JP4083409B2 - 流動層式賦活炉 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は建設廃木材などの木質系廃棄物をリサイクルし活性炭を製造するための活性炭製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
炭化物を賦活するための流動層式賦活炉は従来技術としてあるが、その主なものは、次の文献に記されている(柳井 弘,“流動層による活性炭の再生”,化学装置,1986年6月号,P74〜82)。
【0003】
そして、上記文献のP75には、図8に示すような、円錐状の炉床を持つ1個の噴流層を設け、下方から賦活ガスを高速で噴射するとともにその上に微細に粉砕された一次炭化物を供給し、賦活ガスと炭化物を噴流の状態において良く混合反応させてその全量を後段のサイクロンで回収する方式(以下、従来技術1と呼ぶ)が示されている。
【0004】
また、上記文献のP77には、図9に示すような、容器の中に平面状の分散板を設けその下より賦活ガスを供給しその上の原料層を流動化させて原料を賦活し中心部分からオーバーフローの原理にて活性炭とし外部に排出する方式(以下、従来技術2と呼ぶ)が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術1の単一噴流層よりなる方式は以下の問題がある。
▲1▼噴流層を形成させるために、原料は一様粒径を有する細粒としなければならない。一般に建設廃木材等から得られる炭化物は1mm径以下の細かいものから10mm径以上のものまで広い分布があって、この方式で賦活しようとすると一様な粒径となるような粉砕が前処理として必要になる。
▲2▼噴流方式であるために、賦活反応時間が長くとれないので高度な賦活ができない。
【0006】
また、従来技術2の平面状の分散板を有する流動層方式には以下の問題がある。
▲1▼通常賦活ガスは1000℃以上の高温ガスを供給するが、この高温度条件下では材料面において耐久性のある多孔質の分散板が製作困難である。平面状の炉底に少数の吹込み孔を配するとその孔から離れた部分では流動化がおこらず、原料の攪拌と移動がスムーズにできない。
▲2▼全体が一個の反応ゾーンから形成されているために、流動層内での原料の短絡が激しく、充分賦活されていないものが直接排出される割合が大きい。そのために品質の良い活性炭が得られない。
【0007】
したがって、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、建設廃木材等からの各種粒径の混合した炭化物原料を粉砕等の前処理を行うことも無くそのまま用いた場合でも、流動層内での原料の短絡を防止し、良好な品質の活性炭を得ることができる流動層式賦活炉を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、活性炭を製造するための流動層式賦活炉であって、底部に一個の円形あるいは矩形あるいはスリット状のガス吹き込み口を有し、上部から下部に向かうにつれて流動層の横断面積が低減する形状の流動化ゾーンを複数個隣接して備え、更に、隣接する各流動化ゾーンの境界直上の全てあるいは一部において原料の進行方向と直交する方向に配置され、その下端が流動化ゾーン上端の深さまで達する板状体からなる堰が設けられ、前記堰は、進行方向に対して一部分が開放されるとともに、その開放位置が進行方向の右側、左側に交互に変わるように配置されており、該複数個の流動化ゾーンによって形成される流動層内を原料が順次移動しながら賦活されて活性炭が製造されることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項2に記載の発明は、活性炭を製造するための流動層式賦活炉であって、底部に一個の円形あるいは矩形あるいはスリット状のガス吹き込み口を有し、上部から下部に向かうにつれて流動層の横断面積が低減する形状の流動化ゾーンを複数個隣接して備え、更に、原料の進行方向と直交する方向に配置され、両端が炉の側壁に達するとともにその下端が流動層の内部まで達し、上端がフリーボード部分の高さに達する複数の板状体からなるバッフルと、前記の隣り合うバッフルとバッフルとの間に、原料の進行方向と直交する方向に配置され、両端が炉の側壁に達するとともにその上端が炉の天井に達し、下端がフリーボード部分内の高さにあるバッフルとが設けられており、該複数個の流動化ゾーンによって形成される流動層内を原料が順次移動しながら賦活されて活性炭が製造されることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項3に記載の発明は、流動化ゾーンの形状が逆円錐形のものであることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項4に記載の発明は、流動化ゾーンの横断面形状が角型で逆角錐状のものであることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項5に記載の発明は、流動化ゾーンの形状が原料の進行方向と直交する方向にガス噴出し用スリットを有し、原料進行方向面内での縦断面形状が一様な逆三角形のものであることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項6に記載の発明は、流動化ゾーンの形状が原料の進行方向にガス噴出し用スリットを有し、原料進行方向と直交する方向面内での縦断面形状が一様な逆三角形のものであることを特徴とする流動層式賦活炉である。
