JP7025015B2 - 分離装置及び触媒充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、第一粉体と第一粉体より大きな第二粉体とを分離する分離装置及び分離装置を備えた触媒充填装置に関する。

石油精製設備や化学工業設備等では、化学反応を促進させるために、各種の触媒が利用されている。触媒は、例えば顆粒状に造形され、原料流体を流通させる反応塔の内部に充填される。
このような触媒の充填には触媒充填装置が用いられている（特許文献１）。

特許文献１の触媒充填装置は、触媒が収納されたホッパと、ホッパに収納された触媒を反応塔の内部に散布する散布装置とを備えている。触媒には、ホッパに送られる前の工程で生じたり、ホッパから散布装置に送られる際に生じたりする触媒粉が付着している。触媒粉は、本来使用される触媒に比べて小さいので、ダスト（粉塵）となり、触媒として反応塔の内部に充填されるものから除外される。
そのため、特許文献１の従来例では、ホッパと散布装置との間には、ダストとしての触媒粉を触媒から分離するフィルタ部（分離装置）が配置されている。
フィルタ部は、触媒管、内管及び外管からなる３重構造とされている。触媒管は、外管で覆われた周面部に多数の連通孔を有する。連通孔は、触媒を通過させない大きさ又は形状とされている一方で、触媒粉を通過させる大きさや形状とされるため、触媒自体は触媒管の内部を流通して散布装置に送られ、触媒粉は外管と触媒管との間の収納スペースを通じて外部に排出される。

特開２０１６－１４７２２８号公報

特許文献１の従来例では、連通孔が触媒管の周面部に複数形成されているので、触媒粉が付着した触媒が触媒管の周面部に沿って流通すると、当該周面部に形成された連通孔に触媒や触媒粉が詰まるおそれがある。特に、触媒等は、触媒管の中心部（軸芯部）では、流れが大きいが、内周面近傍では、流れが小さいので、内周面に形成された連通孔に触媒等が詰まりやすい。触媒管の連通孔への目詰まりを少なくするために、触媒等を速く流通させることも考えられるが、それでは、触媒と触媒粉との分離を確実に行うことができないだけでなく、触媒等を強制的に流通させるための複雑な機構が必要となる。
このように、連通孔が形成された触媒管の内部を触媒等を流通させるだけの構成では、触媒管の連通孔が目詰まりすることになり、目詰まりした箇所では、触媒と触媒粉との分離が不十分となる。触媒と触媒粉とが分離されないままでは、散布装置に送られる触媒にダストとなる触媒粉が混在することになり、純粋な触媒の充填が行えなくなるという課題がある。
ここで、触媒管の連通孔が目詰まりすることで触媒と触媒粉との分離が不十分となるという課題は、大きさの異なる粉体の分離についても生じる。

本発明の目的は、大きさの異なる第一粉体と第二粉体を確実に分離することができる分離装置及び触媒充填装置を提供することにある。

本発明の分離装置は、第一粉体と前記第一粉体より大きい第二粉体とが混在して流通する粉体流通管と、前記粉体流通管の内部に配置された内管と、前記粉体流通管の外部に配置された外管とを備え、前記粉体流通管は、前記第一粉体が通過可能かつ前記第二粉体が通過不可能の連通孔が複数形成された周面部を有し、前記内管は、前記連通孔から前記第一粉体を排出するための流体を前記粉体流通管との間の空間に供給する流体供給孔が複数形成された壁部を有し、前記外管は、前記粉体流通管との間に前記連通孔から排出された前記第一粉体を収納する収納スペースを有し、前記粉体流通管の周面部と前記内管の壁部との少なくとも一方には、前記第一粉体と前記第二粉体との混在物の流れに渦を発生させる渦流発生部が設けられ、前記流体供給孔は、前記渦流発生部で渦流が発生した位置と対向して配置されている、ことを特徴とする。

