JP2007182358A - Method for producing activated carbon - Google Patents
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Abstract
【課題】活性炭を製造するにあたって、製造装置の円滑な稼動,作業員の安全性の向上,環境汚染の防止を達成できる活性炭の製造方法を提供する。
【解決手段】2台以上の賦活装置を用い、第1賦活装置に炭素材料を装入して第1賦活装置の稼動を開始した後、第2賦活装置に炭素材料を装入して第2賦活装置の稼動を開始し、さらに第3賦活装置から第N賦活装置まで炭素材料の装入時期を順次遅らせてそれぞれ第3〜第N賦活装置の稼動を開始し、次いで稼動を終了した第1賦活装置の内部を乾燥して炭素材料を装入し第1賦活装置を再度稼動する。
【選択図】無An object of the present invention is to provide an activated carbon manufacturing method capable of achieving smooth operation of a manufacturing apparatus, improvement of worker safety, and prevention of environmental pollution when manufacturing activated carbon.
Two or more activation devices are used, a first activation device is charged with a carbon material and the first activation device is started, and then a second activation device is charged with a carbon material. Start of the activation device, further delay the charging timing of the carbon material from the third activation device to the Nth activation device in order to start the operation of the third to Nth activation devices, respectively, and then finished the operation The inside of the activation device is dried, the carbon material is charged, and the first activation device is operated again.
[Selection] None
Description
本発明は、活性炭の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing activated carbon.
炭素材料を炭化,賦活して得られる活性炭は、内部表面積が大きいので気体や液体の吸着性が優れており、様々な用途に使用される有益な素材である。そのため活性炭を製造するために種々の技術が開発されている。
たとえば特許文献1には、原料供給部,入口側置換室,トンネル炉,冷却ゾーン,注水室,出口側置換室および反応混合物排出部を閉路状につなぐ容器移動路に沿って、容器をプッシャーによって循環させる装置が開示されている。この装置は、容器を移動させる間に、原料の装入から脱水,賦活反応,冷却,注水および反応混合物排出部の排出までの一連の工程を連続的に行なう装置である。なお、特許文献1では、原料として炭素材,水酸化アルカリおよび水を混合した混合物を使用する。したがって水酸化アルカリによる賦活反応が進行し、金属アルカリ及びそれを含有する物質(たとえば炭酸ナトリウム等)が生成する。
Activated carbon obtained by carbonizing and activating a carbon material has a large internal surface area and is excellent in adsorbability of gas and liquid, and is a useful material used in various applications. Therefore, various techniques have been developed for producing activated carbon.
For example, in Patent Document 1, a container is pushed by a pusher along a container moving path that connects a raw material supply section, an inlet side replacement chamber, a tunnel furnace, a cooling zone, a water injection chamber, an outlet side replacement chamber, and a reaction mixture discharge section in a closed shape. A circulating device is disclosed. This apparatus is an apparatus that continuously performs a series of steps from charging of raw materials to dehydration, activation reaction, cooling, water injection and discharge of the reaction mixture discharge section while moving the container. In Patent Document 1, a mixture in which a carbon material, an alkali hydroxide and water are mixed is used as a raw material. Accordingly, the activation reaction by the alkali hydroxide proceeds, and a metal alkali and a substance containing it (for example, sodium carbonate) are generated.
しかしながら特許文献1に開示された技術では、賦活反応によって生じた金属アルカリがプッシャーや遮蔽扉等の駆動機構に付着堆積して、円滑な稼動を妨げる。その結果、活性炭の製造装置の機密性を保持することが困難になり、周辺の環境を汚染するばかりでなく、作業員の安全に問題が生じる。
本発明は上記のような問題を解消し、活性炭を製造するにあたって、製造装置の円滑な稼動,作業員の安全性の向上,環境汚染の防止を達成できる活性炭の製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a method for producing activated carbon capable of achieving smooth operation of a production apparatus, improvement of worker safety, and prevention of environmental pollution when producing activated carbon. And
本発明は、炭素材料を賦活して活性炭を製造する際に、2台の賦活装置を用い、第1賦活装置に炭素材料を装入して第1賦活装置の稼動を開始した後、第2賦活装置に炭素材料を装入して第2賦活装置の稼動を開始し、次いで稼動を終了した第1賦活装置の内部を乾燥して炭素材料を装入し第1賦活装置を再度稼動することによって、第1賦活装置と第2賦活装置とを交互に稼動する活性炭の製造方法である。 In the present invention, when the activated carbon is produced by activating the carbon material, the two activation devices are used, the carbon material is inserted into the first activation device, and the operation of the first activation device is started. Charging the carbon material into the activation device and starting the operation of the second activation device, then drying the interior of the first activation device that has finished operating, charging the carbon material, and operating the first activation device again. Is a method for producing activated carbon in which the first activation device and the second activation device are operated alternately.
