JPH0688077A

JPH0688077A - 木炭製造方法

Info

Publication number: JPH0688077A
Application number: JP4237978A
Authority: JP
Inventors: Katsufumi Akizuki; 克文秋月
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-07
Filing date: 1992-09-07
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】木炭の収炭率を向上し、しかも調湿能力が非
常に優れた木炭を工業的に高い効率で製造する事が出来
る様な木炭製造方法の提供。【構成】木炭の原材料となる木材（１６、１８）に所
定量の無機塩類（２８、３０）を添加し（２４、２
６）、無機塩類を添加された木材を撹拌流動層式の炭化
手段（１２）により炭化するか、或いは、より多量の無
機塩類を外燃式スクリュー型移動層炉（１４）を供給し
て炭化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は木炭の製造方法に関し、
特に、炭化収率を向上する事が出来ることと、生産され
る木炭の調湿性能を向上させる方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】１９５０年代から、触媒製炭法による木
炭生産が行われている。一般に、木材を炭化する熱分解
式は、２Ｃ₄₂Ｈ₆₂Ｏ₂₈ → ３Ｃ₁₆Ｈ₁₀Ｏ₂＋２８Ｈ₂Ｏ＋５ＣＯ₂＋３ＣＯ＋Ｃ₂₈Ｈ₃₂０₉・・・（１）なる式で概略示される。

【０００３】ここで、Ｃ₄₂Ｈ₆₂Ｏ₂₈は一般的な木材の化
学同定式であり、Ｃ₁₆Ｈ₁₀Ｏ₂は一般的な木炭の化学同
定式であり、Ｃ₂₈Ｈ₃₂０₉はその他の生成物（木ター
ル、有機酸、フェノール、炭化水素、水素等）の化学同
定式である。

【０００４】（１）式から理解される様に、木材中の炭
素８４個のうち４８個が木炭側に移行し、残りの３６個
の炭素分は木ガス等の排ガス側に移行する。従って、木
炭製造の際に炭化収率を向上するためには、炭素成分が
排ガス側へ移行する事を防止して、木炭側へ出来る限り
炭素成分を固定する工夫が必要となる。

【０００５】炭素成分を排ガス側へ移行させない様な熱
分解の理論式としては、Ｃ₆（Ｈ₂Ｏ）₅ → ６Ｃ＋５Ｈ₂Ｏ・・・（２）なる式が存在する。但し、Ｃ₆（Ｈ₂Ｏ）₅はセルロー
スを示している。そして触媒製炭法は、脱水触媒を利用
して出来る限り（２）式に近い反応を誘導する技術であ
る。ここで、脱水触媒としては一般に無機塩類が使用さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６から明らかな様
に、木材中に含侵させる無機塩類の量を増加するほど、
或一定量までは調湿能力（高湿度の時には吸湿し、低湿
度の時には脱湿する能力；以下同じ）が上昇する。な
お、図６中の「Ｃａｓｅ１−５」なる文言について
は、図７の表で説明されている。

【０００７】しかし、無機塩類の量を多くすると製品で
ある木炭が相互に付着するという現象が発生し、木炭の
工業的生産に悪影響を与え、大量生産が困難になるとい
う問題を生ずる。

【０００８】また、炭化工程に際して発生する乾留ガス
（木ガス）の自燃力が消失してしまう事がある。その結
果、木ガスは燃焼する事無く炭化手段の周囲の環境中に
排出され、環境汚染の一因となってしまう。また、木ガ
スがそのまま排出されるため、木ガス側に移行した炭素
は有効利用されずに浪費される事になり、炭素の利用効
率が悪く、工業化する上で不適当である。

【０００９】以上の関係は図５において示されている。
すなわち図５において、触媒添加量（触媒添加比）が増
大すると湿分吸着能力（その増大曲線を一点鎖線で示
す）は増大するが、乾留ガス（木ガス）の自燃力（その
減少曲線を二点鎖線で示す）は減少する。また、木炭相
互の付着性（その増大曲線を点線で示す）は、増大する
のである。なお、木炭の湿分吸着能力は、図３のＮ−５
（Ｋ−５）に対応する程度の触媒添加量に至るまでは、
触媒添加量を増やすほど増大し続ける事が、発明者の研
究により確認されている。

【００１０】本発明はこの様な従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、木炭の収炭率を向上し、しかも調
湿能力が非常に優れた木炭を工業的に高い効率で製造す
る事が出来る様な木炭製造方法の提供を目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】発明者は、無機塩類を脱
水触媒として使用すれば木炭の収炭率が向上すると共
に、無機塩の種類及び炭化方法を最適なものに設定する
事により木炭そのものの吸湿能力が大幅に上昇する事に
着目した。

