がよく、周囲を
飽和蒸気で加熱保持するのが好ましい。

【００３１】本発明では、チューブ内のスラリーが入力
されてから出力されるまでの間が反応時間となり、スラ
リー各部分において正確に反応時間を制御できる利点が
あり、反応処理の時間誤差をほとんどゼロとすることが
でき、ＣＥＣを５００〜６００と格別高くすることがで
きる。

【００３２】また、本発明は、上記チューブ式の反応器
において、前記反応器を、前記原料中の粒子が停滞する
ことが無い流速で入出力時間が前記反応時間となるよう
径及び長さを調節したチューブと、該チューブを油中に
内蔵して加熱し保温する油槽式の加熱保持手段とで構成
したことを特徴とする。油槽式の加熱保持手段で保温、
加熱すれば大気圧で処理でき、設備簡単であり、管理が
楽である。目的とする保温、加熱温度は例えば１３０℃
で、管理温度は±１℃程度でよいので、熱伝導率の低い
油であっても容易に追従可能である。

【００３３】本発明は、原料粉末をアルカリ水溶液中に
分散して成る原料液を１００℃より上の温度で保持する
加圧反応器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及
び所定の反応時間保持反応させて後所定の冷却温度まで
冷却し、Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人
工ゼオライト製造装置において、前記反応器を、前記原
料液を微速で通過させる大径の直管と、その内部でねじ
やスクリュー等により沈殿粒子を前記微速で送る送り手
段と前記直管を前記反応温度に保持する加熱保持手段と
で構成し、前記反応器の前後段に前記反応時間の１／３
以下の時間で入出力する熱交換器を夫々接続し、前記原
料液を前記前段熱交換器で前記反応温度まで急上昇させ
て加圧投入し、前記反応器では基本的には温度保持のみ
行うようにし、前記後段熱交換器で前記反応温度から前
記冷却温度まで急冷し排出するようにしたことを特徴と
する。

【００３４】本発明の直管型の反応器では、直管内で沈
殿粒子を微速で送る送り手段を設け、スラリー全体を微
速、例えば５ｍｍ／ｓｅｃで正確に送るので、チューブ
型と同様の効果を持ち、全スラリーに同一反応を与える
ことができる。また、管内径を例えば３００ｍｍと大径
にすることができ、管長を例えば１０ｍと短くすること
ができる。例えば内径３００ｍｍ、長さ１０ｍの直管式
の反応器では、反応時間３０分で７０７リットルのスラ
リーを熱処理できる。

【００３５】本発明は、垂直面内で上下配置したチュー
ブを連結し蛇行させたチューブ型反応器を用いた人工ゼ
オライト製造装置であって、チューブ内流速をＶ、大径
粒子の沈降速度をｖとするとき、チューブ立上げ部内で
の粒子速度がＶ−ｖ、立下げ部内での粒子速度がＶ＋ｖ
であり、粒子の流速Ｖに対する遅延率がｖ²／（Ｖ²−ｖ
²）であることに鑑みて、流速Ｖを粒子の沈降速度に応
じて調節し、チューブ内通過粒子を故意に所望の時間だ
け遅延させ、粒径に応じて反応時間を調節制御すること
を特徴とする。

【００３６】式中、遅延率は、粒子のチューブ内通過時
間ｔ２と流速の通過時間ｔ１の差を時間ｔ１で徐して求
めた値である。この粒子遅延制御式チューブ型人工ゼオ
ライト製造装置では、大径粒子の沈降速度及び細径粒子
の反応時間に応じて流速を定め、経径粒子の反応時間を
２０分、大径粒子の反応時間を３０分、４０分のように
粒径に応じた最適制御を流速の設定、即ち供給量の調
節、又は管径の設定のみで極めて容易に行える。

【００３７】本発明は、チューブ型反応器の途中で１又
は複数の箇所に、大径粒子を破砕、特に反応の一過程で
ある粒子柔軟化作用の生じている粒子を、軽い操作力で
細粒化する粒子破砕装置を設け、前記破砕装置に入力さ
れた大径粒子を破砕し細粒化すると共に、破砕されるま
での間破砕装置内に止め、破砕後チューブ内流速中に送
り、大径粒子は前記破砕装置内で止めることによって反
応時間を遅延させ、粒径に応じた反応時間の調節を行う
ようにしたことを特徴とする。

【００３８】この破砕装置付粒子遅延制御式人工ゼオラ
イト製造装置では、反応中の大径粒子を破砕し、細粒化
すると共に、破砕されるまでの間破砕装置内に止め、反
応終了寸前までの間破砕装置内で止めることによって反
応時間を調節し、粒径に応じた反応時間を与えることが
できる。

【００３９】本発明は、スラリーを入力し熱水処理して
冷却し人工ゼオライト化するまでの一連の熱水処理部を
全自動化し、前記熱水処理部の主要熱量を電力で賄うよ
うにし、前記電力を他の電力部分と区別して深夜電力で
受電する深夜電力受電設備を設け、前記熱水処理部を前
記深夜電力で稼働させ、翌朝完成された人工ゼオライト
を洗浄、乾燥、イオン交換等次の工程作業を実行できる
よう設備したことを特徴とする。

【００４０】深夜電力は割安である。火力あるいは原子
力発電では、夜間のみ出力を低下させることが困難で、
夜間電力が余る結果である。我国では、電力会社によっ
て深夜電力Ａ及びＢが設定され、夜間の夜１０時から翌
朝８時まで、夜１１時から朝７時まで等とランク付けさ
れた電力料金が設定され、いずれのランクでも契約電力
料金は１／３〜１／５、使用電力料金は１／２程度と昼
間に比べて１／２以下の価格が設定されている。そこ
で、本発明では、人工ゼオライトの主要部がスラリーの
熱水処理であり、本発明の熱水処理部が従来釜型のバッ
チ処理と異なり、半連続又は完全連続になっていて、全
自動化が容易に実行可能であることに鑑みて、夜間ない
し深夜電力を利用できるようにした。

【００４１】これにより、主要熱量部分についての電気
料金を昼間電気料金の１／２以下にすることができ、無
人化経費を加えて製造コストを相当低下させることがで
きる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を天然パ
ーライトの人工ゼオライト化の例で示す。天然パーライ
トは、流紋岩、真珠岩、松脂岩等の火山性ガラス又はそ
れが変質したもので、本発明では、完成された人工ゼオ
ライトが純白であることを望んでいる点から、できるだ
け黒色成分を含まない純粋なパーライトを選択利用す
る。この鉱物を７００〜１０００℃で加熱し、構造水を
脱離し発泡させたものを粉末化し、原料粉末とする。原
料粉末の化学成分は、重量比で概ねＳｉＯ_２（７５
％）、Ａｌ_２Ｏ_３（１４％）、ＦｅＯ（０．３％）、Ｎ
ａ_２Ｏ（３．２％）、Ｋ_２Ｏ（２．９％）、ＭｇＯ
（０．３％）、ＣａＯ（０．２％）である。本例では、
アルカリ水溶液として苛性ソーダ水溶液を用いＮａ型の
人工ゼオライトを製造するが、Ｋ型の人工ゼオライトを
製造する場合には苛性カリ水溶液を用いる。

【００４３】図１は、反応器を分散釜型（オートクレー
ブ）とした場合の人工ゼオライト製造装置１のシステム
構成を示す説明図である。図左上方に示す分級手段２
は、焼成、粉砕されて入荷された最大粒度１．２ｍｍの
原料粉末を０．１ｍｍ以上、０．１〜０．０１ｍｍ、１
０〜１μｍ、１μｍ以下の４段階に分級する手段を示
す。この分級手段としては、ふるい装置や、風水選装置
の例がある。

