JP3721531B2

JP3721531B2 - 活性炭の製造方法及び装置

Info

Publication number: JP3721531B2
Application number: JP15680398A
Authority: JP
Inventors: 直衛寺尾
Original assignee: 有限会社リヒターコーポレーション
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-05-21
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2018-05-21
Also published as: JPH11322321A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素含有原料から活性炭を製造する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木材等の炭素含有原料を炭化し、賦活化することにより活性炭を製造する方法は知られている。
例えば、特開平５−３４５６０５号公報には、撹拌流動層式炭化炉と、乾留ガス燃焼炉と、賦活炉とをその順に連結した装置を用いる方法が提案されている。
しかしながら、このような従来の活性炭の製造方法においては、炭素含有原料を炭化する炭化工程と、その炭化工程で得られた炭化物を賦活化して活性炭を生成する賦活化工程とは別々の焼成炉を用いて実施されていることから、その装置コスト及び活性炭の生産コストが高くなるという問題を含む。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、炭素含有原料から活性炭を、低められた装置コスト及び生産コストで製造する方法及び装置を提供することをその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明によれば、炭素含有原料から活性炭を製造する方法において、
（ｉ）該炭素含有原料を横型焼成炉の前段部に形成された炭化工程で炭化すること、
（ii）該炭化工程で得られた炭化物及び炭化生成ガスを、該横型焼成炉の後段部に形成された賦活化工程に送り、この賦活化工程において該炭化物を炭酸ガスからなる賦活用ガスと接触させて賦活化して活性炭を生成させること、
（iii）該賦活化工程で得られた活性炭を焼成炉から抜出し、冷却し、回収すること、
（iv）該賦活化工程で得られたガス状物を該焼成炉から抜出し、ガス燃焼炉において燃焼させること、
（ｖ）該燃焼炉で得られた燃焼ガスを熱交換器に供給すること、
（vi）該熱交換器から排出される炭酸ガスを含むガスの一部を賦活性ガスとして前記焼成炉の後段部に供給すること、
を特徴とする活性炭の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、炭素含有原料から活性炭を製造する装置において、
（ｉ）前段部で炭化工程及び後段部で賦活化工程を行うための横型焼成炉、
（ii）該焼成炉の前端部に形成された原料投入口、
（iii）該焼成炉の後端部に形成された活性炭排出口、
（iv）該焼成炉の後端部に連結する前記賦活化工程で得られた可燃性ガスを燃焼させるガス燃焼炉、
（ｖ）該ガス燃焼炉で生成した高温燃焼ガスから熱を回収するための熱交換器、
（vi）該熱交換器から排出される二酸化炭素を含むガスの一部を賦活用ガスとして前記横型焼成炉の後段部に供給する配管、
を有することを特徴とする活性炭製造装置が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において用いる活性炭製造原料（以下、単に原料とも言う）には、従来公知の各種の炭素含有物が包含される。このようなものとしては、各種の木材、やし殻、石炭、石油ピッチ等が挙げられる。原料は固体状であればどのような形状でもよく、粉末状、粒状、細片状、塊状等であることができる。
【０００６】
次に、本発明を図面を参照して詳述する。
図１は本発明の方法を実施する場合のフローシートの１例を示す。
図１において、１は横型焼成炉を示し、２はガス燃焼炉を示し、３は熱交換器（廃熱ボイラー）を示す。
図１のフローシートに従って本発明の方法を実施するには、横型焼成炉の前段部にライン１１を通って炭素含有原料を供給するとともに、同じくその前段部にライン１２を通って空気、富酸素化空気、酸素又はその他の含酸素ガス（以下、単に空気等とも言う）を供給する。
焼成炉１の前段部は、炭化工程を形成し、ここで炭素含有原料は炭化される。一方、その後段部は前段部で得られた炭化物の賦活化工程を形成し、ここで炭化物は賦活化され、活性炭となる。
炭化工程は４５０〜５５０℃の温度に保持される。この場合の温度は、炭素含有原料の部分燃焼による発熱で保持される。また、この炭素含有原料の部分燃焼に必要な空気等は、ライン１２を通って炉内へ供給される。この場合、空気等の炉内への供給は、１つ又は複数の送風機を用い、１ヶ所又は複数個所から行われる。
