JP6681702B2 - 固体と流体との分離装置 - Google Patents

Description

本発明は固体と流体との分離装置に関し、たとえばポリアミドなどの樹脂組成物の製造装置からの排気通路などに好適に設置することができる、固体と流体との分離装置に関する。

特許文献１には、テレフタル酸成分とジアミン成分とを含む半芳香族ポリアミドの製造方法が記載されている。この製造方法においては、所定の温度条件のもとで、テレフタル酸の粉末の状態を保つように、実質的に水を含有させずに、溶融したジアミンをテレフタル酸粉末に添加して撹拌し、テレフタル酸とジアミンとの反応による塩の生成と、塩の重合による低重合体の生成反応と行って、塩と低重合物との混合物を得る。反応の際には水蒸気が発生するので、これを反応装置よりも上方の系外に排出することが必要である。

特許第５５４６６２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の反応系においては、水蒸気のほかにジアミンのミストも発生し、さらに撹拌を行うことから系内で粉体が舞い上がる。舞い上がる粉体としては、原料のテレフタル酸、生成された塩、生成された低重合体が挙げられる。

このうち、水蒸気やジアミンのミストは系外に排出する必要があり、原料や生成物は系内に残すことが必要である。このためにはフィルタ装置を使用することが想定されるが、系内からの固体と流体とを含んだ混合流動体がフィルタ装置を通ることになるため、たとえばバグフィルタなどを用いると短時間のうちに目詰まりが発生する。

そこで本発明は、固形成分である固体と、湿り成分である流体とを含んで下方の系内から上がってくる混合流動体における当該固体と流体とを、詰まりなどを発生させずに適正に分離できるようにすることを目的とする。

この目的を達成するため、本発明の固体と流体との分離装置は、
湿り成分と固形成分とを含んで下方の系内から系外に向けて上がってくる混合流動体を通す経路に、前記混合流動体に遠心力を付与させるための回転羽根を設け、
前記回転羽根は、中心部から径方向の外向きに配置された複数の羽根体と、回転羽根における混合流動体の流入部の中心部を覆い、混合流動体が回転羽根の中心部に流入するのを防止して、混合流動体を回転羽根の中心部の外側の外周側環状部に案内する邪魔部材とを有し、
前記経路に、前記回転羽根を収容する収容室を構成する壁体であって、前記遠心力の作用によって回転羽根の径方向に沿って外向きに投射された混合流体物のうちの固形成分を受け止めて、この受け止めた固形成分を前記系内に落下させるとともに、前記投射された混合流動体のうちの流体の系外への排出は阻害しない壁体を設けるようにしたものである。

本発明によれば、壁体を加熱する手段を有することが好適である。
本発明の固体と流体との分離装置は、ポリアミドの重合装置に接続されて、前記重合装置から上がってくる混合流動体に対して用いられるものであることが好適である。

本発明によれば、回転羽根によって遠心力が付与された混合流体のうち、固形成分は、壁体により受け止めたうえで、重力の作用により落下させて系内に回収することができる。なお本発明において、固形成分とは、粒子などの固体のみならず、固体の周囲に流体などが付着して一体化したものをも含むものとする。

回転羽根によって遠心力が付与された混合流体のうち、気体成分やミストなどの流体は、壁体により案内して系外に排出させることができる。
したがって本発明によれば、固体と流体とを含んで下方の系内から上がってくる混合流動体における当該固体と流体とを、詰まりを発生させることなしに確実に分離することができる。

本発明によれば、回転羽根に邪魔部材を設けることで、回転羽根において強い遠心力が作用している外周側環状部に混合流動体を送りこむことができ、したがって効率よく分離を行うことができるうえに、遠心力の弱い回転羽根の中心部に混合流動体が流入することを防止して、回転羽根の中心部への固体や、固体と粘着性流体との一体化物や、粘着性流体の付着による詰まりの発生を防止することができる。

本発明によれば、壁体を加熱する手段を有することで、固体と粘着性流体との一体化物や、粘着性流体が壁体に受け止められたときに、粘着性流体を昇温させてその粘度を低下させることができ、したがって一体化物や粘着性流体を系内に流下させることができて、これらが壁体に付着することによる詰まりの発生を防止することができる。

