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公開番号2024160374
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-13
出願番号2024139903,2021573746
出願日2024-08-21,2020-06-12
発明の名称薄膜処理装置
出願人アウロテック・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング,AUROTEC GMBH,ブス-エスエムエス-カンツラー・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング,Buss-SMS-Canzler GmbH
代理人個人,個人
主分類B01D 1/22 20060101AFI20241106BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】トラブルの少ない粘性材料を処理する薄膜処理装置を提供する。
【解決手段】ハウジング内部16を取り囲み、材料処理空間160を形成する加熱および/または冷却可能なハウジングケーシング14を備え、水平に対して最大20°の傾斜で方向付けられる処理ハウジング12と、処理される材料を材料処理空間に導入するために、プロセスハウジング12の入口ゾーン18に配置された入口ノズル20と、処理された材料を材料処理空間から排出するために、プロセスハウジング12の出口ゾーン22に配置された出口ノズル24と、材料処理空間内に配置され、ハウジングケーシングの内面上に材料膜を生成し、材料を出口ゾーン22に向かう方向に搬送するために同軸に延びる駆動可能なローター軸とを備え、ローター軸本体上に配置された少なくとも1つのリフト要素が、ローター軸の回転中にローター軸本体の方向に持ち上げ力を生じさせるように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
粘性材料を処理するための薄膜処理装置であって、
軸方向に延びる回転対称のハウジング内部（１６）を取り囲み、材料処理空間（１６０）を形成する加熱可能および／または冷却可能なハウジングケーシング（１４）を備え、水平に対して最大２０°の傾斜で方向付けられる処理ハウジング（１２）と、
処理される材料を材料処理空間（１６０）に導入するために、プロセスハウジング（１２）の入口ゾーン（１８）に配置された入口ノズル（２０）と、
処理された材料を材料処理空間（１６０）から排出するために、プロセスハウジング（１２）の出口ゾーン（２２）に配置された出口ノズル（２４）と、
材料処理空間（１６０）内に配置され、ハウジングケーシングの内面（１５）上に材料膜を生成し、材料を入口ゾーン（１８）から処理ゾーン（２５）を経て出口ゾーン（２２）に向かう方向に搬送するために同軸に延びる駆動可能なローター軸（４４）であって、中央ローター軸本体（５０）と、その周縁に配置され、その半径方向の最も外側端部がハウジングケーシングの内面（１５）から距離を置かれるスイーパー要素（４３）とを有するローター軸（４４）とを備え、
ローター軸（４４）が、ローター軸本体（５０）上に配置された少なくとも１つのリフト要素（５６）を備え、このリフト要素が、ローター軸（４４）の回転中にローター軸本体（５０）の方向に持ち上げ力を生じさせるように構成されていることを特徴とする、薄膜処理装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
リフト要素（５６）は、回転方向の先端に先行端（６４）を備えた平面状の入射流路部（６２）を有し、この先行端は、該先行端より後に続く入射流路部（６２）の領域（６６）と比べ、ハウジングケーシングの内面（１５）から、より大きな距離で配置され、それによって、回転方向と反対の方向に向かって狭くなるギャップ（６８）が入射流路部（６２）とハウジング内面（１５）の間で形成されており、このギャップは、特に連続して狭まるギャップであることを特徴とする請求項１に記載の薄膜処理装置。
【請求項３】
前記入射流路部（６２）は、前記ローター軸本体（５０）の円周のうち少なくとも１０°の角度範囲β１を占めていることを特徴とする請求項２に記載の薄膜処理装置。
【請求項４】
前記リフト要素（５６）の少なくとも一部が、各場合のスイーパー要素（４３）によって形成されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の薄膜処理装置。
【請求項５】
リフト要素（５６）が、少なくともほぼ傾斜した屋根形状のウェブプレート（５６０）からなり、その頂上部（５８）がローター軸（４４）の軸方向と少なくともほぼ平行に延在していることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の薄膜処理装置。
【請求項６】
リフト要素（５６）、特にウェブプレート（５６０）が、その半径方向外側に少なくとも１つの螺旋状に延在する搬送フィン（７０）を有することを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の薄膜処理装置。
【請求項７】
リフト要素（５６）の少なくとも一部が、好ましくはプロセスゾーン（２５）において、ローター軸（４４）が支持されるローター軸受の間でその中央に位置する領域、に配置されることを特徴とする、前記請求項のいずれか一項に記載の薄膜処理装置。
【請求項８】
少なくとも一時的に粘度が１００Ｐａ・ｓ以上である材料の処理の処理中に使用することを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の薄膜処理装置の用途。
【請求項９】
セルロースを溶媒と揮発性非溶媒に溶解した懸濁液から、セルロースの溶媒溶解液を製造する方法であって、薄膜処理装置の入口に懸濁液を導入する工程、ハウジングケーシング上にフィルム状に塗布・分散する工程、薄膜処理装置のプロセスハウジング内で共通の軸を中心に回転するスイーパー要素により、熱交換器を用いて温度制御する工程、揮発性の非溶媒を蒸発させ、セルロースを溶解させる工程、セルロースの溶液を薄膜処理装置から出口を通して排出する工程を含み、
