TWI675175B - 對苯二甲酸之乾燥方法及橫型旋轉式乾燥機 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種使乾燥機之乾燥能力提高、使對苯二甲酸之大量處理變得容易、並且能夠實現小型化之對苯二甲酸之乾燥方法、橫型旋轉式乾燥機。
本發明係使用橫型旋轉式乾燥機使對苯二甲酸乾燥之方法，且以藉由式1、式2所規定之臨界速度比α成為17~未達80%之方式，使旋轉筒旋轉，而使被處理物乾燥。
Vc=2.21D1/2…式1
α=V/Vc．100…式2
於此，Vc為旋轉筒之臨界速度(m/s)，D為旋轉筒之內徑(m)，α為旋轉筒之臨界速度比(%)，V為旋轉筒之旋轉速度(m/s)。

Description

對苯二甲酸之乾燥方法及橫型旋轉式乾燥機
本發明係關於一種使乾燥速度提高之對苯二甲酸之乾燥方法及橫型旋轉式乾燥機。
作為對煤或礦石等被處理物進行乾燥之乾燥機，多使用蒸汽管乾燥機(以下稱為「STD(Steam Tube Dryer)」)、Coal-In-Tube(專利文獻1)、旋轉窯等。上述煤或礦石被用作煉鐵或精煉之原料、發電燃料等，要求對該等穩定地且大量地進行處理，因此，作為符合該要求之乾燥機，採用上述各乾燥機。
STD係由於對被處理物進行間接加熱，故而熱效率較高、且每單位容量之處理量亦較多。又，由於亦能夠實現大型化，故而符合大量處理之要求。
Coal-In-Tube亦由於對被處理物進行間接加熱，故而與上述STD同樣地，熱效率較高、且每單位容量之處理量亦較多。但是，Coal-In-Tube與STD相比存在難以實現大型化之缺點。例如，存在如下情況：於欲藉由Coal-In-Tube處理藉由1台上述STD能夠處理之量時，需要複數台。
旋轉窯係由於對被處理物吹送熱風而直接使其乾燥，故而與間接加熱相比存在熱效率較差之缺點。又，亦存在排氣處理設備變為非常大之缺點。由於此種原因，作為對大量之被處理物進行處理之乾燥機，STD具有優勢。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]實用新型註冊第2515070號公報
[專利文獻2]日本專利特公昭62-60632號公報
近年來，被處理物之大量乾燥處理之要求強烈，為了回應該要求，乾燥機之大型化逐漸發展。若列舉STD之大型化為例，則亦製作有外殼直徑為4m、本體長度為30m以上者。
但是，乾燥機之大型化除了會產生設置面積增大之問題外，亦會於製造或運輸中產生問題。具體而言，為了保持強度要使各構件之板厚增加，若為外殼直徑為4m、本體長度為30m之上述STD，則本體重量甚至達到400ton。因此，存在於完成之前會耗費較多之時間之問題。又，亦存在於製造中需要特別之設備之問題。
進而，伴隨大型化，亦存在如下問題：於運輸製品時，必需能夠承受其重量之特殊車輛，於運輸路徑較窄之情形時，必須於分割後進行運輸，並於現場進行接合、組裝，而工程非常地繁雜。
該等問題亦表現在被處理物為對苯二甲酸之乾燥處理中。
本發明者基於在上述裝置之大型化中存在極限之事實，發現應該致力於提高乾燥對象物(被處理物)、即對苯二甲酸之乾燥速度之課題。
因此，本發明之課題在於使利用乾燥機而進行之對苯二甲酸之乾燥速度提高。
又，本發明之課題在於實現藉由能增大每乾燥機之大小(外殼直徑)之乾燥處理量之本發明而能夠儘可能地避免伴隨裝置之大型化之上述問題。
解決了上述問題之本發明係如下所述。
<技術方案1記載之發明>
一種對苯二甲酸之乾燥方法，其特徵在於：其係使用橫型旋轉式乾燥機，該橫型旋轉式乾燥機係構成為設置有於一端側具有對苯二甲酸之供給口、於另一端側具有對苯二甲酸之排出口之繞軸心旋轉自如之旋轉筒，且於上述旋轉筒內設置有供加熱介質通過之加熱管群，且伴隨上述旋轉筒之旋轉而藉由上述加熱管群將對苯二甲酸沿旋轉方向上撥，於將對苯二甲酸供給至上述旋轉筒之一端側並自另一端側排出之過程中，藉由上述加熱管群將對苯二甲酸間接加熱而使其乾燥者，且以藉由下述式1、式2所規定之臨界速度比α成為17~未達80%之方式，使上述旋轉筒旋轉，而使對苯二甲酸乾燥。
Vc=2.21D1/2…式1
α=V/Vc．100…式2
於此，Vc為旋轉筒之臨界速度(m/s)，D為旋轉筒之內徑(m)，α為旋轉筒之臨界速度比(%)，V為旋轉筒之旋轉速度(m/s)。
(作用效果)
先前，關於對苯二甲酸用加熱裝置之旋轉筒之轉數，於旋轉筒之內徑為3.8m之情形時，將轉數設定為2.5~3.5rpm而進行運轉。該加熱裝置係藉由旋轉筒之旋轉，而產生於加熱裝置內部將對苯二甲酸朝向出口搬送之推進力。此時，若即便對苯二甲酸之搬送量較多轉數亦較低，則存在於加熱裝置內部對苯二甲酸過度蓄積而流路堵塞之情況。為了避免此種困擾，鑒於對苯二甲酸之流動性，並基於經驗規則而調整轉數，於對苯二甲酸之搬送量較多之情形時提高轉數，並於對 苯二甲酸之搬送量較少之情形時將轉數設定為較低而進行運轉。
另一方面，根據本發明者等人之見解，若改變STD之大小(旋轉筒之內徑)，則存在如下問題：即便以相同之轉數旋轉，對苯二甲酸之乾燥速度亦會改變，並且難以預測該速度。特別是，STD越大型，乾燥速度之預測越困難，因此，稍大地設計傳熱面積，而使乾燥能力具有裕度。
由於該原因，故而於先前例中，於自試驗機規模放大成實機時，難以發揮所期望之乾燥能力，相對於此，藉由使用本發明之對苯二甲酸之乾燥方法決定旋轉筒之旋轉速度，而於規模放大時，發揮所期望之乾燥能力變得容易。
又，於本發明之對苯二甲酸之乾燥方法中，藉由使乾燥機之旋轉速度高速化，與先前相比變為能夠使乾燥能力飛躍性地提高，能夠實現對苯二甲酸之大量處理。
<技術方案2記載之發明>
如技術方案1之對苯二甲酸之乾燥方法，其中供給至上述橫型旋轉式乾燥機之對苯二甲酸之含液率為3~19wt%W.B.。
(作用效果)
於將含液率3~19wt%W.B.之對苯二甲酸供給至乾燥機時，以旋轉筒之臨界速度比α成為17~未達80%之方式選擇旋轉筒之旋轉速度而進行旋轉，藉此，能夠使對苯二甲酸之乾燥速度與先前相比變快。
一般而言，若對苯二甲酸之含液率超過19wt%W.B.，則變為黏稠之黏液狀。因此，於將含液率超過19%之對苯二甲酸供給至乾燥機之情形時，對苯二甲酸附著於旋轉筒之內壁，而對苯二甲酸與旋轉筒一併旋轉。由於對苯二甲酸於旋轉筒內之空間內自旋轉筒之上方向下方掉落之情況較少，故而對苯二甲酸與加熱管群之接觸面積不會增加，而無法提高乾燥速度。
另一方面，為了將對苯二甲酸之含液率設為未達3wt%W.B.，必須於乾燥步驟之前之脫水步驟中，使用高功能之昂貴之脫水機並施加較高之負荷而進行脫水，就經濟性或省電等觀點而言不佳。
<技術方案3記載之發明>
如技術方案1之對苯二甲酸之乾燥方法，其中以藉由下述式3所規定之對苯二甲酸之填充率η成為20~40%之方式，將對苯二甲酸供給至上述旋轉筒內。
η=Ap/Af．100…式3
於此，η為填充率(%)，Ap為對苯二甲酸相對於自由截面積所占之截面積(m2)，Af為自旋轉筒之全部截面積減去全體加熱管之截面積所得之自由截面積(m2)。
(作用效果)
若填充率η為20~40%，則每單位截面積之處理量變多、且乾燥速度亦變快。又，由於填充率η之上限不過大，故而表示良好之乾燥速度。更佳之填充率η為25~30%。再者，所謂旋轉筒之全部截面積Af係指旋轉筒之任意橫截面之旋轉筒內部之截面積，不包含旋轉筒之壁厚部分之面積。即，指基於旋轉筒之內徑而計算之截面積。
