JPS5836626B2 - 粉粒状吸着剤の加熱再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、活性炭、倫ライト等の各種吸着剤の加熱再生
装置に係り、特に小粒状まｔ，ｐま粉状の吸着剤の再生
に好適な加熱再生装置に関するもＭ＆る。

一般に吸着剤には形状からみて粉状と粒状とがある。

活性炭、ゼオライト等の吸着剤は、粉状のものは安価で
かつ吸着速度が大なる長所を有するが、分離および再生
が難しいので、従来より主に粒状吸着剤が用いられてい
る。

この場合の装置としては主に固定床式のものが用いられ
ている。

また再生に関しても、粒状吸着剤を対象とする加熱再生
法が多く利用されている。

しかし近年、小粒状または粉状吸着剤のもつ安価で吸着
速度が大きい等のメリットが注目され、装置コストの低
減、小型化を目的として小粒状または粉状吸着剤（以下
吸着剤等とよぷ）を利用する吸着装置の実用化が進めら
れている。

粉状吸着剤等の再生方法としては、通常、流動型、移動
層型（燃焼ガス等の流動ガスにより吸着剤を流動輸送ま
たは移動層を形成させる）等の直熱（直接燃焼ガス等を
吸着剤層に流し、直接接触伝熱させて加熱する）方式が
使用されているが、一般に下記のような欠点がある。

（１）吸着剤の燃焼が大きい。

すなわち、吸着剤が高温ガスと直接接触するため、吸着
剤自身の局部的燃焼がおこる。

この割合は、粒径が小さいほど大きく、特に粉状吸着剤
のように吸着速度（反応速度）が速く、換言すれば燃焼
速度が速いものは、その燃焼を防止することができない
３（ｉ１）吸着剤の飛散ロスが大きい。

すなわち、流動化ガスにより、粉状吸着剤等が随伴飛散
される３特に粉状においてはその割合が多く、防止は困
難である。

（ｉｉｉ）吸着剤の再生割合が不均一である。

再生には再生温度と滞留時間が重要である。

流動輸送再生では、炉内での上下方向の混合が起こりや
すく、また投入吸着剤が所定時間前に出口から流出する
ショートパス現象や、反対に長時間滞留する停滞現象が
生じやすいので、均一な再生は困難である。

０い再生吸着剤の純度が小さい。

直熱方式では、燃焼ガス中の不純物（有機ガス、無機ガ
ス、ダスト等）が吸着剤表面に付着したり、また細孔内
等に吸着されたりするので、吸着剤が汚染され易い。

これは、特に薬品、食品等のように純度を必要とする生
産工程で大きな問題となる。

以上の欠点を改善するために、間接加熱方式にすること
が考慮される。

間接加熱方式とすることにより、前言ｉ１ｉ），（ｉｖ
）の問題はほぼ防止することができ、また（１１）の防
止効果も大きくなるが、新たに（Ｖ）間接加熱方式の短
所である伝熱効率の低下（吸着剤に対する伝熱係数小）
が問題となる。

そこで吸着剤の再生に必要な伝熱量Ｑを確保するために
は、下式から明らかなようにその分だけ伝熱面積を犬に
する必要がある。

このため、一般に再生装置の大型化および大容量化が制
限されているという重犬な欠点があった。

ここでＱは加熱するための必要伝熱量、Ｋは伝熱係数、
Ａは伝熱面積、および，｛Ｔは加熱側と吸着剤側の温度
差である。

さらに、上記間接加熱方式を用いても、なお前記（１１
）、（ｉｉｉ）の欠点が起こる。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくし、間接加
熱方式を用いて、しかも大容量化が可能であり、かつ吸
着剤の飛散ロス、再生不均一が極めて少ない高性能の吸
着剤加熱再生装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、円筒状の再生容
器と、該再生容器の周囲に設けられた加熱部と、該再生
容器の一端に設けられた粉粒状吸着剤供給手段と、該再
生容器の他端に設けられた該吸着剤排出手段を有する吸
着剤再生装置において、前記再生容器の円筒中心に該再
生容器円筒の半径方向に攪拌羽根を有する回転軸を設け
、該攪拌羽根は該回転軸に複数段設けられ、隣り合う段
の攪拌羽根の間に、前記再生容器の周囲に設けられた加
熱部と連通ずる伝熱管を配設したことを特徴とするもの
である。

