KR102380314B1 - Multi-stage activated carbon manufacturing equipment - Google Patents

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KR102380314B1
KR102380314B1 KR1020200074021A KR20200074021A KR102380314B1 KR 102380314 B1 KR102380314 B1 KR 102380314B1 KR 1020200074021 A KR1020200074021 A KR 1020200074021A KR 20200074021 A KR20200074021 A KR 20200074021A KR 102380314 B1 KR102380314 B1 KR 102380314B1
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Abstract

본 발명은 다단 활성탄 제조장치에 관한 것으로서, 사용목적에 따라 비표면적이 서로 상이한 활성탄을 한번의 공정으로 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a multi-stage activated carbon manufacturing apparatus, and has the effect of easily manufacturing activated carbon having different specific surface areas in one process according to the purpose of use.

Description

다단 활성탄 제조장치{Multi-stage activated carbon manufacturing equipment}Multi-stage activated carbon manufacturing equipment

본 발명은 사용목적에 따라 비표면적이 서로 상이한 활성탄을 한번의 공정으로 용이하게 제조할 수 있는 다단 활성탄 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-stage activated carbon manufacturing apparatus capable of easily manufacturing activated carbon having different specific surface areas according to the purpose of use in one process.

일반적으로, 활성탄은 유해가스에 대한 흡착능력이 우수한 것으로 알려져 있어 수처리 산업 및 공기청정기, 배터리 등 생활전반에 특수기능성 활성탄에 대한 수요가 점점 증가하고 있다.In general, activated carbon is known to have excellent adsorption capacity for harmful gases, so the demand for special functional activated carbon is increasing in the water treatment industry, air purifiers, batteries, etc.

특히, 환경규제의 강화로 인하여 효율이 우수하고 수명이 긴 활성탄의 개발이 요구되고 있으며, 최근에는 대나무 활성탄을 연속적으로 제조하기 위한 연속식 대나무 활성탄의 제조장치가 국내등록특허공보 등록번호 제10-0577048호로 제안된 바 있다.In particular, due to the strengthening of environmental regulations, the development of activated carbon with excellent efficiency and long life is required. 0577048 has been proposed.

그러나, 상기 국내등록특허공보 등록번호 제10-0577048호의 경우, 원료인 대나무 숯과 활성화제인 연소가스와 수증기가 원활히 접촉하도록 하여 표면적이 넓은 대나무 활성탄을 연속적으로 제조할 뿐 사용목적에 따라 비표면적이 서로 상이한 활성탄을 한번의 공정에 의해 제조할 수 없는 문제점이 있다.However, in the case of the Korean Patent Publication No. 10-0577048, bamboo charcoal, which is a raw material, and combustion gas, which is an activator, and water vapor are smoothly contacted to continuously manufacture bamboo activated carbon with a large surface area, but only with a specific surface area depending on the purpose of use. There is a problem in that different activated carbons cannot be produced by a single process.

국내등록특허공보 등록번호 제10-0577048호Domestic Patent Publication No. 10-0577048

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 사용목적에 따라 비표면적이 서로 상이한 활성탄을 한번의 공정으로 용이하게 제조할 수 있는 다단 활성탄 제조장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a multi-stage activated carbon manufacturing apparatus capable of easily manufacturing activated carbon having different specific surface areas in one process according to the purpose of use.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부에 상부가 개방된 반응공간이 형성되고 하부에 수증기 및 불활성기체를 상기 반응공간으로 유입시키는 유입구가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 반응공간의 하부에 배치되어 상기 유입구를 통해 유입되는 수증기 및 불활성기체를 확산시키는 확산부와, 상기 몸체의 상부에 결합되고 가스배출구가 형성된 상부덮개를 포함하여 구성되는 반응부와; 활성탄 전구체가 수용되고 바닥판에 다공이 형성되어 상기 반응부의 몸체의 반응공간 내에 수직방향으로 다단으로 배치되는 복수의 반응용기와; 상기 반응부를 가열시키는 가열로와; 상기 반응부의 몸체의 유입구에 수증기 및 불활성기체를 공급하는 수증기공급부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 활성탄 제조장치를 제공한다.The present invention for achieving the above object includes a body having an open upper reaction space formed therein and an inlet for introducing water vapor and inert gas into the reaction space at the lower portion, and a lower portion of the reaction space of the body. a reaction part which is disposed and comprises a diffusion part for diffusing water vapor and inert gas flowing in through the inlet, and an upper cover coupled to the upper part of the body and having a gas outlet; a plurality of reaction vessels in which the activated carbon precursor is accommodated and pores are formed in the bottom plate and arranged in multiple stages in the vertical direction in the reaction space of the body of the reaction unit; a heating furnace for heating the reaction unit; It provides a multi-stage activated carbon manufacturing apparatus comprising a; a water vapor supply unit for supplying water vapor and inert gas to the inlet of the body of the reaction unit.

여기서, 복수의 상기 반응용기의 다공은 상기 활성탄 전구체의 크기보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.Here, the plurality of pores of the reaction vessel are preferably formed smaller than the size of the activated carbon precursor.

그리고, 상기 반응부의 몸체의 반응공간 내에 삽입되고, 복수의 상기 반응용기가 수용되는 수용공간이 형성되며, 바닥판에 다공이 형성되는 용기수용부가 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that a container accommodating part is inserted into the reaction space of the body of the reaction part, a accommodating space for accommodating a plurality of the reaction containers is formed, and a container accommodating part in which a hole is formed in the bottom plate is provided.

