KR100516528B1

KR100516528B1 - 활성탄과 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100516528B1
Application number: KR10-2003-7001370A
Authority: KR
Inventors: 우에다하루히사; 가미야마히사오; 사이토고지; 기노시타마사트구; 나카우마요시노리; 다카하시노리미치; 미요시히로유키
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤; 다이헤이 고교 가부시키카이샤
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2005-09-26
Also published as: WO2002098793A1; TWI257374B; EP1394110A1; KR20030038680A; CN1463247A; CN1463247B; AU2002226715B2; BR0205445A; EP1394110A4

Abstract

흡착능 높고 탈황ㆍ탈질 성능이 우수하며, 또한 이동층 방식의 건식 탈황탈질 프로세스에서의 순환 사용에 견디는 고강도의 활성탄을 제공한다.

석탄을 원료로 하여 제조된 활성탄으로서, 휘발분을 2.0 중량% 이상, 탄소 함유율을 87∼95 중량%로 함으로써 소요의 세공 용적으로서 탈황 성능을 높이고, Fe₂O₃+TiO₂ 성분을 0.7 중량% 이상으로 함으로써 경제성을 유지하면서 탈질 성능을 높임과 동시에 강도를 확보하고, K₂O+Na₂O+CaO+MgO 성분을 0.3∼1.0 중량%로 함으로써 탈황시의 SO₂+H₂O 성분에 의한 활성탄의 세공 용해를 제어하고, 탈질시의 암모니아 흡착에 의한 황산암모늄 생성에 의한 분화를 억제하여 내구성을 높인다.

석탄으로부터 저온 건류에 의하여 얻은 반성 코크스를 주원료로 하는 활성탄의 제조 방법에 있어서, 반성 코크스의 원료탄으로서, 연화 용융 상태에 있는 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출한 이동성 수소 성분의 양이 30 중량% 이하인 석탄을 사용한다.

Description

활성탄과 그 제조 방법{ACTIVATED CARBON AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 고강도이고 탈황ㆍ탈질성이 높고, 재생 이용의 반복에 있어서도 분화(粉化)가 적으며 내구성이 있고, 특히 화력 발전, 소결로 등의 배가스 등의 탈황ㆍ 탈질에 적합한 활성탄과 그의 제조 방법에 관한 것이다.

황 산화물, 질소 산화물 등의 대기 오염 물질의 배출에 따른 환경 파괴가 진행되고 있어, 지구 환경 보전이라는 관점에서 배출량 제한의 강화가 필수적이다. 그 대응 기술도 다양하지만, 특히 석탄이나 중유를 연소시키는 공장에서 고정 배출되는 배가스의 탈황ㆍ탈질에는 건식 이동층식의 탈황ㆍ탈질 처리법이 사용되며, 이 때 활성탄이 주로 사용되고 있다. 이에 적합한 활성탄은, SO_x의 고흡착능, NO_x의 NH₃ 첨가하에서의 고탈질성, 이동층 내에서의 충격과 마모에 의한 파괴 및 반응에 의한 분화 억제를 위한 고내구성이 요구되지만, 이들을 동시에 만족하는 결과는 아직 얻어지지 않았다. 그 대책으로서 몇 가지 활성탄이 제안되어 있다.

예컨대, 산화아연을 탄소재 표면에 첨가하여 흡착능을 향상시킨 활성탄 (특개평9-66231호 공보)이나 탄소재에 Ti, Cr, V, Fe, Cu 등의 금속을 담지시킨 활성탄 (특공소56-18246호 공보), 이산화티탄을 탄소재에 첨가한 전술한 바와 같은 성능을 가지고 있는 활성탄 (특개평9-20509호 공보)은 촉매 기능 향상을 위하여 수% 정도로 첨가하면 이종(異種) 금속의 혼합으로 되어 활성탄 중에 큰 균열이 발생하기 쉽고, 강도나 내구성의 저하를 초래함과 동시에, 고가의 촉매로 되므로 경제적인 면에서도 합리적이지 않다. 또한, 활성탄 중의 유기 산소의 제어, 휘발분, 입도의 최적화에 따라 높은 탈황ㆍ탈질이 얻어지는 활성탄（특개평11-555호 공보)은 유기 산소량의 적정화에 의하여 탈질을 촉진하는 유기 산소량를 증가시켜 탈질 성능은 향상되지만, 기본적인 강도 향상, 탈황 성능 향상을 위하여 세공(細孔) 용적 등을 증가시키는 데에는 이르지 않고 있어 상기 성능을 만족할 수 없다. 강도를 90％ 이상으로 하고, 또한 표면적, 세공 용적의 최적화에 따라 고흡착성이고 수명이 긴 활성탄(특개평７－277716호 공보)은 세공 지름으로부터 휘발 성분과 같은 유효 분자 지름이 큰 것에는 유효하게 되지만, 비표면적이 크고 강도 내구성에는 상반되며, 또한 탈질 성능으로서는 개시되어 있지 않은 등, 종래의 활성탄으로서 전술한 바와 같은 모든 성능면이나 코스트면에서 만족되는 것은 존재하고 있지 않다.

또한, 활성탄 흡착제의 결점을 해소하기 위하여 다양한 연구가 이루어지고 있는데, 석탄을 원료로 하고 이것에 각종 결합제를 첨가하여 성형하여, 특정 조건하에서 건류, 활성화함으로써 탈황ㆍ탈질에 적합한 성형 활성탄의 제조 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 특공소62-51885호 공보에는, 석탄으로부터 활성도가 높은 반성(半成) 코크스를 제조하여 이것을 주원료로 하고, 여기에 몇 가지 종류의 석탄과 결합제를 첨가하여 로거 지수 20∼30%가 되도록 강도를 조정한 후 건류, 활성화하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특개평11-157822호 공보에는 버튼 지수를 1.5∼4로 하여 원료 석탄의 배합을 조정한 후 건류, 활성화하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 로거 지수나 버튼 지수는 내마모성 등의 강도를 나타내는 지수 및 배합탄의 점결성을 나타내는 지수이고, 특정 범위의 로거 지수 및 버튼 지수로 석탄의 배합을 조정함으로써, 내마모성이나 강도가 우수한 활성탄을 제조할 수 있지만, 반드시 탈황 성능 또는 탈황ㆍ탈질 성능의 향상을 꾀할 수 있는 것은 아니다.

