JPH0566498U - 賦活炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 賦活炉内を均一に加熱して賦活し、活性炭及
び活性炭素繊維を収率よく製造する。 【構成】 賦活炉１内には、加熱パイプ７，１７とスチ
ームパイプ８，１８とが隣接して設けられている。スチ
ームが噴出する噴出孔１９が形成された前記スチームパ
イプ８，１８には、加熱パイプ７，１７の燃焼側とは反
対側からスチームが供給されるので、賦活炉１の一方の
側には高温域Ｈ、他方の側には低温域Ｌが形成される。
前記燃焼部側において加熱パイプ１７とスチームパイプ
１８は遮蔽板２０により覆われている。遮蔽板２０によ
り噴出するスチームを拡散させ、高温域Ｈを冷却するこ
とにより、賦活炉１内の温度分布を小さくし、搬送され
る繊維集合体２を賦活処理し、活性炭素繊維５を製造す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、活性炭素繊維などを賦活する賦活炉、より詳細には、ピッチ系活性 炭素繊維などの活性炭素繊維を連続的に賦活する上で有用な賦活炉に関する。

【０００２】

【従来の技術と考案が解決しようとする課題】

活性炭や活性炭素繊維は、通常、炭素材を、水蒸気などの賦活ガスの存在下、 賦活炉内で、例えば、７００〜１５００℃程度に加熱することにより製造されて いる。また、活性炭や活性炭素繊維を連続的に製造する場合、前記賦活炉には、 管内で燃料ガスなどを燃焼させ輻射熱により、搬送ベルトにより搬送される前記 炭素材を加熱する加熱パイプと、この加熱パイプと隣接し、かつ水蒸気などの賦 活ガスを噴出させる噴出孔が形成されたスチームパイプとが設けられている。こ のスチームパイプの非供給側の端部は閉塞している。また、賦活炉内のメインテ ナンスを容易にすると共に、賦活炉を小形化するため、加熱パイプへの燃料ガス の供給側は、賦活炉の一方の側部に位置し、スチームパイプへのスチームの供給 側は、賦活炉の他方の側部に位置する。

【０００３】 そして、燃料ガスの燃焼熱は供給側で大きいため、加熱パイプによる加熱温度 は燃料ガスの供給側で高い。そのため、賦活炉内で高温域と低温域とが形成され る。一方、スチームは、一端が閉塞したパイプのうち炉内の低温域から高温域の 方向に供給されるので、圧力が開放され易いスチームの供給側、すなわち炉内の 低温域側でのスチームの噴出量が大きくなる。このため、噴出したスチームによ り低温域が冷却される。従って、賦活炉内の両側部において、温度分布がさらに 大きくなる。例えば、賦活炉の高温域と低温域との温度差は約４０℃程度にもな る。そのため、搬送される炭素材を均一に加熱して賦活処理することが困難とな り、活性炭及び活性炭素繊維の品質が低下する。

【０００４】 従って、本考案の目的は、炉内を均一に加熱し賦活できると共に、高品質の活 性炭及び活性炭素繊維を製造できる賦活炉を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、炉内の炭素質材料を燃焼熱により加熱す るための加熱パイプと、この加熱パイプと隣接して設けられ、前記加熱パイプの 燃焼側とは反対側から賦活ガスが供給される賦活ガス供給パイプと、この賦活ガ ス供給パイプに形成された複数の流出孔とを備えている賦活炉であって、前記燃 焼部側において加熱パイプと賦活ガス供給パイプとが遮蔽板により覆われている 賦活炉を提供する。

【０００６】 この賦活炉において、賦活ガス供給パイプには、加熱パイプに対して斜め方向 に賦活ガスを噴出させる流出孔が形成されていてもよい。また、賦活炉は、賦活 ガスの供給側よりもその反対側での賦活ガスの流出量が多くなる調整手段を備え ていてもよい。さらに、賦活ガス供給パイプは、加熱パイプの燃焼部側の一端が 閉塞した外管と、この外管よりも長さが短く、賦活ガスが供給される少なくとも １つの内管とで構成された多重管で形成されていると共に、前記外管には、内管 からの賦活ガスが流出する複数の流出孔が形成されていてもよい。

