JP2013040054A - Carbide and method for producing the carbide - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing carbide, with which the decomposed gas or the like of an organic substance is prevented from being discharged in the atmosphere, and carbide is obtained with a high yield, and moreover which is excellent in production efficiency.SOLUTION: In the method for producing carbide, the organic substance is carbonized by heating the organic substance with water vapor, and in addition the carbide produced by carbonization of the organic substance is activated. By the heating with water vapor, the carbide obtained by the carbonization of the organic substance is activated with the water vapor as an activating gas, and carbonization treatment and activation treatment are continuously or simultaneously performed with one consecutive process.

Description

本発明は、活性炭など賦活化された炭化物及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to activated carbides such as activated carbon and a method for producing the same.

水道水などの飲料水や薬品等の脱色・脱臭・精製、ガスの精製やガス成分の吸着、ガスの分離、医薬用の吸着剤などに、活性炭などの炭化物が利用されている。またリチウムイオン電池、キャパシタ、燃料電池などの電池の負極材や集電材に炭化物が利用されている。さらに電気伝導性フィラーとしても炭化物が利用されている。これらの炭化物はいずれも賦活化して機能・作用が高められている。   Charcoal such as activated carbon is used for decolorization / deodorization / purification of drinking water such as tap water and chemicals, gas purification, gas component adsorption, gas separation, and pharmaceutical adsorbents. Carbides are used as negative electrode materials and current collectors for batteries such as lithium ion batteries, capacitors, and fuel cells. Further, carbide is also used as an electrically conductive filler. All of these carbides are activated to enhance their functions and actions.

上記のような賦活された炭化物は一般に次のように、有機物を炭化し、次いで得られた炭化物を賦活化の処理をすることによって、製造されている(例えば特許文献1等参照)。   The activated carbide as described above is generally produced by carbonizing an organic substance and then activating the obtained carbide (see, for example, Patent Document 1).

すなわちまず有機物を、旋回流動炉、竪型内外併熱流動炉、二段流動炉、ロータリーシェル炉、多段炉などを用いて連続式に加熱する方法や、あるいは固定式加熱炉などでバッチ式に加熱する方法で加熱し、炭化(炭素化)する。   In other words, organic materials are first heated in a continuous manner using a swirling fluidized furnace, vertical internal / externally heated fluidized furnace, two-stage fluidized furnace, rotary shell furnace, multi-stage furnace, etc. It heats by the method of heating, and carbonizes (carbonizes).

このように有機物を炭化した後、炭化物の細孔構造を発達させて比表面積をさらに広くするために賦活処理をする。賦活処理法には、炭化物を水蒸気や二酸化炭素、空気などの酸化性ガスと高温で反応させるガス賦活法や、未炭化物に塩化亜鉛、リン酸、水酸化カリウムなどの薬品を含浸させ、炭化と同時に賦活を行なう薬品賦活法があるが、薬品賦活法は薬品による処理や薬品の回収などの手間が必要になるため、ガス賦活法によって賦活処理することが多い。   After carbonizing the organic material in this way, an activation treatment is performed to develop the pore structure of the carbide and further increase the specific surface area. The activation treatment method includes a gas activation method in which a carbide reacts with an oxidizing gas such as water vapor, carbon dioxide, and air at a high temperature, and impregnation with chemicals such as zinc chloride, phosphoric acid, and potassium hydroxide in an uncarburized substance. There is a chemical activation method in which activation is performed at the same time. However, since the chemical activation method requires labor such as treatment with a chemical and recovery of the chemical, activation treatment is often performed by a gas activation method.

特開2006−188366号公報JP 2006-188366 A

上記のように有機物を炭化し、次いでガス賦活法で賦活して炭化物を製造するにあたって、炭化や賦活の際の有機物の熱分解によって、熱分解ガスが大量に大気中に放出されることになり、特に有機物がフェノール樹脂などの樹脂の場合には有害なタールやピッチ成分が放出されて大気を汚染するおそれがあり、また揮発物による引火爆発のおそれもある。このために、熱分解ガスを回収する設備を導入しなければならず、コストアップになるという問題を有するものであった。また有機物を炭化する際に、有機物や有機物が炭化された炭化物の燃焼を抑制して収率を高めるために、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを吹き込んだり、コークスで被覆した状態で加熱したりすることによって、空気中の酸素を遮断する必要があり、この点でもコストアップになったり、作業工数が増加したりするという問題があった。さらに、炭化の工程と、賦活の工程が別の工程で行なわれるために、生産性の面でも問題があった。   When carbonizing an organic substance as described above and then producing the carbide by activating with a gas activation method, pyrolysis gas will be released to the atmosphere in large quantities by the thermal decomposition of the organic substance during carbonization or activation. In particular, when the organic substance is a resin such as a phenol resin, harmful tar and pitch components may be released to pollute the atmosphere, and there is a risk of flammable explosion due to volatile substances. For this reason, equipment for recovering the pyrolysis gas has to be introduced, which has the problem of increasing costs. In addition, when carbonizing organic matter, in order to suppress the combustion of the organic matter and the carbide obtained by carbonizing the organic matter to increase the yield, an inert gas such as nitrogen or argon is blown or heated in a state coated with coke. By doing so, it is necessary to shut off oxygen in the air. In this respect as well, there is a problem that the cost increases and the number of work steps increases. Furthermore, since the carbonization step and the activation step are performed in separate steps, there is a problem in terms of productivity.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、有機物の分解ガス等が大気中に放出されることを防ぐことができると共に、高い収率で炭化物を得ることができ、しかも生産効率に優れた炭化物の製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to prevent the decomposition gas of organic matter and the like from being released into the atmosphere, to obtain a carbide in a high yield, and to improve the production efficiency. An object of the present invention is to provide an excellent method for producing carbide.

本発明に係る炭化物の製造方法は、有機物を水蒸気で加熱することによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とするものである。   The manufacturing method of the carbide | carbonized_material which concerns on this invention heats an organic substance with water vapor | steam, carbonizes an organic substance, and also activates the carbide | carbonized_material by which the organic substance was carbonized.

水蒸気は高い凝縮潜熱を有するので、水蒸気が有機物の表面に接触する際にこの潜熱が有機物に伝達され、有機物を表面から内部に至るまで速やかに加熱することができるものであり、短時間で効率高く有機物を炭化することができると共に、水蒸気による加熱を継続することによって、有機物を炭化して得られる炭化物を水蒸気を賦活ガスとして賦活することができるものであり、一つの連続した工程で炭化処理と賦活処理を引き続いて、あるいは同時に行なうことができ、高い生産効率で賦活化した炭化物を製造することができるものである。そして有機物に水蒸気を供給して加熱することによって、酸素を排除した雰囲気で有機物を加熱することができるものであり、有機物や炭化物が燃焼により消耗されることを抑制して、賦活化した炭化物を高い収率で得ることができるものである。さらに炭化や賦活の際に有機物から分解ガスや揮発物が発生しても、分解ガスや揮発物は水蒸気に取り込まれるものであって、大気中に放出されることを抑制できるものである。   Since water vapor has a high latent heat of condensation, when the water vapor contacts the surface of the organic matter, this latent heat is transferred to the organic matter, and the organic matter can be quickly heated from the surface to the inside, and it is efficient in a short time. It is possible to carbonize the organic matter highly, and by continuing heating with water vapor, the carbonized material obtained by carbonizing the organic material can be activated using water vapor as an activation gas. Carbonization treatment is performed in one continuous process. The activation treatment can be carried out subsequently or simultaneously, and activated carbide can be produced with high production efficiency. Then, by supplying water vapor to the organic material and heating it, the organic material can be heated in an atmosphere excluding oxygen, suppressing the consumption of the organic material and carbide by combustion, It can be obtained with a high yield. Furthermore, even if decomposition gas or volatile matter is generated from organic substances during carbonization or activation, the decomposition gas or volatile matter is taken into the water vapor and can be suppressed from being released into the atmosphere.

そして本発明は、熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気を吹き込んで水蒸気の凝縮潜熱で加熱を行なうことによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とするものである。   And this invention sets the said organic substance in the heat processing apparatus, blows water vapor | steam in this heat processing apparatus, and heats by the condensation latent heat of water vapor | steam, carbonizes organic substance, and also activates the carbide | carbonized_material by which the organic substance was carbonized. It is characterized by this.

このように、熱処理器内に有機物をセットして水蒸気を吹き込むことによって、熱処理器内に吹き込む水蒸気で熱処理器内の空気を追い出して酸素が希薄な雰囲気にすることができ、有機物や炭化物の燃焼を抑制して高い収率で炭化物を得ることができるものであり、また炭化や賦活の際に有機物から分解ガスや揮発物が発生しても、分解ガスや揮発物を熱処理器内に閉じ込めた状態で水蒸気に取り込むことができ、分解ガスや揮発物が大気中に放出されることを抑制できるものである。   In this way, by setting an organic substance in the heat treatment device and blowing water vapor, it is possible to expel air in the heat treatment device with the water vapor blown into the heat treatment device and make the atmosphere lean in oxygen, burning organic matter and carbide It is possible to obtain a carbide with a high yield by suppressing the cracking, and even if decomposition gas and volatile matter are generated from organic matter during carbonization and activation, the decomposition gas and volatile matter are confined in a heat treatment device. It can be taken into water vapor in a state, and the release of decomposition gas and volatiles into the atmosphere can be suppressed.

また本発明は、熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気を吹き込んで水蒸気の凝縮潜熱で加熱を行ない、次いで加熱した気体(水蒸気を除く)と水蒸気を熱処理器内に吹き込んで加熱を行なうことによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とするものである。   In the present invention, the above organic substance is set in a heat treatment device, steam is blown into the heat treatment device and heated by the condensation latent heat of the water vapor, and then the heated gas (excluding water vapor) and water vapor are blown into the heat treatment device. It is characterized by carbonizing the organic substance by heating at, and further activating the carbide obtained by carbonizing the organic substance.

熱処理器内に吹き込んだ水蒸気で有機物を炭化処理、さらに賦活処理するにあたって、水蒸気の作用で有機物の温度を迅速に昇温させた後に、このように、加熱した気体を水蒸気と共に熱処理器内に吹き込むことによって、水蒸気よりも高温に設定することができる加熱気体で有機物あるいは有機物が炭化した炭化物を効率よく高温に昇温させことができるものであり、有機物の炭化、賦活の処理の効率を高めることができるものである。   When carbonizing and further activating the organic material with water vapor blown into the heat treatment device, the temperature of the organic material is rapidly raised by the action of the water vapor, and then the heated gas is blown into the heat treatment device together with the water vapor. Therefore, it is possible to efficiently raise the temperature of an organic substance or a carbide obtained by carbonizing an organic substance to a high temperature with a heated gas that can be set to a temperature higher than that of water vapor, and increase the efficiency of carbonization and activation of the organic substance. It is something that can be done.

また本発明は、熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気と加熱した気体を吹き込んで、水蒸気の凝縮潜熱と加熱気体とで加熱を行なうことによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とするものである。   In the present invention, the organic matter is set in a heat treatment device, steam and a heated gas are blown into the heat treatment device, and the organic matter is carbonized by heating with the condensation latent heat of steam and the heated gas. It is characterized by activating a carbide obtained by carbonizing an organic substance.

このように、水蒸気と加熱した気体を熱処理器内に吹き込んで有機物を加熱することによって、水蒸気の作用で有機物の温度を迅速に昇温させることができると共に、水蒸気よりも高温に設定することができる加熱気体の併用で効率よく高温に昇温させることができるものであり、水蒸気で有機物を炭化処理、さらに賦活処理するにあたって、炭化、賦活の処理の効率を高めることができるものである。   In this way, by heating the organic matter by blowing steam and a heated gas into the heat treatment device, the temperature of the organic matter can be quickly raised by the action of the steam, and the temperature can be set higher than the steam. In combination with a heating gas that can be used, the temperature can be efficiently raised to a high temperature, and the efficiency of carbonization and activation can be increased when carbonizing and further activating the organic substance with water vapor.

そして本発明にあって、上記の加熱した気体として、不活性ガスを用いることができる。   In the present invention, an inert gas can be used as the heated gas.

加熱気体としてこのように不活性気体を用いることによって、水蒸気によって有機物を加熱処理する際に、有機物やその炭化物が酸化されて燃焼することをより有効に防ぐことができ、賦活化した炭化物を高い収率で得ることができるものである。   By using an inert gas as the heating gas in this way, when the organic substance is heat-treated with water vapor, it is possible to more effectively prevent the organic substance and its carbide from being oxidized and burned, and the activated carbide is high. It can be obtained in a yield.

また本発明は、発熱手段を有する熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気を吹き込んで水蒸気の凝縮潜熱で加熱を行なうと同時に、熱処理器内を発熱手段で加熱することによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とするものである。   In the present invention, the above-mentioned organic substance is set in a heat treatment device having a heat generating means, and steam is blown into the heat treatment device to heat by condensation latent heat of the water vapor, and at the same time, the heat treatment device is heated by the heat generation means. The carbonization of the organic substance and the activation of the carbide obtained by carbonizing the organic substance.

熱処理器内に吹き込んだ水蒸気で有機物を炭化処理、さらに賦活処理するにあたって、水蒸気の作用で有機物の温度を迅速に昇温させると同時に、このように、熱処理器内を発熱手段で加熱することによって、水蒸気による加熱温度よりもさらに高温に熱処理器内を発熱手段で加熱することができ、有機物あるいは有機物が炭化した炭化物の温度を効率よく高温に昇温させることができるものであり、有機物の炭化、賦活の処理の効率を高めることができるものである。   By carbonizing the organic material with water vapor blown into the heat treatment device and further activating the organic material, the temperature of the organic material is rapidly raised by the action of the water vapor, and at the same time, by heating the heat treatment device with a heating means The heat treatment device can be heated by a heating means to a temperature higher than the heating temperature with water vapor, and the temperature of the organic substance or the carbide obtained by carbonizing the organic substance can be efficiently increased to a high temperature. The efficiency of the activation process can be increased.

また本発明は、発熱手段を有する熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気を吹き込んで水蒸気の凝縮潜熱で加熱を行なった後、水蒸気による加熱を継続しつつ熱処理器内を発熱手段で加熱することによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とするものである。   In the present invention, the organic substance is set in a heat treatment device having a heat generating means, steam is blown into the heat treatment device and heating is performed with the condensation latent heat of the water vapor, and then the heat treatment device is heated while continuing the heating with the water vapor. By heating with a heat generating means, the organic matter is carbonized, and further, the carbide obtained by carbonizing the organic matter is activated.

熱処理器内に吹き込んだ水蒸気で有機物を炭化処理、さらに賦活処理するにあたって、水蒸気の作用で有機物の温度を迅速に昇温させた後に、このように、水蒸気による加熱を継続しつつ熱処理器内を発熱手段で加熱することによって、水蒸気による加熱温度よりもさらに高温に熱処理器内を発熱手段で加熱することができ、有機物あるいは有機物が炭化した炭化物の温度を効率よく高温に昇温させることができるものであり、有機物の炭化、賦活の処理の効率を高めることができるものである。   In the carbonization treatment and further activation treatment of the organic matter with the steam blown into the heat treatment device, the temperature of the organic matter is quickly raised by the action of the steam, and thus the inside of the heat treatment device is continued while continuing the heating with the steam. By heating with the heat generating means, the inside of the heat treatment device can be heated with the heat generating means to a temperature higher than the heating temperature with water vapor, and the temperature of the organic substance or the carbonized carbide of the organic substance can be efficiently raised to a high temperature. It can improve the efficiency of carbonization and activation of organic matter.

そして上記の各発明にあって、水蒸気として過熱水蒸気を用いることを特徴とするものである。   In each of the above inventions, superheated steam is used as the steam.

過熱水蒸気は高温の乾き蒸気であって、水蒸気としてこのような過熱水蒸気を用いることによって、水蒸気から凝縮水が生成されることが少なくなり、有機物の温度をより迅速に昇温させて、生産性高く炭化処理及び賦活処理を行なうことができるものである。   Superheated steam is a high-temperature dry steam, and by using such superheated steam as the steam, the generation of condensed water from the steam is reduced, the temperature of the organic matter is raised more quickly, and the productivity is increased. High carbonization treatment and activation treatment can be performed.