나아가, 복수의 상기 반응용기의 바닥판의 테두리부에 하부로 연장되는 연장받침부가 형성되는 것이 바람직하다.Furthermore, it is preferable that an extension support portion extending downwardly is formed on the edge portion of the bottom plate of the plurality of reaction vessels.

아울러, 복수의 상기 반응용기는 바닥판에 다공이 형성되는 하부반응용기와; 상기 하부반응용기의 상부에 수직으로 다단으로 배치되고, 바닥판의 중앙에 바닥판의 상부방향으로 일정길이로 수직연장되어 내부로 유입된 일부 수증기 및 일부 불활성기체를 상기 몸체의 상부방향으로 각각 배출하는 기체배출관이 형성되는 복수의 상부반응용기;를 포함하여 구성되고, 복수의 상기 반응용기의 기체배출관의 내경크기는 상기 반응부의 상부방향으로 갈수록 점차 커지는 것이 바람직하다.In addition, the plurality of the reaction vessel includes a lower reaction vessel in which pores are formed in the bottom plate; It is arranged in multiple stages vertically on the upper part of the lower reaction vessel, and is vertically extended by a certain length in the upper direction of the bottom plate at the center of the bottom plate, and some water vapor and some inert gas introduced into the inside are discharged in the upper direction of the body, respectively. and a plurality of upper reaction vessels in which a gas discharge tube is formed, and the inner diameter size of the gas discharge tubes of the plurality of reaction vessels is preferably gradually increased toward the upper direction of the reaction unit.

본 발명은 복수의 반응용기에 수용된 활성탄 전구체와 각 반응용기에 공급되는 수증기 및 불활성기체의 활성화가 상이하기 때문에 사용목적에 따라 비표면적이 서로 상이한 활성탄을 한번의 공정으로 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect that activated carbon with different specific surface areas can be easily produced in one process according to the purpose of use because the activation of the activated carbon precursor accommodated in a plurality of reaction vessels and the steam and inert gas supplied to each reaction vessel are different. there is

도 1은 본 발명의 일실시예인 다단 활성탄 제조장치의 설치상태를 개략적으로 나타내는 일부절개사시도이고,
도 2는 도 1의 A - A선에 따른 일부단면도이고,
도 3은 반응부와 반응용기의 결합상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 4는 도 3의 분리단면도이고,
도 5 및 도 6은 활성탄 전구체가 수용된 복수의 반응용기가 수직방향으로 다단으로 배치되는 과정을 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 7은 수증기공급부가 수증기 및 불활성기체를 공급하는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 8은 반응부의 몸체로부터 용기수용부가 분리된 상태를 개략적으로 나타내는 분리단면도이고,
도 9는 다단별 제조된 활성탄의 흡착등온선을 개략적으로 나타내는 그래프이다.1 is a partially cut-away perspective view schematically showing an installation state of a multi-stage activated carbon manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a partial cross-sectional view taken along the line A - A of Figure 1,
3 is a cross-sectional view schematically showing the coupling state of the reaction unit and the reaction vessel;
Figure 4 is an exploded cross-sectional view of Figure 3,
5 and 6 are cross-sectional views schematically illustrating a process in which a plurality of reaction vessels in which the activated carbon precursor is accommodated are arranged in multiple stages in the vertical direction;
7 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the water vapor supply unit supplies water vapor and an inert gas;
8 is an exploded cross-sectional view schematically showing a state in which the container accommodating part is separated from the body of the reaction part;
9 is a graph schematically showing an adsorption isotherm of activated carbon prepared in multiple stages.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings. Of course, the scope of the present invention is not limited to the following examples, and various modifications may be made by those of ordinary skill in the art without departing from the technical gist of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예인 다단 활성탄 제조장치의 설치상태를 개략적으로 나타내는 일부절개사시도이고, 도 2는 도 1의 A - A선에 따른 일부단면도이다.1 is a partially cut-away perspective view schematically showing an installation state of a multi-stage activated carbon manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along line A - A of FIG. 1 .

본 발명의 일실시예인 다단 활성화 제조장치는 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 크게, 반응부(10), 복수의 반응용기(20), 가열로(30) 및 수증기공급부(40)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIGS. 1 and 2 , the multi-stage activation manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reaction unit 10 , a plurality of reaction vessels 20 , a heating furnace 30 and a steam supply unit 40 . is done

먼저, 상기 반응부(10)는 도 2에서 보는 바와 같이 크게, 몸체(110), 확산부(120) 및 상부덮개(130)를 포함하여 구성된다.First, as shown in FIG. 2 , the reaction unit 10 is configured to include a body 110 , a diffusion unit 120 , and an upper cover 130 .

도 3은 반응부와 반응용기의 결합상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 분리단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically showing a coupling state between the reaction unit and the reaction vessel, and FIG. 4 is an exploded cross-sectional view of FIG. 3 .

상기 몸체(110)의 내부에는 도 3에서 보는 바와 같이 반응공간(111)이 형성될 수 있으며, 상기 반응공간(111)의 상부는 개방된다.As shown in FIG. 3 , a reaction space 111 may be formed inside the body 110 , and an upper portion of the reaction space 111 is opened.

상기 몸체(110)의 하부에는 상기 몸체(110)의 하부와 연통되는 유입관(112)의 상부가 기밀하게 연결될 수 있다.The upper portion of the inlet pipe 112 communicating with the lower portion of the body 110 may be airtightly connected to the lower portion of the body 110 .

