JP4143150B2 - 活性炭の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱硫、脱硝およびダイオキシン除去等を目的とした排ガス処理に用いられる活性炭に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石炭系活性炭を製造する場合は、石炭原料を粉砕し粉砕物にコールタールなどのバインダーを混ぜ合わせて造粒成形し、成形物を還元ガス雰囲気で乾留し、次いで酸化性ガス雰囲気中で８００〜１０００℃に加熱して賦活する方法で製造されている。
【０００３】
脱硫、脱硝およびダイオキシン除去を目的とした排ガス処理に用いられる活性炭は、１００〜４００℃の高温での吸着脱理をおこなうことになるため、成形物の強度と高い着火温度を有することが求められる。
そのため多くは粘結炭を原料に用い、乾留時の粘結炭の溶融により活性炭の強度を高め、表面の溶融により過剰な比表面積を無くした活性炭を製造している。
【０００４】
上記の方法で得られる活性炭の比表面積の低下を防ぐためには、粘結炭を以下のような処理をおこなっている。
１．粘結炭を予め２００〜２５０℃で酸化処理しボタン指数をコントロールして成形する方法。
２．粘結炭を４５０℃前後の一次乾留で膨れを発生させ、粉砕成形する方法。
３．粘活炭と非粘結炭を混合しボタン指数を１．５以下に調整してい成形する方法。などが知られている。
【０００５】
しかし上記の１、２の方法では原料石炭の事前処理のためコスト高になり好ましくない。また３の方法ではボタン指数が低下しているため石炭の溶融性が少なくなり、粘結炭の効果が得られないという不具合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、膨れの発生を防いで強度および発火点を高め排ガス処理用として有用な活性炭を得ることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の活性炭の製造方法は、ボタン指数を３以上４以下に調製した粘結炭単独あるいは粘結炭と非粘結炭の混合物からなる粉末石炭原料１００重量部に対し水に溶解あるいは分散可能な有機物バインダーを１〜３０重量部添加して造粒成形する成形工程と、該成形物を加熱して乾留する乾留工程とからなることを特徴とする。
【０００８】
乾留工程の後は該乾留物を賦活する賦活工程を実施することが望ましい。
前記有機物バインダーは、水に溶解あるいは分散可能な澱粉、カルボキシメチルセルロース、糖類などのセルロース系有機物、フェノール樹脂などが利用できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の活性炭の製造方法は、ボタン指数を３以上４以下に調製した粉末石炭原料１００重量部に対し水に溶解あるいは分散可能な有機物バインダーを１〜３０重量部添加して造粒成形する成形工程と、成形物の乾留工程とからなる。得られた乾留物はさらに賦活工程を経ても強度などの低下が無く、排ガス処理用の活性炭として望ましい特性を保持する。
【００１０】
ボタン指数は、原料石炭の溶融性を示す指標であり、試料を所定のるつぼに入れて、所定の条件で加熱し、生成した加熱残物を標準輪郭と比較してその標準輪郭が示すボタン指数をもって表す。ボタン指数が０の場合は、加熱残物が粘結しないか、あるいは粉末の状態である。したがって、本発明で言うボタン指数が３以上４以下の範囲にあるということは、原料石炭が適度の粘結性を有するものを使用することを意味する。
【００１１】
ボタン指数が１．５未満であると得られる活性炭の着火点が低くなり強度も充分でなく好ましくない。またボタン指数が４を超えると粘結性が高くなりすぎ膨れが発生しやすくなるので好ましくない。
