KR102452133B1 - 테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기 - Google Patents

테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기 Download PDF

Info

Publication number
KR102452133B1
KR102452133B1 KR1020177007582A KR20177007582A KR102452133B1 KR 102452133 B1 KR102452133 B1 KR 102452133B1 KR 1020177007582 A KR1020177007582 A KR 1020177007582A KR 20177007582 A KR20177007582 A KR 20177007582A KR 102452133 B1 KR102452133 B1 KR 102452133B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
terephthalic acid
rotary
tube
drying
heating tube
Prior art date
Application number
KR1020177007582A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180051428A (ko
Inventor
요이치 나카타
유이치 오노
사토시 스와
스미토 사토
Original Assignee
츠키시마기카이가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 츠키시마기카이가부시키가이샤 filed Critical 츠키시마기카이가부시키가이샤
Publication of KR20180051428A publication Critical patent/KR20180051428A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102452133B1 publication Critical patent/KR102452133B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B17/00—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement
    • F26B17/30—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by rotary or oscillating containers; with movement performed by rotary floors
    • F26B17/32—Machines or apparatus for drying materials in loose, plastic, or fluidised form, e.g. granules, staple fibres, with progressive movement with movement performed by rotary or oscillating containers; with movement performed by rotary floors the movement being in a horizontal or slightly inclined plane
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/10—Heating arrangements using tubes or passages containing heated fluids, e.g. acting as radiative elements; Closed-loop systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/18—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact
    • F26B3/22—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact the heat source and the materials or objects to be dried being in relative motion, e.g. of vibration
    • F26B3/24—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by conduction, i.e. the heat is conveyed from the heat source, e.g. gas flame, to the materials or objects to be dried by direct contact the heat source and the materials or objects to be dried being in relative motion, e.g. of vibration the movement being rotation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Drying Of Solid Materials (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

건조기의 건조 능력을 향상시켜 테레프탈산의 대량 처리를 용이하게 함과 함께, 소형화를 가능하게 하는 테레프탈산의 건조 방법, 횡형 회전식 건조기를 제공하는 것.
횡형 회전식 건조기를 이용하여 테레프탈산을 건조시키는 방법으로서, 식 1, 식 2로 정해지는 임계속도비 α가 17~80% 미만이 되도록, 회전통을 회전시켜 피처리물을 건조시킨다.
Vc=2.21D1 /2: 식 1
α=V/Vc·100: 식 2
여기에, Vc은 회전통의 임계속도(m/s), D는 회전통의 내경(m), α는 회전통의 임계속도비(%), V는 회전통의 회전속도(m/s)이다.

