JPH03141111A - 分子ふるい炭素の製造法 - Google Patents
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Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (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〕
本発明は分子ふるい炭素の製造法に仮り冬〒さらに詳し
くは混合ガスの分離精製等の分野に応用される微細な細
孔を有する分子ふるい炭素の製造法に関する。
くは混合ガスの分離精製等の分野に応用される微細な細
孔を有する分子ふるい炭素の製造法に関する。
従来、分子ふるい効果を有する吸着剤としてはシリカ・
アルミナ系のゼオライトが広く用いられガスの分離およ
びwI製に重要な役割を果たしている。しかしながら、
上記ゼオライト系分子ふるいは極性且つ親水性であり、
耐熱性、耐薬品性に劣り、水の如く極性物質に対する選
択的吸着性が強(、極性物質の存在下では分子ふるい効
果を示さないという欠点を有している。
アルミナ系のゼオライトが広く用いられガスの分離およ
びwI製に重要な役割を果たしている。しかしながら、
上記ゼオライト系分子ふるいは極性且つ親水性であり、
耐熱性、耐薬品性に劣り、水の如く極性物質に対する選
択的吸着性が強(、極性物質の存在下では分子ふるい効
果を示さないという欠点を有している。
ところで最近、非極性であって疎水性を示す炭素を素材
とした分子ふるいの製造が可能となった。
とした分子ふるいの製造が可能となった。
この種の分子ふるい炭素は耐熱性、耐薬品性に優れ、極
性物質の存在下においても使用可能な分子ふるいとして
注目を集めている。しかしながら、この分子ふるい炭素
の工業的製造に関しては炭素表面のミクロ孔の制御に煩
雑な工程を必要とし、複雑で非効率的な製法しか実施さ
れておらず、さらに分子径の小さい炭化水累異性体や窒
素と酸累の分離に適用するための分子ふるい炭素として
は性能が不充分であり、より一層の分離性能の向上が望
まれている。
性物質の存在下においても使用可能な分子ふるいとして
注目を集めている。しかしながら、この分子ふるい炭素
の工業的製造に関しては炭素表面のミクロ孔の制御に煩
雑な工程を必要とし、複雑で非効率的な製法しか実施さ
れておらず、さらに分子径の小さい炭化水累異性体や窒
素と酸累の分離に適用するための分子ふるい炭素として
は性能が不充分であり、より一層の分離性能の向上が望
まれている。
本発明者等は上記のイ題点を解決するために鋭意研究を
重ねた結果、上記問題点を解決する方法を見出し本発明
を完成したものである。
重ねた結果、上記問題点を解決する方法を見出し本発明
を完成したものである。
本発明の目的は分離性能の優れた分子ゑるい炭素の新規
で簡便な製造法を提供することにある。
で簡便な製造法を提供することにある。
主述の目的は、表面の一部または全部が実質的に水に不
溶性の無機塩類で*mされておりかつ粒径が500μm
以下である ゛ 微小球状熱硬化性樹脂粒
子を卓面し、この熱硬化性樹脂粒子粉末をその60重量
%以下のバインダーとともに造粒して粒状成形体を作り
この粒状成形体または上記熱硬化性樹脂粒子粉末を非酸
化性雰囲気下において500〜1100℃の温度領域で
焼成することにより達成される。
溶性の無機塩類で*mされておりかつ粒径が500μm
以下である ゛ 微小球状熱硬化性樹脂粒
子を卓面し、この熱硬化性樹脂粒子粉末をその60重量
%以下のバインダーとともに造粒して粒状成形体を作り
この粒状成形体または上記熱硬化性樹脂粒子粉末を非酸
化性雰囲気下において500〜1100℃の温度領域で
焼成することにより達成される。
本発明に用いる微小球状熱硬化性樹脂の製造方法は、以
下の如くである。
下の如くである。
まず水性媒体中で熱硬化性l!を脂とアルデヒド類とを
塩基性触媒の存在下で反応させるに際し、該反応系蚤こ
実質的に水に不溶性の無@塩類であるエマルジ四ン安定
剤を共存せしめて反応させる。
塩基性触媒の存在下で反応させるに際し、該反応系蚤こ
実質的に水に不溶性の無@塩類であるエマルジ四ン安定
剤を共存せしめて反応させる。
ここで使用される熱硬化性樹脂は、フェノール類、メラ
ミン類である。また必要に応じてノボラック樹脂、エポ
キシ樹脂、窒素含有化合物などを加えてもよい。フェノ
ール類は、フェノール及びフェノール誘導体であり、こ
のフェノール誘導体としては例えば炭素数1〜Bのアル
キル基でII換された、m−アルキルフェノール、O−
アルキルフェノール、p−アルキルフェノール、具体的
にはm−クレゾール、p−ter−ブチルフェノール。
ミン類である。また必要に応じてノボラック樹脂、エポ
キシ樹脂、窒素含有化合物などを加えてもよい。フェノ
ール類は、フェノール及びフェノール誘導体であり、こ
のフェノール誘導体としては例えば炭素数1〜Bのアル
キル基でII換された、m−アルキルフェノール、O−
アルキルフェノール、p−アルキルフェノール、具体的
にはm−クレゾール、p−ter−ブチルフェノール。
0−プロピルフェノール、レゾルシノール、ビスフェノ