【００１２】一方、炭化に際しては、時間をかけてゆっ
くり炭化するよりも短時間で急速に炭化させる法が調湿
能力が大幅に向上される事が見いだされた。

【００１３】本発明の木炭製造方法はこの様な知見に基
づいており、木炭の原材料となる木材に所定量の無機塩
類を添加する工程と、無機塩類を添加された木材を撹拌
流動層式の炭化手段により急速に炭化する工程、とを含
んでいる。

【００１４】ここで、無機塩類としては、臭化アンモ
ン、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、燐酸アンモ
ニウム、ほう酸、塩化亜鉛、塩化マグネシウム、炭酸ナ
トリウム、炭酸カルシウム等がある。炭化工程に際して
有毒ガスを一切発生させず、且つ、調湿能力の優れた物
質に限定する必要があるので、水酸化ナトリウム、水酸
化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、及びこれ
等の物質を主成分とする草木灰等を利用するのが好まし
い。なお、脱水触媒として適用できる無機塩類について
は、図２の表にも例示されている。

【００１５】また、上記添加する工程における「所定
量」については、添加される無機塩類の種類、原材料で
ある木材の種類、炭化手段の形式、その他の条件によ
り、ケース・バイ・ケースで決定される。例えば炭酸カ
リと炭酸ソーダの場合には、図３の表における「Ｋ−
１、Ｋ−２、Ｋ−３、Ｎ−１、Ｎ−２、Ｎ−３」で示さ
れる配合が好ましい。換言すれば、脱水触媒（無機塩
類）の添加量は、木ガス（乾留ガス）が自燃力を失わ
ず、且つ、木炭が相互に付着しても炭化手段の連続運転
に支障を来さない範囲の分量となるのである。

【００１６】また、本発明の木炭製造方法においては、
上述した各工程に加えて、前記急速に炭化する工程の際
に発生した乾留ガスを燃料として供給される外燃式スク
リュー型移動層炉を設け、木材及び前記添加する工程で
添加されるよりも多量の無機塩類を供給する工程と、外
燃式スクリュー型移動層炉で木材を炭化する工程、とを
更に含んでいる。

【００１７】ここで、「前記添加する工程で添加される
よりも多量の無機塩類」の量は、例えば炭酸カリと炭酸
ソーダの場合には、図３の表における「Ｋ−４、Ｋ−
５、Ｎ−４、Ｎ−５」で示される配合が好ましい。

【００１８】

【作用】上記した様な構成を具備する本発明の木炭製造
方法によれば、脱水触媒（無機塩類）の添加量を、木ガ
ス（乾留ガス）が自燃力を失わない範囲の分量とするこ
とにより、木ガスを木炭製造方法を実施する系外に排出
するのを防止している。同時に、脱水触媒の添加量を木
炭が相互に付着しない程度の量に設定することにより、
木炭相互の付着及びそれに起因する木炭の工業的製造に
おける不都合が防止される。

【００１９】そして、脱水触媒を添加した木材を撹拌流
動層式の炭化手段により急速に炭化するので、調湿能力
が極めて優れた木炭が製造されるのである。ここで、木
炭の調湿能力が極めて優れている事から、炭化の際に木
材の炭素はほとんどが木炭側に移動するので、非常に効
率の良い木炭製造が可能となる。

【００２０】さらに、上記急速に炭化する工程の際に発
生した木ガス（乾留ガス）を燃料として供給される外燃
式スクリュー型移動層炉を設け、木材及び比較的多量の
無機塩類を該外燃式スクリュー型移動層炉に供給し、外
燃式スクリュー型移動層炉で木材を炭化すれば、木ガス
を有効利用する事が出来、木炭製造効率を更に向上する
事が出来る。そして、木ガスは燃料として消費され系外
に排出される事はないので、環境汚染の原因となる事も
ない。

【００２１】また、外燃式スクリュー型移動層炉を使用
すれば、添加する無機塩類の量が多く木炭が相互に付着
しても、スクリューの作用により分離する事が出来るの
で、外燃式スクリュー型移動層炉の連続運転には全く支
障がない。そして、無機塩類（脱水触媒）の添加量を多
くする事が出来るので、製造された木炭の調湿能力が更
に高くなるのである。

【００２２】

【実施例】以下、図１、３、４、５を参照して本発明の
実施例について説明する。

【００２３】図１は、本発明の木炭製造方法を実施する
ための設備について説明するもので、全体を符号１０で
示す木炭製造ユニットは、撹拌流動式炭化炉（撹拌流動
層式の炭化手段）１２を含む系統（以下、「ノーマル」
と称する側の系統）と、乾留ガス燃焼炉（外燃式スクリ
ュー型移動層炉）１４を含む系統（以下、「スーパー」
と称する側の系統）の２系統を包含している。

