(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパーから排出される粒状物の量をゲートの開度を調整することにより調整し、排出量が調整された状態の前記粒状物を、複数通路を有するトラフの各通路に導入し、前記複数通路を共通して支持しているバイブレータで前記トラフを振動させることにより、前記粒状物を前記トラフの先端側に移動させ供給先に供給する粒状物の供給装置であって、
前記トラフが、前記トラフ先端から少なくとも前記トラフ先端寄り部位までに、前記トラフ先端が高くなるように傾斜部を形成してなることを特徴とする粒状物の供給装置。
【請求項２】
前記バイブレータは、前記トラフを斜め上方向に振動させるように構成されている請求項１記載の粒状物の供給装置。
【請求項３】
前記ホッパー内に、前記複数通路に対応するように仕切壁によって仕切られた複数の貯留室が形成されている請求項１または２に記載の粒状物の供給装置。
【請求項４】
前記ゲートの開度の調整が、前記複数の貯留室出口部に昇降自在に設けられたゲートによって行われる請求項３記載の粒状物の供給装置。
【請求項５】
前記通路に、前記粉状物を排出する排出部が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の粒状物の供給装置。
【請求項６】
前記通路の先端寄りにふるい部が形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の粒状物の供給装置。
【請求項７】
前記粒状物が触媒であり、前記供給先が多管垂直型反応器の各反応管である請求項１〜６のいずれかに記載の粒状物の供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状物を供給先に供給する供給装置に関し、より詳しくは、球状，円筒状，長方形状に成形された成形触媒、或いは不定形状の粒状触媒を反応器に充填する場合に好適である粒状物供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粒状物の供給装置として例えば特開昭59−139923号公報に記載の触媒充填機が知られている。同公報に記載の触媒充填機は、図６(ａ)の平面図、及び図６(ｂ)の正面図に示されているように、粒状触媒を蓄えるためのホッパー５０と、電磁フィーダー駆動部５１ａ及びトラフ５１ｂからなりホッパー５０出口近傍に配置される電磁フィーダ５１と、電磁フィーダ５１の先端部に配置されたロート５２と、そのロート５２と反応管とを接続する導管５３とから構成されている。
【０００３】
上記構成において、ホッパー５０から送り出される粒状触媒は、電磁フィーダ５１を振動させることによってトラフ５１ｂ上を移動しロート５２に送り込まれるようになっており、粒状触媒の送り速度は、電磁フィーダ駆動部５１ａに印加する電圧を調整することによって変化させることができる。なお、電磁フィーダ５１はスプリング５３を介して架台５４に支持されている。
【０００４】
上記構成によれば、多管垂直型反応器を構成している各反応管内に粒状触媒を充填する際に、一度に多量の粒状触媒が殺到することに起因するブリッジング現象を防いで粒状触媒を均一に充填することが可能になり、また、充填作業時間を大幅に短縮することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の触媒充填機では、粒状触媒の移送量は専ら電磁フィーダの振動数に依存しているため、移送量を正確に制御することが困難であり、また、複数の電磁フィーダを個別に振動させる構成であるため、ある反応管については粒状触媒が均一に充填されたとしても多数の反応管それぞれを同じ充填状態にすることは困難である。また、粒状触媒の移送時に発生する粉状物も粒状触媒の充填状態がばらつく原因となっている。すなわち、電磁フィーダの振動を利用して粒状触媒を移送させる場合、粒状触媒が成形触媒または表面担持量の多い担持触媒等であると移送時に粉状物の発生が避けられず、その粉状物が粒状触媒と供に移動して反応管内に侵入すると、粒状触媒間の空隙がその粉状物によって埋められてしまい圧力損失を高めることになる。
【０００６】
このように反応管毎に圧力損失のばらつきが生じると、圧力損失が小さい反応管については、原料ガスが速く流れて触媒の反応不足が生じ、その逆に、圧力損失が大きい反応管については原料ガスの流れが遅くなって反応が過剰になる。その結果、多数本の反応管によって構成されている反応器の処理効率が低下するだけでなく、反応が過剰に行われる反応管内の粒状触媒だけが速く劣化するという問題が起こる。
【０００７】
また、反応管内に粉状物が侵入して反応器全体の圧力損失が高くなった場合、その反応器に対して反応ガスを送り込むためのポンプ動力を増加させなければならないため、ポンプの負荷が大きくなるとともに電力の消費が増加することになる。