また上記の各発明にあって、有機物が熱硬化性樹脂であることを特徴とするものである。   In each of the above inventions, the organic substance is a thermosetting resin.

有機物として熱硬化性樹脂を用いることによって、熱硬化性樹脂を材料として純度の高い炭化物を製造することができるものである。   By using a thermosetting resin as the organic material, a high-purity carbide can be produced using the thermosetting resin as a material.

また本発明は、上記有機物が熱硬化性樹脂と糖類からなるものであることを特徴とするものである。   The present invention is also characterized in that the organic substance is composed of a thermosetting resin and a saccharide.

糖類は熱分解されても有毒なガスを放出することはなく、分解ガスによる環境汚染をより低く抑えることができるものである。   Even if the saccharide is thermally decomposed, it does not release a toxic gas, and environmental pollution by the decomposed gas can be suppressed to a lower level.

また本発明は、上記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とするものである。   In the present invention, the thermosetting resin is a phenol resin.

フェノール樹脂は炭化収率が高く、炭素密度の高い炭化物を得ることができるものである。   A phenol resin has a high carbonization yield and can obtain a carbide having a high carbon density.

また本発明は、上記熱硬化性樹脂がフラン樹脂であることを特徴とするものである。   In the present invention, the thermosetting resin is a furan resin.

フラン樹脂は炭化収率が高く、炭素密度の高い炭化物を得ることができるものである。   The furan resin has a high carbonization yield and can obtain a carbide having a high carbon density.

本発明は、有機物を水蒸気で加熱することによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活するようにしたものであるので、高い凝縮潜熱を有する水蒸気が有機物の表面に接触する際にこの潜熱が有機物に伝達され、有機物を表面から内部に至るまで速やかに加熱することができ、短時間で効率高く有機物を炭化することができると共に、また水蒸気による加熱を継続することによって、有機物を炭化して得られる炭化物を水蒸気を賦活ガスとして賦活することができるものであり、一つの連続した工程で炭化処理と賦活処理を引き続いて行なうことができ、高い生産効率で賦活化した炭化物を製造することができるものである。そして有機物に水蒸気を供給して加熱することによって、酸素を排除した雰囲気で有機物を加熱することができるものであり、有機物や炭化物の燃焼を抑制して、賦活化した炭化物を高い収率で得ることができると共に、炭化や賦活の際に有機物から分解ガスや揮発物が発生しても、分解ガスや揮発物は水蒸気に取り込まれるものであって、大気中に放出されることを抑制できるものである。   In the present invention, the organic matter is carbonized by heating the organic matter with water vapor, and further, the carbide obtained by carbonizing the organic matter is activated. Therefore, when the water vapor having high condensation latent heat contacts the surface of the organic matter. This latent heat is transferred to the organic matter, and the organic matter can be quickly heated from the surface to the inside, and the organic matter can be carbonized efficiently in a short time. Carbide obtained by carbonizing can be activated with steam as an activation gas, and can be continuously performed in one continuous process, and activated with high production efficiency. It can be manufactured. Then, by supplying water vapor to the organic material and heating it, the organic material can be heated in an atmosphere excluding oxygen, and combustion of the organic material and carbide is suppressed to obtain activated carbide in a high yield. In addition to being able to suppress the release of the cracked gas and volatile matter into the atmosphere even if cracked gas and volatile matter are generated from the organic matter during carbonization and activation. It is.

本発明の実施の形態の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の他の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のさらに他の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of embodiment of this invention. (a)は実施例4の10時間加熱の炭化物についての、(b)は比較例5の炭化物についての、フーリエ変換赤外吸収スペクトルを示すものである。(A) shows the Fourier transform infrared absorption spectrum of the carbide of Example 4 heated for 10 hours, and (b) shows the carbide of Comparative Example 5.

以下、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

本発明において有機物としては、炭素成分を含有し、加熱することによって炭化するものであれば、特に制限されることなく任意のものを用いることができる。例えば木本類や草本類などの植物を原料とする木粉、おが屑、果実殻粉、また天然繊維や合成繊維などの繊維、天然あるいは合成樹脂を挙げることができる。さらに汚泥などの有機性廃棄物を用いることもできる。   In the present invention, any organic substance can be used without particular limitation as long as it contains a carbon component and carbonizes by heating. Examples thereof include wood flour, sawdust, fruit shell flour, fibers such as natural fibers and synthetic fibers, natural or synthetic resins, which are made from plants such as woods and herbs. Further, organic waste such as sludge can be used.

本発明ではこれらのなかでも、合成樹脂、特に熱硬化性樹脂を有機物として用いるのが好ましい。熱硬化性樹脂は任意の形態に形成したり、造粒したりすることが容易であり、任意の形態の炭化物を得ることができるものである。また熱可塑性樹脂であれば加熱の過程で溶融して形態を保持できないことがあるため、形状を保持するためには酸素を含んだ雰囲気で熱不融化処理をする必要があるが、熱硬化性樹脂の場合には、硬化したあとはその形態を保ったまま加熱して炭化することができ、任意の形態の炭化物を得ることがより容易になるものであり、さらに炭化物の収率も高くなるものである。ここで熱硬化性樹脂は、予め硬化させたものを用いる他に、未硬化のものを用いることもできる。   Among these, in the present invention, it is preferable to use a synthetic resin, particularly a thermosetting resin, as the organic substance. The thermosetting resin can be easily formed into an arbitrary form or granulated, and an arbitrary form of carbide can be obtained. Also, if it is a thermoplastic resin, it may not melt and retain its form during the heating process, so in order to maintain its shape, it is necessary to perform a heat infusible treatment in an oxygen-containing atmosphere. In the case of a resin, after curing, it can be carbonized by heating while maintaining its form, and it becomes easier to obtain any form of carbide, and the yield of carbide is also increased. Is. Here, as the thermosetting resin, an uncured resin can be used in addition to a previously cured resin.

熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂など任意のものを用いることができ、これらを一種単独で使用したり、複数種を組み合わせたり、さらにタール・ピッチ類を併用することもできる。これらのなかでも熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂とフラン樹脂が好ましい。フェノール樹脂やフラン樹脂は炭化収率が高いので、炭素密度の高い炭化物を得ることができるものである。   As the thermosetting resin, any resin such as phenol resin, furan resin, epoxy resin, melamine resin, etc. can be used. These can be used alone or in combination with more than one. You can also Among these, as the thermosetting resin, a phenol resin and a furan resin are preferable. Since a phenol resin and a furan resin have a high carbonization yield, a carbide having a high carbon density can be obtained.

ここで、フェノール樹脂はフェノール類とアルデヒド類を反応触媒の存在下で反応させることによって調製したものを用いることができる。フェノール類はフェノール及びフェノールの誘導体を意味するものであり、例えばフェノールの他にm−クレゾール、レゾルシノール、3,5−キシレノールなどの3官能性のもの、ビスフェノールA、ジヒドロキシジフェニルメタンなどの4官能性のもの、o−クレゾール、p−クレゾール、p−ter−ブチルフェノール、p−フェニルフェノール、p−クミルフェノール、p−ノニルフェノール、2,4又は2,6−キシレノールなどの2官能性のo−又はp−置換のフェノール類を挙げることができ、さらに塩素又は臭素で置換されたハロゲン化フェノールなども用いることができる。勿論、これらから一種を選択して用いる他、複数種のものを混合して用いることもできる。   Here, what was prepared by making phenols and aldehydes react in presence of a reaction catalyst can be used for a phenol resin. Phenols mean phenol and derivatives of phenol. For example, in addition to phenol, trifunctional compounds such as m-cresol, resorcinol and 3,5-xylenol, and tetrafunctional compounds such as bisphenol A and dihydroxydiphenylmethane. Bifunctional o- or p such as o-cresol, p-cresol, p-ter-butylphenol, p-phenylphenol, p-cumylphenol, p-nonylphenol, 2,4 or 2,6-xylenol -Substituted phenols can be mentioned, and also halogenated phenols substituted with chlorine or bromine can be used. Of course, in addition to selecting and using one of these, a plurality of types can be mixed and used.

またアルデヒド類としては、水溶液の形態であるホルマリンが最適であるが、パラホルムアルデヒドやアセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、トリオキサン、テトラオキサンのような形態のものも用いることもでき、その他、ホルムアルデヒドの一部を2−フルアルデヒドやフルフリルアルコールに置き換えて使用することも可能である。   As the aldehyde, formalin in the form of an aqueous solution is optimal, but forms such as paraformaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, trioxane, and tetraoxane can also be used. It can be used by replacing with aldehyde or furfuryl alcohol.

上記のフェノール類とアルデヒド類の配合比率は、モル比で1:0.5〜1:3.5の範囲になるように設定するのが好ましい。また反応触媒としては、ノボラック型フェノール樹脂を調製する場合は、塩酸、硫酸、リン酸などの無機酸、あるいはシュウ酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸などの有機酸、さらに酢酸亜鉛などを用いることができる。レゾール型フェノール樹脂を調製する場合は、アルカリ土類金属の酸化物や水酸化物を用いることができ、さらにジメチルアミン、トリエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、ジエチレントリアミン、ジシアンジアミドなどの脂肪族の第一級、第二級、第三級アミン、N,N−ジメチルベンジルアミンなどの芳香環を有する脂肪族アミン、アニリン、1,5−ナフタレンジアミンなどの芳香族アミン、アンモニア、ヘキサメチレンテトラミンなどや、その他二価金属のナフテン酸や二価金属の水酸化物を用いることもできる。   The blending ratio of the above phenols and aldehydes is preferably set so that the molar ratio is in the range of 1: 0.5 to 1: 3.5. As a reaction catalyst, when preparing a novolac-type phenol resin, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid and phosphoric acid, organic acids such as oxalic acid, paratoluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid and xylenesulfonic acid, and acetic acid Zinc or the like can be used. When preparing a resol-type phenolic resin, an alkaline earth metal oxide or hydroxide can be used, and an aliphatic group such as dimethylamine, triethylamine, butylamine, dibutylamine, tributylamine, diethylenetriamine, or dicyandiamide. Primary, secondary, tertiary amine, aliphatic amines having aromatic rings such as N, N-dimethylbenzylamine, aromatic amines such as aniline and 1,5-naphthalenediamine, ammonia, hexamethylenetetramine, etc. Other divalent metal naphthenic acids and divalent metal hydroxides can also be used.

ノボラック型フェノール樹脂とレゾール型フェノール樹脂は、それぞれ単独で使用しても、両者を任意の割合で混合して使用してもいずれでもよい。またシリコン変性、ゴム変性、硼素変性などの各種の変性フェノール樹脂を使用することもできる。ノボラック型フェノール樹脂の硬化剤としては、レゾール型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート化合物、ヘキサメチレンテトラミン、トリオキサン、テトラオキサンなどを用いることができる。またレゾール型フェノール樹脂は100℃以上に加熱することでも硬化するが、硬化剤を使用することもできるものであり、硬化剤としては、ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート化合物、有機エステル、アルキレンカーボネートなどを用いることができる。またレゾール型フェノール樹脂の硬化触媒としては、塩酸、硫酸等の無機酸や、塩化アルミニウム、塩化亜鉛等の無機化合物や、ベンゼンスルホン酸、フェノールスルホン酸、キシレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸等の有機酸などを用いることができる。   The novolac-type phenol resin and the resol-type phenol resin may be used singly or may be used by mixing both in an arbitrary ratio. Various modified phenolic resins such as silicon modified, rubber modified, and boron modified can also be used. As a curing agent for the novolac type phenol resin, a resol type phenol resin, an epoxy resin, an isocyanate compound, hexamethylenetetramine, trioxane, tetraoxane or the like can be used. In addition, the resol type phenol resin is cured by heating to 100 ° C. or more, but a curing agent can be used. As the curing agent, novolac type phenol resin, epoxy resin, isocyanate compound, organic ester, alkylene Carbonate or the like can be used. In addition, as a curing catalyst for resol-type phenolic resins, inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, inorganic compounds such as aluminum chloride and zinc chloride, and organic compounds such as benzenesulfonic acid, phenolsulfonic acid, xylenesulfonic acid, and dodecylbenzenesulfonic acid An acid or the like can be used.

また、フラン樹脂はフラン化合物とアルデヒド類を反応触媒の存在下で反応させることによって調製したものを用いることができる。フラン化合物としては、フルフラール、フルフリルアルコールなどを用いることができ、これらは一種を単独で用いる他、二種以上を併用することもできる。アルデヒド類としては上記と同様なものを用いることができる。   The furan resin can be prepared by reacting a furan compound and an aldehyde in the presence of a reaction catalyst. As the furan compound, furfural, furfuryl alcohol, and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. As aldehydes, those similar to the above can be used.

フラン樹脂用の反応触媒としては、ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、あるいはカルシウム、マグネシウム、バリウムなどのアルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩を用いることができる。さらに塩酸、リン酸、硫酸、キシレンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、シュウ酸、マレイン酸、無水マレイン酸などを用いることもできる。   Reaction catalysts for furan resins include oxides, hydroxides and carbonates of alkali metals such as sodium, potassium and lithium, or oxides, hydroxides and carbonates of alkaline earth metals such as calcium, magnesium and barium. A salt can be used. Furthermore, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, xylene sulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, oxalic acid, maleic acid, maleic anhydride and the like can also be used.

そして上記のフラン化合物と、上記したアルデヒド類と、反応触媒とを反応容器にとり、フラン化合物とアルデヒド類を付加縮合反応させることによって、フラン樹脂を得ることができる。ここで、フラン化合物に対するアルデヒド類の配合量は、フラン化合物1モルに対してアルデヒド類0.4〜2.5モルの範囲が好ましく、反応触媒の配合量は、反応触媒の種類によって大きく異なるが、フラン化合物に対して0.05〜10質量%の範囲が好ましい。   And furan resin can be obtained by taking said furan compound, said aldehyde, and a reaction catalyst in a reaction container, and carrying out addition condensation reaction of a furan compound and aldehydes. Here, the blending amount of aldehydes with respect to the furan compound is preferably in the range of 0.4 to 2.5 moles of aldehydes with respect to 1 mole of the furan compound, and the blending amount of the reaction catalyst varies greatly depending on the type of the reaction catalyst. The range of 0.05 to 10% by mass relative to the furan compound is preferred.

また有機物として、熱硬化性樹脂と糖類とを併用したものを用いることもできる。糖類としては、単糖類、少糖類、多糖類を用いることができ、各種の単糖類、少糖類、多糖類のなかから、1種を選んで単独で用いる他、複数種を選んで併用することもできる。   Moreover, what combined a thermosetting resin and saccharides can also be used as organic substance. As saccharides, monosaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides can be used. From various monosaccharides, oligosaccharides, and polysaccharides, one type can be selected and used alone, or multiple types can be selected and used in combination. You can also.

単糖類としては、特に限定されるものではないが、グルコース(ブドウ糖)、フルクトース(果糖)、ガラクトースなどを挙げることができる。   Although it does not specifically limit as monosaccharide, Glucose (glucose), fructose (fructose), galactose, etc. can be mentioned.

また少糖類としては、マルトース(麦芽糖)、スクロース(ショ糖)、ラクトース(乳糖)、セロビオースなどの二糖類を挙げることができる。   Examples of oligosaccharides include disaccharides such as maltose (malt sugar), sucrose (sucrose), lactose (lactose), and cellobiose.

