JP2013216360A

JP2013216360A - 粉体充填装置および粉体の充填方法

Info

Publication number: JP2013216360A
Application number: JP2012089042A
Authority: JP
Inventors: Motoshi Nakamura; 元志中村; Hirofumi Koike; 弘文小池; Shinobu Maruno; 忍丸野
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-10-24

Abstract

【課題】粉体の充填時に可燃性粉塵を生じ、粉塵爆発を引き起こす可能性のある粉体を容器に充填する際、充填した粉体の帯電による放電エネルギーを小さく抑制することができ、よって可燃性粉塵に着火することを防止することができるという工業的に優れた効果を有する粉体充填装置および粉体の充填方法を提供する。
【解決手段】容器と、該容器の内部の空間を垂直方向に複数の区画に分割し、垂直方向に移動可能な仕切り板とを備える粉体充填装置および該粉体充填装置を用い、前記仕切り板によって複数に分割された区画毎に、順次前記容器の上部から粉体を投入してそれぞれの区画を粉体で充填し、全ての区画に粉体を充填した後、前記仕切り板を引き上げて、新たに粉体が充填される区画を形成して、所定の粉体充填高さまで繰り返し充填することを特徴とする粉体の充填方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、粉体の充填時に可燃性粉塵を生じ、粉塵爆発を引き起こす可能性のある粉体を容器に充填する際、充填した粉体の帯電による放電エネルギーを小さく抑制することができ、よって可燃性粉塵に着火することを防止することができるという工業的に優れた効果を有する粉体充填装置および粉体の充填方法に関するものである。

粉体を容器に充填する際、容器内に堆積した粉体層の表面上で強い静電気放電を生じることがある。この放電をコーン放電と呼び、可燃性粉塵に着火する可能性があることが知られており、例えば、非特許文献１には、サイロやコンテナに低い導電性の粉体を充填する際、充填配管の壁との摩擦により粉体が帯電し、帯電した粉体の蓄積により粉体層に大きな電界が発生することで、コーン放電を生じることが記載されている。これらのコーン放電を抑制する方法として、例えば、非特許文献２には、粉体充填の際に、サイロの中心に除電棒を設置する方法が記載されている。

Journal of Loss Prevention in the process Industries 14(2001) 123-128 ／Dr.Martin Glor 山隈瑞樹（（独）労働安全衛生総合研究所）、ＣＨＯＩＫｗａｎｇ‐Ｓｅｏｋ、（（独）労働安全衛生総合研究所）、最上智史（春日電機株式会社）著「安全工学研究発表会講演予稿集」、安全工学会出版、第４５−第４８頁（棒状接地体による粉体層における着火性静電気放電抑制効果）

しかしながら、上記の非特許文献２に記載された方法では、コーン放電を抑制するには多数の除電棒を設置する必要がある為、設備の規模が大きくなるばかりか、挿入間隔の基準は定まっておらず、実用段階ではなかった。
かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、粉体の充填時に可燃性粉塵を生じ、粉塵爆発を引き起こす可能性のある粉体を容器に充填する際、充填した粉体の帯電による放電エネルギーを小さく抑制することができ、よって可燃性粉塵に着火することを防止することができるという工業的に優れた効果を有する粉体充填装置および粉体の充填方法を提供する点にある。

本発明者らは、鋭意検討の結果、本発明が、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、容器と、該容器の内部の空間を垂直方向に複数の区画に分割し、垂直方向に移動可能な仕切り板とを備える粉体充填装置にかかるものである。
また、本発明は、上記の粉体充填装置を用い、前記仕切り板によって複数に分割された区画毎に、順次前記容器の上部から粉体を投入してそれぞれの区画を粉体で充填し、全ての区画に粉体を充填した後、前記仕切り板を引き上げて、新たに粉体が充填される区画を形成して、所定の粉体充填高さまで繰り返し充填することを特徴とする粉体の充填方法にかかるものである。