Description

테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기{METHOD FOR DRYING TEREPHTHALIC ACID AND HORIZONTAL ROTARY DRYER}
본 발명은 건조속도를 향상시키는 테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기에 관한 것이다.
석탄이나 광석 등의 피(被)처리물을 건조하는 건조기로는 스팀 튜브 드라이어(이하 "STD"라고 한다.), 콜인 튜브(특허문헌 1), 로터리 킬른 등이 다용되고 있다. 상기 석탄이나 광석은 제철이나 정련의 원료, 발전 연료 등으로 사용되고, 이들을 안정적이면서 대량으로 처리하는 것이 요구되기 때문에 이 요구에 적합한 건조기로, 상기의 각 건조기가 채용되고 있다.
STD는 피처리물을 간접 가열하기 때문에 열효율이 높고, 단위 용량당 처리량도 많다. 또한, 대형화도 가능하기 때문에 대량 처리의 요구에 적합하다.
콜인 튜브도 피처리물을 간접 가열하기 때문에, 상기 STD와 마찬가지로 열효율이 높고, 단위 용량당 처리량도 많다. 그러나 콜인 튜브는 STD에 비해 대형화가 어렵다는 결점이 있다. 예를 들면, 상기 STD 1대로 처리할 수 있는 양을 콜인 튜브로 처리하고자 했을 때, 복수 대 필요해지는 경우가 있다.
로터리 킬른은 피처리물에 열풍을 쐬게 하여 직접 건조시키기 때문에 간접 가열에 비해 열효율이 나쁘다는 결점이 있다. 또한, 배기 처리 설비가 상당히 커진다는 결점도 있다. 이와 같은 이유에서, 대량의 피처리물을 처리하는 건조기로는 STD에 우위성이 있다.
일본 실용신안등록공보 제2515070호 일본 특허공고공보 소62-60632호
최근은 피처리물의 대량 건조 처리의 요구가 강하고, 그 요구에 응하기 위해 건조기의 대형화가 진행되고 있다. STD의 대형화를 예로 들면, 셸(shell) 지름이 4m이고, 본체 길이가 30m 이상인 것도 만들어지고 있다.
그러나 건조기의 대형화는 설치 면적이 늘어난다는 문제가 생기는 것 외에, 제조나 수송에 문제가 생긴다. 구체적으로는 강도를 유지하기 위해 각 부재의 판 두께가 증가하고, 셸 지름이 4m, 본체 길이가 30m인 상기 STD에서는 본체 중량이 400ton이나 달한다. 그 때문에, 완성까지 많은 시간이 걸린다는 문제가 있다. 또한, 제조에 특별한 설비를 요한다는 문제도 있다.
또한, 대형화에 따라 제품 수송 시에, 그 중량을 견딜 수 있는 특수 차량이 필요해지고, 수송로가 좁은 경우에는 분할하여 수송하며, 현장에서 접합하고 조립할 필요가 있어, 공사가 상당히 번잡하다는 문제도 있다.
이들 문제는 피처리물이 테레프탈산인 건조 처리에서도 나타난다.
본 발명자는 전술의 장치의 대형화에는 한계가 있는 것에 입각하여, 건조 대상물(피처리물), 즉 테레프탈산의 건조속도를 향상시키는 것을 지향해야 한다는 과제를 찾아냈다.
따라서, 본 발명의 과제는 건조기에 의한 테레프탈산의 건조속도를 향상시키는 것에 있다.
또한, 건조기의 크기(셸 지름)당 건조 처리량을 증대시킬 수 있는 본 발명에 의해 장치의 대형화에 따르는 상기 문제를 극력 회피할 수 있도록 하는 것에 있다.
상기 과제를 해결한 본 발명은 다음과 같다.
<청구항 1 기재의 발명>
일단(一端) 측에 테레프탈산의 공급구를, 타단(他端) 측에 테레프탈산의 배출구를 가지고, 축심 주위로 회전 자유자재인 회전통과, 상기 회전통 내에 가열 매체가 통과하는 가열관군(群)을 마련하며, 상기 회전통의 회전에 따라 상기 가열관군에 의해 테레프탈산이 회전방향으로 쓸어 올려지는 구성의 횡형 회전식 건조기를 이용하고,
테레프탈산을 상기 회전통의 일단 측에 공급하여 타단 측으로부터 배출하는 과정에서, 상기 가열관군에 의해 테레프탈산을 간접 가열하여 건조시키는, 테레프탈산의 건조 방법으로서,
하기 식 1, 식 2로 정해지는 임계속도비 α가 17~80% 미만이 되도록, 상기 회전통을 회전시켜 테레프탈산을 건조시키는 것을 특징으로 하는 테레프탈산의 건조 방법.
Vc=2.21D1 /2: 식 1
α=V/Vc·100: 식 2
여기에, Vc는 회전통의 임계속도(m/s), D는 회전통의 내경(內徑)(m), α는 회전통의 임계속도비(%), V는 회전통의 회전속도(m/s)이다.
(작용 효과)
종래, 테레프탈산용 가열 장치의 회전통의 회전 수에 대해, 회전통의 내경이 3.8m인 경우는 회전 수를 2.5~3.5rpm으로 설정하여 운전을 실시하고 있다. 이 가열 장치는, 회전통의 회전에 의해, 가열 장치 내부에서 테레프탈산을 출구로 향해 반송하는 추진력을 생기게 한다. 이때, 테레프탈산의 반송량이 많음에도 불구하고 회전 수가 낮으면, 가열 장치 내부에서 테레프탈산이 지나치게 고여 유로(流路)가 막히는 일이 있다. 이와 같은 트러블을 회피하기 위해, 테레프탈산의 유동성을 감안하여, 경험칙에 기초하여 회전 수를 조정하며, 테레프탈산의 반송량이 많은 경우는 회전 수를 높이고, 테레프탈산의 반송량이 적은 경우는 회전 수를 낮게 설정하여 운전을 실시하고 있다.
한편, 본 발명자들의 지견에 의하면, STD의 크기(회전통의 내경)를 바꾸면, 동일한 회전 수로 회전시켜도 테레프탈산의 건조속도가 바뀜과 함께, 그 속도의 예측이 어렵다는 문제가 있다. 특히 대형 STD가 될수록 건조속도의 예측이 곤란하기 때문에 전열 면적을 크게 설계하여 건조 능력에 여유를 갖게 했었다.
이러한 이유에 의해, 종래예에서는 테스트기로부터 실제 기기로 스케일 업(scale up)할 때에 원하는 건조 능력을 인출하는 것이 곤란했던 것에 반하여, 본 발명에 따른 테레프탈산의 건조 방법을 이용하여 회전통의 회전속도를 결정함으로써, 스케일 업 시에 원하는 건조 능력을 발휘시키는 것이 용이해진다.
또한, 본 발명의 테레프탈산의 건조 방법에서는, 건조기의 회전속도를 고속화함으로써 종래보다도 건조 능력을 비약적으로 향상시킬 수 있어, 테레프탈산의 대량 처리가 가능해진다.
<청구항 2 기재의 발명>
제1항에 있어서,
상기 횡형 회전식 건조기에 공급하는 테레프탈산의 함액률(含液率)이 3~19wt%W.B.인 것을 특징으로 하는 테레프탈산의 건조 방법.
(작용 효과)
함액율 3~19wt%W.B.의 테레프탈산을 건조기에 공급했을 때에 회전통의 임계속도비 α가 17~80% 미만이 되도록 회전통의 회전속도를 선택하여 회전시킴으로써, 테레프탈산의 건조속도를 종래보다도 빠르게 할 수 있다.
일반적으로 테레프탈산의 함액률이 19wt%W.B.를 초과하면, 질척질척한 점액 형상이 된다. 그 때문에, 함액률이 19%를 초과하는 테레프탈산을 건조기에 공급한 경우, 테레프탈산이 회전통의 내벽에 부착되어, 회전통과 테레프탈산이 함께 회전한다. 테레프탈산이 회전통의 상방(上方)으로부터 하방(下方)으로 회전통 내의 공간을 낙하하는 일이 적기 때문에 테레프탈산과 가열관군의 접촉 면적이 늘어나지 않아, 건조속도를 올릴 수 없다.
한편, 테레프탈산의 함액률을 3wt%W.B. 미만으로 하기 위해서는 건조 공정 전의 탈수 공정에서 고기능의 고가인 탈수기를 이용하여 높은 부하를 걸어 탈수할 필요가 있는데, 경제성이나 전력 절약 등의 관점에서 바람직하지 않다.
<청구항 3 기재의 발명>
제1항에 있어서,
하기 식 3으로 정해지는 테레프탈산의 충전율 η가 20~40%가 되도록, 상기 회전통 내에 테레프탈산을 공급하는 것을 특징으로 하는 테레프탈산의 건조 방법.
η=Ap/Af·100: 식 3
여기에, η는 충전율(%), Ap는 자유단면적에 대하여 테레프탈산이 차지하는 단면적(㎡), Af는 회전통의 전(全) 단면적으로부터 전 가열관의 단면적을 감산(減算)한 자유단면적(㎡)이다.
(작용 효과)
충전율 η가 20~40%이면, 단위 단면적당 처리량이 많아지면서, 건조속도도 빠른 것이 된다. 또한, 충전율 η의 상한이 과도하게 크지 않으므로 양호한 건조속도를 나타낸다. 보다 바람직한 충전율 η는 25~30%이다. 또한, 회전통의 전 단면적 Af란, 회전통의 임의의 횡단면에서의 회전통 내부의 단면적을 말하고, 회전통의 두께 부분의 면적은 포함하지 않는다. 즉, 회전통의 내경에 기초하여 계산하는 단면적을 말한다.
<청구항 4 기재의 발명>
제1항에 있어서,
상기 가열관을 방사상(放射狀) 또는 동심원 상에 복수 배치하고 있고, 서로 이웃하는 가열관 사이의 이간 거리가 60~150㎜인 것을 특징으로 하는 테레프탈산의 건조 방법.
(작용 효과)
서로 이웃하는 가열관 사이의 이간 거리는, 회전통의 회전에 따라, 테레프탈산을 건져 올리는 양, 건져 올린 테레프탈산이 낙하하여 전열관 사이로 되돌아오는 양과 관계되면서, 이들은 회전통의 회전속도와도 관련되는 바, 상기 이간 거리는 60~150㎜가 적합한 것이 지견되었다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
일반적으로 횡형 회전식 건조기의 회전통은 수평면에 대하여 경사져 마련되어 있다. 이것은, 일단 측으로부터 타단 측으로 피처리물(테레프탈산 등)을 이동시키기 쉽게 하기 위해서이다. 피처리물을 일단 측으로부터 타단 측으로 이동시키는 추진력이 약한 경우는 이 경사각을 크게 해야 하지만, 본 발명과 같이 추진력이 강한 경우는 이 경사각을 작게 할 수 있다. 경사각을 작게 할수록 회전통에 생기는 축방향 하중을 지지하는 부품(스러스트 롤러(thrust roller))을 소형화할 수 있어, 저렴한 것으로 할 수 있다는 이점이 있다.
일반적인 횡형 회전식 건조기의 회전통의 경사각은 0.57~5.7도이지만, 본 발명에서는 0.057~2.86도로 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 건조기에 의한 테레프탈산의 건조속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 건조속도가 향상되는 결과, 건조기의 크기(셸 지름)당 건조 처리량을 증대시킬 수 있다. 반대로 말하면, 처리량당 장치의 크기를 작게 할 수 있다.
도 1은, (a)는 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기의 측면도이다. (b)는 회전통의 회전축과 수평면 사이의 경사각을 나타낸 도면이다.
도 2는 스크루 피더 및 그 주변을 나타낸 측면도이다.
도 3은 회전통의 타단 측의 확대도(측면도)이다.
도 4는 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기(변형예)의 측면도이다.
도 5는 공급 방식이 슈트식인 경우의 측면도이다.
도 6은 공급 방식이 진동 트로프식인 경우의 측면도이다.
도 7은 회전통의 횡단면의 형상을 직사각형으로 한 예이다.
도 8은 회전통의 외측에 재킷을 마련한 경우의 측면도이다.
도 9는 처리물의 배출 방식의 변형예를 나타낸 측면도이다.
도 10은 횡형 회전식 건조기의 사시도이다.
도 11은 가스 취입관식의 횡형 회전식 건조기의 설명도이며, (a)는 가스 취입관의 단면도이고, (b)는 가스 취입관을 건조기 내에 배치한 사시도이다.
도 12는 임계속도비의 도출 과정의 설명도이다.
도 13은 임계속도비와 회전통의 직경을 임의로 바꾸면서 회전통을 운전하고, 회전통 내부의 테레프탈산의 분산 상태를 사진으로 찍어, 그것을 트레이스한 도면이다.
도 14는 공급하는 테레프탈산의 함액률을 바꾼 경우의 임계속도비와 건조속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 15는 회전통의 직경을 바꾼 경우의 임계속도비와 건조속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 16은 충전율을 바꾼 경우의 임계속도비와 건조속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 17은 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기의 가열관의 틈의 설명도이다.
도 18은 가열관의 틈의 길이를 바꾼 경우의 임계속도비와 건조속도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 19는 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기의 가열관의 배치예를 나타낸 횡단면도이다.
도 20은 가열관 배열의 결정 방법의 설명도이다.
도 21은 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기의 가열관의 배치예를 나타낸 횡단면도이다.
도 22는 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기의 가열관의 배치예를 나타낸 횡단면도이다.
도 23은 도 19를 기초로 하여, 가열관의 개수를 늘린 상태를 나타낸 횡단면도이다.
도 24는 도 21을 기초로 하여, 가열관의 개수를 늘린 상태를 나타낸 횡단면도이다.
도 25는 도 22를 기초로 하여, 가열관의 개수를 늘린 상태를 나타낸 횡단면도이다.
도 26은 종래의 횡형 회전식 건조기의 가열관의 배치예를 나타낸 횡단면도이다.
도 27은 피처리물의 부착성을 설명한 표이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해, 도면을 이용하여 더 설명한다. 또한, 이하의 설명 및 도면은 본 발명의 실시형태의 일례를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 내용을 이 실시형태에 한정하여 해석해서는 안된다.
(발명의 골자)
일반적으로 건조기를 이용한 피처리물(W)의 건조속도는 하기의 식 4와 같이 나타낼 수 있다.
Q=Uoa×Aef×Tln: 식 4
여기에, Q는 전열량(W)이고, Uoa는 총괄 전열계수(W/㎡-K)이며, Aef는 유효접촉 전열면적(㎡)이고, Tln은 온도차(℃)이다.