또한, 특개평11-349317호 공보에는 휘발분과 유동도가 최적 범위에 있는 석탄을 배합함으로써 강도와 흡착능이 우수한 활성탄을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법에서 사용하는 주원료 및 부원료나 가열 온도, 가열 속도 등의 제조 조건에는 여러 가지 제약이 있고, 성분 변동이 적은 주원료나 부원료의 입수가 곤란하며, 동시에 제조 공정이 복잡하여 간단히 석탄을 제조할 수 없으므로 코스트 상승을 초래한다고 하는 문제가 있다.

발명의 요약

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하고, 경제적이고 탈황ㆍ탈질 성능이 우수하며, 또한 이동층 방식의 건식 탈황ㆍ탈질 프로세스로의 순환 사용에 견딜 수 있는 강도 및 내구성이 높은 활성탄을 제공하는 것이다. 구체적으로는, 충격 강도 97% 이상, 로거 강도 96% 이상, SO₂ 흡착량 70 mg/g 이상, 암모니아 첨가하에서의 탈질률 20% 이상, 분화율 1.0% 이하의 탈황ㆍ탈질용 활성탄을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 고강도 및 고흡착능 (예를 들면 SO_x 흡착능)으로서 탈황 성능이 우수하고, 또한 이동층 방식의 건식 탈황ㆍ탈질 프로세스에서의 순환 사용에 견딜 수 있는 높은 강도의 활성탄의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은, SO_x, NO_x, H₂O 등의 다성분으로 이루어지는 배가스를 처리하기 위한, 경제적이고 또한 충분한 탈황ㆍ탈질 성능 및 고내구성의 활성탄을 개발하기 위하여 활성탄 중의 성분을 제어하는 것에 착안하여 예의 검토를 거듭한 결과, 활성탄 중의 성분을 제어함으로써 상기 목표를 달성하는 것이 가능하다는 것을 밝혀내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, 본 발명은 석탄을 원료로 하여 제조되는 활성탄에 관한 것으로, 이 활성탄은 휘발분이 2.0 중량% 이상, 고정 탄소가 87∼94 중량%, Fe₂O₃+TiO₂가 0.7 중량% 이상, K₂O+Na₂O+CaO+MgO가 0.3∼1.0 중량% 임을 특징으로 하는 탈황ㆍ탈질용의 활성탄이다.

본 발명의 활성탄은 제품 활성탄 중의 고정 탄소분을 87 중량% 이상으로 한다.

이로써 탄소 기질을 확보하여, 일정한 세공 용적으로 고탈황 성능을 유지하는 한편, 고정 탄소분을 94 중량% 이하로 하여, 불필요한 탄소분의 증가에 기인하는 건류시의 수축 및 팽창에 의한 균열의 성장을 억제하여 충격 강도, 로거 강도의 저하를 막으며, 휘발분을 2 중량% 이상, FeO₃+TiO₂의 함유율을 0.7 중량% 이상으로 하여 탈질 성능을 향상시키고, 나아가 K₂O+Na₂O+CaO+MgO의 함유율을 0.3∼1.0 중량％로 함으로써 탈황시의 SO_ｘ분에 의한 활성탄의 세공의 용해를 억제함과 동시에, 탈질시의 암모니아 흡착에 의한 황산암모늄 생성에 기인하는 분화를 억제함으로써 내구성를 높이도록 한 것이다. 더우기, 활성탄을 평균 지름 3∼20 mm, 길이 5∼20 mm의 입상물 또는 펠렛상물로 함으로써 이동층 방식의 건식 탈황ㆍ탈질 프로세스로의 순환 사용에 적합한 활성탄으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 활성탄의 제조 방법에 있어서, 상기 석탄의 연화 용융 온도역에서의 NMR(핵자기 공명) 측정 결과로부터 석탄 입자 내에 존재하는 횡완화(橫緩和) 시간이 긴 성분, 즉 역동성 수소 성분의 양(용융 지수)이 특정 범위에 있는 석탄을 선정하여 배합함으로써, 탈황 성능(예를 들면 SO_x 흡착능)이 매우 높고, 또한 이동층에서의 장시간 사용에 견딜 수 있는 고강도의 견고한 활성탄을 제조하는 방법이다. 구체적으로는, 석탄을 300∼600℃의 온도에서 저온 건류를 한 반성 코크스를 주원료로 하고, 점결성이 있는 석탄을 부원료로 하여, 이들을 결합제와 함께 혼합 성형한 성형물을 탄화 및 활성화 열처리를 하여 활성탄으로 하는 활성탄의 제조 방법에 있어서, 주원료인 반성 코크스의 원료탄으로서, 연화 용융 상태에 있는 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분의 양이 30 중량% 이하인 석탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 활성탄의 제조 방법이다. 또한, 본 발명은 상기 발명에 있어서 부원료로서 사용하는 점결성이 있는 석탄으로서, 연화 용융 상태에 있는 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분의 양이 35∼45 중량%인 석탄을 사용하는 활성탄의 제조 방법이다.

본 발명의 활성탄의 제조 방법은 주원료인 반성 코크스의 원료탄으로서, 연화 용융 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분량이 30 중량% 이하인 것을 사용함으로써, SO_ｘ분자를 흡착하는 데 적합한 직경 10Å 부근의 미세공을 다수 형성할 수 있기 때문에, 이로부터 제조한 활성탄은 고강도이고 SO_x 흡착능이 우수한 것으로 된다. 또한, 주원료인 상기 반성 코크스에 혼합하는 부원료인 성형물의 원료탄으로서, NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분량이 35∼45 중량%인 점결성 석탄을 사용함으로써, 더욱 외관이 양호하고 로거 강도가 높고 SO_x 흡착능이 양호한 활성탄을 제조할 수 있다.

도 1은 고정 탄소분과 탈황률의 관계를 나타내는 관계도이다.

도 2는 고정 탄소분과 충격 강도 및 로거 강도의 관계를 나타내는 관계도이다.

도 3은 Fe₂O₃+TiO₂성분과 탈질률 및 충격 강도와의 관계도이다.

도 4는 K₂O+Na₂O+CaO+MgO 성분과 분화율 및 로거 강도와의 관계도이다.

도 5는 본 발명의 활성탄을 제조하는 공정의 플로우도이다.

도 ６은 역동성 수소 성분의 양에 의하여 분류된 4종의 석탄 미세공의 체적 분포를 도시한 설명도이다.

도 7은 저온 건류 시간과 반성 코크스의 SO_x의 흡착능과의 관계도이다.