【0009】
一般に大粒径のものを流動化させるためには大流速でガスを流す必要があるが、一様断面積を有する流動層では、大粒径のものを基準にガスを流すと小粒径のものの大半がそのまま外に飛び出してしまうし、小粒径のものを基準にガスを流すと大粒径のものが流動化されない。
【0010】
これに対して、本発明の流動層式賦活炉は、上部から下部に向かって断面積が逓減する形状の流動化ゾーンであるので、吹込み口から吹き込まれた賦活ガスの流速が流動化ゾーンの下部ほど高くなり、下部に堆積しがちな大粒径粒子を高速ガス流で突き崩し上方に再循環させ、各種粒径の混合した原料に対しても少ないガスで安定した攪拌が得られ、全体としての良好な流動性を確保できる。その上、賦活ガスが吹込み口から広がりながら上方に流れるので、耐熱性が問題となる平面状の分散板を用いる必要もない。
【0011】
そして、原料が、隣接して配置された複数個の流動化ゾーンを順次移動しながら賦活されるので、良好な品質の活性炭を得るのに充分な時間を掛けて賦活され、原料の短絡による製品品質の低下を防ぐことができる。
【0012】
このようにして、建設廃木材等からの各種粒径の混合した原料を粉砕等の前処理を行うことも無くそのまま用いた場合でも、流動層内での原料の短絡を防止して、良好な品質の活性炭を得ることができる。
【0014】
このようにフリーボード部にバッフルを設けたことより、賦活ガスに同伴してフリーボード部に飛び出した細粒が再度流動層内に戻るようになり、充分な賦活を得ないまま飛び出してしまうことを防止できる。
【0016】
このように流動層内に堰を設けたことにより、流動層での原料の短絡を一層防止できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の流動層式賦活炉の実施形態を図面を参照して説明する。
【0018】
図1に参考例1を示す。(a)は縦断面図であり、(b)は(a)のA−A矢視図である。図1において、1は流動層炉であり、その横断面は長方形となっている。2は原料20を貯留したホッパーであり、4はスクリューフィーダである。8a〜8fは流動層炉1の炉底部に設けられた逆円錐状の流動化ゾーンであり、順次隣接して配置されている。流動化ゾーン8a〜8fの底部にはそれぞれ円形の賦活ガス吹込み口7a〜7fが設けられており、賦活ガス供給口5から供給された賦活ガスが分岐管6を経由して吹込み口7a〜7fから流動化ゾーン8a〜8fに吹き込まれるようになっている。9はガス出口でありサイクロン11につながっている。10は製造された活性炭21の排出口であり、活性炭収納箱12につながっている。
【0019】
そして、ホッパー2からスクリューフィーダ4で切り出されて炉内に連続的に供給された原料20は、逆円錐形状の流動化ゾーン8a〜8fで流動化し流動層8内を徐々に移動しながら賦活ガスによって賦活されて活性炭となり、排出口10より連続的にとりだされて収納箱12に収納される。その際、流動層8は流動化ゾーン8a〜8fの逆円錐の底面よりやや上まで形成される。なお、ガス中に飛び出した粒子はサイクロン11で補足されて回収される。
【0020】
このように、参考例1では、逆円錐形状の流動化ゾーンを有していることから、吹き込まれた賦活ガスの流速が流動化ゾーンの下部ほど高くなり、下部に堆積しがちな大粒径粒子を高速ガス流で突き崩し上方に再循環させ、各種粒径の混合した原料に対しても安定した攪拌が得られ、全体としての良好な流動性を確保できる。そして、原料が隣接して配置された複数個の流動化ゾーン8a〜8fを順次移動しながら賦活されるので、良好な品質の活性炭を得るのに充分な時間を掛けて賦活され、原料の短絡による製品品質の低下を防ぐことができる。
【0021】
図2に参考例2を示す。(a)は縦断面図であり、(b)は(a)のA−A矢視図である。参考例2では、参考例1に追加して、フリーボード部16に、上端は開放され下端が流動層8に達する複数個のバッフル14a〜14eが設けられている。このバッフル14a〜14eによって、ガス流で直上に飛び出した粒子が重力で再度流動層内に戻ることができる。なお、ガスは開放されているバッフル上部を通ってガス出口9に向かうことができる。
【0022】
図3に本発明の第1の実施形態を示す。第1の実施形態では、フリーボード部16に、上端は開放され下端が流動層8に達するバッフル14fと、上端は流動層炉1の天井まで達し下端は流動層8に達しないバッフル14gが交互に設けられている。このバッフル14fと14gによって、ガスの折り返しループが形成されるので、ガス中に飛び出した粒子の炉内停留時間が長くなり再度流動層内に戻りやすくなる。
【0023】
図4に参考例3を示す。(a)は縦断面図であり、(b)は(a)のA−A矢視図である。参考例3では、参考例1に追加して、流動層8に溢れ堰15aを設けている。これによって、流動層内での原料の短絡を一層防止できる。なお、溢れ堰15aに換えて潜り堰を設けることでも同様の効果が得られる。
【0024】
図5に本発明の第2の実施形態を示す。(a)は縦断面図であり、(b)は(a)のA−A矢視図である。第2の実施形態では、炉床からフリーボード部に達し、その左右の片側が開放された堰15bを流動層8に設けている。これによって、流動層内での原料の短絡を一層防止できる。