【００４４】分級された原料粉末は下部にシャッタを備
えた吊り容器３内に入れられ、伝導ホイスト４で受入れ
ホッパ５の上部に移送される。容器３のシャッタを開く
ことで受入ホッパ５に原料粉末を入れることができる。

【００４５】受入れホッパ５に入れられた原料粉末は、
その底部から排出され、フライトベヤー６でストックビ
ン７に移送される。ストックビン７の原料粉末は、その
底部から排出され、フライトベヤー８でパーライト計量
ホッパー９に移送される。

【００４６】前記計量ホッパ９の側部にはケイバン比調
整のための塩化アルミニウム溶液を計量する計量ホッパ
ー１０と、３．５Ｎとされた苛性ソーダ溶液を計量する
ＮａＯＨ計量ホッパー１１が配置され、これらホッパー
９，１０，１１の下方に、これらホッパー９，１０，１
１で計量された材料を受入れ撹拌するスラリー貯槽１２
が配置されている。スラリー貯槽１２は、後述する熱水
処理の少なくとも１回分の量を受入れ、混合撹拌するも
のである。ここでは固液比は４リットル／ｋｇとする。
パーライトより生成される原料粉末は、嵩比重０．１９
ｇ／ｃｃと相当軽く、これをスラリー化するためには、
十分な撹拌を行う必要がある。

【００４７】前記スラリー貯槽１２の側部にはスラリー
ポンプ１３を介して大容量のバッファータンク１４が設
けられている。バッファータンク１４の容量は、スラリ
ー貯槽より大きく、単位の熱水処理量の３〜５倍程度に
される。スラリー貯槽１２のスラリーは、バッファータ
ンク１４に移され、ここで安定化されて後ダイヤフラム
式のスラリー供給ポンプ１５を介して熱水処理部へ移行
される。

【００４８】前記苛性ソーダ計量用の計量ホッパ１１
は、３．５Ｎの苛性ソーダ水溶液を保留する苛性ソーダ
溶液タンク１６とポンプ及び配管を介して接続されてい
る。溶液タンク１６は、原液タンク１７及び水タンク１
８と適宜ポンプを介して接続されている。従って、原液
タンク１７の例えば２５％の苛性ソーダは、水タンク１
８より供給された水と混合され、３．５Ｎに調節されて
計量ホッパ１１に供給される。また、溶液タンク１６
は、後述する後段熱交換器２３Ｂの冷却を行って、７０
℃に加熱されるようその内部に熱交換用の加熱コイル２
０を備えている。アルカリ濃度は図示省略の濃度センサ
と、ポンプ制御装置等で調節される。

【００４９】以上の構成により、溶液タンク１６中の苛
性ソーダは３．５Ｎに調節され、７０℃に保温されてＮ
ａＯＨ計量ホッパー１１に供給され、他の材料と合わさ
れてスラリー貯槽１２で撹拌され、バッファータンク１
４に移される。従って、スラリー貯槽１２の温度及びバ
ッファータンク１４の温度も７０℃程度になる。温度管
理は重要な要素であり、バッファータンク１４の温度を
例えば７０℃に調節するには、バッファータンク１４内
にも加熱コイル２１を設け、この加熱コイル２１に前記
溶液タンク１６の加熱コイル、その他の熱源と接続す
る。温度調節用のセンサ及びバルブ切換装置、及び電気
制御等については図示を省略する。

【００５０】前記スラリー供給ポンプ１５は、配管２２
を介して以下に示す熱水処理部と接続される。熱水処理
部は、前段熱交換器２３Ａと、分散配置された反応釜群
２４（２４−１〜２４−６）と、後段熱交換器２３Ｂ等
で構成される。

【００５１】前記前段熱交換器２３Ａは、前記スラリー
供給ポンプ１５との間の配管２２及び反応釜群２４と接
続される配管２５に対し夫々ヘッダー２６，２７を介し
て接続される。前段熱交換器２３Ａは、例えば圧力容器
２８内に１３０℃の飽和蒸気を送り、その内部に多数の
細管２９を通して構成される。飽和蒸気はゲージ圧で
０．２ＭＰａの飽和蒸気を出力する蒸気ボイラー３０か
ら供給される。圧力容器２８の底部にはドレン排出のた
めの蒸気トラップ３１が設けられている。

【００５２】スラリーの量及び熱勘定を示すと、原料粉
末３３０ｋｇに対し固液比４の割合でスラリーを製造す
ると、その量は約１５００ｌとなる。このスラリーを反
応時間の１／３以下の時間例えば５分で１３０℃に加熱
し、ヘッダー２７から出力し各釜２４−１〜２４−６へ
投入するとする。配管２２のサイズを２Ｂ（内径５ｃ
ｍ）とすると、スラリー供給ポンプ１５の吐出量を５リ
ットル／ｓとすることで５分間に１５００リットルのス
ラリーを吐出することができる。一方、前段熱交換器２
３Ａは、例えば内径１０ｍｍで２５〜３０本、管長１８
ｍの細管として流速３０ｃｍ／ｓ、通過時間１分で１３
０℃のスラリーを出力することができる。所要熱量は、
１５００リットル、７０℃のスラリーを６０℃昇温させ
るので、全エンタルピー９万ｋｃａｌであり、ボイラー
３０の能力は１０８万ｋｃａｌ／ｈで足りる。電力なら
ば、１２５６ｋｗで、高圧Ｂの受電で足りる。釜容量を
６倍とするならば、ボイラー能力はこれらの６倍必要
で、極めて大型となる所以である。言い換えれば、本発
明では、反応釜を複数に分散するので、受電設備又はボ
イラー設備を相当小さくすることができる。

【００５３】以上により、前段熱交換器２３Ａは、スラ
リー供給ポンプ１５より供給されるスラリーを７０℃よ
り１３０℃に温度上昇させ、ヘッダー２７より配管２５
に対して出力することができる。所要スラリーを出力後
は、内部スラリーを排出するため、溶液タンク１６の苛
性ソーダ溶液を流し、内部配管を洗浄する。従って、前
段熱交換器２３Ａは、次の熱交換処理までの間、細管内
部に苛性ソーダ溶液を保持する。

【００５４】前記前段熱交換器２３の出力側に位置する
配管２５は、６個の切換バルブ３２を介して各反応釜２
４−１〜２４−６と順次接続されるようになっている。
各反応釜の構成は同一である。第１の反応釜２４−１の
詳細な構造を図２に示した。

【００５５】図２に示すように、反応釜２４−１は、釜
本体を０．２ＭＰａの飽和蒸気で１３０℃に加熱保温す
るようになっている。実際の反応温度は検出して制御す
るので、飽和蒸気音頭は例えば１３２℃であっても良
い。釜２４−１上部には、点検蓋３３と、内部撹拌器３
４を回転させるモータ３５と、空気抜弁３６と、シャワ
ー３７と、圧力及び温度センサ等のセンサ３８，３９と
が設けられている。底部には外側中空部分に連通する蒸
気トラップ４０と、熱水処理終了後のスラリーを排出す
るためのバルブ４１とが設けられている。バルブ３１，
４１の取付けられる配管は、夫々２Ｂ程度とされる。熱
水処理中両バルブ３１，４１は共に閉じられている。熱
水処理後、排出用のバルブ４１が開かれ、内部スラリー
は、内圧でバルブ４１を介して排出される。排出後はシ
ャワー３７より水又は苛性ソーダ水溶液を噴出し、内壁
を洗浄する。洗浄液はバルブ４１を介して排出され、そ
の後バルブ４１を閉じて次の処理を待つ。排出時間１０
分以内を条件として５分程度で行う。反応保持時間は、
丁度３０分とする。