本発明の固体と流体との分離装置は、ポリアミドの重合装置に接続されて、この重合装置から上がってくる混合流動体に対して用いられるものであることで、ポリアミドの重合装置において発生する水蒸気やジアミンのミストを効果的に系外に排出することができるのみならず、混合流動体に含まれる原料や生成物を確実に系内に回収することができる。

本発明の実施の形態の固体と流体との分離装置の断面図である。 同分離装置における回転羽根の立体図である。

以下、本発明の固体と流体との分離装置の実施の形態を、ポリアミドの製造装置を例にとって説明する。
図１において、１はポリアミドの製造装置であって、この製造装置１は、詳細には回転式の撹拌装置を備えた反応装置２にて構成されている。反応装置２には、本発明の実施の形態の固体と流体との分離装置１１が接続されている。

詳細には、反応装置２の上部にはフランジ３を備えた開口４が形成されており、このフランジ３を用いて分離装置１１が接続されている。分離装置１１は、円筒体１２とＴ形管１３とを有し、上下方向に配置された円筒体１２の下端の開口１４の周囲のフランジ１５が反応装置２の開口４のフランジ３に締結されるとともに、円筒体１２の上端の開口１６の周囲のフランジ１７が、横向きのＴ字形となるように配置されたＴ形管１３の下側フランジ１８に締結されている。下側フランジ１８が円筒体１２のフランジ１７に締結されたときに、Ｔ形管１３の下端突出部１９が、円筒体１２の上端の開口１６から円筒体１２の内部に入り込むように構成されている。

Ｔ形管１３の上端部２１の開口２２の周囲には上側フランジ２３が設けられている。上側フランジ２３には、開口２２を塞ぐための蓋２４が締結されている。蓋２４には円盤状のベアリングホルダ２５が取り付けられている。蓋２４には植え込みボルト２６が締結され、この植え込みボルト２６は、ベアリングホルダ２５を貫通したうえで、ベアリングホルダ２５よりも上側に突出している。そして植え込みボルト２６におけるベアリングホルダ２５よりも上側に突出した部分にはスリーブ２７が外ばめされている。さらに、植え込みボルト２６におけるスリーブ２７よりも上側に突出した部分が、モータ２８のフランジ２９を貫通している。植え込みボルト２６にナット３０がねじ合わされることで、蓋２４と、ベアリングホルダ２５と、スリーブ２７と、モータ２８のフランジ２９とが共締めされている。これによって、ベアリングホルダ２５が蓋２４に固定され、モータ２８は、スリーブ２７がスペーサとして機能することで、ベアリングホルダ２５から上方へ距離をおいた位置に固定されている。すなわち、ベアリングホルダ２５とモータ２８のフランジ２９との間には空間３１が形成されている。

Ｔ形管１３の内部の中心部には、上下方向の円筒状のシャフトホルダ３５が配置されている。シャフトホルダ３５は、その上端が蓋２４に取り付けられることで、蓋２４によって吊り下げ支持された状態となっている。シャフトホルダ３５の内部には、シャフト３６が上下方向に配置されている。

シャフトホルダ３５の下端はＴ形管１３の下端突出部１９の下端開口の位置に達しており、このシャフトホルダ３５の下端にはベアリングホルダ３７が設けられており、このベアリングホルダ３７によってベアリング３８が保持されている。シャフト３６は、その下端側の位置において、ベアリング３８によって、下向きの移動が阻止された状態で回転自在に支持されている。３９はベアリング押さえである。ベアリング押さえ３９には、シャフト３６の外周面に摺動可能に接するパッキン４０が設けられている。パッキン４０によって、シャフトホルダ３７の下端側の位置において、ベアリング３８を含むシャフトホルダ３７の内部と、その外部とがシールされている。

シャフトホルダ３５の上端側に対応したベアリングホルダ２５には、ベアリング４１が保持されている。シャフト３６は、その上端側の位置において、ベアリング４１によって、上向きの移動が阻止された状態で回転自在に支持されている。４２は、ベアリング押さえである。

すなわち、シャフト３６は、シャフトホルダ３５の内部において、ベアリング３８、４１によって、上下方向への移動が阻止された状態で、回転自在に支持されている。かつ、シャフトホルダ３５の内部は、パッキン４０によって、Ｔ形管１３の内部からシールされた状態とされている。

シャフト３６におけるベアリング押さえ４２から上方に突出した上端部と、モータ２８の回転軸とは、調心継手４３によって互いに連結されている。つまり、シャフト３６は、モータ２８によって回転駆動されるように構成されている。

