(57)【要約】【課題】高効率高性能の連続式人工ゼオライト製造装置を、最も容易な設計で得る。保守、点検、メンテナンスも容易とする。【解決手段】主要部として箱形又はドラム形の反応容器を有し、反応容器の内部を、上下通路を残して縦方向に多数の仕切り板で作り、上下に蛇行する長尺の流路を形成した反応装置を設け、反応前後のスラリーを向流式熱交換装置で熱交換し、急冷する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ水溶液中に原料粉末を混合して原料スラリーを生成し、単位時間当り一定量のスラリーを連続的に出力するスラリー供給装置と、
前記スラリーを貯溜可能な箱形又はドラム形の反応容器と、該容器の一端又は他端に夫々設けられたスラリー入口及びスラリー出口と、前記容器内部を上部又は下部の通路部分を残して縦方向に仕切る多数の仕切り板と、これら仕切り板により仕切られ形成される多数の連続した上下蛇行流路と、前記入口から投入される原料スラリー中の原料粉末の内最大粒径の粉末の沈澱速度より速い速度で前記流路を上下に蛇行しながら流されるスラリーを常時指定の温度に加熱保持する加熱装置とを備えて成る反応装置と、
前記反応装置の出口から出力される反応後のスラリーと前記反応装置の入口に入力される反応前のスラリーとを向流させ、両スラリー温度を相互に交換し合う向流式の熱交換装置と、
前記熱交換装置から出力されるスラリーからアルカリ水溶液を分離し、分離されたアルカリ水溶液を前記スラリー供給装置へ返還するアルカリ水溶液返還手段と、を備えて構成したことを特徴とする連続式人工ゼオライト製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライアッシュ等の石炭灰、天然パーライトの焼成物など人工ゼオライトの原料粉末にアルカリ水溶液を添加してスラリー化し、これを連続的に熱水処理し、効率良くＮａ型又はＫ型の人工ゼオライトを製造する装置に関する。特に、熱水処理を格別簡易な設備で効率よく実行し、製品を安定して割安に製造し得ると共に、その加熱保持及び冷却の制御を予め定められた仕様書通りに正確に行うことにより、完成された人工ゼオライトの品質、特に陽イオン交換能力（ＣＥＣ）を十分高くすることができるようにした人工ゼオライトの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人工ゼオライトの需要が高まり、その製造装置たるプラントが各所で建設されつつある。従来の人工ゼオライトの製造方法及び装置の例としては、例えば特開平６−３２１５２５号公報（改質石炭灰の製造方法）に示されるものの例がある。この方法は、その公報の特許請求の範囲に記載の通り、「石炭灰にアルカリ水溶液を添加し、撹拌しながらスラリー化して温度９０〜１００℃にて熱水処理した後に、該スラリー温度７０℃以下の条件にて脱液機により余剰のアルカリ水溶液と生成結晶物を分離精製することを特徴とする改質石炭灰の製造方法」である。
【０００３】
この方法は、１００℃以上の高温、例えば１３０℃で熱水処理すると、必然的に加圧処理が必要で設備が大型となり運転費も高くなることを避けるため、１００℃以下の低温で処理するようにしたものである。現在実際プラント建設されて稼働され、人工ゼオライト、特に石炭灰の改質設備として注目され、一つの見本となっている。
【０００４】
しかしながら、実際建設され、見本となっている上記プラントにあっては、実際稼働すると、次のような不具合いが散見される。まず、バッチ処理であり、固液比、即ち１ｋｇの原料粉末に対して３〜４リットルのアルカリ水溶液を混合するため、スラリー容量が大であり、１回当り１０トンの人工ゼオライトを製造するには最低４０トンのタンクが必要であり、必ずしも設備を小型化できない。又大型釜によるバッチ処理であるので、自ずと最大処理能力に限界が生ずる。
【０００５】
さらに、完成された人工ゼオライトの品質が安定せず、高品質の人工ゼオライト、即ち陽イオン交換容量ＣＥＣ（ｍｅｑ／１００ｇ）を高くできないという問題点がある。その理由について示すと、一般に人工ゼオライトの熱水処理では次表１に示すように、一定の反応温度で一定時間保持することにより最高のＣＥＣが得られることが知られている。また識者の知見では、投入及び排出を含め昇温、降温は直線的温度変化であることを予定して、反応時間の１／２内とすべきであることが教示されている。いわば台形的制御が基本構成となっている。オーバ反応は好ましくない。特に、冷却は急冷が望まれる。
