JPS63232801A - 液状物質の乾燥装置 - 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】 ａ、　産業上の利用分野 本発明は各種産業分野で取扱われている水、その他の溶
液（溶媒）に微粒子物質が懸濁した状態のもの（以下こ
れをスラリーという）、または、水その他の溶液（溶媒
）に物質を溶解したもの（以下これを溶解液という、ま
た、以下このスラリーとこの溶解液を総称して液状物質
と称す）を、あらかじめ熱風によって、流動層（流動化
）の状態にさせである流動化媒体粒子の表面に付着させ
ながら、同時にこの媒体粒子の流動層内に配備した熱交
換装置の加熱面に直接的に接触させて強制的に加熱、乾
燥し、この液状物質を連続的に乾燥して粉体として得る
ことのできる乾燥装置に関する。

ｂ、　従来の技術 従来、前記液状物質を乾燥して直接乾燥粉体を得るため
の乾燥法として噴霧乾燥装置（スプレードライヤー）が
使われて来たが、この装置は真人なイニシャルコスト並
びにランニングコストを必要とす・るなどの欠点を有す
るため、これを解決する乾燥法として、近年媒体粒子を
利用した流動層乾燥法（！Ｊ置）が開発されている０例
えば次の文献に示された乾燥装置は、その何れもが有機
物。

無機物の何れかの媒体粒子を用いた流動化法であり、こ
れにより、液状物質を乾燥して直接乾燥粉体を得る装置
の構成が示されている。

文献−１ 文献名：　ＦＬＵＩ［１ＩＺＡＴ［ＯＮ装置記載頁：５
８８頁　１２．１６図（ＤＲＩＥＲＷＩＴＨＦＬＵＥ口
ＩＺ［！Ｄ　　ＢＥＤ　　ＯＦ　　ＩＮＢＲＴ　　ＧＲ
ＡＮＵＬＡＲｌｌＡＴＥＲＩＡＬ） 編集者：　Ｊ、Ｆ、ＤＡＶ［ＤＳＯＮ Ｄ、ＨＡＲＲＩＳＯＮ 発行年度？　１９７１年（昭和４６年）発行所：　ＡＣ
ＡＤ［！旧ＣＰＩＩＥＳＳ　−ＬＯＮＤＯＮ　ＡＮ［ｌ
　ＮＥＷ　ＹＯＲＫＯＲ−２ 文献名：特公昭５４−４３７４７号 名称：化学薬品の粉砕流動化乾燥方法 Ｃ１発明が解決しようとする問題点 然し、前記の文献に示された乾燥技術の問題点はその何
れもが、乾燥に必要な熱量品供給を熱風のみに依存して
いる点にある。

一般に、流動層を用いる前記乾燥技術の特徴の一つとし
て、吹込まれたガスと流動化粒子（Ｎ）との間の熱交換
性能が優れていることが挙げられるが、液状物質中の固
形分物質（例えば合成樹脂などの有機物）を乾燥する場
合は、物質そのものが備える熱的な特性のために乾燥に
使用する熱風の温度を低い水準（例えば１００℃以下）
に保持しなければならず、そのため、乾燥に存効に利用
される熱量が比較的小さな割合となるケースが多い。

例えば、塩化ビニル乳化重合品を乾燥する場合は、この
塩化ビニル樹脂の熱的特性により流動層に吹込む熱風温
度は８０℃と低い水準に制限されるが、その反面、得よ
うとする乾燥粉末の水分を０．１　％以下に維持しなけ
ればならず、そのための操作条件として流動層通過直後
の空気温度を５５℃に保持しなければならない。

流動層を通過する空気の重量速度と比熱は殆んど不変で
あるためこの場合、乾燥に存効に利用された熱量を簡単
に計算（熱効率の簡易計算法による）すると、 −　Ｘ１００−３１．３％ となり、非常に低い利用率となる。換言すれば、使用熱
風温度に制限のある場合（有機物の乾燥にあうでは殆ん
どがこのケースである）は、液状物質中の水分く溶媒）
を蒸発させるための熱量の利用割合が少ないため、一定
量の液状物質を乾燥するための熱量の供給を、結局は風
量（空気量）の増加でカバーしなければならず、乾燥容
器本体はもちろんのこと、熱風発生装置、粉末補集装置
。

送・排風機等の付帯設備全般にわたって！ａ置が大型化
することになり、当然コストアップを招くことになる。

この様な理由のため、例えば前記文献−１に示された従
来技術にあっては、液状物質を媒体粒子流動層に供給す
る直前に、この液状物質を噴霧して液滴粒子とし、この
液滴粒子を熱風と接触させることにより予備乾燥（これ
は噴霧乾燥法の原理そのものである）を行なうことが示
されているが、この従来技術は、ますます熱効率を悪く
していることが明らかである。