【０００７】

【作用】

前記構成の賦活炉において、加熱パイプの燃焼部側、すなわち高温域と、賦活 ガス供給パイプの供給部、すなわち低温域とが賦活炉の反対側に位置するものの 、前記燃焼部側の高温域において加熱パイプと賦活ガス供給パイプとが遮蔽板に より覆われている。また、賦活炉内の加熱温度は、通常、前記賦活ガスの温度よ りも高い。そのため、賦活ガス供給パイプから噴出する賦活ガスは、遮蔽板によ り拡散され、賦活炉の高温域を効率よく冷却でき、賦活炉内を均熱化できる。

【０００８】 前記賦活ガス供給パイプに、加熱パイプに対して斜め方向に賦活ガスを噴出さ せる流出孔が形成されている場合には、噴出する賦活ガスの少なくとも一部を加 熱パイプと接触させたり加熱パイプの周囲に放出でき、加熱パイプの表面温度を 低下させることができる。

【０００９】 また、調整手段を備えている場合には、賦活ガスの流出量が、前記賦活ガス供 給パイプの供給側よりもその反対側、すなわち加熱パイプの燃焼側で多くなる。 そのため、賦活ガスにより賦活炉の高温域を冷却できると共に、低温域での賦活 ガスによる冷却を抑制でき、賦活炉内をさらに均熱化できる。

【００１０】 また、賦活ガス供給パイプが、多重管で構成されている場合、賦活ガス供給パ イプに供給された賦活ガスは、内管を経て外管に流入する間、すなわち低温域か ら高温域に至る間に、隣接する加熱パイプの輻射熱により加熱される。そして、 外管の一端が閉塞されているので、加熱された賦活ガスの賦活炉内への流出量は 、低温域よりも高温域側で多くなる。そのため、賦活炉の高温域は、遮蔽板によ り拡散された賦活ガスにより効率よく冷却される。一方、外管と内管との間に流 入し、外管の流出孔から賦活炉内の低温域に流出する賦活ガスの量は、高温域で 流出する量よりも少ないので、低温域での賦活ガスによる冷却を抑制できる。

【００１１】

【実施例】

以下に、添付図面を参照しつつ、本考案の実施例をより詳細に説明する。

【００１２】 図１は本考案の賦活炉の一実施例を示す概略平面図、図２は図１の賦活炉を示 す概略側面図である。図３は賦活炉の下部に配設されたスチームパイプを示す概 略断面図である。なお、この例では、活性炭素繊維を連続的に製造する賦活炉、 特に炭素質材料として不融化ピッチ系繊維集合体の賦活に好適な賦活炉が示され ている。 が示されている。

【００１３】 賦活炉１内では、ピッチ系繊維集合体２が、搬送ベルト３により連続的に搬送 される。すなわち、紡糸工程により調製されたピッチ系繊維集合体２は、第１の 搬送ベルト４により、前記賦活炉１内に搬送されて第２の搬送ベルト３に移行す る。賦活炉１内での賦活処理により生成した活性炭素繊維集合体５は、第２の搬 送ベルト３から第３の搬送ベルト６に移行して賦活炉１から搬出され、製品化さ れる。

【００１４】 なお、高温の賦活に耐えるため、賦活炉１内に搬送されるピッチ系繊維集合体 ２は、通常、酸素存在下、不融化炉で２００〜７００℃程度に加熱することによ り、不融化処理されている。

【００１５】 このような賦活炉１内の上部および下部には、それぞれ、不融化ピッチ系繊維 集合体２の搬送方向に沿って、炉内を加熱するための複数のＵ字状加熱パイプ７ ，１７と、賦活ガスとしてのスチームを供給するための、一端が閉塞した複数の スチームパイプ８，１８とが交互に配設されている。

【００１６】 前記賦活炉１の一方の側に位置する、Ｕ字状加熱パイプ７，１７の一方の開口 端からは燃焼ガスが供給される。この燃焼ガスは、賦活炉１の一方の側に設けら れたバーナ（図示せず）により燃焼する。燃焼排ガスは、Ｕ字状加熱パイプ７， １７の他方の開口端から排出される。そのため、燃焼輻射熱により、賦活炉１内 を間接的に加熱できる。また、前記スチームパイプ８，１８には、前記賦活炉１ の他方の側からスチームが供給される。そのため、賦活炉１のうち、Ｕ字状加熱 パイプ７，１７へ燃焼ガスが供給される側の領域は、高温域Ｈを構成し、他方の 側は低温域Ｌを構成する。また、スチームは、スチームパイプ８，１８の低温域 Ｌ側から供給される。

【００１７】 また、繊維集合体２を賦活するため、賦活炉１の上部のスチームパイプ８の上 部外面には、スチームを上方へ噴出させるための多数の噴出孔（図示せず）が形 成されている。また、下部のスチームパイプ１８の上部外面にも多数の噴出孔１ ９が形成されている。