賦活化工程は、８５０〜１０５０℃の温度に保持される。この場合の温度は、炭化物の部分燃焼による発熱で保持される。また、この場合の炭化物の部分燃焼に必要な空気等はライン２１を通って炉内後段部に供給される。また、場合によっては、ガス燃焼炉からの高温燃焼ガスの一部をライン１５から抜出して、賦活用ガスとして、焼成炉後段部へ循環することもできる。炭化物の賦活化は、炭化物を前記高温条件で二酸化炭素（ＣＯ₂）からなる賦活用ガスと接触させることにより実施されるが、この場合のＣＯ₂としては、熱交換器３からライン１８を通って排出されるガス中に含まれているＣＯ₂が利用され、そのガスの一部がライン１９を通って焼成炉後段部へ供給される。また、炭化物の賦活化は、スチームにより行うことができるが、この場合のスチームとしては、廃熱ボイラー３からライン１７を通って排出されるスチームが利用され、そのスチームの一部がライン２０を通って焼成炉後段部へ供給される。
前記炭化物の賦活化のために用いる炭酸ガス及びスチームは、それぞれ単独又は混合物の形態で焼成炉に供給することができるが、その炭酸ガス及び／又はスチームは、焼成炉後段部に供給する空気等と混合して供給することが好ましい。
【０００７】
図２に焼成炉後段部に賦活用ガスを供給する場合のフローシートの１例を示す。
図２において、３０は送風機（ブロワー）を示し、３２、３４、３７は流量調節バルブを示す。
この図２に示したフローシートに従って賦活用ガスを焼成炉後段部に供給するには、ライン３１、バルブ３２を通って送風機３に導入される空気等に対し、ライン３３、バルブ３４を通してＣＯ₂含有ガスを混入し、その混合ガスを送風機３０に導入し、ここからやや加圧された混合ガスとしてライン３５を通して排出させる。この混合ガスに、ライン３６、バルブ３７を通してスチームを混入し、このスチームを混入したＣＯ₂／空気混合ガスを、ライン３８を通って焼成炉後段部へ供給する。
図２において、ライン３３は廃熱ボイラー３から排出されるＣＯ₂を含む排ガスライン１８に接続され、一方、ライン３６は廃熱ボイラー３から排出されるスチームライン１７に接続される。
【０００８】
前記のようにして、焼成炉後段部には、炭化物の部分燃焼用空気等とともに、炭化物賦活用のＣＯ₂／スチーム混合ガスが円滑に供給される。この場合、供給するＣＯ₂及びスチーム量は、それぞれバルブ３４及びバルブ３７により調節することができる。炭化物賦活用ガスの供給量は、炭素含有原料の種類や、目的とする活性炭の性能等により異なるため、簡単な予備実験により適宜定めればよい。
【０００９】
焼成炉後段部で生成した活性炭は、焼成炉１からライン１４を通って抜出され、冷却されて製品活性炭とされる。一方、焼成炉内のガスは、炭素含有原料の乾留ガスの他、炭化物と賦活用ガスとの反応で生成したＣＯ及びＨ₂を含む可燃性のものであるが、このものはライン１３を通って焼成炉１から抜出され、ライン２２を通して供給される空気と混合され、ガス燃焼炉２に供給され燃焼される。この際の燃焼残渣はライン１６を通して排出され、一方、燃焼ガスはライン１５を通してガス燃焼炉２から抜出され、熱交換器（廃熱ボイラー）３に導入され、ここで水管を加熱し、スチームを発生させた後、ライン１８を通ってその廃熱ボイラー３から抜出される。必要に応じ、その一部はライン１９を通って焼成炉１の後段部に循環される。
一方、廃熱ボイラー３で生成したスチームは、ライン１７を通して廃熱ボイラー３から抜出し、必要に応じ、その一部はライン２０を通して焼成炉１の後段部に循環される。
【００１０】
本発明で用いる焼成炉１は、その内部充填物が経時により横方向へ進む横型構造のものであればよく、従来公知の各種のものを用いることができる。このようなものとしては、例えば揺動方式の焼成炉（特開平７−３２６６号）や、ロータリーキルン方式の焼成炉等が挙げられる。同様に、ガス燃焼炉２及び熱交換器３としては、従来公知の各種のものを用いることができる。熱交換器３としては、前記のように廃熱ボイラーの使用が好ましいが、燃焼ガスからその熱を回収し得るものであればよく、特に制限されない。
【００１１】
【発明の効果】
本発明により活性炭を製造する場合、その炭化工程で生成した多量の高温ガス及び高温の炭化物が冷却されることなく直接賦活化工程へ供給されることから、賦活化工程でその反応温度を保持するために部分燃焼される炭化物量が大きく低減化され、賦活化工程で新しく供給されるエネルギー消費量が著しく低められ、かつ活性炭収率が高くなるという大きな利点が得られる。本発明によれば、その活性炭収率は、炭化工程と賦活化工程を別々の装置で行う従来の方法の場合の２．５〜３倍にもなり、また、その装置コスト及び製品の生産コストも大幅に低減化される。
また、本発明によれば、焼成炉１から排出されるガスは、可燃性成分を多量に含むもので、ガス燃焼炉で燃焼され、その際の燃焼ガスは廃熱ボイラー等の熱交換器に供給され、熱回収される。従って、本発明の場合、熱エネルギーコストはかからず、逆に本発明の場合には、熱エネルギーが高温スチーム等として発生されるという利点がある。しかも、燃焼ガス中のＣＯ₂の一部が賦活化工程へ循環使用されることから、大気中へ放出されるＣＯ₂量も低減化される利点もある。
さらに、本発明によれば、賦活用ガスの供給を図２に示したように行い、その際のＣＯ₂供給量及びＨ₂Ｏ供給量、さらには空気供給量を調節することにより、用途に応じた性能の活性炭を容易に生産することができる。本発明の場合、その比表面積が５００ｍ²／ｇ以上、好ましくは８００ｍ²／ｇ以上の活性炭（活性化木炭）を低コストで収率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する場合のフローシートの１例を示す。
【図２】燃焼炉後段部へＣＯ₂を含むガス、スチーム及び空気を供給する場合のフローシートの１例を示す。
【符号の説明】
１焼成炉
２ガス燃焼炉
３熱交換器（廃熱ボイラー）
３０送風機