【０００６】
【表１】
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にも拘わらず、従来の低温釜型の人工ゼオライト製造装置では、投入時間、加熱時間、排出時間が反応に大きく影響し、反応誤差、即ち最大反応及び最小反応の偏差が余りにも大きく、上記教示の枠を超え、品質を劣化しているのである。
【０００７】
また、従来、上記バッチ式の欠点を除去し、効率アップを図ることを目的として特開２００２―３７６２２号公報（人工ゼオライトの製造方法及び人工ゼオライトの製造装置）が提案されている。この方法及び装置は、人工ゼオライトの原料をアルカリ水溶液に混入して成るスラリーを長尺の横置き型の反応管内に連続的に送り込み、人工ゼオライトを連続的に製造することを試みたものである。
【０００８】
しかしながら、この公報による人工ゼオライトの製造装置では、原料粉末の物理的性状に関連して実用上少なからずの問題点が有る。
【０００９】
第１に、反応管が横型とされている点が問題である。何故なら、例えば石炭灰がフライアッシュである場合、粉末は、蒿比重０．８〜１．０で粒径は０．２ｍｍ〜１μ以下であり、各粒径によって、アルカリ水溶液中での沈澱速度に相当大きな差があり、反応管内を流れるスラリー中で、大径粒子の沈澱を生じる可能性がある。そこで、大径粒子の沈澱を生じさせないためには、勢い流速を１ｍ／ｓ程度に上昇させなければならない点である。前述したように、反応時間は、１３０〜１４０℃でも３０分必要であり、流速を１ｍ／ｓとすれば、この間にスラリーは、１８００ｍ（４ｍ×４５０本）進むので、例えば管径１０ｃｍにて、長さ１８００ｍの管長が必要となるという点である。これは、平面上で蛇行させようとも相当長大な設備となる。保守、点検、メンテナンス、加えて毎日の運転の開始、終了時におけるスラリー交換作業等を考慮すると、実施が実際困難となることが予測される。
【００１０】
第２に、段状に蛇行された横型の反応管では、スラリーを上から下に、又は下から上に流すにしろ前記粒径に応じた各粒子の反応時間の制御が困難であり、粒径に応じて大きな反応誤差が生じるという点である。この誤差は、流速を降下させると更に大となる。反応誤差が大となると当然に全体としてＣＥＣが低くなり、品質劣化する。
【００１１】
第３に、近年、人工ゼオライトを塩共存下の下に効率よく反応させる方式が提案されているが、アルカリ水溶液として海水等の塩共存下溶液を用いる場合、管路を鉄やステンレス、銅等の金属で作ることができない。テフロン（登録商標）コーティングや琺瑯ならば対応可能と考えられるが、管路が長きに過ぎ、接続部分での被膜処理が困難でその実施が困難と考えられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
以上の通り、従来のバッチ式に代わる連続式の人工ゼオライト製造装置は、反応装置を連続した長大な反応管を必要とするため、管長大で設備が大がかりなものとなると共に、原料粉末の粒径に応じて愛昧な反応誤差を生じ、品質劣化するという問題点があった。
【００１３】
そこで、本発明は、連続式でありながら設備を極めて簡易化でき、運転、保守、点検、メンテナンスが容易で、運転コストを一層低減することができ、しかも粒径に応じた粒子の遅れをうまく制御して、より高品質の人工ゼオライトを効率良く製造することができる連続式人工ゼオライト製造装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することのできる本発明の人工ゼオライト製造装置は、アルカリ水溶液中に原料粉末を混合して原料スラリーを生成し、単位時間当り一定量のスラリーを連続的に出力するスラリー供給装置と、
前記スラリーを貯溜可能な箱形又はドラム形の反応容器と、該容器の一端又は他端に夫々設けられたスラリー入口及びスラリー出口と、前記容器内部を上部又は下部の通路部分を残して縦方向に仕切る多数の仕切り板と、これら仕切り板により仕切られ形成される多数の連続した上下蛇行流路と、前記入口から投入される原料スラリー中の原料粉末の内最大粒径の粉末の沈澱速度より速い速度で前記流路を上下に蛇行しながら流されるスラリーを常時指定の温度に加熱保持する加熱装置とを備えて成る反応装置と、