【００１８】 そして、賦活炉１内で温度分布が生じるのを抑制するため、下部の加熱パイプ １７と下部のスチームパイプ１８とは、前記燃焼部側、すなわち高温域Ｈにおい て遮蔽板２０により覆われている。

【００１９】 このような賦活炉では、上部のスチームパイプ８に形成された噴出孔から噴出 するスチームは、賦活炉１の炉壁に衝突し、炉内で均一に拡散して、前記不融化 ピッチ系繊維集合体２に供給される。また、下部のスチームパイプ１８に形成さ れた噴出孔１９から噴出するスチームは、高温域Ｈにおいて、遮蔽板２０に当り 、加熱パイプ１７の燃焼部の周囲に拡散するので、遮蔽板２０で覆われた領域を スチーム雰囲気とし、高温域Ｈを効率よく冷却できる。そのため、賦活炉１内の 温度分布を小さくでき、搬送ベルト３により搬送される不融化ピッチ系繊維集合 体２を連続的に、しかも均一に賦活処理することができる。また、得られたピッ チ系活性炭素繊維５の比表面積が、賦活炉１の搬送位置により変化するのを防止 でき、活性炭素繊維の品質を高めることができる。

【００２０】 図４は本考案の他の実施例におけるスチームパイプを示す概略断面図である。

【００２１】 この例では、賦活炉の下部に配されたスチームパイプ２８には、加熱パイプ２ ７に対して斜め方向に賦活ガスを噴出させる噴出孔２９が形成されている。すな わち、前記加熱パイプ２７側のスチームパイプ２８の斜め上部には、加熱パイプ ２７に対して４５°の角度でスチームを噴出させるための噴出孔２９が形成され ている。さらに、前記加熱パイプ２７の燃焼部とスチームパイプ２８とを跨いで 遮蔽板３０が設けられている。

【００２２】 このような賦活炉では、噴出孔２９から噴出するスチームを加熱パイプ２７と 接触させたり加熱パイプ２７の周囲に放出できると共に、遮蔽板３０によりスチ ームを拡散できるので、加熱パイプ２７の表面温度を低下させ、燃焼部側、すな わち高温域の温度を低下させることができる。そのため、賦活炉内に温度分布が 生じるのをさらに抑制できる。また、斜め方向に噴出するスチームが、加熱パイ プ２７に直接当らないので、高温の加熱パイプ２７の損傷も抑制できる。

【００２３】 なお、前記図３及び図４に示す例において、遮蔽板は、賦活炉の上部に配設さ れた加熱パイプとスチームパイプとを覆ってもよい。また、加熱パイプがＵ字状 である場合、遮蔽板は、スチームパイプと共に、加熱パイプの少なくとも燃焼部 側を覆うものであればよく、加熱パイプ全体を覆ってもよい。

【００２４】 また、斜め方向にスチームを噴出させる場合、スチームの噴出方向は、加熱パ イプに対して４５°に限らず、例えば、加熱パイプに対して２５〜７５°、好ま しくは３０〜６０°程度の範囲で選択できる。

【００２５】 本考案の賦活炉は、スチームの供給側よりもその反対側でのスチームの流出量 が多くなる調整手段を備えていてもよい。このような調整手段を設けると、低温 域よりも高温域でのスチームの噴出量が多いので、前記遮蔽板によるスチームの 均一拡散と相まって、高温域を効率よく冷却できると共に、低温域の冷却を抑制 でき、賦活炉内を均熱化できる。

【００２６】 前記調整手段は、例えば、直管状スチームパイプの炉内への延出方向に向って 、孔径及び／又は密度が順次増大する噴出孔により構成してもよい。この場合、 噴出孔の孔径及び／又は密度は、スチームパイプの軸方向に沿って段階的に又は 連続的に変化させてもよい。

【００２７】 また、前記調整手段は多重管で構成してもよい。図５は本考案のさらに他の実 施例を示す概略断面図である。

【００２８】 この例において、スチーム供給側のスチームパイプ３８、すなわち低温域Ｌの スチームパイプ３８は、二重管状に形成されている。すなわち、スチームパイプ ３８は、賦活炉内に延出する、一端が閉塞した外管３９と、この外管内に非同心 円状に配設された両端開口の内管４０とで構成されている。前記外管３９の内壁 と内管４０の外壁は、それらの下部で接合一体化している。前記内管４０の長さ は、外管３９の長さの２／３程度に形成されているので、スチームパイプ３８の 延出端部側の１／３程度の領域は外管３９で構成される。内管４０には、不融化 ピッチ系繊維集合体を賦活するためのスチームが供給される。

