JP4628408B2 - Method for producing alkali-activated charcoal and pulverizing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、賦活処理後の反応容器内に存在するアルカリ賦活炭を含む混合物の回収効率が良いアルカリ賦活炭の製造方法、およびこの方法においてアルカリ賦活炭を含有する塊状混合物を粉砕するための装置に関するものである。   The present invention relates to a method for producing alkali-activated charcoal having a high recovery efficiency of a mixture containing alkali-activated charcoal present in a reaction vessel after activation treatment, and an apparatus for pulverizing a block mixture containing alkali-activated charcoal in this method It is about.

アルカリ賦活や水蒸気賦活等の賦活処理により、石油コークス等の炭素質物質から賦活炭が製造されている。アルカリ賦活は、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物を賦活剤として使用し、バッジ式反応炉やトンネル炉等の反応炉(例えば、特許文献1〜4参照)の内部で炭素質物質を賦活処理する方法であり、このアルカリ賦活には、当該賦活により得られるアルカリ賦活炭の比表面積を大きくできること、およびアルカリ賦活炭の細孔分布の制御が容易であること等の一般的な水蒸気賦活にはない特徴がある。このアルカリ賦活炭は、電気二重層キャパシタの電極材料、触媒担体、吸着剤等に使用され、その需要が拡大傾向にある。   Activated charcoal is produced from carbonaceous materials such as petroleum coke by activation treatment such as alkali activation and steam activation. Alkaline activation uses an alkali metal compound such as potassium hydroxide as an activator, and activates a carbonaceous substance inside a reaction furnace (for example, see Patent Documents 1 to 4) such as a badge-type reaction furnace or a tunnel furnace. This alkali activation is not a general steam activation such as that the specific surface area of the alkali activated charcoal obtained by the activation can be increased and that the pore distribution of the alkali activated charcoal is easy to control. There are features. This alkali activated charcoal is used for electrode materials, catalyst carriers, adsorbents and the like of electric double layer capacitors, and the demand thereof is increasing.

ところで、アルカリ賦活を採用した場合、賦活処理に使用した反応容器を冷却することになり、その冷却後の反応容器内には、アルカリ賦活炭、アルカリ金属、酸化アルカリ金属、アルカリ金属の炭酸塩等の硬質の塊状混合物が存在することになる。アルカリ賦活炭が塊状混合物に含まれているため、反応容器内部の塊状混合物を回収する必要が生じる。この回収のための方法としては、本願出願人が特許文献3において開示しているように、塊状混合物に注水するものがある。当該方法によれば、塊状混合物においてアルカリ賦活炭同士を結着している成分が水に溶解するので、アルカリ賦活炭の回収が可能である。
特開平2−97414号公報 特開平3−294780号公報 特開平5−306109号公報 特開2007−15870号公報
By the way, when the alkali activation is adopted, the reaction vessel used for the activation treatment will be cooled, and in the reaction vessel after the cooling, alkali activated carbon, alkali metal, alkali metal oxide, alkali metal carbonate, etc. There will be a hard lump mixture. Since alkali activated charcoal is contained in the massive mixture, it is necessary to recover the massive mixture inside the reaction vessel. As a method for this recovery, as disclosed in Patent Document 3 by the present applicant, there is a method of pouring water into a massive mixture. According to the method, since the components binding the alkali activated charcoal in the massive mixture are dissolved in water, the alkali activated charcoal can be recovered.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-97414 JP-A-3-294780 JP-A-5-306109 JP 2007-15870 A

しかしながら、上記注水による回収において、十分に冷却させた塊状混合物に注水する場合、アルカリ賦活炭同士を結着している成分を溶解させるための時間は、長くなってしまう。その注水後の放置時間が短いと、容器内の塊状混合物を回収できる量が少なくなり、その結果として、注水回数が多くなり易い。そのため、たとえ一回の注水量であっても、アルカリ賦活炭を多く回収できる技術が望まれる。   However, in the recovery by water injection, when water is poured into a sufficiently cooled massive mixture, the time for dissolving the components binding the alkali activated carbons becomes long. If the standing time after the water injection is short, the amount of the massive mixture in the container that can be collected decreases, and as a result, the number of water injections tends to increase. Therefore, even if it is the amount of water injection once, the technique which can collect | recover many alkali activated charcoal is desired.

本発明は、上記事情に鑑み、アルカリ賦活炭の回収効率に優れるアルカリ賦活炭の製造方法、およびこの方法の実施に際して使用されるアルカリ賦活炭を含有する塊状混合物を粉砕するための装置の提供を目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention provides a method for producing alkali-activated charcoal excellent in the recovery efficiency of alkali-activated charcoal, and an apparatus for pulverizing a block mixture containing alkali-activated charcoal used in the implementation of this method. Objective.