前記反応装置の出口から出力される反応後のスラリーと前記反応装置の入口に入力される反応前のスラリーとを向流させ、両スラリー温度を相互に交換し合う向流式の熱交換装置と、
前記熱交換装置から出力されるスラリーからアルカリ水溶液を分離し、分離されたアルカリ水溶液を前記スラリー供給装置へ返還するアルカリ水溶液返還手段と、を備えて構成したことを特徴とする。
【００１５】
スラリー供給装置から一定量を連続して供給するには、定量ポンプを用いること等で容易に対応できる。一定径の配管から同圧で吐出するだけでも良い。原料粉末としては、フライアッシュや天然パーライトの焼成物を粉砕して得られる粒径１ｍｍ以下の粉末等を用いることができる。粉末粒子は、これをアルカリ水溶液に混入した場合の沈澱速度ｖｃｍ／ｓを計測した上で選択する必要が有る。
【００１６】
例えば、フライアッシュの粒径は０．２ｍｍ〜１μｍ以下の様々な分布を有し、粒径０．１ｍｍのフライアッシュの沈澱速度は３〜５ｃｍ／ｓ位であるのに対し、粒径０．１μｍのフライアッシュの沈澱速度は０．００５ｃｍ／ｓと相当遅い。従って、このフライアッシュを搬送する流速Ｖｃｍ／ｓは、必ず５ｃｍ／ｓ以上としなければならない。逆に、流速ＶをＶ１として定める場合、この流速Ｖ１で搬送できる値として、原料の粒径を制限しなければならない。実用的な見地から見れば原料ゼオライトの最大粒径は１ｍｍが限度であり、これ以上の粒径原料は、流速を無闇に上昇させなければならないので、本発明には適用し難い。反応容器は、基本的には長方形状の箱形又はドラム形として構成される。分割構成して平面Ｕ字形状等に配置されることも有る。
【００１７】
反応容器の一端又は他端にスラリー入口及びスラリー出口を設け、容器内部を多数の仕切り板を用いて仕切り、長尺の上下蛇行流路を形成する。連続した流路を形成するため前段流路の下端と次段流路の上端に位置する仕切り板の端部には、穴や隙間等によりスラリー通路を設ける。従って、スラリー入口から投入された原料スラリーは、多数の仕切り板で形成された流路を上下に蛇行しながらスラリー出口へ向う。原料粉末は、アルカリ水溶液の流れに対し、上方への流れに対しては遅れ、下方への流れに対しては進む。粒子の沈澱速度をｖ、流速をＶとするとき、上下蛇行流路に対する粒子の流れに対する遅延率δは、次式１で示される。
【００１８】
【数１】
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式１において、具体的な値で示すと、ｖ＝５ｃｍ／ｓ、Ｖ＝１０ｃｍ／ｓのとき、δ＝３３％となる。Ｖ＝１５ｃｍ／ｓとすればδ＝１２．５％である。人工ゼオライトの生成反応は、粒子分子の分解と再結合に起因するものであるから、大径粒子において遅延時間が発生するのは、まさに好都合である。従って、原料粉末の最大粒径のものについての沈澱速度ｖを計測し、それに合わせて流速Ｖを定めれば、粒子の流れに対する遅延率δを制御できる。流路を上下に形成する最大の利点である。流速Ｖを最大粒径粒子の沈澱速度ｖより大としなければならない点を式で示すと、次式２が成立する。
【００１９】
【数２】
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式２において、流速Ｖを余りに大とすると、所要の反応時間を確保するのに必要な流路総長Ｌが大となる。従って、この限りにおいて流速Ｖは小さい方が良い。これらのことから、流速Ｖは、沈澱速度ｖの１．５〜３倍の範囲で定められる。
【００２０】
反応装置には、反応容器中のスラリーを安定して反応温度に保持するために加熱装置が付属される。この加熱装置は、蒸気２重釜や電気或いは蒸気式のヒータの投入等、通常手段によって容易に構成できる。また、入出力スラリーの熱交換を行ない、入力スラリーの温度を反応温度近くまで昇温できる。従って、加熱装置は、実質的には保温装置に近く、熱的容量は極めて小さいもので良い。
【００２１】
以上示した反応装置の構成において、流路の断面面積をＳｍ２、流速をＶｃｍ／ｓ、時間当りのスラリー処理量をＱｍ３／Ｈ、反応時間をｔ分、流路総長をＬｍ、とすると、これらの間には、次式３、４が成立する。
