JPH068165B2 - 活性炭の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は石炭を原料とした活性炭の製造技術に係り、製
造工程で発生する排ガスの熱エネルギーを有効利用する
省エネルギーによる活性炭の製造法に関する。

［従来技術］ 石炭から活性炭を製造する技術としては数多くの方法が
開発されているが、これらの方法は、石炭を軽度に酸化
して粘結性を低下させるための酸化炉（粘結性を有しな
い石炭を使用の場合には省略される）、揮発分を除去す
るための乾留炉および吸着機能を持たせるための賦活炉
を備える方法が一般に行われている。

上記の各炉からは大量の排ガスを放出するが、この排ガ
スは高温であるとともに、可燃成分を含むため、従来か
ら排ガスの熱エネルギーの回収が行われている。

従来の熱回収については特公昭５３−４５１９６および
特公昭５１−７１５８に開示されている。特公昭５３−
４５１９６の方法は第３図に示す如く賦活炉だけについ
て行われるものである。この方法は賦活炉３０の排ガス
を二分し、その一方の排ガス３３を燃焼炉３４で燃焼し
て賦活炉３０に供給する。また、他方の排ガス３１は燃
焼炉３２で燃焼したのち顕熱を回収して大気放出する方
法である。

また、特公昭５１−７１５８の方法は、第４図に示す如
く乾留，賦活の２よりなる活性炭の製造法で、乾留用ロ
ータリーキルン４０で発生した乾留炉ガスの全量を排ガ
スダクト４１を経由して賦活性ロータリーキルン４２に
送り、賦活用ロータリーキルン４２の補助燃料として使
用する方法である。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、上記の従来技術においては、賦活炉あるいは乾
留炉から発生する排ガスの熱エネルギーを、それぞれ単
独に回収しているだけに過ず、製造工程全体に亘る熱回
収は図られていない。また、いづれの方法も回収した熱
エネルギーだけでは賦活炉の熱源を確保すること出来
ず、外部からの供給熱源である重油の吹き込み燃焼を必
要としている。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するために
なされたものであり、乾留炉および賦活炉から発生する
排ガスを有効に活用し、外部からの熱源の供給を不要と
するか、あるいは、外部からの熱源の供給を極めて少な
くすることができる活性炭の製造法を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、石炭を原料とする活性炭の製造法において、
乾留炉から発生する乾留炉ガスと、蒸気発生装置で発生
する水蒸気と、賦活炉から発生する賦活炉ガスの一部
と、空気及び又は酸素を燃焼炉に供給し、該燃焼炉で燃
焼させたガスを賦活炉に供給して賦活反応を行い、燃焼
炉に循環させた賦活炉ガスの残部を賦活炉ガス燃焼炉で
燃焼させて燃焼排ガスを発生させ、この燃焼排ガスの一
部を乾留炉の加熱熱源として供給し、残りの燃焼排ガス
蒸気発生装置の熱源として供給することを特徴とする活
性炭の製造法である。

更には上記の方法に付加し、蒸気発生装置で発生する水
蒸気の一部を乾留炉に供給することを特徴とする活性炭
の製造法である。

［作用］ 乾留炉ガス，賦活炉排ガスは高温であり、且つ可燃成分
が含まれているので高い熱エネルギーを有している。こ
のため、本発明においては、これらの排ガスを乾留炉，
賦活炉の間を循環させて、効率よく熱エネルギーを回収
することを図っている。即ち、乾留炉から発生した乾留
炉ガスを燃焼し、この燃焼ガスを賦活炉に供給する。賦
活炉においては賦活反応によって賦活炉ガスが発生する
ので、この賦活炉ガスを燃焼して乾留炉に供給する。

