JPS61251507A - 木材系原料を用いた分子篩炭素材 - Google Patents
木材系原料を用いた分子篩炭素材Info
- Publication number
- JPS61251507A JPS61251507A JP60093099A JP9309985A JPS61251507A JP S61251507 A JPS61251507 A JP S61251507A JP 60093099 A JP60093099 A JP 60093099A JP 9309985 A JP9309985 A JP 9309985A JP S61251507 A JPS61251507 A JP S61251507A
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- Japan
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- carbon material
- wood
- molecular sieve
- carbonization
- dried
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- Separation Of Gases By Adsorption (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は松、ラワン等の木材系原料Ｙ用いた、ＰＳＡ用
の吸着材として有用な分子篩炭素材に関する。
の吸着材として有用な分子篩炭素材に関する。
〈従来の技術〉
分子篩材料Ｙ用いたＰ８人法（圧力スイング吸着法）に
よる空気分離法としては主としてゼオライト系吸着剤を
用いる酸素濃縮と分子篩炭素材！珀いる窒素濃縮の２種
類が知られている。
よる空気分離法としては主としてゼオライト系吸着剤を
用いる酸素濃縮と分子篩炭素材！珀いる窒素濃縮の２種
類が知られている。
従来分子篩炭素材としては石炭、コークスなどの石炭系
原料からの炭素材あるいは活性炭に何らかの処理ン加え
て細孔径を調整しｋものが一般的であり１代表的な製造
法の例を示すと次のようなものがある。
原料からの炭素材あるいは活性炭に何らかの処理ン加え
て細孔径を調整しｋものが一般的であり１代表的な製造
法の例を示すと次のようなものがある。
（ＩＪ ５％までの揮発性成分含量！有するコークスｔ
、カーボン分裂性炭化水素！用いて６００〜９００℃の
温度で処理し、分裂したカーボンを該コークスの骨格中
に沈着させ、既存の細孔をさらに細小化させる方法（ｆ
ｉ−公開５２−１８６７５号） （２） ０．５ｎｍ以上の細孔径を有する炭素質吸着
剤に前記細孔径以上の分子径を有する炭化水素を吸着さ
せ、次いで加熱して生成した炭化水素の熱分解物を前記
炭素質吸着剤の細孔の入口に析出させるごとにより細孔
径を狭小せしめることにより、分子篩炭素材としての性
能！向上させる方法（特開昭５６−１３０２２６号）。
、カーボン分裂性炭化水素！用いて６００〜９００℃の
温度で処理し、分裂したカーボンを該コークスの骨格中
に沈着させ、既存の細孔をさらに細小化させる方法（ｆ
ｉ−公開５２−１８６７５号） （２） ０．５ｎｍ以上の細孔径を有する炭素質吸着
剤に前記細孔径以上の分子径を有する炭化水素を吸着さ
せ、次いで加熱して生成した炭化水素の熱分解物を前記
炭素質吸着剤の細孔の入口に析出させるごとにより細孔
径を狭小せしめることにより、分子篩炭素材としての性
能！向上させる方法（特開昭５６−１３０２２６号）。
（３）やし殻炭粉末にバインダーを加えて造粒し。
７５０〜９００℃で乾留し、乾留炭を稀鉱酸水溶液で洗
浄、水洗した後乾燥したものに、１〜３％のコールター
ルピッチおよび、／またはコールタールを加えて２００
〜４００℃にて含浸させた後９５０〜１０００℃まで昇
温して熱処理１行ない、不活性ガス中で冷却する方法（
特開昭５９−４５９１４号）・ 上記方法のうち＋１３および（２）はいずれもガス状の
炭化水素が熱分解して生成したカーボンな細孔内に沈着
させることによってコークスあるいは炭素質吸着剤の細
孔径を調整し分子篩機能を向上させる方法であって、〃
ス状炭化水素の雰囲気下で加熱するか予め炭化水素を吸