상기 유입관(112)의 내측에는 상기 몸체(110)의 반응공간(111)으로 수증기 및 불황성기체를 유입시키는 유입구(113)가 형성된다.An inlet 113 for introducing water vapor and inert gas into the reaction space 111 of the body 110 is formed inside the inlet pipe 112 .

상기 확산부(120)는 상기 몸체(110)의 반응공간(111)의 하부에 배치되어 상기 유입구(113)를 통해 유입되는 수증기 및 불활성기체를 상기 반응공간(111)으로 확산시키게 된다.The diffusion unit 120 is disposed below the reaction space 111 of the body 110 to diffuse the water vapor and inert gas introduced through the inlet 113 into the reaction space 111 .

상기 확산부(120)는 일예로, 하부확산부(121)와 상부확산부(122)로 구성될 수 있다.The diffusion unit 120 may include, for example, a lower diffusion unit 121 and an upper diffusion unit 122 .

상기 하부확산부(121)는 상기 유입관(112)의 유입구(113)와 연통되어 상기 유입구(113)의 상부에 위치하도록 상기 몸체(110)의 반응공간(111)의 하부에 배치될 수 있다.The lower diffusion part 121 may be disposed below the reaction space 111 of the body 110 so as to be in communication with the inlet 113 of the inlet pipe 112 and positioned above the inlet 113 . .

상기 상부확산부(122)의 외면에는 복수의 기체배출공(122a)이 일정간격으로 복수형성될 수 있다.A plurality of gas discharge holes 122a may be formed at regular intervals on the outer surface of the upper diffusion part 122 .

상기 상부확산부(122)는 다양한 형상으로 형성될 수 있겠으나, 바람직하게는 일예로, 상기 유입구(113)를 통과하여 상기 상부확산부(122)의 내측으로 유입된 수증기 및 불활성기체가 상기 몸체(110)의 반응공간(111)으로 골고루 확산공급될 수 있도록 하기 위해, 상기 상부확산부(122)는 상기 몸체(110)의 하부에서 상부방향으로 갈수록 외경크기가 점차 작아지는 원추형상으로 형성될 수 있다.The upper diffusion part 122 may be formed in various shapes, but preferably, as an example, the water vapor and inert gas flowing into the upper diffusion part 122 through the inlet 113 through the body are In order to be evenly distributed and supplied to the reaction space 111 of the 110, the upper diffusion part 122 is formed in a conical shape in which the outer diameter gradually decreases from the lower part of the body 110 to the upper direction. can

상기 상부덮개(130)는 상기 몸체(110)의 상부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 분리가능하게 결합되어 상기 몸체(110)의 반응공간(111)의 상부를 폐쇄할 수 있다.The upper cover 130 may be detachably coupled to the upper portion of the body 110 by bolts and the like to close the upper portion of the reaction space 111 of the body 110 .

상기 상부덮개(130)의 중간부에는 수증기 및 불활성기체를 상기 몸체(110)의 반응공간(111)의 외부방향으로 배출하기 위한 가스배출구(131)가 형성될 수 있다.A gas outlet 131 for discharging water vapor and inert gas to the outside of the reaction space 111 of the body 110 may be formed in the middle portion of the upper cover 130 .

다음으로, 복수의 상기 반응용기(20)의 내부에는 숯 등의 다양한 종류로 이루어질 수 있는 활성탄 전구체가 수용된다.Next, activated carbon precursors, which may be made of various types such as charcoal, are accommodated in the plurality of reaction vessels 20 .

복수의 상기 반응용기(20)의 바닥판(200)에는 수증기 및 불활성기체가 통과하는 복수의 다공(201)이 형성된다.A plurality of pores 201 through which water vapor and inert gas pass are formed in the bottom plate 200 of the plurality of reaction vessels 20 .

복수의 상기 반응용기(20)는 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같이 상기 반응부(10)의 몸체(110)의 반응공간(111) 내에 수직방향으로 다단으로 배치된다.The plurality of reaction vessels 20 are vertically arranged in multiple stages in the reaction space 111 of the body 110 of the reaction unit 10 as shown in FIGS. 3 and 4 .

다음으로, 상기 가열로(30)는 상기 반응부(10)를 가열시키는 것으로서, 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이 상기 가열로(30)의 내부 중간에 상기 반응부(10)가 수용될 수 있다.Next, the heating furnace 30 heats the reaction unit 10 , and as shown in FIGS. 1 and 2 , the reaction unit 10 can be accommodated in the middle of the heating furnace 30 . there is.

상기 가열로(30)를 일정높이로 지지하기 위한 프레임(9)이 구비될 수 있으며, 상기 가열로(30)는 일예로 상기 프레임(9)의 상부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.A frame 9 for supporting the heating furnace 30 at a certain height may be provided, and the heating furnace 30 may be fixed to the upper portion of the frame 9 by bolts, for example, in various ways. .

상기 가열로(30)는 열을 발생시키고, 덕트시스템을 통해 열을 방출하는 전기장치인 전기화로(Electric Furnace) 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.The heating furnace 30 may be formed of various types, such as an electric furnace that is an electric device that generates heat and emits heat through a duct system.

다음으로, 상기 수증기공급부(40)는 상기 반응부(10)의 몸체(110)의 유입관(112)의 하부와 기밀하게 연결되어 상기 유입관(112)의 내측에 형성된 유입구(113)에 수증기 및 불활성기체를 공급할 수 있다.Next, the water vapor supply unit 40 is airtightly connected to the lower portion of the inlet pipe 112 of the body 110 of the reaction unit 10 to provide water vapor at the inlet 113 formed inside the inlet pipe 112 . and an inert gas may be supplied.