건조속도는 전열량 Q와 동일한 의미이며, 상기의 식 4의 좌변의 전열량 Q를 높이려면, 우변의 총괄 전열계수 Uoa, 유효접촉 전열면적 Aef, 온도차 Tln 중 어느 하나, 또는 전부를 높이는 바와 같은 방책을 취하면 된다.
본 발명자는 총괄 전열계수 Uoa 및 유효접촉 전열면적 Aef에 착안하여, 이들을 높이기 위해, 전열면과 피건조물의 상대적 접촉 속도를 보다 빠르게 하는 것, 및 테레프탈산의 분산을 좋게 하여 전열면과 테레프탈산의 유효접촉 전열면적을 보다 증대시키는 것을 생각했다. 실제로 각종의 실험·검토를 실시한 바, 본 발명의 수법의 유효성을 명확히 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명에 따르는 고속 회전화 기술을 상세하게 분석한 결과, 건조기의 회전통(10)의 직경이 다른 경우에도 본 발명의 사상을 적용할 수 있는 것을 지견했다.
(테레프탈산)
우선, 피처리물(W)(건조 대상물)로 테레프탈산(1,4-벤젠디카르복실산)을 들 수 있다. 이 테레프탈산은 파라크실렌의 액상(液相)공기산화법으로 제조할 수 있다. 구체적으로는 코발트나 망간을 촉매로 하고 브롬 화합물을 조촉매(助觸媒)로 사용하여, 아세트산 용매 중, 강온(降溫)·고압으로 공기를 산화시킨다. 그 밖에, 파라크실렌을 원료로 하는 질산 산화법, 프탈산 또는 안식향산의 칼륨염을 원료로 하는 헨켈법 등으로 제조해도 된다.
상기에서 피처리물(W)을 테레프탈산이라고 칭했지만, 정확하게는 테레프탈산을 포함하는 탈수 케이크이다. 이 탈수 케이크는, 건조 공정 전에 실시하는 탈수 공정에서 고액분리기 등에 의해 탈수된 후의 케이크이다.
또한, 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기는 조제(粗製) 테레프탈산이나 고순도 테레프탈산의 제조에 이용할 수 있다.
조제 테레프탈산과 고순도 테레프탈산의 제조 방법은 일본 공개특허 2009-203163호에 개시되어 있다. 조제 테레프탈산의 제조 방법은, 우선 아세트산으로 이루어지는 용매 중, 원료가 되는 p-크실렌을 산화 반응기로 산화시켜 테레프탈산을 생성시킨다. 테레프탈산은 정석조(晶析槽)에서 정석되고, 1차 슬러리를 얻는다. 이 1차 슬러리를 고액분리기에 도입하여, 분리 모액과 탈수 케이크로 분리한다. 이 탈수 케이크를 횡형 회전식 건조기(스팀 튜브 드라이어)로 건조시킴으로써 조제 테레프탈산 결정을 얻는다.
다음으로, 조제 테레프탈산으로부터 고순도 테레프탈산을 제조하는 공정을 설명한다. 우선, 상기 조제 테레프탈산의 제조 방법을 이용하여 얻어진 조제 테레프탈산을 혼합조에서 물과 혼합하여 초기 슬러리로 한다. 다음으로 이 초기 슬러리를 펌프로 승압 후, 예열기로 가열하여 완전 용해시킨다. 이 용액을 물과 혼합하여 초기 슬러리로 하고, 이 초기 슬러리를 펌프로 승압 후, 예열기로 가열하여 완전 용해시킨다. 이 용액을 수첨(水添)반응기로 수소로 환원 처리함으로써, 조제 테레프탈산 중의 대표적인 불순물인 4-카르복실벤즈알데히드를 파라톨루일산으로 환원한다. 이 환원 처리액을 정석조에서 방압 냉각시킴으로써 테레프탈산을 정석시켜 슬러리로 한다. 이 슬러리를 고액분리장치를 이용하여 분리 모액과 탈수 케이크로 분리하고, 이 탈수 케이크를 횡형 회전식 건조기에서 건조시켜 고온 고순도 테레프탈산 결정을 얻는다.
횡형 회전식 건조기에 공급하는 테레프탈산은 물질 표면이 끈적끈적하게 되어 있지 않고, 부착성이 낮은 것이 바람직하다. 도 27에, 일본 분체공업기술협회 규격 SAP15-13, 2013 해설서 17페이지 해설도 5로부터 인용한 표를 나타낸다. 본 발명에서는 도 27의 점선으로 둘러싼 영역에 있는 것, 상세하게는 드라이(건조), 펜쥴러 영역(현수 영역), 퍼니큘러 영역 1(삭상(索狀) 영역 1) 퍼니큘러 영역 2(삭상 영역 2), 캐필러리 영역(모세관 영역)의 물질을 테레프탈산으로 사용하는 것이 바람직하다. 슬러리(이장(泥漿))는 부착성이 극히 높은 경향이 있기 때문에 적합하지 않다.
횡형 회전식 건조기에 공급하는 테레프탈산의 함액률은 3~19wt%W.B.인 것이 바람직하다. 여기서 "함액률"이란, 테레프탈산의 케이크에 부착되는 액분의 중량(W1)에 대한 고형분의 중량(W2)과 액분의 중량(W1)의 합의 중량비(W1/(W1+W2))를 말한다. 이 함액률은 건조 감량법 또는 칼 피셔법에 의해 구할 수 있다.
테레프탈산을 횡형 회전식 건조기에 공급하기 전에 테레프탈산의 함액률을 19wt%W.B. 이하로 저감하는 방법으로, 동일하게 일본 공개특허 2009-203163호에 기재되어 있는 바와 같이, (가) 테레프탈산을 플래시 건조하는 방법, (나) 히터에 의해 테레프탈산을 예비 건조하는 방법, (다) 건조된 테레프탈산 결정을 혼합하는 방법 중 어느 방법을 이용해도 된다.
(가) 테레프탈산을 플래시 건조하는 방법이란, 테레프탈산 케이크를 분리 장치 중의 압력보다 낮은 압력이면서, 분리 장치 중의 온도보다 낮은 온도의 화합물 회수 대역으로 이동시키고, 그 이동에 의해 개방된 내부 에너지에 의해 케이크에 부착된 액을 증발시키는 방법이다. 분리 장치 내의 압력과 화합물 회수 대역의 압력의 차는 바람직하게는 0.01㎫~2.2㎫이다. 분리 장치 내의 케이크 온도와 화합물 회수 대역에 배출된 케이크 온도차는 바람직하게는 5℃~250℃, 더 바람직하게는 10℃~200℃, 특히 바람직하게는 20℃~170℃이다.
(나) 히터에 의해 테레프탈산을 예비 건조하는 방법이란, 건조 장치의 전단에 설치한 히터에 의해, 테레프탈산 케이크가 포함하는 액을 증발시킴으로써 제거하여, 함액률을 저하시키는 방법이다. 가열 온도는 액의 비점(沸點) 이상이고, 가열 시간은 함액률을 체크하여 선정하면 된다.
(다) 건조된 테레프탈산 결정을 혼합하는 방법이란, 건조기에 들어가기 전의 함수율이 높은 테레프탈산 케이크에, 건조 후의 함액률이 0.12wt%W.B. 이하, 바람직하게는 0.10wt%W.B. 이하인 제품의 테레프탈산을 섞는 방법이다.
(중위경(中位徑))
본 발명의 중위경("메디안 지름"이라고도 한다.)은, 예를 들면 레이저 회절식 입도(粒度) 분포 측정장치(예를 들면, 상품명 SALD-3100, 시마즈 세이사쿠쇼사 제품)를 이용하여 입도 분포를 측정하고, 누적 체적이 50%에 상당할 때의 입자경을 중위경(D50)으로 정한다.
본 발명에서, 횡형 회전식 건조기에 공급되는 테레프탈산의 중위경은 50㎛~250㎛이며, 횡형 회전식 건조기로부터 배출되는 건조된 테레프탈산(처리물(E))의 중위경은 40㎛~250㎛이다.
(간접 가열 횡형 회전식 건조기)
다음으로, 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기(이하, "STD(Steam Tube Dryer의 약칭)"라고도 한다.)에 대해 설명한다. 이 횡형 회전식 건조기의 구조는, 도 1에 예시하는 바와 같이, 원통상(圓筒狀)의 회전통(10)을 가지고, 이 회전통(10)의 축심(RA)이 수평면(HP)에 대하여 약간 기울도록 하여 설치되어 있으며, 회전통(10)의 일단이 타단보다도 높게 위치하고 있다. 본 발명에서는 상기 회전축(RA)과 수평면(HP) 사이의 경사각(θ)을 0.057~2.86도로 하는 것이 바람직하다. 회전통(10)의 하방에는 2대의 지지 유닛(20) 및 모터 유닛(30)이 회전통(10)을 지지하도록 하여 설치되어 있고, 회전통(10)은 모터 유닛(30)에 의해 자신의 축심 주위로 회전 자유자재로 되어 있다. 이 회전통(10)은 한 방향으로 회전하도록 되어 있다. 그 방향은 임의로 정할 수 있으며, 예를 들면 타단 측(테레프탈산의 배출구 측)으로부터 일단 측(테레프탈산의 공급구 측)을 보아, 반시계 회전(화살표(R) 방향)으로 회전시킬 수 있다.
회전통(10)의 내부에는 금속제 파이프인 스팀 튜브(가열관)(11)가, 피건조물과의 전열관으로서, 회전통(10)의 축심을 따라 연장되어 다수 설치되어 있다. 이 스팀 튜브(11)는, 예를 들면 회전통(10)의 축심에 대하여 동심원을 이루도록 둘레방향 및 지름방향으로 복수 개씩 배열되어 있다. 이 배치 형태에 대해서는 뒤에 상설한다. 또한, 이 가열관(11)은, 가열 매체인 증기 등이 가열관(11)의 내부를 유통함으로써 가온된다. 이 가열관(11) 내를 흐르는 가열 매체의 양은 0.001㎥/s~13㎥/s이다. 회전통(10) 내의 온도는 20℃~235℃이고, 가온된 가열관(11)의 외면의 온도는 100℃~235℃이다. 또한, 회전통(10) 내의 압력은 마이너스 300㎜H2O~플러스100㎜H2O이다. 또한, 회전통(10)에 공급되는 테레프탈산의 온도는 50℃~235℃, 바람직하게는 50℃~100℃이고, 회전통(10)으로부터 배출되는 테레프탈산의 온도는 50℃~235℃이다.
도 1, 도 3에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)의 타단 측에서의 둘레벽에는 복수의 개구(50)가 관통하여 형성되어 있다. 개구(50)는 회전통(10)의 둘레방향을 따라 복수 형성되고, 도 1, 도 3의 예에서는 2개의 열을 이루도록 서로 이간되어 형성되어 있다. 또한, 복수의 개구(50)는 동형(同形)으로 되어 있지만, 이형(異形)으로 할 수도 있다.
도 1에서 개구(50)는 눈으로 볼 수 있도록 도시되어 있지만, 실제로는, 예를 들면 도 4에 나타내는 분급 후드(55) 등으로 덮여 있다. 분급 후드(55)의 하부에는 처리물(E)을 배출하는 배출구(57)가 형성되어 있다.
또한, 분급 후드(55)의 상부에는 캐리어 가스(A)(공기, 불활성 가스 등)의 급기구(給氣口)(56)가 형성되어 있다. 이 경우, 캐리어 가스(A)는 개구(50)를 통해, 회전통(10) 내의 공간(상세하게는 회전통(10)의 내벽과 가열관(11)의 외벽 사이의 공간)을 타단 측으로부터 일단 측을 향해 유통된다.
한편, 회전통(10)의 일단 측에는 개구(41)가 마련되어 있다. 이 개구(41)는 테레프탈산의 공급구로 이용됨과 함께, 캐리어 가스(A)의 배기구로도 이용된다. 또한, 테레프탈산의 공급구와 캐리어 가스의 배기구를 각각 따로따로 마련하도록 해도 된다.
회전통(10) 내를 일단 측까지 유통한 캐리어 가스(A)는 이 개구(41)를 통해 기외(機外)로 배출된다.
테레프탈산의 건조에 이용하는 횡형 회전식 건조기는 회전통(10) 내의 테레프탈산의 진행방향과 캐리어 가스(A)의 진행방향을 반대로 한 "향류"를 채용하는 것이 바람직하다. 병류(竝流) 방식에서는 건조기 타단 측의 캐리어 가스에 테레프탈산으로부터 증발한 수증기가 대량으로 포함되어 있어, 건조기 타단 측 부근은 고습도로 되어 있기 때문에 테레프탈산의 수분이 내려가기 어렵다. 한편, 향류 방식에서는 건조기 타단 측으로부터 캐리어 가스가 취입되어 있기 때문에 테레프탈산으로부터 증발한 수증기는 거의 포함되어 있지 않아 건조기 타단 측 부근의 습도가 낮다. 이 때문에 향류 방식으로 함으로써, 병류 방식에 비해 건조기 타단 측으로부터 배출되는 테레프탈산의 수분을 보다 저감시킬 수 있다는 이점이 있다.
"향류"를 채용한 횡형 회전식 건조기의 사시도를 도 10에 나타냈다. 도 1의 횡형 회전식 건조기와는 형상이 조금 달라, 스크루 피더(42)의 상방에 테레프탈산의 공급구(31)를 마련하고, 후드(35)의 하단에 처리물(E)의 배출구(32)를 마련하고 있다. 그리고 공급구(31)로부터 테레프탈산을 공급하고, 테레프탈산을 회전통(10)의 일단 측으로부터 타단 측으로 향해 이동시키고, 그 이동 과정에서 가열관(11)에 의해 가열하여 건조시켜, 건조된 처리물(E)을 배출구(32)로부터 배출한다. 한편, 후드(35)의 상단에 캐리어 가스(A)의 공급구(33)를 마련하고, 스크루 피더(42)의 상방에 캐리어 가스(A)의 배출구(34)를 마련하고 있다. 그리고 공급구(33)로부터 캐리어 가스(A)를 공급하고, 상기 캐리어 가스(A)를 회전통(10)의 타단 측으로부터 일단 측으로 향해 흘려 보내며, 그 과정에서 테레프탈산으로부터 증발한 증기를 반송하고, 증기를 수반하는 캐리어 가스(A)를 배출구(34)로부터 배출한다.
그 밖에, 도 11에 나타내는 바와 같은, 가스 취입관식의 횡형 회전식 건조기를 이용해도 된다. 가스 취입관(36)은 회전통(10)의 내부에 축방향으로 연장되어 마련되고, 회전통(10)이나 가열관(11)과 함께 회전한다. 예를 들면, 복수의 가열관(11, 11) 사이나, 가장 내측에 위치하는 가열관(11)보다도 더 내측에 마련할 수 있다. 또한, 도 11에서는 가스 취입관(36)을 이해하기 쉽게 하기 위해 가열관(11)의 표시를 생략하고 있다. 이 가스 취입관(36)의 벽면에는 복수의 가스 취입구(37)가 열려 있다. 도 11의 예에서는 가스 취입관(36)의 상부에 가스 취입구(37)를 축방향으로 2열 마련하고 있다.
상기 가스 취입관식 건조기를 운전할 때는 회전통(10)의 타단 측으로부터 가스 취입관(36) 내로 캐리어 가스(A)를 공급한다. 공급된 캐리어 가스(A)는 가스 취입구(37)로부터 회전통(10) 내로 분출되고, 테레프탈산의 증기를 수반하여 회전통(10)의 일단 측으로부터 흘러 나온다. 그 밖에, 회전통(10)의 일단 측으로부터 가스 취입관(36) 내에 캐리어 가스(A)를 공급하고, 회전통(10)의 타단 측으로부터 배기하는 구성으로 해도 된다.
또한, 회전통(10)의 타단 측에는 가스관(72)이 구비되고, 스팀 튜브(11) 내에 증기를 공급하는 공급관(70)과 드레인관(71)이 마련되어 있다.
(건조 과정)
다음으로, 도 1~도 3을 참조하면서, 횡형 회전식 건조기로 테레프탈산을 건조하는 과정을 설명한다.
