JP5659219B2 - 塔型固液向流接触装置、固体粒子の洗浄装置、及び、方法 - Google Patents
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Description
式(1): (パドル翼の翼径)/(攪拌室の径)≧0.65
式(2): (パドル翼の翼幅)/(攪拌室の径)≦0.10
を満足する該パドル翼;及び塔本体部の内壁面に沿って垂直方向に延びる少なくとも1つのバッフル;が配置された構造を有し、かつ、該パドル翼の下方に位置する連通口の少なくとも一部を覆う大きさの円盤が、該パドル翼に隣接し、該回転軸の外周と円盤との間に空隙がないように、該回転軸または該パドル翼に取り付けられていることを特徴とする塔型固液向流接触装置が提供される。
また、本発明によれば、塔頂部、塔本体部及び塔底部を有する固体粒子と液体とを向流接触させる塔型固液向流接触装置であって、
(i)該塔本体部に、中央に連通口を有する各環状仕切板により互いに区画されて垂直方向に連設された複数個の攪拌室を備え、
各攪拌室内の下半分の領域内に、
各環状仕切板の連通口を貫通する共通の回転軸に固定されたパドル翼であって、
以下の式(1)及び(2)
式(1): (パドル翼の翼径)/(攪拌室の径)≧0.65
式(2): (パドル翼の翼幅)/(攪拌室の径)≦0.10
を満足する該パドル翼が配置され、かつ、各攪拌室内に、
塔本体部の内壁面に沿って垂直方向に延びる少なくとも1つのバッフルが配置された構造を有し、かつ、
該パドル翼の下方に位置する連通口の少なくとも一部を覆う大きさの円盤が、該パドル翼の上に隣接して該回転軸の外周と円盤との間に空隙がないように、該回転軸または該パドル翼に取り付けられていることを特徴とする塔型固液向流接触装置であり、かつ、
(ii)該円盤は、円形または楕円形であり、かつ、該円盤が円形である場合は、その直径が、該回転軸の直径よりも大きく、かつ、各環状仕切板の連通口の直径に対して0.3〜1.2倍の範囲内の比率を有するものであり、または、該円盤が楕円形である場合は、円形である場合に準じた水平方向の断面積比となるように、長径と短径が選択されるものである塔型固液向流接触装置が提供される。
塔頂部1と塔底部3との間にある塔本体部2には、複数の攪拌室が、中央に連通口41を有する環状仕切板4により互いに区画されて、垂直方向に連設されて配置されている。攪拌室の数は、塔本体部の内径や高さに応じて適宜選定することができ、必要な理論固液接触段数に応じて、2〜100の範囲で変更可能であり、好ましくは3〜50、特に好ましくは4〜20であり、図1の例では5つの攪拌室21〜25に分割されている。各攪拌室は実質的に円筒状であって、攪拌室の高さHと内径Dとの比H/Dは、通常0.1〜4.0であり、好ましくは0.2〜3.0、特に好ましくは0.3〜2.0である。固液密度比、すなわち、[固体の密度]/[液体の密度]が大きい場合は、H/Dを大きくすることが好ましく、また、固液密度比が小さい場合は、H/Dを小さくすることができるので、塔型固液向流接触装置全体の高さを低くすることが可能となる。
環状仕切板4の連通口41は、上下の攪拌室を連通させることができるものであれば、その形状や大きさは限定されないが、連通口に角部があると、該角部に固体粒子が堆積したり、固体粒子または液体の流れが乱れることがあるので、円形であることが好ましい。攪拌室の水平方向の断面積に対する連通口の水平方向の面積の比率は、1〜36%、好ましくは4〜25%である。したがって、連通口が円形である場合は、該環状仕切板の径(攪拌室の内径Dと同じである)に対する該連通口の径の比は、通常0.1〜0.6であり、好ましくは0.2〜0.5である。連通口が大きすぎると、各攪拌室内での固液向流接触が十分行われないままに、固体粒子が直下の攪拌室に排出されてしまうので、この繰り返しにより、塔型固液向流接触装置における固液向流接触が不十分となる。他方、連通口が小さすぎると、各攪拌室内での固液向流接触が十分行われた固体粒子が、直下の攪拌室にいつまでも排出されず、新しい液体との接触が行われない結果、塔型固液向流接触装置における固液向流接触が不十分となるとともに、処理時間が極端に長くなり処理効率が低下する。隣接する攪拌室は、連通口41の水平方向の面積から攪拌軸8の水平方向の断面積を差し引いた水平方向の面積の開口部によって連設されるので、連通口41の水平方向の面積は、攪拌軸8の水平方向の断面積を考慮して選定される。各連通口41の形状及び水平方向の面積は、すべて同一でもよいが、異なるものとしてもよく、例えば、連通口の水平方向の面積を、上方から下方に向かって、漸減してもよい。