<技術方案4記載之發明>
如技術方案1之對苯二甲酸之乾燥方法，其中將上述加熱管呈放射狀或於同心圓上配置複數條，且相鄰之加熱管之間之隔開距離為60~150mm。
(作用效果)
已知相鄰之加熱管之間之隔開距離與伴隨旋轉筒之旋轉而舀起之對苯二甲酸之量、及所舀起之對苯二甲酸掉落並返回至傳熱管之間之量相關聯，且該等亦與旋轉筒之旋轉速度相關聯，結果，上述隔開距離較佳為60~150mm。
<技術方案5記載之發明>
一種橫型旋轉式乾燥機，其特徵在於：其係構成為設置有於一端側具有對苯二甲酸之供給口、於另一端側具有對苯二甲酸之排出口之繞軸心旋轉自如之旋轉筒，且於上述旋轉筒內設置有供加熱介質通過之加熱管群，且伴隨上述旋轉筒之旋轉而藉由上述加熱管群將對苯二甲酸沿旋轉方向上撥，於將對苯二甲酸供給至上述旋轉筒之一端側並自另一端側排出之過程中，藉由上述加熱管群將對苯二甲酸間接加熱而使其乾燥者，且構成為能夠以藉由下述式1、式2所規定之臨界速度比α成為17~未達80%之方式使旋轉筒旋轉。
Vc=2.21D1/2…式1
α=V/Vc．100…式2
於此，Vc為旋轉筒之臨界速度(m/s)，D為旋轉筒之內徑(m)，α為旋轉筒之臨界速度比(%)，V為旋轉筒之旋轉速度(m/s)。
(作用效果)
就裝置之觀點而言，發揮與技術方案1相同之作用效果。
<技術方案6記載之發明>
如技術方案5之橫型旋轉式乾燥機，其中上述橫型旋轉式乾燥機之上述旋轉筒之旋轉軸係相對於水平面傾斜而設置，且上述旋轉筒之一端側位於較另一端側更高之位置；且上述旋轉軸與水平面之間之傾斜角為0.057~2.86度。
(作用效果)
於以旋轉筒之臨界速度比α成為17~未達80%之方式使旋轉筒旋轉之情形時，旋轉筒之旋轉速度較先前更快，因此，使對苯二甲酸自一端側向另一端側移動之推進力變為較先前更強。
一般而言，橫型旋轉式乾燥機之旋轉筒係相對於水平面傾斜而設置。其原因在於，易於將被處理物(對苯二甲酸等)自一端側向另一端側移動。於使被處理物自一端側向另一端側移動之推進力較弱之情形時，不得不使該傾斜角變大，但於如本發明般推進力較強之情形時，可以使該傾斜角變小。有如下優點：傾斜角越小，越能夠使支持產生於旋轉筒之軸向荷重之零件(推力輥)小型化，而能夠設為廉價者。
一般之橫型旋轉式乾燥機之旋轉筒之傾斜角為0.57~5.7度，但於本發明中，能夠設為0.057~2.86度。
如上所述，根據本發明，能夠使利用乾燥機之對苯二甲酸之乾燥速度提高。又，乾燥速度提高之結果為能夠使每乾燥機之大小(外殼直徑)之乾燥處理量增大。反過來說，能夠減小每處理量之裝置之大小。
10‧‧‧旋轉筒
11‧‧‧蒸汽管(加熱管)
12‧‧‧套管
15‧‧‧角部
17‧‧‧端板部
20‧‧‧支持單元(輪胎構件)
21‧‧‧開口部
22‧‧‧開口部
23‧‧‧間隔壁
24‧‧‧螺桿葉片
30‧‧‧馬達單元
31‧‧‧供給口
32‧‧‧排出口
33‧‧‧供給口
34‧‧‧排出口
35‧‧‧罩
36‧‧‧氣體吹入管
37‧‧‧氣體吹入口
41‧‧‧供給口
42‧‧‧螺旋式進給機
44‧‧‧螺桿
45‧‧‧吸氣箱
46‧‧‧供給斜槽
47‧‧‧密封墊圈
48‧‧‧振動馬達
49‧‧‧彈簧
50‧‧‧排出口
55‧‧‧分級罩
56‧‧‧固定排氣口
57‧‧‧固定排出口
60‧‧‧上撥板
61‧‧‧內部蒸汽供給管
62‧‧‧內部排水管
63‧‧‧旋轉接頭
65‧‧‧攪拌機構
70‧‧‧供給管
71‧‧‧排水管
72‧‧‧氣體管
80‧‧‧殼體
A‧‧‧載氣
D‧‧‧液體
E‧‧‧處理物
F‧‧‧旋轉筒之中心
G‧‧‧蒸汽
HP‧‧‧水平面
h1‧‧‧距離
h2‧‧‧距離
J‧‧‧半徑放射線
J1‧‧‧半徑放射線
J2‧‧‧半徑放射線
K‧‧‧間隙
L1‧‧‧直線
L2‧‧‧曲線
mg‧‧‧對苯二甲酸之重力
R‧‧‧箭頭
RA‧‧‧旋轉軸
r1‧‧‧同心圓
r2‧‧‧同心圓
r3‧‧‧同心圓
S‧‧‧加熱介質
S1‧‧‧第1基準加熱管
S2‧‧‧第2基準加熱管
U1‧‧‧進給通路
U2‧‧‧氣體通路
W‧‧‧被處理物(對苯二甲酸)
Z‧‧‧帶狀螺桿
θ‧‧‧傾斜角
rω‧‧‧速度
ω‧‧‧角速度
mrω2‧‧‧離心力
圖1(a)係本發明之橫型旋轉式乾燥機之側視圖。
圖1(b)係表示旋轉筒之旋轉軸與水平面之間之傾斜角之圖。
圖2係表示螺旋式進給機及其周邊之側視圖。
圖3係旋轉筒之另一端側之放大圖(側視圖)。
圖4係本發明之橫型旋轉式乾燥機(變化例)之側視圖。
圖5係於供給方式為斜槽式之情形時之側視圖。
圖6係於供給方式為振動槽式之情形時之側視圖。
圖7係將旋轉筒之橫截面之形狀設為矩形之例。
圖8係於旋轉筒之外側設置有套管之情形時之側視圖。
圖9係表示處理物之排出方式之變化例之側視圖。
圖10係橫型旋轉式乾燥機之立體圖。
圖11係氣體吹入管式之橫型旋轉式乾燥機之說明圖，(a)係氣體吹入管之剖視圖，(b)係將氣體吹入管配置於乾燥機內之立體圖。
圖12係臨界速度比之導出過程之說明圖。
圖13係一面任意地改變臨界速度比及旋轉筒之直徑一面使旋轉筒運轉，並將旋轉筒內部之煤之分散狀態拍攝成照片，並對其進行追蹤所得之圖。
圖14係表示於改變供給之對苯二甲酸之含液率之情形時之臨界速度比與乾燥速度之關係之曲線圖。
圖15係表示於改變旋轉筒之直徑之情形時之臨界速度比與乾燥速度之關係之曲線圖。
圖16係表示於改變填充率之情形時之臨界速度比與乾燥速度之關係之曲線圖。
圖17係本發明之橫型旋轉式乾燥機之加熱管之間隙之說明圖。
圖18係表示於改變加熱管之間隙之長度之情形時之臨界速度比與乾燥速度之關係之曲線圖。
圖19係表示本發明之橫型旋轉式乾燥機之加熱管之配置例之橫剖視圖。
圖20係加熱管之排列之決定方法之說明圖。
圖21係表示本發明之橫型旋轉式乾燥機之加熱管之配置例之橫剖視圖。
圖22係表示本發明之橫型旋轉式乾燥機之加熱管之配置例之橫剖視圖。
圖23係表示以圖19作為基礎，增加加熱管之條數之狀態之橫剖視圖。
圖24係表示以圖21作為基礎，增加加熱管之條數之狀態之橫剖視圖。
圖25係表示以圖22作為基礎，增加加熱管之條數之狀態之橫剖視圖。
圖26係表示先前之橫型旋轉式乾燥機之加熱管之配置例之橫剖視圖。
以下，針對本發明之較佳之實施形態，使用圖進而進行說明。再者，以下之說明及圖式僅表示本發明之實施形態之一例，不應將本發明之內容限定於該實施形態而進行解釋。
(發明之核心)
一般，使用乾燥機之被處理物W之乾燥速度可如下述式4般表示。
Q=Uoa×Aef×Tln…式4
於此，Q為傳熱量(W)，Uoa為總傳熱係數(W/m2-K)，Aef為有效接觸傳熱面積(m2)，Tln為溫度差(℃)。
乾燥速度與傳熱量Q為相同含義，為了提高上述式4之左邊之傳熱量Q，只要採取如提高右邊之總傳熱係數Uoa、有效接觸傳熱面積Aef、溫度差Tln中之任一者、或全部般之方案即可。
本發明者著眼於總傳熱係數Uoa及有效接觸傳熱面積Aef，為了提高該等，考慮有使傳熱面與被乾燥物之相對性接觸速度更快，及使對苯二甲酸之分散變佳而使傳熱面與對苯二甲酸之有效接觸傳熱面積進一步增大。實際地進行了各種實驗、研究，結果明確地確認了本發明之方法之有效性。
進而，對按照本發明之高速旋轉化技術詳細地進行了分析，結果發現即便於乾燥機之旋轉筒10之直徑不同之情形時，亦能夠應用本發明之思想。