【００２９】 また、前記外管３９の上部外面には、スチームを賦活炉内に噴出させるための 多数の噴出孔４１が形成されている。前記噴出孔４１から噴出するスチームは、 遮蔽板４２に当り、均一に拡散して高温域を冷却する。

【００３０】 このような賦活炉において、スチームパイプ３８に供給されるスチームは、内 管４０から外管３９へ至る間に、加熱パイプの燃焼部、すなわち高温域の輻射熱 により加熱され、前記噴出孔４１から賦活炉内に噴出される。その際、内管４０ の長さが外管３９の長さの２／３程度であるため、加熱されたスチームは、賦活 炉の高温域側で多く噴出する。また、前記賦活炉の低温域では、加熱された少量 の前記スチームが噴出する。従って、高温域に多く噴出されるスチームおよび遮 蔽板４２により効率よく高温域を冷却でき、低温域に少量噴出する加熱スチーム により、低温域での冷却を抑制できる。そのため、賦活炉内の温度分布を小さく でき、不融化ピッチ系繊維集合体を連続的に、しかも均一に賦活処理することが できる。

【００３１】 図５に示す実施例において、前記内管から外管への流路が形成された賦活ガス 供給パイプは、多重管で構成されていればよく、前記実施例のように二重管に限 定されない。また、賦活ガス供給パイプは、断面円形状に限らず、断面多角形状 であってもよい。さらに、多重管は同心円状であってもよいが、非同心円状、特 に外管と内管とが線接触又は面接触して一体化しているのが好ましい。特に、外 管の噴出孔側と内管との間に流路が形成されているのが好ましい。

【００３２】 外管と内管との長さは、加熱パイプ単独による炉内の温度分布に応じて適当に 選択でき、例えば、外管の先端部を余して、外管の１／２程度の長さにすること もできる。内管の長さは、例えば、外管の長さの８０％以下、好ましくは７５％ 以下程度である。

【００３３】 なお、前記各実施例において、加熱パイプの燃焼側と、スチームパイプのスチ ーム供給側とは、賦活炉の反対側の側部に位置していればよく、Ｕ字状加熱パイ プに代えて、賦活炉の一方の側から燃料ガスを供給して他方の側へ排ガスを排出 する直管状の加熱パイプを用いてもよい。

【００３４】 賦活炉内に供給される賦活ガスは、繊維集合体を賦活可能であればよく、前記 スチームに限らず、酸素、空気や酸素含有物質、例えば、二酸化炭素やこれらの 混合物などであってもよい。好ましい賦活ガスは、前記スチームである。なお、 賦活処理は、通常、温度７００〜１５００℃程度で行なうことができる。この賦 活処理により、炭素質繊維集合体は、賦活される。

【００３５】 流出孔は、賦活ガス供給パイプの下部や側部などの適所に形成してもよい。

【００３６】 前記低温側の加熱パイプ内には、乱流を形成する部材、例えば、コアバースタ などの流路を狭める部材が配設されていてもよい。コアバースタは、燃料ガスの 供給側の孔径が大きく、排ガスの排出口側の孔径が小さく、加熱パイプの流路を 狭める。このような部材を、燃焼側とは反対側の低温側の加熱パイプ内に配設す ると、炉内の温度が高いため、燃焼部で燃焼しなかった未燃焼ガスを前記部材に より乱流化させ再度燃焼させることができ、低温域の温度低下をさらに抑制でき 、炉内を均熱化できる。例えば、コアバースタを配設するだけで、温度差を従来 の１／３程度に小さくできる。乱流を形成する部材としては、旋回流を与えるも の、オリフィスの配置など、流路を狭める種々のものが使用可能である。

【００３７】 なお、加熱パイプ内に配設された、コアバースタとしては、排ガスの排出側よ りも燃料ガスの供給側の孔径が大きな種々の部材が使用できる。例えば、前記部 材は、直線状に傾斜した内面に限らず、外方又は内方へ湾曲した内面を有してい てもよい。また、乱流を形成する部材は、加熱パイプの低温域である限り、適所 に配設することができる。例えば、加熱パイプがＵ字状である場合には、加熱パ イプの湾曲部や湾曲部の上流側又は下流側に配設してもよい。

