JPS6014929A - 粉粒体の撹拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粉＄Ｉ′！体の混合攪拌、同　気反応、固−
固反応、固体分解反応、粉粒状重合体の製造などに使用
される１臂拌装置に関する。

このようイ（目的のための反応装［１１どじで１、上、
一般に、粉粒体相ｎの混合通庶が大きい−こと、気体あ
るいは液体物質と粉粒体との接触が良好なこと、粉粒体
の伝熱能力（伝熱面積Ｘ伝熱係数〉が大きいこと、発生
するガスや蒸気を粉粒体から分ｎｔｒする速度が大きい
等の諸性能が要求され、大ｍのガスを吹込んで粉粒体を
流動化する流動床式反応装置（以下単に流動床と呼、Ｓ
’、、＞が広く使用されている。

しかし流動床は、大川のガス吹込みあるいは循環を前提
としており、大容量の圧縮機及びその動力、ガスに同伴
する微粉の除去装置を必要とするぽかりでなく、流動化
用の大川のガス吹込みを嫌う反応系には適用できない。

この流動床に対して、機械的１覚拌のみで、流動床と実
質的に同様の流動化状態を形成し、流動床と同様の特徴
を右する装置（以下攪拌流動層と呼ぶ１１例えば、特開
昭５５−１５７６０５号及び同５７、−７３０１１号公
報、ラピッド・ドライヤー、Ｆ　０１’（＋３　Ｅ　Ｒ
Ｇ瞬間混合機）が知られている。しかし攪拌流動層は、
伝導型の熱交換用部材をその層中に挿入する場合、熱交
換用部材の形状及び配置が流動に著しく影響を及ぼすの
で、熱交換用部材と粉粒体との接触を好ましい状態にす
るために、また、付着性や粘着性が大きい粉粒体などの
場合に、熱交換用部材の表面に付着する粉粒体を、強制
的に掻き取るために、熱交換用部材の形状及び配置の制
約が大きい。

攪拌流動層中に挿入する伝導型の熱交換用部材としては
、従来、Ｕ字状、スパイラル状などのループ状に構成さ
れた細管が知られている（上記特開昭５７−７３．０１
１＋”３公′報）が、発明者らは検討の結果、回転軸に
円盤状部材をソロパン玉状に接続した形状のものが好適
であることを見い出した。このような、内部に熱交換用
媒体を流通する中空構造の円盤状の熱交換用部材は、従
来、乾燥などを目的とした粉９粒体の攪拌装置において
、比較的低速度で回転させることが知られている（例え
ば、月島機械回転デスク溝型乾燥機、木用機械ディスク
ドライヤ、ホソカワミクロントーラスディスク、奈良Ｉ
５！械パドルドライヤー）。これらの攪拌装置は、熱交
換用の円盤状部材の外周に備けたパドル状１覚拌翼によ
って、粉粒体の流動を行なっているが、いずれも攪拌翼
の１．１１が狭まく、例え回転速度を高めても、攪拌流
動層のような激しい粉粒体の流動状態を冑ることはでき
ず、このため粉粒体の混合速度及び熱交換の効率に大さ
な制限があり、さらに円盤状部月表面心材粒体が付着し
易い問題点がある。

一般に、上述のように熱交換用部材などへ粉粒体がイ」
着づる場合、固定した掻取具を別に取りイ」（プるとか
、二軸で回転する熱交１％用部祠を相互に近接させるど
かしで、付着した粉粒体を強制的に掻き取ることが行な
われる。しかし、前者の掻取具を別に取り（、Ｉける場
合には、掻取具が粉粒体の流動を阿１害するので、その
影響を回避するために、掻取具の取り付は位置及び形状
の制約が大きい、。

本発明は上記の諸問題を一挙に解決した粉粒（本の１１
１拌装置を提供する。

本発明によれば、内部に加熱又は冷７ＪＪ　ｔＪＸ体が
流通する円盤状部材を取りイ１けた複数の回転軸が容器
の側壁をａｔ通して設（ノられており、円盤状部材の最
外周に攪拌翼が取り付【プられており、容器の下部が攪
拌翼の先端の軌跡に沿った部分円筒で構成されており、
容器の上部が円弧１ノ（に形成されており、間口部を有
する掻取具が、回転軸の軸心より下方の位置において、
円盤状部材の表面及び回転軸の外周に近接して設りられ
ていることを特徴とする粉粒体の攪拌装置が提供される
。