【０００８】
従って、気相または液相反応を行う構成の多管型反応器では、反応効率を高める上で、粒状触媒が充填された各反応管について圧力バランスを取ることが極めて重要になっている。
【０００９】
本発明は以上のような従来の触媒充填機における課題を考慮してなされたものであり、粒状触媒が充填された各反応管の圧力損失を低く、均一に揃えて反応効率を高めることができる粒状物の供給装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ホッパーから排出される粒状物の量をゲートの開度を調整することにより調整し、排出量が調整された状態の粒状物を、複数通路を有するトラフの各通路に導入し、複数通路を共通して支持しているバイブレータでトラフを振動させることにより、粒状物をトラフの先端側に移動させ供給先に供給する粒状物の供給装置であって、トラフが、トラフ先端から少なくともトラフ先端寄り部位までに、トラフの先端が高くなるように傾斜部を形成してなる粒状物の供給装置である。
【００１１】
上記粒状物の供給装置において傾斜部は、トラフ全体が上向きに傾斜するもので構成することができ、また、トラフ先端寄り部位からトラフ先端までが部分的に上向きに傾斜したもので構成することもできる。
【００１２】
また、傾斜部の傾斜角は１〜１０°の範囲であることが好ましく、より好ましくは１〜５°の範囲である。上記傾斜角が１°を下回ると、粉状物が粒状物と供に移動して供給先である例えば反応器内に侵入するため好ましくない。また、傾斜角が１０°を上回ると、粒状触媒の移送速度が低下し過ぎてトラフ上に滞留し、そしてバイブレータによる振動が過剰に作用して新たに粉状物を発生する恐れがあり、加えて充填時間も長くなるという不都合が生じる。傾斜角が１〜５°の範囲では、充填効率を低下させずに粉状物の同伴を確実に防止することができ、バランスの良い粒状物の供給が達成できる。
【００１３】
本発明において、バイブレータは、トラフを斜め上方向に振動させるように構成することが好ましい。
【００１４】
本発明において、ホッパー内には、複数通路に対応するように仕切壁によって仕切られた複数の貯留室を形成することが好ましい。
【００１５】
ゲートの開度の調整は、複数の貯留室出口部に昇降自在に設けられたゲートによって行うことができる。
【００１６】
通路には、粒状物移送時に発生した粉状物を排出する排出部を形成することが好ましい。一方、通路の先端寄りにはふるい部を形成することが好ましい。これら排出部及びふるい部は、それぞれトラフに独立に形成されてもよく、また、同じ部位に共通して形成されるものであってもよい。
【００１７】
本発明において粒状物の形状は、特に限定されず定形、不定形のどちらの形態であってもよいが、定形の形態の一例としては球状、円筒状、長方形状等の粒状物が示される。
【００１８】
また、本発明において上記粒状物が触媒である場合、粒状物の供給先は多管垂直型反応器の各反応管が示される。詳しくは、酸化エチレン，無水フタル酸，無水マレイン酸，アクロレイン，アクリル酸等の製造に使用される、数千本に及ぶ反応管を集合させた構成の反応器が示される。また、本発明は成形触媒、或いは表面担持量の多い担持触媒を供給する場合に特に好適である。
【００１９】
本発明に従えば、ホッパーに蓄えられている粒状物の排出量がまずゲートの開度によって調整され、ゲートから排出された粒状物は傾斜部を有するトラフの各通路に導入される。各通路内の粒状物は、トラフにバイブレータで振動が与えられることによってトラフの先端側に移動する。このとき、バイブレータの振動を受け粒状物同士が互いに接触しその表面に付着している粉状物が通路に脱落するため、粉状物等の不要な成分を取り除いた状態で粒状物のみを供給先へ供給することができる。また、トラフの傾斜部は、粒状物に同伴してきた粉状物や通路上に堆積した粉状物が供給先に侵入することを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した好ましい実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明に係る粒状物の供給方法に使用する粒状物供給装置を触媒充填機に適用した場合の構成を示したものである。
【００２１】
同図において、触媒充填機１は、図示しない反応器上部に据え付けられ、マンホール等の充填口から導管Ｐを降ろし、各反応管上部にその導管Ｐの下端を接続するようになっている。
【００２２】
触媒充填装置１は、粒状物としての粒状触媒を蓄えるホッパー２と、そのホッパー２の出口近傍から斜め上向き方向に配置されたトラフ３と、そのトラフ３に振動を与えるバイブレータ４とを有し、ホッパー２から排出される粒状触媒をトラフ３の各通路３ａに沿って移動させ、供給先としての反応器に接続されている導管Ｐ内に導入するように構成されている。
【００２３】