着させておいてから加熱処理することが必要である。
浄、水洗した後乾燥したものに、１〜３％のコールター
ルピッチおよび、／またはコールタールを加えて２００
〜４００℃にて含浸させた後９５０〜１０００℃まで昇
温して熱処理１行ない、不活性ガス中で冷却する方法（
特開昭５９−４５９１４号）・ 上記方法のうち＋１３および（２）はいずれもガス状の
炭化水素が熱分解して生成したカーボンな細孔内に沈着
させることによってコークスあるいは炭素質吸着剤の細
孔径を調整し分子篩機能を向上させる方法であって、〃
ス状炭化水素の雰囲気下で加熱するか予め炭化水素を吸
着させておいてから加熱処理することが必要である。
従って工程が複雑になり安定した品質の分子篩炭素材を
得るのが難しい。また（３）の方法では造粒し乾燥し乾
留した後で、さらに稀鉱酸水溶液で洗滌、水洗、乾燥し
たものを、コールタールピッチ等に含浸させ熱処理する
など複雑な工程を必゛要とし、また原料としてやし殻炭
を使用することを特徴の一つとしているが、現在やし殻
炭は全量！輸入品に頼っており、且つ微破砕に強力な力
を必要とする。上記の理由により手近な原料からの容易
な工程で分子篩炭素材の製造が望まれている。
得るのが難しい。また（３）の方法では造粒し乾燥し乾
留した後で、さらに稀鉱酸水溶液で洗滌、水洗、乾燥し
たものを、コールタールピッチ等に含浸させ熱処理する
など複雑な工程を必゛要とし、また原料としてやし殻炭
を使用することを特徴の一つとしているが、現在やし殻
炭は全量！輸入品に頼っており、且つ微破砕に強力な力
を必要とする。上記の理由により手近な原料からの容易
な工程で分子篩炭素材の製造が望まれている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
本発明は入手が容易で破砕の容易な木材系原料として簡
便なプロセスにより製造できる品質の安定した高性能の
分子篩炭素材を提供することを目的とする。
便なプロセスにより製造できる品質の安定した高性能の
分子篩炭素材を提供することを目的とする。
く問題を解決するための手段〉
本発明者らは各種の炭素材製造用原料を用いた分子篩炭
素材の製造法、得られる炭素材の性能等について種々検
討した結果、松、ラワン等の木材系原料が分子篩炭素材
の原料として極めて優れた性能を示すことを見出し本発
明に到達した＠ 本発明の分子篩炭素材は適度の大きさに裁断した木材片
を予備乾燥し、粗破砕したのち４００〜１０００℃で炭
化して得た炭材を微粉砕し、ピッチ系バインダーおよび
水を加えて混練しよく混和したのち成型し、乾燥し１次
いで６００〜１１００℃で乾留し、不活性ガス中で冷却
して得られる。
素材の製造法、得られる炭素材の性能等について種々検
討した結果、松、ラワン等の木材系原料が分子篩炭素材
の原料として極めて優れた性能を示すことを見出し本発
明に到達した＠ 本発明の分子篩炭素材は適度の大きさに裁断した木材片
を予備乾燥し、粗破砕したのち４００〜１０００℃で炭
化して得た炭材を微粉砕し、ピッチ系バインダーおよび
水を加えて混練しよく混和したのち成型し、乾燥し１次
いで６００〜１１００℃で乾留し、不活性ガス中で冷却
して得られる。
本発明の炭素材の原料としては通常入手し得る種類の木
材片はほとんど使用可能であるが。
材片はほとんど使用可能であるが。
中でも松材およびラワン材が入手も容易であり。
また−次乾留後の炭材の微粉砕性も良好で本発明の目的
に適している。
に適している。
原料木材片は適度の含水率Ｃ二なるよう（二予備乾燥し
、粗破砕したのち４００〜１０００℃で一次乾留を行な
い炭化する。このとぎの乾留温度は４００°未満では揮
発分の除去が不充分で比表面積も小さく充分な吸着能力
を得ることができす、また１０．００℃ン越える必要は
なくエネルギー消費量が増大し好ましくない。
、粗破砕したのち４００〜１０００℃で一次乾留を行な
い炭化する。このとぎの乾留温度は４００°未満では揮
発分の除去が不充分で比表面積も小さく充分な吸着能力
を得ることができす、また１０．００℃ン越える必要は
なくエネルギー消費量が増大し好ましくない。
得られた炭化物をできるだけ均一で緻密な成壓品を得る
ため微粉砕したのち、コールタールピッチなどのピッチ