以下、図面により本発明をさらに詳細に説明する。

第１図Ａ−Ｃは、本発明の原理を説明するための吸着剤
加熱再生容器の部分断面図である。

第１図Ａは、再生容器１内の中央に多段の攪拌羽根２を
有する回転軸２５を設けたもので、再生容器１内の外部
から矢印方向に熱が加えられる構成となっている。

吸着剤は再生容器１の上方または下方から供給され、回
転する攪拌羽根により流動化されるとともに外部から熱
を受け、再生容器１内を移動する間に加熱再生される。

この再生装置は、再生容器１内の吸着剤１０の流動化の
ために攪拌羽根による横方向の攪拌を行ない、そして流
動化した吸着剤１０を一方より吸着剤１０を供給、もし
くは取り出すことにより輸送させる。

いわば、流動化と輸送の動力を分離させることにより、
吸着剤の飛散および上下方向の混合を防止したものであ
る。

すなわち、この方式では、吸着剤の流栃による飛散が防
止され、かつ均一な横（半径）方向の攪拌が可能になる
ため、伝熱効率のアップと均一な加熱が可能になると同
時に、従来の流動炉よりも上下の吸着剤の混合が少なく
なるという利点が得られる。

しかしながら、上記装置では前述のように装置を大型化
した場合に伝熱面積が小さくなるという間接加熱方式自
体の欠点は改善されない。

第１図Ｂは、伝熱面積を増加させ、また吸着剤の上下方
向の混合をさらに防止するために、再生容器１内の各段
の攪拌羽根の間に角形の整流物３を設けたものであるが
、この方式では、第１図Ｄに示すように整流物の下流側
に流れの停滞域を生じやすく、またその領域に再生によ
り脱離したガスが停滞し、再生効率を低下させるという
欠点を生じ、また整流物自体の伝熱効果も充分なもので
はない。

そこで本発明においては、第１図Ｃに示すように再生容
器１内の回転軸２５に多段に取付げリ虎抄拌羽根２の間
に伝熱部として伝熱管４を設け、該伝熱管４の内部を再
生容器外と連通させ、加熱媒体が該伝熱管内部を通過す
るようにして、伝熱面積および伝熱効率を上げるように
したものである。

以上に述べたように本発明の基本原理は、吸着剤の再生
時の流動輸送において、吸着剤の流動化のためには攪拌
羽根による横方向の攪拌を行ないそして流動化した吸着
剤の輸送には再生容器の一方から吸着剤を供給あるいは
取り出すことにより、流動と輸送の手段を分離する間接
加熱方式とし、さらに再生容器の軸方向の攪拌羽根の間
に交互に伝熱管を配設させて伝熱面積および伝熱効率の
増大を達成したことにある。

本発明において、再生容器に供給される吸着剤としては
、活性炭、ゼオライト等の粉状または小粒状のものが適
している。

このような吸着剤は、再生容器の下方または上方からス
クリューフィーダー等の適当な供給手段によって供給さ
れる。

下方から吸着剤を供給する場合には上方の吸着剤排出手
段は吸着剤流動層を溢流させるための排出管を設ければ
よく、また上方から吸着剤を供給する場合には必ずしも
強制的な供給手段を設ける必要はなく、下方から吸着剤
を連続的に抜き出す排出手段を設けるのみでもよい。

