JPS62183846A - 造粒方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は物質の造粒方法、詳しくは溶融状態にある例え
ば尿素、硝安、硫黄又はパラホルムアルデヒド等である
物質を多数の噴出孔（又は噴出口）を有するノズル（又
はシャワーノズル）からシャワー状に１通常下方から上
向きに流れる空気等の主として冷却用を目的とする気流
中に、流出（又は噴出）させて散布し落下させることに
より固化した物質粒子を得る。一般にいわゆる造粒塔を
用いる造粒方法に関する。なおここでいう物質とは溶融
状態で実質的にその物質と同様の挙動をとる。

若干の添加物や不純物を含んだその物質を主体とする混
合物も含む。

［従来の技術］ 上記した如き方法による従来の造粒では。

ａ、　造粒塔頂部からシャワー状に溶融させた物質を散
布する。シャワーノズルから流出又は噴出した溶融液は
２重力により次第に加速されて落下しつつ液滴に分割さ
れ、その液滴が更に落下する問に冷却されて固化し固体
粒子となる。その生産量は例えば肥料用を主とする尿素
ではノズル１基当たり少ないものでも２　ｔ／ｈｒ、通
常６〜８　ｔ／ｈｒ。

特に大量のものではｌ　２　ｔ／ｈｒに達する。

例えば粒径１〜３ｍｍ程度の尿素粒子を製造する場合一
般的な条件は次の通り： 約１４０℃で供給された溶融尿素は通常ストレーナ等で
夾雑物を除き又ヘッドタンクを経て。

造粒塔の頂部付近に設けられ。

直径０．３〜２．０１１１１１１程度の円形の噴出孔が
。

１０００〜３０００個程度開けられた。

直径４０〜６０ＣＩＩｌ程度の通常下に凸の、即ち半径
１５００〜３０００ｍｍ程度の球面又は類似の１曲面で
あるノズルプレート（目皿）　を有する。少くとも１個
のノズル（シャワーノズル）から。

２〜３　ｍｉｓの速度で下向きに噴出され。

１〜２１１１／Ｓの流速で下方から上向きに流されてい
る通常常温の空気流の中を重力で加速されつつ３０〜７
０ｍ程度落下し。

当初は噴出孔から略垂下する形であるが千切れて液滴に
なると共に冷却されて固体粒子となる。

ｂ、　鋭い粒度分布を得るべく、液滴への分割ひいては
粒子の形成を制御する目的で、液を噴出させるノズル系
の中の、液が流動する空間に２弾性構成体を加えこれを
液の流れにより自励振動させ。

この振動により液滴への分割を制御する試みもある（英
国特許１４０１１４８）。

ｂｌ、　振動を利用する他の方法として、流出孔を円形
でない形として、流出する液流に音波又は超音波の振動
を当てて均−粒を発生させる試みもある（特開昭５９−
４２０３６＞。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は上記従来の技術の有する以下の問題の解決を図
る。

ａ、では９粒子の形成がいわば成り行き任せ故。

得られた粒子の粒度分布が広い、従って粒子の利用上好
ましい一定の粒度分布を持った粒子を得るには不都合で
ある。又造粒装置の各種運転条件の変動やゆらぎがその
まま粒径のばらつきに繋がり工業上問題である。ｂ、で
はａ、に比べて粒度分布は大幅に改良されるが、一方２
粒径を変えるには運転を中止して弾性構成体を交換する
必要があること、又自励振動する弾性構成体の製作が複
雑であること等の問題がある。又溶融液流路内への設置
が必要でおる。ｂｌ、は、精密な造粒に適しようが、前
記の様に工業的に大量の粒子を生産する尿素等の物質の
場合は、異形の流出孔をＵ利用するかかるシャワーノズ
ルの製造がたやすくなく、又溶融液中の夾雑物により生
ずる流出孔の汚れの清掃作業が円形でない異形孔では煩
雑であること等の問題がおり応用が容易でない、。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記問題点を克服すべ〈発明者が鋭意検討を
行って漸く得られた。即ち本発明は。

