JPS6133223A - 造粒装置 - 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】 ［技術分野］ 本発明は溶！ｉ液を造粒塔中に分散し、塔中、を落下中
に空気と接触させ、冷却固化せしめる造粒装置の塔下部
構造の改良に関する。

［従来技術］ 加熱することにより容易に溶融する物質、例えば尿素、
硝酸アンモニウムのような物質を造粒するには通常溶融
造粒法が使用される。溶融された物質は分散装置によっ
て望ましいサイズの粒子に分散させて塔中を落下させる
。粒子は落下中に冷却固化し、塔底に落下し、集められ
て製品となる。

このような造粒装置においてしばしば経験されることは
、落下した粒子がお互いに固まり合ったり、あるいは塔
底に付着する等のトラブルを起すことである。このこと
は順調な運転を阻害するのみならず、製品の品質を著し
く害する。従ってこのような固結は極力避けなければな
らない。

このような固結の主な原因は、粒子の凝固が不完全であ
ることによる。粒子は落下中に空気によって冷却され、
表面１．ｓら凝固する。即ち先ず卵のように表面に凝固
した層ができ、この届がだんだん厚くなり、遂に中心ま
で凝固するに至る。表面の層は空気と直接接触し、熱の
伝達も良いので比較的早く凝固するが、内部は表面の凝
固した層を通じて熱が伝わらなければならず、凝固速度
は中心に近ずくに従って遅くなる。

落下粒子が塔底に達するまでに中心まで充分に凝固して
いないと、塔底に衝突した時表面の殻が壊れ、未凝固の
液によって粒子が相互に固結したり、塔底に付着する原
因となる。従って落下粒子は塔底に達するまでに充分に
凝固していることが望ましい。少くとも落下した時の衝
撃で、殻が壊れない程度に凝固していることが必要であ
る。

しかし先に述べたように、中心まで凝固するにはかなり
時間がかかる。充分な凝固時間を得るための最も簡単な
方法は、塔の高さを高くして落下時間を長くする方法で
ある。塔底において固結を防止する方法をとっていない
装置では専らこの方法がとられている。しかじ固結を完
全に防止するためには塔をかなり高くせねばならず、大
抵の場合、粒子が壊れない程度に落下時間が長くとれる
ような高さにしであるのが実情である。従って運転状態
の変動、気温の上昇などによっては固結が完全にないと
は言えない。

これに対して塔底において固結を防止する方法をとっで
ある装置においては、その防止法が有効であれば、塔の
高さをそれ程高くする必要はなくなる。

この固結を防止する有効な方法として流動冷却器を塔底
に設置する方法がある。流動冷却器とは水平に置いた多
孔板あるいは金網の下部から冷却風を流通せしめ、その
上に乗っている粒子群を流動化、冷却せしめるものであ
る。この冷却器が塔底に備えつけられた造粒塔において
は、この上に落下した粒子は流動居のエヤクッション作
用により極めてソフトに受けとめられ、仮に粒子が半溶
融状態であっても粒子が壊れることはない。かつ落下し
た粒子は激しく流動する冷却気流によって急速に冷却固
化される。即ちこの流動冷却器は塔底の固結防止には極
めて有効なのである。

この流動冷却器の略図を第２図に示す。塔底の中心部に
その全面または部分的に設置される。

しかしながらこの流動冷却器を塔の全面にとりつけるの
はコスト的に、あるいは動力の面から不利である。即ち
大きい面積の流動冷却器はかなりコストがかかり、また
そこを流通する空気の圧力降下は、材料を流動化させる
ためにかなり大きいので、空気ブロワ−の動力を大きく
してしまうという欠点がある。

現今プラント規模が大きくなるに従い、造粒塔の寸法も
大きくなってぎた。特に造粒設備の溶融液分散装置に回
転パケット型を使用するものでは、粒子が水平方向に飛
ぶので、径の大きい造粒塔が必要である。このような大
型の造粒塔において全面に流動冷却器を取りつけること
は技術的には可能であるが、動力の増加が著しいので、
第２図に示すようにホッパーによって絞り、流動冷却器
の大きさを小さくするのが通常のやり方である。塔に入
る空気の一部分は流動冷却器を経由して、残りはホッパ
ーの上下から塔の内部に流入する。ホッパーの上に落下
した粒子ははね返って流動冷却器の上に転がり落ちる。

粒子が充分凝固している時はホッパー上で壊れることは
なく、従って粒子の付着は起らない。

しかし粒子の凝固が不充分の場合は、ホッパーの角度を
かなり急にしである場合でも、粒子が壊れ付着すること
が全くないとは言えない。従ってこのように流動冷却器
を設置する場合においても、ホッパー上におけるこの付
着を完全に防止するためには、造粒塔の高さを相当高く
するとか、粒子がホッパーに衝突した時、壊れないよう
に衝撃力を弱めるとかの特別の対策が必要である。