本発明者らは、アルカリ賦活処理および冷却処理を行った後に容器内に存在する塊状混合物に注水し、塊状混合物中のアルカリ賦活炭同士を結着している成分を溶解するだけではなく、塊状混合物自体を粉砕する手段を見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventors injected the water into the massive mixture present in the container after performing the alkali activation treatment and the cooling treatment, and not only dissolve the components binding the alkali activated charcoal in the massive mixture, but also in the bulk form. A means for pulverizing the mixture itself has been found, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係るアルカリ賦活炭の製造方法は、容器内に仕込まれた炭素質物質およびアルカリ金属化合物を加熱する賦活処理工程と、前記加熱により生じた混合物を冷却し、該混合物が塊状化する冷却工程と、前記容器内の塊状混合物に注水して、該塊状混合物の少なくとも一部を粉砕する注水工程と、前記塊状混合物の粉砕物を回収する回収工程とを有することを特徴とする。ここで「アルカリ賦活炭」とは、前記賦活処理工程において行われる加熱により、炭素質物質の表面に細孔が生じ、比表面積および細孔容積が大きくなったものをいう。   That is, the method for producing alkali-activated charcoal according to the present invention includes an activation treatment step of heating a carbonaceous material and an alkali metal compound charged in a container, and cooling the mixture generated by the heating, whereby the mixture is agglomerated. And a cooling step of pouring water into the massive mixture in the container to pulverize at least a part of the massive mixture, and a recovery step of collecting the pulverized product of the massive mixture. Here, “alkaline activated charcoal” refers to the one in which pores are generated on the surface of the carbonaceous material due to heating performed in the activation treatment step, and the specific surface area and pore volume are increased.

前記注水工程における粉砕を生じさせるには、表面温度が75℃以上の前記容器内の塊状混合物に、前記賦活処理工程におけるアルカリ金属化合物の1.0質量倍以上の水を、前記アルカリ金属化合物1kg当たり30g/分以上の速度で注水すると良い。アルカリ賦活炭の回収効率をより優れるものとするには、表面温度が120℃以上の前記塊状混合物に、前記アルカリ金属化合物の1.5質量倍以上の水を、前記アルカリ金属化合物1kg当たり100g/分以上の速度で注水することが好ましい。   In order to cause pulverization in the water pouring step, water of 1.0 mass times or more of the alkali metal compound in the activation treatment step is added to the massive mixture in the container having a surface temperature of 75 ° C. or more, and 1 kg of the alkali metal compound. Water may be injected at a rate of 30 g / min or more. In order to further improve the recovery efficiency of the alkali activated carbon, the mass mixture having a surface temperature of 120 ° C. or more is added with water at least 1.5 times the mass of the alkali metal compound by 100 g / kg of the alkali metal compound. It is preferable to inject water at a rate of at least minutes.

本発明に係る粉砕装置は、容器内に仕込まれた炭素質物質およびアルカリ金属化合物を加熱し、該加熱により生じた混合物を冷却して生成した前記容器内の塊状混合物を粉砕するためのものであって、内部に不活性ガスが導入されると共に排気ガスを放出する機構を有し、かつ、前記容器を収容可能な注水室と、前記注水室に収容された容器内の塊状混合物に注水して、該塊状混合物の少なくとも一部を粉砕するための注水機とを有することを特徴とする。この回収装置を備えるアルカリ賦活炭の製造装置も、本発明に該当する。   A pulverizing apparatus according to the present invention is for pulverizing a massive mixture in a container produced by heating a carbonaceous material and an alkali metal compound charged in the container and cooling the mixture produced by the heating. And having a mechanism for introducing exhaust gas into the interior and discharging exhaust gas, and pouring water into a water injection chamber capable of accommodating the container, and a massive mixture in the container accommodated in the water injection chamber. And a water injector for pulverizing at least a part of the massive mixture. An apparatus for producing alkali-activated charcoal provided with this recovery device also corresponds to the present invention.

本発明によれば、アルカリ賦活炭を含有する容器内の塊状混合物に注水し、この塊状混合物を粉砕するので、アルカリ賦活炭を効率良く回収できる。   According to the present invention, water is poured into the massive mixture in the container containing the alkali activated charcoal and the massive mixture is pulverized, so that the alkali activated charcoal can be efficiently recovered.

以下に、本実施形態に係るアルカリ賦活炭の製造方法に基づき、本発明に係るアルカリ賦活炭の製造方法を説明する。この本実施形態の製造方法は、以下の賦活処理工程、冷却工程、注水工程、および回収工程を有する。   Below, based on the manufacturing method of the alkali activated carbon which concerns on this embodiment, the manufacturing method of the alkali activated carbon which concerns on this invention is demonstrated. The manufacturing method of this embodiment includes the following activation treatment process, cooling process, water injection process, and recovery process.

(賦活処理工程)
賦活処理工程では、容器内への炭素質物質およびアルカリ金属化合物の仕込みと、これら容器内の炭素質物質等の加熱が行われる。その加熱により、炭素質物質が賦活処理される。ここで、「賦活処理」とは、炭素質物質の表面に細孔を形成して、比表面積および細孔容積を大きくする処理である。
(Activation process)
In the activation process, the carbonaceous material and the alkali metal compound are charged into the container, and the carbonaceous material and the like in the container are heated. The carbonaceous material is activated by the heating. Here, the “activation process” is a process for forming pores on the surface of the carbonaceous material and increasing the specific surface area and the pore volume.

活性炭原料として公知の炭素質物質を、本実施形態の炭素質物質として使用できる。また、使用する炭素質物質は、特に限定されない。本製造方法で使用できる炭素質物質としては、例えば、木材、おが屑、木炭、ヤシガラ、セルロース系繊維、合成樹脂(例えばフェノール樹脂、フラン樹脂)等の難黒鉛化性炭素;ピッチ(例えば、メソフェーズピッチ)、コークス(例えば、ピッチコークス、ニードルコークス、フリュードコークス)、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、PAN等の易黒鉛化性炭素;およびこれらの混合物が挙げられる。必要に応じて、炭化処理を行ったものを炭素質物質として使用しても良い。炭化処理とは、高温(例えば、900〜1000℃)の窒素等の不活性ガス中に炭素質物質を置き、炭素質物質の炭化を進行させる処理である。   A carbonaceous material known as an activated carbon raw material can be used as the carbonaceous material of the present embodiment. Moreover, the carbonaceous material to be used is not specifically limited. Examples of carbonaceous materials that can be used in this production method include non-graphitizable carbon such as wood, sawdust, charcoal, coconut husk, cellulosic fiber, synthetic resin (eg, phenol resin, furan resin); pitch (eg, mesophase pitch) ), Coke (for example, pitch coke, needle coke, fluid coke), graphitizable carbon such as polyvinyl chloride, polyimide, PAN; and mixtures thereof. If necessary, carbonized material may be used as a carbonaceous material. The carbonization treatment is a treatment in which a carbonaceous material is placed in an inert gas such as nitrogen at a high temperature (for example, 900 to 1000 ° C.) and carbonization of the carbonaceous material proceeds.

アルカリ金属化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等の水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム等の炭酸塩;が挙げられる。これらの一種または二種以上を選択すれば良く、水酸化カリウムを選択することが好ましい。そして、アルカリ金属化合物の使用量は、炭素質物質の質量の0.5〜10倍であると良い。この使用量が多量である程、アルカリ賦活炭の比表面積および平均細孔径が大きくなり、少量である程、その賦活炭の比表面積および平均細孔径が小さくなる。   Examples of the alkali metal compound include hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide; carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate, and lithium carbonate. One or more of these may be selected, and potassium hydroxide is preferably selected. And the usage-amount of an alkali metal compound is good in it being 0.5-10 times the mass of a carbonaceous substance. The larger the amount used, the larger the specific surface area and average pore diameter of the alkali activated charcoal, and the smaller the amount used, the smaller the specific surface area and average pore diameter of the activated charcoal.

なお、アルカリ金属化合物を容器に仕込む場合、炭素質物質との混合を十分とするために、アルカリ金属化合物の水溶液を使用しても良い。このときの水の使用量は、アルカリ金属化合物の0.05〜10質量倍であると良い。アルカリ金属化合物の水溶液を使用する場合には、賦活処理のための加熱を行う前に、容器内の水分の突沸防止のための水分除去を目的として、賦活処理における加熱温度よりも低温の加熱を行なうことが好ましい。   In addition, when preparing an alkali metal compound in a container, you may use the aqueous solution of an alkali metal compound, in order to fully mix with a carbonaceous substance. The amount of water used at this time is preferably 0.05 to 10 times by mass of the alkali metal compound. When using an aqueous solution of an alkali metal compound, before heating for the activation treatment, heating at a temperature lower than the heating temperature in the activation treatment is performed for the purpose of removing moisture to prevent bumping of moisture in the container. It is preferable to do so.

賦活処理のための加熱を、アルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気下;または減圧下(真空中);等で行う。概ね400〜900℃程度の温度で加熱を行うと良い。アルカリ賦活炭の比表面積および平均細孔径は、加熱温度が低いと小さくなる傾向があり、加熱温度が高いと大きくなる傾向がある。   Heating for the activation treatment is performed under an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen; or under reduced pressure (in a vacuum); Heating is preferably performed at a temperature of about 400 to 900 ° C. The specific surface area and average pore diameter of alkali activated carbon tend to decrease when the heating temperature is low, and tend to increase when the heating temperature is high.

(冷却工程)
冷却工程では、容器に内在する賦活処理で生成した活性炭、アルカリ金属、およびアルカリ金属化合物等の混合物を冷却する。表面温度が低下した混合物は、塊状化する。この混合物の表面温度が300℃以下であれば、当該混合物が塊状化することが確認されており、本冷却工程では、容器内の溶融状態にある混合物が表面硬質の塊状混合物になる程度の冷却を行えば足りる。但し、その塊状混合物の表面温度を常温(25℃)以下にする必要は無い。後述する通り、注水工程における塊状混合物の粉砕を行うには、塊状混合物の表面温度が、通常、常温を超えていることが必要だからである。
(Cooling process)
In the cooling step, a mixture of activated carbon, alkali metal, alkali metal compound, and the like generated by the activation treatment inherent in the container is cooled. The mixture having a reduced surface temperature is agglomerated. If the surface temperature of this mixture is 300 ° C. or less, it has been confirmed that the mixture is agglomerated, and in this cooling step, cooling is performed to such an extent that the mixture in a molten state in the container becomes a hard surface agglomerated mixture. It is enough to do. However, it is not necessary to make the surface temperature of the block mixture below normal temperature (25 ° C.). This is because, as will be described later, in order to pulverize the massive mixture in the water injection step, it is necessary that the surface temperature of the massive mixture usually exceeds room temperature.

本工程における冷却態様は特に限定されない。例えば、混合物を収容する容器を不活性ガス雰囲気下または減圧下(真空中)等に置いて冷却を行う。冷却により塊状化した混合物とこれを収容する容器とは固着しており、そのままでは容器から塊状混合物を取り出せない状態になる。   The cooling mode in this step is not particularly limited. For example, cooling is performed by placing a container containing the mixture under an inert gas atmosphere or under reduced pressure (in a vacuum). The mixture agglomerated by cooling and the container that accommodates the mixture are fixed, so that the agglomerated mixture cannot be taken out from the container as it is.

(注水工程)
注水工程では、容器内の塊状混合物に注水することにより、その塊状混合物の少なくとも一部を粉砕する。注水で引き起こされる発熱と急激な発泡により、塊状混合物が粉砕され、この粉砕が生じれば、塊状混合物と水の接触面積が拡大することになって、粉砕が加速する。なお、前述の発熱と急激な発泡は、炭素質物質の賦活により生じたアルカリ金属、アルカリ金属酸化物等が水と反応することにより生じ(このとき水素ガスの発生が伴う)、当該反応を経て大気中でも安定な水酸化アルカリ金属が生成する。
(Water injection process)
In the water injection step, at least a part of the massive mixture is pulverized by pouring water into the massive mixture in the container. The massive mixture is pulverized by heat generation caused by water injection and rapid foaming, and if this pulverization occurs, the contact area of the massive mixture and water is increased, and the pulverization is accelerated. The heat generation and rapid foaming described above are caused by the reaction of alkali metal, alkali metal oxide, etc. generated by the activation of the carbonaceous material with water (at this time, accompanied by generation of hydrogen gas), and through this reaction. A stable alkali metal hydroxide is generated even in the atmosphere.

注水工程で塊状混合物の粉砕を生じさせるためには、塊状混合物の温度、注水量、および注水速度が重要である。   In order to cause pulverization of the massive mixture in the water pouring step, the temperature of the massive mixture, the amount of water to be poured, and the water injection speed are important.

塊状混合物の粉砕は、その混合物の表面温度が常温であると生じない。塊状混合物の表面温度が高いほど、その粉砕が生じやすく、75℃以上の表面温度であると良い。塊状混合物の粉砕量を増加させるには、その表面温度が120℃以上であることが好ましく、145℃以上であることがより好ましい。一方で、塊状混合物の表面温度が高すぎると、発泡量が多くなりすぎて、この発泡がアルカリ賦活炭と共に容器内から吹き出る場合がある。そのため、注水時の温度上限は制限されていることが望ましく、その温度上限は400℃程度であれば良い。   The pulverization of the massive mixture does not occur when the surface temperature of the mixture is normal temperature. The higher the surface temperature of the massive mixture, the easier it is to pulverize, and the surface temperature should be 75 ° C. or higher. In order to increase the pulverization amount of the massive mixture, the surface temperature is preferably 120 ° C. or higher, and more preferably 145 ° C. or higher. On the other hand, if the surface temperature of the massive mixture is too high, the amount of foaming becomes too large, and this foaming may blow out from the container together with the alkali activated carbon. Therefore, it is desirable that the temperature upper limit at the time of water injection is limited, and the temperature upper limit may be about 400 ° C.

注水量が少ないと、塊状混合物を粉砕に至らしめるための発熱と急激な発泡が生じないため、その量を適宜定める必要がある。粉砕を生じさせると共に、塊状混合物中の活性成分(アルカリ金属元素)を不活性化できる量の水を使用すると良く、注水量は、賦活処理工程で使用したアルカリ金属化合物の1.0質量倍以上であると良い。好ましい注水量は、アルカリ金属化合物の1.5倍以上の注水量である。一方で、注水量の上限は特に限定されないが、注水量が過剰であると、粉砕物等が発泡に伴って容器外に流出することになるので、容器の容量および形状を考慮して注水量を適宜決定すると良い。   If the amount of water injection is small, heat generation and rapid foaming to bring the massive mixture to pulverization do not occur, and the amount needs to be appropriately determined. It is advisable to use an amount of water that can pulverize and inactivate the active ingredient (alkali metal element) in the bulk mixture, and the amount of water injection is 1.0 mass times or more of the alkali metal compound used in the activation treatment step. Good to be. A preferable amount of water injection is 1.5 times or more of the alkali metal compound. On the other hand, the upper limit of the water injection amount is not particularly limited, but if the water injection amount is excessive, the crushed material etc. will flow out of the container with foaming, so the water injection amount considering the capacity and shape of the container May be determined as appropriate.

注水速度については、その速度が遅い場合、塊状混合物の粉砕が生じ難くなる。そのため、急速注水する必要がある。この注水速度は、賦活処理工程で使用したアルカリ金属化合物1kg当たり30g/分以上の速度で注水すると良く、粉砕量を多量とするには、100g/分以上であることが好ましく、150g/分以上であることがより好ましい。   As for the water injection speed, when the speed is low, pulverization of the massive mixture is difficult to occur. Therefore, rapid water injection is necessary. The water injection rate is preferably 30 g / min or more per 1 kg of the alkali metal compound used in the activation treatment step. In order to increase the pulverization amount, it is preferably 100 g / min or more, and 150 g / min or more. It is more preferable that

以上の通り、塊状混合物の表面温度、注水量、および注水速度が、その混合物の粉砕に影響を与える。一回の注水でアルカリ賦活炭の全部または略全部を回収できるまでに塊状混合物を粉砕するためには、塊状混合物の表面温度が120℃以上、注水量が賦活処理工程で使用したアルカリ金属化合物の1.5質量倍以上、かつ、注水速度が賦活処理工程で使用したアルカリ金属化合物1kg当たり100g/分以上に設定されていると良い。   As described above, the surface temperature, the water injection amount, and the water injection speed of the massive mixture affect the pulverization of the mixture. In order to pulverize the lump mixture until all or almost all of the alkali activated charcoal can be recovered with a single water injection, the surface temperature of the lump mixture is 120 ° C. or higher, and the amount of water injected is that of the alkali metal compound used in the activation treatment process. It is preferable that the water injection rate is set to 100 g / min or more per 1 kg of the alkali metal compound used in the activation treatment step.

塊状混合物への注水により、水素ガスが発生する。この水素ガスの酸化反応による爆発を予防するために、塊状混合物を収容する容器をアルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気下に置いた状態で、塊状混合物への注水を行うことが好ましい。   Hydrogen gas is generated by water injection into the massive mixture. In order to prevent the explosion due to the oxidation reaction of hydrogen gas, it is preferable to inject water into the massive mixture in a state where the container containing the massive mixture is placed in an inert gas atmosphere such as argon or nitrogen.

図1は、塊状混合物を粉砕するための装置の一例の概略構成図である。図示の装置は、塊状混合物に注水するための水を一時的に貯留する貯留槽1と、貯留槽1の下方に設置され、塊状混合物の粉砕が行われる注水室4を備える。貯留槽1の上部には、その内部への水供給路になる送水管1aが接続されている。一方、注水室4の上部には、その内部を不活性ガス雰囲気にするためのガスを導入するためのガス導入管4aと、注水室4の内部ガスの排気路になる排気管4bが設けられている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of an apparatus for pulverizing a massive mixture. The illustrated apparatus includes a storage tank 1 that temporarily stores water for pouring water into the massive mixture, and a water injection chamber 4 that is installed below the storage tank 1 and pulverizes the massive mixture. Connected to the upper part of the storage tank 1 is a water supply pipe 1 a that serves as a water supply path to the inside of the storage tank 1. On the other hand, an upper portion of the water injection chamber 4 is provided with a gas introduction pipe 4a for introducing a gas for making the inside of the water injection chamber 4 an inert gas atmosphere, and an exhaust pipe 4b serving as an exhaust passage for the internal gas of the water injection chamber 4. ing.

そして、図示の装置には、貯留槽1の下部から注水室4の内部に導入された注水管2が設けられており、この注水管2には、貯留槽1から塊状混合物へ向けて放出される水の流量を計測する流量計7、およびその流量および水の放出を制御する制御弁3(例えば、電磁弁)が備えられている。   The illustrated apparatus is provided with a water injection pipe 2 introduced from the lower part of the storage tank 1 into the water injection chamber 4. The water injection pipe 2 is discharged from the storage tank 1 toward the massive mixture. A flow meter 7 for measuring the flow rate of water and a control valve 3 (for example, an electromagnetic valve) for controlling the flow rate and release of water are provided.

図1に示す装置を使用して、塊状混合物の粉砕を行う場合、先ず、塊状混合物6を収容する容器5を注水室4の内部に配置させる。ここで、図1に表される通り、容器5はその上部が開口しており、この開口の一部を残して閉鎖する蓋5aが容器5の上端に備えられている。その蓋5aは、中央部に注がれた水を容器5内に流入させるための、貫通孔を有する。   When pulverizing a massive mixture using the apparatus shown in FIG. 1, first, a container 5 that accommodates the massive mixture 6 is placed inside the water injection chamber 4. Here, as shown in FIG. 1, the upper portion of the container 5 is opened, and a lid 5 a that closes with a part of the opening is provided at the upper end of the container 5. The lid 5a has a through hole for allowing water poured into the central portion to flow into the container 5.

注水室4の内部に容器5を配置させた後、注水による塊状混合物6の粉砕が終了するまで、ガス導入管4aから注水室4の内部に不活性ガスが導入される。この導入に伴って、排気管4bから注水室4内部のガスが放出され、排出ガスは不図示の装置により回収される。   After the container 5 is arranged inside the water injection chamber 4, an inert gas is introduced into the water injection chamber 4 from the gas introduction pipe 4a until the pulverization of the massive mixture 6 by water injection is completed. Along with this introduction, the gas inside the water injection chamber 4 is released from the exhaust pipe 4b, and the exhaust gas is recovered by a device (not shown).

注水室4の内部が不活性ガス雰囲気になった後、制御弁3が開き、貯留槽1から塊状混合物6に注水される。つまり、図示の粉砕装置では、貯留槽1、注水管2、および制御弁3が注水機としての役割を果たす。注水後に間も無く、塊状混合物6と水との反応により発熱と発泡が生じ、この発泡等によって塊状混合物6の粉砕が生じる。発泡が生じている間、容器5の上端の蓋5aは、容器5からの水やアルカリ賦活炭の噴出を抑制する。   After the inside of the water injection chamber 4 becomes an inert gas atmosphere, the control valve 3 is opened, and water is injected from the storage tank 1 to the massive mixture 6. That is, in the illustrated pulverizer, the storage tank 1, the water injection pipe 2, and the control valve 3 serve as a water injection machine. Shortly after the water injection, the reaction between the block mixture 6 and water generates heat and foams, and the block mixture 6 is pulverized by this foaming and the like. While foaming is occurring, the lid 5 a at the upper end of the container 5 suppresses the ejection of water and alkali activated carbon from the container 5.

以上に説明した図1の粉砕装置は、本実施形態における注水工程を実現するための装置の一例であり、塊状混合物への注水量を制御可能な注水機を有する粉砕装置である限り、塊状混合物を粉砕することが可能である。また、この注水量を制御可能な注水機を有する粉砕装置を、公知のアルカリ賦活炭製造装置に付加することが可能であり、公知のアルカリ賦活炭製造装置の一部と置換(例えば、特開平5−306109号公報の装置の注水室と置換)することも可能である。   The pulverizing apparatus of FIG. 1 described above is an example of an apparatus for realizing the water pouring step in the present embodiment, and as long as it is a pulverizing apparatus having a water injection machine capable of controlling the amount of water injected into the massive mixture, the massive mixture. Can be crushed. In addition, a pulverization apparatus having a water injection machine capable of controlling the amount of water injection can be added to a known alkali activated charcoal production apparatus and replaced with a part of a known alkali activated charcoal production apparatus (for example, It is also possible to replace the water injection chamber of the device of Japanese Patent No. 5-306109.

(回収工程)
回収工程では、容器内からアルカリ賦活炭、水酸化アルカリ金属、水等の混合物を排出させ、アルカリ賦活炭を回収する。
(Recovery process)
In the recovery step, a mixture of alkali activated charcoal, alkali metal hydroxide, water and the like is discharged from the container to recover the alkali activated charcoal.

回収工程後の容器内部には、粉砕されなかった塊状混合物が固着していることがある。そのような容器を使用して新たに炭素質物質の賦活処理を行うと、アルカリ金属化合物と炭素質物質との質量比が予定されていた比と異なってしまうため、容器内への注水を再度行って、塊状混合物を容器内から完全に除去することが好ましい。   A lump mixture that has not been pulverized may adhere to the inside of the container after the collection step. When a new carbonaceous material activation treatment is performed using such a container, the mass ratio of the alkali metal compound and the carbonaceous material will be different from the planned ratio. Preferably, the bulk mixture is removed completely from within the container.

以上の回収工程までの一連の工程により回収されたアルカリ賦活炭には、その表面に水酸化アルカリ金属等が付着している。通常、この付着物を除去するために、アルカリ賦活炭の洗浄および乾燥が行われる。また、アルカリ賦活炭の粒径を調整するための粉砕・分級処理が、任意の処理として行われる。   The alkali activated carbon recovered by the series of steps up to the above recovery step has an alkali metal hydroxide or the like attached to its surface. Usually, in order to remove this deposit, washing | cleaning and drying of alkali activated carbon are performed. Moreover, the grinding | pulverization and classification process for adjusting the particle size of alkali activated carbon is performed as arbitrary processes.

上記アルカリ賦活炭は、従来公知のアルカリ賦活炭と同様、化合物分別用吸着剤、化合物精製用吸着剤、ガス吸着剤、水処理剤、触媒担体、電池用電極材料、電気二重層コンデンサ用電極材料等の種々の用途に使用できる。   The alkali activated charcoal, like the conventionally known alkali activated charcoal, is an adsorbent for compound separation, an adsorbent for compound purification, a gas adsorbent, a water treatment agent, a catalyst carrier, an electrode material for a battery, and an electrode material for an electric double layer capacitor. It can be used for various applications such as.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified and implemented within a range that can meet the purpose described above and below. All of which are within the scope of the present invention.

幅100mm、奥行き100mm、高さ100mmの有底四角筒状のステンレス製容器に、フェノール樹脂を700℃の窒素気流中で2時間置いて得られたフェノール樹脂炭化物と水酸化カリウムを入れ、窒素雰囲気中において、800℃、2時間の賦活処理を行った。賦活処理後の自然冷却により前記容器内の混合物が塊状化し、その塊状混合物の表面温度(熱伝対で測定された温度)が所定温度になってから、イオン交換水を塊状混合物に注いだ。次に、その容器を放置した後、反転させてアルカリ賦活炭を回収した。なお、前記のフェノール樹脂炭化物の使用量、水酸化カリウムの使用量、注水開始時の塊状混合物の表面温度(温度)、塊状混合物への注水量(注水量)、注水速度、塊状混合物の粉砕の有無、および、注水後の塊状混合物放置時間(放置時間)は、後記表1の通りである。   A phenolic resin carbide and potassium hydroxide obtained by placing a phenolic resin in a nitrogen stream at 700 ° C. for 2 hours in a stainless steel container having a bottomed rectangular tube shape having a width of 100 mm, a depth of 100 mm, and a height of 100 mm is placed in a nitrogen atmosphere. Inside, activation treatment was performed at 800 ° C. for 2 hours. The mixture in the container was agglomerated by natural cooling after the activation treatment, and after the surface temperature of the mass mixture (temperature measured by a thermocouple) reached a predetermined temperature, ion-exchanged water was poured into the mass mixture. Next, the container was allowed to stand and then inverted to recover the alkali activated carbon. In addition, the amount of the above-mentioned phenol resin carbide, the amount of potassium hydroxide used, the surface temperature (temperature) of the block mixture at the start of water injection, the amount of water injected into the block mixture (water injection amount), the rate of water injection, the pulverization of the block mixture Presence / absence, and the lump mixture standing time (standing time) after water injection are as shown in Table 1 below.

表1に、上記アルカリ賦活炭の回収後の容器内における塊状混合物の有無、および塊状混合物の残存量を示す。ここでの残存量は、アルカリ賦活炭回収後の容器の質量から予め測定していたその容器の質量を差し引いて算出したものである。   Table 1 shows the presence / absence of the massive mixture in the container after the recovery of the alkali activated carbon and the remaining amount of the massive mixture. The remaining amount here is calculated by subtracting the previously measured mass of the container from the mass of the container after the recovery of the alkali activated carbon.

Figure 0004628408
Figure 0004628408

表1の結果から次のことを確認することができる。
(1)比較例では、注水後に塊状混合物の粉砕が生じず、その上、アルカリ賦活炭回収後の容器内には105gの塊状混合物が残存していた。これに対して、塊状混合物の粉砕が生じた実施例では、比較例よりも4割以上少ない塊状混合物残存量であり、アルカリ賦活炭の回収効率に優れるものであったことを確認できる。
(2)温度(注水開始時における塊状混合物の表面温度)が120℃以上、注水量が水酸化カリウムの1.5質量倍以上、かつ、注水速度が水酸化カリウム1kg当たり100g/分以上である注水条件を満たす実施例2および5〜7は、他の実施例に比べて、塊状混合物の残存量が大幅に少なかったことを確認できる。
The following can be confirmed from the results in Table 1.
(1) In the comparative example, pulverization of the massive mixture did not occur after the water injection, and 105 g of the massive mixture remained in the container after the recovery of the alkali activated carbon. On the other hand, in the Example in which the pulverization of the massive mixture occurred, the residual quantity of the massive mixture was 40% or less than that of the comparative example, and it was confirmed that the recovery efficiency of the alkali activated carbon was excellent.
(2) The temperature (surface temperature of the massive mixture at the start of water injection) is 120 ° C. or higher, the amount of water injection is 1.5 mass times or more of potassium hydroxide, and the water injection rate is 100 g / min or more per kg of potassium hydroxide. In Examples 2 and 5 to 7 that satisfy the water injection conditions, it can be confirmed that the remaining amount of the massive mixture was significantly smaller than in the other examples.

アルカリ賦活炭を含有する塊状混合物を粉砕するための装置の一例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of an example of the apparatus for grind | pulverizing the block mixture containing alkali activated carbon.

符号の説明Explanation of symbols

1 貯留槽
2 注水管
3 制御弁
4 注水室
4a ガス導入管
4b 排気管
5 容器
6 塊状混合物
7 流量計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Storage tank 2 Water injection pipe 3 Control valve 4 Water injection chamber 4a Gas introduction pipe 4b Exhaust pipe 5 Container 6 Mass mixture 7 Flowmeter

Claims (5)

容器内に仕込まれた炭素質物質およびアルカリ金属化合物を加熱する賦活処理工程と、
前記加熱により生じた混合物を冷却し、該混合物が塊状化する冷却工程と、
前記容器内の塊状混合物に注水して、該塊状混合物の少なくとも一部を粉砕する注水工程と、
前記塊状混合物の粉砕物を回収する回収工程とを有することを特徴とするアルカリ賦活炭の製造方法。
An activation treatment step of heating the carbonaceous material and alkali metal compound charged in the container;
Cooling the mixture produced by the heating, and the mixture agglomerates;
A water injection step of pouring water into the massive mixture in the container and pulverizing at least a part of the massive mixture;
And a recovery step of recovering the pulverized product of the massive mixture.
容器内に仕込まれた炭素質物質およびアルカリ金属化合物を加熱する賦活処理工程と、
前記加熱により生じた混合物を冷却し、該混合物が塊状化する冷却工程と、
表面温度が75℃以上の前記容器内の塊状混合物に、前記アルカリ金属化合物の1.0質量倍以上の水を、前記アルカリ金属化合物1kg当たり30g/分以上の速度で注水する注水工程と、
前記注水により粉砕させた前記塊状混合物を回収する回収工程とを有することを特徴とするアルカリ賦活炭の製造方法。
An activation treatment step of heating the carbonaceous material and the alkali metal compound charged in the container;
Cooling the mixture produced by the heating, and the mixture agglomerates;
A water pouring step of pouring 1.0 mass times or more of the alkali metal compound at a rate of 30 g / min or more per kg of the alkali metal compound into the massive mixture in the container having a surface temperature of 75 ° C. or more;
And a recovery step of recovering the massive mixture pulverized by the water injection.
前記注水工程において、表面温度が120℃以上の前記容器内の塊状混合物に、前記アルカリ金属化合物の1.5質量倍以上の水を、前記アルカリ金属化合物1kg当たり100g/分以上の速度で注水する請求項2に記載のアルカリ賦活炭の製造方法。   In the water pouring step, water of 1.5 mass times or more of the alkali metal compound is poured into the massive mixture in the container having a surface temperature of 120 ° C. or higher at a rate of 100 g / min or more per kg of the alkali metal compound. The manufacturing method of the alkali activated carbon of Claim 2. 容器内に仕込まれた炭素質物質およびアルカリ金属化合物を加熱し、該加熱により生じた混合物を冷却して生成した前記容器内の塊状混合物を粉砕するための粉砕装置であって、
内部に不活性ガスが導入されると共に排気ガスを放出する機構を有し、かつ、前記容器を収容可能な注水室と、
前記注水室に収容された容器内の塊状混合物に注水して、該塊状混合物の少なくとも一部を粉砕するための注水機とを有することを特徴とする粉砕装置。
A pulverizing apparatus for pulverizing a massive mixture in the container produced by heating a carbonaceous material and an alkali metal compound charged in the container and cooling a mixture generated by the heating,
A water injection chamber having a mechanism for introducing exhaust gas into the interior and discharging exhaust gas, and capable of accommodating the container;
A pulverizing apparatus comprising: a water injector for injecting water into a massive mixture in a container accommodated in the water injection chamber and pulverizing at least a part of the massive mixture.
請求項4に記載の粉砕装置を備えるアルカリ賦活炭の製造装置。   An apparatus for producing alkali-activated charcoal comprising the pulverizing apparatus according to claim 4.
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