有機物バインダーは、澱粉、カルボキシメチルセルロース、糖類、フェノール樹脂などの水に溶解あるいは分散する有機物や樹脂などが利用できる。特に澱粉、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース系の有機物は炭素含有量が比較的少なく乾留後に残る固定炭素は１０％以下で製品に与える影響は少なく粘結炭自らの溶着で活性炭が形成できるので強度の高い活性炭が得られる。また、乾留工程での有機バインダーの除去の際に原料石炭中に含まれる膨れの要因となる揮発性成分も同時に除かれ粘結性と比表面積の保持との調和をさせることができるのでより好ましい。
【００１２】
有機物バインダーの量は、原料石炭１００重量部に対して１〜３０重量部使用する。１重量部未満であると成形不良や膨れが発生するので好ましくない。添加量が３０重量部を超えると混合物の造粒などの成形性が悪くなり好ましくない。乾留工程は、常法の還元ガス雰囲気で７００℃まで昇温しておこなう。この乾留条件下で添加した有機物バインダーが分解揮発する際、石炭原料に含まれる膨れの原因となる揮発性物質も同時に揮発除去されると共にボタン指数で適度の粘結性を保持した材料を使用しているので造粒成形物の強度が保持できる。したがって、本発明の組成の造粒成形物は、乾留工程での膨れの発生が制御された乾留物が容易に得られる。
【００１３】
乾留生成物は、通常の賦活工程の水蒸気のガス賦活処理を経て排ガス処理用に最適の活性炭が形成できる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
ボタン指数３の石炭原料１００部に澱粉を１０部、水２０部をブレンドし１０ｍｍ径の円柱状に押し出し成形した後、還元ガス雰囲気で７００℃まで昇温して乾留をおこない、８００℃で２時間乾留炭１ｇ当たり０．６６ｇ／ｈｒの水蒸気を加えて賦活をおこない活性炭を製造した。
【００１５】
（実施例２）
ボタン指数３の石炭原料１００部に澱粉を１０部をブレンドし、１０ｍｍ×１２ｍｍのブリケット状に圧縮成形した後、還元ガス雰囲気で７００℃まで昇温して乾留をおこない、８００℃で２時間乾留炭１ｇ当たり０．６６ｇ／ｈｒの水蒸気を加えて賦活をおこない活性炭を製造した。
【００１６】
（実施例３）
ボタン指数３の石炭原料１００部にカルボキシメチルセルロースを５部、水２０部をブレンドし１０ｍｍ径の円柱状に押し出し成形した後、還元ガス雰囲気で７００℃まで昇温して乾留をおこない、８００℃で２時間乾留炭１ｇ当たり０．６６ｇ／ｈｒの水蒸気を加えて賦活をおこない活性炭を製造した。
【００１７】
（比較例１）
ボタン指数３の石炭原料１００部にコールタールを２０部、水１５部をブレンドし１０ｍｍ径の円柱状に押し出し成形した後、還元ガス雰囲気で７００℃まで昇温して乾留をおこない、８００℃で２時間乾留炭１ｇ当たり０．６６ｇ／ｈｒの水蒸気を加えて賦活をおこない活性炭を製造した。
【００１８】
（比較例２）
ボタン指数３の石炭原料１００部にコールタールを１０部、水２０部をブレンドし１０ｍｍ径の円柱状に押し出し成形したが成形性が不良で所定の形状の造粒成形物が得られなかった。
（比較例３）
ボタン指数３の石炭原料１００部に澱粉を３５部、水２０部をブレンドし１０ｍｍ径の円柱状に押し出し成形したが、有機物バインダーが規定量より多いため所定の形状の造粒成形物が得られなかった。
【００１９】
（比較例４）
ボタン指数３の石炭原料１００部に澱粉を０．５部、水１５部をブレンドし１０ｍｍ径の円柱状に押し出し成形しが、有機物バインダーが規定量より少ないため所定の形状の造粒成形物が得られなかった。
（比較例５）
ボタン指数３の石炭原料１００部に澱粉を０．５部加え１０ｍｍ×１２ｍｍのブリケット状に圧縮成形した。この成形物を比較例１と同様の条件で乾留、賦活処理をおこない活性炭を製造した。
【００２０】
（比較例６）
ボタン指数１の石炭原料１００部に澱粉を１０部、水２０部をブレンドし１０ｍｍ径の円柱状に押し出し成形した後、還元ガス雰囲気で７００℃まで昇温して乾留をおこない、８００℃で２時間乾留炭１ｇ当たり０．６６ｇ／ｈｒの水蒸気を加えて賦活をおこない活性炭を製造した。