테레프탈산은 공급구(41)로부터 스크루 피더(42) 내에 공급되고, 이 스크루 피더(42) 내부에 설치된 스크루(44)를 도시하지 않은 구동 수단에 의해 회동(回動)시킴으로써, 회전통(10)의 내부에 공급된다. 공급구(41)로부터 공급된 테레프탈산은 증기에 의해 가열된 스팀 튜브(가열관)(11)의 외면에 접촉함으로써 건조되면서, 회전통(10)의 타단 측으로 이동하고, 배출구(50)로부터 배출된다. 또한, 가열관군(11)의 양 단부(端部)가 회전통(10)에 연결되어 있기 때문에 회전통(10)의 회전에 따라, 가열관군(11)도 함께 회전한다. 그리고 회전하는 가열관군(11)에 의해 테레프탈산이 상방으로 쓸어 올려져, 회전통(10) 내의 넓은 범위로 분산된다. 뒤에 상술(詳述)하는 바와 같이, 회전통의 임계속도비 α가 상승함에 따라, 쓸어 올려지는 테레프탈산의 양이 늘어나, 테레프탈산이 회전통(10) 내의 보다 넓은 범위로 분산되게 된다.
이 횡형 회전식 건조기는, 증기(가열 매체)에 의해 가온된 가열관(11)의 외면과 테레프탈산이 접촉함으로써, 테레프탈산이 간접적으로 가열되어 건조되는 건조기이다. 따라서, 가열 매체와 테레프탈산이 직접 접촉함으로써, 테레프탈산이 직접적으로 가열되어 건조되는 건조기와는 건조기의 메커니즘이 근본적으로 다르다.
또한, 횡형 회전식 건조기로부터 배출되는 테레프탈산의 온도는 50℃~235℃이다. 또한, 횡형 회전식 건조기에 의해, 함액률(케이크 부착액의 고형분에 대한 중량비)을 1wt%W.B. 이하, 바람직하게는 0.1wt%W.B. 이하로 낮출 수 있다.
또한, 상기 공급관(70)으로부터 가열관(11) 내에 공급된 증기는, 테레프탈산과 가열관(11)이 접촉하여 열교환함으로써, 가열관(11) 내를 흐르는 과정에서 냉각되어 액체(D)가 되고, 드레인관(71)으로부터 배출된다.
(공급 방식 변형예)
본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기의 변형예를 설명한다.
횡형 회전식 건조기에 테레프탈산을 공급하는 방식에는 상기 스크루식(도 2) 외, 슈트식(도 5)이나 진동 트로프식(도 6)을 예시할 수 있다. 슈트식에서는 공급 슈트(46)가 흡기 박스(45)와 결합되어 있고, 공급구(41)로부터 공급된 테레프탈산이 공급 슈트(46) 내를 낙하하여 회전통(10) 내로 이동한다. 흡기 박스(45)가 밀봉 패킹(47)을 통해 회전통(10)에 접속되어 있으며, 회전통(10)과 흡기 박스(45) 사이의 밀봉을 유지하면서, 회전통(10)이 회전하는 구조로 되어 있다. 진동 트로프식에서는 흡기 박스(45)가 트로프(절단면 형상이 오목상)이고, 그 흡기 박스(45)의 하단에 진동 모터(48)와 용수철(49)이 결합되어 있다. 공급구(41)로부터 공급된 테레프탈산은 트로프 상으로 낙하한다. 그리고 진동 모터(48)에 의해 흡기 박스(45)가 진동함으로써, 테레프탈산이 회전통(10) 내로 이동한다. 흡기 박스(45)를 설치할 때는 테레프탈산이 이동하기 쉽도록 회전통(10)으로 향해 내려가는 경사를 갖게 하면 된다.
(회전통 변형예)
회전통(10)의 절단면 형상은 후술하는 원형 외에 직사각형으로 해도 된다. 직사각형의 예로 육각형의 회전통(10)을 도 7에 나타낸다. 직사각형의 회전통(10)을 회전시키면, 회전통(10)의 모서리부(15)에 의해 테레프탈산이 솟아오르기 때문에 테레프탈산의 혼합이 좋아진다. 한편, 원형인 경우에 비해, 회전통(10)의 단면적이 좁아지기 때문에 배치하는 가열관(11)의 수가 줄어든다는 결점도 존재한다. 또한, 직사각형의 모서리부의 수(변의 수)는 변경할 수 있으며, 보다 상세하게는 모서리부의 수를 3개 이상의 임의의 수로 할 수 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)을 둘러싸는 재킷(12)을 마련해도 된다. 이 경우, 회전통(10)의 외벽과 재킷(12)의 내벽 사이에 가열 매체(S)를 흘려 보내, 회전통(10)의 외측으로부터도 가열을 실시한다. 그 결과, 재킷(12)을 마련하지 않은 경우와 비교하여, 테레프탈산의 건조속도를 올릴 수 있다. 이 가열 매체(S)의 예로 200~400℃의 고온 가스, 200~400℃의 핫 오일 등을 들 수 있다. 그 밖에, 상기 재킷(12) 대신에 회전통(10)을 둘러싸도록 트레이스 배관(도시하지 않음)을 복수 마련해도 된다.
(배출 방식 변형예)
횡형 회전식 건조기로부터 처리물(E)을 배출하는 방식으로는 도 9와 같은 형태도 채용할 수 있다. 이와 같은 형태에서 캐리어 가스(A)는 케이싱(80)의 상부의 캐리어 가스 공급구(33)로부터 격벽(23)의 내측으로 보내진다. 이 캐리어 가스(A)가 재이용 가스인 경우는 캐리어 가스(A) 중에 분진 등이 포함되어 있는데, 격벽(23)의 내측, 즉 가스 통로(U2)에는 리본 스크루(Z)가 배치되어 있기 때문에 가스에 혼입되어 있는 분진 등은 이 리본 스크루(Z)에 의해 포착된다. 포착된 분진 등은 리본 스크루(Z)의 보냄 작용에 의해 개구부(22)로 향해 보내지고, 케이싱(80) 내로 배출된다. 배출된 분진 등은 자유낙하에 의해 케이싱 하방의 배출구(32)로부터 배출된다. 한편, 캐리어 가스(A)의 분진 등 이외의 기체는 리본 스크루(Z)에 의해 방해되지 않고, 회전통(10) 내로 보내진다.
또한, 회전통(10)의 회전에 따라, 스크루 날개(24)도 회전한다. 따라서, 테레프탈산이 건조된 건조물(E)은, 송출 통로(U1) 내를, 개구부(21)로 향해 스크루 날개(24)의 보냄 작용에 의해 보내지고, 개구부(21)로부터 배출된다. 배출된 건조물(E)은 자중(自重)에 의해 배출 케이싱 하방의 배출구(32)로부터 배출된다.
한편, 케이싱(80)을 관통하고, 격벽(23) 내로 연장되는 증기 경로(내부 증기 공급관(61) 및 내부 드레인 배출관(62))가 회전통(10)과 일체로 마련되어 있다. 내부 증기 공급관(61)은 단판부(端板部)(17)에서의 가열관(11)의 입구 헤더부에, 내부 드레인 배출관(62)은 단판부(17)에서의 가열관(11)의 출구 헤더부에 연통되어 있다. 또한, 증기 공급관(70) 및 드레인 배출관(71)은 회전 이음새(63)를 통해 내부 증기 공급관(61) 및 내부 드레인 배출관(62)에 각각 연결되어 있다.
(회전통 지지 구조 변형예)
그 밖에, 회전통(10)의 지지 구조는, 회전통(10)의 외주(外周)에 2개의 타이어 부재(20, 20)를 설치하는 상기 지지 구조 외에, 일단 측에 마련한 스크루 케이싱(42)과, 타단 측에 마련한 가스관(72)의 외주에 베어링(도시하지 않음)을 설치하고, 이 베어링을 지지하는 구조나, 상기 타이어 부재(20)와 베어링을 조합시키는 지지 구조로 해도 된다.
(회전속도)
본 발명은 테레프탈산의 건조속도를 올리기 위해, 종래의 횡형 회전식 건조기보다도 회전통(10)을 고속으로 회전시킨다. 이 회전속도의 결정 방법에 대해, 이하에 설명한다.
(공정 1)
횡형 회전식 건조기의 처리 부하(PL)를 결정한다. 구체적으로는 테레프탈산의 종류, 함액률(wt%W.B.), 목표의 처리량(㎏/h) 등을 기초로 부하(PL)를 산출한다.
(공정 2)
소형의 횡형 회전식 건조기를 실험기로 이용하여, 단위 부하당 테레프탈산의 건조속도 Rd를 조사한다.
(공정 3)
상기 공정(2)에서 조사한 테레프탈산의 건조속도 Rd를 기초로 하여, 회전통(10)의 사이즈를 결정한다.
(공정 4)
회전통(10)의 회전 수를 결정한다. 종래의 회전 수 결정법은, 중요한 기준으로서 회전통(10)의 회전속도(본 발명에서는, "회전속도"를 "주속(周速)"이라고도 한다.)를 이용하고 있으며, 구체적으로는 하기 식 5를 이용하여 회전 수를 결정하고 있었다. 또한, 회전속도 V의 값은 약 0.1~0.7[m/s]의 범위 내에서 경험칙에 기초하여 결정하고 있었다.
N=(V×60)/(D×π): 식 5
여기에, N은 회전통(10)의 회전 수(r.p.m.)이고, V는 회전통(10)의 회전속도(m/s)이며, D는 회전통(10)의 내경(m)이다.
본 발명은 상기 식 5와는 달리, 임계속도비를 기준으로 회전 수를 결정하는 것이며, 구체적으로는 하기 식 6을 이용하여 결정한다.
N=V/Vc×Nc: 식 6
여기에, N은 회전통(10)의 회전 수(r.p.m.)이고, V는 회전통(10)의 회전속도(m/s)이며, Vc는 회전통(10)의 임계속도(m/s)이고, Nc는 회전통(10)의 임계회전 수(r.p.m.)이다.
(임계속도, 임계속도비)
상기 식 6의 "임계속도"와 "임계회전 수"에 대해 상술한다. 도 12를 참조하면, "임계속도"는 횡형 회전식 건조기 내에서 테레프탈산의 중력과 테레프탈산에 작용하는 원심력이 균형이 잡힌 회전속도이며, 이론상, 테레프탈산이 회전통(10)과 동시 회전하는 회전통(10)의 회전속도를 말한다. 또한, rω는 속도를 나타낸다. 또한, "임계속도비"란, 상기 임계속도에 대한 실제의 회전속도의 비를 말한다.
(임계속도)
임계속도에 대해 상술한다. 임계속도는 테레프탈산의 중력(mg)과 원심력(mrω2)이 동일하기 때문에 하기의 식 7이 성립한다.
mg=mrω2: 식 7
여기에, m은 테레프탈산의 질량(㎏), g는 중력가속도(m/s2), r은 회전통(10)의 반경(m), ω는 각속도(㎮)이다.
그리고 상기 식 7로부터 하기의 식 8을 도출할 수 있다.
g=r(Vc/r)2: 식 8
여기에, g는 중력가속도(m/s2)이고, r은 회전통(10)의 반경(m)이며, Vc는 회전통(10)의 임계속도(m/s)이다.
따라서, 상기 식 8로부터 하기 식 1을 도출하고, 회전통(10)의 임계속도(m/s)를 구할 수 있다.
Vc=(rg)1/2=(D/2·g)1/2=2.21D1 /2
Vc=2.21D1 /2: 식 1
여기에, Vc는 회전통(10)의 임계속도(m/s), D는 회전통(10)의 내경(m)이다.
(임계속도비)
다음으로, 회전통의 임계속도비에 대해 설명한다. 회전통의 임계속도비 α는 임계속도 Vc에 대한 실제의 회전속도 V의 비를 가리키기 때문에 하기 식 2에 의해 나타낼 수 있다.
α=V/Vc·100: 식 2
여기에, α는 회전통(10)의 임계속도비(%), V는 회전통(10)의 회전속도(m/s), Vc는 회전통(10)의 임계속도(m/s)이다.
(임계회전 수)
또한, 임계속도에서의 회전통(10)의 회전 수를 "임계회전 수"라고 하고, 하기 식 9에 의해 구할 수 있다.
Nc=Vc·60/(πD)=2.21D1 /2·60/(πD)=42.2/D1/2
Nc=42.2/D1/2: 식 9
여기에, Nc는 회전통(10)의 임계회전 수(r.p.m.), Vc는 회전통(10)의 임계속도(m/s), D는 회전통(10)의 내경(m)이다.
(실험 1: 테레프탈산의 분산 상태)
회전통(10)의 내경이 370㎜인 횡형 회전식 건조기를 이용하여, 회전통의 임계속도비 α(%)와 테레프탈산의 건조속도 Rd의 관계에 대해 실험을 실시했다. 회전통(10) 내에 배치하는 가열관(11)의 틈(K)은 60㎜이다.
우선, 함수율 9wt%w.b.의 테레프탈산을 회전통(10) 내에 배치(batch)식으로 투입했다. 이 테레프탈산의 중위경은 120㎜이고, 1회당 투입량은 13㎏이다.
그리고 임계속도비를 임의로 바꾸면서 회전통(10)을 회전시키고, 회전통(10) 내부의 테레프탈산의 분산 상태를 사진으로 찍어, 그것을 트레이스한 도면을 도 13에 나타낸다. 즉, 테레프탈산의 거동을 눈으로 볼 수 있도록 횡형 회전식 건조기의 횡단면에 투명판을 마련하고, 이 투명판을 통해 회전통(10) 내부의 테레프탈산의 분산 상태를 사진으로 촬상하여, 그것을 트레이스했다. 또한, 도 13에서의 회전통(10)의 회전방향은 반시계 회전이다.
임계속도비를 10%로 하여 운전했을 때는, 테레프탈산이 회전통(10)의 우측 절반의 영역에서 킬른 액션되어 있다. 그러나 회전통(10)의 우측 절반의 영역에 괴상(塊狀)으로 되어 있고, 이동량이 적으며, 테레프탈산은 회전통(10)의 좌측 절반의 영역에 그다지 분산되어 있지 않다. 이것은, 회전통(10) 내의 좌측 절반의 영역에서 가열관(11)과 테레프탈산이 충분히 접촉되고 있지 않은 것을 나타내고 있다.
그리고 임계속도비를 20%, 30%, 40%, 50%로 서서히 올림에 따라, 테레프탈산의 분산 범위가 점차 넓어져, 테레프탈산이 회전통(10)의 좌측 절반의 영역까지 분산됐다.
또한, 임계속도비를 60%, 80%, 100%로 서서히 올리면, 테레프탈산이 회전통(10)의 내벽에 붙어, 회전통(10)과 함께 회전하는 현상(이하, "동시 회전"이라고 한다.)이 생기고 있었다. 이 동시 회전은 "서로 이웃하는 테레프탈산 입자의 표면에 존재하는 자유수끼리의 액 가교력(架橋力)"과, "회전통(10)의 회전에 의해 발생하는 원심력"의 합력이, "테레프탈산(을 포함하는 탈수 케이크)의 중력"보다 강함으로써 발생한다. 이 동시 회전이 발생하면, 회전통(10) 내의 상방으로부터 하방으로 향해 테레프탈산이 낙하하기 어려워져, 회전통(10) 내에서 테레프탈산의 혼합 상태가 나빠지기 때문에 가열관(11)으로부터 테레프탈산에 대한 전열량이 저하되고, 테레프탈산이 가지는 액분의 증발 속도가 느려진다.
상기 실험 1에 의하면, 함수율 9wt%w.b.의 테레프탈산을 건조시킨 경우, 임계속도비가 60% 이상이 되면 동시 회전이 발생하기 때문에 임계속도비가 60% 이상이 되면, 테레프탈산이 가지는 액분의 증발 속도가 느려진다고 예측할 수 있다.
또한, 도 13에서 회전통(10) 내에 기재된 실선의 화살표는 테레프탈산이 낙하하는 방향을 나타내고 있고, 파선의 화살표는 가열관(11)이 이동하는 방향을 나타내고 있다.
(실험 2: 테레프탈산의 함액률)
회전통(10)의 내경이 1830㎜인 횡형 회전식 건조기를 이용하여, 회전통의 임계속도비 α(%)와 테레프탈산의 건조속도 Rd의 관계성에 대해 실험을 실시했다. 이 실험에서는 함액률이 다른 4종류의 시료(테레프탈산)를 횡형 회전식 건조기에 배치식으로 투입했다. 각 테레프탈산의 함액률은, 테레프탈산 1이 5wt%W.B., 테레프탈산 2가 9wt%W.B., 테레프탈산 3이 13wt%W.B., 테레프탈산 4가 17wt%W.B.이다.