도 8은 부원료인 점결성이 있는 석탄의 종류, 배합 비율 및 로거 강도와의 관계도이다.

도 9는 주원료가 되는 반성 코크스의 원료 석탄의 종류와 비표면적의 증대에 따른 SO_x의 흡착능의 향상을 나타내는 관계도이다.

도 10은 저온 건류 온도에 의한 활성탄의 비표면적의 변화를 나타내는 관계도이다.

도 11은 로거 강도 시험기의 설명도이다.

도 12는 탈질률 및 황산암모늄의 생성에 따른 분화율의 측정 방법을 나타내는 설명도이다.

[발명의 구성]

본 발명에 있어서의 활성탄은 고정 탄소량이 87 중량% 이상이고, 충격 강도, 로거 강도를 유지할 수 있는 기질이 있고, 세공 용적, 세공점, 비표면적의 증가가 가능하지만, 도 1에 나타낸 바와 같이, 87 중량% 미만으로 되면 반응할 수 있는 탄소점이 적어지게 되어 세공 용적과 비표면적이 동일한 건류 온도, 시간 및 활성화 증기량에서도 저하되어, 탈황 성능이 저하되어 버린다.

이 때, 활성화에 다량의 증기를 사용하여 강제적으로 세공 용적 및 비표면적을 증가시키면, 비례하여 세공점은 증가하지 않고 세공 용적만 증가하기 때문에 탈황 성능만 향상되고, 또한 큰 지름의 세공 용적이 주로 늘어나기 때문에 상반되게 강도는 저하되어 버린다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 이 고정 탄소를 94 중량% 초과로 하여도 전술한 동일한 건류 온도, 시간, 활성화 증기량으로도, 탈황 성능은 평형에 도달하지만, 탄소분의 증가로 건류의 탄화 진행시, 팽창 및 수축에 의한 내부 균열의 진행을 막는 불용융부의 회분이 적기 때문에 균열이 성장하기 쉽고, 충격 강도와 로거 강도가 저하된다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 휘발분이 2 중량% 미만 및 Fe₂O₃+TiO₂ 성분이 0.7 중량% 미만으로 되는 동시에 가지고 있는 탈질 촉매 성능이 유효하게 작용하지 않게 되므로, 탈질 성능이 저하된다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, K₂O+Na₂O+CaO+MgO 성분이 0.3 중량% 미만이면, 활성탄을 사용한 탈질을 행할 때, 조제로서 실용상 암모니아의 첨가에 의한 탈질 촉진이 행하여지지만, 그 조제가 되는 암모니아 자체를 흡착하게 되어 활성탄 세공 내에 흡착되어 있는 암모니아와 SO_x가 반응하여 황산암모늄 결정이 세공 내에 발생하므로, 체적 팽창을 일으키고 세공을 파괴하여 활성탄의 분화를 일으키게 된다. 한편, 1.0 중량%를 넘으면, SO_x 성분이 세공 내에 황산 상태로서 존재하고 있고, 상기 활성탄 중의 K₂O＋Na₂O＋CaO+MgO 성분과 반응하여 활성탄 세공 내의 그 성분점을 기점으로 침식되어 마찬가지로 분화가 촉진되어 내구성이 현저하게 저하되어 버린다. 이상의 것으로부터, 탈황ㆍ탈질 효율 향상과 그의 사용상의 강도 및 내구성의 양성능을 동시에 만족시키려면 전술한 범위로 한정하는 것이 필수적이다.

본 명세서에 있어서, 휘발분, 탄소분, 강도, Fe₂O₃, TiO₂, K₂O, Na₂O, CaO, MgO의 각 성분, SO_x 흡착량, 탈질률 및 분화율은 이하의 측정 방법에 의하여 구하였다.

〈휘발분〉

시료를 107℃로 유지된 건조기 내에서 부착 수분을 완전히 제거한 후, 1 g을 뚜껑이 달린 도가니에 넣어 900℃로 승온시킨 전기로 내에 이 도가니를 장입하여 7분간 가열한다. 가열 후 즉시 도가니를 꺼내고, 처음에는 차가운 금속판 위에서 10분간, 이어서 데시게이터 내에서 20분간 냉각시킨다. 냉각 후 즉시 가열 후의 감량을 측정하고, 도가니 내에서의 초기 중량과의 비를 가지고 휘발분으로 하였다. (JIS M 8812)

〈고정 탄소분〉

시료를 107℃로 유지된 건조기 내에서 부착 수분을 완전히 제거한 후 1 g을 회화(灰化) 용기에 넣어 전기로 내에 장전한다. 전기로를 815℃로 설정하여 1 시간 유지한 후, 회화 용기를 꺼내고, 처음에는 차가운 금속판 위에서 10분간, 다음으로 데시게이터 내에서 20분간 냉각시킨다. 냉각 후의 회화 용기 내에서의 질량을 계측하고, 회화 용기 내에 넣은 시료 중량의 비가 회분으로 된다. 이상에서 얻은 휘발분 및 회분으로부터, 고정 탄소(%) = 100 - [회분(%) + 휘발분(%)]의 식에 의하여 고정 탄소분을 산출한다 (JIS M 8812)

〈충격 강도〉

시료 10 g을 지름 30 φ, 높이 415 mm의 원형 파이프를 수직으로 세워 그 하부에 깔아놓고, 지름 28 φ, 무게 328 g의 추를 높이 415 mm로부터 2회 낙하하게 한 다음, 그 시료를 꺼내어 0.5 mm의 체로 체가름하여 0.5 mm 이상의 비율을 충격강도로 하였다. 이는 활성탄 단일 성분의 기계적 강도를 나타내는 지표이다.

〈로거 강도〉

활성탄의 장입 및 배출이 가능하고, 원통의 대각 방향의 2개소에 크기 30 mm의 방해판을 설치한 회전 원통(φ200 ×70) 내에 활성탄 시료를 30 g 장입하여, 60 rpm의 회전 속도로 원통을 1000 회전시켰다. 그 후, 활성탄을 꺼내고, 3 mm 메시의 체로 미세 분말을 제거하고 투입 활성탄 중량에 대한 3 mm 체 위의 중량 비율을 구하여, 아래 (1)식에 의하여 로거 강도를 결정하였다. 또한, 로거 강도 시험기를 도 11에 나타내었다.

…… (l)

< Fe₂O₃, TiO₂, K₂O, Na₂O, CaO, MgO 성분의 분석)

휘발분으로 구한 회분으로부터 JISM8815으로 각 산화물을 정량화하였다.