さらに多糖類としては、でんぷん糖、デキストリン、ザンサンガム、カードラン、プルラン、シクロアミロース、キチン、セルロース、でんぷんなどがあり、これらのうち一種を選択して、あるいは複数種を併用して、用いることができる。またでんぷんとしては、未加工でんぷん及び加工でんぷんが挙げられる。具体的には馬鈴薯でんぷん、コーンスターチ、ハイアミロース、甘藷でんぷん、タピオカでんぷん、サゴでんぷん、米でんぷん、アマランサスでんぷんなどの未加工でんぷん、及びこれらの加工でんぷん(焙焼デキストリン、酵素変性デキストリン、酸処理でんぷん、酸化でんぷん)、ジアルデヒド化でんぷん、エーテル化でんぷん(カルボキシメチルでんぷん、ヒドロキシアルキルでんぷん、カチオンでんぷん、メチロール化でんぷんなど)、エステル化でんぷん(酢酸でんぷん、リン酸でんぷん、コハク酸でんぷん、オクテニルコハク酸でんぷん、マレイン酸でんぷん、高級脂肪酸エステル化でんぷんなど)、架橋でんぷん、クラフト化でんぷん、及び湿熱処理でんぷんなどが挙げられる。これらのなかでも、焙焼デキストリン、酵素変性デキストリン、酸処理でんぷん、酸化でんぷんのように低分子化されたもの、及び架橋でんぷんなどの粘度の低いでんぷんが好ましい。さらに糖類を含有する植物、例えば麦、米、馬鈴薯、トウモロコシ、タピオカ、甘藷、サゴ、アマランサス等の粉末などを用いることができる。また食用に供するために市販されている糖、例えば白粗、中粗、グラニュ糖、転化糖、上白糖、中白糖、三温糖などを用いることもできる。さらに糖類とフェノール類とを反応させたフェノール変性糖類を用いることもできる。   Furthermore, as polysaccharides, there are starch sugar, dextrin, xanthan gum, curdlan, pullulan, cycloamylose, chitin, cellulose, starch, etc., and one of these can be selected or used in combination of two or more. it can. Examples of starch include raw starch and processed starch. Specifically, raw starch such as potato starch, corn starch, high amylose, sweet potato starch, tapioca starch, sago starch, rice starch, amaranth starch, and these modified starches (roasted dextrin, enzyme-modified dextrin, acid-treated starch, Oxidized starch), dialdehyde starch, etherified starch (carboxymethyl starch, hydroxyalkyl starch, cationic starch, methylolated starch, etc.), esterified starch (acetic acid starch, phosphate starch, succinate starch, octenyl succinate starch, Acid starch, higher fatty acid esterified starch, etc.), cross-linked starch, kraft starch, and wet heat-treated starch. Of these, low-viscosity starches such as roasted dextrin, enzyme-modified dextrin, acid-treated starch, oxidized starch, and crosslinked starch are preferred. Furthermore, saccharide-containing plants such as wheat, rice, potato, corn, tapioca, sweet potato, sago, amaranth and the like can be used. In addition, sugars that are commercially available for food use, such as white crude, medium crude, granulated sugar, invert sugar, super white sugar, medium white sugar, tri-warm sugar, and the like can be used. Furthermore, phenol-modified saccharides obtained by reacting saccharides with phenols can also be used.

糖類には、特に多糖類の硬化剤として、カルボン酸を配合するようにしてもよい。カルボン酸としては、特に限定されるものではないが、シュウ酸、マレイン酸、コハク酸、クエン酸、ブタンテトラジカルボン酸、メチルビニルエーテル−無水マレイン酸共重合体などを挙げることができる。糖類に対するカルボン酸の配合量は、糖類100質量部に対してカルボン酸0.1〜10質量部となる範囲が好ましい。カルボン酸は予め水に溶解させた状態で糖類と混合するのが、硬化剤としての効果を高く発揮するので好ましい。   Carbohydrates may be added to the saccharides, particularly as a polysaccharide curing agent. The carboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include oxalic acid, maleic acid, succinic acid, citric acid, butanetetradicarboxylic acid, methyl vinyl ether-maleic anhydride copolymer, and the like. The blending amount of the carboxylic acid with respect to the saccharide is preferably within a range of 0.1 to 10 parts by mass of the carboxylic acid with respect to 100 parts by mass of the saccharide. Carboxylic acid is preferably mixed with saccharide in a state of being dissolved in water in advance because the effect as a curing agent is exhibited highly.

熱硬化性樹脂は加熱する際にタールやピッチなどの分解物や、有害な分解ガスを発生することがあり、例えばフェノール樹脂やフラン樹脂は分解ガスとして有害なアルデヒドガスを発生することがあるが、糖類は炭素と酸素と水素からなるので、分解されても炭酸ガスと水を放出する程度であり、分解ガスによる環境汚染をより低く抑えることができるものである。熱硬化性樹脂と糖類との混合比率は、特に限定されるものではないが、熱硬化性樹脂100質量部に対して糖類1〜100質量部の範囲が好ましい。   Thermosetting resins may generate decomposition products such as tar and pitch and harmful decomposition gases when heated. For example, phenol resins and furan resins may generate harmful aldehyde gases as decomposition gases. Since saccharides are composed of carbon, oxygen, and hydrogen, they can only release carbon dioxide gas and water even when decomposed, and can reduce environmental pollution caused by the decomposition gas. The mixing ratio of the thermosetting resin and the saccharide is not particularly limited, but a range of 1 to 100 parts by mass of the saccharide is preferable with respect to 100 parts by mass of the thermosetting resin.

本発明は、上記の有機物を水蒸気で加熱処理することによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することによって、賦活化された炭化物を得るようにしたものである。   In the present invention, the above-mentioned organic matter is heat-treated with water vapor to carbonize the organic matter, and further to activate the carbide obtained by carbonizing the organic matter, thereby obtaining an activated carbide.

図1は有機物を水蒸気で加熱処理する熱処理器1の一例を示すものである。熱処理器1には、水蒸気が熱処理器1内に吹き込まれる導入口3が下部に、熱処理器1内の水蒸気が排出される排気口4が上部に設けてある。熱処理器1の前面の開口部5を扉6で閉じることによって、熱処理器1内は導入口3と排気口4以外は密閉される構造になっている。そして導入口3に蒸気生成装置10がバルブ12を介して接続してある。   FIG. 1 shows an example of a heat treatment device 1 that heat-treats organic matter with water vapor. The heat treatment device 1 is provided with an introduction port 3 through which water vapor is blown into the heat treatment device 1 at the lower portion and an exhaust port 4 through which water vapor within the heat treatment device 1 is discharged at the upper portion. By closing the front opening 5 of the heat treatment device 1 with a door 6, the inside of the heat treatment device 1 is sealed except for the introduction port 3 and the exhaust port 4. A steam generator 10 is connected to the inlet 3 via a valve 12.

蒸気生成装置10はボイラーを備えて形成されるものであり、水をボイラー内で加熱して水蒸気(飽和水蒸気)を生成して送り出すことができるものである。このボイラーに過熱器を接続することによって、ボイラーで生成された水蒸気を過熱器でさらに加熱して過熱水蒸気として蒸気生成装置10から送り出すこともできる。   The steam generation device 10 is formed with a boiler, and can generate water vapor (saturated water vapor) by heating water in the boiler and send it out. By connecting a superheater to this boiler, the steam generated by the boiler can be further heated by the superheater and sent out from the steam generator 10 as superheated steam.

そして、熱処理器1内に有機物を入れてセットし、扉6を閉じた後、バルブ12を開いて蒸気生成装置10で生成された水蒸気を導入口3から熱処理器1内に吹き込む。このように熱処理器1内に水蒸気を吹き込むと、有機物の表面に水蒸気が接触することによって、水蒸気は潜熱が有機物に奪われて凝縮するが、水蒸気は高い潜熱を有するので、この潜熱で有機物の表面は急速に温度が上昇する。凝縮した凝縮水は水蒸気が有する顕熱によって蒸発され、また水蒸気のこの顕熱によって有機物の温度はさらに上昇する。ここで、加熱された気体など熱風で有機物を加熱する場合、気体の熱容量は小さいので有機物の表面温度を上昇させるのに時間を要するが、水蒸気を用いて加熱する場合、水蒸気が有する大きな潜熱で有機物を加熱することができるので、短時間で有機物の表面温度を上昇させることができるものである。そしてこのように有機物の表面温度が急激に上昇すると、有機物の内部への伝熱も速やかに行なわれ、短時間で有機物の全体を均一な温度で加熱することができるものである。   And after setting and putting an organic substance in the heat processing apparatus 1, and closing the door 6, the valve | bulb 12 is opened and the water vapor | steam produced | generated with the steam production | generation apparatus 10 is blown in into the heat processing apparatus 1 from the inlet 3. FIG. When steam is blown into the heat treatment device 1 in this way, the steam contacts the surface of the organic matter, so that the steam is deprived of the latent heat by the organic matter and condenses, but the steam has a high latent heat. The surface quickly rises in temperature. The condensed condensed water is evaporated by the sensible heat of the water vapor, and the temperature of the organic matter further increases by this sensible heat of the water vapor. Here, when heating an organic substance with hot air such as a heated gas, it takes time to raise the surface temperature of the organic substance because the heat capacity of the gas is small, but when heating with steam, the large latent heat possessed by the steam is Since the organic substance can be heated, the surface temperature of the organic substance can be increased in a short time. When the surface temperature of the organic matter rapidly increases in this way, heat transfer to the inside of the organic matter is also performed quickly, and the whole organic matter can be heated at a uniform temperature in a short time.

このように熱処理器1に吹き込んだ水蒸気で有機物を高温に加熱することによって、有機物を炭化させることができるものである。有機物としてフェノール樹脂やフラン樹脂など未硬化の熱硬化性樹脂を用いる場合、水蒸気による加熱によって、熱硬化性樹脂は硬化した後、炭化されることになる。硬化した熱硬化性樹脂の場合には、硬化過程を経ることなく炭化される。   In this way, the organic matter can be carbonized by heating the organic matter to a high temperature with the steam blown into the heat treatment device 1. When an uncured thermosetting resin such as phenol resin or furan resin is used as the organic substance, the thermosetting resin is carbonized after being cured by heating with water vapor. In the case of a cured thermosetting resin, it is carbonized without undergoing a curing process.

ここで、上記のように熱処理器1内に導入口3から水蒸気を吹き込んで有機物を加熱するにあたって、水蒸気を吹き込むことによって熱処理器1内の酸素を含む空気は排気口4から押し出されて排除されるものである。水から生成される水蒸気中には酸素が数ppm程度しか存在しないので、水蒸気を吹き込んで空気を排除すると、熱処理器1内の雰囲気はほぼ無酸素状態になる。従って、有機物を水蒸気で加熱処理して炭化するにあたって、酸素の影響で有機物が燃焼して酸化分解することを抑制することができるものであり、有機物が消失することを低減して、有機物から生成される炭化物の生成の歩留まりを高めて収率を向上することができるものである。このとき、熱処理器1内の雰囲気の酸素濃度が、体積百分率比で3%以下になることが望ましい。酸素濃度が体積百分率比で3%以下であれば、有機物が酸化分解することを実質的に防止しながら加熱処理することができるものである。水蒸気を吹き込んで熱処理器1内の空気を排出することによって、酸素濃度を体積百分率比で3%以下に保つことは容易である。   Here, when the organic substance is heated by blowing water vapor into the heat treatment device 1 from the introduction port 3 as described above, the air containing oxygen in the heat treatment device 1 is pushed out from the exhaust port 4 and eliminated by blowing the water vapor. Is. Since only a few ppm of oxygen is present in the water vapor generated from water, the atmosphere in the heat treatment apparatus 1 becomes almost oxygen-free when the water vapor is blown in and the air is eliminated. Therefore, when carbonizing the organic matter by heat treatment with water vapor, it is possible to suppress the organic matter from burning and oxidative decomposition due to the influence of oxygen, reducing the disappearance of the organic matter, and generating from the organic matter The yield of the produced carbide can be increased and the yield can be improved. At this time, it is desirable that the oxygen concentration of the atmosphere in the heat treatment apparatus 1 is 3% or less in terms of volume percentage. When the oxygen concentration is 3% or less by volume percentage, the heat treatment can be carried out while substantially preventing the organic matter from being oxidatively decomposed. It is easy to keep the oxygen concentration at 3% or less by volume percentage by blowing water vapor and discharging the air in the heat treatment device 1.

また、上記のように有機物を水蒸気で加熱するにあたって、有機物から揮発ガスや分解ガスなどが発生しても、このガス分は温度の下がった水蒸気の凝縮水に吸収され、ガスの臭気が作業雰囲気に放出されることを防ぐことができるものである。従ってこれらのガスによって、作業環境が悪化することを防ぐことができると共に、大気の汚染など環境に悪い影響が及ぼされることを防ぐことができるものであり、さらにはガスによる引火爆発のおそれもなくなるものである。またこれらの揮発ガスや分解ガスは、ガスの毒性を凝縮水に閉じ込めた状態で排水処理することができるものであり、特に、水蒸気は凝縮することにより気体から液体になって体積が著しく小さくなるので、有機物の加熱で発生する揮発ガスや分解ガスがそのまま排出される場合に比べて、凝縮水に吸収して極めて小さな体積にした状態で排出することができ、その処理は容易になるものである。   In addition, when organic substances are heated with water vapor as described above, even if volatile gas or decomposition gas is generated from the organic substances, this gas component is absorbed by the condensed water of the water vapor with the temperature lowered, and the odor of the gas is It is possible to prevent it from being released. Therefore, it is possible to prevent the working environment from being deteriorated by these gases, to prevent adverse effects on the environment such as air pollution, and further, there is no risk of flammable explosion due to gas. Is. These volatile gases and cracked gases can be drained in a state where the toxicity of the gas is confined in the condensed water. In particular, the water vapor condenses to become a liquid from a gas and the volume is significantly reduced. Therefore, compared with the case where volatile gas and decomposition gas generated by heating organic matter are discharged as they are, they can be absorbed in condensed water and discharged in a very small volume, and the processing becomes easy. is there.

そして熱処理器1内への水蒸気の供給を連続して継続することによって、有機物が炭化して生成される炭化物はさらに水蒸気の作用を受け、炭化物を賦活化することができるものである。すなわち、水蒸気は賦活ガスとして炭化物の炭素と反応し、炭化物に形成されている微細孔の微細構造をさらに発達させて、炭化物を賦活することができるものである。   And by continuing supply of the water vapor | steam in the heat processing apparatus 1, the carbide | carbonized_material produced | generated when organic substance carbonizes further receives the effect | action of water vapor | steam, and can activate a carbide | carbonized_material. That is, water vapor reacts with carbon of the carbide as an activation gas, and can further develop the fine structure of the micropores formed in the carbide, thereby activating the carbide.

このように、有機物をセットした熱処理器1内に水蒸気を吹き込み、有機物を水蒸気で加熱することによって、有機物を炭化し、さらに水蒸気の吹き込みを継続することによって、水蒸気を賦活ガスとして炭化物に作用させて、賦活された炭化物を得ることができるものである。有機物の炭化処理と、有機物が炭化された炭化物の賦活処理は、熱処理器1に水蒸気を継続して供給する一連の工程で、連続的にあるいは同時的に行われるものであり、高い生産効率で賦活化した炭化物を製造することができるものである。   In this way, steam is blown into the heat treatment apparatus 1 in which the organic substance is set, and the organic substance is carbonized by heating the organic substance with the steam, and further, the steam is continued to be blown, so that the steam acts as an activation gas on the carbide. Thus, activated carbide can be obtained. The carbonization treatment of the organic matter and the activation treatment of the carbide obtained by carbonizing the organic matter are performed continuously or simultaneously in a series of steps for continuously supplying water vapor to the heat treatment device 1, and with high production efficiency. An activated carbide can be produced.

水蒸気による加熱の条件は、特に限定されるものではないが、一般に有機物を炭化するためには加熱温度は150℃程度以上が好ましく、また水蒸気によって炭化物を賦活するためには200℃程度以上であることが好ましく、熱処理器1に吹き込む水蒸気の温度は110℃以上であることが好ましい。   The conditions for heating with water vapor are not particularly limited, but in general, the heating temperature is preferably about 150 ° C. or higher for carbonizing organic matter, and about 200 ° C. or higher for activating the carbide with water vapor. The temperature of water vapor blown into the heat treatment device 1 is preferably 110 ° C. or higher.