【００２４】木炭の原料となる木材としてはおが屑等が
使用され、おが屑等捕集サイクロン１６及びおが屑貯留
部１８からおが屑等原料ホッパ２０を介して、おが屑等
原料乾燥機２２へ送られる。そして、おが屑等原料乾燥
機２２からラインＬ１を経て、上述した２系統に分岐し
て供給される。すなわち、ラインＬ２に分岐した原料
（おが屑等）は、ノーマル側の系統に送られ、ノーマル
側の触媒添加混合機２４に供給される。一方、ラインＬ
３に分岐した原料（おが屑等）は、スーパー側の触媒添
加混合機２６に供給されるのである。

【００２５】ノーマル側の系統において、触媒添加混合
機２４には、ノーマル用触媒液タンク２８からノーマル
用触媒液噴霧ポンプ３０を介して脱水触媒が添加され
る。ここで、脱水触媒としては図３で示す様な無機塩
類、すなわち炭酸カリ或いは炭酸ソーダが用いられる。
そして、ノーマル側の系統では、脱水触媒の添加量は図
３の符号Ｋ−１、Ｋ−２、Ｋ−３、Ｎ−１、Ｎ−２、Ｎ
−３で示す配合が採用される。

【００２６】混合されたおが屑及び脱水触媒（触媒添加
原料）は、ラインＬ４を介してノーマル側の触媒添加原
料乾燥機３２へ送られる。そしてラインＬ５及び流動層
式炭化炉用のホッパ３４を介して、撹拌流動層式炭化炉
１２に供給される。撹拌流動層式炭化炉１２には送風機
３５から空気が送られる。

【００２７】撹拌流動層式炭化炉１２において、触媒添
加原料は急速に炭化され、調湿能力の優れた木炭が製造
される。図６において、Ｃａｓｅ１は従来の木炭製造方
法によって製造された木炭の調湿能力であり、Ｃａｓｅ
４が上述のノーマル側の系統で製造された木炭の調湿能
力であるが、ノーマル側の系統で製造された木炭の調湿
能力の方が遥かに優れている事が一目瞭然である。

【００２８】換言すれば、上述されたノーマル側の系統
により製造される場合には、脱水能力のある触媒を添加
する事により上記（２）式の反応による木炭製造が可能
になるので、炭素が木炭側により多く移行するので、効
率が良い。また、撹拌流動層式炭化炉により、触媒添加
材料を急速に炭化するので、木炭の調湿能力が非常に向
上するのである。

【００２９】撹拌流動層式炭化炉１２で触媒添加原料を
炭化する際に発生する木ガス（乾留ガス）は、木ガス集
塵機３６で捕集され、ラインＬ６を介して外燃式スクリ
ュー型移動層炉１４に供給され、燃料として用いられ
る。炭化処理後の木炭及び集塵機３６で補修された微粉
炭は製品消火機３８に送られ、無機塩類は第１の触媒受
け４０に貯留される。そして、撹拌流動層式炭化炉１２
の燃えかすは、クリンカ貯留機４２へ送られる。

【００３０】一方、ラインＬ３からスーパー側の触媒添
加混合機２６に供給された原料は、スーパー用触媒液タ
ンク４４からスーパー用触媒液噴霧ポンプ４６を介して
脱水触媒が添加される。ここで、脱水触媒としてはノー
マル側の系統の場合と同様な無機塩類、すなわち炭酸カ
リ或いは炭酸ソーダが用いられる。但し、スーパー側の
系統では、ノーマル側の系統で使用されるよりも多量の
触媒の添加が行われ、図３の符号Ｋ−１、Ｋ−２、Ｋ−
３、Ｎ−１、Ｎ−２、Ｎ−３で示す配合よりも触媒添加
量は多い。

【００３１】触媒添加原料は、ラインＬ７を介してスー
パー側の触媒添加原料乾燥機４８へ送られる。そしてラ
インＬ８及び外燃式スクリュー型移動層炉用のホッパ５
０を介して、外燃式スクリュー型移動層炉１４に供給さ
れる。

【００３２】外燃式スクリュー型移動層炉１４には送風
機５２、５４から空気が送られると共に、前述した様に
撹拌流動層式炭化炉１２からの木ガスが供給される。ま
た、重油タンク５６、スタートアップ用重油タンク５
８、スタートアップ用油ポンプ６０、ラインＬ９を介し
て、燃料である重油が外燃式スクリュー型移動層炉１４
に供給される。なお、符号６２は熱遮断ダンパを示して
いる。