【００２２】
【数３】
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【数４】
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式３及び式４において、具体例を示すと、例えば時間当り１トンのフライアッシュを製造するとき、固液比４の場合、５ｍ３のスラリーが処理されなければならない。最大粒径０．３ｍｍであれば、沈澱速度５ｃｍ／ｓであるので、流速Ｖは、例えば１０ｃｍ／ｓに設定する。この場合の遅延率δは３３％である。反応温度１００℃にて、１５０分加熱反応させるとするとき、これらの関係を表２に示す。断面積Ｓは、同一処理を行う反応管に比べ、容易に大形対応できる点が異なる。また、断面積Ｓは、仕切り板同士の間隔（スリット間隔）で自由に設定できる。例えば１ｍ幅の５ｃｍスリットでは、Ｓ＝５００ｃｍ２となり、これは直径２５ｃｍの管に相当する。即ち、本発明の反応装置は、格別容易、安価に設計できる。しかも、設計材料の自由度が高く、さらに保守、点検、修理が容易である。
【００２３】
【表２】
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表２に示すように、設計上の外観的特徴としては、箱形のものと、ドラム形のものの例が挙げられる。要は、所要容量の容器を、仕切り板を用いて流路断面積Ｓで等分し、多数の上下流路を形成し、例えば総長９００ｍの流路を形成した形となる。
【００２４】
熱交換装置は、反応後のスラリーと反応前のスラリーとを向流させ、両スラリー温度を相互に交換する。スラリー原料は５０〜７０℃に予熱したものを反応温度に上昇させて反応装置に入力するのが好ましい。また、反応後のスラリーは、可能な限り急冷するのが好ましい。従って本発明では、両スラリーを向流させ、熱交換するので、反応後スラリーを素速く急冷でき、熱効率向上に加えて、品質を向上することができる。
【００２５】
アルカリ水溶液返還手段では、反応後の冷却されたスラリーからアルカリ水溶液を分離し、分離したアルカリ水溶液をリサイクルする。化学成分の約１／３量は消耗されるが、残り２／３量のアルカリ水溶液がリサイクルされる。脱液処理後のスラリーは、ケーキ状になり、洗浄処理される。洗浄処理は、海水や工業用水に数回通し、遠心分離されれば良いとされている。しかし、完全な洗浄を行うには、洗浄回数を多くすれば良いというものでは無い。人工ゼオライトは徐放出性を有し、含有アルカリを即座に洗い流すことはできない。回数は３回程度で十分である。寧ろ、漬け込み時間を２４時間以上として徐放出除去する方が効果的である。
【００２６】
以上により、本発明の人工ゼオライト製造装置によれば、所要容量Ｑの箱形又はドラム形の容器を多数の仕切り板を用いて断面積Ｓ単位で区切り、総長Ｌの上下蛇行流路を構成する。従って、反応装置を、容易に製造することができ、保守、点検、メンテナンスが極めて容易である。また、生産量や設備条件等に応じ、容易に対応できる。
【００２７】
また、本発明の人工ゼオライト製造装置によれば、反応前後のスラリーを熱交換する向流式の熱交換装置を付属させるので、反応後のスラリーを、１分間程度の短い時間で室温まで急冷でき、熱効率の向上のみならず、ゼオライト品質向上に大きく寄与することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る人工ゼオライト製造装置の配置図である。図２〜図６は、各部の詳細を示す。
【００２９】
図１において、本発明の一実施の形態に係る人工ゼオライト製造装置は、フライアッシュ等の原料１を苛性ソーダ水溶液と混合してスラリー化し、これを熱水処理し、Ｎａ型の人工ゼオライト２を製造するものである。製造工場の土間３には、撹拌器付の撹拌タンク４、５と、蒸気ボイラ６、苛性ソーダの原液タンク７、２〜４規定の苛性ソーダ水溶液を貯溜するＮａＯＨタンク８、水タンク９、等が配置されている。撹拌タンク４、５とポンプ類とでスラリー供給装置が構成される。塩共存下による効率的反応を実証するため、海水タンク１０が配置されることも有る。各タンク間は、鋼管、或いは樹脂製のパイプ類で接続され、各パイプには、適宜水ポンプ、或いはスラリーポンプが配置される。フライアッシュ１の搬送には、クレーンやコンベヤ、或いはショベルカー等が用いられる。