また水蒸気で有機物を加熱して、有機物を炭化させ、さらに賦活させる処理を行なうにあたって、有機物を加熱処理するのに要する時間は、水蒸気の温度、有機物の種類、大きさや、また炭化や賦活の度合いなどによって異なり、炭化物の用途や要求される性能などに応じて任意に設定されるものであるが、一般的に0.1〜40時間程度に設定するのが好ましい。例えば、有機物としてフェノール樹脂やフラン樹脂(あるいはこれらと糖類との混合物)のような熱硬化性樹脂を用いる場合、水蒸気の温度を300〜900℃、熱処理器1に水蒸気を吹き込む時間を0.1〜30時間の範囲に設定するのが好ましい。   In addition, when heating the organic material with water vapor to carbonize and further activate the organic material, the time required to heat the organic material is the temperature of the water vapor, the type and size of the organic material, and the degree of carbonization and activation. Although it is set arbitrarily according to the application of the carbide and the required performance, it is generally preferable to set it to about 0.1 to 40 hours. For example, when a thermosetting resin such as a phenol resin or a furan resin (or a mixture of these and a saccharide) is used as the organic substance, the temperature of the water vapor is 300 to 900 ° C., and the time for blowing the water vapor into the heat treatment apparatus 1 is 0.1. It is preferable to set in the range of ˜30 hours.

ここで、水蒸気としては飽和水蒸気を用いる他に、上記したように過熱水蒸気を用いることもできる。過熱水蒸気は、飽和水蒸気をさらに加熱して、沸点以上の温度とした完全気体状態の水蒸気であり、100℃以上の乾き蒸気である。過熱水蒸気は900℃程度まで温度を上昇させることが可能であり、このため高温で有機物を加熱処理することができ、加熱処理の時間をより短縮して生産効率を高めることが可能になる。   Here, in addition to using saturated steam, superheated steam can also be used as described above. Superheated steam is water vapor in a complete gas state that is further heated to saturated boiling water to a temperature equal to or higher than the boiling point, and is dry steam at 100 ° C. or higher. The superheated steam can raise the temperature to about 900 ° C., and therefore, the organic substance can be heat-treated at a high temperature, and the heat treatment time can be further shortened to increase the production efficiency.

図2は有機物を水蒸気で加熱処理する熱処理器1の他の一例を示すものである。熱処理器1は図1と同様な構造であって、図1と同様に導入口3と排出口4が設けてあり、導入口3に蒸気生成装置10と加熱気体生成装置11が接続してある。加熱気体生成装置11は、ヒーターなどの加熱器と、送風機とを備えて形成されるものであり、加熱器で加熱した気体を送風機で送り出すようにしてある。気体として空気を用いる場合は、外気をそのまま加熱気体生成装置11に取り込んで、加熱器で加熱した後に送風機で送り出すようにしてあり、また気体として窒素やアルゴンなど不活性気体を用いる場合は、ボンベを接続して、ボンベからこれらの気体を加熱気体生成装置11に取り込んで、加熱器で加熱した後に送風機で送り出すようにしてある。蒸気生成装置10と加熱気体生成装置11は混合器14を介して導入口3に接続してあり、蒸気生成装置10と混合器14、加熱気体生成装置11と混合器14の間にそれぞれバルブ12,13が設けてある。   FIG. 2 shows another example of the heat treatment apparatus 1 for heat-treating organic substances with water vapor. The heat treatment apparatus 1 has the same structure as that shown in FIG. 1 and is provided with an inlet 3 and an outlet 4 as in FIG. 1, and a steam generator 10 and a heated gas generator 11 are connected to the inlet 3. . The heated gas generator 11 is formed by including a heater such as a heater and a blower, and sends out the gas heated by the heater with the blower. When air is used as the gas, the outside air is taken into the heated gas generator 11 as it is, heated with a heater and then sent out with a blower. When an inert gas such as nitrogen or argon is used as the gas, a cylinder is used. Are connected, and these gases are taken into the heated gas generator 11 from the cylinder, heated by a heater, and then sent out by a blower. The steam generator 10 and the heated gas generator 11 are connected to the inlet 3 via a mixer 14, and a valve 12 is provided between the steam generator 10 and the mixer 14 and between the heated gas generator 11 and the mixer 14. , 13 are provided.

そして、熱処理器1内に有機物を入れてセットし、扉6を閉じた後、まず、バルブ13は閉じておいてバルブ12を開き、蒸気生成装置10で生成された水蒸気を混合器14を通して熱処理器1内に吹き込む。水蒸気としては上記したものを用いることができる。このように熱処理器1内に水蒸気を吹き込むことによって、上記したように、水蒸気の高い潜熱によって有機物を迅速に加熱することができる。このとき、上記したように、水蒸気の吹き込みで熱処理器1内の酸素を含む空気を排気口4から排除し、ほぼ無酸素状態で加熱することができるものであり、有機物が燃焼されて炭化物の生成の歩留まりが低下することを防ぐことができ、また有機物から分解ガスなどが発生しても、このガス分を水蒸気の凝縮水に吸収して、ガスが作業雰囲気に放出されることを防ぐことができるものである。   Then, after setting the organic substance in the heat treatment device 1 and closing the door 6, first, the valve 13 is closed and the valve 12 is opened, and the water vapor generated by the steam generation device 10 is heat treated through the mixer 14. Blow into vessel 1 As the water vapor, those described above can be used. By blowing water vapor into the heat treatment device 1 in this way, as described above, the organic matter can be rapidly heated by the high latent heat of the water vapor. At this time, as described above, air containing oxygen in the heat treatment apparatus 1 can be removed from the exhaust port 4 by blowing water vapor, and can be heated in an almost oxygen-free state. The production yield can be prevented from lowering, and even if cracked gas is generated from organic matter, this gas is absorbed into the condensed water vapor to prevent the gas from being released into the working atmosphere. It is something that can be done.

次に、バルブ13を開いて加熱気体生成装置11で生成された加熱気体を混合器14を通して熱処理器1内に吹き込む。このとき、バルブ12は開いたままに保たれており、熱処理器1への水蒸気の供給は継続されているものであり、蒸気生成装置10で生成された水蒸気と加熱気体生成装置11で生成された加熱気体は混合器14で混合された状態で導入口3から熱処理器1内に送り込まれるようになっている。このとき、バルブ13を開くと同時にバルブ12を絞るように調整し、加熱気体生成装置11から供給される加熱気体に相当する量の水蒸気を減らして、蒸気生成装置10から水蒸気を熱処理器1に供給するようにしてもよい。   Next, the valve 13 is opened and the heated gas generated by the heated gas generator 11 is blown into the heat treatment apparatus 1 through the mixer 14. At this time, the valve 12 is kept open, and the supply of water vapor to the heat treatment device 1 is continued. The water vapor generated by the steam generator 10 and the heated gas generator 11 are generated. The heated gas is fed into the heat treatment device 1 from the introduction port 3 while being mixed in the mixer 14. At this time, the valve 13 is opened and adjusted so that the valve 12 is throttled, the amount of water vapor corresponding to the heated gas supplied from the heated gas generator 11 is reduced, and the water vapor is supplied from the steam generator 10 to the heat treatment device 1. You may make it supply.

加熱気体生成装置11で生成される加熱気体は、蒸気生成装置10で生成される水蒸気の温度よりも高い温度に加熱された気体であり、また水蒸気よりも含有水分量が少ない乾燥気体である。加熱気体の温度は、特に限定されるものではないが、水蒸気の温度よりも20℃以上高い温度であることが好ましい。加熱気体の温度の上限は特に限定されるものではない。また加熱気体の含有水分量は、特に限定されるものではないが、飽和蒸気量の1/3以下であることが好ましい。   The heated gas generated by the heated gas generation device 11 is a gas heated to a temperature higher than the temperature of the water vapor generated by the vapor generation device 10, and is a dry gas having a lower moisture content than water vapor. Although the temperature of heating gas is not specifically limited, It is preferable that it is 20 degreeC or more higher than the temperature of water vapor | steam. The upper limit of the temperature of the heated gas is not particularly limited. The moisture content of the heated gas is not particularly limited, but is preferably 1/3 or less of the saturated vapor amount.

上記のように熱処理器1に水蒸気を吹き込んで有機物を短時間で昇温させた後、このように水蒸気よりも高温の加熱気体を熱処理器1内に吹き込んで、加熱気体で有機物を加熱することによって、水蒸気単体で加熱する場合より有機物を効率よく高温に加熱することができ、より短時間で有機物を炭化させることができると共に炭化物を賦活化させることができ、炭化物の製造の効率を高めることができるものである。   As described above, water vapor is blown into the heat treatment device 1 to raise the temperature of the organic substance in a short time, and then a heating gas higher than the water vapor is blown into the heat treatment device 1 to heat the organic substance with the heating gas. The organic matter can be efficiently heated to a higher temperature than when heated with steam alone, the organic matter can be carbonized in a shorter time, and the carbide can be activated, thereby increasing the efficiency of the production of the carbide. It is something that can be done.

ここで、加熱気体の気体としては、可燃性のものでなければ特に限定されることなく使用することができるものであり、例えば空気、窒素、アルゴンなどを用いることができる。加熱気体は、一種の気体を単独で用いる他、複数種の気体を任意の割合で混合して用いることもできる。   Here, the gas of the heated gas is not particularly limited as long as it is not flammable, and for example, air, nitrogen, argon or the like can be used. As the heating gas, one kind of gas can be used alone, or a plurality of kinds of gases can be mixed and used at an arbitrary ratio.

加熱気体として、窒素やアルゴンなどの不活性気体を用いると、加熱気体が有機物を酸化するようなことがないため、有機物が燃焼することを防ぎつつ加熱気体の高温で加熱して炭化させることができるものであり、燃焼消費されることを低減して炭化物の収率を高めることができるものである。   If an inert gas such as nitrogen or argon is used as the heating gas, the heating gas will not oxidize the organic matter, so that it can be carbonized by heating at a high temperature of the heating gas while preventing the organic matter from burning. It is possible to increase the yield of carbides by reducing combustion consumption.

また加熱気体として空気のような酸化性の気体を用いる場合、炭化物を賦活する際に空気が賦活ガスとして作用するので、賦活を効率的に行なうことができるものである。空気は酸素を含んだ酸化性の気体であるため、有機物を炭化させる際に有機物が酸化により燃焼されるおそれがあるが、空気は水蒸気と共に熱処理器1内に供給されるものであって、熱処理器1内での酸素濃度を小さくすることができるものであり、有機物が燃焼されることを抑制することができるものである。   When an oxidizing gas such as air is used as the heating gas, air acts as an activating gas when activating the carbide, so that activation can be performed efficiently. Since air is an oxidizing gas containing oxygen, there is a risk that the organic matter may be burned by oxidation when carbonizing the organic matter. However, air is supplied into the heat treatment apparatus 1 together with water vapor, The oxygen concentration in the vessel 1 can be reduced, and the burning of organic substances can be suppressed.

上記のように、熱処理器1に水蒸気を供給し、引き続いて熱処理器1に水蒸気と加熱気体を供給することによって、熱処理器1内の有機物を炭化処理し、さらに賦活処理して炭化物を製造するにあたって、熱処理器1に水蒸気を供給する時間と、熱処理器1に水蒸気と加熱気体を供給する時間の比率は、特に限定されるものではないが、水蒸気と加熱気体の各作用を有効に発揮させるために、10:1〜10:6の時間比率になるように設定するのが好ましい。   As described above, by supplying water vapor to the heat treatment device 1, and subsequently supplying water vapor and heated gas to the heat treatment device 1, the organic matter in the heat treatment device 1 is carbonized, and further activated to produce carbide. In this case, the ratio of the time for supplying water vapor to the heat treatment device 1 and the time for supplying water vapor and heating gas to the heat treatment device 1 is not particularly limited, but each effect of water vapor and heating gas is effectively exhibited. Therefore, it is preferable that the time ratio is set to 10: 1 to 10: 6.

また熱処理器1に水蒸気と加熱気体を供給する際の、水蒸気と加熱気体との混合比率は、特に限定されるものではないが、水蒸気と加熱気体の各作用を有効に発揮させるために、体積比で8:2〜2:8の範囲に設定するのが好ましい。   Moreover, the mixing ratio of water vapor and heated gas when supplying water vapor and heated gas to the heat treatment device 1 is not particularly limited, but in order to effectively exhibit each action of water vapor and heated gas, The ratio is preferably set in the range of 8: 2 to 2: 8.

次に、図2の装置を用いた他の実施の形態を説明する。上記の実施の形態では、熱処理器1に水蒸気を供給し、引き続いて熱処理器1に水蒸気と加熱気体を供給するようにしたが、本実施の形態では、熱処理器1内に有機物を入れてセットし、扉6を閉じた後、蒸気発生装置10のバルブ12と、加熱気体発生装置11のバルブ13を同時に開くようにしたものである。このようにバルブ12,13を同時に開くことによって、蒸気生成装置10で生成された水蒸気と、加熱気体発生装置11で発生した加熱気体を、混合器14で混合した状態で熱処理器1内に吹き込むことができ、熱処理器1内の有機物を最初から、水蒸気と加熱気体の混合気体で加熱することができるものである。水蒸気や加熱気体としては上記したものを用いることができ、加熱気体は、水蒸気の温度よりも20℃以上高い温度であることが好ましい。   Next, another embodiment using the apparatus of FIG. 2 will be described. In the above embodiment, the steam is supplied to the heat treatment device 1 and subsequently the water vapor and the heated gas are supplied to the heat treatment device 1. However, in the present embodiment, the organic material is placed in the heat treatment device 1 and set. Then, after the door 6 is closed, the valve 12 of the steam generator 10 and the valve 13 of the heated gas generator 11 are opened simultaneously. By simultaneously opening the valves 12 and 13 in this manner, the steam generated by the steam generating device 10 and the heated gas generated by the heated gas generating device 11 are blown into the heat treatment device 1 while being mixed by the mixer 14. The organic substance in the heat treatment apparatus 1 can be heated from the beginning with a mixed gas of water vapor and heated gas. The above-mentioned thing can be used as water vapor | steam and heating gas, and it is preferable that heating gas is the temperature 20 degreeC or more higher than the temperature of water vapor | steam.

このように熱処理器1に水蒸気と加熱気体の混合気体を供給して有機物を加熱するにあたって、上記したように、水蒸気の高い潜熱によって有機物を迅速に加熱することができると共に、また上記したように、加熱気体は水蒸気よりも高い温度に設定できるので、水蒸気単体で有機物を加熱するよりも有機物を高温に加熱することができ、より短時間で有機物を炭化させることができると共に炭化物を賦活化させることができるものである。   As described above, when the organic substance is heated by supplying the mixed gas of the water vapor and the heating gas to the heat treatment device 1 as described above, the organic substance can be rapidly heated by the high latent heat of the water vapor, and as described above. Since the heated gas can be set at a temperature higher than that of water vapor, it is possible to heat the organic material to a higher temperature than to heat the organic material with water vapor alone, to carbonize the organic material in a shorter time and to activate the carbide. It is something that can be done.

このとき、上記したように、水蒸気の吹き込みで熱処理器1内の空気を排気口4から排除して、ほぼ無酸素状態で加熱することができるものであり、有機物が酸化分解されて炭化物の生成の歩留まりが低下することを防ぐことができ、また有機物から分解ガスなどが発生しても、このガス分を水蒸気の凝縮水に吸収して、ガスが作業雰囲気に放出されることを防ぐことができるものである。加熱気体として空気を用いる場合には、有機物を酸化分解するおそれがあるが、水蒸気との混合気体で用いているので、熱処理器1内の酸素濃度は特に大きくなることはなく、収率が低下しない程度に有機物の酸化分解を抑制することができるものである。   At this time, as described above, the air in the heat treatment apparatus 1 can be removed from the exhaust port 4 by blowing water vapor and heated in an almost oxygen-free state, and the organic matter is oxidized and decomposed to generate carbides. In addition, even if cracked gas is generated from organic substances, this gas component is absorbed into the condensed water vapor to prevent the gas from being released into the working atmosphere. It can be done. When air is used as the heating gas, there is a risk of oxidative decomposition of organic matter, but since it is used as a mixed gas with water vapor, the oxygen concentration in the heat treatment apparatus 1 is not particularly increased, and the yield decreases. It is possible to suppress the oxidative decomposition of organic matter to such an extent that it does not occur.