円筒状のシャフトホルダ３５の内部には、エアパージチューブ４５が設けられている。このエアパージチューブ４５は、その上部がベアリングホルダ２５とベアリング押さえ４２とを貫通して空間３１に達しており、その上端が空間３１においてパージエア供給エルボ４６に連通されている。この供給エルボ４６には、図外の供給源からパージエアが供給される。エアパージチューブ４５の下端は、ベアリングホルダ３７の内部に入り込んで、このベアリングホルダ３７の内部に形成されたエア通路４７に連通している。エア通路４７は、ベアリングホルダ３７の上端面において、シャフトホルダ３５の下端側の内部と連通している。

ベアリングホルダ２５とベアリング押さえ４２とを貫通するパージエア排出路４８が形成されており、この排出路４８は、シャフトホルダ３５の上端側の内部と、ベアリング押さえ４２に取り付けられたパージエア排出エルボ４９とを連通する。

Ｔ形管１３には横向きの排出路５０が形成されている。この排出路５０は、先端の開口５１と、開口５１の周囲のフランジ５２とを有する。排出路５０は、フランジ５２によって排出管５３に接続されている。

シャフト３６の下端部５５は、Ｔ形管１３の下端開口およびシャフトホルダ３５の下端から下向きに突出して、円筒体１２の内部に同心状に入り込んでいる。そしてこの下端部５５には、回転羽根５６が取り付けられている。図１および図２に示すように、回転羽根５６は、シャフト３６の下端部５５に外ばめされるスリーブ５７と、スリーブ５７から径方向の外向きに放射状に突出するように設けられた板状の羽根体５８とを有する。羽根体５８は、スリーブ５７の周方向に沿って等間隔で複数が設けられている。回転羽根５６の底部には、邪魔部材５９が設けられている。邪魔部材５９は、円板状に形成され、その外径が回転羽根５６の外径よりも小さくなるように形成されて、回転羽根５６に対して同心状に形成されている。その結果、回転羽根５６を下から見たときに、この回転羽根５６の中心部は邪魔部材５９によって覆われており、中心部の外側の外周側環状部のみに、製造装置１からの混合流動体の流入口６０が形成されている。以上によって、円筒体１２の内部に回転羽根５６のための収容室６１が形成され、互いに同心状に配置された回転羽根５６の外周と円筒体１２の壁体６２との間にはわずかな隙間６３が形成されている。

円筒体１２の壁体６３の外周には、加熱装置６４が設けられている。加熱装置６４は、温水ジャケツトやヒータ等によって構成されている。
このような構成において、反応装置２を運転してポリアミドを製造する際には、排出管５３を用いて系内の不要な流動体を排出しながら、モータ２８を回転させて分離装置１を運転する。

このとき、反応装置２の内部には、テレフタル酸粉末と液状のジアミンとが供給されて撹拌され、テレフタル酸粉末はジアミンの融点以上に加熱される。したがって、粉末状態のテレフタルと液状のジアミンとが反応装置の内部で撹拌される。その際に、テレフタル酸の粉末状態を保つように、実質的に水を含有させずに、ジアミンがテレフタル酸粉末に添加される。これにより反応装置２の内部では、テレフタル酸とジアミンとの反応による塩の生成と、この塩の重合による低重合体の生成反応とが行われる。

この反応は縮合反応であるため水蒸気が発生し、また反応装置２の内部ではジアミンのミストも発生する。また撹拌を行うことから、反応装置２の中では、テレフタル酸の粉末や、生成された粉体状の塩や、生成された粉体状の低重合体が舞い上がる。

排出管５３においては湿り成分としての水蒸気とジアミンのミストだけを系外に排出させ、粉状の固体成分すなわち固形成分は系内に戻すことが必要である。そこで、分離装置１１によってこの要求を満足させる。すなわち、排出管５３によってたとえば吸引動作を行わせると、水蒸気やジアミンのミストと、各種粉体との混合流動体Ｍが、開口１４から円筒体１２の内部に入り込む。この混合流動体Ｍは、回転羽根５６の流入口６０からこの回転羽根５６の内部に入り込み、回転羽根５６により付与される遠心力によって円筒体１２の壁体６２に向けて投射される。

