JP2007186383A - Apparatus and method for producing activated carbon - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and method for producing activated carbon which stably produce the activated carbon without loss of sealing property in a gas seal part by preventing corrosion in the gas seal part and clogging of a gas exhaust pipe. <P>SOLUTION: The apparatus for producing the activated carbon comprises: an activation furnace 1 for producing the activated carbon by applying alkali activation to a carbon material; the gas exhaust pipe 7 for exhausting exhaust gas from the activation furnace 1; a water spraying apparatus 6 provided in the gas exhaust pipe 7 and for collecting alkali metal and alkali metal compound contained in the exhaust gas; and a water seal part 8 provided in the gas discharge side distal end part of the gas exhaust pipe 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、活性炭の製造装置および製造方法に関する。   The present invention relates to an apparatus for producing activated carbon and a production method.

アルカリ金属の水酸化物を用いて炭素材料を賦活処理することで活性炭を製造する装置として、例えば特許文献1(特開平5−306109号公報)に記載されたものがある。ここでは、炭素材料とアルカリ金属の水酸化物(例えば水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなど)とからなる原料を投入する原料供給部、炭素材料を多孔質化する賦活反応部(トンネル炉)、賦活反応により高温となった反応生成物を冷却するための冷却部(冷却ゾーン)、賦活反応により副生する活性アルカリ金属を不活性化させるアルカリ金属不活性化部(注水室、ガス置換室)および水封手段から構成される装置が提案されている。この装置を用いることで、高比表面積の活性炭を製造することができるとしている。
特開平5−306109号公報
As an apparatus for producing activated carbon by activating a carbon material using an alkali metal hydroxide, for example, there is one described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-306109). Here, a raw material supply unit for supplying a raw material composed of a carbon material and an alkali metal hydroxide (for example, potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, etc.), an activation reaction unit (tunnel) for making the carbon material porous Furnace), cooling section (cooling zone) for cooling reaction products that have become high temperature due to activation reaction, alkali metal deactivation section (water injection chamber, gas) for deactivating active alkali metal by-produced by activation reaction An apparatus comprising a replacement chamber) and a water sealing means has been proposed. It is said that activated carbon having a high specific surface area can be produced by using this apparatus.
JP-A-5-306109

しかし、上記特許文献1に記載の製造装置には、雰囲気ガスおよび発生ガス(排気ガス)を通すガス排気管に、耐腐食性を高めるような工夫が何ら施されていない。そのため、賦活反応部からガスに同伴されてくるアルカリ金属によって、特にガス排気管のガスシール部が著しく腐食され、装置を長時間使用していると、そこからガスがリークするという経時劣化の問題があった。また、賦活反応部から飛散してくるアルカリ金属の水酸化物やアルカリ金属の炭酸塩のようなアルカリ金属化合物の微粒子がガス排気管の低温部に凝集し固着して、配管径が狭まる結果、内部圧力が上昇して、ガスシール部から可燃性のガス(発生ガス)が漏れるという問題もあった。さらに、ガス排気管が閉塞した場合には運転停止に追い込まれ、装置を分解して閉塞物を除去する作業を行わなければならないという問題もあった。   However, the manufacturing apparatus described in Patent Document 1 is not devised to improve corrosion resistance in the gas exhaust pipe through which the atmospheric gas and the generated gas (exhaust gas) are passed. For this reason, the alkali metal entrained in the gas from the activation reaction part particularly corrodes the gas seal part of the gas exhaust pipe, and if the device is used for a long time, the gas leaks from there over time. was there. In addition, as a result of the fine particles of alkali metal compounds such as alkali metal hydroxide and alkali metal carbonate scattered from the activation reaction part agglomerate and adhere to the low temperature part of the gas exhaust pipe, the pipe diameter is reduced, There was also a problem that combustible gas (generated gas) leaked from the gas seal part due to an increase in internal pressure. Furthermore, when the gas exhaust pipe is blocked, the operation is stopped, and there is a problem that an operation for disassembling the apparatus and removing the blocked object has to be performed.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ガスシール部における腐食およびガス排気管の閉塞を防止し、併せて、ガスシール部におけるガスのシール性を損なうことなく安定して活性炭を製造できる活性炭の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and prevents corrosion and gas exhaust pipe blockage in the gas seal portion, and at the same time, stable activated carbon without impairing the gas sealing performance in the gas seal portion. It is an object of the present invention to provide an activated carbon production apparatus and a production method capable of producing the same.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、ガス排気管内、特にガスシール部付近に水分噴霧装置を設けて排気ガス中に水分を噴霧し、飛散してくるアルカリ金属をアルカリ金属の水酸化物に変換し、それを噴霧水分中に溶解して水封装置内に流し込むこと、および、飛散してくるアルカリ金属の水酸化物やアルカリ金属の炭酸塩のようなアルカリ金属化合物については同じく噴霧水分に溶解して水封装置に流し込むことにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors have made extensive studies to solve the above problems. As a result, a moisture spraying device is installed in the gas exhaust pipe, especially in the vicinity of the gas seal, to spray moisture into the exhaust gas, and the scattered alkali metal is converted into alkali metal hydroxide, which is then sprayed into the sprayed moisture. Dissolved in the water sealing device, and alkali metal compounds such as alkali metal hydroxides and carbonates that are scattered are also dissolved in sprayed water and poured into the water sealing device. As a result, the inventors have found that the above problems can be solved, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、炭素材料をアルカリ賦活処理することで活性炭の生成を行う賦活炉と、該賦活炉からの排気ガスを排気するためのガス排気管と、該ガス排気管に設けられ、前記排気ガス中に含まれるアルカリ金属およびアルカリ金属化合物を捕捉するための水分噴霧装置と、前記ガス排気管のガス排出側先端部に設けられた水封装置とを有することを特徴とする活性炭の製造装置である。なお、この製造装置は、好ましくは、前記ガス排気管から排気ガスが漏れるのを防止するためのガスシール部を有する。   That is, the present invention is provided in an activation furnace for generating activated carbon by subjecting a carbon material to alkali activation treatment, a gas exhaust pipe for exhausting exhaust gas from the activation furnace, and the gas exhaust pipe, Production of activated carbon having a moisture spraying device for capturing alkali metals and alkali metal compounds contained in exhaust gas, and a water sealing device provided at a gas discharge side tip of the gas exhaust pipe Device. The manufacturing apparatus preferably has a gas seal portion for preventing the exhaust gas from leaking from the gas exhaust pipe.