Claims

炭素含有原料から活性炭を製造する方法において、
（ｉ）該炭素含有原料を横型焼成炉の前段部に形成された炭化工程で炭化すること、
（ii）該炭化工程で得られた炭化物及び炭化生成ガスを、該横型焼成炉の後段部に形成された賦活化工程に送り、この賦活化工程において該炭化物を炭酸ガスからなる賦活用ガスと接触させて賦活化して活性炭を生成させること、
（iii）該賦活化工程で得られた活性炭を焼成炉から抜出し、冷却し、回収すること、
（iv）該賦活化工程で得られたガス状物を該焼成炉から抜出し、ガス燃焼炉において燃焼させること、
（ｖ）該燃焼炉で得られた燃焼ガスを熱交換器に供給すること、
（vi）該熱交換器及び／又はガス燃焼炉から排出される炭酸ガスを含むガスの一部を賦活用ガスとして前記焼成炉の後段部に供給すること、
を特徴とする活性炭の製造方法。
該熱交換器として廃熱ボイラーを用い、該廃熱ボイラーで生成したスチームの一部を該焼成炉の後段部へ供給する請求項１の方法。
該熱交換器として廃熱ボイラーを用い、該廃熱ボイラーから排出されるガスの一部と該廃熱ボイラーで生成したスチームの一部と空気との混合物を該焼成炉の後段部へ供給する請求項１の方法。
炭素含有原料から活性炭を製造する装置において、
（ｉ）前段部で炭化工程及び後段部で賦活化工程を行うための横型焼成炉、
（ii）該焼成炉の前端部に形成された原料投入口、
（iii）該焼成炉の後端部に形成された活性炭排出口、
（iv）該焼成炉の後端部に連結する前記賦活化工程で得られた可燃性ガスを燃焼させるガス燃焼炉、
（ｖ）該ガス燃焼炉で生成した高温燃焼ガスから熱を回収するための熱交換器、（vi）該熱交換器及び／又はガス燃焼炉から排出される二酸化炭素を含むガスの一部を賦活用ガスとして前記横型焼成炉の後段部に供給する配管、
を有することを特徴とする活性炭製造装置。
該熱交換器が廃熱ボイラーからなり、該廃熱ボイラーから排出される二酸化炭素を含むガスの一部と該廃熱ボイラーで生成したスチームの一部と空気との混合物を該焼成炉の後段部へ供給する配管を有する請求項４の装置。