<비표면적>

시료 2 g을 마노(瑪瑙)로 간 분말 시료를 측정용 셀(옴니소프 360: COULTER사제)에 넣고, l50℃에서 6 시간 진공 탈기시킨 것을 본 장치에 의하여 질소 가스 연속 용량법에 의한 흡착 및 탈착을 행하고, 상대압과 질소 분자의 흡착량으로부터 BET 플롯을 행하여, 비표면적을 산출하였다.

〈SO_x 흡착능〉

입경을 1∼3 mm로 조정한 활성탄 시료 10 cc에 합성 가스(SO₂ 2 vol%, O₂ 5 vol%, N₂ 83 vo1%, H₂O 10v o1%)를 3N ℓ/분의 유량으로 100℃에서 3 시간 접촉시켜 SO₂가스를 흡착시킨다. 그 후, 400℃에서 1.5 시간 N₂ 기류하에서 가열하고, 그 사이에 N₂에 동반 배출되는 전조작(前操作)으로 흡착시킨 SO₂ 가스를 전량 H₂O₂ 3% 수용액에 흡수시킨다. (SO₂+ H₂O₂ H₂SO₄, 황산으로 회수) 흡수액을 JlS K-0103에 기재되어 있는 알세나조 111법에 의한 중화 적정에 의하여 결정되는 SO₂ 흡착량을 SO_x흡착능으로 하였다. 활성탄 1 g당 SO₂ 흡착량을 mg/g-ac의 단위로 나타낸다. 또한, ac:activated carbon(활성탄)이다.〈탈질률〉

삭제

직경 φ50의 원통 칼럼 (탈질 시험 반응 용기) 내에 170 cc의 활성탄을 충전하여 90℃로 가열한다. 합성 가스(SO₂ 135 ppm, NO 160 ppm, NH₃ 450 ppm, O₂ 10%, H₂O 10%, 나머지 N₂)를 90℃로 가열하고, 2N ℓ/min의 유량으로 활성탄 충전층에 접촉시킨다. 합성 가스를 20 시간 통기시킨 후의 활성탄 충전층 입구측과 출구측의 NO 농도를 측정하고, 아래 (2)식으로 탈질률을 결정하였다.

……(2)

〈황산암모늄 생성에 의한 분화율〉

직경 φ50의 원통 칼럼 (탈질 시험 반응 용기) 내에 170 cc의 활성탄을 충전하여 90℃에서 가열한다. 합성 가스 (SO₂ 135 ppm, NO 160 ppm, NH₃ 450 ppm, O₂ 10%, H₂O l0%, 나머지 N₂)를 2N ℓ/min의 유량으로 활성탄 충전층에 접촉시킨다. 합성 가스를 100 시간 환기한 후, 원통 칼럼으로부터 활성탄 전량을 꺼내어, 비이커 중에서 물에 함침시켜 가볍게 교반한다. 이어서, 1 mm 철망으로 여과하고, 여액(활성탄 미분을 포함한다)과 활성탄 펠렛으로 나눈다. 여액으로부터 활성탄 미분을 다시 여과 추출하고, 건조한 후 중량을 측정하여, 활성탄 미분 중량으로 한다.

활성탄 펠렛은 400℃에서 1.5 시간 N₂ 기류하에서 가열하여 재생 처리를 한 후 중량을 측정하고, 재생 후의 활성탄 펠렛 전중량으로 한다.

상기 활성탄 미분 중량과 재생 후의 활성탄 펠렛 중량을 합계하여 재생 후의 활성탄 전중량으로 한다. 재생한 활성탄 펠렛은 3 mm의 체에 넣어 체 아래의 중량과 활성탄 미분 중량을 합계하여 -3 mm 중량을 측정하고, 아래 (3)식으로 구한 양을 황산암모늄 생성에 의한 분화율로 하였다. 또한, 도 12에 탈질률 및 황산암모늄 생성에 의한 분화율의 측정 장치를 나타내었다.

……(3)

본 발명에서의 역동성 수소 성분의 분량, 로거 강도, 탈황ㆍ탈질 비율, 황산암모늄 생성에 의한 분화율은 아래의 측정에 의하여 구하였다.

〈역동성 수소 성분의 양〉

대상으로 하는 석탄 시료를 핵자기 공명 장치 전용 시료관에 장입한다. 또한, 석탄 시료는 시료관에 들어가는 사이즈인 수 밀리미터 이하이면, 특별히 그 크기나 형상에 제한을 두지 않는다. 측정의 수법으로서는, 수소 90도의 펄스 폭은 8 μsec, 에코시간은 50 μsec∼3 msec, 반복 시간은 5 msec∼1 sec, 적산 횟수는 512회로 한다. 데이터의 사이즈는 X 방향으로 512 포인트, Y 방향으로 512 포인트, Z 방향은 1∼512 포인트로 설정한다. 그 때, 시료를 3℃/분으로 승온시키면서, X, Y, Z의 3축에 각각, 89 gauss/cm, 96 gauss/cm, 107 gauss/cm의 자장 경사를 단시간에 주는 방법으로 측정하고, 석탄의 수소 핵자기 공명 (NMR) 이미지 화상을 얻는다. 또한, 승온하면서 동일한 측정을 행함으로써 석탄이 연화 용융 상태인 NMR 이미지 화상을 얻는다. 얻은 화상으로부터, 적당한 횡완화 시간에서의 분포와 역동성 수소 성분의 존재량을 산출한다. 이 때, 역동성 수소 성분의 존재량은, 연화 용융 온도역에서 횡완화 시간이 100 μsec 이상인 성분의 양을 의미한다. 이 때, 다중 펄스나 횡완화 시간에 관하여는, 특개평11-326248호 중에 그 내용이 기재되어 있다.

또한, 도 5에 있어서, 1은 저온 건류를 실시함으로써 숯(char)으로 하는 석탄, 즉 주원료를 반성 코크스의 원료탄으로 하는 석탄이이지만, 이 석탄은 그 연화 용융 온도역에 상당하는 온도로부터의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분량이 30 중량% 이하, 좋기로는 15 중량% 이상 30 중량% 이하의 범위인 것이다. 연화 용융 온도역에 상당하는 온도로부터의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분량를 상기 범위로 하는 것은, 역동성 수소 성분량이 30％를 넘으면 SO_ｘ분자의 흡착에 효과를 발휘하는 직경 10Å 부근의 미세공 용적이 저하되고, 한편 15 중량% 미만으로 하더라도 SO_x 흡착능의 향상 효과는 포화하여 큰 향상은 바랄 수 없기 때문이다.