系バインダーＹ炭化物１００重量部に対し６〜２０重量
部および適量の水を加え、常法により混和、ｒＦｃ型す
る。炭化物の粒度は２００メツシエアンダーが８０％以
上となるように微粉砕することが望ましい・ 成型サイズ（径および長ざ）は２〜５＃程度の大きさが
好ましい。この成製工程は以後の取扱い操作！容易にす
ると共ζ二得られる炭素材の粒子間隔を小さくし緻密で
均一な性状を有し、ＰＳＡ装置での使用に適した形状の
製品？与える効果を有している。
ため微粉砕したのち、コールタールピッチなどのピッチ
系バインダーＹ炭化物１００重量部に対し６〜２０重量
部および適量の水を加え、常法により混和、ｒＦｃ型す
る。炭化物の粒度は２００メツシエアンダーが８０％以
上となるように微粉砕することが望ましい・ 成型サイズ（径および長ざ）は２〜５＃程度の大きさが
好ましい。この成製工程は以後の取扱い操作！容易にす
ると共ζ二得られる炭素材の粒子間隔を小さくし緻密で
均一な性状を有し、ＰＳＡ装置での使用に適した形状の
製品？与える効果を有している。
成型品は、後段の乾留初期において水分が急激に蒸発し
製品の性能低下を招くことがないよう予備乾燥したのち
乾留工程に何丁、予備乾燥は通常５０〜１５０℃で０．
３〜３時間程度処理すればよい。
製品の性能低下を招くことがないよう予備乾燥したのち
乾留工程に何丁、予備乾燥は通常５０〜１５０℃で０．
３〜３時間程度処理すればよい。
乾留はたて型乾留炉あるいはロータリーキルン等通常の
乾留炉を使用し、窒素あるいは非酸化性のガスの不活性
雰囲気下に徐々に昇温し。
乾留炉を使用し、窒素あるいは非酸化性のガスの不活性
雰囲気下に徐々に昇温し。
最高温度６００〜１１００℃で実施する′。この間不活
性雰囲気に保つことにより炭素材の酸化や賦活が進行し
て製品の性能が低下するの！防止する。他の条件にもよ
るが一般に乾留温度が６００℃未満では充分な分子篩性
能を付与することができす、ま７．ｍ１１００℃を越え
るとガスの吸着量が低下する。
性雰囲気に保つことにより炭素材の酸化や賦活が進行し
て製品の性能が低下するの！防止する。他の条件にもよ
るが一般に乾留温度が６００℃未満では充分な分子篩性
能を付与することができす、ま７．ｍ１１００℃を越え
るとガスの吸着量が低下する。
乾留時間は原料および第一次の乾留炭化条件あるいは乾
留の昇温パターン等により左右されるが通常最高温度で
の保持時間は５〜１２０分の範囲である。急倣に昇温す
ると揮発性成分の急激な揮発により製品の性能が低下す
るので昇温速度は毎分３〜２０℃程度が望ましいが、昇
温乾留後、不活性ガス雰囲気下に保ちながら、２００℃
以下に冷却し分子篩炭素材とする。
留の昇温パターン等により左右されるが通常最高温度で
の保持時間は５〜１２０分の範囲である。急倣に昇温す
ると揮発性成分の急激な揮発により製品の性能が低下す
るので昇温速度は毎分３〜２０℃程度が望ましいが、昇
温乾留後、不活性ガス雰囲気下に保ちながら、２００℃
以下に冷却し分子篩炭素材とする。
く作用および効果〉
本発明の分子篩炭素材に使用する木材系原料は入手が容
易であり、しかも炭化物とする際に幅広い温度域にわた
り大ぎな比表面積の炭化物を与える特性を有している。
易であり、しかも炭化物とする際に幅広い温度域にわた
り大ぎな比表面積の炭化物を与える特性を有している。
すなわち、炭化温度！高くしても比表面積が低下するこ
とはなく、大きな比表面積が得られるので、炭化時の昇
温速度を厳密に制御する必要がなく、比較的急速な昇温
と高温での炭化、乾留が可能である。そのため操作が容
易であり、しかも充分な乾留が行なえるため、比表面積
も大きくなり、成型後の２次乾留におけろ留出物が少な
いので焼しまりによる変形が小さいなどの利点がある。
とはなく、大きな比表面積が得られるので、炭化時の昇
温速度を厳密に制御する必要がなく、比較的急速な昇温
と高温での炭化、乾留が可能である。そのため操作が容
易であり、しかも充分な乾留が行なえるため、比表面積
も大きくなり、成型後の２次乾留におけろ留出物が少な
いので焼しまりによる変形が小さいなどの利点がある。
また、やし殻等に比べて炭化物の粉砕性が極めて良好で
、容易に成型に適した微粉末とすることができる。
