JP4472474B2 - 化学吸収剤の製造プロセス及び新規の化学吸収剤製剤 - Google Patents

Description

本発明は化学吸収剤の製造プロセス及び新規の化学吸収剤製剤に関する。

化学吸収剤は、例えば、混合気体からの特定の分子種の除去といった、１つまたはそれ以上の分子種の除去に用いられる。ソーダ石灰はそのような化学吸収剤の１つであり、例えば、麻酔呼吸システム、及び呼吸される空気を含む他の適用例における二酸化炭素の吸収に広く用いられる。

化学的に活性のソーダ石灰を作るために、水酸化カルシウムを水酸化ナトリウム及び/又は水酸化カリウムと混合し、水を含む生石灰混合物を生成する。生石灰混合物中の成分比は、水酸化カルシウムが96-98％で、水酸化ナトリウム及び/又は水酸化カリウムが2-4％である。最終製品は典型的に81-87％の生石灰混合物と13-19％の水とを含む。さらに、通常は、使用及び消耗の度合いの視覚的表示を提供するために、pHを感知する指示薬色素が存在する。この指示薬色素は生石灰混合物中に典型的には0.01-0.1％の非常に低いレベルで存在する。

公知のソーダ石灰製剤は全て、様々な度合いで、製品の破砕性及び破損の結果生じた塵及び微粒子を含んでいる。そのような塵の存在は、特に、製品が麻酔（又は他の）呼吸システムでの使用を意図されている場合には、微粒子が吸入されるかもしれないので、望ましくない。

そこで、上記の問題を克服または実質的に軽減する化学吸収剤の製造プロセスが発明された。

本発明に従った固形粒剤状の化学吸収剤の製造プロセスは、以下のステップを有する。
a) 化学吸収剤の成分を水と混合してペースト状にし、b) 実質的に半球状の対応する凹部が形成された１対の逆回転する接触ローラー間に前記ペーストを通過させる。
本発明に従ったプロセスは、主に、化学吸収剤が実質的に球状の粒剤に形成されることにおいて、都合が良い。その結果として、粒剤は、砕けて塵を生じ得る突起したエッジ又は角を持たない。この粒剤は従来の粒剤よりも破砕性が著しく低く、通常の使用において一貫して形状の一体性が維持される。

逆回転ローラーの表面及び回転は、ローラーが接触する点で、ローラーの凹部が実質的に球状の型を形づくるようになっている。最も好ましくは、半球状の凹部が稠密六方アレイに配置される。

好ましくは、ローラーの回転方向、及びローラー間へのペースト供給方向は、ペーストが下向きに移動するように、即ち、ローラー間のペーストの移動が重力によって補助されるようになっている。

ローラーが回転すると球状の型が再び開き、成形されたペーストの球を露出する。ローラーから球を取り出す手段が備えられることが好ましい。最も好ましくは、そのような手段は、各ローラーに近接して配置されて高速且つ高エネルギーの空気の接線ブレードを発生するエアナイフである。

化学吸収剤製剤の球状の固形粒剤は新規であると信じられ、本発明の更なる態様を表わす。

本発明に従ったプロセスは、広範囲の化学吸収剤製剤の球状の粒剤を製造するのに用いられ得る。しかしながら、本発明に従ったプロセスは、ソーダ石灰製剤に関して特に便利なことがわかった。さらに、改良された機械的強度を示し、本発明のプロセスによる製造に特に良く適した、新規のソーダ石灰製剤が開発された。

従って、本発明の別の態様に従い、大きな割合の水酸化カルシウムと、小さな割合の水酸化ナトリウム及び/又は水酸化カリウムと、水との混合物から成り、さらにゼオライトを含む、ソーダ石灰製剤が提供される。

例えば、ナトリウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、又はカリウムを含むゼオライトといった、様々な形態のゼオライトが用いられてよい。本発明の好ましいゼオライトは、ケイ酸アルミニウムナトリウムである。
ゼオライトは、好ましくは製剤中に0.1から10％ w/wのレベルで存在し、より好ましくは2％から6％w/wである。