このようにして、乾留炉→賦活炉→乾留炉の順序で排ガ
スが循環することにより、乾留炉，賦活炉の２処理工程
間に熱エネルギーの循環流路が形成される。そして、賦
活路には、賦活炉ガスの一部を燃焼させて循環させ、さ
らに、賦活炉排ガスを燃焼させた燃焼排ガスを熱源とし
て発生させた水蒸気を供給して、賦活処理工程内にも熱
エネルギーの循環流路を形成させる。蒸気のごとく、本
発明においては、乾留炉，賦活炉の２処理工程間および
賦活処理工程内に熱エネルギーの循環流路が形成してお
り、これにより、排ガスは熱エネルギーを十分に回収さ
れたのち排気される。

［発明の実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。第１図は本発明
の一実施例を示す説明図である。第１図において、１は
ロータリーキルン式の酸化炉、２はロータリーキルン式
で外熱方式の乾留炉、３はロータリーキルン式の賦活炉
である。石炭４は酸化炉１において２００〜３００℃の
空気で軽度に酸化されて酸化炭５になり、酸化炭５は乾
留炉２で５００〜７００℃に加熱され揮発分を除去され
て乾留炭６になり、そして、乾留炭６は賦活炉３におい
て多量の水蒸気の雰囲気下で約１０００℃に加熱されて
賦活され、製品である活性炭７となる。

これらの各炉における処理は、いづれも加熱処理であ
り、その加熱方法について説明する。酸化炉１には加熱
された空気８が供給され、石炭４を酸化したのち酸化炉
ガス９として排気される。乾留炉２においては、その外
熱部に燃焼排ガス１７を供給して加熱し、外熱排ガス１
０は排気する。乾留炉２から発生した乾留炉ガス１１は
燃焼炉１２で燃焼させたのち、賦活炉３に供給する。賦
活炉３から排気された賦活炉ガス１３の一部１４は燃焼
炉１２で乾留炉ガス１１とともに燃焼させて賦活炉３に
循環させる。そして、賦活炉ガス１３の残部は賦活炉ガ
ス燃焼炉１５で燃焼させて燃焼排ガス１６を生成させ
る。この燃焼排ガス１６は、その一部１７を前記のよう
に乾留炉２の外熱部に供給し、他を蒸気発生装置１８の
熱源として供給し、熱回収した後、排気する。発生した
水蒸気１９は燃焼炉１２に供給する。

ここで、賦活炉ガスの一部１４を燃焼炉１２で燃焼させ
賦活炉３に循環する理由は、賦活炉ガスは、第２表に示
す如く、可燃性ガスを含むとともに多量の水蒸気を含ん
でいるからである。そもそも、賦活反応は乾留炭と水蒸
気との反応であり、その反応速度は加熱ガス中の水蒸気
分圧に大きく影響される。従って、賦活反応を順調に進
行させるためには、賦活炉３内における水蒸気分圧をな
るべく大きくすることが望ましい。この水蒸気分圧の好
ましい範囲は約0.6以上であり、さらに好ましい範囲は
約0.7以上である。また、水蒸気分圧を常に高く維持す
るために、燃焼炉１２に循環させた賦活炉ガスの残部を
賦活炉ガス燃焼炉１５で燃焼させて燃焼排ガスを発生さ
せ、この燃焼排ガスの一部を蒸気発生装置１８の熱源と
して供給し、ここで発生した水蒸気１９を燃焼炉１２を
経由させて賦活炉３に供給する。

さらに水蒸気分圧を高く維持するため別の工夫も行っ
た。燃焼炉１２における乾留炉ガス11および賦活炉ガス
の一部１４の燃焼に際しては、酸素源として空気２０が
供給されるが、さらに必要に応じ、酸素２１も供給して
酸素富化燃焼を行うことがある。この酸素富化燃焼は原
料である石炭中の揮発分の多少により実施される。例え
ば、石炭の揮発分が少ないと乾留炉ガス１１の熱エネル
ギーが減少するので、賦活炉３の温度維持のために、賦
活炉ガス１４の循環量を多くする必要がある。そして、
賦活炉ガス１４は循環中に窒素，炭酸ガス等反応に寄与
しないガスが次第に増加するので、水蒸気１９を多量に
供給しないと、目標とする水蒸気分圧が維持できなくな
る。このため、賦活処理工程の熱バランスを維持するた
めに、酸素を供給し、水蒸気の供給量が増加しないよう
にする。