【００５６】以上により、前段熱交換器２３Ａを介して
５分間で投入されたスラリーは反応釜２４−１で１３０
℃に３０分間保温されて保持され、反応後バルブ４１を
介して後段熱交換器２３Ｂに対して出力される。第１の
反応釜２４−１へのスラリー投入後１０分経過すると次
の反応釜２４−２に対してスラリー投入され、１０分毎
に次の反応釜２４−３，２４−４，２４−５，２４−６
へと投入され、続いて第１の反応釜２４−１へとサイク
リックに運転する。スラリー取出しについても同様であ
る。前段熱交換器２３Ａでは、スラリーを反応温度１３
０℃まで上昇させることを基本とするが、誤差の範囲で
の加温不足、例えば１２５℃は許容される。不足温度は
誤差範囲なら反応釜２４内で迅速に加温できるからであ
る。

【００５７】前記後段熱交換器２３Ｂは、前記前段熱交
換器２３Ａと同様に細管で構成され前後配管４２，４３
に対してはヘッダー４４，４５を介して夫々接続され
る。後段熱交換器２３Ｂはその内部を３区ＨＣ−１，Ｈ
Ｃ−２，ＨＣ−３に区切られ、第１区ＨＣ−１は、前記
溶液タンク１６の加熱コイル２０と接続され、７０℃以
下の苛性ソーダ溶液で８０℃程度まで冷却されるように
なっている。第２区ＨＣ−２は、図上方に示される乾燥
室４４を加温する温水タンク４５と接続され、６０℃程
度まで冷却されるようになっている。第３区は、図上方
に示されるクーリングタワー４６で冷却される冷水タン
ク４７と接続され、４０℃程度まで冷却されるようにな
っている。各区の温度は図示しない温度センサで検出さ
れ、各部の温度が予め定められた管理温度となるよう、
苛性ソーダ、温水、冷水が切換え手段４８を介して切換
えられ、適正制御される。

【００５８】前記切換え手段４８は、廃熱を有効に利用
するため、溶液タンク１６及びバッファータンク１４、
次いで温水タンク４５をできるだけ加熱し、冷却不足が
生じる分のみ冷水タンク４７の冷却水を利用するよう制
御する。

【００５９】以上の如くして熱水処理され、後段熱交換
器２３Ｂより排出されたスラリーは、配管４３を介して
静置バッファータンク４９に移される。静置バッファー
タンク４９は、図３に示すように、前記反応釜２４から
出力されるスラリーの複数回分、例えば６回分約９００
０ｌを１時間かけて受け、上澄液である苛性ソーダ液を
排出管５０より排出しつつ、その底部に湿潤人工ゼオラ
イト５１を蓄積してゆくものである。容量は、例えば５
トン程度に製作される。底部には水供給配管５２が接続
され、その上部には多数の穴が明けられたパンチングメ
タル又は金網５３が布設され、その上部に不織布５４が
敷設されている。配管４３よりスラリーが供給されてい
る間は、水供給配管５２のバルブは閉じられている。

【００６０】前記静置バッファタンク４９の排出管５０
は、分岐され、一方の管５０Ａは図１左下方に示される
沈殿タンク５５と接続され、他方の管５０Ｂは図１右下
方に示す排水処理槽５６と接続されている。静置バッフ
ァータンク４９は、コンクリート製の大型槽で構成する
こともできる。

【００６１】図３に示す静置バッファータンク４９にお
いて、スラリーが間欠的に１５００づつ供給されると、
それをタンク側部で受け、邪魔板５７を介してできるだ
け上澄液５８中に微粒子が混ざらないようにする。時間
が経つと湿潤人工ゼオライト５１上に水ガラス５９が浮
く。水ガラス５９はゼオライト化できなかった和水ケイ
酸ソーダの微粒子であり、幾分は溶液５８と混ざる。ス
ラリーを一定量受入れたら、受入れを停止して静置し、
水供給配管５２のバルブを開き、底部より水を供給開始
する。すると、この水は湿潤人工ゼオライト５１を介し
て上方に湧出し、湿潤人工ゼオライトを洗浄する。洗浄
後の水は、内部苛性ソーダを上方へ押し出し、水ガラス
と共に排出管５０に流れる。そこで、分岐配管のバルブ
を例えば時間制御し、１〜３時間の間は管５０Ａを開
き、その後閉じ、管５０Ｂを開ける。これにより、水ガ
ラス混じりの苛性ソーダが沈殿タンク５５へ通され、希
薄苛性ソーダ混じりの洗浄水が排水処理槽５６へ排出さ
れる。

【００６２】前記沈殿タンク５５では、時間の経過によ
って底部に水ガラスが溜まるので、これは配管５５Ｃを
介して図１左上方に示した水ガラスタンク６０へ回収す
る。沈殿タンク５５の上澄液は苛性ソーダであるので溶
液タンク１６へ返す。

【００６３】前記水ガラスタンク６０へ回収された水ガ
ラスは、これに、苛性ソーダと、塩化アルミニウムとを
加えてスラリー貯槽１２で混合され、原料液として再利
用される。水ガラスの再利用により生成される人工ゼオ
ライトは、粒度が１μｍ以下と小さく、不純物が少な
く、ＣＥＣが６５０〜７００と合成ゼオライト並の極め
て高品質の人工ゼオライトとなる。ここでは、この人工
ゼオライトを準合成ゼオライトとも呼ぶ。

【００６４】図４に、スラリーを熱水処理して後の製品
化工程をフローチャートで示した。（ ）内の数字は工
程を示す。前述のように、熱処理を終了したスラリー
（４００）は、湿潤人工ゼオライト（４０１）と、水ガ
ラス（４０２）と、アルカリ水溶液（４０３）と、洗浄
水（４０４）とに分離される。アルカリ水溶液（４０
３）は回収（４０５）され、再利用（４０６）される。
洗浄水（４０４）は、中和（４０７）され、排水（４０
８）される。水ガラス（４０２）は回収（４０９）さ
れ、再利用（４１０）され、準合成ゼオライト（４１
１）とされる。

【００６５】以上のようにして製造されたＮａ型又はＫ
型の湿潤人工ゼオライト（４０１）は、そのままで製品
としてビニル詰（４１２）されることもある。多くの場
合は不織布に３〜５ｋｇ単位で袋詰めされ、遠心分離
（４１３）される。図中袋詰めされることを矢印上に○
印で示した。不織布に詰めるのは、パーライトが微粉で
あるため、遠心分離器に直接かけることが困難だからで
ある。袋詰めされた湿潤人工ゼオライトは遠心分離（４
１３）され、水分含有率４０％程度のケーキとされてビ
ニル詰（４１４）され製品化されるか、又は乾燥室４４
で充分乾燥（４１５）されて袋詰（４１６）されて製品
化される。例えばＦｅ型の人工ゼオライトをコンクリー
ト中に混入し魚礁を製造する場合、ゼオライトとしては
湿潤したもので十分である。このような場合には、工程
（４１２）や（４１４）で作られた湿潤製品を使用でき
る。

【００６６】一方、湿潤人工ゼオライト（４０１）は不
織布に詰められて後イオン交換（４１７）され洗浄（４
１８）されてビニル詰（４１２）されるか、又は洗浄
（４１８）後遠心分離（４１３）される。イオン交換前
に不織布詰めするのは、後で遠心分離（４１３）するた
めであり、遠心分離不要のものについてはこの限りでな
い。以上の如くして、Ｎａ型又はＫ型、あるいはＮａイ
オンを各種イオンＣａ，Ｃｕ，Ｈ，Ｔｉ，Ｍｇ等で置換
した人工ゼオライトが湿潤したまま、あるいは遠心分離
され、乾燥され製品化できる。本例では、手間のかかる
遠心分離作業を極力省略し、洗浄を静置バッファータン
ク４９で行える。また、湿潤状態で出荷できる製品を考
案した。さらに、イオン交換する前に遠心分離するのを
止め、湿潤状態から直接イオン交換に移行させた。これ
らの手順により手間のかかる遠心分離作業を極力省略化
し、製造コストの低減を図ることができる。