상기 수증기공급부(40)는 상기 프레임(9)의 하부에 볼트고정 등 다양한 방식으로 고정될 수 있다.The water vapor supply unit 40 may be fixed to the lower portion of the frame 9 in various ways, such as bolt fixing.

상기 수증기공급부(40)는 일예로, 수증기를 발생시키는 스팀발생기와; 상기 스팀발생기의 내부로 불활성가스를 주입하여 상기 스팀발생기에서 발생된 수증기와 함께 불활성가스가 상기 유입관(112)의 내측에 형성된 유입구(113)로 공급될 수 있도록 하는 가스 공급수단;을 포함하여 구성될 수 있다.The steam supply unit 40 includes, for example, a steam generator for generating steam; A gas supply means for injecting an inert gas into the steam generator so that the inert gas together with the steam generated from the steam generator can be supplied to the inlet 113 formed inside the inlet pipe 112; including; can be configured.

도 5 및 도 6은 활성탄 전구체가 수용된 복수의 반응용기가 수직방향으로 다단으로 배치되는 과정을 개략적으로 나타내는 단면도이다.5 and 6 are cross-sectional views schematically illustrating a process in which a plurality of reaction vessels in which the activated carbon precursor is accommodated are arranged in multiple stages in the vertical direction.

다음으로, 복수의 상기 반응용기(20)의 내부에 수용된 상기 활성탄 전구체(3)가 복수의 상기 반응용기(20)의 다공(201)을 통과하여 복수의 상기 반응용기(20)의 하부방향으로 배출되는 것을 방지하기 위해, 도 5에서 보는 바와 같이 복수의 상기 반응용기(20)의 다공(201)의 내경크기는 상기 활성탄 전구체(3)의 외경크기보다 작게 형성될 수 있다.Next, the activated carbon precursor 3 accommodated in the plurality of reaction vessels 20 passes through the pores 201 of the plurality of reaction vessels 20 in the lower direction of the plurality of reaction vessels 20 . In order to prevent discharge, as shown in FIG. 5 , the inner diameter size of the pores 201 of the plurality of reaction vessels 20 may be formed smaller than the outer diameter size of the activated carbon precursor 3 .

다음으로, 도 5 및 도 6에서 보는 바와 같이 상기 반응부(10)의 몸체(110)의 반응공간(111) 내에 삽입되는 용기수용부(11)가 구비될 수 있다.Next, as shown in FIGS. 5 and 6 , a container accommodating part 11 inserted into the reaction space 111 of the body 110 of the reaction part 10 may be provided.

상기 용기수용부(11)의 내부에는 복수의 상기 반응용기(20)가 수용되는 수용공간(102)이 형성될 수 있다.An accommodating space 102 accommodating a plurality of the reaction vessels 20 may be formed inside the vessel accommodating part 11 .

상기 수용공간(102)의 상부는 개방될 수 있다.An upper portion of the accommodation space 102 may be opened.

상기 용기수용부(11)의 바닥판(103)에는 수증기 및 불활성기체가 통과하는 다공(104)이 형성될 수 있다.A hole 104 through which water vapor and inert gas pass may be formed in the bottom plate 103 of the container accommodating part 11 .

복수의 상기 반응용기(20)는 일예로, 하부반응용기(210)와 복수의 상부반응용기(220)를 포함하여 구성될 수 있다.The plurality of reaction vessels 20 may include, for example, a lower reaction vessel 210 and a plurality of upper reaction vessels 220 .

상기 하부반응용기(210)의 바닥판(200)과 복수의 상기 반응용기(220)의 바닥판(200)에는 수증기 및 불활성기체가 통과하는 상기 다공(201)이 일정간격으로 복수형성될 수 있다.In the bottom plate 200 of the lower reaction vessel 210 and the bottom plate 200 of the plurality of reaction vessels 220, a plurality of pores 201 through which water vapor and inert gas pass may be formed at regular intervals. .

복수의 상기 상부반응용기(220)는 상기 하부반응용기(210)의 상부에 수직으로 다단으로 적층배치될 수 있다.The plurality of upper reaction vessels 220 may be vertically stacked on top of the lower reaction vessel 210 in multiple stages.

여기서, 복수의 상기 상부반응용기(220)의 바닥판(200)의 중앙에는 복수의 상기 상부반응용기(220)의 바닥판(200)의 상부방향으로 일정길이로 수직연장되는 기체배출관(221)이 각각 형성될 수 있다.Here, in the center of the bottom plate 200 of the plurality of upper reaction vessels 220, a gas discharge pipe 221 vertically extending in the upper direction of the bottom plate 200 of the plurality of upper reaction vessels 220 by a predetermined length. Each of these can be formed.

상기 기체배출관(221)은 상기 기체배출관(221)의 내부로 유입된 일부 수증기 및 일부 불활성 기체를 상기 몸체(110)의 상부방향으로 배출할 수 있다.The gas discharge pipe 221 may discharge some water vapor and some inert gas introduced into the gas discharge pipe 221 in an upper direction of the body 110 .