０００１　）　　溶融した物質を、ノズルの、孔径を等
しくする多数の円形の噴出口からシャワー状に散布する
ことにより固化した物質粒子を得る造粒方法において、
ノズルから流出した物質の溶融液にノズル外部の音源か
ら音響を与えることを特徴とする。造粒方法である。下
記０００２項以下に実施態様を列挙する。

０００２　＞　　音響の周波数が１００〜１５００ｔｉ
ｚである。　ｏｏｏｉ項の方法。

０００３　＞　　音響の音量がノズルの中央直下で７５
〜１６０ｄＢｃである。　ｏｏｏｉ項の方法。

０００４　）　　音響が実質的に、滑かな曲線又は直線
が単純に基準線を往復する三角波、鋸歯状波、正弦波な
どの、純音である。　ｏｏｏｉ項の方法。

０００５　）　　音響が電気的に発信機で発生され増幅
器で増幅されスピーカから与えられる。　０００１項の
方法。

０００６　）　　ノズルの噴出口の孔径が０．３〜２．
０ｍｍである。　ｏｏｏｉ項の方法。

ｏｏｏｙ　＞　　ノズルの噴出口からの溶融液の流出速
度が０．５〜３ｍ／ｓである。　０００１項の方法。

ｏｏｏａ　＞　　ノズル１個に対しＩＷｉＡのスピーカ
が設けられる。　０００１項の方法。

０００９　）　　平均して１個を越えるノズルに対し１
個のスピーカが設けられる。　ｏｏｏｉ項の方法。

００１０）　　ノズル１個が１０００〜３０００の噴出
口を持つ０００１項の方法。

００１１）　　２個以上のノズルを並列させて用いる０
ＯＯ１項の方法。

００１２）　　ノズルへの外部振動の伝達が実質的に遮
断されている。　０００１項の方法。

００１３）　　ノズルへもたらされる溶融液がガス扱き
されている。　０００１項の方法。

００１４）　　粒子の生産量が２　ｔ／ｈｒ以上である
。

０００１項の方法。

００１５）　　音響の音量が各噴出口の直下で基準値に
対して９０〜１２５％である０００３項の方法。

００１６）　　音響の波形が正弦波である０００４項の
方法。

００１７　）　　物質が尿素、硝安、硫黄又はパラホル
ムアルデヒドである０００１項から００１６項何れかの
方法。

００１８）　　物質が尿素である００１７項の方法。

上記従来の技術ａ、では、噴出した液は、落下しつつ重
力により下方はど速度が大となることにより自然に液滴
に分割され、ｂ、ではノズル系流路内の弾性構成体固有
の自励撮動により分割されるのに対し２本発明ではノズ
ルから流出した液にノズル外部の音源から音響を与える
ことにより液滴に分割する。この点上記ｂ１の方法と同
様である。下降する液を１秒間に音響の周波数と同じ数
に切断分割する０分割されて得られた液滴が落下しつつ
冷却され固化するのは従来と同様である。

本発明の実施に適する音量の基準値はノズルの中央の直
下で７５〜１６０ｄＢＣ（デシベル）好ましくは９０〜
１３０ｄＢＣとして実施するのが本発明には好ましい、
音量過少では液滴の生成が不良となりやすく又過大では
目的範囲外の大きざの余滴の発生が増しがちで好ましく
ない、実施に適する音量の基準値の下限は周囲の暗騒音
の大きざに依存し２個々のノズルの中央直下において測
定した音量が、暗騒音よりも最低２０ｄＢＣ以上大きい
ことが本発明には好ましい、音量の基準値は最終的には
粒度分布の実測により決定される。溶融液の流出速度は
波頭ないし液圧と噴出口の孔径で定まるが本発明ではこ
の流出速度に応じた周波数の音響を適度の音量で与える
ことが均一の粒径の粒子を安定して得るのに重要である
。

本発明では、音響の波形が複雑であると生ずる液滴の大
きさが不揃いとなり得られる粒径がばらつく事が多いの
で、この波形が、滑かな曲線又は直線が単純に基準線を
往復する三角波、鋸歯状波。

正弦波などの純音が好ましく、中でも音響周波数が単一
となる点から正弦波が特に好ましい。

また音響の与え方は種々あるが、音響の周波数。

音量等を運転条件の変動や変更に直ちに追随してたやす
く制御出来ることから、適゛当な波形を電気的に発生さ
せ、これを増幅器で必要な音量に高めた上でスピーカか
ら音を発せしめる方法を利用するのがよい。