また、本発明は、炭素材料をアルカリ賦活処理して活性炭を生成すると共に、前記アルカリ賦活処理時の排気ガス中に水分を噴霧して、前記排気ガス中に含まれるアルカリ金属およびアルカリ金属化合物を捕捉し、除去した後、前記アルカリ金属およびアルカリ金属化合物が除去された後の排気ガスを水中に導入することを特徴とする活性炭の製造方法である。   In addition, the present invention generates an activated carbon by performing an alkali activation treatment on a carbon material, and sprays moisture into the exhaust gas at the time of the alkali activation treatment so that an alkali metal and an alkali metal compound contained in the exhaust gas are obtained. After capturing and removing, the exhaust gas from which the alkali metal and the alkali metal compound have been removed is introduced into water.

本発明によれば、ガスシール部における腐食およびガス排気管の閉塞を防止し、併せて、ガスシール部におけるガスのシール性を損なうことなく安定して活性炭を製造できる活性炭の製造装置および製造方法が提供される。得られた活性炭は、吸着剤、電気二重層キャパシタの電極材料などに使用できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing apparatus and manufacturing method of activated carbon which can prevent the corrosion in a gas seal part, and obstruction | occlusion of a gas exhaust pipe, and can manufacture activated carbon stably, without impairing the gas sealing performance in a gas seal part. Is provided. The obtained activated carbon can be used as an adsorbent, an electrode material for an electric double layer capacitor, and the like.

以下、本発明を実施するための最良の形態の一例を説明する。   Hereinafter, an example of the best mode for carrying out the present invention will be described.

図1は、本発明に係る活性炭の製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。ただし、本発明は、図1に示す構成に限定されるものではない。以下、図面にしたがって説明する。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an embodiment of an apparatus for producing activated carbon according to the present invention. However, the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. Hereinafter, it demonstrates according to drawing.

炭素材料は、アルカリ金属の水酸化物と混合され、この混合物11が賦活炉1内に装入される。前記賦活炉1内では、炭素材料がアルカリ賦活処理されて活性炭が生成する。   The carbon material is mixed with an alkali metal hydroxide, and the mixture 11 is charged into the activation furnace 1. In the activation furnace 1, the carbon material is subjected to alkali activation treatment to generate activated carbon.