한편, 수증기 및 불활성기체가 복수의 상기 반응용기(20)의 바닥판(200)의 다공(201)을 원활히 통과 및 일부 수증기 및 일부 불활성기체가 상기 기체배출관(221)의 내부로 원활히 유입될 수 있도록 하기 위해, 복수의 상기 반응용기(20)의 바닥판(200)의 하부 테두리부에 환형형상으로 형성될 수 있는 연장받침부(202)가 형성될 수 있다.On the other hand, water vapor and inert gas can smoothly pass through the pores 201 of the bottom plate 200 of the plurality of reaction vessels 20, and some water vapor and some inert gas can be smoothly introduced into the gas discharge pipe 221. In order to do so, an extension support portion 202 that may be formed in an annular shape may be formed on the lower edge portion of the bottom plate 200 of the plurality of reaction vessels 20 .

상기 하부반응용기(210)의 연장받침부(202)는 상기 하부반응용기(210)의 하부 테두리부에서 상기 하부반응용기(210)의 하부방향으로 일정길이로 연장될 수 있다.The extension support 202 of the lower reaction vessel 210 may extend from the lower edge of the lower reaction vessel 210 in the downward direction of the lower reaction vessel 210 by a predetermined length.

상기 하부반응용기(210)의 연장받침부(202)는 상기 용기수용부(11)의 바닥판(103)의 상부에 안착되어 상기 하부반응용기(210)의 바닥판(200)을 상기 용기수용부(11)의 바닥판(103)의 상부방향으로 일정높이로 지지할 수 있다.The extension support portion 202 of the lower reaction vessel 210 is seated on the upper portion of the bottom plate 103 of the vessel receiving portion 11 to accommodate the bottom plate 200 of the lower reaction vessel 210 as the vessel accommodation. It can be supported at a certain height in the upper direction of the bottom plate 103 of the part 11 .

복수의 상기 상부반응용기(220)의 연장받침부(202)는 복수의 상기 상부반응용기(220)의 하부 테두리부에서 복수의 상기 상부반응용기(220)의 하부방향으로 일정길이로 연장될 수 있다.The extension support portion 202 of the plurality of upper reaction vessels 220 may extend from the lower edge of the plurality of upper reaction vessels 220 to the lower direction of the plurality of upper reaction vessels 220 by a predetermined length. there is.

어느 하나의 상부반응용기(220)의 연장받침부(202)는 상기 하부반응용기(210)의 상부 테두리부에 안착될 수 있다.The extension support 202 of any one of the upper reaction vessels 220 may be seated on the upper edge of the lower reaction vessel 210 .

다른 하나의 상부반응용기(220)의 연장받침부(202)는 어느 하나의 상기 상부반응용기(220)의 상부 테두리부에 안착될 수 있다.The extension support 202 of the other upper reaction vessel 220 may be seated on the upper rim of any one of the upper reaction vessels 220 .

또 다른 하나의 상부반응용기(220)의 연장받침부(202)는 다른 하나의 상기 상부반응용기(220)의 상부 테두리부에 안착될 수 있다.The extension support 202 of the other upper reaction vessel 220 may be seated on the upper edge of the other upper reaction vessel 220 .

복수의 상기 상부반응용기(220)의 연장받침부(202)로 인해 복수의 상부반응용기(220)의 바닥판(200)이 각각 상기 기체배출관(221)의 상부와 일정간격을 유지한 상태로 상기 기체배출관(221)의 상부방향에 일정높이로 위치할 수 있다.Due to the extension support 202 of the plurality of upper reaction vessels 220, the bottom plates 200 of the plurality of upper reaction vessels 220 are maintained at a predetermined distance from the upper portion of the gas discharge pipe 221, respectively. It may be located at a predetermined height in the upper direction of the gas discharge pipe 221 .

상기 가열로(30)에 의해 상기 반응부(10)가 일정시간 가열된 후 상기 용기수용부(11)의 수용공간(102)에 활성탄 전구체(3)가 내부에 수용된 상기 하부반응용기(210)가 상기 용기수용부(11)의 수용공간(102)에 수용될 수 있다.The lower reaction vessel 210 in which the activated carbon precursor 3 is accommodated in the receiving space 102 of the vessel receiving unit 11 after the reaction unit 10 is heated by the heating furnace 30 for a predetermined time. may be accommodated in the accommodating space 102 of the container accommodating part 11 .

그리고, 활성탄 전구체(3)가 내부에 수용된 복수의 상기 상부반응용기(220)가 상기 하부반응용기(210)의 상부에 순차적으로 수직방향으로 다단으로 배치되도록 상기 용기수용부(11)의 수용공간(102)에 수용될 수 있다.And, the receiving space of the vessel accommodating part 11 such that the plurality of upper reaction vessels 220 in which the activated carbon precursor 3 is accommodated therein are sequentially arranged in multiple stages in the vertical direction on the upper portion of the lower reaction vessel 210 . (102) can be accommodated.

도 7은 수증기공급부가 수증기 및 불활성기체를 공급하는 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.7 is a cross-sectional view schematically illustrating a state in which the water vapor supply unit supplies water vapor and an inert gas.

상기 용기수용부(11)의 바닥판(103)의 다공(104)과 복수의 상기 반응용기(20)의 다공(201)을 통과하여 복수의 상기 반응용기(20)의 내부로 공급된 수증기 및 불활성기체는 복수의 상기 반응용기(20)에 수용된 활성탄 전구체(3)와 접촉하면서 상기 활성탄 전구체(3)를 활성화하여 유해가스에 대한 흡착능력이 우수한 활성탄을 제조할 수 있다.Water vapor supplied to the inside of the plurality of reaction vessels 20 through the pores 104 of the bottom plate 103 of the vessel accommodating part 11 and the pores 201 of the plurality of reaction vessels 20 and The inert gas may activate the activated carbon precursor 3 while in contact with the activated carbon precursor 3 accommodated in the plurality of reaction vessels 20 to manufacture activated carbon having excellent adsorption capacity for harmful gases.

