JPH0113894B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はでんぷんの流動化操作を行うための装
置に関する。 流動床（流動化ベツト）は広範囲な種類の化学
反応及び／又はユニツト操作を行うため化学工業
において多年にわたつて使用されてきた。流動床
システムの主要な利点の１つは、床にて生ぜしめ
られた激しい撹拌によつて、大きな熱伝導特性が
得られ、しかも床内で固形物とガスとの完全な混
合が得られる点である。 流動床システムの重大な欠点の１つは、チヤン
ネリングとして知られている現象であり、この現
象が生じると固形物相に気体ポケツトが形成さ
れ、気体が固形物相に緊密に接触せずに流動床を
移動することになる。これは、固形物相を流動化
する技術において、特に重大な問題であり、これ
は特にでんぷんを流動化することを困難なものと
する。 流動化が困難な固形物を流動化するための重要
な改良が、米国特許第3967975号及び第4021927号
に開示されたような流動化方法とその装置を用い
ることによつて達成された。この内容を参考まで
に説明すれば次の通りである。これら２つの特許
において使用されている流動床システムは、別個
の３つの流動化帯域を有する、即ち先ず上部と下
部の流動化帯域を有し、これら流動化帯域にはそ
れぞれパドル形式の撹拌部材が設けられて、より
完全な混合を促進し得るようになつている。上部
と下部の流動化帯域のそれぞれは、熱伝達媒体に
よつて取り囲まれた複数の管状帯域によつて互い
に連通し、これによつて流動床から又はこの床へ
の伝達熱が、その全てではないにしても殆んどが
管状流動化帯域の壁部を通して通過する。 本発明は上述した特許に開示された装置の改良
に関するものであつて、その場合本発明は、リア
クターから流動化された固形物のでんぷんを排出
するための改良された手段を含むでんぷんの乾燥
に用いられる装置に関する。 本発明の目的は、流動床システムから流動化さ
れた固形物のでんぷんを排出するための改良され
た装置を提供することである。 本発明のより特別な目的は、従来使用されてい
た形式のロータリーエアロツクを使用する必要の
ない流動床システム用の改良された排出手段を提
供することであつて、これは流動床の上部流動化
帯域における床の高さレベルを制御することがで
きるようになつている。 本発明の上記目的及び他の目的並びに利点は、
本発明の理解のために後述する図面に関連した実
施例を参照すればよい容易に理解される。 本発明は付着又は密集して固まるような傾向を
有している固形状の粒子状物質のでんぷんを流動
化することに関するものである。本発明に係る装
置は、粒子状物質のでんぷんが流動化され且つ流
動化される間に移送熱にさらされる（これは、一
般に、粒子状物質のでんぷんへ熱を与えるために
行われる）ような化学及び／又は物理的な方法に
有利に用いることができるものである。以下、本
発明の流動化装置で処理される粒子状物質はでん
ぷんである。 本発明の一実施例に係る流動化システムを備え
た改良された装置は、上部の撹拌流動化帯域と下
部の撹拌流動化帯域とを有し、そして中間の流動
化帯域が複数の管状帯域から形成され、この中間
流動化帯域は上部と下部の流動化帯域にそれぞれ
連通し、これによつて流動化気体は、下部の撹拌
流動化帯域と中間帯域とを通して上部の撹拌流動
化帯域へと上方に流通し、３つの帯域のそれぞれ
にて固形物を流動化するようになつている。本発
明の一実施例に係る改良された構成によれば、上
述した３つの帯域に対してほぼ平行に延びるほぼ
垂直な流動化帯域又はレツグを備えた排出手段を
有しており、これは、基部近くで流動化媒体を供
給するための手段と、平行な帯域の基部よりも上
方の高さ位置で流動化された固形物を運び去るた
めの手段とを有している。本発明に係る装置によ
れば、流動化固形物は上部又は下部の流動化帯
域、好ましくは上部の流動化帯域から排出レツグ
へと移送され、ここで流動化固形物はその基部か
ら供給された流動化気体によつて流動化される。
固形粒子状物質はレツグに設けられた出口手段か
ら運び去られ、この出口手段は、上部の流動化帯