以下、各部の構成について詳しく説明する。
【００２４】
ホッパー２内部には、垂直方向に平行して形成された複数の仕切壁５によって仕切られる複数の貯留室６が設けられている。ホッパー２の後壁面２ａは粒状触媒の安息角より大きな傾斜に形成され、後壁面２ａと対向する前壁面２ｂ下方には、トラフ３の底面を略下辺とする矩形状の開口２ｃが形成されている。なお、ホッパー２はトラフ３上に配置されているが、トラフ３を振動させた際に衝突しないよう所定の間隔が設けられている。
【００２５】
また、前壁面２ｂには、図２に示すように、その前壁面２ｂに沿って昇降し得る第１のプレート７が備えられおり、この第１のプレート７と平行して粒状触媒の移送方向下流側には、梁材８の縦壁面に沿って昇降し得る第２のプレート９が配置されている。上記第１及び第２のプレートはそれぞれ独立して昇降させることができるようになっており、粒状触媒の排出量を調整するためのゲートとみなすことができる。以下、第１のプレート７及び第２のプレート９をそれぞれゲート７及び９と呼ぶ。
【００２６】
上記ゲート７及びゲート９には、それぞれ長孔７ａ，９ａ（図１(ｂ)参照）が垂直方向に形成されるとともに、各長孔７ａ，９ａと対応して前壁面２ｂ及び梁材８にはそれぞれ貫通孔が穿設され、上記長孔と貫通孔とに蝶ねじ１０ａ，１０ａがそれぞれ挿通され、ナット１０ｂを締め付けることによりゲート７及びゲート９をそれぞれ所望の高さ、すなわち所望の開口幅にて固定することができるようになっている。なお、梁部材８は移動架台１２上に固定されている架台ＦＲ間に水平方向に張架されている。
【００２７】
図１において、トラフ３はバイブレータ４上面ＨＬより５°上向きに傾斜した状態でバイブレータ４上に取り付けられている。また、トラフ３は浅箱状部材から構成されており、貯留室６の数に対応した数の通路３ａがそのトラフ３内に平行して設けられている。従って貯留室６から排出される粒状触媒は、仕分けされた状態でそのまま通路３ａ内に導入される。上記通路３ａの出口には、通路３ａ内を移送された粒状触媒を導管Ｐ内に案内するための案内部が形成されている。
【００２８】
案内部は、図３に示すように、通路３ａの幅を略導管Ｐの内径まで集束させる側壁３ｂ，３ｂと、導管Ｐの内径ｄと同径に穿設された貫通孔３ｃと、その貫通孔３ｃと同じ内径ｄを有し貫通孔３ｃ下縁から下向きに突設された筒部３ｄ（図１(ａ)参照）と、から構成されている。この筒部３ｄは導管Ｐを固定する導管固定部として機能する。なお、導管Ｐは上記筒部３ｄと反応管とを接続するためのものであるが、反応器のすべての部位の反応管と接続することができるよう、ゴム或いは塩化ビニル、またはポリエチレン等の柔軟性を有する部材で構成することが好ましい。
【００２９】
また、ホッパー２下方の各通路３ａ底面には、通路３ａ内を移動する粒状触媒から発生した粉状物をトラフ３外に排出するための排出部としての排出孔が多数穿設されている。一方、通路３ａの出口寄り（粒状触媒移動方向において案内部より上流側）には、図４に示すように、粒状触媒の移送時において粒状触媒から発生する粉状物をトラフ３先端側で落下させるためのふるい部としての孔部３ｅが多数形成されている。孔部３ｅはパンチングメタルで構成されており、この孔部３ｅを設けることにより、粉状物が反応管内に侵入することを防止することができ、且つ粒状触媒の円滑な移動が得られるようになっている。また、孔部３ｅと対応してその下方には孔部３ｅを落下した粉状物を回収するための回収箱３ｆ（図１(ａ)参照）が備えられており、この回収箱３ｆは、回収した粒状物が満杯になった場合には取り外して廃棄することができるようになっている。
【００３０】
なお、上記孔部３ｅはパンチングメタルに限らず、スリット状の開口で構成することもできる。要するに、粒状触媒については通過させることができ、粉状物については貫通孔３ｃに送らず通路３ａ外へ排出することができるものであれば、任意の形状の孔部を使用することができる。このように、孔部３ｅを備えたトラフ３は、振動時においてふるい部として機能するようになっている。
【００３１】
通常、上記したホッパー２、トラフ３、仕切壁５、貯留室６、プレート７，９等は、各種金属板や硬化性樹脂板等を加工することによって構成できるが、金属板で構成する場合には、防錆性に優れ且つ耐薬品性にも優れた例えばステンレス鋼を使用することが好ましい。また、粒状物が移動する際に接触する面、具体的にはトラフ３の通路３ａ壁面、仕切壁５、貯留室６内壁面等の仕上げ精度については通常の仕上げで十分であるが、テフロンコーティング或いはテフロン等のシート材貼り付け、または表面研磨を行うことにより、摩擦抵抗を低減させることが好ましい。
【００３２】