また本発明は、炭素材料を賦活して活性炭を製造する際に、3台以上の賦活装置を用い、第1賦活装置に炭素材料を装入して第1賦活装置の稼動を開始した後、第2賦活装置に炭素材料を装入して第2賦活装置の稼動を開始し、さらに第3賦活装置から第N賦活装置まで炭素材料の装入時期を順次遅らせてそれぞれ第3〜第N賦活装置の稼動を開始し、次いで稼動を終了した第1賦活装置の内部を乾燥して炭素材料を装入し第1賦活装置を再度稼動することによって、第1賦活装置乃至第N賦活装置を順次繰り返し稼動する活性炭の製造方法である。 In addition, when the activated carbon is activated by activating the carbon material, the present invention uses three or more activation devices, and after charging the first activation device with the carbon material and starting the operation of the first activation device, The carbon material is charged into the second activation device, the operation of the second activation device is started, and the charging timing of the carbon material is sequentially delayed from the third activation device to the Nth activation device, and the third to Nth activations, respectively. The first activation device to the Nth activation device are sequentially operated by starting the operation of the device, then drying the inside of the first activation device that has finished the operation, charging the carbon material, and operating the first activation device again. This is a method for producing activated carbon that operates repeatedly.
本発明の活性炭の製造方法においては、第1〜第N賦活装置による各々の活性炭製造工程が、炭素材料とアルカリ金属化合物との混合物を賦活装置に装入する原料装入工程,賦活装置内で混合物を加熱して活性炭と金属アルカリを生成する賦活工程,加熱された混合物を冷却する冷却工程,冷却された混合物に水分を添加して金属アルカリをアルカリ金属水酸化物に変換するアルカリ不活性化工程、および得られた活性炭とアルカリ金属水酸化物とを賦活装置から排出する排出工程からなることが好ましい。また賦活装置が、ロータリーキルン式炉または固定床式炉であることが好ましい。 In the activated carbon production method of the present invention, each activated carbon production process by the first to N-th activation devices is performed in a raw material charging step and an activation device in which a mixture of a carbon material and an alkali metal compound is charged into the activation device. An activation process that generates activated carbon and metal alkali by heating the mixture, a cooling process that cools the heated mixture, and an alkali deactivation that converts the metal alkali to alkali metal hydroxide by adding moisture to the cooled mixture It is preferable to comprise a step and a discharge step of discharging the obtained activated carbon and alkali metal hydroxide from the activation device. The activation device is preferably a rotary kiln furnace or a fixed bed furnace.
本発明によれば、活性炭を製造するにあたって、製造装置の円滑な稼動,作業員の安全性の向上,環境汚染の防止を達成できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when manufacturing activated carbon, smooth operation of a manufacturing apparatus, the improvement of a worker's safety, and prevention of environmental pollution can be achieved.
本発明にて原料として使用される炭素材料は、
(a) ヤシガラ,石炭等の炭素化物
(b) 石油や石炭のピッチから調製される炭素化物
(c) 石油や石炭(コークス)
(d) フェノール樹脂炭素化物
(e) カーボンブラック
(f) フラーレンブラック
(g) 炭素繊維
(h) カーボンナノチューブ
等が挙げられる。これらの炭素材料の形態は、粒状,繊維状等、どのような形状でも使用できる。また(a)〜(h)の炭素材料を単独で使用しても良いし、あるいは2種以上を混合して使用しても良い。さらに、賦活処理を施す前に予め予備焼成を行なっても良い。
The carbon material used as a raw material in the present invention is
(a) Carbonated products such as coconut shells and coal
(b) Carbonized products prepared from petroleum or coal pitch
(c) Oil and coal (coke)
(d) Phenolic resin carbonized products
(e) Carbon black
(f) Fullerene black
(g) Carbon fiber
(h) and carbon nanotubes. These carbon materials can be used in any shape such as granular or fibrous. Further, the carbon materials (a) to (h) may be used alone, or two or more kinds thereof may be mixed and used. Further, preliminary firing may be performed in advance before the activation treatment.