本発明の攪拌装置は、つぎの特長を有している。

（℃　高速Ｍで２軸の攪拌翼を、例えば第２図に示す方
向（回転軸の数及び回転方向はこれらに限定されるもの
ではない。）に回転さけることにより、粉粒体は容器の
回転軸と平行な両側壁に沿って上貸し、容器中央部で激
しく衝突・合流して下降する流動パターン（以下強制循
環流と呼ぶ。）を甲する＋ｖｒ拌流動層を形成する。こ
の攪拌流動層は従来の流動床に匹敵する特徴を有し、特
に、粉粒体と熱交動用の円盤状部材との伝熱速度は大き
く、また粉粒体の混合攪拌も良好であるため、例えば、
反応物質として必要に応じて添加される液体の分散も迅
速であり、粉粒体の温度ムラも少なく、所謂局部過熱や
デッドスペースの梵生も避けることができ、処理能力も
大きく、また均質な製品を得ることができる。

■　熱交換用部材の形状を、その表面に付着する粉粒体
の強制的な掻き取りが容易である回転円盤状とし、この
粉粒体の掻取具の取りイリ（プ位置および形状に、特に
特徴を有する。ずなわち、この捕取具の取すイ」【プ位
置を、粉粒体の流動のために攪拌翼から受９プる力が最
も大きく、また粉粒体の空間密度も高い回転軸の軸心よ
り下方の位置とし、かつ、この掻取具の形状を、円盤状
部祠表面及び回転軸外周に近接し、ざらに粉粒体が流通
Ｊる間［１部を有しｌζ形状とすることによって、粉粒
体の流動に影響を与えることなしに、熱交換用部材表面
にイ」着Ｊる粉粒体を強制的に掻き落とりことができる
。また、容器上部も部分円１；）で４Ｍ成さねでいるた
め、必要に応じて掻取具を装備できるので、刊着力や粘
性力が人ぎい粉粒体も安定に処理できる。

■　強制循環流の粉粒体の流動は非常に安定性に優れて
おり、容器内の粉粒体のホールドアツプ及び粉粒体の物
性、例えば粒子径、濤制度、粘性などに対して、操作で
さる範囲が広い。

つぎに本発明を、その一実施例を示す図面に基いて説明
する。

容器１には、必要に応じて、加熱又は冷却媒体を流通さ
せるジャケラ１〜２が取り付けられている。

２本の回転軸３ａ　、３ｈが容器１の両側壁を貫通して
設【フられている。回転軸３ａ　、３ｂは軸受４で支持
されている。回転軸３ａ、３ｂは互いに平行に設【ノる
ことが好ましい。回転軸３ａ　、３ｂの間隔は、後述す
る攪拌翼７ａ、７ｔ］の先端の軌跡（回転円）が近接す
るか重なる程度であることが好ましい。尚、回転軸は３
本以ト設りることもできるが、攪拌性能上大差はないの
で、実用上は２軸で充分である。

回転軸３ａ、３ｂには、加熱又は冷却媒体が流通する円
盤状部材５ａ、５ｂが取りイ１けられている。回転軸３
ａ、３ｂ及び円盤状部材５ａ、５ｂの内部は、例えば、
第３図に示すように、加熱又は冷２１１ｊ媒体が流通り
−る構造になっている。回転軸３ａ、３１＋の一端には
、加熱又は冷に１媒体を回転軸３　ａ　＋　３　ｂ及び
円盤状部ｕ　５　ａ　＊　５　ｂに給排出するためのロ
ータリージヨイント６が取すイ１【ノられている。円盤
状部材５ａ、５１）の大きさ及び個数は、加熱又は除去
づべき前鼻を考慮して当業者が適宜決定覆ることができ
る。円盤状部材５ａ。

５１］の形状は、第３図に示づ円錐状であることがｔｉ
ｆましいが、例えば、第４図及び第５図に示づ形状とη
ることもできる。

円盤状部材５ａ、５１〕の最外周に接して、１覧１゛１
′マク７ａ、７１１が取り（ｊりられている。攪拌翼７
ａ。

７１）の形状については特に制限はないが、容器１内で
わ）粒体の循環流を形成づるために、平板状の攪拌翼を
回転軸３ａ　、３ｂと平行にづるごどが好ましい。容器
１の回転軸ノ）向への粉粒体の移動を（ｉＺ進づる目的
には、攪拌翼７ａ、７１＋を、軸方向に対して傾斜させ
たり、平行羽根と傾斜羽根とを相合ＶたりＪることもで
きる。１μ拌翼７ａ、７ｂは、複数個対称に取り付Ｇ′
Ｊられ、３枚羽根や４枚羽根も採用し１ｑるが、通常は
２枚で充分である。