【００３３】ここでスーパー側の系統においては、添加
される触媒量がノーマル側の系統の場合に比較して多い
ので、炭化炉内で行われる炭化処理に際して、製造され
た木炭が相互に付着する恐れがある。しかし、スーパー
側の系統で用いられる炭化炉１４はスクリュー式である
ため、付着した木炭同士をスクリューにより解きほぐす
事が出来、木炭同士の付着による不都合が解消される。
そして、触媒添加量が多いため、ノーマル側の系統で製
造される木炭よりも更に高性能の木炭が製造される。発
明者の測定によると、調湿能力の点では従来の木炭に比
べて、スーパー側の系統で製造された木炭は１０−１５
倍であった。これに加えて、図４で示す様に、触媒添加
量が多くなるほど予想される製品（木炭）の収量は増加
するのである。なお、図４において「Ｎ−３」、「Ｎ−
５」なる文言は、図３の配合例を示している。

【００３４】外燃式スクリュー型移動層炉１４内の排ガ
スは、符号６４で示すエゼクタ式排ガス誘引機により、
ラインＬ１０を介して送風機６６に送られる。そして、
そこからそれぞれラインＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３を介し
ておが屑等原料乾燥機２２、ノーマル側の触媒添加原料
乾燥機３２、スーパー側の触媒添加原料乾燥機４８へ供
給され、内容物の乾燥に利用される。また、外燃式スク
リュー型移動層炉１４から、触媒は第２の触媒受け６６
へ送られる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。

【００３６】（１）脱水触媒を添加することにより、
炭化の際に木材の炭素の大部分を木炭側に移行する事が
出来るので、木炭製造の効率が非常に良好である。

【００３７】（２）木ガスを木炭製造方法を実施する
系外に排出するのを防止しているので、環境破壊の一因
となる恐れがない。

【００３８】（３）脱水触媒の添加量を木炭が相互に
付着しない程度の量に設定することにより、木炭相互の
付着及びそれに起因する木炭の工業的製造における不都
合が防止される。

【００３９】（４）調湿能力が極めて優れた木炭が製
造される。

【００４０】（５）炭化工程の際に発生した乾留ガス
を燃料として供給される外燃式スクリュー型移動層炉を
設け、木材及び比較的多量の無機塩類を該外燃式スクリ
ュー型移動層炉に供給し、外燃式スクリュー型移動層炉
で木材を炭化すれば、木ガスを有効利用する事が出来、
木炭製造効率を更に向上する事が出来る。

【００４１】（６）外燃式スクリュー型移動層炉を使
用すれば、触媒添加量を更に増加する事が出来、さらに
木炭が相互に付着してもスクリューの作用により分離す
る事が出来るので、製造された木炭の調湿能力が更に高
くなり、且つ、工業的製造の効率がより一層良好とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例のブロック図。

【図２】触媒として考えられる無機塩類の種類の一覧表
を示す図。

【図３】木材と脱水触媒との配合比を例示した表を示す
図。

【図４】触媒添加量と木炭の予想収量との特性を示す
図。

【図５】木炭の調湿能力、乾留ガスの自燃性及び木炭相
互の付着性の相関関係を示す特性図。

【図６】触媒添加量と製造木炭の調湿能力との特性を示
す図。

【図７】図６で示す各資料の炭化方法及び温度の一覧表
を示す図。

【符号の説明】

１０・・・木炭製造ユニット１２・・・撹拌流動式炭化炉（撹拌流動層式の炭化手
段）１４・・・外燃式スクリュー型移動層炉（乾留ガス焼却
炉）１６・・・おが屑等捕集サイクロン１８・・・おが屑貯留部２０・・・おが屑等原料ホッパ２２・・・おが屑等原料乾燥機２４・・・ノーマル側の触媒添加混合機２６・・・スーパー側の触媒添加混合機２８・・・ノーマル用触媒液タンク３０・・・ノーマル用触媒液噴霧ポンプ３２・・・ノーマル側の触媒添加原料乾燥機３４・・・流動層式炭化炉用のホッパ３５、５２、５４・・・送風機３６・・・木ガス集塵機３８・・・製品消火機４０・・・第１の触媒受け４２・・・クリンカ貯留機４４・・・スーパー用触媒液タンク４６・・・スーパー用触媒液噴霧ポンプ４８・・・スーパー側の触媒添加原料乾燥機５０・・・外燃式スクリュー型移動層炉用のホッパ５６・・・重油タンク５８・・・スタートアップ用重油タンク６０・・・スタートアップ用油ポンプ６２・・・熱遮断ダンパ６４・・・エゼクタ式排ガス誘引機６６・・・第２の触媒受けＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ
９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３・・・ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木炭の原材料となる木材に所定量の無機
塩類を添加する工程と、無機塩類を添加された木材を撹
拌流動層式の炭化手段により急速に炭化する工程、とを
含む事を特徴とする木炭製造方法。
【請求項２】前記急速に炭化する工程の際に発生した
乾留ガスを燃料として供給される外燃式スクリュー型移
動層炉を設け、木材及び前記添加する工程で添加される
よりも多量の無機塩類を供給する工程と、外燃式スクリ
ュー型移動層炉で木材を炭化する工程、とを含む請求項
１に記載の木炭製造方法。