、容易に成型に適した微粉末とすることができる。
ＭＢＣの原料となる炭材の強度（マイクロストレングス
）を測定した結果を第２図に示す。
）を測定した結果を第２図に示す。
測定は下記の方法Ｃ二より行い、数値の大きいほど微粉
砕しにくく、小さいほど微粉砕しやすいことを示す。即
ち、松炭材がヤし殻炭に比し数段と微粉砕し易い。
砕しにくく、小さいほど微粉砕しやすいことを示す。即
ち、松炭材がヤし殻炭に比し数段と微粉砕し易い。
「マイクロストレングスの測定方法」
１、試料を８４０〜２０００μに鉄製乳鉢で粉砕し２ｆ
ｆはかりとる。
ｆはかりとる。
２、試験機ｖｓ ｏ ｏ回転させる。（２５ｒｐｍＸ３
２ｍｉｎ）（鋼球１２個） ３、鋼球を取９のぞぎ試料ｇ２５０μの篩で１０分間振
動する。
２ｍｉｎ）（鋼球１２個） ３、鋼球を取９のぞぎ試料ｇ２５０μの篩で１０分間振
動する。
４．２５０μ以上の試料の重量全測定する〕０
以下笑施例ζニより本発明の分子篩炭素材についてさら
に具体的に説明する。なお分子篩炭素材の性能評価は次
のようにして行なった。
に具体的に説明する。なお分子篩炭素材の性能評価は次
のようにして行なった。
炭素材を内径８Ｉ１ｍｌ、長さ１０００ｔｒｍ））吸着
塔に充填し、吸着塔下部より真空ポンプにて脱気したの
ち、５ｋｇ／ｃ！ＡＧの圧力の空気を装入する。
塔に充填し、吸着塔下部より真空ポンプにて脱気したの
ち、５ｋｇ／ｃ！ＡＧの圧力の空気を装入する。
次いで吸着塔上部より約４ Ｑ ｍｕ／ｍｉｎの速度で
２分間流出させたガス中の酸素濃度を測定し、その測定
値を性能評価の目やすとした。当該分子篩炭素材は空気
中の酸素を選択的に吸着するものであり、当試験では流
出ガスの酸素濃度が低いほど炭材の性能が良いといえる
。＃！素濃度の測定にはペックマン社＃！０２６０型酸
素濃度計を用いた。
）また、比表面積はＣＯ，ン用いてＢＥＴ
＠により測定した。
２分間流出させたガス中の酸素濃度を測定し、その測定
値を性能評価の目やすとした。当該分子篩炭素材は空気
中の酸素を選択的に吸着するものであり、当試験では流
出ガスの酸素濃度が低いほど炭材の性能が良いといえる
。＃！素濃度の測定にはペックマン社＃！０２６０型酸
素濃度計を用いた。
）また、比表面積はＣＯ，ン用いてＢＥＴ
＠により測定した。
実施例１〜８
松チップおよびラワンチップを乾燥し、７５０℃で２５
分間炭化して得た炭材８５部を２００メツシユアンダー
が８０％以上になるように微粉砕し、コールタールピッ
チ１５部と水２５部を加えてよく混合し、さらにニーグ
ーで充分混和した・これ全押出し成型機シニより直径２
．４−のベレット型に成型した。成型物を１００℃で３
時間乾燥したのち、たて型乾燥炉Ｃ二て小量の窒素ガス
を流しながら徐々に昇温し所定温度（６００℃、７５０
℃、９００℃および１ｏｓｏ℃）で１時間乾留した。次
いで２００℃まで冷却後放冷して製品とした。第１表に
松、ラワンの原料。
分間炭化して得た炭材８５部を２００メツシユアンダー
が８０％以上になるように微粉砕し、コールタールピッ
チ１５部と水２５部を加えてよく混合し、さらにニーグ
ーで充分混和した・これ全押出し成型機シニより直径２
．４−のベレット型に成型した。成型物を１００℃で３
時間乾燥したのち、たて型乾燥炉Ｃ二て小量の窒素ガス
を流しながら徐々に昇温し所定温度（６００℃、７５０
℃、９００℃および１ｏｓｏ℃）で１時間乾留した。次
いで２００℃まで冷却後放冷して製品とした。第１表に
松、ラワンの原料。
炭化物および製品の工業分析および処即条件および製品
の評価試験の酸素濃度を示す。第１図には各種原料の乾
留温度と評価試験時の酸累濃
の評価試験の酸素濃度を示す。第１図には各種原料の乾
留温度と評価試験時の酸累濃
第１因は各種原料を不活性雰囲気中で乾留炭化した際の
乾留温度と得られる炭化物の評価試験（酸素濃度１め関
係を示すグラフである。 第２図は各種原料の微粉砕強度と乾留温度の関係を示す
グラフである。
乾留温度と得られる炭化物の評価試験（酸素濃度１め関
係を示すグラフである。 第２図は各種原料の微粉砕強度と乾留温度の関係を示す
グラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、適度の大きさに裁断した木材片を予備乾燥し、粗破