이 석탄 (1)은 저온 건류로 (2)에 장입하여 6 중량% 이하의 산소 농도로, 300℃ 이상 600℃ 이하, 좋기로는 400℃ 이상 550℃ 이하의 가열 분위기 중에서, 노내의 가열부에서의 체류 시간이 15분 이상 120 분 이하, 좋기로는 25분 이상 80분 이하의 조건으로 저온 건류함으로써 반성 코크스로 한다. 저온 건류 조건을 위와 같이 하는 것은, 가열 분위기의 온도가 300℃ 이하, 또는 노내 체류 시간이 15분 이하에서는 반성 코크스로서 담지하여야 하는 세공 구조를 형성하는 데 충분한 휘발분의 소실이 진행되지 않고, 이 때문에 단순히 결정수와 약간의 휘발분만이 휘발되었을 뿐인 세공 구조가 부족한 반성 코크스로 되고, 이와 같은 가열이 불충분한 반성 코크스를 주원료로 하여 활성탄을 제조하고자 하여도 활성화 공정에서 증기 등의 활성화 가스와의 활성화 반응이 충분히 진행되지 않아 SOｘ의 흡착능이 부족한 활성탄밖에 얻어지지 않는 한편, 가열 분위기의 온도가 600℃ 이상, 또는 노내 체류 시간이 120분 이상이 되면, 세공 구조 형성에 충분한 휘발분의 소실은 진행되지만, 반성 코크스 자체의 기질의 흑연화가 과도하게 진행된다. 흑연 결정은 구성하는 탄소 원자가 규칙적으로 배열된 안정된 조직이기 때문에, 활성탄 중에 많이 존재하면 SO_x의 흡착능뿐만 아니라, 탈질을 위한 촉매 활성이 현저하게 저하되어 버린다.

주원료가 되는 반성 코크스는 그 미세 기공과 다소 잔존하는 점결성에 의하여 제품으로 되는 활성탄의 SO_x의 흡착능이나 강도를 결정하기 때문에, 반성 코크스를 제조하기 위한 원료인 석탄의 선정이 큰 문제가 된다. 활성탄으로서 높은 SO_x 흡착능을 담지시키려면 주원료로서 사용하는 반성 코크스 상태에서 SO_x분자를 흡착하는데 적합한 기공 지름의 세공이 다수 형성되어 있는 것이 바람직하다. 표 1에 석탄화도가 다른 16 종류의 석탄에 대하여, 연화 용융 온도역에 상당하는 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분의 분량을 나타낸다. 또한, 대상으로 한 석탄의 연화 용융 온도는 350℃으로부터 510℃의 범위이었다.

부원료로서 배합하는 점결성 석탄의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분량은 35∼45 중량%로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 역동성 수소 성분량이 35 중량% 미만인 석탄을 부원료로서 사용한 경우에는, 얻어지는 활성탄의 외관은 양호하지만, 로거 강도가 대폭 저하되기 때문이고, 한편 역동성 수소 성분량이 45 중량%를 넘는 석탄을 부원료로서 사용한 경우에는, 얻어지는 활성탄이 점결성 과다에 의하여 팽창하여 균열이 발생됨과 동시에, 내부에 지름이 큰 기공이 다수 형성되어 로거 강도가 저하되기 때문이다.

분 류		역동성 수소 성분의 양(중량%)
A	석탄 1석탄 2석탄 3석탄 4석탄 5석탄 6	20.123.123.625.726.129.3
B	석탄 7 석탄 8	30.534.5
C	석탄 9석탄 10석탄 11석탄 12석탄 13	35.438.038.940.240.2
D	석탄 14석탄 15석탄 16	45.848.251.3

도 6에 상기 16종의 석탄을 450℃에서 60분간 가열하여 제조한 반성 코크스 의 세공(細孔) 지름 분포 측정 결과의 일례를 나타낸다. 제조된 반성 코크스의 세공 지름 분포를 측정한 결과, 상기 석탄은 세공 지름이 10Å 부근의 세공 용적의 발달 정도로 분류하여 Ａ, Ｂ, Ｃ 및 Ｄ의 ４ 가지로 분류하는 것이 가능하다. 즉, 역동성 수소 성분의 분량이 30 중량% 이하가 되는 A 분류에 속하는 석탄으로부터 제조한 반성 코크스에서는, 역동성 수소 성분의 분량이 30 중량%를 넘는 B, C 및 D 분류에 속하는 석탄으로부터 제조되는 반성 코크스에 비하여, 동일 가열 조건에서도 특이적으로 직경 Å 부근의 미세공 용적이 발달한 구조를 가진다. 또한 Ｂ, Ｃ 및 Ｄ 분류에 속하는 석탄으로부터 제조된 반성 코크스에서는 역동성 수소 성분의 양이 증가함에 따라, 직경 Å 부근의 미세공 용적이 저하된다. B 분류에 속하는 것에서는 외관상의 부풀음이나 팽창은 보이지 않으나, Ｃ 분류 및 Ｄ 분류의 것에서는 현저하게 부풀고, 상기 반성 코크스의 파단면은 조대(粗大) 기공과 함께, 반성 코크스의 외관도 부풀거나 팽창에 의한 조대 기공이 많이 발생한다. 특히, Ｄ 영역의 것에서는 석탄의 원형을 유지하지 못할 정도로 석탄 입자가 부풀어, 입자끼리도 거센 용착이 일어나므로, 활성탄을 제조하기 위한 조업상 문제로 된다.

다음에, 도 7에 450℃에서 저온 건류를 실시한 때의 가열 시간과 제조된 반성 코크스의 SO_x 흡착능의 측정 결과를 나타낸다. 이 결과에 의하면, A 분류에 속하는 석탄으로부터 제조된 반성 코크스가 SO_x의 흡착능이 가장 우수하고, 석탄 중의 역동성 수소 성분의 분량이 증가함에 따라 SO_x의 흡착능은 저하된다. 즉, 주원료로서 사용하는 반성 코크스 상태에서 SO_ｘ의 흡착능을 유효하게 높이기 위하여, 직경 10Å 부근의 미세공 용적을 가능한 한 증가시킬 필요가 있고, 이를 위하여 연화 용 융 온도 영역에서의 NMR 측정 결과로부터 구하는 역동성 수소 성분의 분량이 30 중량% 이하가 되는 A 영역에 속하는 석탄에 저온 건류를 행한 반성 코크스를 주원료로 하는 것이 바람직하다.

