JPS5833172B2 - 石炭からの粒状分子篩炭素材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石炭からの粒状分子篩炭素材の製造方法に関
するものである。

従来、ガスの分離及び精製には、ゼオライト系分子篩が
多量に使用されているが、その価格が高く、耐酸性、耐
塩性に乏しく、高温にも弱いという欠点を持っている。

従来の分子篩炭素材の製造方法として（４）市販活性炭
に半ば重合の進行した高分子溶液を添着させた後、これ
を炭化する方法（Ｗａｌｋｅｒ、ｅｔ ａｌ：２ｎｄ
Ｃｏｎｆ 、 ｏｎ Ｉｎｄ 、Ｃａｒｂｏｎ ｓｔ
Ｇｒａｐｈｉｔｅ７（１９６６））。

（Ｂ）賦活後の加熱による分子篩炭素材の製造方法（日
本特許第７５４４０号）。

（０揮発分の多い無煙炭を６μの超微粉とし、炭酸ガス
を用いてこれを賦活する方法（Ｍｅｔｃａｌｆｅ 。

ｅｔ ａｌ：Ｆｕｅｌ、４２，２３３（１９６３））な
どがある。

以上のＡ及びＢの方法は共に活性炭を更に処理する方法
であるから当然生産費の高騰を招くことは免れない。

Ｃの方法は、無煙炭を６μという超微粉にして賦活する
にはかなりの技術的困難を伴う。

このことに関しては著者ら自身も賦活の困難さを認め、
かつ再現性の乏しかったことを述べている。

本発明は、係る欠点に着目して、微粉状の粘結炭に対し
、好適な造粒剤を配合してよく混合した後、造粒機を用
いてこれを造粒し、乾留炉を用いてこの造粒物を所定の
条件で乾留して炭化して、賦活炉を用いてこの炭化物に
極めて少量の水蒸気を通しながら好適な条件で賦活する
ことによって、吸着性能、分離性能、耐酸性、耐塩基性
に優れ、高温にも安定であり、機械的強度も高く、かつ
安価で容易に提供できる石炭から粒状分子篩炭素材の製
造方法を発見したものである。

本発明の詳細な説明すると次のとおりである。

粘結炭を１００メツシユ以下に粉砕したものに対し、廃
糖密、バルブ廃液など常温で粘着性を示す有機物質を造
粒剤と１．て１０〜１５咎配合してよく混合してから、
これを造粒機を用いて粒度範囲（例えば、５〜８．３〜
５．１〜２．０．５〜１皿）に造粒する。

造粒剤の配合割合１０饅以下では常温にむける造粒物の
強度が弱く、１５φ以上にすると造粒操作中に１．！Ｍ
粒機に付着を起こす傾向がある。

次に上記造粒物を乾留炉を用いて６５０〜７５０°Ｃの
温度、好１しくは６５０〜７２０°Ｃで１〜２時間乾留
して炭化・物−午１段造する。

乾留温度６５０℃以下では炭化物の強度が不充分で、７
５０℃以上では炭化物の□クロ孔隙構造の発達を阻害し
て不利となる。

乾留時間１時間以下では脱揮発作用が不充分のため炭化
物のミクロ孔隙構造の発達が不充分であり、また強度も
弱い。

２時間以上にしても効果が乏しい。

このようにして製造した炭化物は原料が粘結炭のために
極めて強固である。

次に、上記炭化物を賦活炉を用いて炭化物１重量当り、
１時間につき０．２重量以下、好１しくは０．１〜０．
２重量の水蒸気を通しながら６５０〜８００°Ｃの温度
で１〜８時間することによって分子篩炭素材を製造する
ものである。

本発明にかいては、賦活に際し、炭化物１重量当り、１
時間につき０．２重量以下という極めて少量の水蒸気を
用いるが、好寸しくは０．１重量以上にするのがよい。

０．１重量以下では賦活反応に時間がかかるようになる
。

また、水蒸気の量を炭化物に対し０．２以上にすると製
品のマクロ孔隙構造の発達を伴う。

賦活時間１時間以下では反応が不充分であり、８時間以
上にすると製品のマクロ孔隙構造の発達を促す。

賦活時間は温度の上昇に伴って短縮ができるものである
。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 １ 赤平炭を１００メツシユ以下に粉砕したものに対し、造
粒剤として廃糖蜜を１２φ配合してよく混合してから、
デスクペレタイザーを用いて若干量の水を散布しなから
粒径１〜２ｍｍの球状のものを造粒した。