本発明により、粉体の充填時に可燃性粉塵を生じ、粉塵爆発を引き起こす可能性のある粉体を容器に充填する際、充填した粉体の帯電による放電エネルギーを小さく抑制することができ、よって可燃性粉塵に着火することを防止することができるという工業的に優れた効果を得ることができる。

本発明の粉体充填装置および粉体の充填方法を示す図である。本発明の実施例１で用いる仕切り板を示す図である。本発明の実施例１で用いる仕切り板の水平断面を示す図である。

（１）粉体充填装置
本発明の粉体充填装置は、容器と、該容器の内部の空間を垂直方向に複数の区画に分割し、垂直方向に移動可能な仕切り板とを備える。
容器としては、円筒形であることが好ましい。
本発明においては、容器の上部から粉体が投入され、粉体充填装置として、容器と、該容器の上部に配置されるホッパーと、該ホッパーに接続され、該容器の内部へ配置されるホースと、該容器の内部の空間を垂直方向に複数の区画に分割し、垂直方向に移動可能な仕切り板とを備えることが好ましい。

本発明において、容器と、該容器の上部に配置されるホッパーと、該ホッパーに接続され、該容器の内部へ配置されるホースとを備える装置としては、例えば、粉体を一時的に溜めておき、容器に落とすためのホッパーと、該ホッパーに接続され、容器に粉体を送り込むホース（シューターとも呼ばれる）とを組み合わせたソックローディング装置や、ホースの先端にさらにデンスローダーと呼ばれる装置を接続したデンスローディング装置等の装置が挙げられる。

本発明に用いるホースは、前記仕切り板によって、複数の区画に分割された容器の内部に、粉体を投入するためのホースであり、例えば、塩化ビニールの様な柔軟性のホースであり、前述のようにホッパーに接続して粉体を投入する。

本発明に用いる仕切り板は、容器の内部の空間を垂直方向に複数の区画に分割することができる板状、もしくは網目状の構造物であれば特に制限は無いが、好ましくは、容器内で格子状に組み立て可能な板である。さらに好ましくは、導電性の板で、接地して使用するのが望ましい。組み立て可能な板とすることで、容器の開放部が容器の直径より小さい場合でも、容器内に仕切り板を設置することが可能となる。導電性の仕切り板を接地して使用しない場合、帯電した仕切り板から静電気放電が発生し、粉塵に着火する危険がある。接地の方法としては、例えば、導電性のワイヤーを介して、又は接地された容器と常時接触させることで接地する。

本発明に用いる仕切り板は、仕切り板によって複数に分割された全ての区画が、下記式（１）を満たすことが好ましい。

Ｓ＜（^１．６８√（Ｅｓ／（５．２２×ｄ^１．４６））×π／４）（１）
（式中、Ｓは、仕切り板によって複数に分割された任意の区画の面積（ｍ^２）を表し、Ｅｓは、粉体の統計的最小発火エネルギー（ｍＪ）を表し、ｄは、粉体の中心粒径（mm）を表し、πは、円周率を表す。）
ここで、粉体の中心粒径とは、乾式篩法により求めた粉体の粒度分布の篩上累積５０％（一般にＤ５０と呼ばれる）を意味する。
上記式（１）における粉体の中心粒径（ｄ）は、コーン放電の放電エネルギー（Ｗ）と容器の直径（Ｄ）の関係を示す下記式（２）から算出することができ、容器の直径、すなわち粉体表面の面積を小さくすることでコーン放電エネルギーを小さくすることが可能となる。
Ｗ＝５．２２×Ｄ^３．３６×ｄ^１．４６（２）
上記式（１）における粉体の統計的最小発火エネルギー（Ｅｓ）は、下記式（３）から算出する。
Ｅｓ = 10^(logE2-I[E2]・(logE2-logE1)/((NI+I)[E2]+1)) （３）
（式中、E2は、IEC方式に準拠したキューナー社の試験装置「MIKE-3」において、可燃性粉じんに着火させた最も低い放電エネルギーを表し、E1は同試験装置において、少なくとも10回以上着火しなかった放電エネルギーを表す。また、I[E2]は、E2で着火した試験回数を意味し、(NI+I)[E2]は、E2での試験トータル回数を意味する。）