例えば肥料用等の尿素粒子などのいわゆるプリルに一般
的な直径１〜３ｍｍ程度のものを本発明の目的に沿って
製造する見地からノズルの孔径は０゜３〜２．０ｍｍ、
好ましくは０．５〜１５ｍｍ、が適している。孔径過少
では直径１ｍｍ未満の粉末状の粒子が形成されるため製
品粒子が固結しやすく問題であり、過大では一般的な高
さの造粒塔では落下の間に充分冷却されて固化すること
が困難であったり又固化させ得ても粒形が乱れたり粒径
が過大となりがちだったりする。

上記した範囲の孔径であれば本発明の方法に於て均一な
粒径を与える流出状態が得易い。

同様の見地から、ノズルの噴出孔からの溶融液の流出速
度が０．５〜３ｍ／Ｓ、好ましくは１．５〜２．５ｍ／
Ｓが適している。

本発明に於て音響の周波数は更に同様の見地から１００
〜１５００Ｈ２，好ましくは３００〜１２００Ｈ２が適
する。

尿素等の溶融液の流出速度および与える音響の周波数が
上記範囲外では、目的とする粒径を与える適正な大きざ
の液滴の外に、大きざの不揃いな余滴が多く発生する様
になり不都合である。

一般に本発明の方法では音量が少ないと垂下した液の切
断が充分出来ず、又大きいと希望する粒径外の余滴が数
多く生成して好ましくないが、後述の実施例に対応した
実験例に関し、向流する空気流を除きかつノズルを単一
の噴出口のものとしその噴出口を実施例２Ｃにおけるシ
ャワーヘッド下部頂点の位置に置いた　　外は条件を実
施例２Ｃと同じくして、音響の振動数を変化させ噴出口
直下で振動数１２０ｄＢｃの音量を与えた場合の。

均一な液滴径を与える流出速度Ｖ　ｍ／ｓと音響の周波
数ｆＨｚの範囲は、第３図の斜線を施した部分である（
このときの暗騒音的９ＱｄＢｃ、）、この様な均−液滴
生成域即ち周波数と生成液滴数が略一致する鎖酸は、音
量の大小により大きく変化する。

即ち、音量が小さいとこの領域は狭く、音量が大きいと
この領域は拡がるけれども過大となると液流の切断に乱
れが増して目標粒径外の余滴が多く発生する様になり本
発明の目的から外れてしまうのでこの領域は再び縮小す
る事になる。

このように、好ましい粒子形成がなされるか否かは音量
のほか流出速度と振動数が支配的であって、この３者が
好適範囲にあるとき尿素の均一な液滴の生成がなされる
。

このような領域の確認には、与える音響の周波数とスト
ロボ発光の周波数を同じくして観察する時に生成した液
滴が同じ大きざで等間隔に並んで静止状態に見える事に
より確認される。

本発明の実施に当っては音響の周波数と生成液滴数が単
位時間内で略一致する範囲で造粒する事が大変重要であ
る。

スピーカはノズル１個に対して１個設けるのを標準とす
るが２本発明の目的を損わない範囲で平均１個を越える
数のノズルに対して１個のスピーカが対応する。又はそ
の逆であってもよい。

本発明におけるノズルの形や大きさには特に制限はない
が、実用上の取扱のたやすさ等から円形の噴出孔が１０
００〜３０００個程度穿たれた通常下に凸の滑かな曲面
をなす直径３００〜５００龍程度の円板状のノズルプレ
ート（目皿）をもつものが用いられるとよい０通常、所
定の生産量を得る等の為に２個以上のノズルを用いるこ
とが多い。

本発明では音響の振動エネルギによりノズルを出てきた
尿素等の溶融液を切断して造粒するので。

ノズルに無用の外部振動が伝わることは好ましくない、
従って本発明に用いられるノズルは防振ゴム等を利用し
て他からの機械的振動と遮断されていることが好ましい
。

又ノズルを出る尿素等の溶融液に何らかのガスが混入さ
れていると順調な造粒を妨げるので０本発明ではノズル
へもたらされる溶融液がガス抜き弁等の何らかの手段で
脱気されているのが望ましい。

本発明の方法は肥料用等に粒子径の揃った大量の、上述
した如き２　ｔ／ｈｒ以上特に６〜８　ｔ／ｈｒ、更に
は１２ｔ／ｈｒに達する生産量の尿素プリルを生産する
のに特に適している。

本発明では個々のノズル中央直下での音量が基準値の時
に、そのノズルの他の部分の流出口下での音量が、基準
値即ち望ましい強さのデシベル（ｄＢｃ　）数に対して
９０〜１２５％、好ましくは９３〜１２０％、特に好ま
しくは９５〜１１０％の範囲である事が本発明の目的に
適う、基準値に対してデシベル数が過少では液流の切断
による液滴の生成が不十分であり過大では余分の振動が
発生して余滴の生成が増加する事と　なりがちで不都合
である。このような音量の分布の測定は必ずしも個々の
噴出口直下で測定する必要はなく２円形のシャワーノズ
ルを用いその中央直下の音量を基準値として、ノズル側
方より水平に該中央に向けてスピーカの音響を発する一
般的な場合を例にとれば、最外周に並んだ噴出口列上の
、スピーカに最近及び最遠、及び両者の中間の、各噴出
口直下での音量を後記実施例２Ｃの様に測定（かかるス
ピーカが向いた方向に関し左右対称の例では。

その対称の位置にある一方を測定、他方を同じ値と見な
す）シ、中央直下の値を含めた５位置の値からこれらの
中間の位置での値を略内挿的に近似すればよい。

スピーカの型式、大きさ等は、上記説明した音量条件を
満たす様なスピーカとその配置が与えられればとくに制
限はないが１例えば噴出口総数１０００〜３０００の、
直径３００〜５００ｍｍのノズルプレートに対しては口
径２００叩程度のものを１個用いれば通常充分である。

スピーカの配置の−例をノズルとの関係位置の平面図で
ノズル１５個を有する造粒装置の場合につき第４図に示
す。

ａ、ｂ何れも内外２個の同心円上に等間隔に配置された
内側５個外側１０個合計１５個のノズル４群に向けて、
ａでは四方から中央向きに各１個中央から四方向きに４
個合計８個の、ｂでは三方から中央向きに各１個合計３
個のスピーカ３が夫々配置されている。ノズル大小、ノ
ズル分布等により調整して第４図と異なる各種配置が勿
論可能である。

本発明では、あるノズルからの噴出尿素の造粒に、他の
ノズルに対して設けられたスピーカからの音が悪影響せ
ぬようにすることが望ましい、尤も、複数のスピーカか
らの音が位相のずれも含めて複合された結果側々の噴出
孔に対する音量２周波数等が必要な大きざで実質的に確
保されれば何等問題はない。

本発明の実施に必たり用いる音が騒音となることが危惧
されるかもしれぬが１通常ノズル部は例えば尿素のプリ
ル製造であれば約３０〜７０ｍの高所にあり、しかも冷
却用気体の放出口には直接向かわない形で、実質的に外
部に対し閉じている造粒塔内部空間に向いて、下方に開
口しているので実用上問題とはならない 第１図に本発明を実施する装置系の１例を示す概念図を
示す、サイン波発生器１で発生されたサイン波は増幅器
２にて増幅されスピーカ３より音響となりノズル４のノ
ズルプレート５の頂部に向けて水平にノズル側方より発
せられノズルプレートの噴出口から噴出する溶融液は音
響により切断され液滴となる。

［実施例］ １ａ　　前記従来法ａ、で例えば目皿直径５Ｑｃｍ（球
面半径３００ＣＩＩＩ）、噴出孔直径０．７０１１１ｍ
。

その個数１７００個のシャワーヘッドから１４０℃に保
たれた溶融尿素液を、１．５ｍ／ｓの速度で向流する空
気中に、２．５ｍ／ｓで噴出させ約４０ｍ落下させて目
標粒径１〜２ＩＩ１ｍで造粒すると２重量比で目標収率
的８３％、下限未満的７％、上限超約１０％程度の粒径
分布である。目標外も含めた生産速度は約７　ｔ／ｈｒ
である。