次に、本発明を、説明の目的に限り、以下の本発明の最も好ましいソーダ石灰製剤の球の製造を参照して、より詳細に述べる。
水酸化カルシウム 77重量部
水酸化ナトリウム 3重量部
ケイ酸アルミニウムナトリウム 4重量部
水 16重量部
pH感知指示薬色素 0.03重量部
必要量の水酸化カルシウム、ケイ酸アルミニウムナトリウム、及び指示薬色素（全て微粉末状）
を混合し、均質な混合粉末にする。
必要量の水酸化ナトリウムと水とを混合し、均質な苛性溶液にする。
苛性溶液を混合粉末に加える。両者を混ぜ合せて堅練りのペースト状にする。

上述のペーストは、処理前に20から60分間寝かせ、ペーストの軟度がより硬くなると都合が良いことがわかった。

そして、ペーストは図１に模式的に示されているプロセッサに供給される。
プロセッサは２つの逆回転する接触ローラー１、２を有する。ローラー１、２が接触する点での回転方向は、ローラー１、２の表面が両方とも下へと動くようになっている。
ローラー１、２はそれぞれ、同じ直径の半球状のくぼみを有するようにプロファイル(profile)されている。作られる製品によって、直径は3、3.5、または4mmである。この半球状のくぼみは、稠密六方配列になっている。

２つの接触ローラー１、２のプロファイルされた形状及び相対運動は、２つのローラー１、２の表面が合わさる点で、２つの向かい合う半球状の列から完全な球状の型の列が作られるように、同期している。この２つローラー１、２の回転速度は同期しており、分速０から30回転の間で可変である。

ペースト３はかたまりの状態で、プロセッサ最上部に取付けられた供給ホッパー４に、ペースト３がローラー１、２の下方向に回転している表面に載るように供給される。別の変形例では、ペーストはローラー間に供給されるシート状に形成される。

ローラーの動きは、ローラーが接触する点で、ペーストをローラー間に引き下ろす。そしてソーダ石灰のペーストは、ローラーが形成する球状の型一杯に、圧縮して押し込まれる。

ローラーが回転すると球状のくぼみが再び開き、成形されたペーストの球５の列を露出する。この球５は、通常、それ自体の重さによってプロセッサから落ちることはなく、球が成形された２つの半球状のくぼみのいずれかの中に付着している。成形された球５がどちらのローラーのくぼみに付着するかを左右する要因はないので、結果として、両方のローラーは、下側から回転してくる際、プロファイルされた穴の一方は空で、他方には成形された球が詰まっている。

ローラー表面にプロファイルされたくぼみは、次の回転の際に更にペーストを取り込めるように、成形されたペーストの球５を出して空にされなければならない。従って、成形された球５をくぼみから除去する放出機構が必要である。
エアナイフ６、７がローラー１、２のそれぞれに近接して取り付けられ、高速且つ高エネルギーの空気のブレードが、ローラー１、２の表面に対して接線方向に、ローラー１、２の全長に渡って向けられる。

ローラー１、２が回転すると、成形された球５が詰まったくぼみの列が、成形された球５の側面に当たる空気のブレードと同一線上に並び、球５をくぼみから取り出す。
プロセッサの後ろから十分な距離をもって始まるコンベヤベルト８がその下を通過し、落下する球５を集める。成形された球５はコンベヤに沿って、連続したベルトオーブン９の中へと移動する。

第１の乾燥ステージは100℃前後の緩やかな乾燥で、その間、水分の大半が製品から除去される。この低温ステージは２つの都合の良い効果を有する。第１に、低温ステージは、構造内にストレスを生じ得て結果的に製品の物理的強度を減少させる、急速な乾燥を防止すると信じられる。第２に、低温は、まだ溶液の状態の水酸化ナトリウムが球５の表面へと移行するのを防止すると信じられる。水酸化ナトリウムが球５の表面へと移行すると、高アルカリ度の外側層を生成するが、内部は低アルカリ度になり、活性が乏しくなるであろう。