本発明に用いる仕切り板は、垂直方向に移動可能であるが、人が粉体充填装置の中に入って、持ち上げてもよいし、例えば、粉体充填装置の上部からワイヤーによって吊り下げることによって、垂直方向に移動させてもよい。

本発明に用いるワイヤーは、針金や電線、ロープが挙げられる。

また、前記ワイヤーは、巻き取り機と接続され、ワイヤー長さを調整することで仕切り板の位置を任意に調整する機能を有していてもよい。

本発明に用いる巻き取り機は、前記ワイヤーを巻き取ることで、ワイヤー長さを調整するためのもので、人がハンドルを使って巻き取ってもよいし、電気モーターを使って電動で巻き取ってもよい。

本発明に用いるホッパーは、粉体を一時的に溜めておき、容器に落とすための設備であって、下部に傾斜と開閉可能な蓋が付いている道具であることが好ましい。

本発明に用いる容器は、粉体を貯蔵するための容器やコンテナ、あるいは化学反応を行う際に用いる触媒を充填する反応器を挙げることができ、例えば縦型円筒容器や管に充填グリッドと呼ばれる網目状の床が設置された固定層式反応器等に用いる場合、特に効果的である。本発明においては、容器に粉体を充填することによって、粉体層が形成される。

本発明に用いる仕切り板を適用する容器の直径は、０．５ｍ以上であることが好ましい。０．５ｍ以上である場合、発生するコーン放電エネルギーが大きく、粉塵への着火リスクが高まるため本発明を好適に用いることができる。

本発明に用いる仕切り板を適用する粉体の中心粒径は、１ｍｍ以上であることが好ましい。１ｍｍ以上である場合、発生するコーン放電エネルギーが大きく、粉塵への着火リスクが高まるため本発明を好適に用いることができる。

本発明に用いる仕切り板を適用する粉体の体積抵抗率は、１０^１０Ω・ｍ以上であることが好ましい。体積抵抗率が１０^１０Ω・ｍ以上の粉体は、帯電した静電気が接地した容器等へ逃げにくく、発生するコーン放電エネルギーが大きくなり、粉塵への着火リスクが高まるため本発明を好適に用いることができる。

本発明に用いる仕切り板を適用する粉体の充填速度は、１０００ｋｇ／ｈｒ以上であることが好ましい。容器が大きい場合、効率的に粉体を充填するために１０００ｋｇ／ｈｒ以上の充填速度で充填されることがあり、その場合、前記ホースとの摩擦による粉体の帯電量が大きくなり、すなわち発生するコーン放電エネルギーが大きくなり、粉塵への着火リスクが高まる。そのような場合に、本発明を用いて、１０００ｋｇ／ｈｒ以上の充填速度で充填すると、着火のリスクを低くできる。

（２）粉体の充填方法
本発明の粉体の充填方法は、本発明の粉体充填装置を用い、前記仕切り板によって複数に分割された区画毎に、順次前記容器の上部から粉体を投入してそれぞれの区画を粉体で充填し、全ての区画に粉体を充填した後、前記仕切り板を引き上げて、新たに粉体が充填される区画を形成して、所定の粉体充填高さまで繰り返し充填する。

本発明において、粉体を仕切り板の各区画に充填する場合、仕切り板の１区画の７０％〜１００％の高さまで充填を行い、次の区画に充填位置を変更する方法が好ましい。充填高さを７０％以上とすることで１区画の充填量を多くでき、所定の粉体充填量となるまでの仕切り板を引き上げる回数が減るので、作業効率が良い。一方、仕切り板の高さを越えて粉体を充填した場合、仕切りが粉体に埋まり、仕切り板で区画を分ける効果が得られなくなる。

本発明の粉体の充填方法に用いる粉体として、プロピレンと過酸化物とを反応させてプロピレンオキサイドを得るためのエポキシ化固体触媒であることが好ましく、少なくとも粉体の一部が一度反応器に充填され、実反応に用いられた後に反応器から抜き出されたリサイクル触媒を含むことがより好ましい。リサイクル触媒には反応液由来の可燃性物質が付着し、統計的最小発火エネルギーが低くなるので、粉じんへの着火リスクが高まるため本発明を好適に用いることができる。