［発明の開示］ 垂直に落下する粒子が傾斜した平面に衝突する時生ずる
力は、略ｖｃｏｓαに比例し、従って衝突により粒子に
加えられるエネルギーは（ｖｃｏｓα）２に比例する。

但しαは平面の傾斜角度、Ｖは粒子の落下速度。

衝突のショックはα−０度、即ち水平面に衝突する時が
最大で、α−９ｏｉｌ、即ち垂直面の時は０である。

従ってαは９０度になるべく近い方が衝突の面からは望
ましく、従って付着を防止するためには、なるべくホッ
パーの傾斜を急にする必要がある。

しかし実際の造粒装置ではαを大ぎくすると塔の径を絞
り込み、流動冷却器の大ぎさを小さくする効果が小さく
なる。この意味ではαは小さい方がよい。

・このαの種々の値に対し、衝突力およびそのエネルギ
ーに比例する値は次の通りとなる。

α度　　　ＶＣＯ３（Ｚ　　　　　（ＶＣＯ３＋２　＞
　２０　　　　　　ｖ　　　　　　　　ｖ２４５　　　
０．７０７ｖ　　　　　　Ｏ，５ｖ　２６０　　　０．
５ｖ　　　　　　　Ｏ，２５ｖ　２７５　　　０．２５
９ｖ　　　　　　Ｑ、０６７ｖ　２８０　　　０．１７
４ｖ　　　　　　Ｏ，０３０ｖ　”以上の例でわかるよ
うに、粒子の衝突エネルギーはαが大きくなるに従って
急速に小さくなる。６０度においては０度の時の約１／
４になり、かなり低くなるが凝固が不充分の時はこれで
も壊れることがあり、付着がかなり起ることがある。ホ
ッパー付着を実質上完全になくするためには、ホッパー
の傾斜は７５度以上あることが望ましい。即ち衝突エネ
ルギーが更に小さいことが必要である。しかしそのよう
な急傾斜のホッパーにすると流動冷却器はそれ程小さく
はならず、実際的でない。

ホッパーの角度はそのままにして、粒子と衝突する面の
角度をざらに急傾斜にする方法として、ホッパーの傾斜
に沿って、ひだをつける方法がある。ホッパーの傾斜に
ひだの傾斜かつ【プ加わって更に急な傾斜が得られる。

しかしそれだけではひだの谷に材料の滞留が起りうまく
行かない。

本発明はこの谷の代りに隙間を設け、冷却風をこの隙間
から流通させることによって、固結を防止し粒子を中心
部に集めるようにした。即ち、相反する条件をうまく結
き合わせて、塔底の付着をなくしたホッパ一部の構造の
改良に関するものである。この特殊な形状の格子を第１
図、第３図に示す。

塔壁１と流動冷却器２の間に橋渡しする様に、楔状の断
面を有する格子４が傾斜してはまっている。この格子は
塔の全周にわたって、全体としてすり鉢を形成するよう
に等間隔に設置されており、そのすり鉢の底面が流動冷
却器となっている。格子は中心に向ってなめらかに小さ
くなり、その中心面は造粒塔の中心軸と一致している。

相隣る格子の間の隙間は格子の縦方向にほぼ同じ隙間と
なっていて、塔に流入する空気の一部分がこの隙間から
流入する。

流入する空気がこの最小隙間を通過する時の速度は、こ
の塔で造られる粒子の平均粒径の粒子の終端速度より大
きくなるようにすることが望ましい。平均粒子径より径
の大きい粒子の終端速度は大ぎくなるわけであるが、格
子の傾斜により、格子に直角方向の、即ち風の流入方向
の分速度は小さくなる。即ちこの谷間に落下して来た粒
子の格子方向への分速度はｖｓｉｎαであり、終端速度
よりかなり低い値である。この粒子は格子を通って塔の
内側斜め上方に流れる風によって、その経路を内側に曲
げられ、この風速は谷底に近ずくに従って速くなるので
、粒子は風向ぎ方向の速度を速かに失い、滑り台を滑り
落ちるように、格子の傾斜に沿って流動冷却器に落下す
るようになるのである。

格子が水平に置かれている場合は、ここを通過する風速
は少くとも最大粒子の終端速度より大きくしなければな
らないが、このように傾斜している時はその傾斜角度に
応じて、かなり低い風速を用いてよい。その最低限の目
安として、平均粒子径の終端速度をとればよい。

塔全体の通風量は、全体の通風力と通風抵抗のバランス
によって決る。この格子を通過する空気の速度は、この
全体の通風口の関係と、上述の終端速度を下回らないと
いう条件から定められる。

このようにしてこの谷間に落下した粒子は隙間を通過す
ることなく、谷を伝わって流動冷却器上に落下する。こ
の隙間から流入する空気の速度はかなり速いが、図のよ
うになめらかに縮小し、なめらかに拡大して流れ、充分
流速を落してから塔に流入するので、その間における圧
力損失は極めて僅かである。塔全体としては、上部にお
いて空気は吸引されているので問題はない。