(對苯二甲酸)
首先，作為被處理物W(乾燥對象物)，可列舉對苯二甲酸(1,4-苯二羧酸)。該對苯二甲酸可藉由對二甲苯之液相空氣氧化法而製造。具體而言，以鈷或錳作為觸媒，並將溴化合物用作輔觸媒，於乙酸溶劑中，且於降溫、高壓下將空氣氧化。此外，亦可藉由以對二甲苯作為原料之硝酸氧化法、及以鄰苯二甲酸或苯甲酸之鉀鹽作為原料之亨克法(Henkel Process)等進行製造。
於上述內容中，將被處理物W稱為對苯二甲酸，但準確而言為包含對苯二甲酸之脫水濾餅。該脫水濾餅係於在乾燥步驟之前進行之脫水步驟中，藉由固液分離機等脫水後之濾餅。
再者，本發明之橫型旋轉式乾燥機可用於粗製對苯二甲酸或高純度對苯二甲酸之製造。
粗製對苯二甲酸及高純度對苯二甲酸之製造方法揭示於日本專利特開2009-203163號。粗製對苯二甲酸之製造方法係首先使包含乙酸之溶劑中之成為原料之對二甲苯於氧化反應器中氧化，而生成對苯二甲酸。使對苯二甲酸於晶析槽中晶析，而獲得初級漿料。將該初級漿料導入至固液分離機中，分離成分離母液及脫水濾餅。藉由利用橫型旋轉式乾燥機(蒸汽管乾燥機)使該脫水濾餅乾燥，而獲得粗製對苯二甲酸結晶。
其次，對由粗製對苯二甲酸製造高純度對苯二甲酸之步驟進行說明。首先，將使用上述粗製對苯二甲酸之製造方法而獲得之粗製對苯二甲酸於混合槽內與水混合而製成初始漿料。其次，將該初始漿料藉由泵升壓後，藉由預熱器進行加熱而使其完全溶解。將該溶液與水混合而製成初始漿料，將該初始漿料藉由泵升壓後，藉由預熱器進行加熱而使其完全溶解。藉由使該溶液於氫化反應器中經氫氣進行還原處理，而將粗製對苯二甲酸中之代表性之雜質即羧基苯甲醛還原成對甲苯甲酸。藉由使該還原處理液於晶析槽中排放壓力冷卻，而使對苯 二甲酸晶析而製成漿料。使用固液分離裝置將該漿料分離成分離母液及脫水濾餅，使該脫水濾餅於橫型旋轉式乾燥機中乾燥，而獲得高溫高純度對苯二甲酸結晶。
供給至橫型旋轉式乾燥機之對苯二甲酸較佳為物質表面不黏糊糊而附著性較低者。於表1中，表示自日本粉體工業技術協會標準SAP15-13、2013解說書17頁 解說圖5所引用之表。於本發明中，較佳為將位於表1之由虛線所包圍之區域者、詳細而言為dry(乾燥)、pendular域(懸垂域)、funicular域1(索狀域1)、funicular域2(索狀域2)、capillary域(毛細管域)之物質用作對苯二甲酸。漿料(泥漿)係由於具有附著性極高之傾向故而不適合。
供給至橫型旋轉式乾燥機之對苯二甲酸之含液率較佳為3~19wt%W.B.。於此，所謂「含液率」係指附著於對苯二甲酸之濾餅之固形物成分之重量(W2)與液體成分之重量(W1)之和相對於液體成分之重量(W1)之重量比(W1/(W1+W2))。該含液率可藉由乾燥減量法或卡氏法而求出。
作為於將對苯二甲酸供給至橫型旋轉式乾燥機之前，將對苯二甲酸之含液率降低至19wt%W.B.以下之方法，同樣地如日本專利特開2009-203163號所記載般，亦可使用(a)使對苯二甲酸快速乾燥之方法、(b)藉由加熱器將對苯二甲酸預乾燥之方法、(c)將經乾燥之對苯二甲酸結晶混合之方法中之任一方法。
(a)所謂使對苯二甲酸快速乾燥之方法，係指使對苯二甲酸濾餅朝向較分離裝置中之壓力低之壓力、且較分離裝置中之溫度低之溫度之化合物回收帶域移動，並藉由因該移動而釋出之內部能量使附著於濾餅之液體蒸發之方法。分離裝置內之壓力與化合物回收帶域之壓力之差較佳為0.01MPa~2.2MPa。分離裝置內之濾餅溫度與排出至化合物回收帶域之濾餅溫度差較佳為5℃~250℃，進而較佳為10℃~ 200℃，尤佳為20℃~170℃。
(b)所謂藉由加熱器將對苯二甲酸預乾燥之方法，係指藉由利用設置於乾燥裝置之前段之加熱器，使對苯二甲酸濾餅包含之液體蒸發而去除，而使含液率下降之方法。加熱溫度為液體之沸點以上，加熱時間只要檢查含液率而進行選定即可。
(c)所謂將經乾燥之對苯二甲酸結晶混合之方法，係指將乾燥後之含液率為0.12wt%W.B.以下、較佳為0.10wt%W.B.以下之製品對苯二甲酸混入至進入乾燥機之前之含水率較高之對苯二甲酸濾餅中之方法。
(中位直徑)
本發明之中位直徑(亦稱為「中值粒徑」)係使用例如雷射繞射式粒度分佈測定裝置(例如商品名SALD-3100、島津製作所公司製造)測定粒度分佈，將累積體積相當於50%時之粒徑規定為中位直徑(D50)。
於本發明中，供給至橫型旋轉式乾燥機之對苯二甲酸之中位直徑為50μm~250μm，自橫型旋轉式乾燥機排出之經乾燥之對苯二甲酸(處理物E)之中位直徑為40μm~250μm。
(間接加熱橫型旋轉式乾燥機)
其次，對本發明之橫型旋轉式乾燥機(以下亦稱為「STD(Steam Tube Dryer之簡稱)」)進行說明。該橫型旋轉式乾燥機之構造係如圖1所例示般，具有圓筒狀之旋轉筒10，且該旋轉筒10之軸心RA係以相對於水平面HP稍微傾斜之方式設置，且旋轉筒10之一端位於較另一端更高之位置。於本發明中，較佳為將上述旋轉軸RA與水平面HP之間之傾斜角θ設為0.057~2.86度。於旋轉筒10之下方，以支持旋轉筒10之方式設置有2台支持單元20及馬達單元30，旋轉筒10係藉由馬達單元30而被設為繞自身之軸心旋轉自如。該旋轉筒10係設為繞一方向旋轉。該方向可任意地規定，例如，可使其於自另一端側(對苯二甲 酸之排出口側)觀察一端側(對苯二甲酸之供給口側)時繞逆時針(箭頭R方向)旋轉。
於旋轉筒10之內部，為金屬製管之蒸汽管(加熱管)11係作為與被乾燥物之傳熱管，而沿旋轉筒10之軸心延伸並安裝有多條。該蒸汽管11例如以相對於旋轉筒10之軸心形成同心圓之方式於周向及徑向各排列有複數條。關於該配置形態，於下文詳細敍述。再者，該加熱管11係藉由在加熱管11之內部流通作為加熱介質之蒸汽等而被加熱。於該加熱管11內流動之加熱介質之量為0.001m3/s~13m3/s。旋轉筒10內之溫度為20℃~235℃，被加熱之加熱管11之外表面之溫度為100℃~235℃。又，旋轉筒10內之壓力為-300mmH2O~+100mmH2O。又，供給至旋轉筒10之對苯二甲酸之溫度為50℃~235℃，較佳為50℃~100℃，自旋轉筒10排出之對苯二甲酸之溫度為50℃~235℃。
如圖1、圖3所示，於旋轉筒10之另一端側之周壁，貫通而形成有複數個排出口50。排出口50係沿旋轉筒10之周向而形成有複數個，於圖1、圖3之例中以形成2行之方式相互隔開而形成。又，複數個排出口50全部設為相同形狀，但亦可設為不同形狀。
於圖1中，排出口50係以能夠目視之方式被圖示，但實際上被例如圖4所示之分級罩55等覆蓋。於分級罩55之下部，形成有排出處理物E之排出口55。
又，於分級罩55之上部，形成有載氣A(空氣、惰性氣體等)之供氣口56。於該情形時，載氣A通過排出口50，於旋轉筒10內之空間(詳細而言為旋轉筒10之內壁與加熱管11之外壁之間之空間)自另一端側朝向一端側流通。
另一方面，於旋轉筒10之一端側，設置有供給口41。該供給口41被用作對苯二甲酸之供給口，並且亦被用作載氣A之排氣口。再者，亦可將對苯二甲酸之供給口與載氣之排氣口分別個別地設置。
於旋轉筒10內流通至一端側之載氣A通過該供給口41而被排出至機外。