특히, 복수의 상기 반응용기(20)의 내부로 각각 공급되는 수증기 및 불활성기체의 활성화가 서로 상이해질 수 있도록 하기 위해, 복수의 상기 반응용기(20)의 기체배출관(221)의 내경크기는 상기 반응부(10)의 하부에서 상부방향으로 갈수록 점차 커질 수 있다.In particular, in order to enable different activations of water vapor and inert gas respectively supplied into the plurality of reaction vessels 20, the inner diameter size of the gas discharge pipe 221 of the plurality of reaction vessels 20 is It may gradually increase from the lower part of the reaction part 10 to the upper direction.

일예로, 어느 하나의 상부반응용기(220)의 상부에 안착된 다른 하나의 상부반응용기(220)의 기체배출관(221)의 내경크기는 어느 하나의 상부반응용기(220)의 기체배출관(221)의 내경크기보다 크게 형성될 수 있다.For example, the size of the inner diameter of the gas discharge pipe 221 of the other upper reaction vessel 220 seated on the upper portion of the one upper reaction vessel 220 is the gas discharge pipe 221 of any one upper reaction vessel 220 . ) can be formed larger than the inner diameter size.

그리고, 다른 하나의 상부반응용기(220)의 상부에 안착된 또 다른 하나의 상부반응용기(220)의 기체배출관(221)의 내경크기는 다른 하나의 상기 상부반응용기(220)의 기체배출관(221)의 내경크기보다 크게 형성될 수 있다.And, the inner diameter size of the gas discharge pipe 221 of the other upper reaction vessel 220 seated on the upper part of the other upper reaction vessel 220 is the gas discharge pipe of the other upper reaction vessel 220 ( 221) may be formed to be larger than the inner diameter size.

상기 기체배출관(221)의 내경크기가 상기 반응부(10)의 상부방향으로 갈수록 점차 커질수록 상기 기체배출관(221)의 내부로 각각 유입되는 일부 수증기 및 불활성기체의 유입량 또한 점차 커질 수 있다.As the inner diameter of the gas discharge pipe 221 increases in the upper direction of the reaction unit 10, the amount of some water vapor and inert gas introduced into the gas discharge pipe 221 may also gradually increase.

이로 인해 상기 하부반응용기(210)의 상부에 안착된 어느 하나의 상부반응용기(220)의 내부에 잔류하는 수증기 및 불활성기체의 잔류량은 상기 하부반응용기(220)의 내부에 잔류하는 수증기 및 불활성기체의 잔류량 보다 적어질 수 있다.For this reason, the residual amount of water vapor and inert gas remaining inside any one of the upper reaction vessels 220 seated on the upper part of the lower reaction vessel 210 is the water vapor and inert remaining inside the lower reaction vessel 220 . It may be less than the residual amount of gas.

그리고, 어느 하나의 상부반응용기(220)의 상부에 안착된 다른 하나의 상부반응용기(220)의 내부에 잔류하는 수증기 및 불활성기체의 잔류량은 어느 하나의 상부반응용기(220)의 내부에 잔류하는 수증기 및 불활성기체의 잔류량 보다 적어질 수 있다.In addition, the residual amount of water vapor and inert gas remaining inside the other upper reaction vessel 220 seated on the upper portion of any one upper reaction vessel 220 is residual in any one upper reaction vessel 220 . It may be less than the residual amount of water vapor and inert gas.

그리고, 다른 하나의 상부반응용기(220)의 상부에 안착된 또 다른 하나의 상부반응용기(220)의 내부에 잔류하는 수증기 및 불활성기체의 잔류량은 다른 하나의 상부반응용기(220)의 내부에 잔류하는 수증기 및 불활성기체의 잔류량 보다 적어질 수 있다.And, the residual amount of water vapor and inert gas remaining inside the other upper reaction vessel 220 seated on the top of the other upper reaction vessel 220 is inside the other upper reaction vessel 220. It may be less than the residual amount of residual water vapor and inert gas.

이와 같이 복수의 상기 반응용기(20)의 내부에 각각 잔류하는 수증기 및 불활성기체의 잔류량이 상기 반응부(10)의 상부방향으로 갈수록 점차 적어지게 됨에 따라 복수의 상기 반응용기(20)의 내부에 수용된 활성탄 전구체(3)의 활성화효율이 점차 저감될 수 있고, 이로 인해 복수의 상기 반응용기(20)의 내부마다 사용목적에 따라 비표면적이 서로 상이 즉, 상기 반응부(10)의 상부방향으로 갈수록 비표면적이 점차 줄어드는 활성탄을 한번의 공정으로 용이하게 제조할 수 있게 된다.As described above, as the residual amounts of water vapor and inert gas respectively remaining in the plurality of reaction vessels 20 gradually decrease toward the upper direction of the reaction unit 10, the inside of the plurality of reaction vessels 20 The activation efficiency of the accommodated activated carbon precursor 3 may be gradually reduced, and for this reason, the specific surface areas of the plurality of reaction vessels 20 are different from each other depending on the purpose of use, that is, in the upper direction of the reaction unit 10 . Activated carbon, whose specific surface area gradually decreases, can be easily manufactured in one process.

도 8은 반응부의 몸체로부터 용기수용부가 분리된 상태를 개략적으로 나타내는 분리단면도이다.8 is an exploded cross-sectional view schematically illustrating a state in which the container accommodating part is separated from the body of the reaction part.