本発明では、第一粉体と第二粉体との混在物が粉体流通管の内部を粉体流通管の軸方向に沿って流通すると、渦流発生部に当たり、渦流が発生する。混在物の流れに渦流が発生すると、第二粉体に比べて小さい第一粉体が乱流した状態で滞留する。
内管の内部を流通する流体を流体供給孔から粉体流通管の内部に送る。流体供給孔は、渦流発生部で渦流が発生した位置と対向して配置されるので、渦流状態で滞留した第一粉体が連通孔に向かって押し出されることになる。すると、第一粉体が効率的に連通孔を通って外管と粉体流通管との間の収納スペースに排出される。一方、第二粉体自体は、流体で押し出されようとしても、連通孔を通過することができないので、粉体流通管の内部を軸方向に沿って引き続き流通する。
従って、粉体流通管の周面部と内管の壁部との少なくとも一方に、第一粉体と第二粉体との混在物の流れに渦流を発生させる渦流発生部が設けられ、内管の流体供給孔と渦流発生部で渦流が発生した位置とが対向配置されているので、渦流発生部により乱流状態となって渦流発生部の近傍で滞留している第一粉体を流体供給孔から送られた流体が連通孔に向かって押し出すことになり、第一粉体が効率的に収納スペースに排出される。一方、第二粉体自体は粉体流通管の内部で流通し続けるので、第一粉体と第二粉体とが確実に分離されることになる。しかも、構造が簡易である。

本発明の分離装置では、前記第一粉体は触媒粉であり、前記第二粉体は触媒であり、前記粉体流通管は、前記触媒粉と前記触媒とが混在して流通する触媒管を備えている、構成としてもよい。
この構成では、渦流発生部により乱流状態となって渦流発生部の近傍で滞留している触媒粉を流体供給孔から送られた流体が連通孔に向かって押し出し、触媒粉が効率的に収納スペースにダストとして外部に排出される。一方、触媒自体は触媒管の内部で流通し続けるので、触媒粉と触媒とが確実に分離されることになる。そのため、触媒と触媒粉との分離を確実に行える。

本発明の分離装置では、前記粉体流通管は、前記第一粉体と前記第二粉体とを分級する篩管を備えている、構成としてもよい。
この構成では、連通孔の大きさの異なる複数の篩管を用いることにより、種々の大きさの粉体の分級を簡易な構造で実現できる。

本発明の分離装置では、前記渦流発生部は、前記粉体流通管の周面部と前記内管の壁部との一方に基端が固定されたフィンを有し、前記フィンの先端は、前記混在物の流通方向のうち下流側に向いており、かつ、前記粉体流通管の周面部と前記内管の壁部との他方との間に隙間がある、構成が好ましい。
この構成では、渦流発生部を構成するフィンに混在物が当たると、混在物がフィンの表面の基端側から先端側に向かって流通する。その後、混在物、特に、第二粉体より小さな第一粉体は、フィンの先端からフィン裏面側に回りこんで発生する渦流により、フィンの先端近傍で乱流する。乱流状態の第一粉体は、フィンの裏面側で滞留することになり、内管の流体供給孔から送られる流体によって連通孔に向かって押し出される。触媒自体は触媒管の内部で流通し続けるので、触媒粉と触媒とが確実に分離される。
従って、渦流発生部は、フィンを備えた構成であるため、渦流発生部の構造を簡易なものにできる。

本発明の分離装置では、前記フィンは、前記基端が固定された前記粉体流通管と前記内管との一方の軸芯を中心とした環状に形成されている、構成が好ましい。
この構成では、フィンが環状に形成されることで、フィンが欠損する部位がないから、フィンによる混在物の渦流を確実に発生させることができる。
そのため、フィンの構造を簡易にするだけでなく、第一粉体と第二粉体とを効率的に分離することができる。

本発明の分離装置では、前記フィンの基端は、前記粉体流通管の周面部に固定されている、構成が好ましい。
この構成では、フィンの先端で乱流する第一粉体がフィンの裏側と粉体流通管の周面部との間の空間に滞留することになり、この空間に滞留する第一粉体を流体により確実に押し出すことができる。
そのため、第一粉体がフィンの先端から回りこんだ部分が連通孔に近接することになるから、第一粉体と第二粉体とを効率的に分離することができる。

本発明の分離装置では、前記外管には前記収納スペースに収納された第一粉体を吸引する吸引装置が接続されている、構成が好ましい。
この構成では、収納スペースに収納された第一粉体が吸引装置で吸引されることで、収納スペースに負圧が生じ、粉体流通管の内部にある触媒粉を強制的に収納スペースに送り出すことができる。
そのため、第一粉体が強制的に収納スペースに送り出されることで、第一粉体と第二粉体との分離をより確実に行うことができる。