이 반성 코크스는 주원료이며, 분쇄기 (3)에 투입하여 분쇄한다. 또, 부원료로서 사용하는 점결성 석탄 (4)도 분쇄기 (3)에 투입하여 분쇄한다. 이어서, 분쇄된 주원료인 반성 코크스와 부원료인 점결성 석탄 (4)를 9:1 내지 5:5의 비율, 바람직하게는 8:2 내지 6:4의 비율로 혼합하여 혼합 분쇄물 입자로 한다. 이 혼합 분쇄물 입자는 혼련기 (7)에 옮겨지게 되지만, 이 때 결합제 (5)로서 타르, 피치 등의 석탄계 또는 석유계 중질유, 펄프 제조 폐액 등 외에, 성형 조제 (6)를 추가하여 혼련한다. 이 혼련한 것을 성형기 (8)에 도입하여 지름 5∼20φ, 길이 5∼30 mm의 다수의 성형물 입자로 성형하고, 이어서 각 성형물 입자는 건류로(탄화 활성화로) (9), 예를 들면 로터리 킬른 등에 정량적으로 장입하여, 증기 (10), 질소 가스 (11)을 활성화가 유효하게 진행되도록 첨가하면서, 750∼950℃의 온도에서 노내 체류 시간 60분 이상, 90분 이하로 탄화, 활성화함으로써 제품(12), 즉 휘발분 2.3 중량%, 고체 탄소 91 중량%, Fe₂O₃+TiO₂ 성분 0.7 중량%, K₂O+Na₂O+CaO+MgO 성분 0.4 중량%로, 충격률 0.5 %의 탈황ㆍ탈질 성능과 내구성이 높고, 건식 NH₃ 첨가를 이용한 탈황ㆍ탈질 장치에 극히 적합한 고강도 활성탄을 제조할 수 있다.

본 발명의 활성탄을 사용하여, SO_x 135 ppm, NO_x150 ppm, O₂10 중량%, H₂O 10 중량%의 배가스와 대향류가 되도록 상기 활성탄을 위에서 아래로 이동시키는 이동층이 3개인 흡착탑으로 안내하여, 3 단째에 NH₃를 150 ppm 첨가하고, 활성탄 이동을 위한 공간 속도 400 ℓ/hr로 처리한다. 또, 흡착 후의 활성탄은 400℃ 탈리탑에서 황 성분을 탈리하여 재이용할 수 있고, 연속 사용한 때의 탈황률 99 %, 탈질률 25 %, 분화율 0.5 %로 상당히 안정된 운전이 가능하다.

도 8에 주원료와 함께 혼합하는 부원료 석탄의 첨가량과 로거 강도의 관계에 대하여 나타낸다. 이 때, 주원료의 반성 코크스는 A 영역에 속하는 종류의 석탄 (1)을 450℃에서 60분간 가열한 것을 사용하고 있다. 부원료로서 배합하는 점결성 석탄이 A 및 B 영역에 속하는 것을 사용한 활성탄에서는 외관상 부풀기 또는 팽창에 의한 균열의 발생은 보이지 않아 제품 형상은 양호하고, 분포가 좁은 입도 구성이이지만, 로거 강도가 기성 활성탄보다 대폭 낮은 값이 된다. 또한, 부원료로서 배합하는 점결성 석탄이 Ｄ 영역에 속하는 것을 사용한 활성탄에서는 점결성 과다에 의한 부풀기가 발생하고, 내부 파단면도 지름이 큰 기공이 다수 형성되고 로거 강도도 기존의 활성탄보다 낮은 값이 된다. 한편, 부원료로서 배합하는 점결성 석탄이 C 영역에 속하는 것을 사용한 활성탄에서는, 주원료인 반성 코크스와 부원료인 점결성 석탄의 배합 비율이 9:1 내지 5:5의 범위에 있어, 부풀기나 팽창에 의한 균열의 발생이 없어 제품 형상이 양호하고 분포가 좁은 입도 구성이고, 또한 로거 강도가 기존의 활성탄보다 높은 활성탄이 얻어진다. 즉, 견고한 활성탄을 얻고자 하는 경우, 연화 용융 온도역에 상당하는 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분량이 35 중량% 이상 45 중량% 이하의 범위에 있는 점결성 석탄을 부원료로서 선정하는 것이 중요하다.

실시예 1

상기 활성탄의 원료가 되는 석탄종 2탄종 이상의 비율을 조정하여 분쇄 입도, 건류 온도, 건류 시간, 성형 형상, 활성화 온도, 활성화 증기량의 제조 조건을 일정하게 하고, 휘발분, 고형 탄소분, Fe₂O₃+TiO₂성분, K₂O+Na₂O+CaO+MgO 성분의 각각을 변경시킨 활성탄을 제조하였다. 상기 활성탄의 본 발명의 범위 내에 있는 것과 범위 내에 있지 않은 것의 충격 강도, 로거 강도, SOx 흡착량, 탈질률, 분화율 특성을 표 2에 나타낸다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이 휘발분 2 중량% 이상에서 그 이외의 고정 탄소분, Fe₂O₃+TiO₂성분, K₂O+Na₂O+CaO+MgO 성분의 하나라도 만족하지 않으면 요구되는 특성은 만족할 수 없다.

또한, 상기 활성탄의 원료가 되는 석탄에 대하여, Fe₂O₃, TiO₂, K₂O, Na₂O, CaO, MgO의 시약을 첨가하여 당해 성분량을 변경시켜 상기와 동일한 입도 등 원료조건을 동일하게 하여 고정 탄소, 휘발분은 상기 제조 조건의 건류 온도, 건류 시간을 제어 변경시켜 제조한 활성탄의 여러 성능을 표 3에 나타낸다. 석탄종 변경시와 마찬가지로, 고정 탄소분, 휘발분, Fe₂O₃+TiO₂성분, K₂O+Na₂O+CaO+MgO 성분의 하나라도 만족하지 않으면 요구되는 특성은 만족하고 있지 않다.