スイーパー要素の少なくとも一部が、出口における排出量が、収容ケーシングの温度制御された表面１平方メートル当たり３００ｋｇ／ｈ～６００ｋｇ／ｈ、好ましくは３５０ｋｇ／ｈ～５５０ｋｇ／ｈ、更に好ましくは３８０ｋｇ／ｈ～４８０ｋｇ／ｈのセルロース溶液となるようにセルロースを出口方向に前進させることを特徴とする方法。
【請求項１０】
スイーパー要素の比面積比が１０ｍ
２
ｓ／ｍ
３
以下、より好ましくは８ｍ
２
ｓ／ｍ
３
以下、更に好ましくは５ｍ
２
ｓ／ｍ
３
以下にあり、スイーパー要素の比面積比が、式
TIFF
2024160374000017.tif
10
150
で表され、ここで、
ＡＲは、スイーパー要素の比面積比（ｍ
２
ｓ／ｍ
３
）、
ＡＭは、薄膜処理装置の処理ゾーンにおけるケーシング内面（単位：ｍ
２
）、
ＡＢは、スイーパー要素搭載面積（ｍ
２
）、
Ｖｕは、スイーパー先端の周速（ｍ／ｓ）である、
ことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本出願は、請求項１の前書き部分に記載の粘性材料を処理するための薄膜処理装置に関するものである。
一般的な薄膜処理装置は、当業者には既に知られており、例えば、様々な物質の蒸留、濃縮、脱揮、乾燥などに使用されている。さらに、薄膜処理装置は、混合や、少なくとも一時的に粘性状態が存在する反応、特に、例えば、重合反応などにも使用される。薄膜処理装置は、連続運転が主流である。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
薄膜処理装置には、薄膜蒸発器が含まれる。これは、温度制御可能なハウジング壁の内面に材料を分散させることで高い熱流密度が得られ、最終的に単一のパスで大きな蒸発量と高い蒸発率を可能にするという原理に基づいている。
【０００３】
材料を薄膜で分配するために、特にワイパー要素を取り付けたローターを提供することができる。材料搬送設備を付加的に備えた適切な薄膜蒸発器は、当業者にはフィルムトルーダーという名称で知られている。
【０００４】
フィルムトルーダーの形態の薄膜加工装置は、例えば、ＣＨ５２３０８７に記載されている。この文献によると、加熱可能および／または冷却可能な処理室内において、筒状の本体の外周に傾斜羽根を均等に配置し、さらにハウジングケーシングの内周面近傍に軸方向に達するか内周面に接触するワイパー羽根を配置した駆動ローターを同軸上に配置し、この駆動ローターを回転させることにより、ハウジングケーシングの内周面近傍の傾斜羽根を回転させることが記載されている。運転中、被処理物は回転設定されたワイパーブレードによって掴まれ、ハウジングの内壁に薄膜状に分布し、斜めに配置された羽根部品が掴まれた被処理物に排出口に向かう運動成分を付与する。
【０００５】
ＤＥ１００５０９９７Ｃ１には、さらなる薄膜蒸発器が記載されている。ここで、ハウジングの内側に導入された物質を分散させるためのスクレーパー要素を備えた軸が加熱室内に配置され、軸はベアリングブッシュに摺動可能に取り付けられたベアリングジャーナルを有している。
【０００６】
動作中、通常垂直方向に配向される薄膜蒸発器に加えて、さらなる薄膜処理装置、例えば一般に水平方向に配向される薄膜乾燥器が当業者には知られている。
【０００７】
これに対応する薄膜乾燥機はＤＥ４１１７６３０に記載されており、それによると、熱交換器チューブ内に細長い羽根付きローターが配置されており、このローターは乾燥すべき材料を熱交換器チューブの内周面に搬送する。羽根付きローターの高い曲げ剛性を確保するために、羽根付きローターの周囲に、羽根付きローターの長手方向に走るクランピングタイと、クランピングタイを挟み込む締結フランジからなるバスケット状の構造を提案する。羽根付きローターがたわんだときの復元力をさらに高めるため、締結用フランジの間に羽根付きローターの長さ方向に均一に分布するラジアルスペーサを配置する。さらに、羽根付きローターのクランプタイに回動自在に取り付けられ、内周面の材料を掃く複数の補助羽根を備えている。また、補助ベーンはバスケット構造の剛性アップにも寄与する。しかし、これらは揺動可能に取り付けられているため、ベーン付きローターの軸に向かってラジアル方向の力を伝えることができない。この構造では、リアクターの製造に手間がかかり、処理する材料によっては、入口側から出口側への液体の流れに支障をきたすこととなる。
【０００８】
ＷＯ９３／１１３９６は、熱処理、特にスラッジの乾燥のための蒸発器装置に関し、加熱可能な中空円筒形の蒸発器本体を備え、この蒸発器本体はほぼ水平に配向され、一端には製品入口が、他端には製品出口が設けられている。蒸発器本体の製品チャージされた内部には、実質的に半径方向に配向したベーンを備えた外部駆動可能なローターが配置されている。
【０００９】
さらに、ＷＯ２００４／０４１４２０には、水平に配置された混合装置の形態で、混合されるべき成分が中空円筒体の内壁に薄膜状に分布し、ローターブレードと中空円筒体の内壁との相互作用によって成分が混合される薄膜処理装置が開示されている。
【００１０】
ＧＢ９５２，１０１Ａは、蒸発室を画定する水平円筒形容器からなる蒸発装置を開示している。蒸発装置はまた、撹拌要素を備えた撹拌器を有し、この撹拌器は、容器の長手方向軸と同心に配置された軸要素によって支持されている。攪拌機とその駆動装置は、攪拌機の回転に伴って被処理物が蒸発室の壁面に衝突するように設計されています。一実施形態では、攪拌機は、周方向に均一に配置された６つの放射状に延びるアームから構成されている。アームは、軸方向に伸びる帯状の撹拌部材を支持しており、その両端は調整可能に取り付けられており、内側に回されるようになっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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