本発明の触媒充填装置は、反応塔の内部に触媒を充填する装置であって、前記触媒粉と前記触媒とが混在した状態で収納されたホッパと、前記ホッパに収納された前記触媒粉と前記触媒とを分離する請求項２に記載された分離装置と、前記分離装置で分離された前記触媒を前記反応塔の内部に散布する散布装置とを備えた、ことを特徴とする。
本発明では、分離装置により、ホッパで収納された触媒粉と触媒とが確実に分離されるので、散布装置で反応塔の内部に散布される触媒から触媒粉が除かれることになり、純度の高い触媒が充填される。

本発明の第１実施形態にかかる触媒充填装置の概略を示す概略図。 触媒充填装置の断面図。 本発明の第１実施形態にかかる分離装置の断面図。 図３のIV-IV線に沿う矢視断面図。 本発明の第２実施形態にかかる分離装置の断面図。 図５のVI-VI線に沿う矢視断面図。 本発明の第３実施形態にかかる分離装置の断面図。 本発明の第４実施形態にかかる分離装置の断面図。 （Ａ）は図８のＡ-Ａ線に沿う矢視断面図、（Ｂ）は図８のＢ-Ｂ線に沿う矢視断面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１から図４に基づいて第１実施形態を説明する。
図１において、反応塔１は、内部に触媒２が充填される。触媒２を反応塔１に充填する際には、反応塔１の上部開口から内部へ、触媒充填装置３が導入される。
図２において、触媒充填装置３は、上下に延びる供給装置１０と、供給装置１０の下端に設置された散布装置４０とを有する。
〔供給装置１０〕
供給装置１０は、上から下へ順にホッパ１１、分離装置２０、ピンチバルブ３０を備えている。
ホッパ１１は、反応塔１の上部開口の外側に配置されており、内部に所定量の触媒２と触媒粉２Ａとが混在する混在物２Ｂを貯留し、その下端から分離装置２０へと混在物２Ｂを供給可能である。触媒粉２Ａは、ホッパ１１に貯留される前の輸送中に、あるいは、ホッパ１１から分離装置２０へ送られる際に、触媒２同士が擦り合う等して生じる。触媒粉２Ａは、触媒２より小さくかつ軽量なダストであり、反応塔１に充填される対象としては除かれるものである。本実施形態では、触媒粉２Ａが第一粉体であり、触媒２が触媒粉２Ａより大きい第二粉体である。

〔分離装置２０〕
分離装置２０は、粉体流通管としての触媒管２１と、触媒管２１の内部に配置された内管２２と、触媒管２１の外部に配置された外管２３とからなる３重構造とされている。
内管２２は、触媒管２１の内側に同芯で配置され、触媒管２１との間に空間２１Ａが空けられている。
外管２３は、触媒管２１の外側に同芯で配置され、触媒管２１との間に収納スペース２３Ａが空けられている。
触媒管２１は、上端をホッパ１１の触媒出口に連結され、下端をピンチバルブ３０の触媒入口に連結されている。従って、ホッパ１１からピンチバルブ３０へと供給される触媒２は、触媒管２１の内側を通される。

内管２２の上端には除塵エア供給管２４が接続されている。
除塵エア供給管２４は、外部の除塵エア供給源（図示省略）からの加圧エアを、内管２２の上端へと導入する。内管２２に供給された除塵エアは、流体供給孔２２１から触媒管２１内へ導入され、触媒管２１内の触媒２の間を通過して、連通孔２１１から触媒管２１の外側の収納スペース２３Ａへと排出される。
除塵エアは、触媒管２１内の触媒２の隙間を通過する際に、触媒２に付着していた触媒粉２Ａ、あるいは触媒２から生じた触媒粉２Ａを取り込み、この触媒粉２Ａとともに連通孔２１１を通って収納スペース２３Ａへ送り出されてくる。
従って、触媒管２１を通過する触媒２は、除塵エアにより触媒粉２Ａを除去された清浄な状態で、ピンチバルブ３０へと送り出される。

外管２３は、全長にわたって気密性を有する管体である。
外管２３には、下端に除塵エア排出管２５が接続され、この除塵エア排出管２５には除塵用のサイクロン２６が接続されている。
除塵エア排出管２５は、触媒管２１から外管２３の内側へと送り出された除塵エアを集め、サイクロン２６へと排出する。
本実施形態では、除塵エア排出管２５及びサイクロン２６から収納スペース２３Ａに収納された触媒粉２Ａを吸引する吸引装置が構成される。
従って、触媒管２１内で除塵エアが取り込んだ触媒粉は、サイクロン２６で回収され、一括して廃棄することができる。一方、サイクロン２６を通過した搬送エアは、触媒粉２Ａを含まない清浄な状態とされたうえで、大気に解放される。