上記バイブレータ４は、キャスター１１付きの移動架台１２上にコイルスプリング１３及びベースフレーム１４を介して取り付けられ、バイブレータ４の上面にトラフ３を固定している。このバイブレータ４は、市販品で構成することができるが、電磁石を利用した電磁式のものを利用することが好ましい。なぜなら、電磁石に印加する電圧を変化させることによって振動数を変化させ粒状触媒のトラフ内移動速度を調整することができるからである。また、バイブレータ４は、これらに限らず、偏心式のモータいわゆるバイブロモータを使用したバイブレータ、エアーの供給方向を電磁弁を介して切り換えることによりピストンを往復移動させる空気式バイブレータ等、任意の振動方式のバイブレータを適宜使用することができる。また、このバイブレータ４を振動させる方向は、トラフ３の先端に向かって斜め上向き方向に作用させるものとする。
【００３３】
なお、図１中、符号１５はバイブレータ４の動作を制御する制御盤を示し、符号１６は中継端子箱を示している。
【００３４】
上記構成を有する触媒充填装置の動作を以下に説明する。なお、筒部３ｄと反応器の反応管は、予め導管Ｐを介して接続されているものとする。
【００３５】
ホッパー２の各貯留室６内にそれぞれ必要量の粒状触媒を充填し、制御盤１５に備えられたバイブレータ４の電源スイッチを投入すると、バイブレータ４がトラフ３を振動させ、ホッパー２内の粒状触媒は、ゲート７，９によって排出量が規制されつつ通路３ａ内に送り出される。
【００３６】
バイブレータ４の振動方向は、斜め上向き方向に作用するため、通路３ａ内に送り出された粒状触媒は、トラフ３に沿ってその先端である筒部３ｄ側に移動する。このとき、トラフ３上の粒状物は、傾斜部としての傾斜している通路を溯ることになるため、水平方向に配置されているトラフに比べ移動速度が遅くなる。そしてトラフ３上で滞留する時間が増えた状態で振動を受けることにより粒状触媒同士が接触してその表面に付着している粉状物が脱落する。
【００３７】
さらに、トラフ３の通路３ａ出口側には、ふるい部としての孔部３ｅが備えられているため、粒状触媒から脱落した粉状物がトラフ３の先端側に移動してもその孔部３ｅから落下して通路３ａ外部に排出される。それにより、粉状物を完全に取り除いた粒状触媒のみが通路３ａにおける案内部の筒部３ｄに導入される。このようにして筒部３ｄから少量ずつ連続的に落下する粒状触媒は、導管Ｐを介して反応管内に充填される。
【００３８】
なお、本発明における傾斜部は、上記実施形態では全体が上向きに傾斜したトラフで構成したが、これに限らず、図５に示すように、トラフ３１におけるゲート出口部３１ａの通路については水平に配置し、それより先の通路３１ｂが傾斜しているトラフで構成することもできる。
【００３９】
また、本発明におけるゲートは、上記実施形態においては、二枚のプレートで構成したが、これに限らず、それ以下またはそれ以上の枚数のプレートで構成することもできる。また、ゲートの高さは、粒状触媒の形態、移送量等に基づいて調整することが好ましく、ゲートの昇降については、上記実施形態に示した手動調整に限らず、ステッピングモータやギア機構等を用いて自動化することもできる。
【００４０】
また、本発明は、上記した粒状触媒を反応器に充填する触媒充填装置に限らず、ホッパー出口を一箇所とし、その出口に扇状に広がるトラフを備えれば、幅広のコンベア等に対して粒状物を供給することも可能になる。すなわち、トラフの形状を変えることにより、様々な構成の供給先装置に対し、粉状物を取り除いた状態の粒状物を均一な状態で供給することができるようになる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、ゲートの開度によって供給量の調整された粒状物がトラフ上に排出され、粉状物が除去された粒状物のみが供給先に供給される。従って、供給先が反応器である場合には、各反応管内には粉状物が侵入することを防止することができ、且つ粒状触媒を均一に充填することができる。よって各反応管の圧力損失を低く、均一に揃えることができ、反応効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の触媒充填機の構成を示す説明図である。
【図２】図１のゲート部の構成を示す拡大縦断面図である。
【図３】図１の通路先端部の構成を示す要部平面図である。
【図４】図１のトラフ先端部の構成を示す要部平面図である。
【図５】本発明のトラフの他の構成を示す説明図である。
【図６】従来の触媒充填機の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１  触媒充填機
２  ホッパー
３  トラフ
３ａ  通路
３ｄ  筒部
３ｅ  孔部
３ｆ  回収箱
４  バイブレータ
５  仕切壁
６  貯留室
７，９  ゲート
【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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