ール、及びこれらのベンゼン核、またはアルキル基の水
素原子の一部または全部が塩基または臭素で置換された
ハロゲン化フェノール誘導体等が挙げられ、これらの一
種または2種以上が用いられる。なお、フェノール類と
してはこれらに限定されるものでなく、その他フェノー
ル性水酸基を含有する化合物であればいかなる化合物で
も使用することができる。また、ここで用いるアルデヒ
ド類としては例えばホルマリンまたはパラホルムアルデ
ヒドのいずれかの形態のホルムアルデヒド及びフルフラ
ール等が挙げられアルデヒド類のフェノール類に対する
モル比は1〜2、好ましくは1.1〜1.4である。こ
こで使用するノボラック樹脂は、フェノール類とアルデ
ヒド類を酸性触媒中で重合させ、次いで苛性ソーダ水溶
液で中和して減圧脱水乾燥したものであり、融点が90
℃以下の低融点のものが好ましい。
ール、及びこれらのベンゼン核、またはアルキル基の水
素原子の一部または全部が塩基または臭素で置換された
ハロゲン化フェノール誘導体等が挙げられ、これらの一
種または2種以上が用いられる。なお、フェノール類と
してはこれらに限定されるものでなく、その他フェノー
ル性水酸基を含有する化合物であればいかなる化合物で
も使用することができる。また、ここで用いるアルデヒ
ド類としては例えばホルマリンまたはパラホルムアルデ
ヒドのいずれかの形態のホルムアルデヒド及びフルフラ
ール等が挙げられアルデヒド類のフェノール類に対する
モル比は1〜2、好ましくは1.1〜1.4である。こ
こで使用するノボラック樹脂は、フェノール類とアルデ
ヒド類を酸性触媒中で重合させ、次いで苛性ソーダ水溶
液で中和して減圧脱水乾燥したものであり、融点が90
℃以下の低融点のものが好ましい。
ここで使用するメラミン類の一部をグアニジンシアノメ
ラミン等のメラミン同族体や、ベンゾグアナミン等に置
き換えることもでき、それらの−種あるいは二浬を混合
して用いることもできる。
ラミン等のメラミン同族体や、ベンゾグアナミン等に置
き換えることもでき、それらの−種あるいは二浬を混合
して用いることもできる。
また、ここで使用する好ましい窒素含有化合物としては
窒素原子に結合した活性水素を少なくとも1個有する芳
香族アミン化合物、アミド化合物。
窒素原子に結合した活性水素を少なくとも1個有する芳
香族アミン化合物、アミド化合物。
チオアミド化合物、尿素、千オ尿素、メラミン。
グアニジン、グアナミン、ジシアンジアミド及びシアヌ
ル酸などが好ましく、その好ましい使用量は、フェノー
ル類に対し2〜200重量%、好ましくは5〜100重
量%、さらに好ましくは5〜50重量%である。
ル酸などが好ましく、その好ましい使用量は、フェノー
ル類に対し2〜200重量%、好ましくは5〜100重
量%、さらに好ましくは5〜50重量%である。
ここで使用されるエポキシW脂はフェノール類に対し4
0〜200重量%が好ましい使用量である。
0〜200重量%が好ましい使用量である。
また、ここで使用する塩基性触媒としては通常のレゾー
ル樹脂製造に用いられる塩基性触媒が使用でき、例えば
アンモニア水、ヘキサメチレンテトラミン及びジメチル
アミン、ジエチルトリアミン、ポリエチレンイミン等の
アルキルア主ン等が挙げられる。これら塩基性触媒のフ
ェノール類に対するモル比は0.02〜0.2が好まし
い。
ル樹脂製造に用いられる塩基性触媒が使用でき、例えば
アンモニア水、ヘキサメチレンテトラミン及びジメチル
アミン、ジエチルトリアミン、ポリエチレンイミン等の
アルキルア主ン等が挙げられる。これら塩基性触媒のフ
ェノール類に対するモル比は0.02〜0.2が好まし
い。
ここで使用するエマルジ璽ン安定剤とは26℃における
水に対する溶解度が0.2f/l以下の実質的に水に不
溶性の無機塩類、あるいは有機保護コロイドなどである
。例えばフッ化カルシウム。
水に対する溶解度が0.2f/l以下の実質的に水に不
溶性の無機塩類、あるいは有機保護コロイドなどである
。例えばフッ化カルシウム。
フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、リン酸カ
ルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸バリウム、リン
酸アルミニウム、硫酸バリウム、f7M酸カルシウム、
水酸化亜鉛、水酸化アルミニウム。
ルシウム、リン酸マグネシウム、リン酸バリウム、リン
酸アルミニウム、硫酸バリウム、f7M酸カルシウム、
水酸化亜鉛、水酸化アルミニウム。
水酸化鉄等が挙げられ、特にフッ化カルシウム。
フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウムが好ましい
。
。
この反応は水性媒体中で行われるがこの場合の水の仕込
量としては、例えば樹脂の固形分濃度が30〜70重t
%となるのが望ましい。水性媒体中の各原料の撹拌は昇
温速度0.5〜1.5℃/+min。
量としては、例えば樹脂の固形分濃度が30〜70重t
%となるのが望ましい。水性媒体中の各原料の撹拌は昇
温速度0.5〜1.5℃/+min。