図３及び図４には分離装置２０の詳細な構成が示されている。
図３及び図４において、触媒管２１は、外管２３で覆われた筒状の周面部２１Ｂを備えている。周面部２１Ｂは、多数の連通孔２１１を有し、その内面側と外面側とで通気可能である。ただし、連通孔２１１は、触媒２を通過させない大きさ又は形状であるが、触媒２より小さい触媒粉２Ａを通過させる。
触媒管２１の連通孔２１１は、触媒管２１の材料に多数の孔明け加工を行ってもよいし、触媒管２１をメッシュ材料で形成してその格子間隔を連通孔２１１としてもよい。

内管２２は、触媒管２１に覆われる筒状部２２Ａと、筒状部２２Ａのピンチバルブ３０側の端部に設けられた端面部２２Ｂ（図２参照）とを有する壁部２２Ｃを備える。
筒状部２２Ａは、複数の流体供給孔２２１を有し、その内面側と外面側とで通気可能である。
流体供給孔２２１は、内管２２の材料に多数の孔明け加工で形成される。
流体供給孔２２１は、後述する渦流発生部８が設けられた位置と対応し、かつ、内管２２の周方向に沿って複数が互いに等間隔に配置されている。
流体供給孔２２１の軸芯は、複数ある連通孔２１１のうち一部の連通孔２１１の軸芯と一致する。

触媒管２１の内周部には、触媒粉２Ａと触媒２との混在物２Ｂの渦流Ｐを発生させる渦流発生部８が設けられている。
渦流発生部８は、触媒管２１の周面部２１Ｂに基端が固定されたフィン８０を有する。
フィン８０は、その先端が触媒粉２Ａと触媒２との混在物２Ｂの流通方向のうち下流側に向いている。つまり、フィン８０は、基端から先端にかけて下り傾斜している。
フィン８０の先端と内管２２との間には、混在物２Ｂが流通するための隙間Ｓが形成されている。
第１実施形態では、フィン８０は、触媒管２１の軸芯を中心とした環状に形成されている。フィン８０の先端と触媒管２１の周面部２１Ｂとの間の寸法は触媒管２１の周方向に沿って同じである。
上流側から送られる触媒２及び触媒粉２Ａからなる混在物２Ｂ、特に、触媒粉２Ａは、フィン８０の先端を通過した直後に渦流Ｐが発生する。流体供給孔２２１は、フィン８０で渦流Ｐが発生して触媒粉２Ａが対流する位置と対向して配置されている。
フィン８０は、触媒管２１の軸方向に沿って複数段（図３では３段）形成されており、これらのフィン８０に対応して流体供給孔２２１が内管２２に形成されている。

〔ピンチバルブ３０〕
図２において、ピンチバルブ３０は、分離装置２０から散布装置４０へと触媒２を通過させる状態と、これを遮断する状態とを切り替える機構である。具体的には、ピンチバルブ３０は、バルブ部筒体３１の内面に対向配置された一対のバルーン３２と、このバルーン３２に膨張エアを供給する膨張エア供給管３３とを備えている。
このようなピンチバルブ３０では、膨張エア供給管３３から膨張エアを供給することで、一対のバルーン３２が膨張した状態（図２の実線の状態）となり、バルブ部筒体３１内の通路が閉鎖されて触媒２の通過が遮断される。一方、膨張エアを大気解放することで、一対のバルーン３２が収縮した状態（図２の二点鎖線の状態）となり、再び通路が開かれて触媒２の通過が可能となる。

〔散布装置４０〕
図１において、散布装置４０は、供給装置１０の下部に接続され、供給装置１０から供給される触媒２を反応塔１内に回転散布するものである。
具体的には、図２に示される通り、散布装置４０は、散布用のロータ５０と、ロータ５０を回転させる駆動部６０と、ロータ５０から散布される触媒２をエア搬送するエア搬送手段７０とを備えている。ロータ５０は、供給装置１０と同芯で配置された軸部５１と、この軸部５１の下端に固定された底板５２を有する。底板５２の上面には、中心から外周に向けて延びる仕切板５３が多数立設されている。