上記のように熱処理器1に水蒸気と加熱気体を供給して、有機物を炭化及び賦活の処理を行なう際の、水蒸気と加熱気体との混合比率は、特に限定されるものではないが、水蒸気と加熱気体の各作用を有効に発揮させるために、体積比で8:2〜2:8の範囲に設定するのが好ましい。   Although the water vapor and the heating gas are supplied to the heat treatment device 1 as described above, the mixing ratio of the water vapor and the heating gas when the organic substance is carbonized and activated is not particularly limited. In order to effectively exhibit each action of the heated gas, the volume ratio is preferably set in the range of 8: 2 to 2: 8.

尚、上記の図2の各実施の形態では、水蒸気生成装置10で生成された水蒸気と、加熱気体生成装置11で生成された加熱気体とを、混合器14で混合した状態で、熱処理器1に吹き込むようにしているが、混合器14を用いる必要は特になく、水蒸気生成装置10で生成された水蒸気と加熱気体生成装置11で生成された加熱気体を同じ配管を通して送ることによって、混合気体として加熱処理器1に吹き込むことができるものである。また水蒸気生成装置10で生成された水蒸気と加熱気体生成装置11で生成された加熱気体を別々の配管から熱処理器1に吹き込んで、熱処理器1内で水蒸気と加熱気体が混合されるようにしてもよい。さらに、加熱気体生成装置11で加熱気体と水蒸気の混合気体を生成させてこの混合気体を熱処理器1に吹き込むようにしてもよい。要するに、水蒸気と加熱気体が混合された状態で熱処理器1内の有機物に作用することができればよいものである。   2, in the state where the water vapor generated by the water vapor generating device 10 and the heated gas generated by the heated gas generating device 11 are mixed by the mixer 14, the heat treatment device 1. However, it is not particularly necessary to use the mixer 14, and the steam generated by the steam generator 10 and the heated gas generated by the heated gas generator 11 are sent through the same pipe as a mixed gas. It can be blown into the heat treatment device 1. Further, the steam generated by the steam generator 10 and the heated gas generated by the heated gas generator 11 are blown into the heat treatment device 1 from separate pipes so that the steam and the heated gas are mixed in the heat treatment device 1. Also good. Furthermore, the heated gas generation device 11 may generate a mixed gas of heated gas and water vapor, and the mixed gas may be blown into the heat treatment device 1. In short, what is necessary is just to be able to act on the organic matter in the heat treatment device 1 in a state where water vapor and heated gas are mixed.

また上記のように水蒸気と加熱気体を併用して有機物を加熱して、有機物を炭化させ、さらに賦活させる処理を行なうにあたって、有機物を加熱処理するのに要する時間は、水蒸気や加熱気体の温度、有機物の種類、大きさや、また炭化や賦活の度合いなどによって異なり、炭化物の用途や要求される性能などに応じて任意に設定されるものであるが、一般的には0.1〜60時間程度が好ましい。   In addition, when the organic substance is heated by using the steam and the heating gas in combination as described above, the organic substance is carbonized, and the activation process is performed, the time required to heat the organic substance is the temperature of the steam or the heating gas, It depends on the type and size of the organic substance, and the degree of carbonization and activation, and is arbitrarily set according to the use of the carbide and the required performance, but generally about 0.1 to 60 hours Is preferred.

図3は本発明の他の実施の形態の一例を示すものであり、熱処理器1は発熱手段8を備えて形成されるものである。熱処理器1には図1の実施形態と同様に導入口3と排気口4が設けてあり、熱処理器1の開口部5を扉6で閉じることによって、熱処理器1内は導入口3と排気口4以外は密閉される構造になっている。導入口3には図1の実施形態と同様に蒸気生成装置10が接続してあり、蒸気生成装置10で生成された水蒸気が熱処理器1内に供給されるようになっている。   FIG. 3 shows an example of another embodiment of the present invention, in which the heat treatment device 1 is formed with a heating means 8. As in the embodiment of FIG. 1, the heat treatment device 1 is provided with an introduction port 3 and an exhaust port 4. By closing the opening 5 of the heat treatment device 1 with a door 6, the heat treatment device 1 has an introduction port 3 and an exhaust port. The structure other than the mouth 4 is sealed. A steam generation apparatus 10 is connected to the introduction port 3 as in the embodiment of FIG. 1, and water vapor generated by the steam generation apparatus 10 is supplied into the heat treatment device 1.

また発熱手段8は熱処理器1の側壁などに設けられるものである。発熱手段8としては、燃焼や電気抵抗などで自己発熱して熱処理器1内を加熱することができるものであれば何でもよく、例えばガスバーナー、電気ヒーターなどを用いることができる。   The heating means 8 is provided on the side wall of the heat treatment device 1. The heating means 8 may be anything as long as it can heat the inside of the heat treatment device 1 by self-heating by combustion or electric resistance, and for example, a gas burner, an electric heater or the like can be used.

そして、熱処理器1内に有機物を入れてセットし、扉6を閉じた後、発熱手段8を作動させて発熱させ、同時にバルブ12を開いて蒸気生成装置10で生成された水蒸気を熱処理器1内に吹き込む。従って熱処理器1内の有機物を水蒸気と発熱手段8とで加熱することができる。   Then, after setting the organic substance in the heat treatment apparatus 1 and closing the door 6, the heat generating means 8 is operated to generate heat, and at the same time, the valve 12 is opened to generate the water vapor generated by the vapor generation apparatus 10. Blow in. Therefore, the organic matter in the heat treatment device 1 can be heated with water vapor and the heat generating means 8.

このとき、有機物の表面に水蒸気が接触することによって、水蒸気は潜熱が有機物に奪われて凝縮するが、水蒸気は高い潜熱を有するので、この潜熱で有機物の表面は急速に温度が上昇する。凝縮した凝縮水は水蒸気が有する顕熱によって蒸発され、また水蒸気のこの顕熱によって有機物の温度はさらに上昇する。ここで、加熱された空気などの気体で有機物を加熱する場合、気体の熱容量は小さいので有機物の表面温度を上昇させるのに時間を要するが、水蒸気を用いて加熱する場合、水蒸気が有する大きな潜熱で有機物を加熱することができるので、短時間で有機物の表面温度を上昇させることができるものである。そしてこのように有機物の表面温度が急激に上昇すると、有機物の内部への伝熱も速やかに行なわれ、短時間で有機物の全体を均一な温度で加熱することができるものである。また同時に発熱手段8による発熱も加わるので、有機物の全体を均一に昇温させることがより容易になるものである。   At this time, when the water vapor comes into contact with the surface of the organic matter, the water vapor is condensed with the latent heat taken away by the organic matter, but since the water vapor has a high latent heat, the surface of the organic matter rapidly rises due to this latent heat. The condensed condensed water is evaporated by the sensible heat of the water vapor, and the temperature of the organic matter further increases by this sensible heat of the water vapor. Here, when heating an organic substance with a gas such as heated air, it takes time to increase the surface temperature of the organic substance because the heat capacity of the gas is small, but when heating with water vapor, the large latent heat that the water vapor has Since the organic matter can be heated in this manner, the surface temperature of the organic matter can be raised in a short time. When the surface temperature of the organic matter rapidly increases in this way, heat transfer to the inside of the organic matter is also performed quickly, and the whole organic matter can be heated at a uniform temperature in a short time. At the same time, heat generation by the heat generating means 8 is also applied, so that it is easier to uniformly raise the temperature of the entire organic substance.

このように水蒸気による加熱で有機物の全体を短時間で均一に加熱することができ、また発熱体8による発熱が加わってより高い温度で有機物を加熱することができるものであり、有機物を短時間で炭化させることができるものである。そして熱処理器1内への水蒸気の供給を連続して継続することによって、有機物が炭化して生成される炭化物はさらに水蒸気の作用を受け、炭化物を賦活化することができるものである。   Thus, the whole organic matter can be uniformly heated in a short time by heating with water vapor, and the organic matter can be heated at a higher temperature due to the heat generated by the heating element 8. Can be carbonized. And by continuing supply of the water vapor | steam in the heat processing apparatus 1, the carbide | carbonized_material produced | generated when organic substance carbonizes further receives the effect | action of water vapor | steam, and can activate a carbide | carbonized_material.

ここで上記のように、有機物をセットした熱処理器1内に水蒸気を吹き込んで加熱するようにしているので、水蒸気を吹き込むことによって熱処理器1内の酸素を含む空気は排気口4から押し出されて排除され、熱処理器1内の雰囲気はほぼ無酸素状態になる。従って、有機物を炭化処理するにあたって、酸素の影響で有機物が燃焼して酸化分解することを抑制することができるものであり、有機物を炭化して得られる炭化物の収率低下を防ぐことができるものである。このとき、熱処理器1内の雰囲気の酸素濃度が、体積百分率比で3%以下になることが望ましい。酸素濃度が体積百分率比で3%以下であれば、有機物が酸化分解することを実質的に防止しながら加熱処理することができるものである。   Here, as described above, since steam is blown into the heat treatment apparatus 1 in which the organic substance is set, the air containing oxygen in the heat treatment apparatus 1 is pushed out from the exhaust port 4 by blowing the water vapor. As a result, the atmosphere in the heat treatment apparatus 1 becomes almost oxygen-free. Therefore, when carbonizing organic matter, it is possible to suppress the organic matter from burning and oxidative decomposition due to the influence of oxygen, and to prevent a decrease in the yield of carbide obtained by carbonizing the organic matter. It is. At this time, it is desirable that the oxygen concentration of the atmosphere in the heat treatment apparatus 1 is 3% or less in terms of volume percentage. When the oxygen concentration is 3% or less by volume percentage, the heat treatment can be carried out while substantially preventing the organic matter from being oxidatively decomposed.

また上記のように有機物を水蒸気で加熱するにあたって、有機物から揮発ガスや分解ガスなどが発生しても、このガス分は温度の下がった水蒸気の凝縮水に吸収され、ガスの臭気が作業雰囲気に放出されることを防ぐことができるものである。従ってこれらのガスによって、作業環境が悪化することを防ぐことができると共に、大気の汚染など環境に悪い影響が及ぼされることを防ぐことができるものであり、さらにはガスによる引火爆発のおそれもなくなるものである。またこれらの揮発ガスや分解ガスは、ガスの毒性を凝縮水に閉じ込めた状態で排水処理することができるものであり、特に、水蒸気は凝縮することによって体積が著しく小さくなるので、揮発ガスや分解ガスがそのまま排出される場合に比べて、凝縮水に吸収して極めて小さな体積にした状態で排出することができ、その処理は容易になるものである。   In addition, when organic substances are heated with water vapor as described above, even if volatile gas or decomposition gas is generated from the organic substances, this gas component is absorbed by the condensed water of the water vapor that has fallen in temperature, and the odor of the gas enters the working atmosphere. It can be prevented from being released. Therefore, it is possible to prevent the working environment from being deteriorated by these gases, to prevent adverse effects on the environment such as air pollution, and further, there is no risk of flammable explosion due to gas. Is. These volatile gases and cracked gases can be drained in a state where the toxicity of the gas is confined in the condensed water. In particular, the volume of water vapor is significantly reduced by condensation, so Compared with the case where the gas is discharged as it is, the gas can be discharged in a very small volume by being absorbed in the condensed water, and the processing becomes easy.

ここで熱処理器1に吹き込む水蒸気の温度は、特に限定されるものではないが、上記したように110℃以上であることが望ましい。また水蒸気としては、飽和水蒸気を用いる他、過熱水蒸気を用いることもできる。過熱水蒸気は、飽和水蒸気をさらに加熱して、沸点以上の温度とした完全気体状態の水蒸気であり、100℃以上の乾き蒸気である。過熱水蒸気は900℃程度まで温度を上昇させることが可能であり、このため高温で有機物を加熱処理することができ、加熱処理の時間をより短縮することが可能になる。   Here, the temperature of water vapor blown into the heat treatment apparatus 1 is not particularly limited, but is preferably 110 ° C. or higher as described above. As the water vapor, not only saturated water vapor but also superheated water vapor can be used. Superheated steam is water vapor in a complete gas state that is further heated to saturated boiling water to a temperature equal to or higher than the boiling point, and is dry steam at 100 ° C. or higher. The superheated steam can raise the temperature up to about 900 ° C., so that the organic substance can be heat-treated at a high temperature, and the heat treatment time can be further shortened.

また発熱手段8による加熱温度は、特に限定されるものではないが、上記の水蒸気の温度より高い温度であることが好ましく、上記の水蒸気の温度よりも20℃以上高い温度であることが望ましい。発熱手段8による加熱温度の上限は特に設定されるものではない。   The heating temperature by the heating means 8 is not particularly limited, but is preferably higher than the temperature of the water vapor, and preferably 20 ° C. or more higher than the temperature of the water vapor. The upper limit of the heating temperature by the heat generating means 8 is not particularly set.

次に、図3の熱処理器1を用いて有機物を加熱処理する他の態様について説明する。熱処理器1内に有機物を入れてセットし、扉6を閉じた後、まずバルブ12を開いて蒸気生成装置10で生成された水蒸気を熱処理器1内に吹き込む。このとき、発熱手段8の作動は停止している。このように熱処理器1内に水蒸気を吹き込むと、有機物の表面に水蒸気が接触することによって、水蒸気は潜熱が有機物に奪われて凝縮するが、水蒸気は高い潜熱を有するので、この潜熱で有機物の表面は急速に温度が上昇する。凝縮した凝縮水は水蒸気が有する顕熱によって蒸発され、また水蒸気のこの顕熱によって有機物の温度はさらに上昇する。ここで、加熱された空気などの気体で有機物を加熱する場合、気体の熱容量は小さいので有機物の表面温度を上昇させるのに時間を要するが、水蒸気を用いて加熱する場合、水蒸気が有する大きな潜熱で有機物を加熱することができるので、短時間で有機物の表面温度を上昇させることができるものである。そしてこのように有機物の表面温度が急激に上昇すると、有機物の内部への伝熱も速やかに行なわれ、短時間で有機物の全体を均一な温度で加熱することができるものである。   Next, another embodiment in which an organic material is heat-treated using the heat treatment device 1 of FIG. After setting the organic substance in the heat treatment apparatus 1 and closing the door 6, first, the valve 12 is opened and the water vapor generated by the vapor generation apparatus 10 is blown into the heat treatment apparatus 1. At this time, the operation of the heat generating means 8 is stopped. When steam is blown into the heat treatment device 1 in this way, the steam contacts the surface of the organic matter, so that the steam is deprived of the latent heat by the organic matter and condenses, but the steam has a high latent heat. The surface quickly rises in temperature. The condensed condensed water is evaporated by the sensible heat of the water vapor, and the temperature of the organic matter further increases by this sensible heat of the water vapor. Here, when heating an organic substance with a gas such as heated air, it takes time to increase the surface temperature of the organic substance because the heat capacity of the gas is small, but when heating with water vapor, the large latent heat that the water vapor has Since the organic matter can be heated in this manner, the surface temperature of the organic matter can be raised in a short time. When the surface temperature of the organic matter rapidly increases in this way, heat transfer to the inside of the organic matter is also performed quickly, and the whole organic matter can be heated at a uniform temperature in a short time.

上記のように熱処理器1に水蒸気を吹き込んで有機物を水蒸気で加熱するにあたって、水蒸気による加熱は有機物を完全に炭化、賦活させるまで行なう必要はなく、炭化や賦活が容易になる温度になるまで有機物の全体を均一に昇温させればよい。熱処理器1に水蒸気を吹き込んで加熱処理する時間は、水蒸気の温度や水蒸気の供給量などによって異なり、さらに熱処理器1内を加熱する時間も必要であるため、熱処理器1や有機物の大きさによっても異なるが、単に有機物を100℃近傍まで上昇させるのであれば、30〜300秒程度で十分である。   As described above, when water vapor is blown into the heat treatment apparatus 1 to heat the organic substance with water vapor, it is not necessary to perform heating with water vapor until the organic substance is completely carbonized and activated, until the temperature reaches a temperature at which carbonization and activation become easy. It is only necessary to raise the temperature uniformly. The time for heat treatment by blowing water vapor into the heat treatment device 1 varies depending on the temperature of the water vapor, the supply amount of water vapor, and the like, and also requires time for heating the inside of the heat treatment device 1, so that it depends on the size of the heat treatment device 1 and the organic matter. However, if the organic matter is simply raised to around 100 ° C., about 30 to 300 seconds is sufficient.