用於對苯二甲酸之乾燥之橫型旋轉式乾燥機較佳為採用將旋轉筒10內之對苯二甲酸之行進方向與載氣A之行進方向設為相反之「對流」。若為並流方式，則由於在乾燥機另一端側之載氣中含有大量自對苯二甲酸蒸發之水蒸汽，乾燥機另一端側附近變為高濕度，故而對苯二甲酸之水分難以下降。另一方面，若為對流方式，則由於自乾燥機另一端側吹入載氣，故而幾乎不含有自對苯二甲酸蒸發之水蒸汽而乾燥機另一端側附近之濕度較低。因此，藉由設為對流方式，有如下優點：與並流方式相比，能夠使自乾燥機另一端側排出之對苯二甲酸之水分進而降低。
將採用「對流」之橫型旋轉式乾燥機之立體圖示於圖10。形狀與圖1之橫型旋轉式乾燥機稍微不同，於螺旋式進給機42之上方設置有對苯二甲酸之供給口31，於罩35之下端設置有處理物E之排出口32。而且，自供給口31供給對苯二甲酸，使對苯二甲酸自旋轉筒10之一端側朝向另一端側移動，並於該移動過程中藉由加熱管11進行加熱而使其乾燥，將經乾燥之處理物E自排出口32排出。另一方面，於罩35之上端設置有載氣A之供給口33，於螺旋式進給機42之上方設置有載氣A之排出口34。而且，自供給口33供給載氣A，使上述載氣A自旋轉筒10之另一端側朝向一端側流動，並於該過程中搬送自對苯二甲酸蒸發之蒸汽，將伴隨有蒸汽之載氣A自排出口34排出。
此外，亦可使用如圖11所示般之氣體吹入管式之橫型旋轉式乾燥機。氣體吹入管36係於旋轉筒10之內部沿軸向延伸而設置，且與旋轉筒10或加熱管11一併旋轉。例如，可以設置於複數條加熱管11、11之間、或較位於最內側之加熱管11更靠內側。再者，於圖11中，為了使氣體吹入管36易於理解，而省略加熱管11之顯示。於該氣體吹入管36 之壁面，開設有複數個氣體吹出口37。於圖11之例中，於氣體吹入管36之上部，沿軸向設置有2行氣體吹入口37。
於使上述氣體吹入管式乾燥機運轉時，自旋轉筒10之另一端側向氣體吹入管36內供給載氣A。所供給之載氣A自氣體吹入口37向旋轉筒10內吹出，並伴隨對苯二甲酸之蒸汽，自旋轉筒10之一端側流出。此外，亦可設為如下構成：自旋轉筒10之一端側向氣體吹入管36內供給載氣A，並自旋轉筒10之另一端側排氣。
又，於旋轉筒10之另一端側，具備氣體管72，且設置有向蒸汽管11內供給蒸汽G之供給管70及排水管71。
(乾燥過程)
其次，一面參照圖1~圖3，一面說明藉由橫型旋轉式乾燥機將對苯二甲酸乾燥之過程。
對苯二甲酸係自供給口41被供給至螺旋式進給機42內，並藉由利用未圖示之驅動機構使設置於該螺旋式進給機42內部之螺桿44旋動，而被供給至旋轉筒10之內部。自供給口41供給之對苯二甲酸係一面藉由與被蒸汽G加熱之蒸汽管(加熱管)11之外表面接觸而乾燥，一面向旋轉筒10之另一端側移動，並自排出口50排出。再者，由於加熱管群11之兩端部連結於旋轉筒10，故而伴隨旋轉筒10之旋轉，加熱管群11亦一併旋轉。而且，藉由旋轉之加熱管群11，對苯二甲酸被上撥至上方，且分散於旋轉筒10內之較廣之範圍。如下文所詳細敍述般，隨著旋轉筒之臨界速度比α上升，被上撥之對苯二甲酸之量增加，對苯二甲酸分散至旋轉筒10內之更廣之範圍。
該橫型旋轉式乾燥機係藉由使對苯二甲酸與被蒸汽G(加熱介質)加熱之加熱管11之外表面接觸，而將對苯二甲酸間接地加熱而進行乾燥之乾燥機。因此，與藉由使加熱介質與對苯二甲酸直接接觸，而將對苯二甲酸直接地加熱而進行乾燥之乾燥機相比，乾燥機之機制根本 上不同。
再者，自橫型旋轉式乾燥機排出之對苯二甲酸之溫度為50℃~235℃。又，藉由橫型旋轉式乾燥機，能夠將含液率(濾餅附著液體之相對於固形物成分之重量比)下降至1wt%W.B.以下、較佳為0.1wt%W.B.以下。
又，自上述供給管70供給至加熱管11內之蒸汽G係藉由對苯二甲酸與加熱管11接觸而進行熱交換，而於在加熱管11內流動之過程中被冷卻而成為液體D，並自排水管71排出。
(供給方式變化例)
對本發明之橫型旋轉式乾燥機之變化例進行說明。
向橫型旋轉式乾燥機供給對苯二甲酸之方式除了可例示上述螺桿式(圖2)以外，亦可例示斜槽式(圖5)或振動槽式(圖6)。於斜槽式中，供給斜槽46與吸氣箱45結合，自供給口41供給之對苯二甲酸沿供給斜槽46內掉落，並向旋轉筒10內移動。為如下構造：吸氣箱45經由密封墊圈47而連接於旋轉筒10，且旋轉筒10一面維持旋轉筒10與吸氣箱45間之密封，一面旋轉。於振動槽式中，吸氣箱45為槽(截面形狀為凹狀)，於該吸氣箱45之下端結合有振動馬達48及彈簧49。自供給口41供給之對苯二甲酸掉落至槽上。而且，藉由利用振動馬達48使吸氣箱45振動，而使對苯二甲酸向旋轉筒10內移動。於安裝吸氣箱45時，為了使對苯二甲酸易於移動，宜使其具有朝向旋轉筒10下降之傾斜。
(旋轉筒變化例)
旋轉筒10之截面形狀除了下述之圓形以外，亦可設為矩形。作為矩形之例，將六邊形之旋轉筒10示於圖7。由於當使矩形之旋轉筒10旋轉時對苯二甲酸藉由旋轉筒10之角部15而被抬起，故而對苯二甲酸之混合變佳。另一方面，與圓形之情形相比，旋轉筒10之截面積變 窄，故而亦存在配置之加熱管11之數量減少之缺點。再者，矩形之角部之數量(邊之數量)能夠變更，更詳細而言，能夠將角部之數量設為3個以上之任意之數量。
如圖8所示，亦可設置包圍旋轉筒10之套管12。於該情形時，於旋轉筒10之外壁與套管12之內壁之間流通加熱介質S，而自旋轉筒10之外側亦進行加熱。其結果為，與不設置套管12之情形相比，能夠提高對苯二甲酸之乾燥速度。作為該加熱介質S之例，可列舉200~400℃之高溫氣體、200~400℃之熱油等。此外，亦可代替上述套管12，而以包圍旋轉筒10之方式設置複數條伴管(未圖示)。
(排出方式變化例)
作為自橫型旋轉式乾燥機排出處理物E之方式，亦可採用如圖9般之形態。於此種形態中，載氣A係自殼體80之上部之載氣供給口33而被送入至間隔壁23之內側。於該載氣A為再循環氣體之情形時，於載氣A中包含粉塵等，但由於在間隔壁23之內側、即氣體通路U2中配置有帶狀螺桿Z，故而混入至氣體中之粉塵等被該帶狀螺桿Z捕捉。捕捉到之粉塵等係藉由帶狀螺桿Z之進給作用而朝向開口部22被輸送，並被排出至殼體80內。所排出之粉塵等藉由自由掉落而自殼體下方之排出口32被排出。另一方面，載氣A之除粉塵等以外之氣體不會被帶狀螺桿Z所妨礙，而被輸送至旋轉筒10內。
又，伴隨旋轉筒10之旋轉，螺桿葉片24亦旋轉。因此，對苯二甲酸經乾燥所得之乾燥物E係於進給通路U1內，藉由螺桿葉片24之進給作用而朝向開口部21被輸送，並自開口部21排出。所排出之乾燥物E係藉由自身重量而自排出殼體下方之排出口32排出。
另一方面，貫通殼體80且向間隔壁23內延伸之蒸汽路徑(內部蒸汽供給管61及內部排水管62)係與旋轉筒10一體地設置。內部蒸汽供給管61係與端板部17中之加熱管11之入口集流管部連通，內部排水管 62係與端板部17中之加熱管11之出口集流管部連通。又，蒸汽供給管70及排水管71係經由旋轉接頭63而分別連結於內部蒸汽供給管61及內部排水管62。
(旋轉筒支持構造變化例)
此外，旋轉筒10之支持構造除了於旋轉筒10之外周安裝2個輪胎構件20、20之上述支持構造以外，亦可設為於設置於一端側之螺桿殼體42及設置於另一端側之氣體管72之外周安裝軸承(未圖示)並支持該軸承之構造，或者亦可設為組合上述輪胎構件20及軸承之支持構造。
(旋轉速度)
本發明係為了提高對苯二甲酸之乾燥速度，而以較先前之橫型旋轉式乾燥機更高速使旋轉筒10旋轉。關於該旋轉速度之決定方法，於以下進行說明。
(步驟1)