	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교 예4
휘발분 (중량%)	2.3	2.4	2.8	3.0	2.0
고정 탄소 (중량%)	91	88	83	94	93
Fe₂O₃+TiO₂(중량%)	0.7	1.0	0.9	0.7	0.6
K₂O+Na₂O+CaO+MgO (중량%)	0.4	1.2	1.3	0.1	0.7
비표면적 (㎡/g)	240	220	240	240	280
충격 강도 (중량%)	99	96	94	96	96
로거강도 (중량%)	99	97	96	96	98
SO_x 흡착량 (mg/g)	70	70	50	70	75
탈질률 (%)	24	23	20	25	8
분화율 (%)	0.5	1.1	1.2	10	0.7

	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
휘발분 (중량%)	2.2	3.0	2.2	2.5	1.7
고정 탄소 (중량%)	90	85	90	91	89
Fe₂O₃+TiO₂(중량%)	0.8	1.5	0.5	1.0	1.0
K₂O+Na₂O+CaO+MgO (중량%)	0.6	1.0	0.7	0.2	0.6
비표면적 (㎡/g)	260	240	250	270	250
충격 강도 (%)	98	93	97	98	97
로거 강도 %)	98	94	98	98	96
SO_x 흡착량 (mg/g)	79	55	75	78	73
탈질률 (%)	28	30	13	29	20
분화율 (%)	0.3	0.9	0.8	10	1.8

실시예 2

상기 방법에 의하여 제조한 활성탄의 비표면적과 SO_x 흡착능의 관계를 비교예와 함께 도 9에 도시한다. 표 1에 나타낸 역동성 수소 성분의 양이 상이한 석탄 16종 중, 역동성 수소 성분의 양이 30 중량% 이하인 A 영역에 속하는 석탄 6종에 저온 건류를 실시하여 얻은 반성 코크스를 주원료로 하여 활성탄을 제조하였다. A 영역에 속하는 석탄을 입경 50 mm 이하로 조분쇄(粗粉碎)하고, 외열식 로터리 킬른으로 안내하여, 산소 농도가 2% 이하, 가열 분위기 온도가 450℃에서 노내 체류 시간이 60분이 되도록 건류하여 반성 코크스로 하고, 그 후 이 반성 코크스를 분쇄기로 분쇄하여 주원료로 하였다. 또한, 이 때 표 1에 나타낸 역동성 수소 성분이 다른 석탄 16종 중, 역동성 수소 성분의 용융 지수가 40.2%인 역청탄계 석탄을 분쇄기로 분쇄하여 부원료로 하였다. 이들 주원료와 부원료를 질량비 8:2가 되도록 배합한 것에, 결합제로서 석탄계 연피치를 20 질량%, 성형 조제로서 물을 15 질량% 첨가하고, 혼련기로 충분히 혼련한 것을 압출 성형기에 의하여 직경 10 φ, 길이 10 mm의 원주 모양으로 성형하였다. 이 성형물을 외열식 로터리 킬른에 안내하고, 산소 농도 1%, 활성화 증기 취입량이 성형물 1 kg당 1.0 kg인 분위기하에서 성형물 최고 도달 온도 830℃, 평균 승온 속도가 18℃/분, 800℃ 이상에서의 유지 시간이 40분이 되도록 가열하고, 탄화, 활성화함으로써 활성탄을 제조하였다. 이와 같이 하여 얻은 활성탄은 로거 강도가 97.9∼98.8%, SO_x 흡착능이 2.0∼80.2 mg/g-ac, 탈질률이 48%, 황산암모늄 생성에 의한 분화율이 0.01%로서, 탈황ㆍ탈질용 활성탄으로서 상당히 우수하다.

[비교예 1]

표 1에 나타낸 역동성 수소 성분의 양이 다른 석탄 16종 중에, 역동성 수소 성분의 양이 30 중량% 초과 35 중량% 미만인 B 영역에 속하는 석탄 2종으로 저온 건류하여 얻은 반성 코크스를 주원료로 하여 활성탄을 제조하였다. B 영역에 속하는 석탄을 입경 50 mm 이하로 조분쇄하고, 외열식 로터리 킬른에 안내하여, 산소 농도가 2% 이하, 가열 분위기 온도가 450℃에서의 노내 체류 시간이 60분이 되도록 건류하여 반성 코크스로 하고, 그 후 이 반성 코크스를 분쇄기로서 분쇄하여 주원료로 하였다. 또한, 이 때 표 1에 나타낸 역동성 수소 성분이 다른 석탄 16종 중에, 역동성 수소 성분의 용융 지수가 40.2%인 역청탄계 석탄을 분쇄기로 분쇄하여 부원료로 하였다. 이러한 주원료와 부원료를 질량비로 8:2가 되도록 배합한 배합재에, 결합제로서 석탄계 연피치를 배합 재에 대하여 20 질량%, 성형 조제로서 물을 15 질량% 첨가하고, 혼련기로 충분히 혼련한 것을 압출 성형기에 의하여 직경 10φ, 길이 10 mm의 원주 모양으로 성형하였다. 이 성형물을 외열식 로터리 킬른에 안내하고, 산소 농도 1%, 활성화 증기 취입량이 성형물 1 kg 당 1.0 kg인 분위기하에서 성형물의 최고 도달 온도가 830℃, 평균 승온 속도가 18℃/분, 800℃ 이상에서의 유지 시간이 40분이 되도록 가열하고, 탄화, 활성화함으로써 활성탄을 제조하였다. 이와 같이 하여 얻은 활성탄은 로거 강도가 97.1∼98.2%로 충분하지만, SO_x 흡착능이 45.5∼47.0 mg/g-ac, 탈질률이 38%, 황산암모늄 생성에 의한 분화율이0.9%로서, 실시예에 비하여 현저하게 떨어지는 것이었다.

[비교예 2]

표 1에 나타낸 역동성 수소 성분의 분량이 다른 석탄 16종 중에서, 역동성 수소 성분의 분량이 35 중량% 이상 45 중량% 이하인 C 영역에 속하는 석탄 6종에 저온 건류를 실시하여 얻은 반성 코크스를 주원료로 하여 활성탄을 제조하였다. C 영역에 속하는 석탄을 입경 50 mm 이하로 조분쇄하고, 외열식 로터리 킬른에 안내하고, 산소 농도가 2% 이하, 가열 분위기 온도가 450℃로 노내의 체류 시간이 60분이 되도록 건류하여 반성 코크스로 하고, 그 후 이 반성 코크스를 분쇄기로 분쇄하여 주원료로 하였다. 또한, 이 때 표 l에 나타낸 역동성 수소 성분이 다른 석탄 16종 중에, 역동성 수소 성분의 용융 지수가 40.2%인 역청탄계 석탄을 분쇄기로 분쇄하여 부원료로 하였다.