好ましくは0.8〜1,2℃/minで温度を徐々に上
昇させ、反応温度70〜90℃で60〜150m1n反
応させその後40’C以下に冷却すると安定な水性エマ
ルジッンが得られる。
昇させ、反応温度70〜90℃で60〜150m1n反
応させその後40’C以下に冷却すると安定な水性エマ
ルジッンが得られる。
次にこの水性エマルジョンを濾過または遠心分離等によ
り固液分離した後、洗浄し乾燥すれば表面が実質的に不
溶性の無機塩類で被覆された粒径が500 /jm以下
の固形の微小球状熱硬化性樹脂粉末が得られる。
り固液分離した後、洗浄し乾燥すれば表面が実質的に不
溶性の無機塩類で被覆された粒径が500 /jm以下
の固形の微小球状熱硬化性樹脂粉末が得られる。
微小球状熱硬化性樹脂粒子を粒状成形体に成形するため
Iこ用いるバインダーとしては例えば、液状のフェノー
ル樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂の浴液、ポリ
ビニルアルコールまたは水溶性もしくは水膨潤性セルロ
ース誘導体等の高分子バインダーあるいはコールタール
、ピッチ等を用いることができる。ポリビニルアルコー
ルとしては、重合度100〜5000.ケン化度70%
以上のものが好ましく用いられる。また、セルロース誘
導体としては、例えばメチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース
等が好適に使用される。
Iこ用いるバインダーとしては例えば、液状のフェノー
ル樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂の浴液、ポリ
ビニルアルコールまたは水溶性もしくは水膨潤性セルロ
ース誘導体等の高分子バインダーあるいはコールタール
、ピッチ等を用いることができる。ポリビニルアルコー
ルとしては、重合度100〜5000.ケン化度70%
以上のものが好ましく用いられる。また、セルロース誘
導体としては、例えばメチルセルロース、カルボキシメ
チルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース
等が好適に使用される。
本発明においては微小球状熱硬化性樹脂粒子囚を所定の
条件で炭化または賦活するか、あるいは上記の如き微小
球状熱硬化性樹脂粒子囚とバインダー03)とを混合し
造粒して粒状成形体とした後炭化または賦活することに
よって実施される。
条件で炭化または賦活するか、あるいは上記の如き微小
球状熱硬化性樹脂粒子囚とバインダー03)とを混合し
造粒して粒状成形体とした後炭化または賦活することに
よって実施される。
造粒により粒状成形体を得る場合)こは微小球状熱硬化
性樹脂粒子(4)とその60重量%以下のバインダー成
分CB)を用いる。
性樹脂粒子(4)とその60重量%以下のバインダー成
分CB)を用いる。
上記成分cA)CB)の混合はそのまま混合することも
でき、或いは、成分囚Q3)の他に水あるいは有機溶媒
等を加えそれらの溶媒の存在下をこ充分に混合すること
もできる。水或いは有機溶媒は、例えば成分(3)の)
を混合する前に成分の)をm解した形で添加することも
できる。水または有機溶媒は好ましくは原料混合物((
4)十の))の固形分に対し5〜30重t%であり、よ
り好ましくは8〜20!量%である。また、成分囚、ノ
)を混合する際には成分(4)。
でき、或いは、成分囚Q3)の他に水あるいは有機溶媒
等を加えそれらの溶媒の存在下をこ充分に混合すること
もできる。水或いは有機溶媒は、例えば成分(3)の)
を混合する前に成分の)をm解した形で添加することも
できる。水または有機溶媒は好ましくは原料混合物((
4)十の))の固形分に対し5〜30重t%であり、よ
り好ましくは8〜20!量%である。また、成分囚、ノ
)を混合する際には成分(4)。
■)のほかに、例えば澱粉、その誘導体、または変性体
等を成分(4)に対し5〜sO!f1%、好ましくは1
0〜40重量%加えることができる。澱粉等の成分は後
述する非酸化性雰囲気下での炭化時の熱分解による気孔
の生成に関与し、気孔形成材として好適に作用する。ま
た、本発明の分子ふるい炭素の製造にあたってはその特
注を失わない範囲で作業性の向上のため、例えばエチレ
ングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、
ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ぼりカルボン酸ア
ンモニウム塩等の界面活性剤、液状熱硬化性樹脂の硬化
剤、ポリビニルアルコールの架嬌剤、押出造粒用の可塑
剤等を少量加えることができる、。
等を成分(4)に対し5〜sO!f1%、好ましくは1
0〜40重量%加えることができる。澱粉等の成分は後
述する非酸化性雰囲気下での炭化時の熱分解による気孔
の生成に関与し、気孔形成材として好適に作用する。ま
た、本発明の分子ふるい炭素の製造にあたってはその特
注を失わない範囲で作業性の向上のため、例えばエチレ
ングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、
ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ぼりカルボン酸ア
ンモニウム塩等の界面活性剤、液状熱硬化性樹脂の硬化
剤、ポリビニルアルコールの架嬌剤、押出造粒用の可塑
剤等を少量加えることができる、。
成分(8)、a3)の混合工程では、京料物質を例えば
リボンミキサー、■型ミキサー、コーンミキサーニーダ
−等で混合するとよい。上記工程で準備された均一混合
物は、次いで粒状物に成形される。
リボンミキサー、■型ミキサー、コーンミキサーニーダ
−等で混合するとよい。上記工程で準備された均一混合
物は、次いで粒状物に成形される。
粒状物への成形は例えば単軸あるいは二軸の湿式押出造
粒機、バスケット・リユーザーの如き竪型造粒機、半乾
式ディスクペレソター等により行うことができる。
粒機、バスケット・リユーザーの如き竪型造粒機、半乾
式ディスクペレソター等により行うことができる。
特に湿式の押出造粒機により造粒した粒状体は粒子の強
度が大きく、炭化後の分子ふるい炭素の分離能も大きい
ので好ましい。粒状物の形状は、例えば円柱状あるいは
球状である。造粒により得られる粒状体の大きさは特に
制限されないが、例えば円柱では直径0.6〜6 mm
、長さ1〜10mm程度、球状の場合には直径0.5
〜10 mm程度が好ましい。
度が大きく、炭化後の分子ふるい炭素の分離能も大きい
ので好ましい。粒状物の形状は、例えば円柱状あるいは
球状である。造粒により得られる粒状体の大きさは特に
制限されないが、例えば円柱では直径0.6〜6 mm
、長さ1〜10mm程度、球状の場合には直径0.5
〜10 mm程度が好ましい。
微小球状熱硬化性樹脂粒子粉末あるいは造粒により得ら
れた粒状成形体より分子ふるい炭素を得るには、これら
を非酸化性雰囲気下で500〜1100℃の温度領域で
炭化するかあるいは炭化後見に酸化性雰囲気下において
500〜1100℃の温度領域で炭化物の15Jitf
fi%以内の爪量減少となる範囲で賦活を行う。この場
合の非酸化性雰囲気とは例えば窒素、アルゴン、ヘリウ
ム等の雰囲気である。炭化工程での最高処理温度に到達
するまでの昇温速度は特に制限するものではないが好ま
しくは5〜300℃/hrである。また賦活時の酸化性
雰囲気には例えば、空気、水蒸気、炭酸ガス等を用いる
ことができる。
れた粒状成形体より分子ふるい炭素を得るには、これら
を非酸化性雰囲気下で500〜1100℃の温度領域で
炭化するかあるいは炭化後見に酸化性雰囲気下において
500〜1100℃の温度領域で炭化物の15Jitf
fi%以内の爪量減少となる範囲で賦活を行う。この場
合の非酸化性雰囲気とは例えば窒素、アルゴン、ヘリウ
ム等の雰囲気である。炭化工程での最高処理温度に到達
するまでの昇温速度は特に制限するものではないが好ま
しくは5〜300℃/hrである。また賦活時の酸化性
雰囲気には例えば、空気、水蒸気、炭酸ガス等を用いる
ことができる。
ところで、分子ふるい炭素の分子ふるい効果は、ミクロ
孔の細孔直径が吸着分子の分子径に極めて近い数^の領
域となり分子径の異なる種々の物質に対して選択的吸着
特性を示すことによるものである。従って分子ふるい炭
素の性能はミクロ孔の細孔径分布により規定され、細孔
直径が通常10久以下、好ましくは3〜5X程度の範囲
にシャープな細孔径分布を有するものが分子ふるい炭素
として好ましい。また細孔直径15〜200X程度の細
孔は、通常分子ふるい効果を有せず共存する複数のガス
や溶液中の溶質を同時に吸着する。従って細孔直径15
〜200Xの範囲の細孔量は少ないほど好ましい。
孔の細孔直径が吸着分子の分子径に極めて近い数^の領
域となり分子径の異なる種々の物質に対して選択的吸着
特性を示すことによるものである。従って分子ふるい炭
素の性能はミクロ孔の細孔径分布により規定され、細孔
直径が通常10久以下、好ましくは3〜5X程度の範囲
にシャープな細孔径分布を有するものが分子ふるい炭素
として好ましい。また細孔直径15〜200X程度の細
孔は、通常分子ふるい効果を有せず共存する複数のガス
や溶液中の溶質を同時に吸着する。従って細孔直径15
〜200Xの範囲の細孔量は少ないほど好ましい。
本発明の分子ふるい炭素は細孔直径10X以下好ましく
は3〜5Xの領域にミクロ孔の細孔分布の極大値を有し
10X以下の細孔容積は好ましくは0.1〜0.7 c
c/f 、より好ましくは0.15〜0.5co、Qで
あり、また細孔直径15〜200Xの細孔容積は好まし
くは0.1cm以下である。
は3〜5Xの領域にミクロ孔の細孔分布の極大値を有し
10X以下の細孔容積は好ましくは0.1〜0.7 c
c/f 、より好ましくは0.15〜0.5co、Qで
あり、また細孔直径15〜200Xの細孔容積は好まし
くは0.1cm以下である。
上記細孔構造を有する分子ふるい炭素の比表面積は窒素
吸着によるB、 E、 T法により測定した結果通常1
〜700m/N、好ましくは10〜500m” / f
s最も好ましくは50〜350m2/f程度である。
吸着によるB、 E、 T法により測定した結果通常1
〜700m/N、好ましくは10〜500m” / f