ここで水蒸気の温度は、特に限定されるものではないが、上記したように110℃以上であることが望ましい。また水蒸気としては、飽和水蒸気を用いる他、過熱水蒸気を用いることもできる。過熱水蒸気は、飽和水蒸気をさらに加熱して、沸点以上の温度とした完全気体状態の水蒸気であり、100℃以上の乾き蒸気である。過熱水蒸気は900℃程度まで温度を上昇させることが可能であり、このため高温で有機物を加熱処理することができ、加熱処理の時間をより短縮することが可能になる。   Here, the temperature of the water vapor is not particularly limited, but is preferably 110 ° C. or higher as described above. As the water vapor, not only saturated water vapor but also superheated water vapor can be used. Superheated steam is water vapor in a complete gas state that is further heated to saturated boiling water to a temperature equal to or higher than the boiling point, and is dry steam at 100 ° C. or higher. The superheated steam can raise the temperature up to about 900 ° C., so that the organic substance can be heat-treated at a high temperature, and the heat treatment time can be further shortened.

次に、熱処理器1への水蒸気の吹き込みを継続しながら、発熱手段8を作動させ、熱処理器1内の有機物を発熱手段8の発熱によっても加熱する。発熱手段8による加熱温度は、上記の水蒸気の温度より高い温度であればよく、特に限定されるものではないが、上記の水蒸気の温度よりも20℃以上高い温度であることが好ましい。またこのように発熱手段8を発熱させた後、バルブ12を絞って、発熱手段8の発熱量に応じて、蒸気発生装置10から熱処理器1への水蒸気の供給量を減らすよう調整するようにしてもよい。   Next, while continuing to blow water vapor into the heat treatment device 1, the heat generating means 8 is operated, and the organic matter in the heat treatment device 1 is also heated by the heat generated by the heat generation means 8. The heating temperature by the heating means 8 is not particularly limited as long as it is higher than the temperature of the water vapor, but is preferably 20 ° C. higher than the temperature of the water vapor. In addition, after the heat generating means 8 is heated in this way, the valve 12 is throttled so that the supply amount of water vapor from the steam generating device 10 to the heat treatment device 1 is adjusted according to the heat generation amount of the heat generating means 8. May be.

このように熱処理器1内の有機物を、まず水蒸気で迅速に加熱し、次いで水蒸気と発熱手段8の発熱を併用してより高い温度で加熱することができるものであり、この加熱処理によって、有機物を炭化させた後、引き続いて水蒸気を賦活ガスとして炭化物を賦活し、炭化物を得ることができるものである。   In this way, the organic matter in the heat treatment apparatus 1 can be first heated quickly with water vapor, and then heated at a higher temperature using both the water vapor and the heat generated by the heat generating means 8. Then, the carbide can be activated using water vapor as an activation gas to obtain the carbide.

ここで上記のように、有機物をセットした熱処理器1内に水蒸気を吹き込んで加熱するようにしているので、水蒸気を吹き込むことによって熱処理器1内の酸素を含む空気は排気口4から押し出されて排除され、熱処理器1内の雰囲気はほぼ無酸素状態になる。従って、有機物を炭化処理するにあたって、酸素の影響で有機物が燃焼して酸化分解することを抑制することができるものであり、有機物を炭化して得られる炭化物の収率低下を防ぐことができるものである。このとき、熱処理器1内の雰囲気の酸素濃度が、体積百分率比で3%以下になることが望ましい。酸素濃度が体積百分率比で3%以下であれば、有機物が酸化分解することを実質的に防止しながら加熱処理することができるものである。   Here, as described above, since steam is blown into the heat treatment apparatus 1 in which the organic substance is set, the air containing oxygen in the heat treatment apparatus 1 is pushed out from the exhaust port 4 by blowing the water vapor. As a result, the atmosphere in the heat treatment apparatus 1 becomes almost oxygen-free. Therefore, when carbonizing organic matter, it is possible to suppress the organic matter from burning and oxidative decomposition due to the influence of oxygen, and to prevent a decrease in the yield of carbide obtained by carbonizing the organic matter. It is. At this time, it is desirable that the oxygen concentration of the atmosphere in the heat treatment apparatus 1 is 3% or less in terms of volume percentage. When the oxygen concentration is 3% or less by volume percentage, the heat treatment can be carried out while substantially preventing the organic matter from being oxidatively decomposed.

また上記のように有機物を水蒸気で加熱するにあたって、有機物から揮発ガスや分解ガスなどが発生しても、このガス分は温度の下がった水蒸気の凝縮水に吸収され、ガスの臭気が作業雰囲気に放出されることを防ぐことができるものである。従ってこれらのガスによって、作業環境が悪化することを防ぐことができると共に、大気の汚染など環境に悪い影響が及ぼされることを防ぐことができるものであり、さらにはガスによる引火爆発のおそれもなくなるものである。またこれらの揮発ガスや分解ガスは、ガスの毒性を凝縮水に閉じ込めた状態で排水処理することができるものであり、特に、水蒸気は凝縮することによって体積が著しく小さくなるので、揮発ガスや分解ガスがそのまま排出される場合に比べて、凝縮水に吸収して極めて小さな体積にした状態で排出することができ、その処理は容易になるものである。   In addition, when organic substances are heated with water vapor as described above, even if volatile gas or decomposition gas is generated from the organic substances, this gas component is absorbed by the condensed water of the water vapor that has fallen in temperature, and the odor of the gas enters the working atmosphere. It can be prevented from being released. Therefore, it is possible to prevent the working environment from being deteriorated by these gases, to prevent adverse effects on the environment such as air pollution, and further, there is no risk of flammable explosion due to gas. Is. These volatile gases and cracked gases can be drained in a state where the toxicity of the gas is confined in the condensed water. In particular, the volume of water vapor is significantly reduced by condensation, so Compared with the case where the gas is discharged as it is, the gas can be discharged in a very small volume by being absorbed in the condensed water, and the processing becomes easy.

上記の図3の各実施の形態のように、熱処理器1内の有機物の加熱を、熱処理器1に供給される水蒸気と発熱手段8の発熱とを併用して行なうにあたって、発熱手段8で有機物を加熱するぶん、熱処理器1への水蒸気の吹き込み量を少なくすることができるものであり、エネルギーの消費量の増大を抑制することができるものである。   When heating the organic substance in the heat treatment device 1 by using both the water vapor supplied to the heat treatment device 1 and the heat generation of the heat generation means 8 as in each embodiment of FIG. The amount of steam blown into the heat treatment device 1 can be reduced by heating the heat treatment device 1, and the increase in energy consumption can be suppressed.

また、上記のように水蒸気と発熱手段8を併用して有機物を加熱して、有機物を炭化させ、さらに賦活させる処理を行なうにあたって、有機物を加熱処理するのに要する時間は、水蒸気や発熱手段8の温度、有機物の種類、大きさや、また炭化や賦活の度合いなどによって異なり、炭化物の用途や要求される性能などに応じて任意に設定されるものであるが、一般的には0.1〜60時間程度が好ましい。   Further, as described above, when the organic substance is heated by using the water vapor and the heat generating means 8 together to carbonize the organic substance and further activated, the time required for the heat treatment of the organic substance is the water vapor and the heat generating means 8. Depending on the temperature, the type and size of the organic matter, and the degree of carbonization and activation, etc., it is arbitrarily set according to the use and required performance of the carbide, but generally 0.1 to About 60 hours is preferable.

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。   Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.

(実施例1)
有機物として、硬化した球状フェノール樹脂(リグナイト(株)製「LPS−500C」:平均粒子径500μm、粗充填かさ密度0.68g/cm、JIS K6910に準拠し80℃で熱処理したときの固定炭素量59.0%)を用い、105℃で60分間加熱して乾燥させる前処理をした。この球状フェノール樹脂を直径70mmのステンレス製シャーレに約15gを採って精秤し、球状フェノール樹脂の質量を求めた。
Example 1
As an organic substance, a cured spherical phenol resin (“LPS-500C” manufactured by Lignite Co., Ltd .: average particle diameter of 500 μm, coarse filling bulk density of 0.68 g / cm 3 , fixed carbon when heat treated at 80 ° C. according to JIS K6910 The amount was 59.0%) and pretreated by heating at 105 ° C. for 60 minutes for drying. About 15 g of this spherical phenol resin was taken in a stainless steel petri dish having a diameter of 70 mm and weighed precisely to determine the mass of the spherical phenol resin.

一方、熱処理器1として、庫内の有効寸法が幅390mm、奥行き370mm、高さ390mmの過熱水蒸気小型バッチ試験炉(野村技工株式会社製)を用いた。この熱処理器1には底部に水蒸気を導入する導入口3が、天井部に排気口4がそれぞれ設けてあり、前面の開口部5の扉6を閉じることによって密閉できるようにしてある。本実施例の熱処理器1の導入口3には図1のように蒸気生成装置10が接続してある。   On the other hand, as the heat treatment device 1, a superheated steam small batch test furnace (manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.) having effective dimensions in the warehouse of width 390 mm, depth 370 mm, and height 390 mm was used. The heat treatment apparatus 1 is provided with an introduction port 3 for introducing water vapor at the bottom and an exhaust port 4 at the ceiling, which can be sealed by closing the door 6 of the front opening 5. A steam generator 10 is connected to the inlet 3 of the heat treatment apparatus 1 of this embodiment as shown in FIG.

そして、熱処理器1内に設けたステンレス製の金網の上に、上記の球状フェノール樹脂を採った5枚のシャーレを載せることによって、球状フェノール樹脂を熱処理器1内にセットした。このとき、熱処理器1内の中央部に温度センサーをセットし、熱処理器1内の温度を継時的に測定できるようにした。   Then, the spherical phenol resin was set in the heat treatment device 1 by placing five petri dishes using the above spherical phenol resin on a stainless steel wire net provided in the heat treatment device 1. At this time, a temperature sensor was set at the center of the heat treatment device 1 so that the temperature inside the heat treatment device 1 could be measured continuously.

このように熱処理器1内に球状フェノール樹脂をセットした後、蒸気生成装置10のボイラーで発生させたゲージ圧0.3MPa、温度143℃の飽和水蒸気を過熱器(野村技工株式会社製「型式GE−10B」)で加熱して生成される、温度350℃、ゲージ圧力0.35MPaの過熱水蒸気を、60kg/hの流量で導入口3から熱処理器1内に吹き込んだ。   After setting the spherical phenol resin in the heat treatment apparatus 1 in this way, saturated steam having a gauge pressure of 0.3 MPa and a temperature of 143 ° C. generated by the boiler of the steam generation apparatus 10 is heated by a superheater (“Model GE” manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.). −10B ”), heated superheated steam having a temperature of 350 ° C. and a gauge pressure of 0.35 MPa was blown into the heat treatment apparatus 1 from the inlet 3 at a flow rate of 60 kg / h.

熱処理器1内の温度が300℃に達した時点で、その温度が保持されるようにバルブ12を制御しつつ過熱水蒸気の吹き込みを継続し、シャーレ上の球状フェノール樹脂を加熱処理した。そして1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出した。   When the temperature in the heat treatment device 1 reached 300 ° C., the superheated steam was continuously blown while controlling the valve 12 so that the temperature was maintained, and the spherical phenol resin on the petri dish was heat-treated. Then, after 1 hour, 3 hours, 5 hours, 7 hours, and 10 hours, each petri dish was taken out one by one.

このように取り出した各シャーレの上にアルミニウムホイルを被せて、空気による酸化を防ぐためにデシケータ中で室温まで冷却した。そして冷却後のシャーレ上の炭化物を精秤し、質量を求めた。この炭化後の質量と、上記の加熱処理前の球状フェノール樹脂の質量とから、炭化物の残存率を算出した。さらに、シャーレ上の炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。   Each petri dish thus taken out was covered with aluminum foil and cooled to room temperature in a desiccator to prevent oxidation by air. And the carbide | carbonized_material on the petri dish after cooling was precisely weighed and the mass was calculated | required. From the mass after the carbonization and the mass of the spherical phenol resin before the heat treatment, the residual ratio of the carbide was calculated. Furthermore, the appearance of the carbide on the petri dish was observed. These results are shown in Table 1.

(実施例2)
蒸気生成装置10から熱処理器1に供給される過熱水蒸気の温度を400℃に設定し、熱処理器1内の温度が350℃に達した時点でその温度が保持されるようにする他は、実施例1と同様にした。そして実施例1と同様に、1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出し、シャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。
(Example 2)
The temperature of superheated steam supplied from the steam generator 10 to the heat treatment device 1 is set to 400 ° C., and the temperature is maintained when the temperature in the heat treatment device 1 reaches 350 ° C. Same as Example 1. And like Example 1, 1 hour later, 3 hours later, 5 hours later, 7 hours later and 10 hours later, each petri dish was taken out one by one, the residual rate of the carbide on the petri dish was calculated, The appearance was observed. These results are shown in Table 1.

(実施例3)
蒸気生成装置10から熱処理器1に供給される過熱水蒸気の温度を500℃に設定し、熱処理器1内の温度が400℃に達した時点でその温度が保持されるようにする他は、実施例1と同様にした。そして実施例1と同様に、1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出し、シャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。
(Example 3)
The temperature of superheated steam supplied from the steam generator 10 to the heat treatment device 1 is set to 500 ° C., and the temperature is maintained when the temperature in the heat treatment device 1 reaches 400 ° C. Same as Example 1. And like Example 1, 1 hour later, 3 hours later, 5 hours later, 7 hours later and 10 hours later, each petri dish was taken out one by one, the residual rate of the carbide on the petri dish was calculated, The appearance was observed. These results are shown in Table 1.

(実施例4)
蒸気生成装置10から熱処理器1に供給される過熱水蒸気の温度を600℃に設定し、熱処理器1内の温度が500℃に達した時点でその温度が保持されるようにする他は、実施例1と同様にした。そして実施例1と同様に、1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出し、シャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。
Example 4
The temperature of superheated steam supplied from the steam generator 10 to the heat treatment device 1 is set to 600 ° C., and the temperature is maintained when the temperature in the heat treatment device 1 reaches 500 ° C. Same as Example 1. And like Example 1, 1 hour later, 3 hours later, 5 hours later, 7 hours later and 10 hours later, each petri dish was taken out one by one, the residual rate of the carbide on the petri dish was calculated, The appearance was observed. These results are shown in Table 1.

(実施例5)
蒸気生成装置10から熱処理器1に供給される過熱水蒸気の温度を600℃に設定し、熱処理器1内の温度が550℃に達した時点でその温度が保持されるようにする他は、実施例1と同様にした。そして実施例1と同様に、1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出し、シャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。
(Example 5)
The temperature of superheated steam supplied from the steam generator 10 to the heat treatment device 1 is set to 600 ° C., and the temperature is maintained when the temperature in the heat treatment device 1 reaches 550 ° C. Same as Example 1. And like Example 1, 1 hour later, 3 hours later, 5 hours later, 7 hours later and 10 hours later, each petri dish was taken out one by one, the residual rate of the carbide on the petri dish was calculated, The appearance was observed. These results are shown in Table 1.

(比較例1)
実施例1と同様にして、球状フェノール樹脂を直径70mmのステンレス製シャーレに約15gを採って精秤した。一方、高温乾燥器(株式会社東洋製作所製「型式DRD360DA」:電気ヒーター内臓、庫内寸法幅300mm、奥行き300mm、高さ300mm)の庫内温度を予め300℃に設定しておき、この庫内のステンレス金網上に、球状フェノール樹脂を採ったシャーレを5枚セットした。
(Comparative Example 1)
In the same manner as in Example 1, about 15 g of a spherical phenol resin was accurately weighed in a stainless steel petri dish having a diameter of 70 mm. On the other hand, the internal temperature of a high-temperature dryer (“Model DRD360DA” manufactured by Toyo Seisakusho Co., Ltd .: built-in electric heater, internal dimension width 300 mm, depth 300 mm, height 300 mm) is set to 300 ° C. in advance. Five petri dishes using spherical phenolic resin were set on the stainless steel wire mesh.