【００３０】
前記タンク５の後段には、熱交換装置１１及び反応装置１２が配置される。熱交換装置１１から出力された反応後のスラリーは、次いでタンク５、タンク４で熱交換し、バッファタンク１３に移される。バッファタンク１３に次いでは、遠心分離機１４が配置され、遠心分離されたケーキは洗浄タンク１５で洗浄され、乾燥されてＮａ型の人工ゼオライト２が製造されるようになっている。遠心分離機１４の代りにデカンタが用いられることもある。
【００３１】
図２に示すように、反応装置１２は、２重の反応容器１６を有し、この容器１６の一端又は他端にスラリー入口管１７及びスラリー出口管１８を備えている。容器１６の壁面内部には、沸点が１００℃より高い油１９が充填され、蒸気ヒータ２０で１００℃に加熱保持されるようになっている。加熱用の油としては、リサイクル油として、テンプラ油等も利用できる。
【００３２】
前記容器１６の内部には、入口管１７から出口管１８にかけて、等間隔、例えば５ｃｍピッチで２種の仕切り板２１、２２が配置されている。２種の仕切り板２１、２２は、図６に詳細に示すように、水位ＷＬに対する固定の仕方が異なり、前段仕切り板２１は、下端に通路を有し、後段仕切り板２２は、上端に通路を有する。スラリーは、矢印で示すように、各通路を通って、上下に蛇行し、入口から出口に向う。仕切り板２１、２２の上下に切込み溝や穴を設け、通路構成してもよい。前段仕切り板２１の上端には、加振器２３が配置され、仕切り板２１を介してスラリーを加振するようになっている。加振器２３を容易に設置できるのも１つの特徴である。
【００３３】
以上の構成の反応装置１２において、１００℃に加熱されたスラリーは、スラリー入口管１７から入力され、各仕切り板２１、２２で仕切られた上下方向の流路を通り、上下蛇行しながら出口に向い、スラリー出口管１８から出力される。
【００３４】
図６に示すように、粒子の沈澱速度をｖｃｍ／ｓ、流速をＶｃｍ／ｓとするとき、原料粒子１ａの進行速度は、下降のときはＶ＋ｖとなり、上昇のときはＶ−ｖとなるので、式１が成立する。フライアッシュを人工ゼオライトとする場合の運転条件を表３に示す。
【００３５】
【表３】
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表３において、沈澱速度ｖｃｍ／ｓのフライアッシュを流速Ｖｃｍ／ｓで流すと、粒子は３３％遅延することが示されている。この点から、基準反応時間１５０分は、１２０分程度に縮小し、大径粒子の反応のみは１５０分とするよう条件設定することもできる。本例では、この方式に従い、反応時間１２０分とする。ブラックボックスＢＸとは、図２の左下端に示すように、初段流路の下端にて、流速Ｖに乗れずに沈澱した粒子、即ち、粒径が相当粗く、沈澱速度ｖが速きにすぎるものを、装置進行前に除去する装置である。装置内を目詰まりさせないために必要な装置である。この部分のみを故意に流速低下させ、例えば４ｃｍ／ｓとして、０．１ｍｍ以上の粒子を完全に取り除くこともできる。取り除いた粒子は、破砕し、再投入できる。次表４に、装置定数として、生産量計算表を示す。
【００３６】
【表４】
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反応装置１２の形状は、箱形とし、縦２ｍ、横１ｍ、スリット間隔（仕切り板２１、２２の間隔）５ｃｍとしている。流路総長Ｌｍは、式３から、流速１０ｃｍ／ｓ、反応時間１２０分として、７２０ｍであるので、上下通路数Ｎは３６０必要であり、これにスリット間隔５ｃｍを乗じて装置長さＣ＝１８ｍとされている。これを３分割して、６ｍ×３台とされる。装置長さＣｍは、実際には仕切り板２１、２２の厚みの総和を加算しなければならない。
【００３７】
表４に示されるように、縦、横２ｍ×１ｍで、スリット間隔５ｃｍの反応装置１２を用いれば日量２８．８トンの人工ゼオライトを製造することができる。流速Ｖの変更でも生産量を変化できる。
【００３８】