ここで、本発明においては、前記賦活炉1の炉形式としては特に限定されるものではなく、前記賦活処理が行い得るどのような形式の炉であっても用いることができる。但し、前記アルカリ賦活処理を効率的に行うという観点からは、例えば回分式回転炉を用いることが好ましい。賦活処理中に、材料を回転炉内で回転させることで、炭素材料とアルカリ金属の水酸化物との混合が均一に行われ、反応効率が向上し賦活処理を短時間で行うことが可能となるからである。   Here, in the present invention, the furnace type of the activation furnace 1 is not particularly limited, and any type of furnace that can perform the activation process can be used. However, from the viewpoint of efficiently performing the alkali activation treatment, it is preferable to use, for example, a batch-type rotary furnace. By rotating the material in the rotary furnace during the activation process, the carbon material and the alkali metal hydroxide are mixed uniformly, the reaction efficiency is improved, and the activation process can be performed in a short time. Because it becomes.

また、前記炭素材料としては、ヤシガラ、石炭などの炭素化物、石油および石炭のピッチから調製されるメソフェーズ系炭素化物、石油および石炭のコークス、フェノール樹脂炭素化物、カーボンブラック、フラーレンブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブなどを用いることができる。これらは単独、あるいはその2種以上を混合した混合物として用いることができ、また、アルカリ賦活処理の前に、予備焼成したものも用いることができる。   Further, as the carbon material, coconut husk, carbonized materials such as coal, mesophase carbonized material prepared from petroleum and coal pitch, petroleum and coal coke, phenolic resin carbonized material, carbon black, fullerene black, carbon fiber, Carbon nanotubes can be used. These can be used alone or as a mixture in which two or more of them are mixed, and those pre-fired before the alkali activation treatment can also be used.

前記炭素材料の形状については、粒状、繊維状など、何れの形状のものでも用いることができる。粒状の場合の粒径としては、大き過ぎると均一な賦活反応が困難となるため10mm以下とすることが好ましく、1mm〜1μm程度とすることが特に好ましい。繊維状の場合も同様の理由により、直径を1mm以下とすることが好ましく、100〜0.1μm程度とすることが特に好ましい。また、繊維状の場合のアスペクト比としては、1以上10以下とすることが望ましい。   As for the shape of the carbon material, any shape such as granular or fibrous can be used. When the particle size is too large, a uniform activation reaction becomes difficult if it is too large, and is preferably 10 mm or less, particularly preferably about 1 mm to 1 μm. In the case of a fibrous form, for the same reason, the diameter is preferably 1 mm or less, and particularly preferably about 100 to 0.1 μm. Moreover, as an aspect ratio in the case of fibrous form, it is desirable to set it as 1-10.

また、前記アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化ルビジウムなどを、単独、あるいはその2種以上を混合した混合物として使用できる。これらを固体の状態で使用するときの粒径としては、通常市販されているペレットをそのまま用いても構わないが、固体の炭素材料との混合を良好にするという観点からは、その粒径は細かくすることが好ましく、500μm以下の粒径とすることが好適である。また、溶液状でも用いることができ、例えば水溶液にして炭素材料と混合するようにしてもよい。   As the alkali metal hydroxide, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, rubidium hydroxide and the like can be used alone or as a mixture of two or more thereof. As a particle size when using these in a solid state, a commercially available pellet may be used as it is, but from the viewpoint of good mixing with a solid carbon material, the particle size is It is preferable to make it fine, and it is preferable to have a particle size of 500 μm or less. It can also be used in the form of a solution. For example, it may be made into an aqueous solution and mixed with the carbon material.

炭素材料と混合するアルカリ金属の水酸化物の量は、多ければ多いほど混合状態がよくなるが、経済性を勘案すると、好ましくは炭素材料1質量部に対して1〜5質量部、とくに好ましくは2質量部前後である。ただし、アルカリ金属の水酸化物の混合量が、炭素材料1質量部に対して1質量部を切ると、混合状態が悪くなり、充分な賦活処理が行えない。   The larger the amount of alkali metal hydroxide mixed with the carbon material, the better the mixed state. However, in consideration of economy, it is preferably 1 to 5 parts by weight, particularly preferably 1 part by weight of the carbon material. About 2 parts by mass. However, when the mixed amount of the alkali metal hydroxide is less than 1 part by mass with respect to 1 part by mass of the carbon material, the mixed state is deteriorated and sufficient activation treatment cannot be performed.

図1において、賦活炉1内に装入された前記炭素材料とアルカリ金属の水酸化物との混合物11は、例えば賦活炉1の周囲に設けられたヒーター2により昇温され、賦活処理される。このとき、前記賦活炉1内の雰囲気としては不活性ガス雰囲気とする。前記不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンなども用いることができるが、経済的な観点からは窒素を用いることが好ましい。   In FIG. 1, the mixture 11 of the carbon material and alkali metal hydroxide charged in the activation furnace 1 is heated and activated by a heater 2 provided around the activation furnace 1, for example. . At this time, the atmosphere in the activation furnace 1 is an inert gas atmosphere. Nitrogen, helium, argon, or the like can be used as the inert gas, but nitrogen is preferably used from an economical viewpoint.