域に存在する流動化固形物の高さレベルを決める
ために、所望される場合にはその位置を再配置さ
れることができるようになつている。 かくして本発明の排出システムを用いることに
より、流動化固形物は、排出レツグ及びこれに設
けられた出口手段を通して流動化帯域から運び去
られ、この場合従来の流動化システムにおいてし
ばしば用いられた形式のロータリーエアロツクを
使用する必要はない。本発明に係る流動化システ
ムによれば更に、上部の撹拌流動化帯域に存する
流動化固形物の高さレベルを決定することのでき
る高さレベルに、排出システムを配置できるとい
う利点も有している。 上述した構成の代りに、上部流動化帯域に存す
る流動化固形物のレベルとは異つたレベルで排出
レツグを操作するように構成することもできる。
かくして排出レツグへの流動化気体の流れを変え
ることができ、レツグへの流動化気体を制御する
ことによつて、上部流動化帯域における固形物の
所定の高さに対し、排出レツグにおける所望の高
さを得ることができる。 上述した流動化システムに供給されるでんぷん
が27重量％の湿分を越えない含水量を有するよう
に制御されれば、流動床システムは、でんぷんに
さしたるダメージを与えることなく、より高い温
度で、即ち排出気体の高い湿球温度で操作され得
ることが明らかとなつた。従つて遠心ケーキの形
態で湿式磨砕（ウエツトミリング）により生成さ
れたでんぷんが、約28乃至45重量％の範囲の含水
量を有している場合には、この遠心ケーキでんぷ
んを乾燥されたでんぷんと混合させるためにこの
乾燥されたでんぷんを再循環させることが望まし
い。19重量％以下の含水量を有している再循環さ
れた乾燥でんぷんの量は、流動床ドライヤーに供
給されるでんぷんの全含水量が27重量％を越えな
いように調整される。 ここで本発明の実施例をまとめて説明してお
く。本発明に係る流動床操作を行う装置は、その
流動床が、上部の流動化帯域と下部の流動化帯域
とを有し、上部と下部の流動化帯域にはそれぞれ
その中に撹拌手段を備えている。上部と下部の流
動化帯域の中間に複数の管状帯域が配置されてい
る。上記複数の流動化帯域にほぼ平行に、排出レ
ツグが配置され、このレツグは、下部の流動化帯
域から流動化固形物を受け入れ、流動化固形物
は、このレツグにおいて上部の帯域における流動
化固形物のレベルとほぼ等しいレベルで流動化さ
れ、固形物の一部は、排出レツグにおける位置可
変の排出手段から運び去られることができる。 以下に本発明の図示した実施例を説明する。 本発明の一実施例における基本的な思想は、米
国特許第3967975号及び第4021927号に開示された
形式の流動床（流動化ベツド）リアクター用の改
良された排出システムに存する。第１図には、上
記特許に開示された形式の流動床システムが示さ
れており、このシステムは上部の流動化帯域１０
を有し、該流動化帯域はこの中に配置され軸方向
に延びる撹拌軸１２を有している。軸１２には複
数の撹拌ブレード１４が装着され、これによつて
上部の流動化帯域１０内で混合を容易に行うこと
ができるようになつている。上部の流動化帯域に
は更に供給入口１６が設けられ、この入口を通し
て流動化されるべき材料が供給される。 上部の流動化帯域１０の下方には、下部の流動
化帯域１８が配置され、この流動化帯域にも撹拌
軸２０と、複数の機械的な撹拌部材２２とが設け
られて下部の流動化帯域１８内で混合が行われ得
るようになつている。上部と下部の流動化帯域１
０及び１８の両者に設けられた撹拌部材が、適宜
なモータ又は類似の駆動手段（図示せず）によつ
て駆動されることは、当業者には良く理解される
ところである。 上部と下部の流動化帯域１０及び１８の中間部
分には、複数の管状流動化帯域２４が配置され、
この流動化帯域２４は上部流動化帯域１０と下部
流動化帯域１８の両方に連通している。中間のな
いしは管状の流動化帯域２４には、管２４を取り
囲むジヤケツト２６が設けられ、蒸気の如き適宜
な熱交換媒体が入口３０から供給され、排出口２
８を通して排出され、管状帯域２４に熱を供給
し、又はここから熱ち持ち去ることができるよう