図５に示すように、熱交換装置１１は、３本の向流式熱交換器２４（２４−１、２４−２、２４−３）を備えて成る。各熱交換器２４は、図４に示すように、両端にヘッダ２５を有し、その間を多数の細管２６で接続して成る。また、前記細管２６間に形成される空間を内部通路２７とし、その通路両端に流体の出入口を備えて成る。ヘッダ２５側の出入口を２５（ＩＮ）、２５（ＯＵＴ）とし、内部通路２７側の出入口を２７（ＩＮ）、２７（ＯＵＴ）とする。両出入口２５（ＩＮ）、２５（ＯＵＴ）、２７（ＩＮ）、２７（ＯＵＴ）を出入りする流体の進行方向は、対向方向とされ、向流式とされる。
【００３９】
図１及び図５において、反応前のスラリーは、撹拌タンク４、５を経て、第１の熱交換器２４−１のヘッダ入口２５（ＩＮ）へ入力され、出口２５（ＯＵＴ）から出力され、次いで、第２段、第３段の熱交換器２４−２、２４−３へ移される。一方、反応後のスラリーは、第３段の熱交換器２４−３の内部通路２７についての入口２７（ＩＮ）から入力され出口２７（ＯＵＴ）から出力され、次いで第２段、第１段の熱交換器２４−２、２４−１へと逆方向に移される。これにより、反応前のスラリーは、例えば６０℃から反応温度近くまで昇温される。一方、反応後のスラリーは、反応温度から、反応前の入力スラリー温度より高い温度まで急冷される。急冷速度は、数十秒程度である。
【００４０】
前記第３の熱交換器２４−３に次いでは、スラリーを反応温度まで上昇させるための温水槽２８が設けられている。温水槽２８は、蒸気ヒータ等により、１００℃の温水が貯溜されている。従って、反応前スラリーは反応温度まで上昇されて反応装置へ入る。
【００４１】
また、反応後のスラリーは、第１の熱交換器２４−１から出力されて後、図１に示した撹拌タンク５、４で熱交換され、タンク温度を上昇させると共に４０℃程度まで冷却され、冷水冷却されて、常温に近い温度になる。
【００４２】
以上の構成の熱交換装置１１により、反応前後のスラリーは向流式の熱交換器２４によって相互に熱交換され、追加の加温又は冷却によって高速に反応温度へ加温され又は室温へ冷却される。所要のエネルギーは、温水槽２８で加温する分と、冷却水による放熱分であり、熱効率は８０％以上節約できる。
【００４３】
図７に、スラリーの温度変化を示す。スラリーは、撹拌タンク４、５で撹拌されながら３０℃、５０℃、最終的には７０℃まで温度上昇される。次いで熱交換装置１１を介して反応温度である１００℃まで一気に上昇され、反応温度で１２０分〜１５０分加熱保持されて後、室温まで急冷される。このように、本例では、予定通りの反応温度での保持を行った後急冷できるので、完成される。人工ゼオライトのＣＥＣを安定して向上できる。表５に、熱量計算を示す。
【００４４】
【表５】
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表５に示すように、表４の設計に従った場合、フライアッシュ３．６トン／Ｈを製造するのに全熱量１４４万ｋｃａｌ／Ｈを必要とする。しかるに本発明の人工ゼオライト製造装置では、高効率の向流式熱交換装置１１を使っているので、内１０８万ｋｃａｌ以上の熱量を回収でき、１ｋｇのフライアッシュを製造するのに２３．３ｋｃａｌの熱量で済む。
【００４５】
以上示したように、本発明の人工ゼオライト製造装置によれば、撹拌タンク４、５を主体として構成されたスラリー供給装置でスラリーを生成し、熱交換装置１１を介して箱形の反応装置１２で反応させ、再度熱交換装置１１を介して出力することができる。ここに、熱交換装置は向流式とされ、入出力スラリーを相互に熱交換するので、熱効率が良く、急冷可能で高品質の人工ゼオライトを製造することができる。
【００４６】
冷却されて出力された反応後のスラリーは、遠心分離機１４を用いて脱液され、脱液された苛性ソーダは、ＮａＯＨタンク８へ回収されてリサイクルされる。３回程度の繰り返し利用が可能である。脱液された原料はケーキとなり、その後洗浄タンク１５を用いて洗浄され、再度脱液されて、乾燥処理し、Ｎａ型人工ゼオライトとされる。Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ等他のイオンとイオン置換されて、他の型の人工ゼオライトとされることもある。
【００４７】