駆動部６０は、駆動部筒体６１と、その内部に設置されたエアモータ６２及び回転計６３とを備えている。
駆動部筒体６１は、ピンチバルブ３０のバルブ部筒体３１の下端に接続されている。
エアモータ６２は、駆動部筒体６１の中心位置に支持され、その主軸（図示省略）にはロータ５０の軸部５１が接続されている。
エアモータ６２は、外部から供給される駆動エアにより主軸が回転し、これによりロータ５０を回転させることができる。
回転計６３は、エアモータ６２に附設され、エアモータ６２の主軸の回転速度を検出し、外部の制御装置などに信号出力することができる。

エア搬送手段７０は、駆動部６０とロータ５０との間に設置され、供給装置１０から駆動部６０を通して供給される触媒２をロータ５０へとエア搬送するものである。
具体的には、エア搬送手段７０は、駆動部６０の下端に接続される筒部７１と、筒部７１に搬送エア７を供給する搬送エア供給管７２と、供給される搬送エアの流量又は圧力を調節する絞り機構７３と、ロータ５０の上面に沿った気流を保つためのロータカバー７４とを備えている。
筒部７１は、上筒７１１と、この上筒７１１から下方に延びる下筒７１２とを備えている。上筒７１１は、駆動部筒体６１の下端に接続され、その内部には供給装置１０から供給される触媒２が送り込まれる。下筒７１２は、上部に段差を有し、この段差には大径部７１３が接続されている。下筒７１２は、上筒７１１とほぼ同径とされ、大径部７１３は上筒７１１より大径とされている。大径部７１３には、上方から上筒７１１が挿入され、大径部７１３の内面と上筒７１１の外面との間には間隔が確保されている。

搬送エア供給管７２は、下筒７１２の大径の部分に接続され、その内部（上筒７１１の外側）に搬送エア７を供給する。
従って、下筒７１２の小径の部分においては、触媒２が搬送エア７により分散されて下方のロータ５０へとエア搬送される。この際、エア搬送の状態は、絞り機構７３でスリット７３３の間隔を調節することで変更することができる。
下筒７１２の下端には、ロータカバー７４が固定されている。
ロータカバー７４は、平面形状が円形とされ、その直径はロータ５０の最大径に合わせて設定されている。

〔触媒の充填方法〕
ホッパ１１には触媒２及び触媒粉２Ａからなる混在物２Ｂが貯留されている。
ホッパ１１に貯留された混在物２Ｂを分離装置２０に送り、この分離装置２０により、混在物２Ｂを構成する触媒２から触媒粉２Ａを分離する。
つまり、ホッパ１１から送られる混在物２Ｂは、触媒管２１と内管２２との間の空間２１Ａを下方に向かって流通する。
触媒管２１の内部を流通する混在物２Ｂのうち、外管２３に近い部分を流通する混在物２Ｂは、フィン８０に当たり、基端側から先端にかけてフィン８０の上面（表面）に沿って流れる。混在物２Ｂは、フィン８０の先端から離れた直後に渦流Ｐが発生する。渦流Ｐにより、混在物２Ｂのうち触媒２より小さな触媒粉２Ａが乱流する。渦流Ｐに伴って触媒粉２Ａがフィン８０の下面（裏面）と触媒管２１の内周面との間に形成された断面三角形状の領域Ｑに入り込み滞留する。

ここで、内管２２の内部に防塵エアを送ると、防塵エアは、流体供給孔２２１を通って渦流Ｐによりフィン８０の裏面側で滞留している触媒粉２Ａを連通孔２１１に向けて押し出すことになり、防塵エアとともに触媒粉２Ａが連通孔２１１を通って収納スペース２３Ａに収納される。収納スペース２３Ａに収納された触媒粉２Ａは、除塵エア排出管２５及びサイクロン２６により吸引される。
収納スペース２３Ａが除塵エア排出管２５及びサイクロン２６により吸引されることで、触媒管２１と内管２２との間の空間２１Ａに負圧が生じ、空間２１Ａにある触媒粉２Ａが強制的に連通孔２１１を通って収納スペース２３Ａに送られる。触媒粉２Ａより大きな触媒２は、連通孔２１１を通らないので、下流側に送られる。分離装置２０で触媒粉２Ａから分離された触媒２を、散布装置４０により反応塔１に散布する。