s最も好ましくは50〜350m2/f程度である。
これに対し、通常用いられている比表面積1000〜1
600m’/Vの活性炭はミクロ孔の細孔径分布の極大
値は細孔直径1sX程度以上の領域にあり、細孔直径1
5〜200Xの範囲の細孔容積は0,4〜1.6 cc
/ 9程度であり、本発明の分子ふるい炭素のような分
子ふるい特注を有していない。
600m’/Vの活性炭はミクロ孔の細孔径分布の極大
値は細孔直径1sX程度以上の領域にあり、細孔直径1
5〜200Xの範囲の細孔容積は0,4〜1.6 cc
/ 9程度であり、本発明の分子ふるい炭素のような分
子ふるい特注を有していない。
本発明の分子ふるい炭素は、上記の如く容易に製造する
ことができまた優れた吸着容量と選択的吸着特性を有す
る。そのため本発明の分子ふるい炭素は種々の混合ガス
の分離に吏用することができる。例丸ば窒素ガスと酸素
ガスの気体混合物、メタンガスと水素ガスの気体混合物
、キシレン異性体、ブタン具注体、ブテン異性体等の炭
化水素異性体混合物、エチレンとプロピレンの混合物、
水素ガスとメタンガスの気体混合物、アルゴンを含む気
体混合物心の分離に使用できる。より具体的に例えば窒
素ガスと酸素ガスを含有する気体混合物から、窒素ガス
、酸素ガス、又は窒素ガスと酸素ガスのいずれか一方が
富化された気体混合物を収得するために使用することが
でき、あるいはメタンガスと水素ガスを含有する気体混
合物からメタンガス、水素ガス又はメタンガスと水素ガ
スのいずれか一方が富化された気体混合物を取得するた
めに使用できる。そのために圧力スイング吸着法を採用
するのが望ましい。圧力スイング吸着法では、通常2塔
ないし3塔の吸着塔に分子ふるい炭素を充填し、3〜7
kf/f/am’程度の加圧下での選択的吸着と減圧
または常圧での吸着剤の再生を周期的に繰り返すことに
より混合ガスの分離を行うことができる。この方法によ
って上述の混合ガスの分離の他スチームリフォーミング
ガス。
ことができまた優れた吸着容量と選択的吸着特性を有す
る。そのため本発明の分子ふるい炭素は種々の混合ガス
の分離に吏用することができる。例丸ば窒素ガスと酸素
ガスの気体混合物、メタンガスと水素ガスの気体混合物
、キシレン異性体、ブタン具注体、ブテン異性体等の炭
化水素異性体混合物、エチレンとプロピレンの混合物、
水素ガスとメタンガスの気体混合物、アルゴンを含む気
体混合物心の分離に使用できる。より具体的に例えば窒
素ガスと酸素ガスを含有する気体混合物から、窒素ガス
、酸素ガス、又は窒素ガスと酸素ガスのいずれか一方が
富化された気体混合物を収得するために使用することが
でき、あるいはメタンガスと水素ガスを含有する気体混
合物からメタンガス、水素ガス又はメタンガスと水素ガ
スのいずれか一方が富化された気体混合物を取得するた
めに使用できる。そのために圧力スイング吸着法を採用
するのが望ましい。圧力スイング吸着法では、通常2塔
ないし3塔の吸着塔に分子ふるい炭素を充填し、3〜7
kf/f/am’程度の加圧下での選択的吸着と減圧
または常圧での吸着剤の再生を周期的に繰り返すことに
より混合ガスの分離を行うことができる。この方法によ
って上述の混合ガスの分離の他スチームリフォーミング
ガス。
エチレンプラントオフガス、メタノール分解ガス。
アンモニア分解ガス、コークス炉排ガス等よりの水素回
収あるいは転炉排ガスよりの一酸化炭素の回収等も実施
することができる。
収あるいは転炉排ガスよりの一酸化炭素の回収等も実施
することができる。
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
実施例1
微小球状熱硬化性樹脂粒子粉末(ユニチカ(株)製、ユ
ニペックスC−200)Sootを内径60φx 10
00 mm Lの電気炉内に入れ、窒素雰囲気下におい
て60℃/hrで所定の温度まで昇温し、該温度で1時
間保持した後炉冷し、粒子形状が球状の微粉末を得た。
ニペックスC−200)Sootを内径60φx 10
00 mm Lの電気炉内に入れ、窒素雰囲気下におい
て60℃/hrで所定の温度まで昇温し、該温度で1時
間保持した後炉冷し、粒子形状が球状の微粉末を得た。
この炭素微粉末の分子ふるい特性を評価するため、第1
図に示す吸着特性測定装置により窒素ガスおよび酸素ガ
スの吸着量を測定した。図において、試料室4 (20
0ml )に約13yの試料を入れ、バルブ11.8を
閉じ、バルブ2.5を開けて30分間脱気した後バルブ
2.5を閉じバルブ11を開け、調整室5 (200m
j7 )内に酸素ガスまたは窒素ガスを送り込み、設定
圧(7,OOky/cm”)になったところでバルブ1
1を閉じ、バルブ3を開は所定時間における内部圧力の
変化を測定して、酸素および窒素の各々の吸着速度を求
めた。なお、1は真空ポンプ、6.7は圧力センサー
9は記録計、10は圧力計、14.15はガスレギュレ
ーター 16は窒素ボンベ、17は酸素ボンベである。
図に示す吸着特性測定装置により窒素ガスおよび酸素ガ
スの吸着量を測定した。図において、試料室4 (20
0ml )に約13yの試料を入れ、バルブ11.8を