【００６７】図５，図６は、本発明の分散釜型の人工ゼ
オライト製造装置１の時間及び温度の制御特性を比較例
と共に示す説明図である。図５（ａ）に設計曲線Ｉで示
すように、反応温度を１３０℃、反応時間を３０分とす
る場合、その１／２の時間（１５分）で昇圧又は降圧
し、投入、排出することを条件とすると、（ｂ）図に比
較曲線IIで示すようにスラリー各部において、最初に投
入され温度上昇を始めたものと、最後に投入され温度上
昇が遅れたものと、排出前後で部分的な反応誤差が生ず
る。また、昇圧時の暫時の温度上昇、加熱不足、降圧時
の温度維持により全体的な反応誤差が生ずる。２重釜に
よる加熱処理では、実際平衡温度に達するのに、多大の
時間を要し、大きな反応誤差を生ずる。これらの誤差は
図６（ａ）の反応分布曲線IIIで示すように反応超過３
０％、反応不足５０％に及び品質不良を生ずるものであ
る。即ち、未反応はある程度認められるが、超過反応は
勢いＣＥＣの劣化を生じ、全体としてＣＥＣが相当低く
なる。具体的にはＣＥＣ２００〜２５０を出すのが難し
い。また、反応時間の３０分を２５分又は３５分と変更
することでそれを改善できないかと考えられるが、この
従来の大型釜による反応はあいまいさを伴っており、そ
の改善は困難である。一方、図５（ｃ）の実施曲線IVで
示すように、本発明では、１０分以内（５分）で投入と
共に前段熱交換器２３Ａで完全に反応温度まで温度上昇
させ、後段熱交換器２３Ｂで温度低下させる。従って、
投入及び排出の誤差は最大で１０分（３３％）であり、
図６（ｂ）の実施分布曲線Ｖで示すように偏差が大変小
さく、品質向上できる。因みに本発明では、図６（ｃ）
の比較分布曲線IIIにおいてＣＥＣ２００〜２５０が限
度であったのに対し、ＣＥＣ３００〜４００以上と陽イ
オン交換能力を大幅に向上できる。

【００６８】また、図６（ｂ）の分布は、反応時間の調
節、温度の調節、投入、排出時間の縮小等により分布を
さらに向上することができ、品質をさらに向上すること
ができ、ＣＥＣを４００〜５５０以上とすることも可能
である。

【００６９】図７及び図８は、図１に示す分散釜型人工
ゼオライト製造装置１の反応釜２４を直管型連続反応器
６１とした実施形態を示す断面説明図である。図７は縦
断面を、図８は横断面を示す。直管型反応器６１は管内
径５〜３０ｃｍ程度、長さ５〜１５ｍ程度に製作され
る。設置は横置き状態とするが、内部粒子の異動を適切
にするため数度程度傾斜させることもある。処理量は直
管一端から入力されたスラリーを他端から出力すること
を条件として、管内径面積に長さを乗じた量となる。例
えば、内径２５ｃｍで長さ１０ｍの場合、１３０℃×３
０分の反応をさせる場合、３０分当たりのスラリー処理
量は、４９０リットルで、固液比４の場合、約１１０ｋ
ｇの人工ゼオライトを製造できる。この場合、スラリー
の送り速度は約５．６ｍｍ／ｓである。

【００７０】図示のように、直管６２は２重管とされそ
の外側中空部には飽和蒸気で例えば１３０℃に加熱保温
すべく蒸気通路６３が形成される。管の一端に備えられ
た投入管６４は、前記前段熱交換器２３Ａに接続され、
直管内部に反応温度まで加熱されたスラリーが入力され
るようになっている。直管６２の長手方向に沿っては回
転軸６５が架設され、該軸には、一定間隔で軸の回りに
４５°づつずらせて撹拌板６６が取付けられている。前
記撹拌板６６の先端位置に沿っては４本の補強筋６７が
張設され、前記回転軸６５の周りで該補強筋６７に沿っ
て直径１〜２ｍｍのワイヤーが一定間隔、例えば送り速
度に合わせた１１ｍｍピッチで巻回し固定されている。
ワイヤー外部は直管６２の底部と軽く接触するよう、前
記回転軸６５の中間位置には、適宜ユニバーサルジョイ
ント（図示せず）が設けられる。前記回転軸６５の一端
で直管外部には、回転軸６５を所定の回転速度で例えば
２秒間で１回回転させるプーリ又はスプロケット６８が
設けられる。従って、スプロケット６８を介して回転軸
６５を所定の回転速度で回転させると、ワイヤ６９がス
クリューの役目を為し、管底部分の沈殿物を入力端から
出力端にかけて一定の送り速度で送ることができる。

【００７１】以上の構成の直管型反応器６１において、
直管６２の一端からラリーが入力されると、スラリーは
入力量に応じて所定の速度、例えば５．６ｍｍ／ｓで出
力端へ向かう。このとき流速は微速であるので大きな粒
子は管底に沈むことになる。ここに、本例ではワイヤー
６９による送り手段を設けたのでこの沈殿粒子を流速と
同速で撹拌しながら出力端に向けて送ることができ、ス
ラリーを均一に反応させることができる。回転軸６５、
撹拌板６６、補強筋６７、スプロケット６８、ワイヤー
６９から成る送り手段７０は、図示のものに限定され
ず、要するに沈殿粒子を流速と同速で入力端から出力端
へ向けて送れれば良い。チェーンのようなものを循環移
動させるものや、定ピッチのねじを回転させるもの等の
例がある。

【００７２】図９は、反応器をチューブ型連続反応器７
１Ａとした実施形態を示す。図７及び図８で示した直管
型の例では送り速度が微速であるため粒子の沈殿が生ず
る。そこで、送り速度を粒子が沈殿しないだけの高速、
例えば２５ｃｍ／ｓ以上とし、かつ、流速に対し遅れ粒
子が問題とならないようにすれば、チューブ内での反応
が可能となる。反応は連続型となる。図１に示したもの
のように各反応器に対し切換制御しない。チューブ内径
を例えば３０ｍｍ、送り速度を３０ｃｍ／ｓ、反応温度
１３０℃、反応時間３０分とする場合、管長は５４０ｍ
で、スラリー処理量は３０分当たり３８２リットル（ゼ
オライト８５ｋｇ）であり、十分実用的である。処理量
を大きくしたい場合には、チューブ径を増すかチューブ
数を増せば良い。反応温度を上げ、流速を増すこともで
きる。

【００７３】図９において、本例のチューブ型連続反応
器７１Ａは、前段熱交換器２３Ａ及び後段熱交換器２３
Ｂと夫々接続されるようになっている。ただし、スラリ
ーポンプ１５の圧力緩和のため前段熱交換器２３Ａとの
接続部には圧力緩和器７２を設ける。後段熱交換器２３
Ｂの材料排出口にはゲージ圧で０．３ＭＰａ程度の減圧
器７３を設ける。従って、スラリーは反応温度に加熱さ
れてチューブ型連続反応器７１Ａに入力され、ゲージ圧
０．３ＭＰａ程度に加圧された状態で反応される。

【００７４】チューブ型連続反応器７１Ａは、圧力容器
７４内にチューブ７５を内装して製作される。チューブ
７５内には、流体撹拌のため、適宜位置に螺旋コイル７
５Ｃが配置されている。チューブ７５は例えば５４０ｍ
と長尺であるため平行管を順次接続して蛇行させ、１段
又は複数段に積層して形成される。垂直面内での上下の
蛇行は好ましい。沈殿しようとする粒子が、上向きで遅
れ、下向きでは加速するため、粒子速度が遅れるからで
ある。粒子の流速に対する遅れは、反応適正時間の関係
から寧ろ好ましい。