【００３８】 活性炭素繊維を製造する場合、繊維集合体に限らず、炭化または黒鉛化処理さ れた炭素繊維を用いてもよい。さらには、本考案は、前記実施例の繊維集合体に 限らず、粉末状や粒状などの種々の炭素質材料にも適用でき、例えば、椰殻活性 炭や造粒活性炭などの製造にも適用できる。

【００３９】 本考案の賦活炉は、必要に応じて、炭素質材料が搬送可能な複数の部屋に区画 されていてもよい。また、複数の部屋に区画されている場合、各部屋は、炭素質 材料の搬送方向に沿って順次加熱温度を高く設定してもよい。

【００４０】 本考案の賦活炉は、活性炭をバッチ式に製造することもできるが、連続的に、 特に活性炭素繊維を連続的に製造するのに適している。

【００４１】

【考案の効果】

本考案の賦活炉によれば、燃焼部側において加熱パイプと賦活ガス供給パイプ とを覆う遮蔽板により、賦活炉の高温域を効率よく冷却できるので、炉内を均一 に加熱して賦活できると共に、高品質の活性炭及び活性炭素繊維を製造できる。

【００４２】 前記賦活ガス供給パイプに、斜め方向に賦活ガスを噴出させる流出孔が形成さ れている場合には、噴出する賦活ガスにより加熱パイプの表面温度を低下させる ことができ、炉内を均熱化できる。

【００４３】 また、調整手段を備えている場合には、賦活ガスの流出量が高温域側で多くな るので、賦活ガスにより賦活炉の高温域を冷却できると共に、低温域での賦活ガ スによる冷却を抑制でき、賦活炉内をさらに均熱化できる。

【００４４】 また、賦活ガス供給パイプが多重管で構成されてい場合には、賦活炉の高温域 を、遮蔽板により拡散された賦活ガスにより効率よく冷却されると共に、低温域 での賦活ガスによる冷却を抑制できるので、炉内を均一に加熱して高品質に賦活 できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の賦活炉の一実施例を示す概略平面図で
ある。

【図２】図１の賦活炉を示す概略側面図である。

【図３】賦活炉の下部に配設されたスチームパイプを示
す概略断面図である。

【図４】本考案の他の実施例におけるスチームパイプを
示す概略断面図である。

【図５】本考案のさらに他の実施例を示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１…賦活炉 ２…不融化ピッチ系繊維集合体 ３…搬送ベルト ５…活性炭素繊維集合体 ７，１７，２７…加熱パイプ ８，１８，２８，３８…スチームパイプ １９，２９，４１…噴出孔 ３９…外管 ４０…内管 ２０，３０，４２…遮蔽板 Ｈ…高温域 Ｌ…低温域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ２７Ｂ 9/10 7516−4Ｋ (72)考案者 木部 恵 京都府宇治市宇治戸ノ内５番地 株式会社 アドール内 (72)考案者 大田黒 幸弘 京都府宇治市宇治戸ノ内５番地 株式会社 アドール内 (72)考案者 大岩 正則 愛知県岡崎市日名北町４−１ ユニチカ株 式会社岡崎工場内 (72)考案者 田井 和夫 京都府宇治市宇治戸ノ内５番地 株式会社 アドール内

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内の炭素質材料を燃焼熱により加熱す
   るための加熱パイプと、この加熱パイプと隣接して設け
   られ、前記加熱パイプの燃焼側とは反対側から賦活ガス
   が供給される賦活ガス供給パイプと、この賦活ガス供給
   パイプに形成された複数の流出孔とを備えている賦活炉
   であって、前記燃焼部側において加熱パイプと賦活ガス
   供給パイプとが遮蔽板により覆われている賦活炉。
2. 【請求項２】 加熱パイプに対して斜め方向に賦活ガス
   を噴出させる流出孔が、賦活ガス供給パイプに形成され
   ている請求項１に記載の賦活炉。
3. 【請求項３】 賦活ガスの供給側よりもその反対側での
   賦活ガスの流出量が多くなる調整手段を備えている請求
   項１に記載の賦活炉。
4. 【請求項４】 賦活ガス供給パイプが、加熱パイプの燃
   焼部側の一端が閉塞した外管と、この外管よりも長さが
   短く、賦活ガスが供給される少なくとも１つの内管とで
   構成された多重管で形成されていると共に、前記外管
   に、内管からの賦活ガスが流出する複数の流出孔が形成
   されている請求項１又は２に記載の賦活炉。