閉じ、バルブ2.5を開けて30分間脱気した後バルブ
2.5を閉じバルブ11を開け、調整室5 (200m
j7 )内に酸素ガスまたは窒素ガスを送り込み、設定
圧(7,OOky/cm”)になったところでバルブ1
1を閉じ、バルブ3を開は所定時間における内部圧力の
変化を測定して、酸素および窒素の各々の吸着速度を求
めた。なお、1は真空ポンプ、6.7は圧力センサー
9は記録計、10は圧力計、14.15はガスレギュレ
ーター 16は窒素ボンベ、17は酸素ボンベである。
窒素と酸素の分離性能を示す指標として吸着開始1分後
の段重容量を窒素分はQ+、酸素分はQ!とし、吸着量
差ΔQを下記の式(1) %式%(1) により、また窒素吸着圧力をP+、tllll素工着圧
力2として選択係数αを下記の弐■ 炭化時の加熱処理温度が本発明で規定する温度よりも低
い温度で得られた試料1では酸素吸着量が少なく、また
、吸着量差ΔQ1選択係数αとも小さく分子ふるい炭素
として好ましくない。試料2.3.4は、酸素吸着量、
吸着量差ΔQ1選択係数aとも適度な値であり、分子ふ
るい炭素として実用性を有している。持に試料3が優れ
ていることがわかる。また、炭化時の加熱処理温度が本
発明で規定する温度よりも高い温度で得られた試料5で
は選択係数αは大きいが酸素吸着ユ、吸荷より求めtこ
。
の段重容量を窒素分はQ+、酸素分はQ!とし、吸着量
差ΔQを下記の式(1) %式%(1) により、また窒素吸着圧力をP+、tllll素工着圧
力2として選択係数αを下記の弐■ 炭化時の加熱処理温度が本発明で規定する温度よりも低
い温度で得られた試料1では酸素吸着量が少なく、また
、吸着量差ΔQ1選択係数αとも小さく分子ふるい炭素
として好ましくない。試料2.3.4は、酸素吸着量、
吸着量差ΔQ1選択係数aとも適度な値であり、分子ふ
るい炭素として実用性を有している。持に試料3が優れ
ていることがわかる。また、炭化時の加熱処理温度が本
発明で規定する温度よりも高い温度で得られた試料5で
は選択係数αは大きいが酸素吸着ユ、吸荷より求めtこ
。
以上の実施例1の結果を第1表に示す。
実施例2
重合度1000.けん化度88%のポリビニルアルコー
ルを所定量の熱水で溶解し、20重量%の水溶液とした
。
ルを所定量の熱水で溶解し、20重量%の水溶液とした
。
これとは別に微小球状熱硬化a樹脂粒子粉末(ユニチカ
(株)製、ユニペックスC−200)、!−水溶性レゾ
ール樹脂(昭和高分子(株)製、シdウノールBRL−
2854,固形分濃度60i量%)、水溶性メラミン樹
脂(住友化学工業(株)製、スミテックスレジンM−3
.固形分濃度80重量%)、メチルセルロース粉末(信
越化学工業(株)製品。
(株)製、ユニペックスC−200)、!−水溶性レゾ
ール樹脂(昭和高分子(株)製、シdウノールBRL−
2854,固形分濃度60i量%)、水溶性メラミン樹
脂(住友化学工業(株)製、スミテックスレジンM−3
.固形分濃度80重量%)、メチルセルロース粉末(信
越化学工業(株)製品。
メトローズ60SH−4000)、馬鈴薯澱粉、エチレ
ングリコールをそれぞれ所定量計量した。
ングリコールをそれぞれ所定量計量した。
上記微小球状熱硬化性樹脂粒子粉末、馬鈴薯澱粉及びメ
チルセルロース粉末をニーグーで15分分間式混合した
後、ポリビニルアルコール水13 M、水浴性レゾール
I2!脂、水溶性メラミン柑詣及びエチレングリコール
を加えて更に15分間混合した。
チルセルロース粉末をニーグーで15分分間式混合した
後、ポリビニルアルコール水13 M、水浴性レゾール
I2!脂、水溶性メラミン柑詣及びエチレングリコール
を加えて更に15分間混合した。
該混合組成物を2軸押出造粒機(不二パウダル(株)製
、ペレッタ・ダブルEXDF−100W)により押出し
第2表に示す5種類の組成の円柱状ペレットを製造した
。該円柱状ペレットの平均粒子径3φX 6 mm L
であった。このペレットを、90℃で24時間硬化およ
び乾燥した後、500fを有効径100φX 1000
mm Lのロータリーキルンに入れ、2A’/min
の窒素気流下において30℃/Hで860’Cまで昇温
し、該温度で1時間保持した後、炉冷した。
、ペレッタ・ダブルEXDF−100W)により押出し
第2表に示す5種類の組成の円柱状ペレットを製造した
。該円柱状ペレットの平均粒子径3φX 6 mm L
であった。このペレットを、90℃で24時間硬化およ
び乾燥した後、500fを有効径100φX 1000
mm Lのロータリーキルンに入れ、2A’/min
の窒素気流下において30℃/Hで860’Cまで昇温
し、該温度で1時間保持した後、炉冷した。
こうして得られた粒状炭化物の窒素と酸素の分離性能を
実施例1と同様にして測定した。その結果を第2表に示
す。
実施例1と同様にして測定した。その結果を第2表に示
す。
第2表において試料6はバインダー量が多すぎ、試料1
3はバインダー量が少なすぎ造粒不可能であった。また
バインダー量が本発明で規定する割合より多く用いた試
料7ではO!吸着量が少なく分子ふるい炭素として好ま
しくないことがわかる。
3はバインダー量が少なすぎ造粒不可能であった。また