また格子の材料としては、アルミニューム、ステンレス
鋼、プラスチックス等の表面のなめらかな材料を使用し
て、摩１察損失を小さくするのが望ましい。

この格子の形状を第３図に示す。（ａ　）、（ｂ　）が
格子の断面で、（Ｃ）が上から見た図である。

相隣合った格子がなめらかな空気の通路、即ちラッパ状
の入口、スロート部、拡がり部を形成しており、通過す
る空気の圧力降下を最小にするようになっている。

格子の断面の大きさは、塔内の相対位置に応じて、塔の
内側で小さく、外側に行くに従って、なめらかに大ぎく
なるように決めればよい。

なお横形の先端に粒子が当って壊れることも考えられる
ので、先端は完全に閉鎖せず、僅かの隙間（例えば１〜
２Ｉｌ１１１程ａ）を残し、空気を噴出させるのが推奨
される。第３図（ｂ） この格子の傾斜角αと格子相互の拡がり角度βの組み合
せによって、格子４の側面の傾斜角度が決ってくる。

例えばβ−３０度でα＝４５度の場合、格子４の側面の
水平線に対する傾斜は７９．３度、同じくα＝６０１立
の場合８２．４度になる。

このように側面の傾斜が非常に大きく、はとんど垂直に
近いので、格子の上に粒子が落下する時、粒子に与える
衝突のショックは非常に小さく、仮に未凝固の粒子であ
っても、粒子が壊れることはない。この格子の上に落ち
た粒子は、先ず格子の側面に当って谷の底に落ちこみ、
気流によって吹きもどされ、流動冷却器の上に落ら込む
。

なお格子相互間の隙間は、格子４の横幅を加減すること
によって調節できるようにすることができる。但しこの
調節は全体の空気ｊ７１を最も好ましい状態にするため
プラントのスタートの時とか、季節的に調節するためと
かに限られ、それ以上は必要はない。

このように楔状の格子４をもって１つのホッパーを形成
することにより、ホッパーに落下する粒子を極めてソフ
トに受は止めて、流動冷却器上に流してやることにより
、造粒塔下部の固結によるトラブルは完全に除去するこ
とができる。そしてまた流動冷却器に送入する空気の量
も大いに減じ、動力も大いに節約できる。

即ち第２図に示すように、現状では塔の断面積の割にか
なり大きな断面積の流動冷却器を使用しているが、本発
明の格子を使用することにより、以前の断面積よりかな
り小さい断面積の流動冷却器を使用することができるか
らである。

格子自体は簡単な購造であり、その製作などについての
問題はない。

格子の傾斜角度αとしては３０〜６０度、特に４５〜６
０度が好適である。また格子相互の拡がり角度βは２０
〜３０度がｊ内当である。

また格子間の隙間はあまり狭過ぎると、粒子がはさまる
可能性もあるので５箇以上１５ＩｗＩ１１以下程度が適
当である。

造粒装買は最終製品の品質に関するものであり、製品仕
様、運転条件などの変化に対してフレキシブルに対応で
きるものであることが望ましい。このような変化、例え
ば粒子径の変化、気温の変化等に対し、本発明の装置は
コストの増加を最小に押え、かつ動力の増加も押えつつ
、最もフレキシブルに対応するものである。

本装置は溶融造粒を行うもの、例えば尿素、硝酸アンモ
ニューム等に適用できる。

（設計例）　　粒状尿素 格子の傾斜　α−４５度、β＝３０度、最小隙間１０＋
ｎｍ造粒塔内径　１５ｍ 流動冷却器の外径　８ＩＩＩ 粒子の終端速度　７ｍ／　５ｅｃ

【図面の簡単な説明】

第１図　本発明の造粒塔下部説明図 角度α、βおＪ：び格子断面 第２図　従来の造粒塔下部断面図 第３図　本発明の格子の図面 （ａ　＞断面図 （ｂ）先端に隙間を残しであるものの断面（Ｃ）上から
見た図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円または正多角形の水平断面を持った造粒塔中に、溶融
   液体を散布し、冷却させ、塔底に設けられた流動冷却器
   上に落下させて粒状品を得る造粒装置において、該流動
   冷却器と塔壁の間に、断面の厚い方が塔の外方に向いて
   おり、内側に行くに従ってなめらかに薄くなる、楔状の
   横断面を有する多くの格子が、塔の全周をすり鉢状に斜
   めに囲んで、塔の中心軸を中心とする円周上に等間隔に
   、これらの格子の中心面が塔の中心軸と一致するように
   放射状に、かつ相隣合った格子の間に平行で間隔の略等
   しい隙間が与えられるように、設けられていることを特
   徴とする造粒装置。