이들 주원료와 부원료를 중량비로 8:2가 되도록 배합한 배합 재에, 결합제로서 석탄계 연피치를 배합재에 대하여 20 질량%, 성형 조제로서 물을 배합 재에 대하여 15 질량 % 첨가하고, 혼련기로 충분히 혼련한 것을 압출 성형기에 의하여 직경 10 φ, 길이 10 mm의 원주상으로 성형하였다. 이 성형물을 외열식 로터리 킬른에 안내하여, 산소 농도 l%, 활성화 증기 취입량이 성형물 1 kg당 1.0 kg의 분위기하에서 성형물 최고 도달 온도가 830℃, 평균 승온 속도가 18℃/분, 800℃ 이상에서의 유지 시간이 40분이 되도록 가열하고, 탄화, 활성화함으로써 활성탄을 제조하였다. 이와 같이 하여 얻은 활성탄은 로거 강도가 92.0∼94.8%, SO_x 흡착능이 33.0∼36.0 mg/g-ac, 탈질률이 38%, 황산암모늄 생성에 의한 분화율이 1.2%로서, 어떠한 성능도 실시예에 비하여 현저하게 뒤떨어지는 것이었다.

[비교예 3]

표 1에 나타낸 역동성 수소 성분의 분량이 다른 석탄 16종 중에서, 역동성 수소 성분의 분량이 45%를 초과하는 D 영역에 속하는 석탄 3종으로 저온 건류를 실시하여 얻은 반성 코크스를 주원료로 하여 활성탄을 제조하였다. D 영역에 속하는 석탄을 입경 50 mm 이하로 조분쇄하고, 외열식 로터리 킬른에 안내하여, 산소 농도가 2% 이하, 가열 분위기 온도 450℃에서 노내 체류 시간이 60분이 되도록 건류하여 반성 코크스로 한 후, 상기 반성 코크스를 분쇄기에서 분쇄하여 주원료로 하였다. 또한, 이 때 표 1에 나타낸 역동성 수소 성분이 다른 석탄 16종 중에, 역동성 수소 성분의 용융 지수가 40.2%인 역청탄계 석탄을 분쇄기로 분쇄하여 부원료로 하였다. 이러한 주원료와 부원료를 중량비로 8:2가 되도록 배합한 배합재에, 결합제로서 석탄계 연피치를 배합 재에 대하여 20 질량%, 성형 조제로서 물을 15 질량% 첨가하고, 혼련기에서 충분히 혼련한 것을 압출 성형기에 의하여 직경 10 φ, 길이 10 mm의 원주 모양으로 성형하였다. 이 성형물을 외열식 로터리 킬른에 안내하여, 산소 농도 1%, 활성화 증기 흡입량이 성형물 1 kg당 1.0 kg의 분위기하에서 성형물의 최고 도달 온도가 830℃, 평균 승온 속도가 18℃/분, 800℃ 이상에서의 유지 시간이 40분이 되도록 가열하고, 탄화, 활성화함으로써 활성탄을 조제하였다. 이와 같이 하여 얻은 활성탄은 로거 강도가 90.2∼92.1%, SO_x 흡착능이 10.8∼12.0 mg/g-ac, 탈질률이 5%, 황산암모늄 생성에 의한 분화율이 1.0%로서, 어떠한 성능도 실시예에 비하여 현저하게 뒤떨어지는 것이었다.

또한, 도 9에는 미세공 형성에 의한 비표면적의 증대에 따른 SO_x의 흡착능의 향상을 나타내나, 비표면적이 큰 A 영역의 석탄에 의하여 제조된 활성탄이 탈황 성능이 높은 것을 알 수 있다. 이와 같은 비표면적은 도 10에 도시된 바와 같이, 저온 건류에서의 가열 분위기 온도에 의하여 크게 변동하므로, 건류 온도를 적절하게 설정하는 것이 요망된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 활성탄은 탈황ㆍ탈질성이 우수하고 강도가 높은 내충격성, 내마모성도 우수하며, 암모니아를 사용하는 탈질 장치에 있어서도 분화가 상당히 적은 경제적인 활성탄이며, 본 발명의 활성탄의 제조 방법은 저온 건류를 행하여 주원료의 반성 코크스로 하는 석탄으로서, 연화 용융 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출된 역동성 수소 성분량이 30 중량% 이하인 것을 사용함으로써, SO_x 분자를 흡착하기에 적합한 직경 10Å 부근의 미세공을 다수 형성할 수 있고, 이로부터 제조된 활성탄을 고강도로서 탈황 성능(예를 들면, SO_x 흡착능)이 우수한 것으로 할 수 있다. 또한, 주원료인 반성 코크스와 혼합하는 부원료로서, NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분량이 35∼45 중량%인 점결성 석탄을 사용함으로써, 외관이 양호하고 로거 강도가 높으며, 탈황(SO_x 흡착능) 성능이 양호하고 황산암모늄 생성에 의한 분화율이 낮은 활성탄을 제조할 수 있다. 또한, 탈황ㆍ탈질용 활성탄으로서 우수한 것을 얻을 수 있다.

Claims

석탄을 원료로 하여 제조되는 활성탄에 있어서, 상기 활성탄은 휘발분이 2.0 중량% 이상, 고정 탄소가 87∼94 중량%, Fe₂O₃+TiO₂가 0.7 중량% 이상, K₂O+Na₂O+CaO+MgO가 0.3∼1.0 중량%인 것을 특징으로 하는 탈황, 탈질용 활성탄.
석탄에 300∼600℃의 온도에서 저온 건류를 실시한 반성 코크스를 주원료로 하고, 점결성이 있는 석탄을 부원료로 하며, 이들을 결합제와 함께 혼합 성형한 성형물에 탄화, 활성화 처리를 행하여 활성탄으로 하는 활성탄의 제조 방법에 있어서, 주원료인 반성 코크스의 원료탄으로서, 연화 용융 상태에 있는 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출한 역동성 수소 성분의 양이 30 중량% 이하인 석탄을 사용하는 것을 특징으로 하는 활성탄의 제조 방법.
제1항에 있어서, 부원료인 점결성이 있는 석탄으로서, 연화 용융 상태에 있는 온도에서의 NMR 측정 결과로부터 산출된 역동성 수소 성분의 양이 35∼45 중량%인 석탄을 사용하는 것인 활성탄의 제조 방법.