バインダー量が本発明で規定する割合より多く用いた試
料7ではO!吸着量が少なく分子ふるい炭素として好ま
しくないことがわかる。
試料8.8.10.11.12では好ましいN!。
0!吸着量および分離特性が得られ、特に試料9の特性
が優れていた。
が優れていた。
実施例3
実施例2のNo、 9の試料と同一組成、同一条件で造
粒した平均粒径3 mmφX 8 mm Lの円柱状ペ
レット前駆体を100φX 1000 mm Lのロー
タリキルンに入れ、2I!/minの窒素を流しながら
、30℃/Hの昇温速度で所定の温度まで昇温し、該温
度で1時間保持し、その後炉冷して炭化物を寿た。
粒した平均粒径3 mmφX 8 mm Lの円柱状ペ
レット前駆体を100φX 1000 mm Lのロー
タリキルンに入れ、2I!/minの窒素を流しながら
、30℃/Hの昇温速度で所定の温度まで昇温し、該温
度で1時間保持し、その後炉冷して炭化物を寿た。
該炭化物の窒素、酸素の分離能を第3表に示す。
炭化時の加熱処理温度が本発明で規定する温度よりも低
い温度で得られた試料14では、酸素吸着量が少なく、
また、吸着量差ΔQ9選択係数aとも小さく分子ふるい
炭素として好ましくない。
い温度で得られた試料14では、酸素吸着量が少なく、
また、吸着量差ΔQ9選択係数aとも小さく分子ふるい
炭素として好ましくない。
試料9.15.16は、酸素吸着量、吸Wffi差ΔQ
1選択係数αとも大きく分子ふるい炭素として実用性を
有しており特に試料3の特注が優れていることがわかる
。
1選択係数αとも大きく分子ふるい炭素として実用性を
有しており特に試料3の特注が優れていることがわかる
。
また、炭化時の加熱処理温度が本発明で規定する温度よ
りも高い温度で得られた試料17では、選択係数αは大
きいが、酸素吸着量、吸着量兼実施例4 実施例5の試料8と同様にして、作製した粒状分子ふる
い炭素を用い、圧力スイング吸W(PEA)法により空
気中の窒素と酸素の分離実験を実施した。
りも高い温度で得られた試料17では、選択係数αは大
きいが、酸素吸着量、吸着量兼実施例4 実施例5の試料8と同様にして、作製した粒状分子ふる
い炭素を用い、圧力スイング吸W(PEA)法により空
気中の窒素と酸素の分離実験を実施した。
本実験に用いたP8A装置の概略図を図2に示す。吸着
塔のサイズは、内径63φX1200mmLであり、2
本の吸着塔内に上記分子ふるい炭素(比表面積120
m”/f )を充填した。その充填密度はo、eog/
c−であった。
塔のサイズは、内径63φX1200mmLであり、2
本の吸着塔内に上記分子ふるい炭素(比表面積120
m”/f )を充填した。その充填密度はo、eog/
c−であった。
まず、コンプレッサーで圧縮した空気を吸着塔に送り、
吸着時の圧力をゲージ圧で6kyf/am”・Gとし、
脱着(排気)再生は真空ポンプにより約100 tor
rまで減圧することにより実施した。
吸着時の圧力をゲージ圧で6kyf/am”・Gとし、
脱着(排気)再生は真空ポンプにより約100 tor
rまで減圧することにより実施した。
P8A操作は、均圧(加圧)−吸着−均圧(減圧)−排
気の4工程で実施し、各工程の切換えは電磁弁をシーケ
ンサ−で自動制御して行なった。PEA操作条件を第4
表:こ示す。
気の4工程で実施し、各工程の切換えは電磁弁をシーケ
ンサ−で自動制御して行なった。PEA操作条件を第4
表:こ示す。
本実験では、製品窒素ガスの取出し盪が11!/min
で純度88.9%(N@ + Ar )、21/min
で87.5%であった。
で純度88.9%(N@ + Ar )、21/min
で87.5%であった。
実施例5
実施例4と同一組成の前駆体を、実施例3と同様にして
900℃で窒素雰囲気中で1時間炭化した後、引続き水
蒸気雰囲気中で10分間賦活した。
900℃で窒素雰囲気中で1時間炭化した後、引続き水
蒸気雰囲気中で10分間賦活した。
炉冷後取出した試料は、炭化物重量を基準として5.4
M量%の重量減少を示した。
M量%の重量減少を示した。
上記の如くして得られた粒状分子ふるい炭素は、比表面
1fR680m”/f 、充填密度0.58 jF/a
m’であった。
1fR680m”/f 、充填密度0.58 jF/a
m’であった。
該分子ふるい炭素を実施例4と同じP8A装置に充填し
、水素ガス70%、メタン30%の原料ガスをPEA法
により分離する実験をおこなった。
、水素ガス70%、メタン30%の原料ガスをPEA法
により分離する実験をおこなった。
圧縮機により加圧状態とした原料ガスを吸着塔に導入し
、第4表に示す操作条件に従い、2塔を交互に均圧(加
圧)−吸着−均圧(減圧)−排気の4工程をくり返すこ
とによりP8A操作を実施した。吸着圧力は5kyf/
am”・Gとし、再生は真空ポンプで約100 tor
rに減圧することにより行った。
、第4表に示す操作条件に従い、2塔を交互に均圧(加
圧)−吸着−均圧(減圧)−排気の4工程をくり返すこ
とによりP8A操作を実施した。吸着圧力は5kyf/
am”・Gとし、再生は真空ポンプで約100 tor
rに減圧することにより行った。
本実験による製品水素ガスの純度は、取出し量241!
