(57)【要約】【課題】スクリュー反応管の内部を移動するスラリーを、スクリュー反応管の内壁への沈殿凝固を防ぎながら効果的に撹拌させることで、生成される人工ゼオライトの品質を向上させることができる。【解決手段】内部空間に回転スクリュー２を備え一端側に設けた供給口７から装入されるスラリーを他端側に設けた排出口８から排出するスクリュー反応管３と、スクリュー反応管３の内部空間を移動するスラリーを加圧加熱処理するための加圧加熱手段４と、回転スクリュー２の隣り合うスクリュー部２ａ，２ａの間に配置された吊り下げ形スクレーバ板５と、回転スクリュー２を回転させる駆動装置６とを有する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間に回転スクリューを備え一端側に設けた供給口から装入されるスラリーを他端側に設けた排出口から排出するスクリュー反応管と、スクリュー反応管の内部空間を移動するスラリーを加圧加熱処理するための加圧加熱手段と、回転スクリューの隣り合うスクリュー部の間に配置された吊り下げ形スクレーバ板と、回転スクリューを回転させる駆動装置とを有することを特徴とする人工ゼオライトの製造装置。
【請求項２】
吊り下げ形スクレーバ板は、隣り合うスクリュー部の周辺部分を橋絡する支持軸に回動自在に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の人工ゼオライトの製造装置。
【請求項３】
支持軸は４つであり、各支持軸は隣り合うスクリュー部の周辺部分に同一円上で９０度間隔をおいて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の人工ゼオライトの製造装置。
【請求項４】
駆動装置は、回転スクリューを正回転が逆回転より大きい回転角度で交番的に正逆回転させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の人工ゼオライトの製造装置。
【請求項５】
回転スクリューは、複数の回転スクリューユニットを長手方向に連結して構成されることを特徴とする請求項１に記載の人工ゼオライトの製造装置。
【請求項６】
吊り下げ形スクレーバ板は、各回転スクリューユニットの隣り合うスクリュー部の周辺部分を橋絡する支持軸に回動自在に支持されていることを特徴とする請求項５に記載の人工ゼオライトの製造装置。
【請求項７】
支持軸にスクリュー反応管の内壁面に接触するガイドローラを回転自在に配置したことを特徴とする請求項６に記載の人工ゼオライトの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工ゼオライトの原料である石炭灰または焼却灰をスクリュー反応管を用いて人工ゼオライトに生成する人工ゼオライトの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゼオライトは、陽イオン交換機能、吸着機能、触媒機能などの特性を有し、排水処理、排ガス処理、天然ガス純化等に幅広く利用されている。ゼオライトは、天然資源としての天然ゼオライトと、特定の組成を有する液相から生成される合成ゼオライトと、産業廃棄物を原料として生成される人工ゼオライトに分類される。人工ゼオライトは、合成ゼオライトに比べて、組成、結晶構造、純度が落ちるものの安価であり、土壌改質材、脱臭剤などの大量消費用途に適している。
【０００３】
人工ゼオライトは、原料とアルカリ水溶液とを混合して形成されるスラリーを予熱する混合予熱工程と、スラリーを反応糟で加圧加熱処理する反応工程と、加圧加熱処理したスラリーを洗浄脱水型変換する洗浄型変換工程と、生成される人工ゼオライトを乾燥造粒する製品加工工程とから製造される。
【０００４】
石炭灰とアルカリ水溶液とを混合したスラリーを複数の撹拌円板を上下方向に配置した回転ディスク式反応管を用いて加熱加圧処理して人工ゼオライトを生成する人工ゼオライトの製造装置は、たとえば、特開２００２−１８７７１５号公報に記載されている。
【０００５】