決定橫型旋轉式乾燥機之處理負荷PL。具體而言，基於對苯二甲酸之種類、含液率(wt%W.B.)、目標處理量(kg/h)等，算出負荷PL。
(步驟2)
將小型之橫型旋轉式乾燥機用作實驗機，調查每單位負荷之對苯二甲酸之乾燥速度Rd。
(步驟3)
基於藉由上述步驟2調查出之對苯二甲酸之乾燥速度Rd，決定旋轉筒10之尺寸。
(步驟4)
決定旋轉筒10之轉數。先前之轉數決定法係將旋轉筒10之旋轉速度(於本發明中亦將「旋轉速度」稱為「周速」)用作重要之基準，具體而言係使用下述式5決定轉數。再者，旋轉速度V之值係於約0.1 ~0.7[m/s]之範圍內基於經驗規則而決定。
N=(V×60)/(D×π)…式5
於此，N為旋轉筒10之轉數(r.p.m.)，V為旋轉筒10之旋轉速度(m/s)，D為旋轉筒10之內徑(m)。
本發明係與上述式5不同而以臨界速度比為基準決定轉數者，具體而言係使用下述式6而決定。
N=V/Vc×Nc…式6
於此，N為旋轉筒10之轉數(r.p.m.)，V為旋轉筒10之旋轉速度(m/s)，Vc為旋轉筒10之臨界速度(m/s)，Nc為旋轉筒10之臨界轉數(r.p.m.)。
(臨界速度、臨界速度比)
針對上述式6之「臨界速度」及「臨界轉數」進行詳細敍述。若參照圖12，則「臨界速度」係指於橫型旋轉式乾燥機內，對苯二甲酸之重力與作用於對苯二甲酸之離心力平衡之旋轉速度，理論上係指對苯二甲酸與旋轉筒10一併轉動之旋轉筒10之旋轉速度。再者，rω表示速度。又，所謂「臨界速度比」係指實際之旋轉速度相對於上述臨界速度之比。
(臨界速度)
針對臨界速度進行詳細敍述。關於臨界速度，由於對苯二甲酸之重力(mg)與離心力(mrω2)相同，故而下述式7成立。
mg=mrω2…式7
於此，m為對苯二甲酸之質量(kg)，g為重力加速度(m/s2)，r為旋轉筒10之半徑(m)，ω為角速度(rad/s)。
而且，根據上述式7能夠導出下述式8。
g=r(Vc/r)2…式8
於此，g為重力加速度(m/s2)，r為旋轉筒10之半徑(m)，Vc為旋轉 筒10之臨界速度(m/s)。
因此，能夠根據上述式8導出下述式1，而求出旋轉筒10之臨界速度(m/s)。
Vc=(rg)1/2=(D/2．g)1/2=2.21D1/2
Vc=2.21D1/2…式1
於此，Vc為旋轉筒10之臨界速度(m/s)，D為旋轉筒10之內徑(m)。
(臨界速度比)
其次，針對旋轉筒之臨界速度比進行說明。旋轉筒之臨界速度比α係指實際之旋轉速度V相對於臨界速度(Vc)之比，因此可藉由下述式2表示。
α=V/Vc．100…式2
於此，α為旋轉筒10之臨界速度比(%)，V為旋轉筒10之旋轉速度(m/s)，Vc為旋轉筒10之臨界速度(m/s)。
(臨界轉數)
再者，將臨界速度下之旋轉筒10之轉數稱為「臨界轉數」，且能夠根據下述式9而求出。
Nc=Vc．60/(πD)=2.21D1/2．60/(πD)=42.2/D1/2
Nc=42.2/D1/2…式9
於此，Nc為旋轉筒10之臨界轉數(r.p.m.)，Vc為旋轉筒10之臨界速度(m/s)，D為旋轉筒10之內徑(m)。
(實驗1：對苯二甲酸之分散狀態)
使用旋轉筒10之內徑為370mm之橫型旋轉式乾燥機，針對旋轉筒之臨界速度比α(%)與對苯二甲酸之乾燥速度Rd之關係進行實驗。配置於旋轉筒10內之加熱管11之間隙K為60mm。
首先，將含水率9wt%w.b.之對苯二甲酸批次式地投入至旋轉筒 10內。該對苯二甲酸之中位直徑為120mm，每1次之投入量為13kg。
然後，一面任意地改變臨界速度比一面使旋轉筒10旋轉，將旋轉筒10內部之對苯二甲酸之分散狀態拍攝成照片，並將對其進行追蹤所得之圖示於圖13。即，以能夠目視對苯二甲酸之行為之方式，於橫型旋轉式乾燥機之橫截面設置透明板，並通過該透明板將旋轉筒10內部之對苯二甲酸之分散狀態拍攝成照片，並對其進行追蹤。再者，圖13中之旋轉筒10之旋轉方向為逆時針方向。
於將臨界速度比設為10%而進行運轉時，對苯二甲酸於旋轉筒10之右側一半之區域進行窯動作(kiln action)。但是，於旋轉筒10之右側一半之區域成為塊狀，移動量較少，對苯二甲酸幾乎未分散至旋轉筒10之左側一半之區域。其表示於旋轉筒10內之左側一半之區域內，加熱管11與對苯二甲酸未充分地接觸。
然後，隨著將臨界速度比逐漸提高至20%、30%、40%、50%，對苯二甲酸之分散範圍逐漸擴大，對苯二甲酸分散至旋轉筒10之左側一半之區域。
進而，若將臨界速度比逐漸提高至60%、80%、100%，則產生對苯二甲酸黏附於旋轉筒10之內壁，與旋轉筒10一併旋轉之現象(以下稱為「一併旋轉」)。該一併旋轉係因「存在於相鄰之對苯二甲酸粒子之表面之自由水彼此之液體交聯力」與「藉由旋轉筒10之旋轉而產生之離心力」之合力強過「對苯二甲酸(包含其之脫水濾餅)之重力」而發生。若發生該一併旋轉，則變為對苯二甲酸難以自旋轉筒10內之上方朝向下方掉落，而於旋轉筒10內對苯二甲酸之混合狀態變差，因此，自加熱管11向對苯二甲酸之傳熱量下降，對苯二甲酸具有之液體成分之蒸發速度變慢。
根據上述實驗1，於使含水率9wt%w.b.之對苯二甲酸乾燥之情形時，若臨界速度比變為60%以上，則會發生一併旋轉，因此，可預測 若臨界速度比變為60%以上，則對苯二甲酸具有之液體成分之蒸發速度變慢。
再者，於圖13中記載於旋轉筒10內之實線之箭頭表示對苯二甲酸掉落之方向，虛線之箭頭表示加熱管11移動之方向。
(實驗2：對苯二甲酸之含液率)
使用旋轉筒10之內徑為1830mm之橫型旋轉式乾燥機，針對旋轉筒之臨界速度比α(%)與對苯二甲酸之乾燥速度Rd之關聯性進行實驗。於該實驗中，將含液率不同之4種試樣(對苯二甲酸)批次式地投入至橫型旋轉式乾燥機。各對苯二甲酸之含液率係對苯二甲酸1為5wt%W.B.、對苯二甲酸2為9wt%W.B.、對苯二甲酸3為13wt%W.B.、對苯二甲酸4為17wt%W.B.。
將上述實驗結果示於圖14。於該圖14中，於各試樣中，將旋轉筒之臨界速度比α為10%時之對苯二甲酸之乾燥速度之值規定為1，並藉由以該值作為基準之相對數值表示。使旋轉筒之臨界速度比α自10%逐漸提高，結果，不受對苯二甲酸之含液率之差異影響，乾燥速度逐漸變快。再者，儘管對苯二甲酸之含液率存在差異，但是若逐漸提高臨界速度比之值，則於某固定地點之前，乾燥速度以相同之速度變快。而且，於某臨界速度比迎來乾燥速度之速度峰值(乾燥速度變為最快之地點)。而且，若自該地點起進而提高臨界速度比，則此次乾燥速度逐漸地變慢，下降至原來之乾燥速度之值1左右。
於上述實驗結果中，以哪一臨界速度比迎來乾燥速度之速度峰值係根據對苯二甲酸之含液率而不同。具體而言，對苯二甲酸之含液率越高，臨界速度比以越小之值迎來乾燥速度之速度峰值。又，對苯二甲酸之含液率越低，乾燥速度之速度峰值之值越高。
亦如該實驗結果所明確表示般，較佳為將臨界速度比設為17~80%，更佳為將臨界速度比設為19~70%，進而較佳為將臨界速度比 設為25~65%。如圖14所示，由於伴隨臨界速度比之值自10%上升，乾燥速度呈山狀逐漸變化，故而為了獲得所期望之乾燥速度，可以自較低之臨界速度比及較高之臨界速度比之兩個臨界速度比中選擇。例如，於對水分13wt%W.B.之對苯二甲酸欲將乾燥速度設為1.5之情形時，可選擇下述2個。第1係將臨界速度比設定為20%之方法(選擇較低之臨界速度比之方法)，第2係設定為60%之方法(選擇較高之臨界速度比之方法)。於如此存在兩個選項之情形時，較佳為選擇較低之臨界速度比。其原因在於，臨界速度比越低、即旋轉筒10之轉數越低，則因機械之磨耗而導致之零件更換或使用電力等越少，因此，經濟性優異，且能夠降低環境負荷。再者，於上述例中，若乾燥速度較佳為快於1.5，則亦可將臨界速度比設為40%，而將乾燥速度設為約2。但是，若乾燥速度為1.5便足夠，則就上述經濟性或環境負荷降低等觀點而言，較佳為將臨界速度比設為20%。