そしてこの温度でシャーレ上の球状フェノール樹脂を加熱処理し、実施例1と同様に、1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出し、シャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。   And the spherical phenol resin on the petri dish is heated at this temperature, and the petri dish is taken out one by one, after 1 hour, 3 hours, 5 hours, 7 hours and 10 hours, respectively, as in Example 1. The residual rate of carbide on the petri dish was calculated, and the appearance of the carbide was observed. These results are shown in Table 1.

(比較例2)
高温乾燥器の庫内温度を350℃に設定するようにした他は、比較例1と同様に加熱処理し、1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出し、シャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Except for setting the internal temperature of the high-temperature dryer to 350 ° C., heat treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and after 1 hour, 3 hours, 5 hours, 7 hours and 10 hours, respectively. The petri dishes were taken out one by one, the residual rate of carbide on the petri dish was calculated, and the appearance of the carbides was observed. These results are shown in Table 1.

(比較例3)
高温乾燥器の庫内温度を400℃に設定するようにした他は、比較例1と同様に加熱処理し、1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出し、シャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
Except for setting the internal temperature of the high-temperature dryer to 400 ° C., heat treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and after 1 hour, 3 hours, 5 hours, 7 hours and 10 hours, respectively. The petri dishes were taken out one by one, the residual rate of carbide on the petri dish was calculated, and the appearance of the carbides was observed. These results are shown in Table 1.

(比較例4)
高温乾燥器の庫内温度を500℃に設定するようにした他は、比較例1と同様に加熱処理し、1時間後、3時間後、5時間後、7時間後及び10時間後に、それぞれシャーレを一枚ずつ取り出し、シャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
Except for setting the internal temperature of the high-temperature dryer to 500 ° C., heat treatment was performed in the same manner as in Comparative Example 1, and after 1 hour, 3 hours, 5 hours, 7 hours and 10 hours, respectively. The petri dishes were taken out one by one, the residual rate of carbide on the petri dish was calculated, and the appearance of the carbides was observed. These results are shown in Table 1.

(比較例5)
球状フェノール樹脂を内容積50mlの磁器製坩堝に30gを秤り取り、蓋をした後、耐熱箱に入れてコークスで被覆した。これを比較例1で用いた高温乾燥器(株式会社東洋製作所製「型式DRD360DA」)に入れ、4℃/minの等昇温速度で500℃まで昇温させ、この温度で10時間保持して球状フェノール樹脂を加熱処理した。この後、坩堝から取り出した炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表1に示す。尚、この比較例5は、表1のように上記の比較例4では500℃で10時間加熱すると炭化物が消失して残存しないので、コークスで被覆して炭化物が残存しないようにしたものである。
(Comparative Example 5)
30 g of a spherical phenol resin was weighed into a porcelain crucible having an internal volume of 50 ml, covered, and then put into a heat-resistant box and covered with coke. This was put into the high-temperature dryer used in Comparative Example 1 (“Model DRD360DA” manufactured by Toyo Seisakusho Co., Ltd.), heated to 500 ° C. at an equal temperature increase rate of 4 ° C./min, and held at this temperature for 10 hours. The spherical phenol resin was heat-treated. Thereafter, the residual rate of the carbide taken out from the crucible was calculated, and the appearance of the carbide was observed. These results are shown in Table 1. In Comparative Example 5, as shown in Table 1, in Comparative Example 4 described above, when heated at 500 ° C. for 10 hours, the carbide disappears and does not remain, so it is coated with coke so that no carbide remains. .

Figure 2013040054
Figure 2013040054

表1にみられるように、水蒸気で加熱を行なうようにした実施例では、実施例1,2のように300℃や350℃で1〜10時間の加熱を行なっても残存率が90%以上、実施例3のように400℃で1〜10時間加熱しても残存率が80%以上、また実施例4のように500℃で1〜10時間加熱した場合でも残存率が70%程度であり、さらに実施例5のように550℃で10時間加熱した場合にあっても残存率は60%以上であり、酸化による消失を大きく低減できるものであった。   As can be seen from Table 1, in the examples in which heating is performed with water vapor, the residual rate is 90% or more even when heating is performed at 300 ° C. or 350 ° C. for 1 to 10 hours as in Examples 1 and 2. Even when heated at 400 ° C. for 1 to 10 hours as in Example 3, the residual rate is 80% or more, and even when heated at 500 ° C. for 1 to 10 hours as in Example 4, the residual rate is about 70%. Furthermore, even when heated at 550 ° C. for 10 hours as in Example 5, the residual rate was 60% or more, and the loss due to oxidation could be greatly reduced.

一方、高温乾燥器で加熱を行なうようにした比較例では、比較例1のように300℃で加熱する場合には残存率90%以上であるが、比較例2のように350℃で10時間加熱すると残存率が65%になる。また比較例3や比較例4のように400℃や500℃で加熱すると3時間以上の加熱時間で残存率が10%以下になり、500℃で5時間以上加熱すると殆ど酸化によって消失してしまうものであった。そして500℃で10時間の加熱を行なうときに酸化を防止するためには、比較例5のようにコークス被覆するなどが必要になるものである。   On the other hand, in the comparative example in which heating is performed with a high-temperature dryer, the residual rate is 90% or more when heated at 300 ° C. as in comparative example 1, but at 350 ° C. for 10 hours as in comparative example 2. When heated, the residual rate becomes 65%. Further, when heated at 400 ° C. or 500 ° C. as in Comparative Example 3 or Comparative Example 4, the residual rate becomes 10% or less in a heating time of 3 hours or more, and when heated at 500 ° C. for 5 hours or more, almost disappears due to oxidation. It was a thing. In order to prevent oxidation when heating at 500 ° C. for 10 hours, it is necessary to coat with coke as in Comparative Example 5.

上記のように、水蒸気を用いることによって、酸素を排除した雰囲気で有機物を加熱することができるものであり、有機物や炭化物が燃焼により消耗されることを抑制して、賦活化した炭化物を高い収率で得ることができることが確認された。   As described above, by using water vapor, the organic matter can be heated in an atmosphere from which oxygen is excluded, and it is possible to suppress the consumption of the organic matter and carbide by combustion, and to increase the activated carbide. It was confirmed that it can be obtained at a rate.

(実施例6)
熱処理器1として、実施例1と同じ過熱水蒸気小型バッチ試験炉(野村技工株式会社製)を用いた。本実施例の熱処理器1の導入口3には図2のように蒸気生成装置10と加熱気体生成装置11が接続してあり、加熱気体生成装置11で窒素を加熱して供給できるようにしてある。
(Example 6)
As the heat treatment device 1, the same superheated steam small batch test furnace (manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.) as in Example 1 was used. As shown in FIG. 2, a steam generator 10 and a heated gas generator 11 are connected to the inlet 3 of the heat treatment apparatus 1 of this embodiment so that nitrogen can be heated and supplied by the heated gas generator 11. is there.

そして実施例1と同様にして球状フェノール樹脂を精秤したシャーレを熱処理器1内にセットした後、蒸気生成装置10のボイラーで発生させたゲージ圧0.3MPa、温度143℃の飽和水蒸気を過熱器(野村技工株式会社製「型式GE−10B」)で加熱して生成される、温度350℃、ゲージ圧力0.35MPaの過熱水蒸気を、60kg/hの流量で導入口3から熱処理器1内に吹き込んだ。   And after setting the petri dish which weighed the spherical phenol resin precisely in the same manner as in Example 1 in the heat treatment device 1, superheated saturated water vapor with a gauge pressure of 0.3 MPa and a temperature of 143 ° C. generated by the boiler of the steam generator 10. Of the superheated steam with a temperature of 350 ° C. and a gauge pressure of 0.35 MPa, which is generated by heating with a vessel (“Model GE-10B” manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.) from the inlet 3 at a flow rate of 60 kg / h. Infused into.

次に、熱処理器1内の温度が100℃に達した時点ですみやかに、蒸気生成装置10から供給する過熱水蒸気を温度600℃、ゲージ圧力0.35MPa、流量30kg/hに変更すると共に、加熱気体生成装置11から温度600℃、ゲージ圧力0.05MPaの加熱窒素を流量60m/hで供給し、混合器14で過熱水蒸気と加熱窒素を混合して、導入口3から熱処理器1内に吹き込んだ。そして熱処理器1内の温度が500℃に達した後、この温度が維持されるようにバルブ12,13を制御しつつ過熱水蒸気と加熱窒素の吹き込みを10時間継続した。この後、熱処理器1から取り出したシャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表2に示す。 Next, as soon as the temperature in the heat treatment device 1 reaches 100 ° C., the superheated steam supplied from the steam generator 10 is changed to a temperature of 600 ° C., a gauge pressure of 0.35 MPa, a flow rate of 30 kg / h, and heated. Heated nitrogen having a temperature of 600 ° C. and a gauge pressure of 0.05 MPa is supplied from the gas generating device 11 at a flow rate of 60 m 3 / h. Infused. Then, after the temperature in the heat treatment apparatus 1 reached 500 ° C., the superheated steam and heated nitrogen were blown in for 10 hours while controlling the valves 12 and 13 so that the temperature was maintained. Then, the residual rate of the carbide | carbonized_material on the petri dish taken out from the heat processing apparatus 1 was computed, and the external appearance of the carbide | carbonized_material was observed. These results are shown in Table 2.

(実施例7)
実施例6と同様に、蒸気生成装置10と加熱気体生成装置11を接続した過熱水蒸気小型バッチ試験炉(野村技工株式会社製)を用いた。
(Example 7)
Similarly to Example 6, a superheated steam small batch test furnace (manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.) in which the steam generator 10 and the heated gas generator 11 were connected was used.

そして実施例1と同様にして球状フェノール樹脂を精秤したシャーレを熱処理器1内にセットした後、蒸気生成装置10のボイラーで発生させたゲージ圧0.3MPa、温度143℃の飽和水蒸気を過熱器(野村技工株式会社製「型式GE−10B」)で加熱して生成される、温度600℃、ゲージ圧力0.35MPaの過熱水蒸気を30kg/hの流量で、また加熱気体生成装置11から温度600℃、ゲージ圧力0.05MPaの加熱窒素を60m/hの流量で、それぞれ混合器14を介して熱処理器1内に吹き込んだ。次に、熱処理器1内の温度が500℃に達した後、この温度が維持されるようにバルブ12,13を制御しつつ過熱水蒸気と加熱窒素の吹き込みを10時間継続した。この後、熱処理器1から取り出したシャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表2に示す。 And after setting the petri dish which weighed the spherical phenol resin precisely in the same manner as in Example 1 in the heat treatment device 1, superheated saturated water vapor with a gauge pressure of 0.3 MPa and a temperature of 143 ° C. generated by the boiler of the steam generator 10. Generated by heating in a vessel (“Model GE-10B” manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.), superheated steam at a temperature of 600 ° C. and a gauge pressure of 0.35 MPa at a flow rate of 30 kg / h, and from the heated gas generator 11. Heated nitrogen at 600 ° C. and a gauge pressure of 0.05 MPa was blown into the heat treatment device 1 through the mixer 14 at a flow rate of 60 m 3 / h. Next, after the temperature in the heat treatment apparatus 1 reached 500 ° C., the superheated steam and heated nitrogen were blown in for 10 hours while controlling the valves 12 and 13 so that the temperature was maintained. Then, the residual rate of the carbide | carbonized_material on the petri dish taken out from the heat processing apparatus 1 was computed, and the external appearance of the carbide | carbonized_material was observed. These results are shown in Table 2.

(実施例8)
熱処理器1として、実施例1と同じ過熱水蒸気小型バッチ試験炉(野村技工株式会社製)を用いた。本実施例の熱処理器1の導入口3には図3のように蒸気生成装置10が接続してあり、また側壁には発熱手段8として電気ヒーターが設けてある。
(Example 8)
As the heat treatment device 1, the same superheated steam small batch test furnace (manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.) as in Example 1 was used. As shown in FIG. 3, a steam generator 10 is connected to the inlet 3 of the heat treatment apparatus 1 of this embodiment, and an electric heater is provided as a heating means 8 on the side wall.

そして実施例1と同様にして球状フェノール樹脂を精秤したシャーレを熱処理器1内にセットした後、蒸気生成装置10のボイラーで発生させたゲージ圧0.3MPa、温度143℃の飽和水蒸気を過熱器(野村技工株式会社製「型式GE−10B」)で加熱して生成される、温度600℃、ゲージ圧力0.35MPaの過熱水蒸気を、60kg/hの流量で導入口3から熱処理器1内に吹き込み、また同時に電気ヒーターを作動させ、電気ヒーターの発熱によって庫内を加熱した。次に、熱処理器1内の温度が500℃に達した後、この温度が維持されるようにバルブ12を制御しつつ過熱水蒸気の吹き込みと電気ヒーターによる加熱を10時間継続した。この後、熱処理器1から取り出したシャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表2に示す。   And after setting the petri dish which weighed the spherical phenol resin precisely in the same manner as in Example 1 in the heat treatment device 1, superheated saturated water vapor with a gauge pressure of 0.3 MPa and a temperature of 143 ° C. generated by the boiler of the steam generator 10. The heat treatment apparatus 1 generates superheated steam having a temperature of 600 ° C. and a gauge pressure of 0.35 MPa from the introduction port 3 at a flow rate of 60 kg / h, which is generated by heating with a vessel (“Model GE-10B” manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.). At the same time, the electric heater was operated, and the interior was heated by the heat generated by the electric heater. Next, after the temperature in the heat treatment apparatus 1 reached 500 ° C., the heating of the superheated steam and the electric heater was continued for 10 hours while controlling the valve 12 so as to maintain this temperature. Then, the residual rate of the carbide | carbonized_material on the petri dish taken out from the heat processing apparatus 1 was computed, and the external appearance of the carbide | carbonized_material was observed. These results are shown in Table 2.

(実施例9)
熱処理器1として、実施例8と同様に、過熱水蒸気小型バッチ試験炉(野村技工株式会社製)の導入口3に蒸気生成装置10を接続し、側壁に発熱手段8として電気ヒーターを設けたものを使用した。
Example 9
As the heat treatment device 1, as in Example 8, a steam generator 10 is connected to the inlet 3 of a superheated steam small batch test furnace (manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.), and an electric heater is provided as a heating means 8 on the side wall. It was used.

そして実施例1と同様にして球状フェノール樹脂を精秤したシャーレを熱処理器1内にセットした後、蒸気生成装置10のボイラーで発生させたゲージ圧0.3MPa、温度143℃の飽和水蒸気を過熱器(野村技工株式会社製「型式GE−10B」)で加熱して生成される、温度600℃、ゲージ圧力0.35MPaの過熱水蒸気を、60kg/hの流量で導入口3から熱処理器1内に吹き込み、熱処理器1内の温度が100℃に達した時点で、過熱水蒸気の供給を継続しながら、電気ヒーターを作動させ、電気ヒーターの発熱によって庫内を加熱した。次に、熱処理器1内の温度が500℃に達した後、この温度が維持されるようにバルブ12を制御しつつ過熱水蒸気の吹き込みと電気ヒーターによる加熱を10時間継続した。この後、熱処理器1から取り出したシャーレ上の炭化物の残存率を算出し、また炭化物の外観を観察した。これらの結果を表2に示す。   And after setting the petri dish which weighed the spherical phenol resin precisely in the same manner as in Example 1 in the heat treatment device 1, superheated saturated water vapor with a gauge pressure of 0.3 MPa and a temperature of 143 ° C. generated by the boiler of the steam generator 10. The heat treatment apparatus 1 generates superheated steam having a temperature of 600 ° C. and a gauge pressure of 0.35 MPa from the introduction port 3 at a flow rate of 60 kg / h, which is generated by heating with a vessel (“Model GE-10B” manufactured by Nomura Engineering Co., Ltd.). When the temperature in the heat treatment apparatus 1 reached 100 ° C., the electric heater was operated while continuing to supply the superheated steam, and the interior was heated by the heat generated by the electric heater. Next, after the temperature in the heat treatment apparatus 1 reached 500 ° C., the heating of the superheated steam and the electric heater was continued for 10 hours while controlling the valve 12 so as to maintain this temperature. Then, the residual rate of the carbide | carbonized_material on the petri dish taken out from the heat processing apparatus 1 was computed, and the external appearance of the carbide | carbonized_material was observed. These results are shown in Table 2.