になつている。上述した特許の明細書に開示され
ているように、管状帯域２４の横断面積は、上部
又は下部の流動化帯域１０又は１８のそれぞれの
横断面積よりも小さく形成されている。そして流
動化する空気は、従来公知の種々の技術のうちの
いずれかの技術に従つて、適宜な入口３２を通し
て下部の流動化帯域１８に供給される。 第１図に示した流動化システムの使用時には、
流動化されるべき粒子状の固形物質のでんぷんが
好ましくは供給口１６から導入され、（流動化す
る気体）は入口３２から下部の流動化帯域１８に
供給される。下部の流動化帯域１８に供給された
流動化気体は、下部の流動化帯域１８と、管状帯
域２４と、上部の流動化帯域１０に存する固形物
を流動化する働きをなす。かくして流動化気体
は、一般の技術に従つて構成されたサイクロン分
離器又は類似の装置に送られるべく、排出口３４
から排出され、この排出口３４は上部の流動化帯
域１０の最上部の近くに位置している。第１図に
示した実施例においては、所望される場合に、流
動化された固形物は、下部の流動化帯域１８の内
部に通じている排出口３６から排出される。 第２図は本発明の思想に基づき構成された改良
されたエアリフト−レツグ排出システムを示し、
第２図に示したこの流動床システムは、第１図に
示したシステムと同様に上部の流動化帯域１０
と、下部の流動化帯域１８と、排出手段の近くで
中間管状帯域を取り囲むジヤケツト２６とを有し
（第２図は管状帯域２４が見えない状態で示して
ある）、そしてこれは、長く延びた管状流動化帯
域３８を有し、この流動化帯域は、上部と下部の
流動化帯域１０及び１８及び中間の管状流動化帯
域２４に対してほぼ平行にしかも垂直に延びてい
る。エアリフト排出レツグ３８はその下端４０が
排出口３６に通じ、しかもその上端が流動化気体
の排出口３４に通じている。 本例においては、排出口３６がプリナム室４０
を有し、この室に流動化気体、例えば空気が供給
される。エアリフト排出レツグは更に調節可能な
排出口４４を有し、これの高さレベルは、流動化
されるべきシステムに応じて変えることができ
る。この目的のために、エアレツグ排出管３８の
部分に複数のカラー４６，４８及び５０が設けら
れ、これらカラーのうちの１つのカラー５０が排
出口４４を担持している。エアレツグ排出管３８
における排出口４４の高さレベルを、例えば高く
したい場合には、カラー４６と、５０を取り除き
それらの位置を逆にして、排出口４４を担持する
カラー５０をカラー４６よりも上の位置に配置せ
しめる。同様にして排出口４４を低くしたい場合
には、排出口４４が第２図に示した状態よりも低
いレベル位置に来るように、カラー５０と４８の
相対位置を単に逆にすれば良い。 本例におけるシステムの使用時には、流動化気
体がプリナム室４２にだけ供給されるか又はこの
プリナム室と流動化気体の入口３２とに同時に供
給される。かく供給された流動化気体は、上部及
び下部の帯域１０及び１８並びに中間管状流動化
帯域２４とエアリフト排出レツグ３８において固
形物を流動化する用をなす。流動化されるべき固
形物は供給入口１６に供給され、上部流動化帯域
１０と中間管状流動化帯域２４と下部の流動化帯
域１８との内部で流動化され、次いで下部の流動
化帯域から排出口３６へと移動する。流動床シス
テムを通して下方に向けて流通した粒子状固形物
は、排出口３６を通過するが、プリナム室４２に
供給された流動化気体によつて、エアレツグ排出
管３８へと持ち上げられ、この排出管３８におい
ては固形物の高さレベルが流動化帯域１０におけ
るそれに対応して確立される。上部の流動化帯域
１０における流動床の高さよりも上に位置する粒
子状固形物は、回収のため排出口４４を通して下
方へと通過する。このように、エアリフトレツグ
排出管３８に設けられた排出口４４の高さは、レ
ツグ３８における流動化気体の流量と協働して、
上部の流動化帯域１０における流動化固形物の高
さレベルを決定する。エアリフトレツグ排出管３
８を通る流動化気体は、流動化気体排出口５０を
通して排出され、サイクロン又はその類似装置に
送られる。その場合これは、入口３２に供給され