箱形の反応装置１２は、箱形容器に仕切り板２１、２２を立てただけの構造であり、設計容易のみならず、円滑な流路を作れるので、これで製造される人工ゼオライトの品質を安定させる効果がある。また、管路によるものと比べて各スリットで区切られる断面積は、任意に大面積とすることができるのが１つの特徴である。例えば、直径１００ｍｍの管路の断面積は、７８．５ｃｍ２であるが、１ｍ幅の５ｃｍスリットの断面積は５００ｃｍ２であり、設計上特別有利である。さらに、上面開放状態で設計できるので、加振器２３の作動においても性能をみながらの調節もでき、保守、点検、メンテナンスにおいても有利である。
【００４８】
また、海水タンク１０の海水を用いて人工ゼオライトを高活性下で反応させることがある。この場合、アルカリ性の高温海水は、各種の金属を侵す性質があり、反応装置を通常の金属で設計することができない。この場合でも、本発明の反応装置１２は、テフロン（登録商標）その他のＦＲＰ製とすることや樹脂コーティングをすることで、容易に対応できる。
【００４９】
以上示した実施の形態では、反応装置１２が箱形の例で示したが、反応装置１２の形状は、他の形状、例えばドラム形であっても良い。ドラム形の場合、長尺ドラムの内部を、上下通路を残して縦に仕切った形となる。また、ドラム形の例から見れば明らかなように、容器１６を圧力容器とし、１００℃より上の高温、高圧で処理できるようにすることもできる。例えば、図２に示したような反応装置をスッポリとドラム形の圧力容器中に挿入した形のものの例がある。また、ドラム内側を縦方向に仕切り、その外側を２重釜構造とした形のものの例がある。後者の場合、ドラム上部にエア溜りが生じ、流れが阻止されるので、各仕切り部の上面を同圧で連通する圧力室を設け、流れを円滑にする等の工夫が必要である。高温、高圧で処理すれば、表１で示したように時間短縮でき、容器長さを数分の１まで短く、コンパクトに形成することができる。また、アルカリ所要量が相当節約できるとされている。
【００５０】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計的変更を加えることができ、各種態様で実施できる。
【００５１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、特許請求の範囲に記載の通りの構成を有するので、箱形又はドラム形等の形で構成された反応容器の内部を上下通路を残して縦方向に多数の仕切り板を用いて仕切り、上下に蛇行した長尺の通路を容易に作ることができ、保守、点検、メンテナンス性に優れた人工ゼオライト製造装置とすることができる。
【００５２】
また、本発明の反応装置には、反応前後のスラリーを熱交換する向流式の熱交換装置を有するので、熱効率が向上し、かつ安定して高品質の人工ゼオライトを製造することができる。
【００５３】
さらに、本発明の反応装置は、容器内部を縦方向に仕切り板で仕切っただけの構造であるので、樹脂コーティングを行うことが容易であり、ＦＲＰ製の仕切り板等を用いることができ、海水仕様等に容易に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る人工ゼオライト製造装置の概要を示す配置図である。
【図２】反応装置の縦断面図である。
【図３】反応装置の平面図である。
【図４】向流式熱交換装置の熱交換器の向流構造を示す断面図である。
【図５】向流式熱交換装置の向流内容を示す配置図である。
【図６】図２に示す反応装置の部分拡大断面図である。
【図７】本発明で得られる反応特性を示す時間及び温度の線図である。
【符号の説明】
１　原料
１ａ　原料粒子
２　Ｎａ型人工ゼオライト
３　工場土間
４、５　撹拌タンク
６　蒸気ボイラ
７　原液タンク
８　ＮａＯＨタンク
９　水タンク
１０　海水タンク
１１　熱交換装置
１２　反応装置
１３　バッファタンク
１４　遠心分離機
１５　洗浄タンク
１６　容器
１７　スラリー入口管
１８　スラリー出口管
１９　油
２０　蒸気ヒータ
２１、２２　仕切り板
２３　加振器
２４　熱交換器
２５　ヘッダ
２５（ＩＮ）　ヘッダ入口
２５（ＯＵＴ）　ヘッダ出口
２６　細管
２７　内部通路
２７（ＩＮ）　内部通路入口
２７（ＯＵＴ）　内部通路出口
２８　温水槽
ＢＸ　ブラックボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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