제조완료된 비표면적이 서로 상이한 활성탄이 수용된 복수의 상기 반응용기(20)는 도 8에서 보는 바와 같이 상기 반응부(10)의 몸체(110)의 외부방향으로 상기 용기수용부(11)와 함께 한번에 분리될 수 있다.As shown in FIG. 8 , the plurality of reaction vessels 20 containing activated carbons with different specific surface areas, which have been manufactured, are in the outward direction of the body 110 of the reaction unit 10 together with the vessel receiving unit 11 at once. can be separated.

제조완료된 활성탄 중 비표면적이 1000m2/g 내외인 활성탄은 공기정화, 수처리용으로 사용될 수 있다.Activated carbon with a specific surface area of about 1000 m 2 /g among manufactured activated carbons can be used for air purification and water treatment.

그리고, 비표면적이 1500m2/g 이상인 활성탄은 배터리, 전기이중층콘덴서(EDLC) 등의 에너지 저장용 소재로 사용될 수 있다.In addition, activated carbon with a specific surface area of 1500 m 2 /g or more may be used as a material for energy storage, such as a battery and an electric double layer capacitor (EDLC).

도 9는 다단별 제조된 활성탄의 흡착등온선을 개략적으로 나타내는 그래프이다.9 is a graph schematically showing an adsorption isotherm of activated carbon prepared in multiple stages.

다음으로, 본 발명인 다단 활성탄 제조장치에 의해 제조된 활성탄의 비표면적변화를 하기의 실시예를 통해 설명하면 다음과 같다.Next, the change of the specific surface area of the activated carbon manufactured by the multi-stage activated carbon manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to the following examples.

상기 반응용기(20) 중 하부반응용기(210)의 내부에 석유계 피치로 이루어질 수 있는 활성탄 전구체(3)를 10g수용시켰다.10 g of the activated carbon precursor (3), which may be made of petroleum pitch, was accommodated in the lower reaction vessel (210) of the reaction vessel (20).

상기 반응용기(20)의 복수의 상부반응용기(220) 중 기체배출관(221)이 형성된 어느 하나의 상부반응용기(220)의 내부에 석유계 피치로 이루어진 활성탄 전구체(3)를 10g수용시켰다.10 g of the activated carbon precursor 3 made of petroleum pitch was accommodated in any one of the upper reaction vessels 220 in which the gas discharge pipe 221 was formed among the plurality of upper reaction vessels 220 of the reaction vessel 20 .

어느 하나의 상부반응용기(220)의 기체배출관(221)보다 내경크기가 큰 기체배출관(221)이 형성된 다른 하나의 상부반응용기(220)의 내부에 석유계 피치로 이루어진 활성탄 전구체(3)를 10g수용시켰다.Activated carbon precursor (3) made of petroleum pitch inside the other upper reaction vessel (220) in which the gas discharge pipe (221) having a larger inner diameter than the gas discharge pipe (221) of any one of the upper reaction vessel (220) is formed 10 g was accommodated.

다른 하나의 상부반응용기(220)의 기체배출관(221) 보다 내경크기가 큰 기체배출관(221)이 형성된 또 다른 상부반응용기(220)의 내부에 석유계 피치로 이루어진 활성탄 전구체(3)를 10g수용시켰다.10 g of an activated carbon precursor 3 made of petroleum-based pitch in the inside of another upper reaction vessel 220 in which a gas discharge pipe 221 having a larger inner diameter than the gas discharge pipe 221 of the other upper reaction vessel 220 is formed accepted.

상기 가열로(30)에 의해 가열된 상기 반응부(10)의 반응공간(111)내에 실시예 1의 하부반응용기(210), 실시예 2의 어느 하나의 상부반응용기(220), 실시예 3의 다른 하나의 상부반응용기(220) 및 실시예 4의 또 다른 상부반응용기(220)순으로 복수의 상기 반응용기(20)를 순차적으로 수직으로 다단으로 배치한 후 상기 반응부(10)의 내부로 수증기공급부(40)를 통해 질소로 이루어진 불활성가스와 함께 수증기를 주입하였다.In the reaction space 111 of the reaction unit 10 heated by the heating furnace 30, the lower reaction vessel 210 of Example 1, the upper reaction vessel 220 of any one of Example 2, Examples Another upper reaction vessel 220 of 3 and another upper reaction vessel 220 of Example 4 After disposing a plurality of the reaction vessels 20 in a vertical multi-stage sequentially in the order of the reaction unit (10) Water vapor was injected together with an inert gas made of nitrogen through the water vapor supply unit 40 into the inside.

여기서, 상기 가열로(30)는 5℃/min의 승옥속도로 800℃의 반응온도까지 상기 반응부(10)를 가열하였으며, 상기 반응부(10)의 반응온도 도달 후 상기 수증기공급부(40, steam generator)로 물을 주입(정량펌프 : 10cc/min)하였다.Here, the heating furnace 30 heated the reaction unit 10 to a reaction temperature of 800° C. at an elevating rate of 5° C./min, and after reaching the reaction temperature of the reaction unit 10, the steam supply unit 40, water was injected (metering pump: 10cc/min) with a steam generator).