상기 실험 결과를 도 14에 나타낸다. 이 도 14에서는, 각 시료에서 회전통의 임계속도비 α가 10%일 때의 테레프탈산의 건조속도의 값을 1로 정하고, 그 값을 기준으로 한 상대 수치로 나타내고 있다. 회전통의 임계속도비 α를 10%부터 점차 올린 바, 테레프탈산의 함액률의 차이에 관계 없이 점차 건조속도가 빨라졌다. 또한, 테레프탈산의 함액률에 차이가 있음에도 불구하고, 임계속도비의 값을 올려 가면, 어느 일정 지점까지는 건조속도가 동일한 페이스로 빨라졌다. 그리고 어느 임계속도비에서 건조속도의 속도의 피크(건조속도가 가장 빨라지는 지점)를 맞이했다. 그리고 거기에서 임계속도비를 더 올리면, 이번은 점차 건조속도가 느려져, 원래의 건조속도의 값 1 정도까지 내려갔다.
상기의 실험 결과에서, 어느 임계속도비에서 건조속도의 속도의 피크를 맞이할지는 테레프탈산의 함액률에 따라 달랐다. 구체적으로는 테레프탈산의 함액률이 높을수록, 임계속도비가 작은 값에서 건조속도의 속도의 피크를 맞이했다. 또한, 테레프탈산의 함액률이 낮을수록, 건조속도의 속도의 피크의 값이 높아졌다.
이 실험 결과로부터도 분명한 바와 같이, 임계속도비를 17~80%로 하는 것이 바람직하고, 임계속도비를 19~70%로 하는 것이 보다 바람직하며, 임계속도비를 25~65%로 하는 것이 더 바람직하다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 임계속도비의 값이 10%부터 오름에 따라, 건조속도는 산 형상으로 변화해 가기 때문에 원하는 건조속도를 얻기 위해 낮은 임계속도비와 높은 임계속도비의 두 개의 임계속도비로부터 선택할 수 있다. 예를 들면, 수분 13wt%W.B.의 테레프탈산에서, 건조속도를 1.5로 하고자 하는 경우, 다음 2개를 선택할 수 있다. 제1은 임계속도비를 20%로 설정하는 방법(낮은 임계속도비를 선택하는 방법)이고, 제2는 60%로 설정하는 방법(높은 임계속도비를 선택하는 방법)이다. 이와 같이 두 개의 선택지가 있는 경우는 낮은 임계속도비를 선택하는 것이 바람직하다. 임계속도비가 낮을수록, 즉 회전통(10)의 회전 수가 낮을수록, 기계의 마모에 의한 부품 교환이나 사용 전력 등이 적어지기 때문에 경제성이 뛰어나고, 환경 부하를 저감할 수 있기 때문이다. 또한, 상기의 예에서, 건조속도가 1.5보다 빠르면 된다는 것이라면, 임계속도비를 40%로 하여, 건조속도를 약 2로 해도 된다. 그러나 건조속도가 1.5로 충분한 것이라면, 상기 경제성이나 환경 부하 저감 등의 관점에서 임계속도비를 20%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 공급하는 테레프탈산의 함액률이 낮아질수록, 임계속도비의 값을 높게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 테레프탈산의 함액률이 5wt%W.B.인 경우는 임계속도비를 19%~65%로 하는 것이 바람직하고, 테레프탈산의 함액률이 9wt%W.B.인 경우는 임계속도비를 19~55%로 하는 것이 바람직하며, 테레프탈산의 함액률이 13wt%W.B.인 경우는 임계속도비를 19~45%로 하는 것이 바람직하고, 테레프탈산의 함액률이 17wt%W.B.인 경우는 임계속도비를 19~40%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기와 같이 임계속도비의 값을 높게 하면, 회전통(10)의 회전 수가 늘어나게 된다. 회전통(10)의 회전 수가 늘어나면 회전통(10) 내에서 발생하는 더스트량이 많아지고, 발생한 더스트는 회전통(10) 내를 흐르는 캐리어 가스와 함께 건조기의 밖으로 배출된다. 더스트 내에는 테레프탈산도 많이 포함되기 때문에 이 테레프탈산을 회수하여 리사이클하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 건조기로부터 배출된 캐리어 가스를 고기(固氣)분리기로 보내고, 고기분리기에서 캐리어 가스 중의 테레프탈산을 회수하여, 회수한 테레프탈산을 상류의 반응조 등으로 되돌리는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실험 2의 결과도 14를 보면, 함수율 9wt%w.b.의 테레프탈산을 건조시킨 경우, 임계속도비가 60% 이상이 되면, 건조속도가 점차 느려지고 있기 때문에 "임계속도비가 60% 이상이 되면, 테레프탈산이 가지는 액분의 증발 속도가 느려진다"라는 실험 1의 예측이 옳았던 것을 알 수 있다.
(실험 3: 회전통(10)의 내경)
다음으로, 회전통(10)의 내경이 다른 2개의 횡형 회전식 건조기를 이용하여, 회전통의 임계속도비 α(%)와 테레프탈산의 건조속도 Rd의 관계성을 조사했다. 회전통(10)의 내경은 각각 370㎜와 1830㎜이다. 이 실험에서는 함수율 9wt%w.b.의 테레프탈산을 횡형 회전식 건조기에 배치식으로 투입했다. 실험 결과를 도 15에 나타낸다. 또한, 도 15의 건조속도의 값은 상대 수치이다. 상세하게는 임계속도비가 10%일 때의 건조속도의 값을 1로 정하고, 그 값을 기준으로 한 상대 수치로 나타내고 있다.
임계속도비를 10%부터 점차 올린 경우, 건조속도가 점차 빨라지고, 임계속도비 40%~50% 사이에서 건조속도가 가장 빨라졌다. 그리고 더 임계속도비를 올리면, 점차 건조속도가 느려지는 것을 확인했다. 이 건조속도의 변화는, 회전통(10)의 내경이 370㎜와 1830㎜로 달랐다고 해도 거의 변함이 없었다. 따라서, 건조속도의 변화는 회전통(10)의 내경의 길이에 거의 영향을 받지 않는 것을 알 수 있다.
(실험 4: 테레프탈산의 충전율)
다음으로, 회전통(10) 내의 테레프탈산의 충전율을 바꾼 경우에서의 회전통의 임계속도비 α(%)와 테레프탈산의 건조속도 Rd의 관계성을 조사했다. 구체적으로는 내경 370㎜의 횡형 회전식 건조기에 테레프탈산을 13㎏/h 투입하여 실험을 실시했다. 회전통(10)에 배치하는 가열관(11)의 틈(K)은 60㎜이다. 또한, 이 테레프탈산의 중위경은 120㎜이다.
도 16에, 충전율을 바꾼 경우의 임계속도비와 건조속도의 그래프를 나타낸다. 이 도 16의 건조속도의 값은 상대 수치이다. 상세하게는 충전율이 25%이면서, 임계속도비가 10%일 때의 건조속도의 값을 1로 정하고, 그 값을 기준으로 한 상대 수치로 나타내고 있다. 테레프탈산의 충전율을 15%로 하여 운전했을 때는 테레프탈산과 가열관(11)의 접촉 면적이 작기 때문에 건조속도가 최대로 약 1.5까지밖에 오르지 않았다. 한편, 테레프탈산의 충전율을 25%로 하여 운전했을 때, 테레프탈산과 가열관(11)의 접촉 면적이 늘어나, 건조속도가 최대 약 2.3까지 상승했다. 또한, 테레프탈산의 충전율을 35%로 하여 운전했을 때, 분체층(분체의 테레프탈산의 층)의 상층에서 미끄러짐이 발생하여, 전열면과 접촉하지 않는 테레프탈산이 늘어났다. 그 결과, 충전율 25%로 운전했을 때보다도 건조속도가 오르지 않아, 건조속도의 최대값은 약 2였다. 그러나 충전율 15%로 운전했을 때보다는 건조속도가 빨랐다. 또한, 어느 충전율에서도, 임계속도비 10%부터 임계속도비를 점차 높게함에 따라 건조속도가 오르고, 임계속도비 40%~50% 사이에서 건조속도가 가장 빨라졌다. 그리고 임계속도비를 더 높게 하면, 건조속도가 내려갔다.
이상의 실험에 의해, 피처리물(W)의 건조속도가 현저하게 상승하는 충전율 20~40%를 채용하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 충전율 η가 20~40%이면, 단위 단면적당 처리량이 많아지면서, 건조속도도 빠른 것이 된다. 또한, 충전율 η의 상한이 과도하게 크지 않으므로, 양호한 건조속도를 나타낸다. 보다 바람직하게는 충전율을 25~30%로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충전율은 이하의 식 3에 의해 구할 수 있다.
η=Ap/Af·100: 식 3
여기에, η는 충전율(%), Ap는 자유단면적에 대하여 테레프탈산이 차지하는 단면적(㎡), Af는 회전통(10)의 전 단면적으로부터 전 가열관(11)의 단면적을 감산한 자유단면적(㎡)이다. 또한, 회전통(10)의 전 단면적은 회전통(10)의 임의의 횡단면에서의 회전통(10) 내부의 단면적을 말하고, 회전통(10)의 두께 부분의 면적은 포함하지 않는다. 즉, 회전통(10)의 내경에 기초하여 계산하는 단면적을 말한다.
(실험 5: 가열관(11)의 틈)
도 17에 가열관(11)의 틈(K)을 나타낸다. 이 예에서는, 틈(K)은 4개의 동심원 열에서 모두 동일한 예가 나타나 있다. 이 때문에, 가열관(11)의 지름을 외측만큼 크게 하고 있다. 인접하는 가열관(11)의 사이(틈)(K)의 거리는 60~150㎜로 하는 것이 바람직하다. 물론, 가열관(11)의 지름은 동일 지름으로 하고, 틈(K)은 예를 들면 외측만큼 크게 하는 등, 적절한 변형이 가능하다. 또한, 후술하는 제1 배치 형태 또는 제2 배치 형태를 채용할 수도 있다.
다음으로, 가열관(11)의 틈을 바꾼 경우에서의 회전통의 임계속도비 α(%)와 테레프탈산의 건조속도 Rd의 관계성을 조사했다. 도 18에, 실험 결과인 회전통의 임계속도비와 테레프탈산의 건조속도의 그래프를 나타낸다. 이 도 18의 건조속도의 값은 상대 수치이다. 상세하게는 가열관(11)의 틈(K)이 100㎜이면서, 임계속도비가 10%일 때의 건조속도의 값을 1로 정하고, 그 값을 기준으로 한 상대 수치로 나타내고 있다.
회전통(10)의 내경은 1830㎜이다. 또한, 도 18의 그래프를 작성했을 때의 가열관(11)의 배치는 도 17과 동일하게 했다. 즉, 회전통(10)의 중심으로부터 외측으로 향해 방사선상으로 가열관(11)을 배치하고, 가열관(11)의 지름을 내측으로부터 외측으로 향해 점차 크게 했다. 그로써, 제1열째~제n열째에 있는 가열관(11)의 틈(K)을 모두 동일하게 했다. 예를 들면, 가열관(11)의 틈(K)이 50㎜인 경우는 제1열째~제n열째에 있는 가열관(11)의 틈(K)이 모두 50㎜이다. 또한, 이 가열관(11)의 배치에 대해서는 하기 도 20에서도 동일하다.
가열관(11)의 틈(K)을 50㎜로 하여 운전한 바, 틈(K)을 흐르는 테레프탈산의 양이 적어 테레프탈산이 그다지 혼합되지 않아 건조속도가 느렸다. 그 후, 가열관(11)의 틈(K)을 80㎜, 100㎜로 길게 함에 따라 건조속도가 점차 빨라졌다. 이것은 틈(K)을 흐르는 테레프탈산의 양이 점차 많아져, 테레프탈산이 잘 혼합되는 것이 한 요인으로 추측된다. 또한, 어느 충전율에서도 임계속도비 10%부터 임계속도비를 점차 높게 함에 따라 건조속도가 오르고, 임계속도비 40%~50% 사이에서 건조속도가 가장 빨라졌다. 그리고 임계속도비를 더 높게 하면, 건조속도가 내려갔다.
이상의 실험에 의해, 인접하는 가열관(11)의 사이(틈)의 거리를 60~150㎜로 하는 것이 바람직하고, 상기 거리를 80~150㎜로 하는 것이 보다 바람직하며, 상기 거리를 80~100㎜로 하는 것이 더 바람직하다고 알 수 있었다.
(외경(外徑)과 내경의 관계성)
상기의 각 설명이나 각 식에서는 회전통(10)의 내경 D를 이용하고 있고, 외경은 이용하지 않았다. 그러나 상기 각 식을 보정하여 외경을 이용해도 된다. 이 점에 대해 이하에 상술한다.
상기 각 식에서 D는 내경이지만, 내경을 대신하여 외경을 이용하기 위한 보정식을 기술한다. 회전통(10)의 외경을 Do, 회전통(10)의 판 두께(두께)를 t, 내경을 D로 하면, 이들의 관계는 하기 식 10과 같이 된다.
D=Do-(2×t): 식 10
따라서, 상기 각 식의 D에 식 10의 우변을 대입하면 된다. 예를 들면, 임계속도비의 식은 이하와 같이 기술할 수 있다.
Vc=2.21D1 /2: 식 1
Vc=2.21×(Do-2×t)1/2
또한, 참고로 STD 등의 회전통(10)의 두께 t의 일반적인 수치를 나타낸다. 회전통(10)이 대경화할수록, 이것의 강도를 유지하기 위해 두께 t는 늘어나는 경향이 있고, 실제로는 대강 이하의 수치로 설계되어 있다. 회전통(10)의 내경 D가 0.3~6m인 경우에 두께 t가 3~100㎜가 된다.
또한, 본 발명에 따른 횡형 회전식 건조기의 내경 D는 1m~5m로 하는 것이 바람직하다. 일반적으로 회전통의 임계속도비 α가 동일해도 회전통(10)의 내경 D가 작을수록, 회전통(10)의 회전 수가 많아진다. 따라서, 내경 D가 1m보다도 작은 경우는 회전통(10)의 회전 수가 현저하게 늘어나 전력이 들기 때문에 경제성이 나쁘다는 문제가 있다. 또한, 내경 D가 5m보다도 큰 경우는 건조기가 대형화하여 제조 비용이 든다는 문제가 있다.
<가열관(11)에 대해>
본 발명에서 가열관(11)의 사이즈 및 배치는 적절히 선택할 수 있지만, 본 발명자들의 고속 회전화를 지향하는 과정 중에서, 주로 접촉 효율을 높이고, 또한 건조속도를 높이기 위해서는 다음에 기술하는 수단이 유효하다는 지견을 얻었다.
(가열관(11)의 배치)
종래는, 도 26에 나타내는 바와 같이, 회전통(10) 내에 가열관(11)을 방사상으로 배치하고 있었다. 회전통(10) 내에서는 테레프탈산(분립체)이 회전통(10) 하부에 이행한 복수의 가열관(11)의 틈으로 들어가, 회전통(10)의 회전에 따라 복수의 가열관(11)에 의해 회전방향으로 쓸어 올려진다. 안식각까지 쓸어 올려진 테레프탈산은 주로 안식각을 초과한 시점부터 붕락되기 시작하고, 낙하 운동으로 전환된다. 보다 상세하게는 안식각 한계를 초과하여, 보다 상방에 위치하는 복수의 가열관(11) 사이로부터 사태와 같이 낙하하고, 회전통(10) 하부에 위치하는 가열관(11)에 충돌한다.
낙하한 테레프탈산은 회전통(10) 하부의 복수의 가열관(11, 11) 틈으로 다시 들어간다. 테레프탈산이 낙하하는 각도와 가열관(11, 11)의 틈으로 들어가는 각도가 다르기 때문에 가열관(11, 11)의 틈을 테레프탈산이 신속하게 통과하지 않고, 가열관(11, 11)의 외측(회전통(10)의 중심 측)에 체류되어, 테레프탈산과 가열관(11)의 접촉 효율이 나쁜 것이 판명됐다. 접촉 효율이 나쁘면, 테레프탈산의 건조속도가 저하된다는 문제가 생긴다.