上記のうち、再生容器の下方から吸着剤を強制的に供給
して、上方から溢流させて排出する方法が好ましく用（
・られる。

再生容器の周囲の加熱部は、例えば熱媒体として燃焼ガ
スのような高温ガスが流通する外筒を設ければよいが、
このような外筒以外の加熱手段を用いることもできる。

円筒状再生容器の中心部に設けられる回転軸には、該再
生容器の半径方向に攪拌羽根が多段に取り付けられる。

上記攪拌羽根は、各段ごとに順次等角度ずつ変位させて
取り付けることが好ましく、列えば９０°ずつ変位Ｍｉ
取り付けることが好ましい。

また各攪拌羽根は、再生容器内の流動化吸着剤に揚力ま
たは下降力を与えるように、回転軸の回転方向に対して
傾斜させて取り付けることがのぞましい。

隣り合う段の攪拌羽根の間に設けられる伝熱管は回転軸
の両側に複数本平行して配設される。

この伝熱管は管状以外に棒状のものも使用可能である。

その他再生容器の回転軸の駆動手段、再生容器および伝
熱管の材質等は通常使用されるものでよく、特に限定さ
れることはない。

以下、本発明装置の典型的な実施列を第２図以下を参照
して述べる。

第２図の装置は、再生容器１と、該再生容器の中央に設
けられた攪拌羽根付き回転軸２５と該再生容器の下方か
ら廃吸着剤を供給するためのフイーダ５とから主として
なる。

再生容器１は内部に縦方向に攪拌羽根と交互に配列され
た多数の伝熱管４をもち、該伝熱管４は容器外周に形成
された加熱部、すなわち燃焼ガス通路を形成する外筒２
０を介して互いに連通している。

再生容器内の伝熱管４の配列を第３図の切欠斜視図に示
すが、図のように伝熱管４は、再生容器１の縦方向に９
０’ずつ交互に変位させ、かつ再生容器中心の回転軸に
接触しないように配列される。

再生容器の加熱用外筒２０は上方に燃焼ガス人口２１を
有し、下部に燃焼ガス出口２２を有する。

再生容器１上方には再生ガス出口２３と再生吸着剤出口
２４を有している。

また、再生容器１内の回転軸２５には、伝熱管の間に、
攪拌羽根２が、縦方向に９０°ずつ順次変位させて伝熱
管と交互になるように多段に取り付けられている。

第４図に攪拌羽根２の平面図を示す。

図のごとく攪拌羽根２は伝熱管４の配列と同じように、
縦方向に９００ずつずらした２枚羽根を複数個設置した
構造となっている。

またこの攪拌羽根２は、また第５図に示すように回転方
向に向って水平より正の角度をもつように設置してある
。

攪拌羽根をこのように傾斜させることにより、攪拌羽根
の回転により吸着剤に第５図のごとく揚力ｆ′を与え、
吸着剤の重力方向の自重力を軽減するとともに、吸着剤
層の空隙率を高めて流動化を促進し、吸着剤の伝熱効率
を上げると同時に輸送動力（フイーダ５の動力）と攪拌
動力を軽減させる。

粉状活性炭の実験によれば、前記傾斜角θは４５°が最
適であり、この角度で輸送動力および攪拌動力が最小と
することができる。

また第２図の装置における廃吸着剤の供給手段は、スク
リューフイーダ５と、供給タンク・６と、該供給タンク
内に設置され、フイーダへの廃吸着剤の供給をスムーズ
におこなわせるための供給攪拌羽根７とその駆動モータ
８、およびスクリューフイーダ５の駆動モータ９から構
成されている。

以上の装置構成において、再生すべき廃吸着剤３０は供
給タンク６へ貯留され、供給用攪拌羽根７により流動化
されスムーズにスクリューフイーダ５へ供給される。

フイーダにより再生容器下部へ送りこまれた廃吸着剤３
０は、外筒２０と伝熱管４の内部を通る燃焼ガスにより
間接加熱されつつ、攪拌羽根２で攪拌流動化されるとと
もに浮揚した再生容器１内を上昇する。

すなわち、再生容器１内の吸着剤１０は、回転軸２５の
攪拌羽根２によりゆっくりと横方向の攪拌を受けて流動
化し、下部フイーダ５よりの供給力により上方に移動す
る。

一方、吸着剤加熱用の燃焼ガス３２は容器外周上方のガ
ス人口２１から流入し、伝熱管４と外筒２０を通りつつ
、下方向へ流れ、ガス出口２２から流出される。

吸着剤が再生容器上部に移動し、再生温度まで加熱され
ると再生が起こり、吸着された物質がガス（以下、再生
ガスとよぶ）として脱離し、上部の再生ガス出口２３か
ら再生ガス３３として取り出される。