〔実施形態の作用効果〕
前述のような本実施形態では、以下のような作用効果が得られる。
（１）粉体流通管の周面部２１Ｂに、第一粉体と第二粉体との混在物２Ｂの流れに渦流Ｐを発生させる渦流発生部８を設け、内管２２の流体供給孔２２１を渦流発生部８で渦流Ｐが発生した位置に対向配置したので、渦流発生部８により乱流状態で滞留している第一粉体を流体供給孔２２１から送られた防塵エアが連通孔２１１に向かって押し出すことになり、触媒粉２Ａが効率的に収納スペース２３Ａに排出される。一方、第二粉体は内管２２と粉体流通管との間の空間に流通し続けるので、第二粉体とは確実に分離される。しかも、渦流発生部８を粉体流通管に設けるだけなので、構造が簡易である。
（２）第一粉体を触媒粉２Ａとし、第二粉体を触媒２とし、粉体流通管として触媒管２１としたので、触媒粉２Ａを効率的に収納スペース２３Ａに排出することが可能となり、ダストである触媒粉２Ａと触媒２とを確実に分離することができる。

（３）渦流発生部８は、先端が混在物２Ｂの流通方向のうち下流側に向いたフィン８０を有し、フィン８０の先端と内管２２の壁部２２Ｃとの間に混在物２Ｂが流れる隙間Ｓがあるので、フィン８０に混在物２Ｂが当たると、触媒粉２Ａがフィン８０の先端から裏面に回り込んで渦流Ｐが発生する。渦流Ｐにより乱流となった触媒粉２Ａは、防塵エアによって確実に収納スペース２３Ａに送り出され、触媒２と確実に分離される。そのため、渦流Ｐの発生を確実に行えるとともに渦流発生部８の構成を簡易なものにできる。

（４）フィン８０は、触媒管２１の軸芯を中心とした環状に形成されているから、フィン８０が周方向に沿って欠損した部位がなく、フィン８０による混在物２Ｂの渦流を確実に発生させることができる。

（５）フィン８０の基端が触媒管２１の周面部２１Ｂに固定されているので、触媒粉２Ａのフィン８０の先端から回りこんだ部分が連通孔２１１に近接することになるから、触媒粉２Ａと触媒２とを効率的に分離することができる。

（６）外管２３には収納スペース２３Ａに収納された触媒粉２Ａを吸引する除塵エア排出管２５及びサイクロン２６が接続されているので、収納スペース２３Ａに負圧が生じ、触媒管２１の内部にある触媒粉２Ａを強制的に収納スペース２３Ａに送り出すことができ、この点からも、触媒粉２Ａと触媒２との分離をより確実に行うことができる。

（７）触媒粉２Ａと触媒２とが混在した状態で収納されたホッパ１１と、ホッパ１１に収納された触媒粉２Ａと触媒２とを分離する分離装置２０と、分離装置２０で分離された触媒２を反応塔１の内部に散布する散布装置４０とを備えて触媒充填装置３を構成したから、分離装置２０により、触媒粉２Ａと触媒２とが確実に分離されるので、散布装置４０で反応塔１の内部に散布される触媒２の純度が高いものとなる。

（８）フィン８０を触媒管２１の軸方向に沿って複数段形成しているので、１段目のフィン８０を用いて触媒粉２Ａが触媒２と十分に分離できないとしても、下流側に配置される２段目、３段目のフィン８０により、確実に触媒粉２Ａを触媒２と分離することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の分離装置の第２実施形態を図５及び図６に基づいて説明する。
第２実施形態は、フィン８１を第１実施形態のフィン８０とは異なる構成とした点で第１実施形態とは異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。
第２実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成は同一符号を付して説明を省略する。

図５及び図６において、渦流発生部８は、触媒管２１の周面部２１Ｂの内周に沿って複数配置されたフィン８１を備えて構成されている。
フィン８１は、平面三角形の底辺を構成する基端が周面部２１Ｂに固定されており、平面三角形の頂角を構成する先端が内管２２に向けて下り傾斜している。フィン８０の先端と内管２２との間には隙間Ｓが設けられている。なお、本実施形態では、フィン８１の平面形状は三角形に限定されるものではなく、矩形状であってもよい。
フィン８１は、触媒管２１の軸方向に沿って複数段（図５では３段）形成されており、これらのフィン８０に対応して流体供給孔２２１が内管２２に形成されている。
なお、図６では、フィン８１の配置位置が平面視で複数段が重なる同一の位置となっているが、本実施形態では、重ならないように各段に設けられたフィン８１を周方向にずらすものでもよい。
第２実施形態では、第１実施形態の（１）～（３）（５）～（８）と同様の効果を奏することができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の分離装置の第３実施形態を図７に基づいて説明する。
第３実施形態は、フィン８２を第１実施形態のフィン８０とは異なる構成とした点で第１実施形態とは異なるもので、他の構成は第１実施形態と同じである。
第３実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成は同一符号を付して説明を省略する。