前記ヒーター2による賦活炉1内の昇温速度としては、前記炭素材料とアルカリ金属の水酸化物との混合物11の発泡を避けるため、100℃/min以下とすることが好ましい。但し、あまりゆっくりとした昇温速度とすると装置効率が悪くなるので1℃/min以上とすることが好ましく、20〜5℃/minとすることがさらに好ましい。   The heating rate in the activation furnace 1 by the heater 2 is preferably 100 ° C./min or less in order to avoid foaming of the mixture 11 of the carbon material and the alkali metal hydroxide. However, if the rate of temperature increase is too slow, the efficiency of the apparatus will deteriorate, so it is preferably 1 ° C./min or more, more preferably 20 to 5 ° C./min.

賦活処理の最終温度としては、低過ぎると賦活反応が充分に進行しないため600℃以上とすることが必要で、900℃を超えても顕著な反応促進効果が認められないので、600〜900℃とする。また、前記最終温度での保持時間は、特段設ける必要はないが、最長5時間程度保持すると、賦活炉1内での温度分布がなくなり、均一な品質の活性炭が得られるので、最終温度での保持時間を最長5時間程度とることが好ましい。   As the final temperature of the activation treatment, if it is too low, the activation reaction does not proceed sufficiently, so it is necessary to set it to 600 ° C. or higher, and even if it exceeds 900 ° C., no significant reaction promoting effect is observed. And Further, the holding time at the final temperature does not need to be specially provided. However, if the holding time is about 5 hours at the maximum, the temperature distribution in the activation furnace 1 is eliminated, and uniform quality activated carbon is obtained. The holding time is preferably about 5 hours at the longest.

この賦活炉1内での昇温過程、および賦活処理過程において、前記炭素材料とアルカリ金属の水酸化物との混合物11からは、種々の素反応により、主としてアルカリ金属とアルカリ金属の炭酸塩が生成する。アルカリ金属は、前記賦活温度の範囲で高い蒸気圧を有するため、一旦アルカリ金属が生成すると不活性雰囲気を維持するために供給している窒素、ヘリウム、あるいはアルゴンなどの不活性ガスに同伴されてガス排気管のガスシール部4に到達し、そこでガスシール部を侵食及び腐食する。ここで、前記ガスシール部4は、図1に示す例では、回転する賦活炉(回分式回転炉)1内から排気ガスを排出するための、同じく回転している回転側ガス排気管3と、固定されている固定側ガス排気管7との間をガスシールしている部分である。ここでは、賦活炉1内で発生するガスに対し耐腐食性のある材料、例えば黒鉛製のリング状パッキンを介して、前記回転側ガス排気管3と固定側ガス排気管7との間を回転可能としつつガスシールを行うように構成されている。このような構成のため、前記ガスシール部4は、本活性炭の製造装置の中で構造的に、最も前記アルカリ金属による侵食及び腐食に弱い部分となる。なお、ガスシールをより完全なものにするため、シールパッキン5を設けてもよい。   In the temperature raising process and activation process in the activation furnace 1, the mixture 11 of the carbon material and the alkali metal hydroxide mainly produces alkali metal and alkali metal carbonates by various elementary reactions. Generate. Since the alkali metal has a high vapor pressure in the activation temperature range, once the alkali metal is generated, it is accompanied by an inert gas such as nitrogen, helium, or argon supplied to maintain an inert atmosphere. The gas seal part 4 of the gas exhaust pipe is reached, where the gas seal part is eroded and corroded. Here, in the example shown in FIG. 1, the gas seal portion 4 includes a rotating side gas exhaust pipe 3 that is rotating in order to discharge exhaust gas from the rotating activation furnace (batch type rotary furnace) 1. This is a portion where gas is sealed between the fixed side gas exhaust pipe 7 and the fixed side. Here, it rotates between the rotation side gas exhaust pipe 3 and the fixed side gas exhaust pipe 7 through a material having corrosion resistance to the gas generated in the activation furnace 1, for example, a graphite ring packing. It is configured to perform gas sealing while making it possible. Due to such a configuration, the gas seal portion 4 is structurally the most vulnerable to corrosion and corrosion by the alkali metal in the activated carbon production apparatus. In order to make the gas seal more complete, a seal packing 5 may be provided.