砕したのち４００〜１０００℃で炭化して得た炭材を微
粉砕し、ピッチ系バインダーおよび水を加えて混練しよ
く混和したのち成型し、乾燥し、次いで６００〜１１０
０℃で乾留し、不活性ガス中で冷却して得られる木材系
原料を用いた分子篩炭素材。 ２、木材片が松材またはラワン材である特許請求の範囲
第１項記載の分子篩炭素材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60093099A JPH0669883B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 木材系原料を用いた分子篩炭素材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60093099A JPH0669883B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 木材系原料を用いた分子篩炭素材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61251507A true JPS61251507A (ja) | 1986-11-08 |
| JPH0669883B2 JPH0669883B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=14073071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60093099A Expired - Lifetime JPH0669883B2 (ja) | 1985-04-30 | 1985-04-30 | 木材系原料を用いた分子篩炭素材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0669883B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5177594A (ja) * | 1974-12-28 | 1976-07-05 | Kojin Kk | |
| JPS526955A (en) * | 1975-07-02 | 1977-01-19 | Siemens Ag | High voltage lightning arrester |
| JPS58100212A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-14 | Hitachi Ltd | 薄膜磁気ヘツド |
| JPS59164611A (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-17 | Japan Steel Works Ltd:The | 木材を主原料とする成形活性炭の製造方法 |
-
1985
- 1985-04-30 JP JP60093099A patent/JPH0669883B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5177594A (ja) * | 1974-12-28 | 1976-07-05 | Kojin Kk | |
| JPS526955A (en) * | 1975-07-02 | 1977-01-19 | Siemens Ag | High voltage lightning arrester |
| JPS58100212A (ja) * | 1981-12-11 | 1983-06-14 | Hitachi Ltd | 薄膜磁気ヘツド |
| JPS59164611A (ja) * | 1983-03-10 | 1984-09-17 | Japan Steel Works Ltd:The | 木材を主原料とする成形活性炭の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0669883B2 (ja) | 1994-09-07 |
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