又，較佳為供給之對苯二甲酸之含液率越低，則使臨界速度比之值越高。具體而言，於對苯二甲酸之含液率為5wt%W.B.之情形時，較佳為將臨界速度比設為19%~65%，於對苯二甲酸之含液率為9wt%W.B.之情形時，較佳為將臨界速度比設為19~55%，於對苯二甲酸之含液率為13wt%W.B.之情形時，較佳為將臨界速度比設為19~45%，於對苯二甲酸之含液率為17wt%W.B.之情形時，較佳為將臨界速度比設為19~40%。
再者，如上所述，若使臨界速度比之值變高，則旋轉筒10之轉數會增加。若旋轉筒10之轉數增加，則於旋轉筒10內產生之灰塵量會變多，且所產生之灰塵與於旋轉筒10內流動之載氣一併被排出至乾燥機外。由於在灰塵內亦包含多量之對苯二甲酸，故而較佳為回收該對苯二甲酸而再循環。具體而言，較佳為，將自乾燥機排出之載氣輸送至固氣分離機，藉由固氣分離機回收載氣中之對苯二甲酸，並使所回 收之對苯二甲酸返回至上游之反應槽等。
又，若觀察上述實驗2之結果圖14，則可知於使含水率9wt%w.b.之對苯二甲酸乾燥之情形時，若臨界速度比變為60%以上，則乾燥速度逐漸變慢，因此，「若臨界速度比變為60%以上，則對苯二甲酸具有之液體成分之蒸發速度變慢」之實驗1之預測正確。
(實驗3：旋轉筒10之內徑)
其次，使用旋轉筒10之內徑不同之2個橫型旋轉式乾燥機，調查旋轉筒之臨界速度比α(%)與對苯二甲酸之乾燥速度Rd之關聯性。旋轉筒10之內徑分別為370mm及1830mm。於該實驗中，將含水率9wt%w.b.之對苯二甲酸批次式地投入至橫型旋轉式乾燥機。將實驗結果示於圖15。再者，圖15之乾燥速度之值為相對數值。詳細而言，將臨界速度比為10%時之乾燥速度之值規定為1，並藉由以該值為基準之相對數值表示。
於將臨界速度比自10%逐漸提高之情形時，乾燥速度逐漸變快，於臨界速度比40%~50%之間乾燥速度變為最快。而且，已確認若進而提高臨界速度比，則乾燥速度逐漸地變慢。該乾燥速度之變化係即便旋轉筒10之內徑為不同之370mm及1830mm，亦幾乎不改變。因此，可知乾燥速度之變化幾乎不受旋轉筒10之內徑之長度影響。
(實驗4：對苯二甲酸之填充率)
其次，調查於改變旋轉筒10內之對苯二甲酸之填充率之情形時之旋轉筒之臨界速度比α(%)與對苯二甲酸之乾燥速度Rd之關聯性。具體而言，將13kg/h之對苯二甲酸投入至內徑370mm之橫型旋轉式乾燥機而進行實驗。配置於旋轉筒10之加熱管11之間隙K為60mm。又，該對苯二甲酸之中位直徑為120mm。
於圖16中，表示於改變填充率之情形時之臨界速度比與乾燥速度之曲線圖。該圖16之乾燥速度之值為相對數值。詳細而言，將填充 率為25%、且臨界速度比為10%時之乾燥速度之值規定為1，並藉由以該值為基準之相對數值表示。於將對苯二甲酸之填充率設為15%而進行運轉時，對苯二甲酸與加熱管11之接觸面積小，因此，乾燥速度最大僅提高至約1.5。另一方面，於將對苯二甲酸之填充率設為25%而進行運轉時，對苯二甲酸與加熱管11之接觸面積增加，乾燥速度最大上升至約2.3。進而，於將對苯二甲酸之填充率設為35%而進行運轉時，於粉體層(粉體之對苯二甲酸之層)之上層發生浮滑，以致與傳熱面不接觸之對苯二甲酸增多。其結果為，與以填充率25%進行運轉時相比，乾燥速度不會提高，乾燥速度之最大值為約2。但是，與以填充率15%進行運轉時相比，則乾燥速度較快。再者，於任一填充率下，均伴隨使臨界速度比自臨界速度比10%逐漸提高，而乾燥速度提高，且於臨界速度比40%~50%之間乾燥速度變為最快。而且，若進而使臨界速度比變高，則乾燥速度下降。
藉由以上之實驗，可知較佳為採用被處理物W之乾燥速度顯著地上升之填充率20~40%。若填充率η為20~40%，則每單位截面積之處理量變多，且乾燥速度亦變快。又，由於填充率η之上限不過大，故而表示良好之乾燥速度。更佳為將填充率設為25~30%。
再者，上述填充率可藉由以下之式3而求出。
η=Ap/Af．100…式3
於此，η為填充率(%)，Ap為對苯二甲酸相對於自由截面積所占之截面積(m2)，Af為自旋轉筒10之全部截面積減去全體加熱管11之截面積所得之自由截面積(m2)。再者，旋轉筒10之全部截面積Af係指旋轉筒10之任意橫截面中之旋轉筒10內部之截面積，不包含旋轉筒10之壁厚部分之面積。即，指基於旋轉筒10之內徑而計算之截面積。
(實驗5：加熱管11之間隙)
於圖17中表示加熱管11之間隙K。於該例中，表示間隙K於4個同 心圓行中全部相同之例。為此，預先使加熱管11之直徑越靠外側越大。相鄰之加熱管11之間(間隙)K之距離較佳為設為60~150mm。當然，可進行將加熱管11之直徑設為相同之直徑、使間隙K例如越靠外側越大等適當之變化。又，亦可採取下述之第1配置形態或第2配置形態。
其次，調查於改變加熱管11之間隙之情形時之旋轉筒之臨界速度比α(%)與對苯二甲酸之乾燥速度Rd之關聯性。於圖18中，表示作為實驗結果之旋轉筒之臨界速度比與對苯二甲酸之乾燥速度之曲線圖。該圖18之乾燥速度之值為相對數值。詳細而言，將加熱管11之間隙K為100mm、且臨界速度比為10%時之乾燥速度之值規定為1，並藉由以該值為基準之相對數值表示。
旋轉筒10之內徑為1830mm。又，製作圖18之曲線圖時之加熱管11之配置係設為與圖17相同。即，自旋轉筒10之中心朝向外側放射狀地配置加熱管11，使加熱管11之直徑自內側朝向外側逐漸地變大。藉此，將位於第1行~第n行之加熱管11之間隙K全部設為相同。例如，於加熱管11之間隙K為50mm之情形時，位於第1行~第n行之加熱管11之間隙K全部為50mm。再者，關於該加熱管11之配置，於下述圖20中亦相同。
將加熱管11之間隙K設為50mm而進行運轉，結果，於間隙K中流動之對苯二甲酸之量變少，對苯二甲酸幾乎未混合，乾燥速度較慢。其後，隨著將加熱管11之間隙K設為較長之80mm、100mm，乾燥速度逐漸變快。可推測其原因之一係於間隙K中流動之對苯二甲酸之量逐漸變多，對苯二甲酸良好地混合。再者，於任一填充率下，均隨著使臨界速度比自臨界速度比10%逐漸變高，而乾燥速度提高，於臨界速度比40%~50%之間乾燥速度變為最快。而且，若進而使臨界速度比變高，則乾燥速度下降。
根據以上之實驗，可知較佳為將相鄰之加熱管11之間(間隙)之距離設為60~150mm，更佳為將上述距離設為80~150mm，進而較佳為將上述距離設為80~100mm。
(外徑與內徑之關聯性)
於上述各說明或各式中，使用旋轉筒10之內徑D，而未使用外徑。但是，亦可修正上述各式，而使用外徑。針對該點，於以下進行詳細敍述。
於上述各式中，D為內徑，對用以使用外徑代替內徑之修正式進行記述。若將旋轉筒10之外徑設為Do，將旋轉筒10之板厚(壁厚)設為t，將內徑設為D，則該等之關係變為如下述式10般。
D=Do-(2×t)…式10