【００７５】粒子の遅れが好ましい点について詳述す
る。流速をＶｃｍ／ｓ、例えば直径１ｍｍの粒子の苛性
ソーダ溶液内での沈降速度をｖｃｍ／ｓとすると、垂直
配置したチューブ内において立上り時の粒子速度はＶ−
ｖ、立下り時の粒子速度はＶ＋ｖとなる。チューブ立上
り又は立下りの距離をＬｃｍとすると流速の通過時間ｔ
１は、（２Ｌ）／Ｖであり、粒子の通過時間ｔ２は、Ｌ
／（Ｖ−ｖ）とＬ／（Ｖ＋ｖ）の和である。そこで、こ
の場合の粒子の流速Ｖに対する遅れ率（ｔ２−ｔ１）／
ｔ１を求めると、ｄ＝ｖ²／（Ｖ²−ｖ²）となる。具体
的には、流速Ｖを粒子の沈降速度ｖの２倍とすると、ｄ
＝１／３となり、３倍とするとｄ＝１／８となり、流速
Ｖによって遅れ率を制御できる。パーライトの場合、直
径１ｍｍの沈降速度は約１５ｃｍ／ｓである。

【００７６】苛性ソーダ又は苛性カリ等アルカリ水溶液
による原料粉末のゼオライト化では、アルカリが粉末粒
子中に浸み込み、粉末組織を結晶単位まで分解しゼオラ
イト化を行っている。即ち、粒子が容易に結晶単位まで
手揉み力程度で粉砕できるまでは、一般に定められる反
応時間より長い時間反応分解させた方が好ましく、粒子
は流速に対して遅らせた方が良いのである。

【００７７】また、上述の手揉み力程度によって破砕で
きるようになった粒子は、既に反応間近か、或いは、反
応を終了している。そこで、図９において、チューブ７
５の中間位置の管底に沈殿粒子を粉砕する破砕装置７５
Ｄを１又は複数ヶ所設け、その内部でローラやスクリュ
ー７５Ｅで反応粒子を破砕し、破砕した微粒子を流速中
に流し、不要な遅延を行わないようにすることができ
る。沈殿粒子を破砕する装置としては、モータＭを使わ
ず、管内水流でスクリューを回転させ、その回転軸に取
付けた管転体と管壁との間で粒子を破砕するようなもの
（図示せず）も利用できる。

【００７８】これらのように、流量即ち流速による粒子
遅延制御をし、粒子をその大きさに応じて適度に遅ら
せ、かつ反応済みの粒子は粉砕して流速中に混入させる
ことにより、粒度に応じて最も適切な反応を行わせ、Ｃ
ＥＣを最も高く制御することが可能である。また、従来
反応時間は例えば１３０℃で３０分が好適であるとされ
ていたが、それは大径粒子例えば１００μｍ以上の粒子
が含まれていることを想定して平均的、妥協的に定めら
れた装置であり、その見直しが必要とされる。

【００７９】即ち、本発明の図９に示すチューブ型の反
応器７１Ａでは、粒径に応じて適度の遅延制御ができ、
未反応粒子を遅らせつつ反応済み粒子を流速中に送るこ
とができるので、結晶構造又はそれに近い微粒子の反応
時間を通常反応時間（３０分）より短い時間例えば１５
〜２０分と定め、過剰反応を完全に防止した制御を行え
る。前述のように、過剰反応は禁物でＣＥＣを格別低下
させる原因である。それを確実に防止できる点は本発明
の大きなメリットの１つである。しかも、本発明では、
粒径に応じて未反応粒子を遅延させ、確実に反応させて
から又は反応させつつ流速中に送ったので、全体に最適
の反応を行わせることができ、ＣＥＣを最も高く、５０
０〜６００以上とすることが可能となるのである。

【００８０】さらに、粒子の遅延制御の一例として、チ
ューブ型反応器の中間位置に粒子破砕装置７５Ｄを設
け、管径を定めて破砕装置までのチューブ内流速は、大
径粒子の沈降速度（例えば２００ｍｍ／ｓ）より速い速
度（例えば３００ｍｍ／ｓ）とし、破砕装置より後のチ
ューブ内流速はそれより遅い速度（例えば１００ｍｍ／
ｓ）とし、後段チューブ内には細径の粒子（例えば１０
μｍ以下）のみを送るようにし、粒径に応じて反応時間
を調節できるようにしても良い。この場合、粒径が大き
な粒子は、破砕装置で破砕されるまでの間破砕装置の止
まることになるが、アルカリ水溶液による反応の一過程
として粒子が結晶単位まで破砕され、柔らかく破砕され
易くなることが条件であるので、大径粒子については十
分な反応時間が補償され、小径粒子は過剰な反応時間が
与えられないよう調節でき、最適な制御形式となる。

【００８１】蒸気バルブ７６から入力された蒸気はドレ
ンとなり、蒸気トラップ７７から排出される。チューブ
内でのスラリー撹拌手段としては、前述コイルの他、チ
ューブ内に網を張り、或いはピンや邪魔板を取付け、あ
るいは超音波その他の振動を与える等の手段を施すこと
ができる。

【００８２】図１０は、図９に示すチューブ型連続反応
器７１Ａに対し加熱保持を蒸気でなく、大気圧開放の加
熱油とした実施形態に係る反応器７１Ｂを示す。本例で
は反応容器７９は開放でよく、内部に天ぷら油や機械油
等反応温度で安全に使用できる油８０が充填される。油
の加熱は加熱コイル８１に蒸気を通すこと等で行うこと
ができる。正確な図示は省略するが、温度均一化のため
油８０中に適宜の撹拌手段８２を設ける必要がある。粒
子の遅延制御を行える点については、前例と同様であ
る。

【００８３】また、図１０において、反応容器７の前段
部を仕切壁７９Ａで仕切り、この仕切部を前段熱交換器
２３Ａとしている。チューブ内径を小さくし、高速に熱
交換して反応温度に到達できる場合には、この手法を用
いることができる。そのためには、前段熱交換器２３Ａ
とする部分のチューブを細径とし、この部分に十分な熱
量を供給できるよう、加熱コイル８１に工夫をすれば良
い。反応容器７９内で十分高速、即ち例えば３０分の反
応時間に対し１分内で反応温度まで加熱できるようにす
ることができるようなら、形式的には前段熱交換器２３
Ａを省略した形とすることも可能である。但し、形式的
にはとも角、実質的には前段熱交換器２３Ａは必須であ
る。

【００８４】図１１に、図７〜図１０に示した直管型又
はチューブ型の連続反応器６１，７１Ａ，７１Ｂの作用
を示した。これら直管型又はチューブ型の連続反応器６
１，７１Ａ，７１Ｂによれば、投入と同時に反応開始さ
れ、排出と同時に冷却されるので投入時間や排出時間に
伴う反応誤差が無くなり、図１１（ａ）にチューブ型実
施曲線VIとして示すように、前段熱交換器２３Ａ、後段
熱交換器２３Ｂによる短時間（１分程度）の予熱反応の
みが誤差となり、ほとんど問題とならない値となる。従
って同図（ｂ）にチューブ型実施分布曲線として示すよ
うに、反応温度換算による分布が反応時間に対してピー
ク値として表現できるようになり、実験室並、即ち合成
ゼオライト並のゼオライトを製造することが可能とな
る。具体的には、これら直管型又はチューブ型連続反応
器６１，７１Ａ，７１Ｂを用いれば、例えばパーライト
の人工ゼオライト化においてＣＥＣを５００以上とする
ことが可能となる。また水ガラスの再利用による人工ゼ
オライトでは、ＣＥＣを６５０〜７００とすることがで
きる。加えて前述の粒子遅延制御を行えば、ＣＥＣを更
に高くすることが可能である。