た流動化気体と共に又はこの流動化気体なしで排
出されることができ、後者の場合のこの流動化気
体は出口３４を通して排出される。 図示したようなエアレツグ排出管を使用した場
合には、従来用いられた形式のロータリーエアロ
ツクを用いる必要はなくなり、一方、上部の流動
化帯域１０における流動化固形物の高さレベルを
固定することのできる利点が得られる。更に排出
レツグによつて生成物を有意な高さに上昇させる
ことができる。 上述した形式の流動床システムをでんぷんの乾
燥に用いる場合、上部と下部の撹拌帯域はでんぷ
んのチヤンネリングを阻止する働きをなし、従つ
て乾燥操作の効率を改善することができる。しか
しながらシステムに供給された実質的にすべての
熱が、複数の流動化帯域を取り囲んでいるジヤケ
ツト２６に導入された熱交換媒体によつて供給さ
れ、上記流動化帯域はそれぞれ、上部と下部の流
動化帯域の横断面積よりもより小さな横断面積を
有している。 上述した形式の流動床システムをでんぷんの乾
燥に用いた場合に、流動床システムに供給される
でんぷんの含有量を27重量％の湿気以下に留める
ことができるということは重要なことである。当
業者であれば良く理解できるように、エネルギー
を保存すべきであるとする見地と排出ガスの体積
を減少させようとする見地（汚染を制御するため
にきれいな粒子にさらされる）との両方の見地か
ら、流動床ドライヤーを可能な最高の温度で操作
することが望ましい。しかしながら、遠心ケーキ
が流動床ドライヤーで乾燥され、流出ガス流の湿
球温度が高いとき（即ち約57℃より高い湿球温
度）、ドライヤーから回収されたでんぷんがダメ
ージを受け、でんぷんのアルカリスラリーの粘度
が増大したり又はゲル化したでんぷん細粒のパー
セントが増大したりすることになることが知られ
ている。この問題を解消するために、床（ベツ
ド）に供給された熱と流入空気の温度とを低下さ
せて、流出ガスの湿球温度を約57℃以下にしなけ
ればならない。同じ乾燥能力を維持するために、
ドライヤーに供給する空気量を増大させなければ
ならず、これによつてエネルギーと動力のコスト
が上昇する。 予期しないことであつたが次のような事実が明
らかとなつた。即ち、流動床ドライヤーに供給さ
れたでんぷんが27％よりも多くの湿分を含んでい
ない場合には、流動化ドライヤーは、でんぷんに
全くダメージを与えることなく、排出ガスの湿球
温度が約57℃以上になるような有意な高い温度
で、操作されることができるということである。 本発明の具体的な構成によれば、28％又はそれ
以上の湿分を含んでいるでんぷんが、流動床ドラ
イヤーから再循環された乾燥でんぷんに配合（ブ
レンデイング）され、その場合、配合されたでん
ぷんの含水量が27％又はそれよりも少なくなるよ
うに乾燥されたでんぷんの量が調節されて、かく
配合されたでんぷんが第１図又は第２図に示す形
式の流動床リアクターに供給される。かくしてド
ライヤーは、その排出ガスの湿球温度が54℃以
上、好ましくは60乃至95℃の状態の温度で作動さ
れる。でんぷんの湿気レベルが27％又はそれ以下
になるので、流動化ドライヤーに採用された上昇
された温度によつて、操作コストを最小にして、
でんぷんに重大なダメージを与えることなくドラ
イヤーの能力を増大せしめることができる。 本発明を実際に有利に適用できる具体例として
は、乾燥されるべきでんぷんが、一般のでんぷん
湿式磨砕プロセスによつて遠心器で得られたケー
キである場合であり、その際このケーキは約28乃
至45重量％の湿気を含んでいる。このような湿分
を持つたでんぷんは、ドライヤーで乾燥されたで
んぷんの一部を再循環することにより、ドライヤ
ーから得られたこのでんぷんと配合される。ドラ
イヤーで生成されて回収された乾燥でんぷんは一
般に約２乃至19重量％の範囲の湿気を含んでいる
（ただこれは、乾燥でんぷんの所望される使用状
態に依存する）。 第１図に示した構成の場合には、乾燥されたで
んぷんが排出口３６から運び出され、その一部は
管５４から回収される。他の部分は管５６を通し
て再循環され、ブレンダー５８に送られる。一
方、このブレンダー５８には遠心ケーキが管６０