パドル翼としては、平パドル翼、V型パドル翼、ファウドラー翼、傾斜パドル翼、プルマージン翼等が挙げられるが、特に、実質的に半径方向の液の流れのみを生じる平パドル翼が好ましいので、以下の説明は、平パドル翼5を例にとって行うこととする。その他のパドル翼を採用する場合は、主に半径方向の液流を生じさせることが必要であり、顕著な軸方向の液流を生じさせない形状の翼とする必要がある。各攪拌室に配置されるパドル翼としては、一部を平パドル翼以外のパドル翼としてもよいが、すべてを平パドル翼5とすることが、攪拌効率を高めることができるので好ましい。パドル翼の羽根板の枚数は、通常2枚〜6枚であり、4枚が、バランスがよいので、特に好ましい。
各攪拌室に配置されるバッフル7は、塔本体部の内壁面に沿って垂直方向に延びる板状の部材であり、バッフル7の存在により、液体に対して、半径方向や周方向の流れだけでなく、上下にも攪拌されるような流れを生じさせることができるので、固体粒子の沈降が緩和され、また、バッフルを配置することにより、固体粒子と液体とが、パドル翼5の回転に伴って、共回りして接触界面の更新が妨げられるのを防ぐこともできる。各攪拌室に配置されるバッフル7は、円周方向に均等間隔に2〜8枚配置すればよく、図示した例では、4枚配置されている。バッフル7の垂直方向の高さ、半径方向の突出高さ、及び取り付け位置は、各攪拌室の高さH及び内径D、パドル翼の形状及び大きさ、固体(スラリー)の供給速度及び液体の供給速度等に応じて定めることができる。各攪拌室に配置するバッフル7は、各攪拌室内において固液向流接触を十分に行わせるために、各攪拌室の下側に偏在する形態で、すなわち、各攪拌室の下半分の領域内に入る位置に配置されていることが好ましく、環状仕切板に直付けして、環状仕切板との間隔がゼロでもよい。
各パドル翼5を固定する回転軸である攪拌軸8は、塔頂部1及び塔本体部2を貫通するとともに、各環状仕切板4の各連通口41を貫通する共通の回転軸である。先に述べたように、隣接する攪拌室は、連通口41の水平方向の面積から攪拌軸8の水平方向の断面積を差し引いた水平方向の面積の開口部によって連設されている。攪拌軸8の径は、連通口41より小さいことはいうまでもないが、径が小さすぎると、攪拌軸8自体の強度が小さくなるとともに、前記開口部の水平方向の面積が大きくなる結果、攪拌室内での十分な固液接触が行われないまま、固体粒子のショートパスが起きるおそれがある。したがって、攪拌軸8の径は、連通口41の径の5〜35%、好ましくは10〜30%、特に好ましくは12〜25%の範囲の大きさとすればよい。
本発明の塔型固液向流接触装置は、パドル翼5に隣接して、該パドル翼5の下方に位置する連通口41の少なくとも一部を覆う大きさの円盤6が、該回転軸の外周と円盤6との間に空隙がないように、該回転軸または該パドル翼に取り付けられているものである。各攪拌室に配置されるパドル翼のすべてについて、パドル翼5に隣接して円盤6を配置してもよいし、一部のパドル翼について、円盤6を配置しなくてもよいが、少なくともパドル翼5の過半について円盤6を配置する。
塔頂部1には、固体粒子入口91、及び、該固体粒子入口91よりも上方に、液体出口94が、塔底部3には液体入口92、及び、該液体入口92よりも下方に、処理物出口93が設けられている。
このような構成の装置において、固体粒子入口91から塔頂部1に導入された固体(スラリー)は、本質的な逆混合を受けることなく、第1の攪拌室21に導入される。固体(スラリー)は、攪拌室21に配置されたパドル翼5の回転で生じる半径方向の液流に随伴して半径方向及び周方向に移動するとともに、攪拌室21の内壁に固着されたバッフル7の作用により分割されてパドル翼5取付位置の上側及び下側に移動し、固体(スラリー)を主とする流れは、該パドル翼5の上下側において循環流を形成することにより、攪拌室内に所定時間滞留するので、攪拌室21内において、固体(スラリー)と液体入口92から導入された液体との固液接触が効果的に達成される。