상기 반응부(10)의 반응온도가 800℃인 상태에서 1시간 동안 상기 반응부(10)로 질소로 이루어진 불활성가스와 수증기를 주입하여 스팀반응을 일으킨 후 활성탄 제조를 종료하였으며, 실시예 1 내지 4의 복수의 반응용기(20)의 내부에 각각 수용된 활성탄의 비표면적을 비표면적분석기를 이용하여 측정하였고, 측정결과는 하기의 표 1과 같다.In a state where the reaction temperature of the reaction unit 10 was 800° C., an inert gas and water vapor made of nitrogen were injected into the reaction unit 10 for 1 hour to cause a steam reaction, and then the production of activated carbon was terminated, Examples 1 to The specific surface area of the activated carbon accommodated in each of the plurality of reaction vessels 20 of No. 4 was measured using a specific surface area analyzer, and the measurement results are shown in Table 1 below.

그리고, 본 발명인 다단 활성탄 제조장치에 의해 다단별 제조된 활성탄의 흡착등온선은 도 9와 같다.And, the adsorption isotherm of the activated carbon produced in each stage by the multistage activated carbon manufacturing apparatus of the present invention is shown in FIG. 9 .



비표면적
(SBET, m2/g)
specific surface area
(S BET , m 2 /g)
미세기공 부피
(Vmicropore, m3/g)
micropore volume
(V micropore , m 3 /g)
전체기공부피
(Vtotal, m3/g)
Total pore volume
(V total , m 3 /g)
실시예 1
Example 1
1564.17
1564.17
0.61
0.61
0.66
0.66
실시예 2
Example 2
1321.01
1321.01
0.51
0.51
0.58
0.58
실시예 3
Example 3
1194.79
1194.79
0.47
0.47
0.52
0.52
실시예 4
Example 4
829.07
829.07
0.37
0.37
0.43
0.43

표 1에서 보는 바와 같이 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4에서 제조완료된 활성탄의 비표면적이 서로 상이함을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the specific surface areas of the activated carbons prepared in Examples 1, 2, 3, and 4 are different from each other.

10; 반응부, 20; 반응용기,
30; 가열로, 40; 수증기공급부.10; reaction section, 20; reaction vessel,
30; furnace, 40; steam supply.

Claims (5)

내부에 상부가 개방된 반응공간이 형성되고 하부에 수증기 및 불활성기체를 상기 반응공간으로 유입시키는 유입구가 형성되는 몸체와, 상기 몸체의 반응공간의 하부에 배치되어 상기 유입구를 통해 유입되는 수증기 및 불활성기체를 확산시키는 확산부와, 상기 몸체의 상부에 결합되고 가스배출구가 형성된 상부덮개를 포함하여 구성되는 반응부와;
활성탄 전구체가 수용되고 바닥판에 다공이 형성되는 하부반응용기와, 상기 하부반응용기의 상부에 수직으로 다단으로 배치되고 활성탄 전구체가 수용되며 바닥판의 중앙에 바닥판의 상부방향으로 일정길이로 수직연장되어 내부로 유입된 일부 수증기 및 일부 불활성기체를 상기 몸체의 상부방향으로 각각 배출하는 기체배출관이 형성되는 복수의 상부반응용기로 구성되어 상기 반응부의 몸체의 반응공간 내에 배치되는 복수의 반응용기와;
상기 반응부를 가열시키는 가열로와;
상기 반응부의 몸체의 유입구에 수증기 및 불활성기체를 공급하는 수증기공급부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 활성탄 제조장치.
A body having an open upper reaction space formed therein and an inlet for introducing water vapor and inert gas into the reaction space at the lower portion; a reaction unit comprising: a diffusion unit for diffusing gas; and an upper cover coupled to the upper portion of the body and formed with a gas outlet;
A lower reaction vessel in which the activated carbon precursor is accommodated and pores are formed in the bottom plate, and the activated carbon precursor is accommodated in multiple stages vertically on the upper portion of the lower reaction vessel, and is vertical to a certain length in the upper direction of the bottom plate in the center of the bottom plate A plurality of upper reaction vessels which are extended and are formed with gas discharge pipes for discharging some water vapor and some inert gases introduced into the body in an upper direction of the body, respectively, a plurality of reaction vessels disposed in the reaction space of the body of the reaction unit; ;
a heating furnace for heating the reaction unit;
and a water vapor supply unit for supplying water vapor and inert gas to the inlet of the body of the reaction unit.
 제 1항에 있어서,
복수의 상기 반응용기의 다공은 상기 활성탄 전구체의 크기보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 활성탄 제조장치.
The method of claim 1,
A multi-stage activated carbon manufacturing apparatus, characterized in that the pores of the plurality of reaction vessels are formed smaller than the size of the activated carbon precursor.
 제 2항에 있어서,
상기 반응부의 몸체의 반응공간 내에 삽입되고, 복수의 상기 반응용기가 수용되는 수용공간이 형성되며, 바닥판에 다공이 형성되는 용기수용부가 구비되는 것을 특징으로 하는 다단 활성탄 제조장치.
3. The method of claim 2,
A multi-stage activated carbon manufacturing apparatus, which is inserted into the reaction space of the body of the reaction unit, has an accommodation space for accommodating the plurality of reaction vessels, and includes a container accommodation unit having pores formed in the bottom plate.
 제 3항에 있어서,
복수의 상기 반응용기의 바닥판의 테두리부에 하부로 연장되는 연장받침부가 형성되는 것을 특징으로 하는 다단 활성탄 제조장치.
4. The method of claim 3,
A multi-stage activated carbon manufacturing apparatus, characterized in that an extension support portion extending downwardly is formed on the edge portion of the bottom plate of the plurality of reaction vessels.
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