第２の乾燥ステージは温度を140℃前後に上げている。このステージでは、製品は水分１％未満まで完全に乾燥される。この乾燥のレベルは、ソーダ石灰の球５内の微視的な石灰粒子間の結合を生じさせるので、重要である（溶液から溶解したイオンが出てきて石灰粒子間の結合を形成するのであると信じられる）。
オーブン９から出ると、乾燥した球５はコンベヤベルト８から落とされ、適切な容器１０の中に集められる。

本発明のプロセスによるソーダ石灰の球５の形成中、幾つかの球が僅かな“型の継目”を円周上に有するのが見受けられる。この完成品の発塵性は既に低いにもかかわらず、この“型の継目”は、ソーダ石灰の球に破砕性が増した領域を存在させることになり得る。製造プロセスに除塵ステージを含むと都合が良いことがわかった。

除塵装置は、穿孔された薄板鋼でできた回転シリンダーを有する。孔のサイズ及びピッチは、微粒子及び塵だけが抜け落ちて、球はシリンダー内に残るようになっている。除塵シリンダーの回転速度は分速３０から６０回転の間である。

完全に乾燥したソーダ石灰の球が除塵装置に導入される。球は、転がり始めると、安定して流れる循環運動に入る。そうすると、球は互いにぶつかり合って回転し、研磨作用を生じて“ばり”または型の“継目”のかけらが壊れてとれる。

十分な時間の後、球は滑らかになり、一方、発生した塵は孔を抜け落ちて、製品から分かれる。その結果、いかなる不規則性も除去されたので、製品の破砕性は著しく削減される。

ソーダ石灰を化学的に活性に（CO₂を吸収可能に）するために、最終製品は13から19％（上述の製剤では16％）のレベルの水を含まなければならない。

乾燥プロセスの間は、物理的な強度を生じるために製品を完全に乾燥させる必要がある。従って、存在する水分はCO₂活性に不十分であり、これに達するために製品に必要な水を再び加えなければならない。

重量において16％の必要最終製品含水率に達するために、除塵された製品を“ウェットバック(wet back)"する水の必要量が計算される。次に、この水が乾燥した製品に加えられ、混合物は、水を分散するのに十分な時間、機械的に攪拌される。そして、完全な水分の平衡が生じるまで、ソーダ石灰は気密容器に密封される。

この製品は、部分的に形成された球及び/又はウェットバックプロセス中に生成された微粒子を含むことがある。これらを除去するために、ソーダ石灰は梱包前に適切なスクリーンでふるいにかけられる。

本発明で用いられるプロセッサーの一例である。

符号の説明

１：ローラー
２：ローラー
３：ペースト
４：供給ホッパー
５：ペーストの球
６：エアナイフ
７：エアナイフ
８：コンベヤベルト
９：ベルトオーブン
１０：容器

Claims (5)

1. 固体粒剤の形態のソーダ石灰化学吸収剤の製造方法であって、
   a) 前記化学吸収剤の成分を水と混合してペースト状にするステップと、
   b) 実質的に半球状の対応する凹部が形成された１対の逆回転する接触ローラー間に前記ペーストを通過させるステップであって、前記ローラーの表面が合わさる点で対応する半球状の凹部から球状の型が形づくられるように前記ローラーが同期されているステップと、
   c) 得られた粒剤を完全に乾燥させるステップと、
   d) 粒剤の含水量を１３から１９％とするように加水するステップと、
   を有し、
   前記乾燥させるステップが、第１の乾燥ステージと、第２の乾燥ステージと、を含み、前記第１の乾燥ステージの温度が１００℃であり、前記第２の乾燥ステージの温度が１４０℃である、前記製造方法。
2. 前記半球状の凹部が稠密六方アレイに配置される、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記ローラーの回転方向及び前記ローラー間への前記ペーストの供給方向が、前記ペーストが下へと移動するようになっている、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記ローラーから前記製剤の粒剤を取り出す手段を備える、請求項１から３の任意の１つに記載の製造方法。
5. 前記手段が、前記ローラーのそれぞれに近接して配置されて高速且つ高エネルギーの空気の接線ブレードを発生するエアナイフである、請求項４に記載の製造方法。

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