図1及び図2に示す構成の塔型固液向流接触装置を用いて、ポリフェニレンスルフィド(PPS)粒子を含有する水性スラリー(PPSスラリー)の洗浄処理を行った。
C1=C0*(1−ε)(n−1)
から、算出した。
(式中、C0は、装置入口におけるスラリー中の目的物の濃度、C1は、装置出口におけるスラリー中の目的物の濃度、nは、攪拌室の段数である。本実施例及び比較例においては、目的物はアセトンである。)
図1及び図2の塔型向流接触装置に代えて、図3及び図4に示す塔型向流接触装置を用いて、実施例と同様に洗浄処理を行った。図3及び図4の装置は、各攪拌室内に設けた攪拌翼として、従来翼、すなわち、円盤6が設けられていない平パドル翼5を備えるものとしたことを除いて、図1の装置と同じである。また、攪拌回転数は、実施例とほぼ同じ攪拌動力を得るために、22rpm、30rpm及び40rpmとして、それぞれ攪拌動力及び洗浄効率を測定した。
2 塔本体部
21〜25 攪拌室
3 塔底部
4 環状仕切板
41 連通口
5 平パドル翼
6 円盤
7 バッフル
8 攪拌軸
81 平パドル翼
91 固体粒子入口
92 液体入口
93 処理物出口
94 液体出口
S ショートパス
Claims (14)
- 塔頂部、塔本体部及び塔底部を有する固体粒子と液体とを向流接触させる塔型固液向流接触装置であって、
(i)該塔本体部に、中央に連通口を有する各環状仕切板により互いに区画されて垂直方向に連設された複数個の攪拌室を備え、
各攪拌室内の下半分の領域内に、
各環状仕切板の連通口を貫通する共通の回転軸に固定されたパドル翼であって、
以下の式(1)及び(2)
式(1): (パドル翼の翼径)/(攪拌室の径)≧0.65
式(2): (パドル翼の翼幅)/(攪拌室の径)≦0.10
を満足する該パドル翼が配置され、かつ、各攪拌室内に、
塔本体部の内壁面に沿って垂直方向に延びる少なくとも1つのバッフルが配置された構造を有し、かつ、
該パドル翼の下方に位置する連通口の少なくとも一部を覆う大きさの円盤が、該パドル翼の上に隣接して該回転軸の外周と円盤との間に空隙がないように、該回転軸または該パドル翼に取り付けられていることを特徴とする塔型固液向流接触装置であり、かつ、
(ii)該円盤は、円形または楕円形であり、かつ、該円盤が円形である場合は、その直径が、該回転軸の直径よりも大きく、かつ、各環状仕切板の連通口の直径に対して0.3〜1.2倍の範囲内の比率を有するものであり、または、該円盤が楕円形である場合は、円形である場合に準じた水平方向の断面積比となるように、長径と短径が選択されるものである塔型固液向流接触装置。 - (a)該塔頂部に、固体粒子または固体粒子を含有するスラリーを供給するための固体粒子入口;
(b)該塔頂部の該固体粒子入口よりも上方に、液体を排出するための液体出口;
(c)該塔底部に、該固体粒子との接触用液体を供給するための液体入口;
(d)該塔底部の該液体入口よりも下方に、該固体粒子を該接触用液体と接触処理した後の処理物を取り出すための処理物出口;
が配置された構造を有する請求項1記載の塔型固液向流接触装置。 - 該パドル翼が、平パドル翼である請求項1記載の塔型固液向流接触装置。
- 該各攪拌室の水平方向の断面積に対する各環状仕切板の連通口の水平方向の面積の比率が4〜25%の範囲内である請求項1記載の塔型固液向流接触装置。
- 該連通口が、円形である請求項1記載の塔型固液向流接触装置。
- 各攪拌室の高さHと内径Dとの比H/Dが、0.2〜3.0の範囲内である請求項1の塔型固液向流接触装置。
- 固体粒子がポリアリーレンスルフィド粒子である請求項1記載の塔型固液向流接触装置。
- 請求項1記載の塔型固液向流接触装置を備える固体粒子の洗浄装置。
- 請求項1記載の塔型固液向流接触装置を備えるポリアリーレンスルフィドの製造装置。
- 請求項1記載の塔型固液向流接触装置を用いる固体粒子の固液向流接触方法。
- 請求項8記載の洗浄装置を用いる固体粒子の洗浄方法。
- 請求項1記載の塔型固液向流接触装置を用いるポリアリーレンスルフィド粒子の固液向流接触方法。
- 請求項1記載の塔型固液向流接触装置を用いるポリアリーレンスルフィドの製造方法。
- 請求項8記載の洗浄装置を用いるポリアリーレンスルフィド粒子の洗浄方法。
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