【００８５】図１２及び図１３は、図９，図１０に示し
たチューブ型連続反応器６１，７１Ａ，７１Ｂを更に発
展させ、プラントを簡易に設置できるようにした実施形
態を示す説明図である。本例についても、前述の粒子遅
延制御を行うことができる。

【００８６】図１２に示す設計は、飽和圧を水圧で抑え
ることができる高さの塔（図示せず）を設け、反応前の
スラリーを受ける前容器８３をより高い位置に、反応後
のスラリーを受ける後容器８４をより低い位置に配置
し、前容器８３及び後容器８４を前段熱交換器２３Ａ及
び後段熱交換器２３Ｂを備えたチューブ型連続反応器７
１Ａの前後に夫々接続したものである。前容器８３はス
ラリー供給ポンプ１５より供給されるスラリーを入れ
る。後容器８４の高さは、反応温度で定まる飽和蒸気圧
例えば０．２ＭＰａに対し５〜１０ｍ程度高い位置とす
る。このようにすれば、反応器前後に圧力飽和器や減圧
器等何らの圧力調節機構なしで安定して連続製造でき
る。反応時間はスラリー供給ポンプ１５の供給量で定ま
る。

【００８７】図１３は、図１２に示したスラリー供給方
式を更に簡易化したもので、塔を建設せず、山８５の傾
斜面を利用したものである。山８５のふもとに反応器７
１Ｂを配置し、反応温度１３０℃の場合、飽和蒸気圧は
ゲージ圧で０．２ＭＰａであるので３０ｍ高さに前容器
８３を、それより少し低い高さで飽和蒸気圧を抑えるこ
とができる高さの２５ｍ位置に後容器８４を備える。こ
れにより、前容器８３にスラリーを一定量づつ供給する
と、後容器８４に一定量づつ熱処理後のスラリーが出力
される。本例でも、反応器７１Ｂ前後に何らの圧力調節
機構が要らず、安定した連続製造を行うことができる。
塔の建設も要らず、簡易である。これらのプラントで製
造できる人工ゼオライトは、反応温度、時間共に実験室
並に正確に制御できるので、図１１で示したように高品
質で、高ＣＥＣとすることができる。

【００８８】以上の各実施形態により製造されたパーラ
イト製の人工ゼオライトは白色で高品質の人工ゼオライ
ト又は準合成ゼオライトである。Ｎａ，Ｋ型以外のイオ
ン交換された人工ゼオライトも多くの場合白色である
が、Ｃｕ型の場合は薄い抹茶色となる。これら着色され
た人工ゼオライトでも、白色の配合対象に対し５％以内
ならほとんど着色を感じさせない程度である。これら人
工ゼオライトは、そのままで、又はコンクリート、セメ
ント、漆喰、塗料、プラスチック等各種の資材に混入さ
れて利用され、イオン種別に応じて土壌改良、殺菌、防
菌、浄化、浄水、培養等各種機能剤として多用できる。

【００８９】深夜電力の応用が考えられる。即ち、図１
や図９以下に示したプラントでは、スラリーの温度制御
に多量の熱量を必要とする。５０トンの水を１００℃上
昇させると考えると、１日当たり５００万ｋｃａｌ（重
油約５００リットル）で、電力量換算約５８００ＫＷＨ
程度である。

【００９０】これらの熱量を昼間電力で賄うと多大の電
力代を必要とする。そこで、上記プラントでは、Ｎａ又
はＫ型の湿潤人工ゼオライトを製造する工程は無人化が
可能であることに鑑みて、主要熱量を深夜電力で賄えば
良い。昼間電力料金に対し約１／２の電力料金（契約料
金は約１／５、使用量料金は約１／２）で済み、運転経
費を格別低下させることができ、製品コストの低下を図
ることができる。我が国の電力会社の規定では、深夜電
力は、夜１０時から朝８時までと、夜１１時から朝７時
まで等と、段階的に定められ、夫々割安料金が設定され
ている。このためには、熱水処理部を無人化ラインと
し、主要熱量に対し深夜電力を受電し、朝、静置バッフ
ァータンク４９へ自動的に貯えられた湿潤人工ゼオライ
ト５１をイオン交換、袋詰め、遠心分離等の作業を行い
易くするようライン構築しておけば良い。

【００９１】本発明は、上記実施形態に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施でき
る。パーライトを原料とする人工ゼオライトの例で示し
たが、フライアッシュその他の鉱物を原料とし、人工ゼ
オライト（準合成ゼオライト）を製造できることは勿論
である。

【００９２】

【発明の効果】以上の通り本発明は特許請求の範囲に記
載の通りの人工ゼオライトの製造方法及び装置であるの
で次のような効果が得られる。

【００９３】反応器を原料投入されてから加熱するので
はなく、基本的には反応温度に上昇させてから保温した
状態で反応させることとしたので、所定温度で所定時間
の正確な反応をさせることができ、ＣＥＣを高くするこ
とができる。

【００９４】ケイバン比を適切に調節した上で反応させ
れば、ゼオライト化される比率を高くすることができ、
ゼオライト量を多くすることができ、平均的にＣＥＣを
高くすることができる。

【００９５】熱処理されたスラリー中の水ガラスを再利
用し、ケイバン比及び固液比を調節した上で再反応させ
れば、より粒子が細かく高ＣＥＣ高品質の準合成ゼオラ
イトを製造できる。

【００９６】静置バッファータンクを設け、熱水処理後
のスラリーを静置しておき、その下面より洗浄水を供給
することにより、遠心分離機等を使用することなく簡単
に大量の人工ゼオライトを洗浄できる。

【００９７】静置バッファータンクで洗浄されてできた
湿潤人工ゼオライトを、そのままイオン交換工程に移せ
ば、その間の乾燥工程が不要であり、特に微粒子成分が
多く遠心分離が困難なパーライトを原料とする人工ゼオ
ライトにあっては手間を省略して製造コストの低い人工
ゼオライトを提供することができる。

【００９８】反応器を、原料液を内蔵する釜と、撹拌中
段と、保温（加熱保持）手段で構成し、その前後に前段
熱交換器又は後段熱交換器を設けた装置にあっては、釜
を基本的には保温手段とするので、加熱時間における温
度誤差が発生せず、反応を正確にして高品質の人工ゼオ
ライトを製造することができる。

【００９９】釜を複数に分散配置し、反応器群の前段及
び後段に設けた一対の前段及び後段熱交換器に対しサイ
クリックに運転する装置では、単位反応器に対してスラ
リーを入出力できる小型の熱交換器を一対設ければよ
く、プラントを小型に作れる。また、各反応器は単位容
量は小さいがサイクリックに準連続的な動作を行えるの
で、一日当たりの製造量も調節でき、大量生産もでき
る。

【０１００】反応器をチューブ型にする場合、反応誤差
はチューブ前後の熱交換器の処理時間の設定のみとな
り、この設定を適宜小さくすることにより極めて高品質
の反応とすることができ、高品質の人工ゼオライトを連
続的に製造することができる。

【０１０１】チューブを飽和蒸気でなく油中で保温する
場合には、保温処理を大気圧下での油温で管理でき、設
備を簡易としながらも高品質の人工ゼオライトを製造す
ることができる。

【０１０２】直管型の人工ゼオライト製造装置では、そ
の内部に沈殿粒子を流速に合わせて送る送り手段を設け
ることにより、比較的短い長さの反応器を形成すること
ができ、スラリー各部を均一に反応させることができ、
高品質の人工ゼオライトを製造することができる。