攪拌翼７ａ、７ｂは、双方の翼が回転によって接触の起
こらないよう取り付けられる。攪拌翼７ａ。

７１）の回転半径に対する巾は、この巾が大きクイ家る
と、円盤状部材５ａ、５ｂの半径が小さくなり、伝熱面
積が少なくなるため、粉粒体の循環流ｈ〜Ｍ５成される
限り、小さいことが望ましい。

容器１の下部は、攪拌翼７ａ、７ｂの先端の軌跡に沿っ
た部分円筒で構成されている。部分円筒の限度は１７２
円筒までで・ある。すなわち、攪拌１ｉ７ａ、７１）の
先端の軌跡が離れている場合は、その中間部分の装器１
下部に、粉粒体の滞留が生じないよう、に、山形の接続
部を設けることが好ましい。容器１の底面と攪拌ｍ７ａ
、７ｂの先端との間隙は小さいほど好ましく、一般には
１Ｑｍｍ以下である。

回転軸３ａ、３ｂの軸心より下部に、第１〜第３図に例
示するように、粉粒体が流通する開口部８を有し、かつ
、円盤状部材５ａ　、５ｂの表面、及び回転軸３ａ　、
３ｂの外周に近接する構造の粉粒体の掻取具９ａ　、９
ｂが設りられている。掻取具ａ、９１＋の開口部８の大
きさは、粉粒体の流通のためには広い程好ｔ　Ｌ、いが
、掻取Ｑ９ａ、９ｂが受ける機械的応力を考慮して決定
される。掻取具９ａ　、　９１）の断面形状については
特に制限はなり、シム形、三角形あるいは一１ツヂ形状
であることができる。

容器１の上部は円弧状に形成され−Ｃいる。特に、回転
軸３ａ’、３ｂの中心を通る水平線の容器壁間の距離を
直径とづる部分円筒で、容器１の上部が４１４成されて
いることが好ましい。

容器１の一側壁にはＩＩＦｕｌｏが設（Ｊられており、
１１ｕ１０と連接して、粉粒体抜出ノズル１１が設けら
れている。尚、粉粒体抜出装置は図示されるものに限定
されることなく、たとえば、容器１の底ｎｌｉに、ジ１
１クット２を貫通りる抜出ノズルを段【）ること１：）
できる。

容器１の軸方向の長さは任意であるが、通常撹拌ｉ７ａ
、７ｂの回転円のめ径の１〜７倍、特に１．５〜５倍が
適当である。容器１は水下に設置することが好ましいが
、粉粒体の軸方向への移動を促進する目的においては、
水平より１０゛を越えない傾斜で設置することも可能で
ある。

つぎに、本発明の攪拌装置の操作方法を、ホルムアルデ
ヒドの重合を一例にとつ−（−説明する。

ガス状ホルムアルデヒドおよび公知の重合触媒が、それ
ぞれ、ノズル１２及び１３から容器１に供給される。必
要に応じ、共単量体が図示しないノズルから容器１に供
給される。

回転軸３ａ、３＋１は図示しない駆動装置によって等速
度ｒ回転される。回転軸３ａ、３ｂの回転方向は任なで
よいが、攪拌の均一性の点から両軸を互に反対方向に回
転させることが好ましく、第２図において、回転軸３ａ
を時計方向に、回転軸３ｂを反時甜方向に回転さ「るこ
とが特に好ましい。回転軸３ａ　、３ｂの回転速度は、
攪拌翼７ａ。

７ｂの先端速度として、１−５ＩＩｌ／秒であることが
好ましい。

容器１内のホルムアルデヒド重合体の岳は、充分な攪拌
効果が得られる限り任意の間でよいが、攪拌翼７ａ、７
ｂが停止した状態で、攪拌翼７ａ。

７ｂの描く最高点付近の位置以下のωであることが好ま
しい。

容器１内では、ホルムアルデヒド重合体が攪拌Ｎ７ａ、
７ｂによってかき上げられ、強制循環流が形成されてい
る。

重合反応熱は、ノズル１４からジャケット２に１Ｊｔ給
され、ノズル１５から排出される冷却媒体、ｄ３．Ｊ：
（ｆ／Ｘノズル６から回転軸３ａ　、３ｂを介し−（円
盤状部材５ａ、、５ｂに供給され、ノズル１７から初出
される冷却媒体によって除去される。本発明にＪ３いて
は、円盤状部材５ａ、５ｂ仝体にホルムアルデヒド重合
体が激しく面突し、さらに伝熱面自体が回転することに
より、粉体のづへリカが増加し、しかも伝熱面が一様に
流動物と接触りる。