【００２１】
以上の各乾留試料についての試作評価結果を表１に示す。
表１に示したようにバインダーにコールタールを使用した比較例１は乾留時に膨れが発生するのに対し、澱粉をバインダーとした実施例１、実施例２、カルボキシメチルセルロースをバインダーに使用した実施例３では膨れが発生しなかった。
【００２２】
また、比較例２のようにバインダーのコールタールを少なくすると成形ができない。さらに、バインダーの澱粉の添加量が１重量部未満の比較例５では膨れの抑制効果は低く、３０重量部以上の比較例３では粘着性が強過ぎるため成形が困難になる。バインダーの量が少ないと比較例２、比較例４のように成形が困難となる。
【００２３】
また同じ条件でも比較例６のボタン指数が１の粘結性が低い石炭原料であれば乾留物の強度は低くなってしまう。
【００２４】
【表１】
表２に上記の各乾留物を賦活処理した活性炭の各試料の評価結果を示す。実施例１、実施例２の粘結炭ベースで澱粉を有機物バインダーとして使用して膨れをコントロールした活性炭の方が、強度、着火点が高く、通気後の強度低下も見られない。
これに対して比較例１、５は膨れの発生によりドラム強度、ガス通気後のドラム強度が低下している。また比較例６は、使用原料のボタン指数が小さいため、石炭原料の内部溶着不足で強度、着火点が低下している。
【００２６】
【表２】
なお、表１および表２に記載の評価方法は以下の通りである。
充填密度：乾燥サンプルを１０００ｍｌ（８０ｍｍφ）のメスシリンダーに活性炭を流し込み重量を測定した。
衝撃強度：サンプル１０ｍｌに３２８ｇのハンマーを円筒中４１５ｍｍの高さより１０回落とした後３２Ｍｅの篩別残量を測定した。
【００２８】
ロガ強度：活性炭３０ｇをロガ試験機（２２５ｍｍφ×７０ｍｍ）で速度５０ｒｐｍにて１０００回転後の７Ｍｅの篩別残量を測定した。
ＳＯ2吸着：サンプル１００ｍｌに混合ガス２６ＮＬ／ｍｉｎ（ＳＯ2；１０２０ｐｐｍ、Ｏ2；６．４％、Ｈ2Ｏ；９．８％、Ｎ2バランス）を１２０℃で５ｈｒ吸着し４００℃で３ｈｒ脱離処理した。
【００２９】
通気試験：サンプル２００ｍｌに混合ガス（ＳＯ2；１６０ｐｐｍ、ＮＯ；１６０ｐｐｍ、ＮＨ3；２００ｐｐｍ、Ｏ2；６．４％、Ｈ2Ｏ；９．８％、Ｎ2バランス）をＮＬ／ｍｉｎ×４０ｈｒ通気後の劣化を調べた。
以上の様に特定のボタン指数の範囲の粘結炭に、澱粉などの有機物バインダーを添加することにより、排ガス処理用として有効な活性炭が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の活性炭の製造方法では、粘結炭を前処理したり、粘結炭の配合比率を低下させること無く特定の有機物バインダーを特定量配合することにより、生成乾留物の溶着度を調整することができる。したがって、石炭の前処理を必要とせず、強度の高い活性炭が安価に製造でき排ガス処理用に有用な活性炭が容易に得られる。
Claims (3)
- ボタン指数を３以上４以下に調製した粘結炭単独あるいは粘結炭と非粘結炭の混合物からなる粉末石炭原料１００重量部に対し水に溶解あるいは分散可能な有機物バインダーを１〜３０重量部添加して造粒成形する成形工程と、該成形物を加熱して乾留する乾留工程とからなることを特徴とする排ガス処理用の活性炭の製造方法。
- 有機物バインダーはセルロース系有機物である請求項１に記載の活性炭の製造方法。
- 乾留工程の後は、該乾留物を賦活する賦活工程を実施する請求項１に記載の活性炭の製造方法。
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| JP32302197A JP4143150B2 (ja) | 1997-11-25 | 1997-11-25 | 活性炭の製造方法 |
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