焼却灰とアルカリ水溶液とを混合したスラリーを水平方向に延びる回転スクリューを備えたスクリュー式反応管を用いて加熱加圧処理して人工ゼオライトを生成する人工ゼオライトの製造装置は、たとえば、特開平１１−２３６２１２号公報に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
回転ディスク式反応管を用いた人工ゼオライトの製造装置は、スラリーを回転ディスク式反応管の仕切板により形成される上段セルに設けた撹拌円板で撹拌滞留させ、撹拌滞留させたスラリーを後から投入されたスラリーにより下側のセルに押し出すようにしながら加熱加圧処理して人工ゼオライトを生成するが、回転ディスク式反応管に投入されるスラリーの一部は、上下方向に配置したセルに設けた撹拌円板で撹拌滞留されることなく自重で下方に移動して回転ディスク式反応管の底部に沈殿してしまうことがあり、そのため、投入したスラリーが回転ディスク式反応管を順次下方に送られず、スラリーの加熱加圧処理にバラツキが生じ、生成される人工ゼオライトの品質が低下してしまうという問題がある。
【０００７】
スクリュー式反応管を用いた人工ゼオライトの製造装置は、スクリュー式反応管に投入されるスラリーを回転するスクリューにより反応管内を順次移動させながら加熱加圧処理するようにしているが、回転するスクリューと反応管の内壁との間に空隙が形成されているため、スラリーの一部が反応管の内壁に沈殿凝固することがあり、そのため、投入したスラリーが均一に撹拌されずに反応管を順次送られることになり、スラリーの加熱加圧処理にバラツキが生じ、生成される人工ゼオライトの品質が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記した点を考慮してなされたもので、投入されるスラリーをスクリュー式反応管内に沈殿凝固させることなく均一に撹拌され、順次移動させながら加熱加圧処理することで、生成される人工ゼオライトの品質を向上させることができる人工ゼオライトの製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の人工ゼオライトの製造装置は、内部空間に回転スクリューを備え一端側に設けた供給口から装入されるスラリーを他端側に設けた排出口から排出するスクリュー反応管と、スクリュー反応管の内部空間を移動するスラリーを加圧加熱処理するための加圧加熱手段と、回転スクリューの隣り合うスクリュー部の間に配置された吊り下げ形スクレーバ板と、回転スクリューを回転させる駆動装置とを有し、吊り下げ形スクレーバ板の回動によりスラリーのスクリュー反応管の内壁への沈殿凝固を防ぐとともにスラリーの撹拌を効果的に行なうことで、生成される人工ゼオライトの品質を向上させることができる。
【００１０】
本発明の人工ゼオライトの製造装置は、回転スクリューを複数の回転スクリューユニットを長手方向に連結することで構成し、吊り下げ形スクレーバ板を各回転スクリューユニットの隣り合うスクリュー部の周辺部分を橋絡する支持軸に回動自在に支持し、支持軸にスクリュー反応管の内壁面に接触するガイドローラを回転自在に配置することで、回転スクリューユニットのスクリュー部のスクリュー反応管の内壁面への接触を防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による人工ゼオライトの製造装置の概略図を示す。図１に示す人工ゼオライトの製造装置１は、回転スクリュー２を備えたスクリュー反応管３と、スクリュー反応管３の内部空間を移動するスラリーを加熱するための加熱手段４と、回転スクリュー２の隣り合うスクリュー部２ａ，２ａの間の空間に配置された吊り下げ形スクレーバ板５と、スクリュー反応管３の内部空間に配置された回転スクリュー２を回転させる駆動装置６とを有する。
【００１２】
図１に示す実施の形態では、スクリュー反応管３は、上下２段に配置されている。スクリュー反応管３は、処理条件によっては１段だけでよい場合もある。スクリュー反応管３の段数は、人工ゼオライトの製造条件、たとえば、処理すべきスラリーの容量、移動するスラリーの速度、スラリーの処理時間等により増減される。
【００１３】