一方、再生された吸着剤３１は上部出口２４から溢流さ
れる。

上記実施例によれば、攪拌羽根２の間に伝熱管４を交互
に配設することにより、伝熱面積を増大するとともに、
吸着剤の上下方向の混合を防止して吸着剤の飛散防止お
よび攪拌の均一性を図り、かつ下部フイーダ５からの吸
着剤の供給および傾斜させた攪拌羽根の揚力により、容
器内を吸着剤がピストン流に近い流れで、スムーズに上
方に移動させることができるので、吸着剤の均一な加熱
および伝熱効率の大幅な向上が可能になる。

また、伝熱管４と攪拌羽根２を井桁状に交互に配列させ
たことにより、攪拌羽根２を多数の伝熱管を設置した容
器から取り出して補修する場合に攪拌羽根２を９００ず
つ回転しつつ、一段ずつ引き上げれば容易に取り出すこ
とができる長所がある。

なお、上記実施例では、吸着剤を上昇輸送する場合につ
いて説明したが、下降輸送方式においても同様な効果を
有する。

以上、本発明によれば、吸着剤の熱焼ロスおよび飛散ロ
スをなくすとともに、吸着剤の均一な加熱再生が可能に
なり、また伝熱面積および伝熱効率を増大させ、再生能
力および再生収率を向上させることができるとともに、
装置の大型化、大容量化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤおよびＥは、本発明の原理を説明
するための吸着剤再生装置の主要部断面図、第２図は、
本発明の１実施列を示す吸着剤再生装置の断面図、第３
図は、第２図の装置の伝熱管の配列を説明するための該
装置の一部切欠斜視図、第４図は、本発明の再生装置に
用いる攪拌羽根の一列を示す平面図、第５図は、第４図
の攪拌羽根の傾斜の効果を説明する説明図である。 １・・・・・・再生容器、２・・・・・・攪拌羽根、５
・・・・・・フイーダ、１０・・・・・・粉粒状吸着剤
、２０・・・・・・加熱用外筒、２１・・・・・・燃焼
ガス入口、２２・・・・・・燃焼ガス出口、２３・・・
・・・再生ガス出口、２４・・・・・・再生吸着剤出口
、２５・・・・・・回転軸、３０・・・・・・廃吸着剤
、３１・・・・・・再生吸着剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状の再生容器と、該再生容器の周囲に設けられ
   た加熱部と、該再生容器の一端に設けられた粉粒状吸着
   剤供給手段と、該再生容器の他端に設けられた該吸着剤
   排出手段とを有する吸着剤再生装置において、前記再生
   容器の円筒中心に該再生容器円筒の半径方向に攪拌羽根
   を有する回転軸を設け、該攪拌羽根は該回転軸に複数段
   設けられ、隣り合う段の攪拌羽根の間に、前記再生容器
   の周囲に設けられた加熱部と連通ずる伝熱管を配設した
   ことを特徴とする粉粒状吸着剤の加熱再生装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記隣り合う段の
   攪拌羽根が前記回転の回りに等角度ずつ変位して多段に
   取付けられ、かつ隣り合う段の攪拌羽根の間にある伝熱
   管が前記再生容器の円筒軸に対して垂直方向にそれぞれ
   前記等角度ずつ変位して多段に設けられていることを特
   徴とする粉粒状吸着剤の加熱再生装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、前記等角度が９０
   ０であることを特徴とする粉粒状吸着剤の加熱再生装置
   。 ４ 特許請求の範囲第１項または第２項において、再生
   容器内の粉粒状吸着剤に揚力または下降力を与えるよう
   に前記攪拌羽根が回転軸の回転方向に傾斜させて取り付
   けられていることを特徴とする粉粒状吸着剤の加熱再生
   装置。