また、賦活剤としてのアルカリ金属の水酸化物と賦活反応により生成するアルカリ金属の炭酸塩は、昇温過程および賦活処理過程において固体、あるいは溶融体であるが、その一部が微粒子となって飛散する。この飛散した微粒子(飛散物)は、前記アルカリ金属の場合と同様に雰囲気ガスである不活性ガスに同伴されて、ガス排気管の低温領域、とりわけ固定側ガス排気管7で凝集し固着する。この固着が進行した場合、ガス排気管7の閉塞を招き、装置は運転停止に追い込まれる。なお、前記固着物除去の際には、固着物中にアルカリ金属が存在する場合もあるので作業を行う上で注意が必要である。   In addition, alkali metal hydroxide as an activator and alkali metal carbonate produced by the activation reaction are solids or melts in the temperature raising process and activation process, but some of them become fine particles. Scatter. As in the case of the alkali metal, the scattered fine particles (scattered matter) are accompanied by an inert gas which is an atmospheric gas, and are aggregated and fixed in a low temperature region of the gas exhaust pipe, particularly in the fixed side gas exhaust pipe 7. When this sticking proceeds, the gas exhaust pipe 7 is blocked, and the apparatus is stopped. When removing the fixed matter, care should be taken in performing the work because an alkali metal may be present in the fixed matter.

そこで、本発明においては、図1に例示するように、ガス排気管7に、排気ガス中に含まれるアルカリ金属、および、アルカリ金属の水酸化物やアルカリ金属の炭酸塩のようなアルカリ金属化合物を捕捉するための捕捉手段として水分噴霧装置6を設けるものである。ここで、前記水分噴霧装置6は、アルカリ金属によるガスシール部4の腐食を防止するために、ガスシール部4付近の固定側ガス排気管7に、水分の噴霧方向が図1に示すようにガスシール部4とは反対側となるように設けることが好ましい。より具体的には、回転側ガス排気管3から排出された排気ガスがガスシール部4に到達しないように、例えば、前記回転側ガス排気管3のガス排出端と前記ガスシール部4との間に水分噴霧装置6の水分噴霧口を設け、この水分噴霧口から噴霧される水分の噴出方向を前記ガスシール部4とは反対方向、つまり、前記回転側ガス排気管3のガス排出端の下流側に位置する水封装置8の方向に向けるように構成する。前記噴霧口は、1箇所でもよいが、前記固定側ガス排気管7の周囲に沿って複数箇所設けることが好ましい。   Therefore, in the present invention, as illustrated in FIG. 1, an alkali metal compound such as an alkali metal contained in the exhaust gas and an alkali metal hydroxide or an alkali metal carbonate is included in the gas exhaust pipe 7. A water spray device 6 is provided as a capturing means for capturing water. Here, in order to prevent corrosion of the gas seal portion 4 due to alkali metal, the water spray device 6 has a moisture spray direction in the fixed side gas exhaust pipe 7 near the gas seal portion 4 as shown in FIG. It is preferable to provide the gas seal portion 4 so as to be on the opposite side. More specifically, for example, between the gas discharge end of the rotary side gas exhaust pipe 3 and the gas seal part 4 so that the exhaust gas discharged from the rotary side gas exhaust pipe 3 does not reach the gas seal part 4. A water spray port of the water spray device 6 is provided in between, and the direction of spraying the water sprayed from this water spray port is the direction opposite to the gas seal portion 4, that is, the gas discharge end of the rotating side gas exhaust pipe 3. It is configured so as to be directed toward the water sealing device 8 located on the downstream side. The spray port may be provided at one location, but it is preferable to provide a plurality of locations along the periphery of the fixed-side gas exhaust pipe 7.

前記水分噴霧装置6から噴霧された水分は、まず排気ガス中のアルカリ金属と反応して、アルカリ金属は水酸化物に変換される。噴霧された水分は、ガスシール部4とは反対側の、水分噴霧装置6の下流側に設けられた水封装置8の方向に流れて行く途中で、余剰の水分が前記水酸化物を溶解して、水封装置8へと押し流していく。これにより、排気ガス中に含まれるアルカリ金属がガスシール部4に到達することはなく、アルカリ金属によるガスシール部4の腐食が防止できる。   The water sprayed from the water spray device 6 first reacts with the alkali metal in the exhaust gas, and the alkali metal is converted into a hydroxide. In the middle of the sprayed water flowing in the direction of the water sealing device 8 provided on the opposite side of the gas seal portion 4 and downstream of the water spraying device 6, excess water dissolves the hydroxide. Then, it is washed away to the water sealing device 8. Thereby, the alkali metal contained in exhaust gas does not reach the gas seal part 4, and corrosion of the gas seal part 4 by an alkali metal can be prevented.