各スクリュー反応管３は、図１および図２に示すように、一端側上面に供給口７および他端側下面に排出口８と、両端壁に回転スクリュー２の軸部を受ける軸受手段９，９を有する。スクリュー反応管３の軸受手段９は、通常のボールベアリング形軸受である。スクリュー反応管３は、軸受手段９をメカニカルシール９ａによって内部空間を加圧状態に維持するように封止されている。上下２段に配置されたスクリュー反応管３は、上段スクリュー反応管３の排出口８を下段スクリュー反応管３の供給口７に結合することで連結されている。
【００１４】
回転スクリュー２は、図２および図３に示すように、隣接するスクリュー部２ａ，２ａの周辺部を橋絡するように支持軸１０（図２）が取り付けられている。図１に示す実施の形態では、支持軸１０は、同一円上で９０度間隔を置いて配置された４本であるが、等角度間隔であれば、１２０度間隔置いて配置された３本であっても７２度間隔置いて配置された５本であってもよい。
【００１５】
吊り下げ形スクレーバ板５は、矩形状金属板で成形されており、上端部に枢着部を有し、枢着部を支持軸１０に回動自在に枢着されている。支持軸１０に枢着された吊り下げ形スクレーバ板５は、下端をスクリュー反応管３の内壁面３ａに当接して、スクリュー反応管３の内壁面に沈降しかけたスラリーをスクリュー反応管２の内面から剥ぎ取り、スクリュー反応管３の内壁面へのスラリー沈降凝固を防ぐ作用をする。図１に示す実施の形態では、図２および図３に示すように、４枚の吊り下げ形スクレーバ板５が、スクリュー部２ａ，２ａの間に９０度間隔を置いた配置された４本の支持軸１０にそれぞれ枢着されている。
【００１６】
すなわち、４枚の吊り下げ形スクレーバ板５は、回転スクリュー２に対して９０度間隔を置いた配置されたており、第１のスクレーバ板５が回転スクリュー２に対して０度位置で垂直方向に位置し、第２のスクレーバ板５が回転スクリュー２に対して９０度位置で下端がスクリュー反応管３の内壁面に接触するように垂直方向に位置し、第３のスクレーバ板５が回転スクリュー２に対して１８０度位置で下端がスクリュー反応管３の内壁面に接触するようによこ方向に位置し、第４のスクレーバ板５が回転スクリュー２に対して２７０度位置で反転した垂直方向に位置し上端がスクリュー反応管３の内壁面に接触する。
【００１７】
加熱手段４は、スクリュー反応管３の外面を囲むように配置された加熱ジャケット１１を有する。上段スクリュー反応管３の加熱ジャケット１１と下段スクリュー反応管３の加熱ジャケット１１は、図１に示すように、管路１１ａによって接続されている。上段スクリュー反応管３の加熱ジャケット１１は、ポンプ装置１２を介して熱媒体装置１３に接続され、下段スクリュー反応管３の加熱ジャケット１１は、熱媒体装置１３に接続され、熱媒体循環路を形成している。したがって、熱媒体装置１３の熱媒体は、ポンプ装置１２により加圧され、上段スクリュー反応管３の加熱ジャケット１１に導かれ、上段スクリュー反応管３の内部を移動するスラリーを加熱した後管路１１ａを通り下段スクリュー反応管３の加熱ジャケット１１に導かれ、下段スクリュー反応管３の内部を移動するスラリーを加熱した後熱媒体装置１３に戻される。
【００１８】
駆動装置６は、インバータ制御減速機付電動モータまたはサーボモータと図示しない制御手段を備えてい。駆動装置６は、回転スクリュー２を制御手段により正回転または交番的に正逆回転させる。駆動装置６は、好ましくは、図示しない制御手段により、回転スクリュー２を正回転が逆回転より大きい回転角度、たとえば、正回転が３６０度で逆回転が３２０度回動するよう交番的に回転させる。そのため、回転スクリュー２は、１回の正逆回転で正回転と逆回転の差の角度、たとえば４０度だけスラリーを軸方向に移動させる。このように、回転スクリュー２を正逆ステップ回転させることで軸方向に移動するスラリーの十分な撹拌が可能になる。
【００１９】
また、上段スクリュー反応管３の供給口７に圧力安定化管１４が接続されている。圧力安定化管１４にスラリー供給装置１５に連通した管路１５ａが接続されている。スラリー供給装置１５は、図示しないプロペラタイプの撹拌ミキサーを有し、ゼオライト原料となる石炭灰あるいは焼却灰のフライアッシュとアルカリ水溶液とを混合してスラリーを形成する。スラリー供給装置１５において形成されたスラリーは、ポンプ装置１６により加圧され、管路１５ａを通り圧力安定化管１４を介して上段スクリュー反応管３の供給口７に供給される。