図７において、渦流発生部８は、基端が内管２２の筒状部２２Ａに固定され先端が触媒管２１に向けて下り傾斜した環状のフィン８２から構成されている。フィン８２の先端と触媒管２１との間には混在物２Ｂが流通するための隙間Ｓが形成されている。
第３実施形態では、第１実施形態の（１）～（４）（６）～（８）と同様の効果を奏することができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の分離装置の第４実施形態を図８及び図９に基づいて説明する。
第４実施形態は、分離する粉体の対象と粉体流通管の構造が第１実施形態とは異なり、他の構成は第１実施形態と同じである。
第４実施形態の説明において、第１実施形態と同一の構成は同一符号を付して説明を省略する。

図８及び図９において、分離装置９０は、大きさの異なる第一粉体２０１と第二粉体２０２とを分級する分級装置であり、粉体流通管としての篩管９１と、篩管９１の内部に配置された内管２２と、篩管９１の外部に配置された外管２３とからなる３重構造とされている。
外管２３の上端は板部９２に接合されており、板部９２を貫通して篩管９１が配置されている。
篩管９１、内管２２及び外管２３の下端は板部９３に接合されている。
板部９２，９３には、内管２２と篩管９１とを保持する保持部９４が設けられており、板部９３には、内管２２と篩管９１とを同心円上に保持するためのスペーサ９５が設けられている。

第一粉体２０１及び第二粉体２０２としては、例えば、アルミパウダー、亜鉛粉、合金粉等の金属分野で使用される粉体、カーボン粉、活性炭、樹脂粉、樹脂ビーズ等の化学分野で使用される粉体、アルミナ、クレー等の窯業分野で使用される粉体、塩、上砂糖、グラニュー糖等の食品分野で使用される粉体、その他の分野で使用される粉体があり、本実施形態では、第１から第３実施形態とは異なり分離する粉体の対象が限定されるものではない。

篩管９１は、板部９２から上方に配置された上端が図示しないホッパの触媒出口に連結され、下端が粉体排出管９６に連結されている。板部９３には、粉体排出管９６と篩管９１とを連通する孔部９３Ａが形成されている。
粉体排出管９６の下端部には図示しないピンチバルブが連結されている。ピンチバルブは第１実施形態のピンチバルブ３０と同じ構成でもよい。ピンチバルブには第一粉体２０１と分離された第二粉体２０２を収納する第二粉体収納タンク（図示せず）が連結されている。

篩管９１は、外管２３で覆われた筒状の周面部２１Ｂを備えている。周面部２１Ｂは、多数の連通孔２１１を有する。これらの連通孔２１１は、それぞれ粉体を分級するために規定された大きさを有するものであり、連通孔２１１を通過する粉体が第一粉体２０１であり、通過できない粉体が第二粉体２０２である。
なお、分級される大きさに応じて、連通孔２１１の大きさの異なる篩管９１を複数種類用いることも可能である。
篩管９１と内管２２との間の空間には第一粉体２０１と第二粉体２０２との混在物２０３が上から流通されるものであり、篩管９１の内部には、上から下に向かって流通する混在物２０３に渦流Ｐを発生させる渦流発生部８が設けられている。
外管２３の下端部外周には、除塵エア排出管２５の一端が接続されている。除塵エア排出管２５の他端には図示しない第一粉体収納タンクが接続されている。つまり、外管２３に収納された第一粉体２０１は、除塵エア排出管２５を通じて第一粉体収納タンクに収納される。

第４実施形態では、第１実施形態の（１）（３）～（６）（８）と同様の効果を奏することができる他、次の効果を奏することができる。
（９）粉体流通管は、第一粉体２０１と第二粉体２０２とを分級する篩管９１を備えているから、連通孔２１１の大きさの異なる複数の篩管９１を用いることにより、種々の大きさの粉体の分級を簡易な構造で実現できる。

〔変形例〕
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれるものである。
前記各実施形態において、連通孔２１１から触媒粉２Ａや第一粉体２０１を排出するための流体を除塵エアとしたが、本発明では、触媒粉２Ａや第一粉体２０１を収納スペース２３Ａに押し出すための流体であれば、その構成は限定されるものではなく、除塵エアに代えて窒素を用いてもよい。