因此，只要將式10之右邊代入至上述各式之D即可。例如，臨界速度比之式可如下所般記述。
Vc=2.21D1/2…式1
Vc=2.21×(Do-2×t)1/2
再者，作為參考，表示STD等之旋轉筒10之壁厚t之一般之數值。存在旋轉筒10越大徑化，則為了保持其強度而壁厚t越增加之傾向，實際上大致以如下數值進行設計。於旋轉筒10之內徑D為0.3~6m之情形時，壁厚t成為3~100mm。
再者，本發明之橫型旋轉式乾燥機之內徑D較佳為設為1m~5m。一般而言，即便旋轉筒之臨界速度比α相同，亦為旋轉筒10之內徑D越小，則旋轉筒10之轉數越多。因此，於內徑D小於1m之情形時，存在如下問題：旋轉筒10之轉數顯著增加，耗費電力，因此，經濟性較差。又，於內徑D大於5m之情形時，存在如下問題：乾燥機大型化，耗費製造成本。
<關於加熱管11>
於本發明中，對於加熱管11，尺寸及配置可適當進行選擇，但是，於本發明者等人之面向高速旋轉化之過程中，獲得了如下見解：為了主要提高接觸效率、並且提高乾燥速度，下述之方法較為有效。
(加熱管11之配置)
先前係如圖26所示般，於旋轉筒10內放射狀地配置有加熱管11。於旋轉筒10內，對苯二甲酸(粉粒體)進入至移行至旋轉筒10下部之複數條加熱管11之間隙，並伴隨旋轉筒10之旋轉，而藉由複數條加熱管11沿旋轉方向被上撥。被上撥至靜止角之對苯二甲酸主要自越過靜止角之時點起開始崩落，轉為掉落運動。更詳細而言，超過靜止角限後，自位於更上方之複數條加熱管11之間如雪崩般掉落，與位於旋轉筒10下部之加熱管11碰撞。
掉落之對苯二甲酸再次進入至旋轉筒10下部之複數條加熱管11、11之間隙。由於對苯二甲酸掉落之角度與進入至加熱管11、11之間隙之角度不同，故而可明確對苯二甲酸不會迅速地通過加熱管11、11之間隙，而會滯留於加熱管11、11之外側(旋轉筒10之中心側)，對苯二甲酸與加熱管11之接觸效率較差。若接觸效率較差，則會產生對苯二甲酸之乾燥速度下降之問題。
又，由於對苯二甲酸掉落之方向與進入至複數條加熱管11、11之間之方向不同，故而存在掉落之對苯二甲酸與最內行(旋轉筒10之最中心側之行)之加熱管11、11碰撞，而運動能量暫時變為零(被重設)之問題。
本發明係為了解決上述問題而對加熱管11之配置進行了改良。
即，於橫型旋轉式乾燥機中，加熱管11、11…之配置理想為如下之配置形態，該橫型旋轉式乾燥機係於一端側具有對苯二甲酸之供給口，於另一端側具有對苯二甲酸之排出口，設置繞軸心旋轉自如之旋轉筒10，且於上述旋轉筒10內設置供加熱介質通過之多條加熱管11、 11…，且於將對苯二甲酸供給至上述旋轉筒10之一端側並自另一端側排出之過程中，藉由上述加熱管11、11…將對苯二甲酸加熱而使其乾燥。
上述加熱管11、11…群係配置成以上述旋轉筒10之中心作為中心之實質上之同心圓狀，且自該中心側圓上之第1基準加熱管S1芯連接至第2基準加熱管S2芯之連接線係選自下述(1)或(2)之配置形態中之一者或將該等組合而成之配置形態。
<參照圖21：斜直線狀形態>
(1)第1配置形態係各加熱管11、11…芯位於直接連接第1基準加熱管S1芯與第2基準加熱管S2芯之直線L1上，進而，相對於通過第1基準加熱管S1芯之半徑放射線J1，上述第2基準加熱管S2芯位於旋轉筒10之旋轉方向後方。
<參照圖19：曲線狀形態>
(2)第2配置形態係各加熱管11、11…芯位於連接第1基準加熱管S1芯與第2基準加熱管S2芯之曲線L2上，且越朝向第2基準加熱管S2芯越位於旋轉筒10之旋轉方向後方，進而，相對於通過第1基準加熱管S1芯之半徑放射線J1，第2基準加熱管S2芯位於旋轉筒10之旋轉方向後方。
即，如圖19及圖21所示，加熱管11、11…係以旋轉筒10之中心F作為中心而配置成同心圓狀，且配置於包含中心側圓上之第1基準加熱管S1之同心圓r1、第2基準加熱管S2之同心圓r2、位於旋轉筒10之最外側之最外加熱管11之同心圓r3在內之各同心圓上。
第1基準加熱管S1芯(參照圖19及圖21)係自位於旋轉筒10之最靠中心側之加熱管11群之行(「行1」：參照圖20)中任意選擇之加熱管11之芯(加熱管之中心)。
又，第2基準加熱管S2芯係指於複數條加熱管之「行」中(參照圖 20)，自位於旋轉筒10之最靠中心側之加熱管11(第1基準加熱管S1)，沿同一「列」而朝向外側數起，所期望之行數之加熱管S2之芯(加熱管之中心)。
第2基準加熱管S2芯之位置可根據對苯二甲酸之流動行為(該流動行為係被來源於對苯二甲酸之物性(形狀、大小、黏性、材料種類等)之主要因素、及來源於乾燥機之運轉條件之主要因素等所左右)而適當進行選擇。
此時，理想為將配置比ε=h2(第2基準加熱管S2之同心圓r2-第1基準(最內)加熱管S1之同心圓r1)/h1(旋轉筒10內表面-第1基準(最內)加熱管S1之同心圓r1)設為超過1/2。
又，於本發明中，理想為，至少針對自第1基準加熱管S1起至第2基準加熱管S2為止之區間，設為上述第1配置形態或第2配置形態之加熱管配置。
進而，於本發明中，亦包含第2基準加熱管S2芯之位置位於最外加熱管11之同心圓r3上之情形。
如此，採取第1配置形態或第2配置形態之區域可適當進行選擇，於圖21所示之例中，表示加熱管11之行數共7行，且第2基準加熱管S2之芯位於第4行之例。
圖21之例為第1配置形態之例，圖19及圖20之例為第2配置形態。
圖21之例之共7行之全部均為第1配置形態。即，位於直接連接第1基準加熱管S1芯與第2基準加熱管S2芯之直線L1上，進而，相對於通過第1基準加熱管S1芯之半徑放射線J1，第2基準加熱管S2芯位於旋轉筒10之旋轉方向後方。
於圖19及圖20之例中，共9行之全部均為第2配置形態。即，各加熱管11、11…之芯位於連接第1基準加熱管S1芯與第2基準加熱管S2 芯之曲線L2上，且越朝向第2基準加熱管S2芯越位於旋轉筒10之旋轉方向後方，進而，相對於通過第1基準加熱管S1芯之半徑放射線J1，第2基準加熱管S2芯位於旋轉筒10之旋轉方向後方。
再者，於圖19及圖20中，將旋轉筒10之中心點F設為起點，將通過第1基準加熱管S1芯之線設為半徑放射線J1，將通過第2基準加熱管S2芯之線設為半徑放射線J2而分別表示。上述h1及h2之各距離係根據半徑放射線J2上之距離而求出即可。
(加熱管之其他曲線狀或直線狀配置)
此外，於本發明之另一較佳之形態下，亦可設為如下配置：於旋轉筒10之旋轉軸之同心圓上，隨著位於自中心側起至外側，而使相鄰之加熱管11之間隙變大。圖19~圖21係設為隨著自中心側朝向外側，而使相鄰之加熱管11之間隙逐漸變大之配置之例。
又，作為連接第1基準加熱管S1芯與第2基準加熱管S2芯之曲線L2，可設為擺線(於粒子最快地降下之情形時所繪之線)、柯努螺線(於平滑地降下之情形時所繪之線)或對數曲線、圓弧線或與其等線近似之線等。
於圖25中，表示如下形態之例：將加熱管11、11…之內側配置成按照第2配置形態之曲線狀，關於外側部分係沿半徑方向(放射方向)。
於圖22中，表示如下形態之例：將加熱管11、11…之內側配置成按照第2配置形態之曲線狀，關於外側部分係沿半徑方向(放射方向)。
於圖24中，表示如下之例：將加熱管11、11…配置成按照第1配置形態之斜直線狀，關於外側部分係自中間之同心圓上至最外側之同心圓，介裝有斜直線狀之加熱管之列。