これをロータリキルンを用いて７００°Ｃの温度で１．
５時間乾留して炭化物を得た。

収率は造粒物に対し６０．４％であった。

次に、この炭化物をロータリキルンを用いて炭化物１重
量につき、１時間当り０．１重量の割合で水蒸気を通し
ながら８時間賦活した。

収率は炭化物に対し８７．２０り、硬度は２．３ ｋｇ
（本屋式硬度計ニヨる）であった。

第１図は、本発明品について炭酸ガス、ノルマルブタン
、ネオペンタン（最少分子径はそれぞれ３．４に、４．
２Ｘ、５．０久、６．２久）を用いて２５℃にむける吸
着等温線を示したものである。

実施例 ２ 実施例１で得た炭化物を用い、炭化物と水蒸気の比率を
実施１と同様にし、同一装置を用いて７５０℃で２．５
時間賦活した。

収率は炭化物に対し、８５．２多、硬度２．０ ｋｇ（
木屋式硬度計）であった。

第２図は、実施例１と同様の吸着試験を行った場合の吸
着等温線を示したものＣある。

実施例 ３ 実施例１で得た造粒物をロータリキルンを用いて７５０
℃の温度で２時間乾留して炭化物を取得した。

収率は造粒物に対し５６．４％であった。炭化物１重量
につき、１時間当り０．２重量の割合の水蒸気を炭化物
に通しながらロータリキルンを用いて８００℃の温度で
１時間賦活した。

収率は炭化物に対し８６．８優、硬度３．０ ｋｑ（木
屋式硬度計）であった。

第３図は、実施例１と同様の吸着試験を行った場合の吸
着等温線を示したものである。

実施例 ４ 実施例１で得た炭化物を、炭化物と水蒸気の比率を実施
例１と同一にし、同一装置を用いて７０００Ｃ温度で２
時間賦活した。

収率１．ｄ炭化物に対して８７．２％、硬度２．０ ｋ
ｇ（木屋式硬度計）であった。

第４図は、実施例１と同様の吸着試験を行った場合の吸
着等温線を示したものである。

第５図は、ベンゼン（最小分子径、正面７．０久、側面
３．７Ｘ）シクロヘキサン（最小分子径、正面６．８Ｘ
、側面４．８Ｘ）を用いて２５℃における吸着等温線を
示したものである。

本図を検討すると、ベンゼンとシクロヘキサンの吸着量
に極めて大きい差異があることがわかる。

このことは本発明品の分子篩作用が極めて良好であるこ
とを示すものである。

第１図から第４図１での吸着等温線を検討すると、炭酸
ガス、ノルマルブタン、イソブタンの吸着量に比較して
ネオペンタンはいずれの場合も極めてわずかの吸着量を
示しているにすぎない。

このことは本発明品が６．２久以上の孔隙をほとんど持
っていないことを示す。

したがって、本発明品はモレキュラーシーブ５〜６久に
相当するものである。

比較例 実施例３で得られた炭化物１重量部に対し７．０．３重
量部の割合の水蒸気を炭化物に通しながら、ロータリー
キルンを用い、８００℃の温度で１時間賦活した。

収率は炭化物に対し８３．６％であり、硬度は３、Ｏｋ
ｇ（本屋式硬度計）であった。

この製品について、ガス吸着試験を行い、温度を次表に
示す。

その この比較例の結果を、前記実施例３に関する結果（第３
図参照）と対比検討して明らかなように、この賦活工程
にむいて、高められた割合の水蒸気量を用いると、ネオ
ペンタン（６，２Ａ）の吸着量が特に著しく増大してい
ることがわかるが、このことは、実施例３の製品に比し
て、この比較例の製品の細孔径は６久よりもはるかに大
きく、目的の分子篩が得られないことを示している。

以上のことにより本発明の方法によれば吸着性能、分離
性能ともに優れ、機械的強度も強く、炭素材であるから
もちろん耐酸性、耐塩基性であり、高温にも安定である
分子篩炭素材を石炭から安価にして容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図１では、それぞれ実施例１から実施例
４１でに製造した製品について炭酸ガスノルマルブタン
、イソブタン、ネオペンタンヲ用いて２５０’Ｃにむけ
る吸着等温線を示したものである。 第５図は、実施例４で製造した製品についてベンゼン、
シクロヘキサンを用いて２５°Ｃにち゛ける吸着等温線
を示したものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 微粉状の粘結炭に対し、常温で粘着性を示す有機物
   質を造粒剤として配合した後、造粒機でこれを造粒して
   、次に乾留炉を用いてこの造粒物を６５０〜７５００Ｇ
   で乾留して炭化し、次に賦活炉を用いてこの炭化物１重
   量部に対し、１時間につき０．２重量部以下、０．１重
   量部以上という極めて少量の水蒸気を通しながら６５０
   〜８００°Ｃの温度で賦活することを特徴とする石炭か
   らの粒状分子篩炭素材の製造方法。