/minで99.5%、41 / minで89.0%
であった。
/minで99.5%、41 / minで89.0%
であった。
以上の如く、本発明で得られた粒状分子ふるい炭素によ
り水素とメタンを良好に分離することができた。
り水素とメタンを良好に分離することができた。
第4表
第1図は、実施例1,2.3に用いた吸着特性測定装置
、第2図は実施例4及び5に筐用した圧力スイング吸着
(PEA)装置の概略図である。 図1において、 1・・・真空ポンプ、2,3.8.11,12゜13・
・・バルブ、4・・・試料室、6・・・調整室、6.7
・・・圧力センサー 9・・・記録計、10・・・圧力
計、14.16・・・ガスレギュレーター 16・・・
窒素ボンベ、17・・・酸素ボンベ。 図2において、 1・・・空気圧縮機、2・・・エアードライヤー 3゜
3a・・・吸着塔、4.4a・・・第1の開閉弁、5゜
5a・・・流入路パイプ、6・・・真空ポンプ、7.7
a。 10+ 10a、I Sr I Sa、15.17・・
・開閉弁、8・・・吸引路パイプ、9.9a・・・取出
略パイプ、11・・・メインパイプ、14・・・リザー
バータンク、16・・・製品ガス取出パイプ。 第1図
、第2図は実施例4及び5に筐用した圧力スイング吸着
(PEA)装置の概略図である。 図1において、 1・・・真空ポンプ、2,3.8.11,12゜13・
・・バルブ、4・・・試料室、6・・・調整室、6.7
・・・圧力センサー 9・・・記録計、10・・・圧力
計、14.16・・・ガスレギュレーター 16・・・
窒素ボンベ、17・・・酸素ボンベ。 図2において、 1・・・空気圧縮機、2・・・エアードライヤー 3゜
3a・・・吸着塔、4.4a・・・第1の開閉弁、5゜
5a・・・流入路パイプ、6・・・真空ポンプ、7.7
a。 10+ 10a、I Sr I Sa、15.17・・
・開閉弁、8・・・吸引路パイプ、9.9a・・・取出
略パイプ、11・・・メインパイプ、14・・・リザー
バータンク、16・・・製品ガス取出パイプ。 第1図
Claims (1)
- 表面の一部または全部が実質的に水に不溶性の無機塩類
で被覆されておりかつ粒径が500μm以下である微小
球状熱硬化性樹脂粉末を準備し、この熱硬化性樹脂粒子
粉末あるいはこの熱硬化性樹脂粉末をその60重量%以
下のバインダーとともに造粒した粒状成形体を非酸化性
雰囲気下において500〜1100℃の温度領域で焼成
することを特徴とする分子ふるい炭素の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277757A JPH03141111A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 分子ふるい炭素の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1277757A JPH03141111A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 分子ふるい炭素の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03141111A true JPH03141111A (ja) | 1991-06-17 |
Family
ID=17587911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1277757A Pending JPH03141111A (ja) | 1989-10-24 | 1989-10-24 | 分子ふるい炭素の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03141111A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0626199A3 (en) * | 1993-05-28 | 1995-02-01 | British Petroleum Co Plc | Process for the production of carbon molecular sieves. |
| JPH08239279A (ja) * | 1995-03-01 | 1996-09-17 | Takeda Chem Ind Ltd | 窒素含有分子篩活性炭、その製造方法及び用途 |
| JP2009062268A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-03-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 分子篩炭素及びその製造方法 |
-
1989
- 1989-10-24 JP JP1277757A patent/JPH03141111A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0626199A3 (en) * | 1993-05-28 | 1995-02-01 | British Petroleum Co Plc | Process for the production of carbon molecular sieves. |
| JPH08239279A (ja) * | 1995-03-01 | 1996-09-17 | Takeda Chem Ind Ltd | 窒素含有分子篩活性炭、その製造方法及び用途 |
| JP2009062268A (ja) * | 2007-08-09 | 2009-03-26 | Tokyo Gas Co Ltd | 分子篩炭素及びその製造方法 |
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