更にまた、文献−１の装置にあっては、乾燥されて媒体
粒子流動層を飛び出した乾燥粉末が、噴霧された液滴粒
子と衝突して再び漏れる危険性があるなどの欠点がある
。

また、文献−２に示された装置にあっても、前記文献−
１の場合と同様に、乾燥に必要な熱量の供給を熱風のみ
に依存しているため、媒体粒子流動層全体の乾燥速度が
緩慢であり、そのため流動化媒体粒子の表面に付着させ
た液状物質相互の、換言すれば媒体粒子相互の凝集や団
結現象を防止する必要があり、そのため強制的な機械式
撹拌手段を用いて、絶えず媒体粒子全体を攪拌しながら
解砕して安定な流動層を形成、維持する必要性のあるこ
とが示されている。しかし、流動層内に強制攪拌装置を
設けることは機械攪拌装置そのものが複雑で高価な機械
要素であるばかりでなく、攪拌することによって装置内
壁や媒体粒子の摩耗をもたらすなどの欠点を有している
。

ｄ、　問題点を解決するための手段 本願発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、前記従
来技術のように液状物質を噴霧することなく、また、流
動層内に強制的な攪拌手段を設けることなく、この液状
物質をそのま一乾燥容器内で流動化の状態にある真人な
数の媒体粒子の表面に付着させながら、しかも同時に、
流動層内に配備した熱交換装置の伝熱面と直接的に接触
させることによって溶液を素早く加熱、蒸発させて、液
状物質中に含まれる固形分物質を連続的に乾燥し、該物
質を乾燥粉体として得ることのできる乾燥装置を提供す
ることを目的とする。

すなわち、本発明はガス分散板を備えた流動化容器にお
いて、分散板上に、多数の流動化媒体粒子を充填し、こ
れを熱風で吹きあげて前記媒体粒子の流動層を形成する
とともに、該流動層内に熱交換装置を配備し、さらに前
記流動層側面に開口する液状物質の供給口を設け、該液
状物質を流動化媒体粒子に付着させながら乾燥すること
を特徴とする液状物質の乾燥装置である。

本発明に係る装置で乾燥処理できる代表的な物質は、＃
粉、塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂、
有機薬品等の有機物のスラリーまたは溶解液、及び二酸
化チタン、石灰、炭酸カルシウム、無機薬品等の無機物
のスラリー、また、酸化鉄、酸化鉛、ｆａ化亜鉛等の金
属微粒子のスラリー等であるが、ここに記載した物質に
限定されることなく、各種のを接物、無機物５金属の液
状物質に適用することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図〜第４図は本発明に係る液状物質の乾燥装置の概
要を示し、１はエアフィルタ、２はエアフィルタ１によ
り清浄化された空気を加熱するエアヒータ、３は乾燥処
理すべき液状物ＭＭを貯留する原料タンク、４は流動化
乾燥をおこなう流動化容器で、該流動化容器４は原料タ
ンク３がらの液状物質Ｍとエアヒータ２がらの加熱され
た空気を導入し、そこで液状物質Ｍを流動化処理して乾
燥し、これをサイクロン５．バックフィルタロへ送出し
て最終的に乾燥粉体を回収するように構成しである。

前記流動化容器４は熱風室１１と流動化室１２とを備え
、画室の間に多孔板状の分散板１３を配設しである。な
お、この分散板１３は下方の熱風室１１より吹き上げる
熱風を効率よく分散するものであれば、必ずしも多孔板
の構造に限定されない。ｌｌａは熱風室１１に設けた加
熱空気の導入口、１２ａは流動化室１２の側壁に開口す
る液状物’ｆＭの供給口、１６は分散板１３上の流動化
室１２に充填された多数の媒体粒子、１２ｂは媒体粒子
１６を流動化室１２へ供給する供給口、１２ｃは必要時
に開口する媒体粒子１６の排出口、１２ｄは流動化室１
２上部の空間部、１２ｇは乾燥分離した微粉体の送出口
、１７は流動化容器４の外壁に周設した外部加熱手段で
ある。

この流動化容器４は更に流動化室１２内の分散板１３の
直上に温室に充填した媒体粒子１６で形成される流動層
に埋設される状態に熱交換装置１２５を配設しである。

この熱交換装置２５は、次のように構成しである。

すなわち、第２図〜第３図において２６は熱媒体、例え
ば温水の入口管、２７は入ロヘソグー、２８は分岐管、
２９は集配管、３０は出口へラダー、３１は出口管であ
り、多数の熱交換管３２が前記分岐管２８と集配管２９
との間に所定の間隔を置いて並列に立設され、入口管２
６から入った温水が分岐管２８から多数の熱交換管３２
を通り集配管２９．出口ヘッダ−３０を経て出口管３１
へ送られるようになっている。