一方、飛散物であるアルカリ金属の水酸化物や炭酸塩も同様に噴霧された水分に溶解して、水封装置8の方向に押し流され、そこに流入する。これにより、飛散物であるアルカリ金属の水酸化物や炭酸塩のガス排気管7への固着が防止でき、ガス排気管7の閉塞を避けることができる。   On the other hand, alkali metal hydroxides and carbonates which are scattered matter are similarly dissolved in the sprayed water, and are pushed away in the direction of the water sealing device 8 and flow into the water sealing device 8. Thereby, it is possible to prevent alkali metal hydroxide or carbonate, which is a scattered matter, from adhering to the gas exhaust pipe 7 and to prevent the gas exhaust pipe 7 from being blocked.

前記水分噴霧装置7に関しては、揮散してくるアルカリ金属、アルカリ金属の水酸化物及び炭酸塩の微粒子を含有する排気ガスと、噴霧される水分との接触が良好に行われるものであれば、その形式にはとくに限定されず、例えば水スプレー装置、水蒸気導入装置などを用いることができる。この水分噴霧装置7からの水分噴霧によって、アルカリ金属や、その水酸化物及び炭酸塩の微粒子が取り除かれた排気ガスが水封装置8に導入される。水封装置8内の水中に前記排気ガスを吹き込むことで、さらに前記排気ガス中に残存するアルカリ金属、その水酸化物及び炭酸塩を水封装置8内の水に溶け込ませ除去する。この水封装置8から、水封装置ガス排気管9を通して排出される排気ガスは、可燃性のガスを含んでいる場合があるので、さらに後段側に設けられるアフターバーナ12等へ送られ、燃焼処理等された後、排出される。   With respect to the moisture spraying device 7, if the exhaust gas containing volatilized alkali metal, alkali metal hydroxide and carbonate fine particles can be satisfactorily contacted with the sprayed moisture, The form is not particularly limited, and for example, a water spray device, a water vapor introducing device, or the like can be used. By the water spray from the water spray device 7, exhaust gas from which alkali metal, hydroxide and carbonate fine particles have been removed is introduced into the water seal device 8. By blowing the exhaust gas into the water in the water sealing device 8, the alkali metal, its hydroxide and carbonate remaining in the exhaust gas are further dissolved in the water in the water sealing device 8 and removed. Since the exhaust gas discharged from the water sealing device 8 through the water sealing device gas exhaust pipe 9 may contain a combustible gas, the exhaust gas is further sent to an after burner 12 or the like provided on the rear stage and burned. It is discharged after being treated.

賦活反応を終え、賦活処理された炭素材料(活性炭)は、ヒーター2の通電を停止された後冷却される。ここで、冷却時の賦活炉1内の雰囲気としては、上述の賦活処理時と同様に不活性雰囲気とすることが好ましい。なお、冷却時の降温速度には特に制限はなく、通常、装置外部からの自然空冷若しくは強制空冷などで冷却される。   After the activation reaction, the activated carbon material (activated carbon) is cooled after the heater 2 is de-energized. Here, as an atmosphere in the activation furnace 1 at the time of cooling, it is preferable to set it as an inert atmosphere similarly to the above-mentioned activation process. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the temperature fall rate at the time of cooling, Usually, it cools by natural air cooling or forced air cooling from the apparatus exterior.

冷却後に、活性炭に付着している、賦活処理中に副生された活性なアルカリ金属、例えばNaは失活処理(不活性化処理)される。この際、水蒸気、炭酸ガス、あるいはこれらの混合物などの反応性ガスを賦活炉(回分式回転炉)1に流通させる。例えば、炭素材料に混合する賦活剤として水酸化カリウムを用いた場合には、金属カリウムが副生しているので、水蒸気を流すことにより金属カリウムが水酸化カリウムに変換され、また、炭酸ガスを流すことにより金属カリウムが炭酸カリウムに変換されて共に安定な化合物形態となる。なお、前記副生された活性なアルカリ金属の失活処理(不活性化処理)が完了するまでは、賦活処理時と同様に、ガス排気管7内には水分噴霧装置6から水分を噴霧することが望ましい。   After cooling, an active alkali metal by-produced during the activation process, such as Na, adhering to the activated carbon is subjected to a deactivation process (inactivation process). At this time, a reactive gas such as water vapor, carbon dioxide gas, or a mixture thereof is circulated through the activation furnace (batch rotary furnace) 1. For example, when potassium hydroxide is used as an activator to be mixed with the carbon material, metal potassium is by-produced. Therefore, by flowing water vapor, metal potassium is converted to potassium hydroxide, and carbon dioxide gas is By flowing, potassium metal is converted to potassium carbonate, and both form a stable compound form. Until the deactivation (deactivation) of the active alkali metal produced as a by-product is completed, water is sprayed from the moisture sprayer 6 into the gas exhaust pipe 7 as in the activation process. It is desirable.