【００２０】
さらに、下段スクリュー反応管２の排出口８に連結管１７を介してスクリュー冷却管装置１８が連結されている。スクリュー冷却管装置１８は、回転スクリュー１９を備えたスクリュー冷却管２０と、スクリュー冷却管２０の内部を冷却する冷却手段２１とを有し、下段スクリュー反応管２の排出口８から排出される人工ゼオライトを冷却して図示しないバッファタンクに送り出す。
【００２１】
つぎに、作用を説明する。
人工ゼオライトの原料となるフライアッシュと所定濃度の水酸化ナトリウム水溶液は、それぞれ計量された後、通常の送り手段によりりスラリー供給装置１５に送られる。スラリー供給装置１５に送られたフライアッシュと水酸化ナトリウム水溶液は、撹拌ミキサーにより撹拌されてスラリーとなる。スラリー供給装置１５において生成されたスラリーは、ポンプ装置１６により加圧され、連結管１７の内部に配置された熱交換部２２で加熱されて圧力安定化管１４および供給口７を通って上段スクリュー反応管３に送られる。
【００２２】
上段スクリュー反応管３に送られたスラリーは、上段スクリュー反応管３が加熱手段４により所定温度、たとえば１５０℃に加熱されているので、加圧加熱された条件の下で上段スクリュー反応管３の内部に配置された回転スクリュー２の回転により、上段スクリュー反応管３の内部を供給口７から排出口８の方向に移動する。上段スクリュー反応管３の内部を移動するスラリーは、加圧加熱処理されて人工ゼオライト化される。上段スクリュー反応管３を移動するスラリーは、回転スクリュー２の隣り合うスクリュー部２ａ，２ａの間に配置された吊り下げ形スクレーバ板５により、スクリュー反応管３の内壁面に沈降凝固することなく撹拌される。
【００２３】
各吊り下げ形スクレーバ板５は、図４に示すように、回転スクリュー２が０度から９０度まで回動する間垂直位置にありスラリーを軸方向に移動させ、回転スクリュー２が９０度から２４０度まで回動する間下端がスクリュー反応管３の内壁面に摺接して沈降しかけたスラリーをスクリュー反応管２の内面から剥ぎ取り、回転スクリュー２が２４０度を越えると反転してスラリーの撹拌を増加させ、回転スクリュー２が２４０度から３６０度まで回動する間垂直位置にありスラリーを軸方向に移動させる。
【００２４】
また、上段スクリュー反応管３の回転スクリュー２は、正回転が逆回転より回転角度が大きくなるように交番的に回転することで、１回の正逆回転で正回転と逆回転の差の角度だけスラリーを軸方向に移動させるとともに、軸方向に移動するスラリーを吊り下げ形スクレーバ板５との協同作用で効果的に撹拌させる。
【００２５】
上段スクリュー反応管３の排出口８から下段スクリュー反応管３の供給口７に送られるスラリーは、上段スクリュー反応管３と同様に、加圧加熱された条件の下で下段スクリュー反応管３の内部に配置された回転スクリュー２の回転に伴って下段スクリュー反応管３の内部を排出口８の方向に移動する。下段スクリュー反応管３を移動するスラリーは、回転スクリュー２の隣り合うスクリュー部２ａ，２ａの間に配置された吊り下げ形スクレーバ板５によりスクリュー反応管３の内壁面に沈降凝固することなく撹拌される。
【００２６】
上段スクリュー反応管３および下段スクリュー反応管３において加圧加熱条件の下で所定時間滞留されて生成された人工ゼオライトは、冷却装置１８に送られ、ここで冷却された後、バッファタンク、脱液装置、乾燥装置および粉末化装置を介して粉末人工ゼオライトとなる。
【００２７】
図５は、本発明による人工ゼオライトの製造装置の他の実施の形態を示し、図５に示す実施の形態においては、スクリュー反応管３０が、複数のスクリュー反応管ユニット３０ａから構成されている。各スクリュー反応管ユニット３０ａは、それぞれ回転スクリューユニット３１を有する。複数のスクリュー反応管ユニット３０ａは、中間に位置するスクリュー反応管ユニット３０ａは同一構造であるが、一端に位置するスクリュー反応管ユニット３０ａには供給口７が設けられ、他端に位置するスクリュー反応管ユニット３０ａには図示しない排出口が設けられている。