なお、この熱交換管３２は多数の垂直管群として構成さ
れ、前記分散板１３の直上部位から媒体粒子１６で形成
される流動層直上部の流動層の全域にわたって配備され
るが、処理すべき液状物質の性質を適用する媒体粒子の
材質および直径によって、この熱交換管３２の配列や間
隔を其他の態様に、例えば千鳥配列の水平管群とするこ
ともできる。また、熱交換装置２５へ通す熱媒体が水蒸
気のような気体である場合には、ａｗＭ水排出などの理
由で、前記温水の入口と出口を丁度逆の関係とすること
もある。

３６は熱媒体の調整タンクで、該タンクで温度調節され
た温水（または蒸気）を循環ポンプ３７によって、前記
熱交換装置２５へ強制的に循環させるようになっている
。

なお、４０は加熱媒体（水蒸気など）の供給管で、該供
給管４０は分岐して前記エアヒータ２と前記調整タンク
３６とにそれぞれ加熱媒体を供給する。４１゜４２はそ
れぞれの分岐した供給管４０ａ、４０ｂに設けた温度制
御装置で、検出温度に対応して各供給管に設けたバルブ
の開閉制御をおこなう。

４５は定量供給ポンプで、該定量供給ポンプ４５は前記
原料タンク３と前記流動化容器４の流動化室１２との間
に設けた供給管に介設し、原料タンク３内の液状物ＷＭ
を流動化室１２に送出する。

なお、５ａはサイクロン５の下部に設けたロータリパル
プ、６ａはバックフィルタロの下部に設けたロータリバ
ルブ、４６は排風機、４７は圧縮空気源に接続する供給
管、４８は時限側ｍ装置をそれぞれ示す。

前記媒体粒子１６は乾燥処理すべき液状物質の性質、運
転操作温度、耐摩耗性、充填總重量などによって、その
形状と材質を選定するが、形状としては通常、その直径
が０．５〜５鰭の録状粒子が最も好ましく、其他同寸法
範囲の楕円体、正方体。

長方体１円柱体、不定形体、及び其他本発明の処理に適
した他の形体の粒子並びに前記各形状の粒子の混合物を
用いてもよい、また、材質としては各種のセラミックス
等の無機物、ゴム、テフロン。

ナイロンなどの有機物、ステンレス、炭素鋼１合釡鋼な
どの金属、及び其他本発明の処理に適した材質からなる
粒子、並びに前記各材質の混合物からなる粒子を用いて
もよい。

ｅ、　作用 本発明に係る液状物質の乾燥装置は以上のように構成さ
れており、次の要領で操作する。

まず、あらかじめ流動化容器４の供給口１２ｂより流動
化室１２に所定量の、すなわち、流動層上面の高さが前
記熱交換管３２群の最上部より高くなるように媒体粒子
１６を収容しておく０次にフィルタ１からエアヒータ２
を経て加熱された熱風を導入口１１ａより熱風室１１に
送り、分散板１３の下部から熱風を吹きあげて流動化室
１２内の媒体粒子１６を流動化の状態、すなわち媒体粒
子１６の流動層を形成しながら加熱する。そして同時に
前記熱交換装置２５を作動させる。

すなわち、供給管４０ｂを経て加熱媒体を供給し、所定
温度に調整された温水調整タンク３６内の温水を熱交換
装置２５の入口管２６から分岐管２８．熱交換管３２．
集配管２９を経て出口管３１へ送り、温水を循環させて
流動層の直接加熱をおこなう。

以上のようにして媒体粒子１６の温度が所定の水準に達
して安定した時点で、前記原料タンク３内の乾燥処理す
べき液状物質Ｍを定量供給ポンプ４５を作動して一定量
の割合で強制的に送出する。液状物質Ｍは流動化容器４
の側壁に開口する供給０１２ａから流動化室１２内へ強
制的に押し出され、そこで活発な沸騰状の運動を保ちな
がら流動化の状態にある真人な数の媒体粒子１６の夫々
の表面に次々と付着し、連続的に媒体粒子１６の表面に
分配・分散される。そして液状物質Ｍを構成する溶液と
固形分（一般に微粒子が多い）は媒体粒子１６の表面で
下の熱風室１１から吹きあげる熱風と熱交換装置２５の
熱交換管３２の伝熱面との両方の加熱手段により、より
迅速に、より効率的に加熱され、乾燥作用を受ける。

なお、この際、熱交換装置２５の内部に通す温水などの
熱媒体の温度を、−熱風の温度より数度乃至数十度（’
ｅ）高めることによって媒体粒子１６並びに媒体粒子１
６の表面に付着した液状物質をより迅速に、より効率的
に加熱することができる。