次いで、前記アルカリ金属の失活処理(不活性化処理)を行った後の炭素材料(活性炭)とアルカリ金属化合物との混合物については、さらに完全を期する意味で、注水処理してもよく、あるいは逆に水中に投入してもよい。これにより、前記不活性化処理により安定な化合物形態となったアルカリ金属化合物が取り除かれ、活性炭が回収される。   Next, for the mixture of the carbon material (activated carbon) and the alkali metal compound after the alkali metal deactivation treatment (deactivation treatment), water injection treatment may be performed in the sense of further completeness, Alternatively, it may be poured into water. Thereby, the alkali metal compound which became a stable compound form by the inactivation treatment is removed, and the activated carbon is recovered.

このアルカリ金属化合物の除去方法としては、一例を示すとすれば、水による洗浄と濾過が有効であるが、他の方法でも構わない。すなわち、上述の水酸化カリウム、あるいは炭酸カリウムは、水溶性であるため、水洗浄により容易に除去できる。洗浄に用いる水は、上水の他、濾過水などを用いることができるが、この水にごく僅か含まれている不純物が活性炭表面に吸着すると、活性炭の品質低下を招くので、イオン交換水若しくは蒸留水を利用して洗浄するのが好ましい。洗浄温度としては、常温でもよいが、80℃前後に加温すると洗浄時間が短くなるため好ましい。   As an example of the method for removing the alkali metal compound, washing with water and filtration are effective, but other methods may be used. That is, since the above-mentioned potassium hydroxide or potassium carbonate is water-soluble, it can be easily removed by washing with water. The water used for washing can be filtered water or the like in addition to clean water. If impurities contained in the water are adsorbed on the surface of the activated carbon, the quality of the activated carbon is reduced. It is preferable to wash using distilled water. The washing temperature may be room temperature, but heating to about 80 ° C. is preferable because the washing time is shortened.

濾過によって水分を除去された活性炭は、乾燥器等を用いてさらに水分が取り除かれた後に製品となる。   The activated carbon from which moisture has been removed by filtration becomes a product after moisture has been further removed using a dryer or the like.

以下に本発明の具体的実施例を記載する。   Specific examples of the present invention will be described below.

メソフェーズ系ピッチを600℃で炭素化して得られた炭素材料24kgを30μmの粒度に粉砕して炭素微粉を得た。これに、500μmの粒度に調整した水酸化カリウム48kgを加えて混合し、混合物を得た。   24 kg of carbon material obtained by carbonizing mesophase pitch at 600 ° C. was pulverized to a particle size of 30 μm to obtain carbon fine powder. To this, 48 kg of potassium hydroxide adjusted to a particle size of 500 μm was added and mixed to obtain a mixture.

本発明例として、図1に示す構成の活性炭の製造装置を用いて、上記混合物を、窒素を流通させた回分式回転炉(賦活炉)を用い、2℃/minの昇温速度で、800℃まで昇温して、1時間保持して賦活処理を行った。   As an example of the present invention, using the activated carbon manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG. 1, the mixture was used in a batch-type rotary furnace (activation furnace) in which nitrogen was circulated at a heating rate of 2 ° C./min. The temperature was raised to 0 ° C., and the activation treatment was performed by maintaining for 1 hour.

この昇温過程および賦活処理過程において、水分噴霧装置によって図1での説明と同様の方法で水蒸気を導入した。この後、自然放冷し、混合物の温度が150℃となった処で、雰囲気ガスを窒素から水蒸気に切り替え、アルカリ金属の失活処理(不活性化処理)を行った。前記雰囲気ガスを水蒸気に切り替えた時点で、水分噴霧装置で供給していた水蒸気は停止した。   In this temperature rising process and activation process, water vapor was introduced by a water spray apparatus in the same manner as described with reference to FIG. Then, it stood to cool naturally and the atmosphere gas was switched from nitrogen to water vapor | steam in the place where the temperature of the mixture became 150 degreeC, and the deactivation process (inactivation process) of the alkali metal was performed. When the atmospheric gas was switched to water vapor, the water vapor supplied by the moisture spraying device was stopped.