から供給され、かくして27％又はそれ以下の含水
量を持つたでんぷん供給物が作られる。 第２図に示した実施例においては、乾燥された
でんぷんがエアリフト−レツグ排出口３８におけ
る排出口４４を通して運び出される点を除いて、
第１図の場合と同様な操作が行なわれ、一部が遠
心ケーキとブレンデイングされるべく再循環され
て、乾燥に適した所望のでんぷんが作られる。こ
のようなでんぷんは先にも説明したように、入口
１６を通して上部の流動化帯域１０に供給され
る。 以上本発明の基本的な概念を説明したが次にそ
の具体的な実施例を説明する。ただ本発明は以下
に述べる実施例に限定されるべきものではなく、
この実施例はあくまでも本発明の理解のために例
示したに過ぎないものであることを付言してお
く。 実施例 １ この実施例はでんぷんの乾燥のために第２図に
示した構造を有する流動床ドライヤーを用いた場
合の例である。 幾つかの異つた試験が、低い方で約21重量％か
ら高い方で約27重量％までの範囲の各種の含水量
を持つたでんぷんを用いてなされている。これら
各場合において、流動床システムから取り出され
た乾燥されたでんぷんの一部が、再循環されて、
30乃至35重量％の各種の含水量を持つた遠心ケー
キ状のでんぷんと配合（ブレンデイング）され
る。 各種の試験において使用した操作条件は次の表
に示す通りである。

【表】 この表から明らかなように試験Ｌを除くすべて
の試験では27％又はそれより少ない含水量を持つ
でんぷんを使用している。でんぷんの状態は、ダ
メージの観点から、アルカリ感度試験によつて測
定し、その場合１重量％の水酸化ナトリウム溶液
と50mlの蒸留水との150mlの溶液を電気的な撹拌
器で活発に撹拌した。それから88ｇのでんぷんの
主成分を撹拌した溶液の渦に５乃至６秒の範囲で
加えた。撹拌は５分間続けた。溶液の粘度は、
20rpm.のNo.１のスピンドルを備えたRVT又は
RVFタイプのブルツクフイールド（Brookfied）
粘度計を用いて直接測定した。センチボアズ
（CP）は、粘度計を20秒間作動させた後に読み取
つた。 フイーダーの全体の含水量を減少させるよう
に、乾燥でんぷんを遠心ケーキとブレンデイング
したＡ乃至Ｋの各試験においては、アルカリ感度
はほぼ21センチポアズ以下であり、これはでんぷ
んのダメージを最小に留めるものである。しかし
試験Ｌにおいては、アルカリ感度試験においてア
ルカリ溶液と接触したでんぷんは、ことごとくペ
ースト化し、広範囲なでんぷんのダメージを示し
た。 約27％又はそれ以下の湿度レベルを有する供給
でんぷんを得るべく遠心ケーキと乾燥されたでん
ぷんとをブレンデイングしたものを用いることに
よつて、流動化システムが、次のような状態で、
即ち排出空気の湿球温度がかなり高くしかも同時
にでんぷんのダメージを阻止しないしは実質的に
減少させた状態で作動できるということが、これ
らの試験を通して説明することができる。 他の改良として、でんぷんが管状帯域２４を通
して上部の流動化帯域１０へと上方へ流れるよう
に、管状帯域２４においてでんぷんの流れを容易
にし又はこれを助長させることが、場合によつて
は望ましいことがある（上記上部の流動化帯域に
おいては実際に多くの乾燥が行われているものと
考えられる）。１つの適切な技術としては、第１
図に示すように１つ又はそれ以上の管状帯域２４
に空気を注入する空気入口管５２を設けることで
ある。この実施例に制限されることなく理論的に
は、空気注入管５２は、多量の熱い乾燥でんぷん
を管状帯域２４から上部の流動化帯域１０に運
び、全体の乾燥操作を容易にせしめる用をなすも
のと考えられる。 本発明の他の実施例が第３図に示されており、
第３図にはエアリフト排出システムの改変具体例
が図示されている。でんぷんの乾燥に用いること
のできる第２図に示した如きエアリフト排出レツ
グで作動する場合には、でんぷんの含水量がやや
多い場合（例えば約12重量％以上）、排出レツグ
に供給されるべきでんぷんが排出口３６を通して
下部の流動化帯域から出るときに、でんぷんが排
出レツグ３８から運ばれにくいということが明ら