媒体粒子１６の夫々の表面で乾燥作用を受けた液状物質
Ｍ中の水その他の溶液は、前記の加熱作用によって急速
に蒸発し、乾燥した固形分は、流動層内における媒体粒
子１６同志及び媒体粒子１６と熱交換管３２（群）並び
に流動化室１２内壁の衝突や摩擦によって剥離作用を受
けて媒体粒子１６の表面から離脱し、乾燥した粉体粒子
の状態で順次流動層から上部空間部１２ｄに連続的に飛
び出す。そして、流動層から飛び出した粉体粒子は流動
層を通過して上昇する空気に同伴されて上部の送出口１
２ｅからサイクロン５．バックフィルター６へ送られ、
そこで分離、捕集され、乾燥粉体として回収される。

流動層を形成する媒体粒子１６は、前記の如く付着した
乾燥粉体を剥離、放出しながら流動層特育の層内対流現
象により、いわば確率論的な結果として流動層内の前記
供給口１２ａの位置に次々と到達し、再びそこで媒体粒
子１６の表面に押出された液状物質Ｍが付着し、以後同
様な作動が繰返されることになる。

乾燥処理すべき液状物質中の固形分は、上述のような作
用で一様な微粉体として媒体粒子の表面から離脱するが
、該乾燥粉体と媒体粒子のそれぞれの粒子径には大きな
差（一般に、乾燥粉体の平均粒子径に対する媒体粒子径
は、１０倍ないし１００倍の関係にある）があるため、
換言すれば、両者の終端速度に大きな差があるため、乾
燥粉体は流動層を通過した空気に同伴して容易に流動化
室１２外へ運ばれてゆくが、流動化媒体粒子１６自身は
該室１２の外部へ飛び出すことは全くない。

ｆ、　発明の効果 以上詳述した如（、本願発明に係る液状物質の乾燥装置
によれば従来装置にはない下記の如き効果かえられる。

即ち、 ■　熱交換装置！２５による媒体粒子１６ならびに該媒
体粒子の表面に付着した液状物質の直接的な加熱に関し
ては、同装置の熱交換管３２１分岐管２Ｂ。

集配管２９の各伝熱面から流動層に与えた熱量のみが消
費される　（すなわち排気損失が零である）ため、乾燥
に有効に使われた熱量のみの補給を行なえばよいので熱
効率の高い乾燥操作となる。

■　従って、また、乾燥に必要な全熱量のうち、内装の
熱交換装置によって直接的な加熱をする熱量の割合だけ
（通常乾燥に必要な全熱量の２０％乃至６０％に相当す
る）使用する空気量（熱風Ｍ）を低減することができる
ため、流動化容器本体はもちろん、熱風発生装置、サイ
クロン、バンクフィルターなどの粉末補集装置、送・俳
風機等の付帯設備全般にわたって装置を小型化すること
ができる。従ってイニシャルコスト、ランニングコスト
を低減することができる。

■　更に、熱交換装置の伝熱表面はもとより、流動化容
器内の主要部は、流動化媒体粒子によって絶えず摩擦さ
れているので、処理物質の付着がな（、さらにこの自己
清掃性が内装の熱交換装置よりの受熱性能を高めている
。また反面、媒体粒子の表面は絶えず処理物質（粉体）
で覆われている状態にあるため、媒体粒子自体や熱交換
管並びに流動化容器内壁等の摩耗は殆んど問題とならな
い。

このように本発明装置は、各種産業分野で取扱われてい
る有機物、無機物、金属等の各種の液状物質の乾燥に広
く、効率よく使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本発明の一実施例を示し、第１図
は本実施例に係る液状物質の乾燥装置の全体を示す概念
図、第２図は熱交換装置の構成を示す概念図、第３図は
第２図のＡ−Ａ矢視図、第４図は第２図のＢ−Ｂ矢視図
を夫々示す。 ４・・・流動化容器、　　　　　１１・・・熱風室、１
１ａ・・・加熱空気の導入口、　１２・・・流動化室、
１２ａ・・・液状物質の供給口、　１３・・・分散板、
１６・・・媒体粒子、　　　　　　２５・・・熱交換装
置、３２・・・熱交換管。 第２図 「８　　　　　　第４図 Ｂ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ガス分散板を備えた流動化容器において、分散板上
   に、多数の流動化媒体粒子を充填し、これを熱風で吹き
   あげて前記媒体粒子の流動層を形成するとともに、該流
   動層内に熱交換装置を配備し、さらに前記流動層側面に
   開口する液状物質の供給口を設け、該液状物質を流動化
   媒体粒子に付着させながら乾燥することを特徴とする液
   状物質の乾燥装置。 ２）前記流動層内に配備する熱交換装置は、流動層内の
   全域にわたり空隙を置いて配列した多数の熱交換管から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液
   状物質の乾燥装置。