另一方面，如可根據該等例推測般，雖於圖式中未表示具體 例，但亦可組合第1配置形態與第2配置形態而配置。
關於全部行，於不採用第1配置形態或第2配置形態，而採用其等配置形態直至中途為止之情形時，亦如上所述般，理想為將配置比ε=h2(第2基準加熱管S2之同心圓r2-第1基準(最內)加熱管S1之同心圓r1)/h1(旋轉筒10內表面-第1基準(最內)加熱管S1之同心圓r1)設為超過1/2。
(作用效果)
藉由如上所述般將加熱管11配置成曲線狀或斜直線狀，而使對苯二甲酸掉落之方向與對苯二甲酸進入至複數條加熱管11之間之方向近似，而掉落之對苯二甲酸不較大地改變其運動方向而進入至複數條加熱管11、11之間隙。進入至加熱管11、11之間隙之對苯二甲酸自旋轉筒10之內側流動至外側，並到達旋轉筒10之筒壁。藉由選定加熱管11之配置，而使對苯二甲酸迅速地通過加熱管11之間隙，而不滯留於加熱管11之外側(旋轉筒10之中心側)，而對苯二甲酸與加熱管11之接觸變佳，因此，能夠使乾燥效率提高。又，對苯二甲酸與加熱管11之接觸面積增大，兩者之接觸時間亦增加，因此，就該方面而言亦能夠使乾燥效率提高。
又，由於對苯二甲酸平滑地進入至加熱管11、11之間隙，故而加熱管11自對苯二甲酸受到之衝擊變小。因此，與如先前般配置加熱管11之情形相比，能夠使加熱管11之直徑變小，能夠增加加熱管11之條數。其結果為，作為整體而加熱管11之傳熱面積增加，能夠使乾燥效率提高。
此外，於先前之裝置中，由於掉落之對苯二甲酸與加熱管11碰撞，故而產生了對苯二甲酸(粉粒體)之破碎，但根據上述較佳之形態，能夠防止或抑制破碎。其結果為，最終製品(乾燥製品)之粒度分佈穩定，並且細粉減少而亦能夠降低排氣處理設備之負荷。
再者，各加熱管11、11…之直徑或壁厚可適當進行選擇。
(加熱管11之條數)
亦可將位於同心圓上之加熱管11之條數全部設為相同，但於將加熱管11設為直線狀之情形時，較佳為如圖24所示般，將自旋轉筒10之最外周至中間附近之加熱管11之條數設為多於自旋轉筒10之中間附近至最內周之加熱管11之條數。如此，藉由增加自中間附近至最外周之加熱管11之條數，能夠將相鄰之加熱管11、11之間之距離設為自最內周至最外周大致相同。而且，藉由增加加熱管11之條數，加熱管11之傳熱面積增加，而能夠使向旋轉筒10之外周側移動之對苯二甲酸之乾燥效率提高。
(加熱管11之直徑)
亦可將加熱管11之直徑全部設為相同，但亦可如圖20所示般，隨著自旋轉筒10之內周側朝向外周側，逐漸使直徑變大。如此，藉由改變加熱管11之直徑，能夠將相鄰之加熱管11之間之距離設為自內周至外周大致相同。藉由如此使加熱管11之直徑變大，加熱管11之傳熱面積增加，而能夠使向旋轉筒10之外周側移動之對苯二甲酸之乾燥效率提高。
(加熱管11之排列之決定方法)
針對加熱管11之排列之決定方法，一面參照圖20一面進行說明。再者，藉由「行列」表示加熱管11之排列，將旋轉筒10之徑向(自旋轉筒10之中心側朝向外側之方向)之排列設為「行」，將圓周向之排列設為「列」。
藉由改變相鄰之列間之距離(例如列1與列2之間之距離)及相鄰之行間之距離(例如行1與行2之間之距離)，能夠改變對苯二甲酸之分散性或流動性。
例如，若以圖20之施加有影線之加熱管11(以下稱為「基準加熱 管11」)為基準考慮，則作為列間距離，除可考慮(1)之加熱管11與基準加熱管11之距離、(5)之加熱管11與基準加熱管11之距離以外，可考慮(2)之加熱管11與基準加熱管11之距離、(8)之加熱管11與基準加熱管11之距離、(4)之加熱管11與基準加熱管11之距離、(6)之加熱管11與基準加熱管11之距離，且使該等成為上述固定值以上。又，作為行間距離，可考慮(3)之加熱管11與基準加熱管11之距離、(7)之加熱管11與基準加熱管11之距離，且使該等亦成為上述固定值以上。再者，相鄰之加熱管11之距離較佳為設為80~150mm。
如上所述，列間距離及行間距離成為決定加熱管11之排列時之約束條件。以一面按照該約束條件，一面儘可能地使傳熱面積變廣、並且使流動性變良好之方式，改變加熱管11之直徑、列數及行數而嘗試各種變化，採用傳熱面積最廣、且流動性最佳之排列，而設計製品。再者，實際地對加熱管11之排列進行研究，結果，於使列之曲率逐漸地變大之情形時，藉由使加熱管11之直徑逐漸地變小，且使行數逐漸地變多，能夠將傳熱面積設為最廣。相反，於使列之曲率逐漸變小之情形時，藉由使加熱管11之直徑逐漸地變大，且使行數逐漸地變少，能夠將傳熱面積設為最廣。
再者，於圖19~圖25中，表示配置有複數行加熱管11之例，但亦可如圖13所例示般僅配置1行加熱管11。

Claims (6)

  1. 一種對苯二甲酸之乾燥方法，其特徵在於：其係使用橫型旋轉式乾燥機，該橫型旋轉式乾燥機係構成為設置有於一端側具有對苯二甲酸之供給口、於另一端側具有對苯二甲酸之排出口之繞軸心旋轉自如之旋轉筒，且於上述旋轉筒內設置有供加熱介質通過之加熱管群，且伴隨上述旋轉筒之旋轉而藉由上述加熱管群將對苯二甲酸沿旋轉方向上撥，於將對苯二甲酸供給至上述旋轉筒之一端側並自另一端側排出之過程中，藉由上述加熱管群將對苯二甲酸間接加熱而使其乾燥者，且以藉由下述式1、式2所規定之臨界速度比α成為17~未達80%之方式，使上述旋轉筒旋轉，而使對苯二甲酸乾燥；Vc=2.21D1/2…式1 α=V/Vc．100…式2於此，Vc為旋轉筒之臨界速度(m/s)，D為旋轉筒之內徑(m)，α為旋轉筒之臨界速度比(%)，V為旋轉筒之旋轉速度(m/s)。
  2. 如請求項1之對苯二甲酸之乾燥方法，其中供給至上述橫型旋轉式乾燥機之對苯二甲酸之含液率為3~19wt%W.B.。
  3. 如請求項1之對苯二甲酸之乾燥方法，其中以藉由下述式3所規定之對苯二甲酸之填充率η成為20~40%之方式，將對苯二甲酸供給至上述旋轉筒內，η=Ap/Af．100…式3於此，η為填充率(%)，Ap為對苯二甲酸相對於自由截面積所占之截面積(m2)，Af為自旋轉筒之整個截面積減去全體加熱管之截面積所得之自由截面積(m2)。
  4. 如請求項1之對苯二甲酸之乾燥方法，其中將上述加熱管呈放射狀或於同心圓上配置複數條，且相鄰之加熱管之間之隔開距離為60~150mm。
  5. 一種橫型旋轉式乾燥機，其特徵在於：其係構成為設置有於一端側具有對苯二甲酸之供給口、於另一端側具有對苯二甲酸之排出口之繞軸心旋轉自如之旋轉筒，且於上述旋轉筒內設置有供加熱介質通過之加熱管群，且伴隨上述旋轉筒之旋轉而藉由上述加熱管群將對苯二甲酸沿旋轉方向上撥，且於將對苯二甲酸供給至上述旋轉筒之一端側並自另一端側排出之過程中，藉由上述加熱管群將對苯二甲酸間接加熱而使其乾燥者，且構成為能夠以藉由下述式1、式2所規定之臨界速度比α成為17~未達80%之方式，使旋轉筒旋轉，Vc=2.21D1/2…式1 α=V/Vc．100…式2於此，Vc為旋轉筒之臨界速度(m/s)，D為旋轉筒之內徑(m)，α為旋轉筒之臨界速度比(%)，V為旋轉筒之旋轉速度(m/s)。
  6. 如請求項5之橫型旋轉式乾燥機，其中上述橫型旋轉式乾燥機之上述旋轉筒之旋轉軸係相對於水平面係傾斜設置，且上述旋轉筒之一端側位於較另一端側更高之位置，且上述旋轉軸與水平面之間之傾斜角為0.057~2.86度。
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