このＩこめ伝熱面の更新がよく、境弄面を乱づことによ
り伝熱係数を増大さぼることができる。また、ホルムア
ルデヒド重合体が伝熱面にイ」着する程度は、操作条１
′１によって非常に異なるが、いり゛れの場合において
も、掻き取り具９ａ、、９ｂの効果にＪこり、伝熱面を
常に有効な重含熱除去が行なえる状態に保つことが可能
である。

生成する重合体はノズル１１から抜きき出される。未反
応ガスは、ノズル１８から排出される。

以上、本発明の攪拌装置を重合反応機として使用する場
合について説明したが、本発明の攪拌装置（よ、これ以
外に、粉粒状固体物質の熱分解反応にも使用することが
できる。との場合、粉粒状固体物質が１′Ｓｌ拌流動層
流動成しているため、熱分解反応で生成するガス状物質
の移動が容易であり、これの移動が反応速ｔαを律する
ことを避ける（′Ｊとができる。またこの装置は、単位
容積当りの熱移動量（伝熱面偵×伝熱係数）が大きく、
熱分解反応に必要な熱量の供給も容易であり、さらに、
Ｐａ拌混合も良好であるので、装置の１１１位容積当り
の反応ωは高く、かつ装置内の反応を均一化することが
できる。

さらに、本発明の攪拌装置は、穀物、農薬、セメント、
合成樹脂などと各様添加物質との混合、微ｉ５）炭、結
晶硫安、種々の合成樹脂などの乾燥、Ａレフインの気相
重合等に使用することができ、この外に、２種以ｌ−の
粉粒体を均一に混合Ｊるための混合機、ガス状物質と粉
粒状固体物質との反応あるいは異種の粉粒状固体物質相
互の反応、粉粒状固体物質の分解反応、粉粒状固体物質
の分解反応、粉粒状重合体の製造の際の反応１幾として
使用Ｊることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の攪拌装置の回転軸に平行な断面の概
略図であり、第２図は第１図のＡ　−Ａ　ｖＪｉ面に相
当覆る概略図であり、第３図は円盤状部材と掻取具との
相対位置関係、ならびに円盤状部材〔１３よび掻き取り
具の１ｂ造の例を示Ｊ′概ｍｙ＋の部分断面図であり、
第４図及び第５図は円盤状部材の他の例を示゛り概略図
である。 １・・・容器、３ａ、３＋１・・・回転軸、５　ａ　、
　５１）・・・円盤状部（４，７ａ、７１）・・・攪拌
シフ、９ａ、９ｂ・・・掻取具っ 特Ｖ［出願人　宇部興産株式会社 第　３　図 ７ａ 第４図　第５図 ７ａ　７ｃＬ 手続補正書 昭和タラ年１月ノ３０ 特許庁長官殿 】、　事件の表示 特願昭５８−１２１０７８号 ２、　発明の名称 粉流体の攪拌装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 郵便番号　７５５ 山口県宇部市西本町１丁目１２番３２号（０２０）宇部
興産株式会社 補正命令はない。 ５、補正の対象 願店−の発明の名称の欄、及び明細書の発明の詳細な説
明の欄 ６、補正の内容 （１）１１）Ｊ’書を別紙のとおり補正する。 （２）明細書、第９ページ、第１２行の「装器」の記載
を「容器」に補正する。 （３）明細書、第１３ページ、第３行の「抜きき出され
」の記載を「抜き出され」に補正する。 （４）明細書、第１３ページ、第１１行の「避けるけと
」の記載を「避けること」に補正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内部１こ１ｊ１１熱又は冷却媒体が流通づる円盤状部材
   を取りイ１（）た′ｆＪ数の回転軸が容器の側壁を貫通
   して設（）られており、円盤状部材の最外周に＋ｎ拌凹
   が取り（’ＩＩ：）られており、容器の下部が攪拌翼の
   先端の軌跡に沿った部分円筒で構成されており、容器の
   −Ｌ部が円ＩＪｌ状に形成されており、開１１部を￥ｊ
   する掻取具が、回転軸の軸心より下方の位置において、
   円盤状部材の表面及び回転軸の外周に近接して設【プら
   れていることを１４黴とする＋５）粒体のＩ！’）拌装
   置。