Figure 2013040054
Figure 2013040054

表2にみられるように、実施例5〜8のいずれのものも、水蒸気と加熱気体、水蒸気とヒーター加熱を併用することによって、500℃で10時間加熱しても、70%に近い残存率を得ることができるものであった。   As can be seen from Table 2, all of Examples 5 to 8 have a residual rate close to 70% even when heated at 500 ° C. for 10 hours by using steam and heated gas, and steam and heater heating in combination. Was something you could get.

図4はフーリエ変換赤外吸収スペクトルを示すものであり、図4(a)は実施例4の500℃で10時間加熱処理した炭化物についての吸収スペクトル、図4(b)は比較例5の炭化物についての吸収スペクトルである。フーリエ変換赤外吸収スペクトルの測定は、(株)島津製作所製フーリエ変換赤外分光装置「IR Affinity−1」を用いて行なった。すなわち、試料2mgをKBr200mgに加え、バイブレーションミルで10分間粉砕混合した後、直径13mmの丸形タブレットに成形した。これを65℃で3時間乾燥して測定に供し、透過法により積算回数50回で測定した。図4(a)(b)において、ブランクは、加熱処理を行なう前の試料のスペクトルである。   4 shows a Fourier transform infrared absorption spectrum, FIG. 4 (a) shows the absorption spectrum of the carbide heat-treated at 500 ° C. for 10 hours in Example 4, and FIG. 4 (b) shows the carbide of Comparative Example 5. Is an absorption spectrum for. The Fourier transform infrared absorption spectrum was measured using a Fourier transform infrared spectrometer “IR Affinity-1” manufactured by Shimadzu Corporation. That is, 2 mg of the sample was added to 200 mg of KBr, pulverized and mixed for 10 minutes with a vibration mill, and then formed into a round tablet having a diameter of 13 mm. This was dried at 65 ° C. for 3 hours, subjected to measurement, and measured by the permeation method with 50 integrations. 4 (a) and 4 (b), the blank is the spectrum of the sample before the heat treatment.

電気炉コークスで500℃に加熱した比較例5の炭化物について、図4(b)のフーリエ変換赤外吸収スペクトルを検討する。3700〜3000cm−1の領域において、ブランクでは幅広い吸収スペクトルがみられるが、比較例5の炭化物はなだらかになっており、このことから比較例5の炭化物ではフェノール性水酸基がほぼ消失していると考えられる。また1700〜1490cm−1の領域において、ブランクと比較して1600cm−1の吸収が極端に減少し、さらに1300〜700cm−1の領域についても、吸収が極端に減少していている。これらのことから、炭化の進行とともに官能基が消失したと考えられる。 For the carbide of Comparative Example 5 heated to 500 ° C. with electric furnace coke, the Fourier transform infrared absorption spectrum of FIG. In the region of 3700 to 3000 cm −1, a broad absorption spectrum is observed in the blank, but the carbide of Comparative Example 5 is gentle. From this, the phenolic hydroxyl group is almost lost in the carbide of Comparative Example 5. Conceivable. In the region of 1700~1490Cm -1, and absorption extremely decreased in 1600 cm -1 compared to the blank, also further regions of 1300~700Cm -1, absorption is not extremely reduced. From these, it is considered that the functional group disappeared with the progress of carbonization.

次に、過熱水蒸気で500℃に加熱した実施例4の炭化物について、図4(a)のフーリエ変換赤外吸収スペクトルを検討する。3700〜3000cm−1の領域のピークはブランクよりも減少してはいるものの、その減少は比較例5の場合もよりも小さいものであり、フェノール性水酸基の一部は残存していると考えられる。また1700〜1490cm−1の領域において、1600cm−1の吸収がブランクよりも減少しているが、比較例5の場合のより減少は小さく、さらに1300〜700cm−1の領域についても、比較例5の場合より吸収の減少ははるかに小さい。特に、875cm−1付近及び1210cm−1付近に新たな吸収スペクトルのピークが認められるものであり、これは炭化の進行と共に賦活も進行したことを示すものと考えられる。 Next, the Fourier transform infrared absorption spectrum of FIG. 4A is examined for the carbide of Example 4 heated to 500 ° C. with superheated steam. Although the peak in the region of 3700 to 3000 cm −1 is smaller than that in the blank, the decrease is smaller than that in Comparative Example 5, and it is considered that a part of the phenolic hydroxyl group remains. . In the region of 1700~1490Cm -1, an absorption of 1600 cm -1 is smaller than the blank, smaller and more reduced in the case of Comparative Example 5, also further regions of 1300~700Cm -1, Comparative Example 5 The decrease in absorption is much smaller than in the case of. In particular, new absorption spectrum peaks are observed in the vicinity of 875 cm −1 and 1210 cm −1, which is considered to indicate that activation has progressed with the progress of carbonization.

また、上記の実施例3の10時間加熱の炭化物、実施例4の10時間加熱の炭化物、実施例5の10時間加熱の炭化物、実施例6〜8の炭化物、比較例2の10時間加熱の炭化物、比較例5の炭化物について、元素組成を分析した。また各炭化物の平均細孔径、比表面積、吸湿率を測定した。結果を表3に示す。表3において「未処理試料」は、加熱処理する前の球状フェノール樹脂である。   Also, the 10 hour heating carbide of Example 3 above, the 10 hour heating carbide of Example 4, the 10 hour heating carbide of Example 5, the carbides of Examples 6-8, and the 10 hour heating of Comparative Example 2. The elemental composition of the carbide and the carbide of Comparative Example 5 was analyzed. Moreover, the average pore diameter, specific surface area, and moisture absorption rate of each carbide were measured. The results are shown in Table 3. In Table 3, “untreated sample” is a spherical phenol resin before heat treatment.

元素組成の分析は、(株)柳本製作所製の自己積分型熱伝導度方式「MT−5型」、C,H,N同時定量装置を用い、加熱処理前の試料(球状フェノール樹脂)及び加熱処理後の試料(炭化物)を一定流量のOを含むHe気流中で燃焼させて定量することにより行った。酸素量は次の式から算出した。
酸素量(%)=100−(C%+H%+N%+灰分%)
The elemental composition was analyzed by using a self-integrating thermal conductivity type “MT-5” manufactured by Yanagimoto Seisakusho Co., Ltd., a C, H, N simultaneous quantification device, a sample before heat treatment (spherical phenol resin), and heating. The sample (carbide) after the treatment was quantified by burning it in a He stream containing O 2 at a constant flow rate. The amount of oxygen was calculated from the following formula.
Oxygen amount (%) = 100− (C% + H% + N% + ash content%)

平均細孔径及び比表面積の測定は、日本ベル(株)製の自動比表面積/細孔分布測定装置「BELLSORP mini」を用い、窒素を使用する条件でおこなった。   The average pore diameter and specific surface area were measured using an automatic specific surface area / pore distribution measuring apparatus “BELLSORP mini” manufactured by Nippon Bell Co., Ltd. under the conditions using nitrogen.

炭化物の吸湿率の測定は次のようにした。まず、加熱処理前の試料(球状フェノール樹脂)や、加熱処理後の試料(炭化物)を105℃の乾燥器中で5時間熱処理して乾燥させ、この各試料から約5gをとってPPカップに入れ、秤量する。次に相対湿度92%のデシケータに入れ、経時的に質量を測定する。そして次式から吸湿率を算出した。
吸湿率(%)=[(吸湿後の質量−吸湿前の質量)/吸湿前の質量]×100
The moisture absorption rate of the carbide was measured as follows. First, a sample before heat treatment (spherical phenol resin) and a sample after heat treatment (carbide) were heat-treated in a drier at 105 ° C. for 5 hours and dried, and about 5 g from each sample was taken into a PP cup. Add and weigh. Next, it is placed in a desiccator with a relative humidity of 92% and the mass is measured over time. And the moisture absorption rate was computed from following Formula.
Moisture absorption rate (%) = [(mass after moisture absorption−mass before moisture absorption) / mass before moisture absorption] × 100

Figure 2013040054
Figure 2013040054

表3の元素組成の測定結果によると、未処理試料と実施例3〜5にみられるように、過熱水蒸気による加熱温度が高くなるのに伴って、残存物中の炭素の含有率が、未処理試料の75.7質量%から実施例5の93.9質量%まで高くなり、その分、他の元素の水素、窒素、酸素の含有量は少なくなっていることがわかる。このことは、過熱水蒸気による加熱で炭化が進行していることを示すものであり、過熱水蒸気の温度が高くなる程、急激に炭化の進行が速くなるものである。これに対して、乾燥器で加熱する比較例2,5は炭化の進行が遅いことがみられる。ちなみに比較例5と実施例3を比較すると、炭素の含有率はほぼ同等の80%強であるが、加熱温度は比較例5は500℃であるのに対して実施例3は400℃と100℃低く、過熱水蒸気を用いて加熱することによる効果が実証されるものである。   According to the measurement results of the elemental composition in Table 3, as seen in the untreated sample and Examples 3 to 5, as the heating temperature with superheated steam is increased, the carbon content in the residue is not increased. From 75.7% by mass of the processed sample to 93.9% by mass of Example 5, it can be seen that the contents of hydrogen, nitrogen and oxygen of other elements are reduced accordingly. This indicates that carbonization proceeds by heating with superheated steam. The higher the temperature of superheated steam, the faster the progress of carbonization. On the other hand, in Comparative Examples 2 and 5 heated with a dryer, it is seen that the progress of carbonization is slow. Incidentally, when the comparative example 5 and the example 3 are compared, the carbon content is almost equal to 80%, but the heating temperature is 500 ° C. in the comparative example 5 whereas the heating temperature is 400 ° C. and 100%. The effect of heating with superheated steam at a low temperature is demonstrated.

また表3の吸湿率の測定結果によると、例えば7日後の吸湿率は、未処理試料が1.43%であるのに対して、各実施例では6.90〜10.26%と高くなっている。また実施例3〜5のように加熱温度が高くなるにつれて吸湿率も高くなっている。さらに、実施例4と比較例2,5は加熱温度が同じであるが、実施例4のほうが吸湿率が高い。これは、各実施例のように過熱水蒸気で加熱することによって、炭化が進行し、さらに熱分解により揮発性ガスが抜け、炭化物中にサブミクロ孔、ミクロ孔、メソ孔、マクロ孔が形成されて、これらの細孔に水が吸着されることによるものであり、各実施例のものでは賦活化が進行し、サブミクロ孔、ミクロ孔、メソ孔、マクロ孔が発達していることが確認されるものである。このことは、比表面積や平均細孔径の測定結果からも確認される。特に各実施例は、比表面積が比較例より大きくなっており、また平均細孔径が比較例より極めて小さくなっており、賦活が大きく進んでいることが確認される。   Further, according to the measurement results of the moisture absorption rate in Table 3, for example, the moisture absorption rate after 7 days is as high as 6.90 to 10.26% in each example, whereas the untreated sample is 1.43%. ing. Moreover, the moisture absorption rate is also high as heating temperature becomes high like Examples 3-5. Furthermore, Example 4 and Comparative Examples 2 and 5 have the same heating temperature, but Example 4 has a higher moisture absorption rate. This is because carbonization proceeds by heating with superheated steam as in each example, and volatile gas is released by thermal decomposition, and sub-micropores, micropores, mesopores, and macropores are formed in the carbide. This is because water is adsorbed in these pores. In each of the examples, activation proceeds and it is confirmed that sub-micropores, micropores, mesopores, and macropores are developed. Is. This is also confirmed from the measurement results of specific surface area and average pore diameter. In particular, each example has a specific surface area larger than that of the comparative example, and the average pore diameter is extremely smaller than that of the comparative example, confirming that the activation has greatly advanced.

1 熱処理器
3 導入口
4 排出口
1 Heat treatment equipment 3 Inlet 4 Outlet

Claims (13)

有機物を水蒸気で加熱することによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とする炭化物の製造方法。   A method for producing a carbide comprising heating an organic substance with steam to carbonize the organic substance and further activating a carbide obtained by carbonizing the organic substance. 熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気を吹き込んで水蒸気の凝縮潜熱で加熱を行なうことによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とする請求項1に記載の炭化物の製造方法。   The organic material is set in a heat treatment device, steam is blown into the heat treatment device, and heating is performed by condensation latent heat of the water vapor, thereby carbonizing the organic material and further activating the carbonized organic material. The manufacturing method of the carbide | carbonized_material of Claim 1. 熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気を吹き込んで水蒸気の凝縮潜熱で加熱を行ない、次いで加熱した気体と水蒸気を熱処理器内に吹き込んで加熱を行なうことによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とする請求項1に記載の炭化物の製造方法。   The organic matter is set in the heat treatment device, steam is blown into the heat treatment device and heated by the condensation latent heat of the water vapor, and then the heated gas and water vapor are blown into the heat treatment device to heat the organic matter. Furthermore, the carbide | carbonized_material of carbonized organic substance is activated, The manufacturing method of the carbide | carbonized_material of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気と加熱した気体を吹き込んで、水蒸気の凝縮潜熱と加熱気体とで加熱を行なうことによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とする請求項1に記載の炭化物の製造方法。   The organic matter was set in a heat treatment device, and steam and a heated gas were blown into the heat treatment device, and the organic matter was carbonized by heating with the condensation latent heat of steam and the heated gas, and the organic matter was further carbonized. The method for producing carbide according to claim 1, wherein the carbide is activated. 上記の加熱した気体として、不活性ガスを用いることを特徴とする請求項3又は4に記載の炭化物の製造方法。   The method for producing a carbide according to claim 3 or 4, wherein an inert gas is used as the heated gas. 発熱手段を有する熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気を吹き込んで水蒸気の凝縮潜熱で加熱を行なうと同時に、熱処理器内を発熱手段で加熱することによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とする請求項1に記載の炭化物の製造方法。   The organic matter is set in a heat treatment device having a heat generating means, and steam is blown into the heat treatment device to heat by condensation latent heat of the water vapor, and at the same time, the heat treatment device is heated by the heat generation means to carbonize the organic matter. Furthermore, the carbide | carbonized_material which carbonized the organic substance is activated, The manufacturing method of the carbide | carbonized_material of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 発熱手段を有する熱処理器内に上記有機物をセットし、この熱処理器内に水蒸気を吹き込んで水蒸気の凝縮潜熱で加熱を行なった後、水蒸気による加熱を継続しつつ熱処理器内を発熱手段で加熱することによって、有機物を炭化し、さらに有機物が炭化された炭化物を賦活することを特徴とする請求項1に記載の炭化物の製造方法。   The organic substance is set in a heat treatment device having a heat generating means, steam is blown into the heat treatment device and heated with the condensation latent heat of the water vapor, and then the heat treatment device is heated with the heat generation means while continuing the heating with the water vapor. The method for producing a carbide according to claim 1, wherein the carbide is obtained by carbonizing the organic substance and further activating the carbide obtained by carbonizing the organic substance. 上記の水蒸気として過熱水蒸気を用いることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の炭化物の製造方法。   Superheated steam is used as said steam, The manufacturing method of the carbide | carbonized_material in any one of the Claims 1 thru | or 7 characterized by the above-mentioned. 上記有機物が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の炭化物の製造方法。   The method for producing carbide according to any one of claims 1 to 8, wherein the organic substance is a thermosetting resin. 上記有機物が熱硬化性樹脂と糖類からなるものであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の炭化物の製造方法。   The method for producing carbide according to any one of claims 1 to 8, wherein the organic substance is composed of a thermosetting resin and a saccharide. 上記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂であることを特徴とする請求項9又は10に記載の炭化物の製造方法。   The method for producing a carbide according to claim 9 or 10, wherein the thermosetting resin is a phenol resin. 上記熱硬化性樹脂がフラン樹脂であることを特徴とする請求項9又は10に記載の炭化物の製造方法。   The method for producing a carbide according to claim 9 or 10, wherein the thermosetting resin is a furan resin. 請求項1乃至12のいずれかの方法によって製造されたものであることを特徴とする炭化物。   A carbide produced by the method according to any one of claims 1 to 12.
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