또한, 테레프탈산이 낙하하는 방향과 복수의 가열관(11, 11) 사이로 들어가는 방향이 다르기 때문에 낙하한 테레프탈산은 최내열(회전통(10)의 가장 중심 측의 열)의 가열관(11, 11)에 충돌하여, 운동 에너지가 일단, 제로가 된다(리셋된다)는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 가열관(11)의 배치를 개량했다.
즉, 일단 측에 테레프탈산의 공급구를, 타단 측에 테레프탈산의 배출구를 가지고, 축심 주위로 회전 자유자재인 회전통(10)과, 가열 매체가 통과하는 다수의 가열관(11, 11…)을 상기 회전통(10) 내에 마련하며, 테레프탈산을 상기 회전통(10)의 일단 측에 공급하여 타단 측으로부터 배출하는 과정에서, 상기 가열관(11, 11…)에 의해 테레프탈산을 가열하여 건조시키는 횡형 회전식 건조기에서, 가열관(11, 11…)의 배치는 다음 배치 형태가 바람직한 것이다.
상기 가열관(11, 11…)군이, 상기 회전통(10)의 중심을 중심으로 하는 실질적으로 동심원상으로 배치되고, 그 중심 측 원 상의 제1 기준 가열관(S1) 심으로부터 제2 기준 가열관(S2) 심까지를 잇는 이음선이 다음 (1) 또는 (2)의 배치 형태의 하나 또는 이들을 조합시킨 배치 형태로부터 선택되는 것이다.
<도 21 참조: 경사 직선상 형태>
(1) 각 가열관(11, 11…) 심이 제1 기준 가열관(S1) 심과 제2 기준 가열관(S2) 심을 직접 잇는 직선(L1) 상에 위치하고 있고, 또한 제1 기준 가열관(S1) 심을 통과하는 반경 방사선(J1)에 대하여, 상기 제2 기준 가열관(S2) 심이 회전통(10)의 회전방향 후방에 위치하고 있는 제1 배치 형태.
<도 19 참조: 곡선상 형태>
(2) 각 가열관(11, 11…) 심이 제1 기준 가열관(S1) 심과 제2 기준 가열관(S2) 심을 잇는 곡선(L2) 상에 위치하면서, 제2 기준 가열관(S2) 심을 향할수록 회전통(10)의 회전방향 후방에 위치하고 있고, 또한 제1 기준 가열관(S1) 심을 통과하는 반경 방사선(J1)에 대하여, 제2 기준 가열관(S2) 심이 회전통(10)의 회전방향 후방에 위치하고 있는 제2 배치 형태.
즉, 도 19 및 도 21에 나타내는 바와 같이, 가열관(11, 11…)은 회전통(10)의 중심(F)을 중심으로 하여 동심원상으로 배치되고, 중심 측 원 상의 제1 기준 가열관(S1)의 동심원(r1), 제2 기준 가열관(S2)의 동심원(r2), 회전통(10)의 가장 외측에 위치하는 최외 가열관(11)의 동심원(r3)을 포함한 각 동심원 상에 배치되어 있다.
제1 기준 가열관(S1) 심(도 19 및 도 21 참조)은, 회전통(10)의 가장 중심 측에 위치하는 가열관(11)군의 열("열 1": 도 20 참조.) 중에서 임의로 고른 가열관(11)의 심(가열관의 중심)이다.
또한, 제2 기준 가열관(S2) 심은, 복수 가열관의 "열"에서(도 20 참조), 회전통(10)의 가장 중심 측에 위치하는 가열관(11)(제1 기준 가열관(S1))으로부터 동일한 "행"을 따라 외측으로 향해 세어, 원하는 열 수의 가열관(S2)의 심(가열관의 중심)을 지칭한다.
제2 기준 가열관(S2) 심의 위치는 테레프탈산의 유동 거동(이 유동 거동은 테레프탈산의 물성(형상, 크기, 점성, 재료종 등)에 유래하는 요인과 건조기의 운전 조건에 유래하는 요인 등에 좌우됨)에 따라 적절히 선택할 수 있다.
이때, 배치비 ε=h2(제2 기준 가열관(S2)의 동심원(r2)-제1 기준(최내) 가열관(S1)의 동심원(r1))/h1(회전통(10) 내면-제1 기준(최내) 가열관(S1)의 동심원(r1))를 1/2 초과로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 적어도 제1 기준 가열관(S1)으로부터 제2 기준 가열관(S2)까지의 구간에 대해서는, 전술의 제1 배치 형태나 제2 배치 형태의 가열관 배치로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는, 제2 기준 가열관(S2) 심의 위치가 최외 가열관(11)의 동심원(r3) 상에 있는 경우도 포함하는 것이다.
이와 같이, 제1 배치 형태 또는 제2 배치 형태를 채용하는 영역은 적절히 선택할 수 있으며, 도 21에 나타내는 예에서는 가열관(11)의 열 수가 전체 7열이고, 제2 기준 가열관(S2)의 심이 4열째에 있는 예를 나타냈다.
도 21의 예는 제1 배치 형태의 예이고, 도 19 및 도 20의 예는 제2 배치 형태이다.
도 21의 예는 전체 7열의 모두가 제1 배치 형태이다. 즉, 각 가열관(11, 11…)의 심이, 제1 기준 가열관(S1) 심과 제2 기준 가열관(S2) 심을 직접 잇는 직선(L1) 상에 위치하고 있고, 또한 제1 기준 가열관(S1) 심을 통과하는 반경 방사선(J1)에 대하여, 제2 기준 가열관(S2) 심이 회전통(10)의 회전방향 후방에 위치하고 있다.
도 19 및 도 20의 예에서는 전체 9열의 모두가 제2 배치 형태이다. 즉, 각 가열관(11, 11…)의 심이 제1 기준 가열관(S1) 심과 제2 기준 가열관(S2) 심을 잇는 곡선(L2) 상에 위치하고 있으면서, 제2 기준 가열관(S2) 심을 향할수록 회전통(10)의 회전방향 후방에 위치하고 있고, 또한 제1 기준 가열관(S1) 심을 통과하는 반경 방사선(J1)에 대하여, 제2 기준 가열관(S2) 심이 회전통(10)의 회전방향 후방에 위치하고 있다.
또한, 도 19 및 도 20에서, 회전통(10)의 중심점(F)을 시점(始點)으로 하여, 제1 기준 가열관(S1) 심을 통과하는 선을 반경 방사선(J1)으로 하고, 제2 기준 가열관(S2) 심을 통과하는 선을 반경 방사선(J2)으로 하여 각각 나타냈다. 상기 h1 및 h2의 각 거리는 반경 방사선(J2) 상의 거리로부터 구하면 된다.
(가열관의 다른 곡선상 또는 직선상 배치)
그 밖에, 본 발명의 다른 바람직한 형태 하에서는, 회전통(10)의 회전축의 동심원 상에서 중심 측으로부터 외측으로 위치함에 따라, 서로 이웃하는 가열관(11)의 틈을 크게 한 배치로 할 수도 있다. 도 19~도 21은 중심 측으로부터 외측으로 향함에 따라 서로 이웃하는 가열관(11)의 틈을 점차 크게 하는 배치로 한 예이다.
또한, 제1 기준 가열관(S1) 심과 제2 기준 가열관(S2) 심을 잇는 곡선(L2)으로는 사이클로이드(입자가 최고 속도로 강하하는 경우에 그리는 선), 코르뉴의 나선(매끄럽게 강하하는 경우에 그리는 선) 혹은 대수곡선, 원호선(圓弧線) 또는 그들 선과 근사한 선 등으로 할 수 있다.
도 25에는 가열관(11, 11…)의 내측을 제2 배치 형태에 따르는 곡선상으로 배치하고, 외측 부분에 대해서는 반경 방향(방사 방향)을 따르는 형태의 예를 나타냈다.
도 22에는 가열관(11, 11…)의 내측을 제2 배치 형태에 따르는 곡선상으로 배치하고, 외측 부분에 대해서는 반경 방향(방사 방향)을 따르는 형태의 예를 나타냈다.
도 24에는 가열관(11, 11…)을 제1 배치 형태에 따르는 경사 직선상으로 배치하고, 외측 부분에 대해서는 중간의 동심원 상으로부터 가장 외측의 동심원에 걸쳐, 경사 직선상의 가열관의 행을 배치한 예를 나타내고 있다.
한편, 이들 예로부터 추측할 수 있는 바와 같이, 도면에 구체예를 나타내지 않지만, 제1 배치 형태와 제2 배치 형태를 조합시켜 배치하는 것도 가능하다.
전체 열에 대해 제1 배치 형태나 제2 배치 형태를 채용하지 않고 그들 배치 형태를 도중까지 채용하는 경우도, 전술과 같이 배치비 ε=h2(제2 기준 가열관(S2)의 동심원(r2)-제1 기준(최내) 가열관(S1)의 동심원(r1))/h1(회전통(10) 내면-제1 기준(최내) 가열관(S1)의 동심원(r1))를 1/2 초과로 하는 것이 바람직하다.
(작용 효과)
상기와 같이 가열관(11)을 곡선상 또는 경사 직선상으로 배치함으로써, 테레프탈산이 낙하하는 방향과 테레프탈산이 복수의 가열관(11) 사이로 들어가는 방향이 근사하여, 낙하한 테레프탈산은 그 운동 방향을 크게 바꾸지 않고 복수의 가열관(11, 11)의 틈으로 들어간다. 가열관(11, 11)의 틈으로 들어간 테레프탈산은 회전통(10)의 내측으로부터 외측으로 흘러 회전통(10)의 통벽에 도달한다. 가열관(11)의 배치를 선정함으로써, 가열관(11)의 틈을 테레프탈산이 신속하게 통과하고, 가열관(11)의 외측(회전통(10)의 중심 측)에 체류하지 않아, 테레프탈산과 가열관(11)의 접촉이 좋아지기 때문에 건조 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 테레프탈산과 가열관(11)의 접촉 면적이 증대되어, 양자의 접촉 시간도 늘어나기 때문에 이 점에서도 건조 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 테레프탈산이 가열관(11, 11)의 틈으로 매끄럽게 들어가기 때문에 테레프탈산으로부터 가열관(11)이 받는 충격이 작아진다. 그 때문에, 종래와 같이 가열관(11)을 배치한 경우와 비교하여, 가열관(11)의 직경을 작게 할 수 있어, 가열관(11)의 개수를 늘릴 수 있다. 그 결과, 전체적으로 가열관(11)의 전열 면적이 늘어나 건조 효율을 향상시킬 수 있다.
그 밖에, 종래의 장치에서는 낙하하는 테레프탈산과 가열관(11)이 충돌함으로써, 테레프탈산(분립체)의 파쇄가 생겼지만, 전술의 바람직한 형태에 의하면, 파쇄를 막거나 억제할 수 있다. 그 결과, 최종 제품(건조 제품)의 입도 분포가 안정됨과 함께, 미분(微粉)이 감소하여 배기 처리 설비의 부하를 낮출 수도 있다.
또한, 각 가열관(11, 11…)의 직경이나 두께는 적절히 선택할 수 있다.
(가열관(11)의 개수)
동심원 상에 있는 가열관(11)의 개수를 전부 동일하게 해도 되지만, 가열관(11)을 직선상으로 마련한 경우에는, 도 24에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)의 최외주로부터 중간 부근까지의 가열관(11)의 개수를, 회전통(10)의 중간 부근으로부터 최내주까지의 가열관(11)의 개수보다 많게 하는 편이 좋다. 이와 같이, 중간 부근으로부터 최외주까지의 가열관(11)의 개수를 늘림으로써, 서로 이웃하는 가열관(11, 11) 사이의 거리를 최내주로부터 최외주까지 거의 동일하게 할 수 있다. 그리고 가열관(11)의 개수를 늘림으로써 가열관(11)의 전열 면적이 늘어나, 회전통(10)의 외주 측으로 이동한 테레프탈산의 건조 효율을 향상시킬 수 있다.
(가열관(11)의 직경)
가열관(11)의 직경을 모두 동일하게 해도 되지만, 도 20에 나타내는 바와 같이, 회전통(10)의 내주 측으로부터 외주 측을 향함에 따라 점차 직경을 크게 할 수도 있다. 이와 같이, 가열관(11)의 직경을 바꿈으로써, 서로 이웃하는 가열관(11) 사이의 거리를 내주로부터 외주까지 거의 동일하게 할 수 있다. 이와 같이 가열관(11)의 직경을 크게 함으로써 가열관(11)의 전열 면적이 늘어나, 회전통(10)의 외주 측으로 이동한 테레프탈산의 건조 효율을 향상시킬 수 있다.
(가열관(11) 배열의 결정 방법)
가열관(11) 배열의 결정 방법에 대해, 도 20을 참조하면서 설명한다. 또한, 가열관(11)의 배열을 "행렬"로 나타내고, 회전통(10)의 지름방향(회전통(10)의 중심 측으로부터 외측으로 향하는 방향)의 배열을 "열"로 하고, 원주방향의 배열을 "행"으로 한다.
인접하는 행간의 거리(예를 들면, 행 1과 행 2 사이의 거리) 및 인접하는 열간의 거리(예를 들면, 열 1과 열 2 사이의 거리)를 바꿈으로써, 테레프탈산의 분산성이나 유동성을 바꿀 수 있다.
예를 들면, 도 20의 해칭(hatching)을 실시한 가열관(11)(이하, "기준 가열관(11)"이라고 한다.)을 기준으로 하여 생각하면, 행간 거리로, (1)의 가열관(11)과 기준 가열관(11)의 거리, (5)의 가열관(11)과 기준 가열관(11)의 거리의 외에, (2)의 가열관(11)과 기준 가열관(11)의 거리, (8)의 가열관(11)과 기준 가열관(11)의 거리, (4)의 가열관(11)과 기준 가열관(11)의 거리, (6)의 가열관(11)과 기준 가열관(11)의 거리를 생각할 수 있고, 이들이 상기 일정 값 이상이 되도록 한다. 또한, 열간 거리로, (3)의 가열관(11)과 기준 가열관(11)의 거리, (7)의 가열관(11)과 기준 가열관(11)의 거리를 생각할 수 있고, 이들도 상기 일정 값 이상이 되도록 한다. 또한, 인접하는 가열관(11)의 거리는 80~150㎜로 하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 행간 거리 및 열간 거리가 가열관(11)의 배열을 결정할 때의 구속 조건이 된다. 이 구속 조건에 따르면서, 가능한 한 전열 면적이 넓어지고, 또한 유동성이 좋아지도록 가열관(11)의 지름, 행 수 및 열 수를 바꾸어 다양한 바리에이션을 시도하고, 가장 전열 면적이 넓어지면서 유동성이 좋아지는 배열을 채용하여 제품을 설계한다. 또한, 실제로 가열관(11)의 배열을 검토한 결과, 행의 곡률을 점차 크게 한 경우는 가열관(11)의 지름을 점차 작게 하고, 열 수를 점차 많게 함으로써, 전열 면적을 가장 넓게 할 수 있었다. 반대로, 행의 곡률을 점차 작게 한 경우는 가열관(11)의 지름을 점차 크게 하고, 열 수를 점차 적게 함으로써, 전열 면적을 가장 넓게 할 수 있었다.
또한, 도 19~도 25에서는 가열관(11)을 복수 열 배치한 예를 나타냈지만, 도 13에 예시하는 바와 같이 가열관(11)을 1열만 배치해도 된다.
10: 회전통 11: 스팀 튜브(가열관)
41: 공급구 50: 배출구
55: 분급 후드 56: 고정 배기구
57: 고정 배출구 60: 쓸어 올림판
65: 교반 수단 A: 캐리어 가스
E: 처리물 W: 피처리물(테레프탈산)