得られた炭素材料(活性炭)とアルカリ金属化合物との混合物を水によりスラリー化して、洗浄した。洗浄は、イオン交換水を用いて数回行い、洗浄液が中性(pH=7)となるのを確認した。乾燥後、活性炭を得た。   The resulting carbon material (activated carbon) and alkali metal compound mixture was slurried with water and washed. Washing was performed several times using ion-exchanged water, and it was confirmed that the washing solution became neutral (pH = 7). After drying, activated carbon was obtained.

この時点で、活性炭製造に用いた活性炭の製造装置におけるガスシール部およびガス排気管の点検を行った。その結果、ガスシール部における腐食或いはガス排気管内への固着物の存在は認められなかった。   At this time, the gas seal part and the gas exhaust pipe in the activated carbon production apparatus used for activated carbon production were inspected. As a result, no corrosion in the gas seal portion or the presence of a sticking substance in the gas exhaust pipe was observed.

比較例として、上述の本発明例に対して、水分噴霧装置による水蒸気導入のみを省き、他は全て同一の操作を行い、活性炭を得た。   As a comparative example, only the introduction of water vapor by the water spraying device was omitted from the above-described example of the present invention, and everything else was the same operation to obtain activated carbon.

同じく、活性炭製造に用いた活性炭の製造装置におけるガスシール部およびガス排気管の点検を行った。その結果、ガスシール部の黒鉛製のリング状パッキンに若干の損傷が認められ、また固定側ガス排気管に多量の固着物が発生していた。なお、固着物の一部を回収して調べた処、水溶性であった。   Similarly, the gas seal part and the gas exhaust pipe in the activated carbon production apparatus used for activated carbon production were inspected. As a result, some damage was observed in the graphite ring-shaped packing of the gas seal portion, and a large amount of fixed matter was generated in the stationary side gas exhaust pipe. In addition, it was water-soluble when a part of fixed matter was collect | recovered and investigated.

以上から、ガスシール部における腐食およびガス排気管の閉塞を防止し、併せて、ガスシール部におけるガスのシール性を損なうことなく安定して活性炭を製造できる活性炭の製造装置および製造方法の提供という本発明の効果が確認できた。   From the above, it is possible to prevent the corrosion in the gas seal part and the clogging of the gas exhaust pipe, and at the same time, to provide an activated carbon production apparatus and production method capable of producing activated carbon stably without impairing the gas sealing performance in the gas seal part. The effect of the present invention was confirmed.

本発明に係る活性炭の製造装置の一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows one Embodiment of the manufacturing apparatus of the activated carbon which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 賦活炉(回分式回転炉)
2 ヒーター
3 回転側ガス排気管
4 ガスシール部
5 シールパッキン
6 水分噴霧装置
7 固定側ガス排気管
8 水封装置
9 水封装置ガス排気管
11 混合物
12 アフターバーナ
1 Activation furnace (batch rotary furnace)
2 Heater 3 Rotating side gas exhaust pipe 4 Gas seal part 5 Seal packing 6 Moisture spray device 7 Fixed side gas exhaust pipe 8 Water seal device 9 Water seal device gas exhaust pipe 11 Mixture 12 After burner

Claims (2)

炭素材料をアルカリ賦活処理することで活性炭の生成を行う賦活炉と、
該賦活炉からの排気ガスを排気するためのガス排気管と、
該ガス排気管に設けられ、前記排気ガス中に含まれるアルカリ金属およびアルカリ金属化合物を捕捉するための水分噴霧装置と、
前記ガス排気管のガス排出側先端部に設けられた水封装置と
を有することを特徴とする活性炭の製造装置。
An activation furnace for generating activated carbon by subjecting the carbon material to alkali activation,
A gas exhaust pipe for exhausting exhaust gas from the activation furnace;
A water spray device provided in the gas exhaust pipe for capturing an alkali metal and an alkali metal compound contained in the exhaust gas;
An apparatus for producing activated carbon, comprising: a water sealing device provided at a gas discharge side tip of the gas exhaust pipe.
炭素材料をアルカリ賦活処理して活性炭を生成すると共に、
前記アルカリ賦活処理時の排気ガス中に水分を噴霧して、前記排気ガス中に含まれるアルカリ金属およびアルカリ金属化合物を捕捉し、除去した後、
前記アルカリ金属およびアルカリ金属化合物が除去された後の排気ガスを水中に導入することを特徴とする活性炭の製造方法。
Carbon material is activated by alkali to produce activated carbon,
After spraying moisture into the exhaust gas during the alkali activation treatment to capture and remove the alkali metal and the alkali metal compound contained in the exhaust gas,
A method for producing activated carbon, wherein the exhaust gas after the alkali metal and alkali metal compound are removed is introduced into water.
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