SCEJ 75th Annual Meeting (Kagoshima, 2010) F115 食塩の高濃度連続式蒸発晶析槽における製品結晶に及ぼす 翼回転数と懸濁濃度の影響 (横国大院工) (学)加藤慎平・井部穂生・(正)三角隆太*・(正)仁志和彦・(正)上ノ山周 - 217 - 粒径分布 [1/μm] 0-100μm 100-200μm 200-300μm 300-400μm 400-500μm 500-600μm 600-700μm 700-800μm 800-900μm 900-1000μm 結晶個数 [個] 結晶個数 [個] 粒径分布 [1/μm] D50 [μm] 懸濁濃度 [vol%] 140 mm はじめに 約 8 時間連続操作を行った。安定な懸濁濃度、適切な ドラフトチューブ付撹拌槽を用いて、高懸濁濃度で 翼回転数で操作することで結晶個数を安定化させるこ の食塩の連続式蒸発晶析実験を行った。半回分式蒸発 とができ、安定した粒径の結晶を連続的に得ることが (7) (8) 晶析実験で得られた最適種晶条件をもとに連続操作を できた。 (4) (1) 3枚プロペラ翼 (6) 行い、製品結晶に及ぼす翼回転数や懸濁濃度の影響を (2) 邪魔板付ドラフトチューブ (3) シースヒーター 検討し、同検討に基づいて結晶個数や粒径分布を安定 130 mm (4) モーター 化させる操作手法を構築した。 (2) (3) (5) 変圧器 １．実験装置および方法 (6) 結晶観測点 (1) (9) 1) (7) 枝付結晶吸引管 図１に実験装置概略 を示す。槽内の飽和食塩水を 70 mm (5) (8) 高速度ビデオカメラ ドラフトチューブの外側に巻き付けたシースヒーター (9) NaCl飽和溶液槽 (12) (11) (10) サンプルシリンダー を用いて加熱速度 1200 Wで加熱し、蒸発晶析実験を (10) (11) バルブＡ 行った。沸騰後半回分式蒸発晶析実験で得られた最適 (12) バルブＢ (13) (13) バルブＣ 種晶条件1)である平均粒径 90μm、重量 20gの種晶を添 out (14) (14) アスピレーター 加した。翼回転数 700rpmでは懸濁濃度 30vol%を目指 図１ 実験装置概略 し 130 分間半回分式操作を行い、550rpmでは懸濁濃度 40 700 600 20vol%を目指し 90 分間半回分式操作を行った。所定 30 500 の懸濁密度に達した後に、予め減圧した実験槽下部の 400 20 300 サンプルシリンダーを用い槽内の結晶を抜き出し連続 700rpm 700rpm 200 10 操作を行った。抜き出し間隔は 15~20 分で、連続操作 550rpm 550rpm 100 0 0 は約 8 時間行った。また、槽内の液量を一定に保つた 0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600 めに蒸発量と抜き出し量に応じた液量の塩化ナトリウ 時間 t [min] 時間 t [min] 図３ D50の経時変化 図２ 懸濁濃度の経時変化 ム飽和水溶液をポンプを用い供給した。槽内結晶の粒 0.008 0.008 10min 10min 100min 100min 径分布は外部吸引サンプリング法1)を用いて算出した。 220min 223min 0.006 0.006 360min 364min ２．実験結果および考察 460min 451min 0.004 0.004 540min 541min 図 2 に翼回転数が 550rpm,700rpmのときの懸濁濃 0.002 0.002 度の経時変化を示した。翼回転数・懸濁濃度を変えて 0 0 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 800 1000 も懸濁濃度を約 8 時間一定に保つことができた。図 3 粒径 [μm] 粒径 [μm] にD50の経時変化を示した。翼回転数が 550rpmでは a) 翼回転数 550rpm b) 翼回転数 700rpm 目標懸濁濃度 20vol% 目標懸濁濃度 30vol% D50は増加しているのに対し、700rpmでは 200 分以降 図４ 粒径分布 ほぼ一定となった。また、図 4a),b)に粒径分布を示し ×107 ×107 0-100μm 6.0 6.0 100-200μm 200-300μm た。翼回転数が 550rpmでは時間とともに結晶が成長 300-400μm 5.0 5.0 400-500μm 500-600μm し大結晶が析出するのに対し、700rpmでは 360 分以 4.0 600-700μm 4.0 700-800μm 800-900μm 降粒径分布にあまり変化はみられない。これは懸濁濃 3.0 900-1000μm 3.0 度、翼回転数を上昇させると結晶の摩耗がより進み、 2.0 2.0 1.0 粒径の大きい結晶が摩耗されるためと考えられる。図 1.0 0.0 0.0 5a),b)に結晶個数の経時変化と粒径ごとの内訳を示し 200 400 600 200 400 600 時間t [min] 時間t [min] た。翼回転数が 700rpmでは結晶個数を安定化させる b) 翼回転数 700rpm a) 翼回転数 550rpm ことができた。これは懸濁濃度を上げることでバルク 目標懸濁濃度 30vol% 目標懸濁濃度 20vol% からの核発生を抑えることができたからと考えられる。 図 5 結晶個数の経時変化 また、図 5b)で粒径 0~100μmの小さい結晶が恒常的 謝辞 本研究の一部は(財)ソルトサイエンス研究財団研究助成(Nos.0711, に発生しており、この摩耗で発生したと考えられる核 0813)、および文部科学省科研費(No. 19760112) の援助を受けて行われた。 記して謝意を表す。 も結晶個数の安定化に寄与したものと考えられる。 参考文献 1) R.Misumi, T.Toyoda, K.Nishi, M.Kaminoyama, Proc. 17th むすびに International Symposium on Industrial Crystallization, p.667-673 (2008) 高懸濁濃度での食塩の連続式蒸発晶析実験を行い、 * E-mail: [email protected], TEL: 045 - 339 - 3995
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