【０１０３】前記チューブ型の製造装置は、塔の高さや
山の傾斜面を利用して、スラリー入出力用の前容器及び
後容器を飽和蒸気圧を水圧で抑えられるよう、またスラ
リーが前容器から後容器に対し自然流下できるよう設置
することができ、この場合には、反応容器後に圧力調節
機構が不要となり、プラントを極めてコンパクトに効率
よく形成できる。立型設置のチューブにおいて流速制御
を行えば、粒子遅延制御を行うことができ、全体を均一
に反応させることができ、かつ過剰反応を防止でき、最
も合理的な反応を行わせることにより、ＣＥＣを格別高
くすることができる。

【０１０４】チューブ型反応器に反応により柔軟化され
た粒子を破砕する破砕装置を組合わせると、粒径に応じ
て更に細かな反応時間の最適調節を行うことができる。

【０１０５】熱水処理部の主要熱量を深夜電力で賄うよ
うにした人工ゼオライト製造装置では、主要熱量を割安
の深夜電力で賄うことができ、電気料金が割安になり、
無人化された経費削減に相俟って製造コストを大幅に低
下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】反応器を複数タンクとした場合の本発明の一実
施形態を示すシステム構成図である。

【図２】分散釜の構造を示す断面説明図である。

【図３】静置式分離洗浄容器の構造を示す断面説明図で
ある。

【図４】スラリーを熱水処理して後の製品化工程を示す
フローチャートである。

【図５】本発明の分散釜型の人工ゼオライト製造装置の
時間及び温度の制御特性を比較例と共に示す説明図であ
る。

【図６】本発明の釜型の人工ゼオライト製造装置の製品
における反応度（１３０℃換算）分布状況を比較例と共
に示す説明図である。

【図７】本発明の一実施形態に係る直管型連続反応器を
示す縦断面図である。

【図８】本発明の一実施形態に係る直管型連続反応器を
示す横断面図である。

【図９】本発明の一実施形態に係るチューブ型連続反応
器を示す断面説明図である。

【図１０】本発明の一実施形態に係る他のチューブ型連
続反応器を示す断面説明図である。

【図１１】本発明の直管型及びチューブ型連続反応器の
作用を示す説明図である。

【図１２】高架式チューブ型連続反応器の応用に係るプ
ラント設計方式を示す説明図である。

【図１３】高台利用式チューブ連続反応器の応用に係る
プラント設計方式を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 分散釜型人工ゼオライト製造装置。 ２ 分級手段 ３ 吊り容器 ４ 電動ホイスト ５ 受入ホッパー ６，８ フライトベヤー ７ ストックビン ９ パーライト計量ホッパー １０ Ａｌ−Ｃｌ計量ホッパー １１ ＮａＯＨ計量ホッパー １２ スラリー貯槽 １３ スラリーポンプ １４ バッファータンク １５ スラリー供給ポンプ １６ ＮａＯＨ溶液タンク １７ 原液タンク １８ 水タンク ２０，２１ 加熱コイル ２２，２５ 配管 ２３Ａ 前段熱交換器 ２３Ｂ 後段熱交換器 ２４ 反応釜群 ２６，２７ ヘッダー ２８ 圧力容器 ２９ 細管 ３０ 蒸気ボイラー ３１ 蒸気トラップ ３２ 切換バルブ ３３ 点検蓋 ３４ 攪拌器 ３５ モータ ３６ 空気抜弁 ３７ シャワー ３８ 圧力センサ ３９ 温度センサ ４０ 蒸気トラップ ４１ バルブ ４２ 配管 ４３ 配管 ４４ 乾燥室 ４５ 温水タンク ４６ クーリングタワー ４７ 冷水タンク ４８ 切換え手段 ４９ 静置バッファータンク ５０ 排出管 ５０Ａ 沈殿タンク接続管 ５０Ｂ 排水処理槽接続管 ５１ 湿潤人工ゼオライト ５２ 水供給配管 ５３ 金網 ５４ 不織布 ５５ 沈殿タンク ５６ 排水処理槽 ５７ 邪魔板 ５８ 上澄液 ５９ 水ガラス ６０ 水ガラスタンク ６１ 直管型連続反応器 ６２ 直管 ６３ 蒸気通路 ６４ 投入管 ６５ 回転軸 ６６ 攪拌板 ６７ 補強筋 ６８ スプロケット ６９ ワイヤー ７０ 送り手段 ７１Ａ，７１Ｂ チューブ型反応器 ７２ 圧力飽和器 ７３ 減圧器 ７４ 圧力容器 ７５ チューブ ７５Ｄ 破砕装置 ７５Ｅ スクリュー ７６ 蒸気バルブ ７７ 蒸気トラップ ７８ チューブ型連続反応器 ７９ 反応容器 ７９Ａ 仕切り壁 ８０ 油 ８１ 加熱コイル ８２ 攪拌手段 ８３ 前容器 ８４ 後容器 ８５ 山 ＨＣ−１ 第１区 ＨＣ−２ 第２区 ＨＣ−３ 第３区 Ｉ 設計曲線 II 比較曲線 III 比較分布曲線 IV 実施曲線 Ｖ 実施分布曲線 VI チューブ型実施曲線 VII チューブ型実施分布曲線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 昌信 京都府京都市中京区壬生坊城町８−29 株 式会社ゼオジック内 (72)発明者 篠原 壮一郎 愛媛県新居浜市新田町３−３−20 篠原鉄 工株式会社内 Ｆターム(参考） 4G073 AA05 BA04 BA05 BA48 CB09 CM07 CZ01 FB03 FB04 FB18 FB36 FC01 FC25 FD01 FD08 FD18 UB07 UB19 UB25