Claims (6)

  1. 일단(一端) 측에 테레프탈산의 공급구를, 타단(他端) 측에 테레프탈산의 배출구를 가지고, 축심 주위로 회전 자유자재인 회전통과, 상기 회전통 내에 가열 매체가 통과하는 가열관군(群)을 마련하며, 상기 회전통의 회전에 따라 상기 가열관군에 의해 테레프탈산이 회전방향으로 쓸어 올려지는 구성의 횡형 회전식 건조기를 이용하고,
    테레프탈산을 상기 회전통의 일단 측에 공급하여 타단 측으로부터 배출하는 과정에서, 상기 가열관군에 의해 테레프탈산을 간접 가열하여 건조시키는, 테레프탈산의 건조 방법으로서,
    하기 식 1, 식 2로 정해지는 임계속도비 α가 19~65%가 되도록, 상기 회전통을 회전시켜 테레프탈산을 건조시키며,
    상기 임계속도비 α에 기초하여 상기 테레프탈산의 건조속도가 결정되는 것을 특징으로 하는 테레프탈산의 건조 방법.
    Vc=2.21D1/2: 식 1
    α=V/Vc·100: 식 2
    여기에, Vc는 회전통의 임계속도(m/s), D는 회전통의 내경(內徑)(m), α는 회전통의 임계속도비(%), V는 회전통의 회전속도(m/s)이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 횡형 회전식 건조기에 공급하는 테레프탈산의 함액률(含液率)이 3~19wt%W.B.인 것을 특징으로 하는 테레프탈산의 건조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    하기 식 3으로 정해지는 테레프탈산의 충전율 η가 20~40%가 되도록, 상기 회전통 내에 테레프탈산을 공급하는 것을 특징으로 하는 테레프탈산의 건조 방법.
    η=Ap/Af·100: 식 3
    여기에, η는 충전율(%), Ap는 자유단면적에 대하여 테레프탈산이 차지하는 단면적(㎡), Af는 회전통의 전(全) 단면적으로부터 전 가열관의 단면적을 감산(減算)한 자유단면적(㎡)이다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열관을 방사상(放射狀) 또는 동심원 상에 복수 배치하고 있고, 서로 이웃하는 가열관 사이의 이간 거리가 60~150㎜인 것을 특징으로 하는 테레프탈산의 건조 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
KR1020177007582A 2015-09-15 2015-12-09 테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기 KR102452133B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-182326 2015-09-15
JP2015182326A JP5847350B1 (ja) 2015-09-15 2015-09-15 テレフタル酸の乾燥方法および横型回転式乾燥機
PCT/JP2015/084517 WO2017046970A1 (ja) 2015-09-15 2015-12-09 テレフタル酸の乾燥方法および横型回転式乾燥機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180051428A KR20180051428A (ko) 2018-05-16
KR102452133B1 true KR102452133B1 (ko) 2022-10-07