次に、他の実施例について説明する。第２図は本発明の
より好ましい態様を示す説明図である。この方法が第１
図の方法と異なる点は乾留炉２の加熱の仕方であり、第
１図の方法が賦活炉ガス１３を燃焼して生成させた燃焼
排ガスの一部１７を乾留炉２の外熱部に供給するだけで
乾留炉２を加熱しているのに対し、この方法は燃焼排ガ
スの一部１７による外熱加熱のほかに、蒸気発生装置１
８で発生させた水蒸気の一部２２を乾留炉２内に供給す
る点が相違する。乾留炉２から発生する乾留炉ガス１１
は第１図の方法と同様に燃焼炉１２に送って燃焼し、賦
活炉３に供給する。酸化炉１から乾留炉２に供給される
酸化炭５には若干の空気が含まれているので、酸化炭５
の一部がが燃焼するが、乾留炉２に水蒸気を供給する
と、乾留炉２内が水蒸気雰囲気になり、乾留過程の処理
物の燃焼を防止することができる。このため、乾留炉２
内への水蒸気２２の供給は活性炭の品質および歩留まり
を向上に対する効果がある。

次に、本発明の方法により活性炭を製造した実験例につ
いて説明する。

（実施例１） 第１図に示した構成による装置を使用して活性炭の製造
実験を実施した。酸化炉１（ロータリークキル式，内径
１２００mm，流さ９０００mm）に粒度が１．０〜３．０
mmの石炭（水分３wt％，灰分および揮発分が無水基準
で、それぞれ１wt％以下，４５wt％）を５２５kg／時の
割合で供給し、２６０℃の加熱空気８を供給して石炭４
を酸化させ、４３４kg／時の酸化炭５を得た。この酸化
炭５を、顕熱を有効に利用するために極力冷却されない
ようにして、乾留炉２（外熱ロータリーキルン式，内径
１４２４mm，流さ１４０００mm）に供給し、賦活炉ガス
１３を燃焼させて生成させた７００℃の燃焼排ガスの一
部１７を乾留炉２の外熱部に供給して加熱した。乾留の
最終温度は６５０℃になり、２８９kg／時の乾留炭６を
得た。乾留炭６は、次に、賦活炉３（ロータリーキルン
式，内径２７００mm，長さ３２０００mm）に送り、水蒸
気分圧０．７、１０００℃のガスを供給して、１６２kg
／時（石炭１ｔ当たり３０８kg）の活性炭７を得た。な
お、賦活炉３に供給する前記水蒸気分圧０．７、１００
０℃のガスは、４８０℃，１３９Nm³／時の乾留炉ガス
１１と、７８０℃，２９３４Nm³／時の賦活炉ガスの一
部１４と、蒸気発生装置１８で発生させた水蒸気２０６
０kg／時と、１１０５Nm³／時の空気および１１６Nm³／
時の酸素を燃焼炉１２に供給し、燃焼させて得た。

製造された活性炭は第１表に示すような良質の製品であ
った。

比表面積の測定は窒素によるＢＥＴ法 Ｃ_６Ｈ₁₀は軽質タール分の換算値である。

また、各々の炉から発生するガスの組成は第２表に、そ
して、各炉への供給するガスおよび各炉からの発生ガス
の温度，流量は第３表に示す。

（実験例２） 第１図の構成による装置を使用し、賦活炉３に供給する
ガスを生成させる燃焼炉１２における燃焼に酸素を使用
しなかった場合の実験結果について説明する。実験条件
は、酸素を供給しないこと以外は実験例１と同条件で行
った。