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料粉末をアルカリ水溶液中に分散して
   成る原料液を１００℃より上の温度で保持する加圧反応
   器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及び所定の
   反応時間保持反応させて後、所定の冷却温度まで冷却
   し、Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼ
   オライト製造方法において、 前記反応器の前後段に前記反応時間の１／３以下の時間
   で入出力する熱交換器を夫々設け、 前記原料液を前記前段熱交換器で前記反応温度まで急上
   昇させて投入し、前記反応器では基本的には温度保持の
   み行うようにし、前記後段熱交換器で前記反応温度から
   前記冷却温度まで急冷し排出するようにしたことを特徴
   とする人工ゼオライトの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の人工ゼオライト製造方
   法において、前記原料液のケイバン比を適切に調節して
   後、前記前段熱交換器に供給することを特徴とする人工
   ゼオライトの製造方法。
3. 【請求項３】 原料粉末をアルカリ水溶液に分散して成
   る原料液を反応器中で所定の反応温度及び所定の反応時
   間反応させて後所定の冷却温度まで冷却し、Ｎａ型又は
   Ｋ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼオライト製造方
   法において、 前記冷却温度まで急冷し排出されてできた液状の人工ゼ
   オライトを容器内で一定時間自然放置して上澄液と湿潤
   ケーキとに分離し、その中間層にできた水ガラスを固液
   比及びケイバン比調節後に前記原料液として再利用し、
   陽イオン交換能力がより高い準合成ゼオライトを製造す
   ることを特徴とする人工ゼオライトの製造方法。
4. 【請求項４】 原料粉末をアルカリ水溶液中に分散して
   成る原料液を反応器中で所定の反応温度及び所定の反応
   時間反応させて後所定の冷却温度まで冷却し、Ｎａ型又
   はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼオライト製造
   方法において、 前記冷却温度まで急冷し排出されてできた液状の人工ゼ
   オライトを容器内で一定時間自然放置して上澄液と湿潤
   ケーキとに分散すると共に、前記容器の底部から洗浄用
   の水を供給し、前記容器の底部から前記湿潤ケーキを介
   して上方に湧出させ、前記湿潤ケーキを洗浄することを
   特徴とする人工ゼオライトの製造方法。
5. 【請求項５】 原料粉末をアルカリ水溶液に分散して成
   る原料液を反応器中で所定の反応温度及び所定の反応時
   間反応させて後所定の冷却温度まで冷却し、Ｎａ型又は
   Ｋ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼオライト製造方
   法において、 前記冷却温度まで急冷し排出されてできた液状の人工ゼ
   オライトを容器内で一定時間自然放置して上澄液と湿潤
   ケーキとに分離すると共に、前記容器の底部から洗浄用
   の水を供給し、前記容器の底部から前記湿潤ケーキを介
   して上方に湧出させ、前記湿潤ケーキを洗浄し、前記湿
   潤ケーキを遠心分離することなくイオン交換処理に移行
   させることを特徴とする人工ゼオライトの製造方法。
6. 【請求項６】 原料粉末をアルカリ水溶液中に分散して
   成る原料液を１００℃より上の温度で保持する加圧反応
   器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及び所定の
   反応時間保持反応させて後、所定の冷却温度まで冷却
   し、Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼ
   オライト製造装置において、 前記反応器を前記原料液を内蔵する釜と、前記原料液を
   撹拌する撹拌手段と、前記釜を前記反応温度で保持する
   加熱保持手段とで構成し、 前記反応器の前後段に前記反応時間の１／３以下の時間
   で入出力する熱交換器を夫々設け、 前記原料液を前記前段熱交換器で前記反応温度まで急上
   昇させて投入し、前記反応器では基本的には温度保持の
   み行うようにし、前記後段熱交換器で前記反応温度から
   前記冷却温度まで急冷し排出するようにしたことを特徴
   とする人工ゼオライト製造装置。
7. 【請求項７】 原料粉末をアルカリ水溶液中に分散して
   成る原料液を１００℃より上の温度で保持する加圧反応
   器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及び所定の
   反応時間保持反応させて後所定の冷却温度まで冷却し、
   Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼオラ
   イト装置において、 前記反応器を、全体生産量を複数分割して定められた容
   量の複数の小型反応器で構成し、 全小型反応器群の前後段に、単位反応器に対し前記反応
   時間の１／３以下の時間で入出力できる一対の熱交換器
   を設け、 夫々の熱交換器を各反応器に対して順次切換え接続する
   ようにし、各反応器に対しては、前記原料液を前記前段
   熱交換器で前記反応温度まで急上昇させて投入し、各反
   応器では基本的には温度保持のみ行うようにし、前記後
   段熱交換器で前記反応温度から前記冷却温度まで急冷排
   出できるようにし、各反応器をサイクリックに運転する
   ようにしたことを特徴とする人工ゼオライト製造装置。
8. 【請求項８】 原料粉末をアルカリ水溶液中に分散して
   成る原料液を１００℃より上の温度で保持する加圧反応
   器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及び所定の
   反応時間保持反応させて後所定の冷却温度まで冷却し、
   Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼオラ
   イト製造装置において、 前記反応器を、前記原料液中の粒子が停滞することが無
   い流速とすると共に入出力時間が前記反応時間と一致す
   るよう長さを定めたチューブと、該チューブを前記反応
   温度に保持する加熱保持手段とで構成し、 前記反応器の前後段に前記反応時間の１／３以下の時間
   で入出力する熱交換器を夫々接続し、 前記原料液を前記前段熱交換器で前記反応温度まで急上
   昇させて加圧投入し、前記反応器では基本的には温度保
   持のみ行うようにし、前記後段熱交換器で前記反応温度
   から前記冷却温度まで急冷し排出するようにしたことを
   特徴とする人工ゼオライト製造装置。
9. 【請求項９】 原料粉末をアルカリ水溶液中に分散して
   成る原料液を１００℃より上の温度で保持する加圧反応
   器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及び所定の
   反応時間保持反応させて後所定の冷却温度まで冷却し、
   Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼオラ
   イト製造装置において、 前記反応器を、前記原料液中の粒子が停滞することが無
   い流速とすると共に入出力時間が前記反応時間となるよ
   う径及び長さを調節したチューブと、該チューブを油中
   に内蔵して加熱し保温する油槽式の加熱保持手段とで構
   成し、 前記反応器の前後段に前記反応時間の１／３以下の時間
   で入出力する熱交換器を夫々接続し、 前記原料液を前記前段熱交換器で前記反応温度まで急上
   昇させて加圧投入し、前記反応器では基本的には温度保
   持のみ行うようにし、前記後段熱交換器で前記反応温度
   から前記冷却温度まで急冷し排出するようにしたことを
   特徴とする連続チューブ油槽式の人工ゼオライト製造装
   置。
10. 【請求項１０】 原料粉末をアルカリ水溶液中に分散し
    て成る原料液を１００℃より上の温度で保持する加圧反
    応器に投入し、前記反応器中で所定の反応温度及び所定
    の反応時間保持反応させて後所定の冷却温度まで冷却
    し、Ｎａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する人工ゼ
    オライト製造装置において、 前記反応器を、前記原料液を微速で通過させる大径の直
    管と、その内部でねじやスクリュー等により沈殿粒子を
    前記微速で送る送り手段と、前記直管を前記反応温度に
    保持する加熱保持手段とで構成し、 前記反応器の前後段に前記反応時間の１／３以下の時間
    で入出力する熱交換器を夫々接続し、 前記原料液を前記前段熱交換器で前記反応温度まで急上
    昇させて加圧投入し、前記反応器では基本的には温度保
    持のみ行うようにし、前記後段熱交換器で前記反応温度
    から前記冷却温度まで急冷し排出するようにしたことを
    特徴とする直管型人工ゼオライト製造装置。
11. 【請求項１１】 垂直面内で上下配置したチューブを連
    結し蛇行させたチューブ型反応器を用いた人工ゼオライ
    ト製造装置であって、 チューブ内流速をＶ、大径粒子の沈降速度をｖとすると
    き、チューブ立上げ部内での粒子速度がＶ−ｖ、立下げ
    部内での粒子速度がＶ＋ｖであり、粒子の流速Ｖに対す
    る遅延率がｖ²／（Ｖ²−ｖ²）であることに鑑みて、流
    速Ｖを粒子の沈降速度に応じて調節し、チューブ内通過
    粒子を故意に所望の時間だけ遅延させ、粒径に応じて反
    応時間を調節制御することを特徴とする粒子遅延制御式
    チューブ型人工ゼオライト製造装置。
12. 【請求項１２】 チューブ型反応器の途中で１又は複数
    の箇所に、大径粒子を破砕、特に反応の一過程である粒
    子柔軟化作図の生じている粒子を、軽い操作力で細粒化
    する粒子破砕装置を設け、 前記破砕装置に入力された大径粒子を破砕し細粒化する
    と共に、破砕されるまでの間破砕装置内に止め、破砕後
    チューブ内流速中に送り、大径粒子は前記破砕装置内で
    止めることによって反応時間を遅延させ、粒径に応じた
    反応時間の調節を行うようにしたことを特徴とする破砕
    装置付粒子遅延制御式人工ゼオライト製造装置。
13. 【請求項１３】 スラリーを入力し熱水処理して冷却し
    人工ゼオライト化するまでの一連の熱水処理部を全自動
    化し、前記熱水処理部の主要熱量を電力で賄うように
    し、前記電力を他の電力部分と区別して深夜電力で受電
    する深夜電力受電設備を設け、 前記熱水処理部を前記深夜電力で稼働させ、翌朝完成さ
    れた人工ゼオライトを洗浄、乾燥、イオン交換等次の工
    程作業を実行できるよう設備したことを特徴とする深夜
    電力を利用した人工ゼオライトの製造装置。