Family

ID=55169243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177007582A KR102452133B1 (ko) 2015-09-15 2015-12-09 테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10371444B2 (ko)
EP (1) EP3168560B1 (ko)
JP (1) JP5847350B1 (ko)
KR (1) KR102452133B1 (ko)
CN (1) CN106716034B (ko)
TW (1) TWI675175B (ko)
WO (1) WO2017046970A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6578597B2 (ja) * 2015-09-15 2019-09-25 月島機械株式会社 石膏の加熱方法、石膏の加熱装置および石膏の製造方法
JP5847350B1 (ja) * 2015-09-15 2016-01-20 月島機械株式会社 テレフタル酸の乾燥方法および横型回転式乾燥機
JP6794380B2 (ja) * 2016-02-02 2020-12-02 吉野石膏株式会社 焼石膏処理装置及び焼石膏処理方法
WO2018174163A1 (ja) 2017-03-23 2018-09-27 日本電気株式会社 開発運用支援システム、開発管理サーバ、運用管理サーバ、それらの方法及びプログラムを格納した非一時的なコンピュータ可読媒体
CA3093664C (en) * 2018-04-02 2023-07-11 Yoshino Gypsum Co., Ltd. Multitubular rotary heat exchanger
CN109084547B (zh) * 2018-08-21 2020-03-31 二重（德阳）重型装备有限公司 管式干燥机
CN112648798B (zh) * 2021-01-21 2022-07-12 广州云宝环境服务有限公司 一种具有结块处理功能的有机肥烘干装置
CN113340059A (zh) * 2021-06-03 2021-09-03 中山火炬职业技术学院 鱼皮浆铺贴烘干机
CN115479461B (zh) * 2021-06-16 2024-03-01 天华化工机械及自动化研究设计院有限公司 可降解塑料的降解干燥工艺及系统
CN114234583B (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 山东宝阳干燥设备科技有限公司 一种石墨高效烘干机

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172391A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Tsukishima Kikai Co Ltd 間接加熱管付回転乾燥機

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1332137A (en) * 1918-06-26 1920-02-24 Allis Chalmers Mfg Co Drier
US1554239A (en) * 1924-08-25 1925-09-22 Edward W Sprague Material drier
US2030734A (en) * 1932-06-18 1936-02-11 Nichols Copper Co Furnace construction
FR2031041A5 (ko) * 1969-08-23 1970-11-13 Metallgesellschaft Ag
US4337583A (en) * 1981-05-14 1982-07-06 Harris Kenneth R Apparatus and method for drying a substance
JPS58501245A (ja) * 1981-08-10 1983-07-28 アデレ−ド・アンド・ウオラロ−・フア−チリザ−ズ・リミテツド 粒状物質の処理
JPS58156179A (ja) 1982-03-12 1983-09-17 新日本製鐵株式会社 回転流動型乾燥機
JPS6260632A (ja) 1985-09-11 1987-03-17 Hitachi Cable Ltd 熱収縮樹脂管連続製造装置
US4864942A (en) * 1988-01-14 1989-09-12 Chemical Waste Management Inc. Process and apparatus for separating organic contaminants from contaminated inert materials
US6185842B1 (en) * 1990-10-17 2001-02-13 Gencor Industries, Inc. Apparatus and methods for controlling the temperature of exhaust gases in a drum mixer
JP3205354B2 (ja) 1991-07-12 2001-09-04 株式会社日立製作所 情報処理装置
JPH0519895U (ja) * 1991-08-22 1993-03-12 川崎製鉄株式会社 粉粒体の間接加熱式回転乾燥機
JP2515070B2 (ja) 1991-10-30 1996-07-10 株式会社エヌエフ回路設計ブロック 増幅器
US5271163A (en) * 1992-10-05 1993-12-21 Bepex Corporation System for treating flowable materials
JP2515070Y2 (ja) 1993-01-18 1996-10-23 川崎重工業株式会社 コール・イン・チューブ・ドライヤ
US5566469A (en) * 1995-07-18 1996-10-22 Fen-Tech Environmental, Inc. Drying apparatus with rotatable housing
US5791066A (en) * 1996-08-30 1998-08-11 Hydrofuser Technologies, Inc. Cyclonic dryer
US5746006A (en) * 1996-10-29 1998-05-05 Duske Engineering Co., Inc. Single pass rotary dryer
JP3485529B2 (ja) 2000-07-07 2004-01-13 川崎重工業株式会社 粉粒体の乾燥機
JP3587772B2 (ja) 2000-08-28 2004-11-10 川崎重工業株式会社 粉粒体の乾燥装置
AU2003264978A1 (en) * 2002-04-29 2003-11-17 Solid Solutions Limited Material dewatering apparatus
JP3894499B2 (ja) 2004-07-06 2007-03-22 月島機械株式会社 間接加熱管付回転乾燥機
JP2009203163A (ja) 2006-06-13 2009-09-10 Mitsubishi Chemicals Corp テレフタル酸の乾燥方法
JP2008064386A (ja) 2006-09-07 2008-03-21 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 横型回転乾燥機におけるシール構造
JP5110951B2 (ja) 2007-04-27 2012-12-26 三井造船株式会社 横型回転乾燥機におけるタイヤ支持構造。
JP4979538B2 (ja) * 2007-10-16 2012-07-18 株式会社神戸製鋼所 間接加熱乾燥装置、被乾燥物の間接加熱乾燥方法、ならびに固形燃料の製造方法および製造装置
JP5302071B2 (ja) * 2009-03-31 2013-10-02 三井造船株式会社 間接加熱型の横型回転乾燥機
US8793897B2 (en) * 2010-08-11 2014-08-05 Grenzebach Bsh Gmbh Process and device for stabilising, cooling and dehumidifying gypsum plaster
JP5502656B2 (ja) * 2010-08-24 2014-05-28 月島機械株式会社 間接加熱型回転乾燥機
US8726532B2 (en) * 2010-11-01 2014-05-20 Flash Rockwell Technologies, Llc Methods and systems for drying materials and inducing controlled phase changes in substances
CN104321603B (zh) * 2012-05-21 2016-01-06 金井正夫 干燥装置
JP6059473B2 (ja) * 2012-09-11 2017-01-11 月島機械株式会社 間接加熱型回転乾燥機
FR2998440B1 (fr) * 2012-11-19 2022-03-11 Abenz 81 40 Procede et dispositif de traitement de matiere fragmentee par flux de plasma reactif a pression atmospherique
JP6188230B2 (ja) * 2014-02-17 2017-08-30 三菱重工業株式会社 不活性化処理装置
RU2598375C2 (ru) * 2014-03-03 2016-09-27 Айсаку Ко., Лтд. Аппарат для производства твердого топлива и способ производства твердого топлива
JP5778831B1 (ja) * 2014-03-31 2015-09-16 月島機械株式会社 被処理物の乾燥方法、および横型回転式乾燥機
JP5746391B1 (ja) 2014-04-11 2015-07-08 月島機械株式会社 横型回転式乾燥機
WO2016014960A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 Heat Technologies, Inc. Acoustic-assisted heat and mass transfer device
JP5847350B1 (ja) * 2015-09-15 2016-01-20 月島機械株式会社 テレフタル酸の乾燥方法および横型回転式乾燥機
US10288349B2 (en) * 2015-11-20 2019-05-14 Astec Industries, Inc. Asphalt production plant with pre-dryer assist

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172391A (ja) * 2003-12-15 2005-06-30 Tsukishima Kikai Co Ltd 間接加熱管付回転乾燥機

Also Published As

Publication number Publication date
US20180187974A1 (en) 2018-07-05
CN106716034B (zh) 2020-06-12
EP3168560B1 (en) 2019-04-10
US10371444B2 (en) 2019-08-06
TW201710635A (zh) 2017-03-16
WO2017046970A1 (ja) 2017-03-23
KR20180051428A (ko) 2018-05-16
EP3168560A1 (en) 2017-05-17
CN106716034A (zh) 2017-05-24
JP2017058052A (ja) 2017-03-23
TWI675175B (zh) 2019-10-21
JP5847350B1 (ja) 2016-01-20
EP3168560A4 (en) 2017-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102452133B1 (ko) 테레프탈산의 건조 방법 및 횡형 회전식 건조기
JP5778831B1 (ja) 被処理物の乾燥方法、および横型回転式乾燥機
US10088231B2 (en) Indirectly heating rotary dryer
JP2010137934A (ja) 高温粒流体の冷却搬送装置
JP6578597B2 (ja) 石膏の加熱方法、石膏の加熱装置および石膏の製造方法
US8211371B2 (en) Device and process for heat transfer
JP5746391B1 (ja) 横型回転式乾燥機
JP5946076B1 (ja) 横型回転式乾燥機による乾燥方法及び乾燥システム
US20150353298A1 (en) Gas-particle processor
CN111377411A (zh) 一种不溶性硫磺生产方法和生产系统
CN106698351B (zh) 一种hf回转反应炉的内返渣系统
CN204944086U (zh) 一种强化逆流蒸汽回转干燥机
CN206531391U (zh) 用于回转炉内绞笼式物料结垢破碎装置
CN117942875B (zh) 一种液晶聚合物固相缩聚反应装置及其反应方法
JPH1047859A (ja) 泥膏状材料またはばら材料の処理のための水平管状反応装置
CN205110795U (zh) 用于粒铁冷却的设备
CN117358158A (zh) 一种连续生产三聚氰酸的方法
CN117942875A (zh) 一种液晶聚合物固相缩聚反应装置及其反应方法

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant