JP5282323B2 - 炭化物及び分解生成物の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)過熱水蒸気処理とマイクロ波処理を併用して有機物から炭化物及び/又は分解生成物を製造する方法であって、1)過熱水蒸気とマイクロ波が共存する炉内の空間に有機物原料を投入し、2)その際に、炉内に導入した水蒸気をマイクロ波吸収性セラミックヒータで加熱して、500℃以下、500−700℃、700℃以上の温度で高精度に温度制御した過熱水蒸気を生成し、該過熱水蒸気を、該ヒータ直上に位置させた試料室に投入した有機物原料に供給して所定の温度領域で炭化及び/又は賦活反応を進行させて、あるいは更に生成した炭化物間の放電を利用して、炭化物及び/又は分解生成物を製造する、ことを特徴とする炭化物及び/又は分解生成物の製造方法。
(2)上記有機物が、廃材、石炭、石油残渣、石油コークス、石油ピッチ、藻類、鋸屑、プラスチック、又は廃衣類である、前記(1)に記載の炭化物及び/又は分解成生物の製造方法。
(3)有機物から300m2/g以上の比表面積を有する炭化物を1回の工程で製造する、前記(1)に記載の炭化物の製造方法。
(4)500℃以下の過熱水蒸気を有機物と接触させることで有機物の炭化を進行させる、前記(1)に記載の炭化物の製造方法。
(5)600℃以上に過熱水蒸気を昇温させることで炭化物の賦活反応を進行させる、前記(1)に記載の炭化物の製造方法。
(6)700℃以上でマイクロ波照射による炭素物の放電を利用することで、炭化物をガス化させ、少なくとも水素ガスを含む分解生成物を製造する、前記(1)に記載の分解生成ガスの製造方法。
(7)前記(1)から(6)のいずれかに記載の炭化物又は分解生成物の製造方法に使用する装置であって、
導入した水蒸気を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生用のマイクロ波吸収性セラミックヒータ、被処理材料の有機物原料を投入する試料室、該有機物原料にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置を具備した有機物原料から炭化物及び分解生成物を製造する装置からなり、過熱水蒸気発生用のセラミックヒータがマイクロ波照射装置内に存在し、かつ試料室がヒータ直上に存在し、それにより、試料室内の被処理材料に供給する過熱水蒸気の温度を500℃以下、500−700℃、700℃以上の温度で高精度に制御し、かつ大容量の過熱水蒸気を発生させることを可能としたこと、を特徴とする炭化物及び/又は分解生成物製造装置。
(8)上記過熱水蒸気発生用のセラミックヒータが、マイクロ波吸収性の炭化珪素、又はジルコニア材料で構成される、前記(7)に記載の装置。
(9)上記有機物に供給する過熱水蒸気の温度を所定の温度領域に高精度に制御する過熱水蒸気の温度制御手段を有する、前記(7)に記載の装置。
本発明は、過熱水蒸気処理とマイクロ波処理を併用して有機物から炭化物及び/又は分解生成物を製造する方法であって、1)過熱水蒸気とマイクロ波が共存する炉内の空間に有機物原料を投入すること、2)その際に、炉内に導入した水蒸気をセラミックヒータで加熱して、高精度に温度制御した過熱水蒸気を該ヒータ直上に位置させた有機物原料に供給して所定の温度領域で炭化及び/又は賦活反応を進行させて、あるいは更に生成した炭化物間の放電を利用して炭化物及び/又は分解生成物を製造すること、を特徴とするものである。
(1)500℃以下の大容量の過熱水蒸気とマイクロ波が共存する空間に有機物原料を投入することで、部材内に比表面積の高い部位と低い部位とが混在しない、即ち、炭化斑の少ない炭化物を得ることができる。
(2)上記(1)の後、500℃以上の過熱水蒸気を流通させることで、炭化物の賦活を進行させることができ、かつマイクロ波が照射されているため、賦活に斑の無い、即ち、部材内で比表面積の差が少ない活性炭を得ることができる。