【0025】
図6に本発明の第3の実施形態を示す。第3の実施形態は、第1の実施形態における逆円錐状の流動化ゾーンに換えて、他の形状の流動化ゾーンを備えたものである。(a)は底部に角型の賦活ガス吹込み口17を有した逆角錘状の流動化ゾーン18を備えたものであり、(b)および(c)は底部にスリット状の賦活ガス吹込み口27を有した逆三角形状の流動化ゾーン28を備えたものである。ただし、(b)は原料の移動方向に並行な断面が逆三角形状になっており、(c)は原料の移動方向と直交する断面が逆三角形状になっている。(a)、(b)、(c)のいずれも上部から下部に向かって断面積が逓減する形状であるので、逆円錐状の流動化ゾーンと同様の効果がある。
【0026】
図7に本発明の第4の実施形態を示す。第4の実施形態は、第1の実施形態における長方形断面の流動層炉に換えて、円筒状の流動層炉としたものである。(a)は横断面図であり、(b)は円周方向に展開した縦断面図である。複数個の逆円錐状の流動化ゾーン8gが隣接して円形に配置されており、原料が一周する間に賦活されて活性炭が製造される。
【0027】
【発明の効果】
本発明では、上部から下部に向かって断面積が逓減する形状の流動化ゾーンを隣接して複数個配置し、原料が順次移動しながら賦活されるようにしたので、建設廃木材等からの各種粒径の混合した炭化物原料を粉砕等の前処理を行うことも無くそのまま用いた場合でも、流動層内での原料の短絡を防止して、良好な品質の活性炭を得ることができる。
【0028】
また、フリーボード部にバッフルを設けたことにより、ガスに同伴された粒子を再度流動層内部に戻すことができ、品質の均一性と収率の向上が図られる。
【0029】
また、流動層内に堰を設けたことにより、流動層での原料の短絡を一層防止でき、品質の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考例1を示す説明図である。
【図2】 参考例2を示す説明図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態を示す説明図である。
【図4】 参考例3を示す説明図である。
【図5】 本発明の第2の実施形態を示す説明図である。
【図6】 本発明の第3の実施形態を示す説明図である。
【図7】 本発明の第4の実施形態を示す説明図である。
【図8】 従来技術1を示す図である。
【図9】 従来技術2を示す図である。
【符号の説明】
1 流動層炉
2 ホッパー
4 スクリューフィーダ
5 賦活ガス供給口
6 分岐管
7a〜7f 賦活ガス吹込み口
8 流動層
8a〜8f 流動化ゾーン
9 ガス出口
10 活性炭排出口
11 サイクロン
12 活性炭収納箱
14a〜14g バッフル
15a、15b 堰
16 フリーボード部
20 原料
21 活性炭
Claims (6)
- 活性炭を製造するための流動層式賦活炉であって、底部に一個の円形あるいは矩形あるいはスリット状のガス吹き込み口を有し、上部から下部に向かうにつれて流動層の横断面積が低減する形状の流動化ゾーンを複数個隣接して備え、更に、隣接する各流動化ゾーンの境界直上の全てあるいは一部において原料の進行方向と直交する方向に配置され、その下端が流動化ゾーン上端の深さまで達する板状体からなる堰が設けられ、前記堰は、進行方向に対して一部分が開放されるとともに、その開放位置が進行方向の右側、左側に交互に変わるように配置されており、該複数個の流動化ゾーンによって形成される流動層内を原料が順次移動しながら賦活されて活性炭が製造されることを特徴とする流動層式賦活炉。
- 活性炭を製造するための流動層式賦活炉であって、底部に一個の円形あるいは矩形あるいはスリット状のガス吹き込み口を有し、上部から下部に向かうにつれて流動層の横断面積が低減する形状の流動化ゾーンを複数個隣接して備え、更に、原料の進行方向と直交する方向に配置され、両端が炉の側壁に達するとともにその下端が流動層の内部まで達し、上端がフリーボード部分の高さに達する複数の板状体からなるバッフルと、前記の隣り合うバッフルとバッフルとの間に、原料の進行方向と直交する方向に配置され、両端が炉の側壁に達するとともにその上端が炉の天井に達し、下端がフリーボード部分内の高さにあるバッフルとが設けられており、該複数個の流動化ゾーンによって形成される流動層内を原料が順次移動しながら賦活されて活性炭が製造されることを特徴とする流動層式賦活炉。
- 流動化ゾーンの形状が逆円錐形のものであることを特徴とする請求項1または2に記載の流動層式賦活炉。
- 流動化ゾーンの横断面形状が角型で逆角錐状のものであることを特徴とする請求項1または2に記載の流動層式賦活炉。
- 流動化ゾーンの形状が原料の進行方向と直交する方向にガス噴出し用スリットを有し、原料進行方向面内での縦断面形状が一様な逆三角形のものであることを特徴とする請求項1または2に記載の流動層式賦活炉。
- 流動化ゾーンの形状が原料の進行方向にガス噴出し用スリットを有し、原料進行方向と直交する方向面内での縦断面形状が一様な逆三角形のものであることを特徴とする請求項1または2に記載の流動層式賦活炉。
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