このとき、回転羽根５６の底部の中心部は邪魔部材５９にて覆われており、流入口６０は回転羽根５６の底部の外周側環状部のみに形成される。よって、混合流動体Ｍは、回転羽根５６において強い遠心力が作用している部分にのみ送り込まれ、したがって、固形成分と流体とを効率良く分離することができる。また遠心力の弱い回転羽根５６の中心部に混合流動体Ｍが入り込むことを防止でき、このため、回転羽根５６の中心部に、固体や、固体と粘着性流体との一体化物や、粘着性流体などが入り込んで付着することで詰まりが発生することを防止できる。

壁体６２に向けて投射された混合流動体Ｍのうち、固体である粉体は、壁体６２によって受け止められ、重力の作用によって矢印Ｓで示すように反応装置２の内部に落下されて系内に戻される。壁体６２には固体である粉体の周囲に液体が付着した一体化物や、粘着性を有する液体なども受け止められるが、これらも矢印Ｓで示すように反応装置２の内部に落下される。

加熱装置６４によって壁体６３を昇温させれば、粘着性を有する液体などが壁体６３によって受け止められたときに、その粘度を低下させることができ、したがって反応装置２へ向けて確実に落下させることができる。このため、壁体６３への異物の付着による詰まりの発生を防止することができる。

壁体６３に向けて投射された混合流動体Ｍのうち、水蒸気や、ジアミンのミストなどの流体Ｆは、壁体６３によってＴ形管１３に案内され、排気管５３を経て系外へ排出される。固形成分を含まない流体のみが投射されたときも同様である。

このとき、シャフト３６の周囲がパッキン４０にてシールされているため、Ｔ形管１３の内部の流体Ｆがシャフトホルダ３５の内部に入り込むことが防止される。またシャフトホルダ３５の内部には、供給エルボ４６やチューブ４５などを通ってパージエアＡが供給される。供給されたパージエアＡは、排出エルボ４９から排出される。このため、シャフトホルダ３５の内部はパージエアＡで満たされ、これによってもＴ形管１３の内部の流体がシャフトホルダ３５の内部に入り込むことが防止される。すなわち、Ｔ形管１３の内部の流体がシャフトホルダ３５の内部に入り込むことが二重に防止される。このため、Ｔ形管１３の内部の流体Ｆがシャフトホルダ３５の内部を通って外部に漏れ出したり、ジアミンのミストなどがベアリング３８、４１やシャフト３６などに付着してトラブルが発生することを防止できる。

以上においては、本発明の固体と流体との分離装置をポリアミドの製造装置に適用した場合について説明したが、同分離装置は、それ以外にも、一般的な固体と流体との分離装置として用いることができる。特に、固体に加えて高沸点物質や粘着性物質を含む混合流動体といった、通常のバグフィルタなどの使用が困難な混合流動体に対して非常に好適に用いることができる。

１２ 円筒体
１３ Ｔ形管
２８ モータ
３５ シャフトホルダ
３６ シャフト
４５ エアパージチューブ
５６ 回転羽根
５８ 羽根体
５９ 邪魔部材
６０ 流入口
６１ 収容室
６２ 壁体
６４ 加熱装置
Ｍ 混合流動体

Claims (3)

1. 湿り成分と固形成分とを含んで下方の系内から系外に向けて上がってくる混合流動体を通す経路に、前記混合流動体に遠心力を付与させるための回転羽根を設け、
   前記回転羽根は、中心部から径方向の外向きに配置された複数の羽根体と、回転羽根における混合流動体の流入部の中心部を覆い、混合流動体が回転羽根の中心部に流入するのを防止して、混合流動体を回転羽根の中心部の外側の外周側環状部に案内する邪魔部材とを有し、
   前記経路に、前記回転羽根を収容する収容室を構成する壁体であって、前記遠心力の作用によって回転羽根の径方向に沿って外向きに投射された混合流体物のうちの固形成分を受け止めて、この受け止めた固形成分を前記系内に落下させるとともに、前記投射された混合流動体のうちの流体の系外への排出は阻害しない壁体を設けたことを特徴とする固体と流体との分離装置。
2. 壁体を加熱する手段を有することを特徴とする請求項１記載の固体と流体との分離装置。
3. ポリアミドの重合装置に接続されて、前記重合装置から上がってくる混合流動体に対して用いられるものであることを特徴とする請求項１または２記載の固体と流体との分離装置。

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