(3)一方、上記(2)の後、700℃以上の過熱水蒸気中を流通させ、マイクロ波照射を行うことで、炭化物間で放電が始まり、瞬時にガス化が進行するため、水素を含む分解生成物を効率よく製造することが可能となる。
(4)有機物をマイクロ波と過熱水蒸気が共存する空間に投入することで、炭化の前処理なしに650℃以下で300−700m2/gの比表面積を有する中品位の活性炭を1時間以内に製造することができる。
(5)650℃以上では、マイクロ波照射に起因する炭化物間の放電と過熱水蒸気の存在により瞬時に水素ガス等が得られる。
マイクロ波照射を行わず、通常の電気炉を用いて、アルゴン中、あるいは誘導加熱を用いて発生させた過熱水蒸気中で、実施例と同様にコットンの処理を行った。処理温度は、この場合は電気炉内の試料から、1cm以内の熱電対の温度とした。また、昇温、保持時間と共に、実施例と同様の条件を適用した。表2に、コットンの雰囲気、処理温度に対する活性炭の収率と比表面積を示す。
Claims (9)
- 過熱水蒸気処理とマイクロ波処理を併用して有機物から炭化物及び/又は分解生成物を製造する方法であって、1)過熱水蒸気とマイクロ波が共存する炉内の空間に有機物原料を投入し、2)その際に、炉内に導入した水蒸気をマイクロ波吸収性セラミックヒータで加熱して、500℃以下、500−700℃、700℃以上の温度で高精度に温度制御した過熱水蒸気を生成し、該過熱水蒸気を、該ヒータ直上に位置させた試料室に投入した有機物原料に供給して所定の温度領域で炭化及び/又は賦活反応を進行させて、あるいは更に生成した炭化物間の放電を利用して、炭化物及び/又は分解生成物を製造する、ことを特徴とする炭化物及び/又は分解生成物の製造方法。
- 上記有機物が、廃材、石炭、石油残渣、石油コークス、石油ピッチ、藻類、鋸屑、プラスチック、又は廃衣類である、請求項1に記載の炭化物及び/又は分解成生物の製造方法。
- 有機物から300m2/g以上の比表面積を有する炭化物を1回の工程で製造する、請求項1に記載の炭化物の製造方法。
- 500℃以下の過熱水蒸気を有機物と接触させることで有機物の炭化を進行させる、請求項1に記載の炭化物の製造方法。
- 600℃以上に過熱水蒸気を昇温させることで炭化物の賦活反応を進行させる、請求項1に記載の炭化物の製造方法。
- 700℃以上でマイクロ波照射による炭素物の放電を利用することで、炭化物をガス化させ、少なくとも水素ガスを含む分解生成物を製造する、請求項1に記載の分解生成ガスの製造方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の炭化物又は分解生成物の製造方法に使用する装置であって、
導入した水蒸気を加熱して過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生用のマイクロ波吸収性セラミックヒータ、被処理材料の有機物原料を投入する試料室、該有機物原料にマイクロ波を照射するマイクロ波照射装置を具備した有機物原料から炭化物及び分解生成物を製造する装置からなり、過熱水蒸気発生用のセラミックヒータがマイクロ波照射装置内に存在し、かつ試料室がヒータ直上に存在し、それにより、試料室内の被処理材料に供給する過熱水蒸気の温度を500℃以下、500−700℃、700℃以上の温度で高精度に制御し、かつ大容量の過熱水蒸気を発生させることを可能としたこと、を特徴とする炭化物及び/又は分解生成物製造装置。 - 上記過熱水蒸気発生用のセラミックヒータが、マイクロ波吸収性の炭化珪素、又はジルコニア材料で構成される、請求項7に記載の装置。
- 上記有機物に供給する過熱水蒸気の温度を所定の温度領域に高精度に制御する過熱水蒸気の温度制御手段を有する、請求項7に記載の装置。
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