２Ｃ本発明方法として上記ａ１をシャワーヘッドの下部
頂点（目皿中心）から水平側方的３５ｃｍの（最外周に
ある噴出口の１つから半径方向に約１３Ｃｍの）所から
目皿半径方向にそい外方から中心に向けてスピーカロ中
心が目皿最下点（中心）と同じ高さになるよう、スピー
カ（ＴＯＡ　　Ｃ５−３１Ｐ型、コーン直径約１８ＣＩ
ＩＩ）で目皿中心に向けて周波数７００Ｈｚ、基準音量
１’ｌ　ＱｄＢｃの正弦波形の音を与えつつ行うと２重
量比目標収率約９８％。

下限未満的１％、上限超約１％程度の粒径分布である（
このときの暗騒音的９０ｄＢｃ、）。

このとき粒径分布中心径は、運転を中断することなく、
与える音響の周波数を１００〜１５００Ｈ２の間で変え
ることにより１．２ｍｍ〜１．６ｍｍの間で自由に変化
させて得る事ができた。

又このときノズルプレート中心から２２ｃｍの円周６上
に並んだ最外周の噴出口列でスピーカ３に最も近い噴出
口、最も遠い噴出口、及びその中間の噴出口の直下での
音量は尿素液の流出なしで測定の結果第２図の通りであ
った。

本例は７　ｔ／ｈｒ程度の生産量になるが１例えば７Ｑ
　ｔ／ｈｒ程度の生産を実施する場合は本例のノズルを
１０個供えた又は直径がその約１．４倍のものを５測値
えた造粒塔を用い、それらに応じたスピーカの配置をす
ればよい。

３ｂ　　又前記従来法す、を、上記１ａでシャワーヘッ
ド上流の尿素流路内に前記英国特許１４０１１４８明細
書図１類似の弾性振動体を設けた外は同様に行うと２粒
径分布については路上記２Ｃに類似の結果が得られたが
２粒径を変えるためには都度運転を中断して弾性構成体
を交換する必要があった。。

［発明の効果］ 以上から明らかな様に９本発明により尿素を造粒すると
、目標とする粒径の粒子の収率が高い上。

造粒装置の運転条件の変更を行う時や運転条件の変動に
対応した処置をとる時に尿素流路外の装置を調整して与
えている音の周波数と音量とを設定するだけでよく、運
転を中断して装置の冷却９部品の取り替え、装置の再加
熱、運転の再開、調整等の操作を前記従来法す、のよう
に行う必要はない、尿素の流路系が簡単なのでその維持
管理も容易である。装置系が複雑でなく格別の精度を要
しない土泥用品が主体ゆえその製作が容易で少ない時間
で済み発注後の納期も短く、ｂ、の弾性振動体を従来法
ａ、に加える場合に比へて本発明により音源を付加する
場合は約１０分の１のコスト増で済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する装置系の１例を示す概念図、
第２図は本発明の１実施例におけるノズルプレートの噴
出口のいくつかの直下での音量分布を示す図、第３図は
本発明を実施する際に一定の音量を与えた場合の流出速
度Ｖ　ｍｉｓと音響の周波数ｆＨ２の、均一な液滴径を
与える範囲を示す図。 第４図は本発明実施に際してのスピーカ配置の一例を示
す図である。 特許出願人　東洋エンジニアリング株式会社ｏ　　。 ｏ　　　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）溶融した物質を、ノズルの、孔径を等しくする多数
   の円形の噴出口からシャワー状に散布することにより固
   化した物質粒子を得る造粒方法において、ノズルから流
   出した物質の溶融液にノズル外部の音源から音響を与え
   ることを特徴とする、造粒方法。 ２）音響の周波数が１００〜１５００Ｈｚである、特許
   請求の範囲第１項の方法。 ３）音響の音量がノズルの中央直下で７５〜１６０ｄＢ
   ｃである、特許請求の範囲第１項の方法。 ４）音響が実質的に、滑かな曲線又は直線が単純に基準
   線を往復する三角波、鋸歯状波、正弦波などの、純音で
   ある、特許請求の範囲第１項の方法。 ５）音響が電気的に発信機で発生され増幅器で増幅され
   スピーカから与えられる、特許請求の範囲第１項の方法
   。