次に本発明を実施例により説明する。

プロピレンと過酸化物を反応させてプロピレンオキサイドを得るためのエポキシ化触媒を反応器（１）に充填し、エポキシ反応器とした。
該触媒を実反応に用いた後、抜き出したリサイクル触媒の統計的最小発火エネルギーは１３mＪであり、実反応使用前と比較して、統計的最小発火エネルギーは１６７mＪ低下していた。
該リサイクル触媒の中心粒径は、１．４８ｍｍであった。
高さ２０ｃｍで、エポキシ反応器（１）断面を、図２、３に示すように、一区画の面積が０．９５ｍ^２以下となるように格子状に分割する金属製の仕切り板（４）を反応器内で組み立て、反応器充填グリッド（２）上に置いた。
仕切り板は、金属製のワイヤー（５）と接続し、ワイヤーを介して接地した。
ワイヤーは、反応器上部で巻き取り機（６）と接続した。
抜き出したリサイクル触媒（３）をホッパー（７）に投入し、ホース（８）から仕切り板の１区画毎にリサイクル触媒を充填した。
該触媒を仕切り板（４）の全区画において、高さ１６ｃｍの位置まで充填したところで充填を中断し、仕切り板を持ち上げて、充填した触媒上に置き、充填を再開した。
充填作業中、反応器内には該触媒の粉塵が舞っていた。
こうして一基の反応器に必要な充填量までリサイクル触媒を充填して、触媒層を形成して新たなエポキシ反応器とした。
リサイクル触媒の充填作業において、反応器内の該触媒粉塵への着火は見られなかった。

（１）反応器
（２）充填グリッド
（３）触媒
（４）仕切り板
（５）ワイヤー
（６）巻き取り機
（７）ホッパー
（８）ホース

Claims

容器と、該容器の内部の空間を垂直方向に複数の区画に分割し、垂直方向に移動可能な仕切り板とを備える粉体充填装置。
容器と、
該容器の上部に配置されるホッパーと、
該ホッパーに接続され、該容器の内部へ配置されるホースと、
該容器の内部の空間を垂直方向に複数の区画に分割し、垂直方向に移動可能な仕切り板と
を備える粉体充填装置。
前記仕切り板によって複数に分割された全ての区画が、下記式（１）を満たす請求項１または２に記載の粉体充填装置。

Ｓ＜（^１．６８√（Ｅｓ／（５．２２×ｄ^１．４６））×π／４）（１）
（式中、Ｓは、仕切り板によって複数に分割された任意の区画の面積（ｍ^２）を表し、Ｅｓは、粉体の統計的最小発火エネルギー（ｍＪ）を表し、ｄは、粉体の中心粒径（mm）を表し、πは、円周率を表す。）
前記仕切り板は、前記粉体充填装置の上部からワイヤーによって吊り下げされている請求項１〜３のいずれかに記載の粉体充填装置。
前記ワイヤーが巻き取り機と接続され、ワイヤー長さを調整することで前記仕切り板の位置を任意に調整する機能を有する請求項４に記載の粉体充填装置。
前記仕切り板が、導電性の金属である請求項１〜５のいずれかに記載の粉体充填装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の粉体充填装置を用い、前記仕切り板によって複数に分割された区画毎に、順次前記容器の上部から粉体を投入してそれぞれの区画を粉体で充填し、全ての区画に粉体を充填した後、前記仕切り板を引き上げて、新たに粉体が充填される区画を形成して、所定の粉体充填高さまで繰り返し充填することを特徴とする粉体の充填方法。
粉体がプロピレンと過酸化物を反応させてプロピレンオキサイドを得るためのエポキシ化触媒である請求項７に記載の方法。
少なくとも粉体の一部が一度反応器に充填され、実反応に用いられた後に反応器から抜き出されたリサイクル触媒を含む請求項７または８に記載の方法。