賦活炉３に供給するガスは、乾留炉ガス１１と、７８０
℃，２９９８Nm³／時の賦活炉ガスの一部１４と、１７
３２kg／時の水蒸気１９および１６６３Nm³／時の空気
を燃焼炉１２で燃焼させて、生成させた。ここで生成し
たガスは温度９８８℃，水蒸気分圧０．６５であった。
このガスで乾留炭６を賦活した結果、ガスの水蒸気分圧
が低いため、反応速度が遅くなった。そして、製品の活
性炭の品質は実験例１の場合に比べ若干低下し、ヨウ素
吸着量は９６０〜９９０mg／ｇ−ＡＣであった。

（実験例３） 第２図の構成による装置により活性炭を製造した結果に
ついて説明する。この実験は乾留炉の加熱方法として、
外熱加熱のほかに、乾留炉内に水蒸気を供給する手段を
併用した実験である。実験条件は実験例１の場合と同じ
にして行った結果、原料の石炭５２５kg／時を供給し
て、乾留炭２９８kg／時を得、この乾留炭を賦活して活
性炭１６７kg／時（石炭１ｔ当たり３１８kg／時）が得
られ、実験例１の場合に比べ、約３％の歩留まりの向上
となった。

以上の説明のごとく、本発明は、従来技術のように賦活
炉あるいは乾留炉から発生するガスのエネルギーを、そ
れぞれ単独に回収するのではなく、賦活炉ガスを燃焼さ
せた燃焼排ガスの熱エネルギーをそのまま乾留炉の加熱
に使用するとともに水蒸気の発生に利用し、その水蒸気
を乾留炉に供給するので、乾留および賦活の処理におい
ては、外部から熱源を供給することなく活性炭を製造す
ることができる。

なお、酸化炉においても、次の手段を採用すれば外部か
ら熱源を供給する必要はなくなる。乾留炉の外熱加熱に
使用したのち排気される外熱排ガスは約５００℃の温度
があり、この熱量で酸化炉に供給する空気を熱交換すれ
ば、酸化炉の加熱源として十分活用することができる。
また、酸化炉ガスは可燃成分が含まれており、約４００
kcal／Nm³の熱量があるので、これを賦活炉ガス燃焼炉
に送って賦活炉ガスとともに燃焼させて熱回収をするこ
ともできる。

［発明の効果］ 本発明は、乾留炉および賦活炉から発生する排ガスのエ
ネルギーを、それぞれ単独に回収するものではなく、前
記各炉から回収した熱エネルギーを乾留炉、賦活炉の間
を循環させるので、乾留炉および賦活炉においては、外
部からの供給をすることなく活性炭を製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は他の
実施例を示す説明図、第３図および第４図は従来技術の
説明図である。 ２…乾留炉、３…賦活炉、４…石炭、７…活性炭、１１
…乾留炉ガス、１３，１４…賦活炉ガス、１６，１７…
燃焼排ガス、１８…蒸気発生装置、１９，２２…水蒸
気。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石炭を原料とする活性炭の製造法におい
   て、乾留炉から発生する乾留炉ガスと、蒸気発生装置で
   発生する水蒸気と、賦活炉から発生する賦活炉ガスの一
   部と、空気及び又は酸素を燃焼炉に供給し、該燃焼炉で
   燃焼させたガスを前記賦活炉に供給して賦活反応を行わ
   せ、前記燃焼炉に循環させた賦活炉ガスの残部を賦活炉
   ガス燃焼炉で燃焼させて燃焼排ガスを発生させ、この燃
   焼排ガスの一部を加熱熱源として前記乾留炉に供給し、
   残りの燃焼排ガスを蒸気発生熱源として前記蒸気発生装
   置に供給することを特徴とする活性炭の製造法。
2. 【請求項２】蒸気発生装置で発生する水蒸気の一部を乾
   留炉に供給することを特徴とする請求項１に記載の活性
   炭の製造法。