また、第１から第３実施形態では、外管２３には収納スペース２３Ａに収納された触媒粉２Ａを吸引する除塵エア排出管２５及びサイクロン２６を吸引装置として設けたが、本発明では、吸引装置を省略してもよい。さらに、供給装置１０の開閉は、ピンチバルブ３０に限らず、他のバルブ機構などであってもよい。例えば、ボールバルブあるいはシャッタなど、バルブ部筒体３１における触媒２の流通を遮断又は制限できるものであれば、ピンチバルブ３０を代替することができる。

また、本発明では、フィン８０，８１，８２を複数段から構成したが、本発明では、段数は限定されるものではなく、例えば、１段から構成するものでもよい。
さらに、第１から第３実施形態において、触媒充填装置３とは別に分離装置２０を用いるものでもよい。

本発明の分離装置は、金属分野、化学分野、食品分野における製造、並びに、石油精製設備や化学工業設備等の反応塔への触媒の充填に利用できる。

１…反応塔、１０…供給装置、１１… ホッパ、２…触媒（第二粉体）、２Ａ…触媒粉（第一粉体）、２Ｂ…混在物、２０１…第一粉体、２０２…第二粉体、２０３…混在物、３…触媒充填装置、２０，９０…分離装置、２１…触媒管、２１Ａ…空間、２１Ｂ…周面部、２１１…連通孔、２２…内管、２２１…流体供給孔、２２Ａ…筒状部、２２Ｃ…壁部、２３…外管、２３Ａ…収納スペース、２５…除塵エア排出管（吸引装置）、２６…サイクロン（吸引装置）、８…渦流発生部、８０，８１，８２…フィン、９１…篩管、Ｐ…渦流、Ｑ…領域、Ｓ…隙間

Claims (8)

1. 第一粉体と前記第一粉体より大きい第二粉体とが混在して流通する粉体流通管と、前記粉体流通管の内部に配置された内管と、前記粉体流通管の外部に配置された外管とを備え、
   前記粉体流通管は、前記第一粉体が通過可能かつ前記第二粉体が通過不可能の連通孔が複数形成された周面部を有し、
   前記内管は、前記連通孔から前記第一粉体を排出するための流体を前記粉体流通管との間の空間に供給する流体供給孔が複数形成された壁部を有し、
   前記外管は、前記粉体流通管との間に前記連通孔から排出された前記第一粉体を収納する収納スペースを有し、
   前記粉体流通管の周面部と前記内管の壁部との少なくとも一方には、前記第一粉体と前記第二粉体との混在物の流れに渦を発生させる渦流発生部が設けられ、
   前記流体供給孔は、前記渦流発生部で渦流が発生した位置と対向して配置されている、ことを特徴とする分離装置。
2. 請求項１に記載された分離装置において、
   前記第一粉体は触媒粉であり、前記第二粉体は触媒であり、
   前記粉体流通管は、前記触媒粉と前記触媒とが混在して流通する触媒管を備えている、ことを特徴とする分離装置。
3. 請求項１に記載された分離装置において、
   前記粉体流通管は、前記第一粉体と前記第二粉体とを分級する篩管を備えている、ことを特徴とする分離装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された分離装置において、
   前記渦流発生部は、前記粉体流通管の周面部と前記内管の壁部との一方に基端が固定されたフィンを有し、
   前記フィンの先端は、前記混在物の流通方向のうち下流側に向いており、かつ、前記粉体流通管の周面部と前記内管の壁部との他方との間に隙間がある、ことを特徴とする分離装置。
5. 請求項４に記載された分離装置において、
   前記フィンは、前記基端が固定された前記粉体流通管と前記内管との一方の軸芯を中心とした環状に形成されている、ことを特徴とする分離装置。
6. 請求項５に記載された分離装置において、
   前記フィンの基端は、前記粉体流通管の周面部に固定されている、ことを特徴とする分離装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載された分離装置において、
   前記外管には前記収納スペースに収納された第一粉体を吸引する吸引装置が接続されている、ことを特徴とする分離装置。
8. 反応塔の内部に触媒を充填する装置であって、
   前記触媒粉と前記触媒とが混在した状態で収納されたホッパと、前記ホッパに収納された前記触媒粉と前記触媒とを分離する請求項２に記載された分離装置と、前記分離装置で分離された前記触媒を前記反応塔の内部に散布する散布装置とを備えた、ことを特徴とする触媒充填装置。

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