【００２８】
複数のスクリュー反応管ユニット３０ａは、同一線上に位置するように整列され、隣り合うスクリュー反応管ユニット３０ａは、連結具３２により互いに連結され、隣り合う回転スクリューユニット３１は、軸部３３を連結具３４により連結され、スクリュー反応管３０を構成する。
【００２９】
各回転スクリューユニット３１は、隣り合うスクリュー部３１ａ，３１ａの周辺部分を橋絡する支持軸１０を有する。支持軸１０は、同一円上で９０度間隔を置いて配置された４本であるが、等角度間隔であれば、１２０度間隔置いて配置された３本であっても７２度間隔置いて配置された５本であってもよい。各支持軸１０に、吊り下げ形スクレーバ板５とガイドローラ３５が配置されている。ガイドローラ３５は、支持軸１０に回転自在に装着された時、回転スクリューユニット３１のスクリュー部３１ａより半径方向外側に位置してスクリュー反応管ユニット３０ａの内壁面に接触する外径を有する。
【００３０】
図５に示す実施の形態では、スクリュー反応管ユニット３０ａに設けられたガイドローラ３５は、中間に位置するスクリュー反応管ユニット３０ａでは、支持軸１０に設けた吊り下げ形スクレーバ板５の一側に配置されているが、端側に位置するスクリュー反応管ユニット３０ａでは、吊り下げ形スクレーバ板５の両側に配置されている。
【００３１】
しかして、スクリュー反応管ユニット３０ａの回転スクリューユニット３１は、軸部３３を連結具３４により連結されているので、回転スクリューユニット３１の回転時に、回転スクリューユニット３１が半径方向に動くことがあっても、回転スクリューユニット３１の支持軸１０に設けられたガイドローラ３５がスクリュー反応管ユニット３０ａの内壁面に接触して回転するので、回転スクリューユニット３１のスクリュー部３１ａがスクリュー反応管ユニット３０ａの内壁面にに接触することがない。そのため、スクリュー反応管３０の回転スクリュー３１の駆動装置と反対側の軸受を省略することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、スクリュー反応管の回転スクリューの隣り合うスクリュー部の間に吊り下げ形スクレーバを配置したことで、スクリュー反応管内部を移動するスラリーは、スクリュー反応管の下部に沈殿凝固することなく撹拌された状態で加圧加熱処理され、生成される人工ゼオライトの品質を向上させることができる。
また、本発明によれば、スクリュー反応管の下部にスラリーが沈殿凝固することがないので、大量の人工ゼオライトの連続製造に対応できる。
さらに、本発明によれば、スクリュー反応管を複数のユニットで構成することで、製作時の共通部品化ができ、装置のコストダウンが可能になり、また、メンテナンススペースが小さく、小容量から大容量の装置に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による人工ゼオライトの製造装置の概略図。
【図２】本発明による人工ゼオライトの製造装置のスクリュー反応管の長手方向拡大断面図。
【図３】本発明による人工ゼオライトの製造装置のスクリュー反応管の横断方向拡大断面図。
【図４】本発明による人工ゼオライトの製造装置の吊り下げ形スクレーバの作用を示す図。
【図５】本発明による人工ゼオライトの製造装置の他の実施の形態を示す図。
【図６】本発明による人工ゼオライトの製造装置の他の実施の形態のスクリュー反応管の横断方向拡大断面図。
【符号の説明】
１　人工ゼオライトの製造装置
２　回転スクリュー
２ａ　スクリュー部
３　スクリュー反応管
５　吊り下げ形スクレーバ板
１０　支持軸
３０　スクリュー反応管
３０ａ　スクリュー反応管ユニット
３１　回転スクリューユニット
３５　ガイドローラ
【図１】
2004083342.tif 000003
【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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