かとなつた。含水量の多いでんぷんが所望される
場合には、場合によつては、エアリフト排出レツ
グ３８を改変してこれに供給されるべきでんぷん
が、第２図に示すように下部の流動化帯域１８か
らではなくて、第３図に示すように上部の流動化
帯域１０からエアリフト排出レツグ管３８に流れ
るようにすることが望ましいことが明らかとなつ
た。このエアリフトレツグ排出システムは他の点
では第２図の実施例と同じでありしかも同じ形態
で作動する。ただ主要な相違点は、第３図に示す
ように、排出口３６′によつてでんぷんが上部の
流動化帯域１０から排出レツグ３８の下部へと流
れ得るようになつている点である。 以上本発明の好ましい実施例を説明したが、本
発明はこれら実施例に限定されず、本発明の精
神、特に特許請求の範囲の構成から逸脱すること
なく、構成、動作及び使用形態を各種改変できる
ことは当然である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の流動床リアクターの断
面図、第２図は第１図に示した流動床システムに
エアリフトレツグ排出システムを設けた装置の立
面図、第３図は第１図に示した流動床システムに
第２図とは異るエアリフト−レツグ排出システム
を備えた装置の立面図である。 １０……上部の流動化帯域、１４，２２……撹
拌ブレード、１６……入口、１８……下部の流動
化帯域、２４……管、管状帯域、３８……レツ
グ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ でんぷんの流動化操作を行うための装置であ
   つて、 (a) 直立して延びているハウジングを有し、この
   ハウジングは、上部の流動化室および下部の流
   動化室と、これらの上部室と下部室の中間に位
   置すると共にこれらに連通している端部の開口
   した複数の管とを区画し、前記上部と下部の流
   動化室の両方がその中に機械的な攪拌手段を有
   し、 (b) 上部の流動化室にでんぷんを供給するための
   入口手段を有し、 (c) 下部の流動化室に流動化する流体を供給する
   手段を有し、それにより流体は、下部の流動化
   室と、管と、上部の室とを通して上方に流通し
   て、その中のでんぷんを流動化状態に維持する
   ことができるようになつており、 (d) ほぼ直立したレツグと、このレツグに流動化
   流体を供給する手段と、でんぷんを前記流動化
   室の一つから前記レツグに供給する手段と、で
   んぷんを前記レツグから取り出すためにレツグ
   に設けられた手段とを備えた排出手段を有し、
   前記レツグに供給された流体がその中のでんぷ
   んを流動化するのに役立つようになつている装
   置。 ２ 機械的な攪拌手段が、上部と下部の室のそれ
   ぞれに装着された回転可能な複数の攪拌ブレード
   を有する、特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 複数の管を取り囲む熱伝達手段を有する、特
   許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４ 各管の横断面積が、上部と下部の室のそれぞ
   れの横断面積よりも小さく形成されている、特許
   請求の範囲第１項に記載の装置。 ５ レツグに取り外し可能な複数の部分が形成さ
   れ、これらの取り外し可能な部分の一つが、でん
   ぷんを取り出すための排出管を有する、特許請求
   の範囲第１項に記載の装置。 ６ 上部の室に流動化流体を取り出すための手段
   を有する、特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ７ 流動化可能な流体を運び去るための手段が前
   記レツグに連通し、このレツグが流動化流体をそ
   の中から取り出すための手段を有する、特許請求
   の範囲第６項に記載の装置。 ８ でんぷんの移送を助長するために、一つまた
   は複数の前記管に流動化流体を注入するための手
   段を有する、特許請求の範囲第１項に記載の装
   置。