粒状の炭素材料を使用する場合は、粒径が10mmを超えると賦活反応が均一に進行しないので、粒径10mm以下の粒子を使用するのが好ましい。より好ましくは粒径1μm〜1mmである。
繊維状の炭素材料を使用する場合は、賦活反応が均一に進行させるために、直径1mm以下かつ長さ10mm以下の繊維片を使用する。より好ましくは、直径は0.1mm以下、長さは1mm以下である。なお直径は0.1〜100μmが一層好ましい。繊維片のアスペクト比は1〜10が好ましい。ここでアスペクト比は下記の(1)式で算出される値である。
In the case of using a granular carbon material, it is preferable to use particles having a particle size of 10 mm or less because the activation reaction does not proceed uniformly when the particle size exceeds 10 mm. More preferably, the particle size is 1 μm to 1 mm.
When a fibrous carbon material is used, a fiber piece having a diameter of 1 mm or less and a length of 10 mm or less is used in order for the activation reaction to proceed uniformly. More preferably, the diameter is 0.1 mm or less and the length is 1 mm or less. The diameter is more preferably 0.1-100 μm. The aspect ratio of the fiber piece is preferably 1 to 10. Here, the aspect ratio is a value calculated by the following equation (1).
アスペクト比=繊維長/繊維直径 ・・・ (1)
このような炭素材料を賦活装置に装入し、賦活処理を施して活性炭を製造する。本発明では賦活装置を2台以上使用する。
以下に、賦活装置を2台使用する場合について説明する。ここでは2台の賦活装置を区別するために、それぞれ第1賦活装置,第2賦活装置と記す。
Aspect ratio = fiber length / fiber diameter (1)
Such a carbon material is charged into an activation device and activated, and activated carbon is produced. In the present invention, two or more activation devices are used.
Below, the case where two activation apparatuses are used is demonstrated. Here, in order to distinguish the two activation devices, they are referred to as a first activation device and a second activation device, respectively.
まず炭素材料を第1賦活装置に装入して、第1賦活装置を稼動する。その後、第1賦活装置が稼動している間に、炭素材料を第2賦活装置に装入して、第2賦活装置を稼動する。次いで第1賦活装置にて賦活処理が終了して、得られた活性炭を排出した後、内部を乾燥して再び第1賦活装置に炭素材料を装入し、第1賦活装置を稼動する。このようにして第1賦活装置と第2賦活装置とを交互に稼動することによって、半連続的に活性炭を製造することができる。 First, the carbon material is charged into the first activation device, and the first activation device is operated. Thereafter, while the first activation device is operating, the carbon material is charged into the second activation device, and the second activation device is operated. Next, after the activation process is completed in the first activation device and the obtained activated carbon is discharged, the inside is dried, the carbon material is charged into the first activation device again, and the first activation device is operated. Thus, activated carbon can be manufactured semi-continuously by operating a 1st activation device and a 2nd activation device alternately.
次に、賦活装置を3台以上使用する場合について説明する。ここでは3台以上の賦活装置を区別するために、それぞれ第1賦活装置,第2賦活装置,第3賦活装置,第N賦活装置と記す。Nは3以上の整数である。
まず炭素材料を第1賦活装置に装入して、第1賦活装置を稼動する。その後、第1賦活装置が稼動している間に、炭素材料を第2賦活装置に装入して、第2賦活装置を稼動する。さらに第1賦活装置,第2賦活装置が稼動している間に、炭素材料を第3賦活装置に装入して、第3賦活装置を稼動する。こうして炭素材料の装入時期を順次遅らせて、第3〜第N賦活装置を稼動する。次いで第1賦活装置にて賦活処理が終了して、得られた活性炭を排出した後、内部を乾燥して再び第1賦活装置に炭素材料を装入し、第1賦活装置を稼動する。このようにして第1〜第N賦活装置を順次繰り返し稼動することによって、半連続的に活性炭を製造することができる。
Next, a case where three or more activation devices are used will be described. Here, in order to distinguish three or more activation devices, they are referred to as a first activation device, a second activation device, a third activation device, and an Nth activation device, respectively. N is an integer of 3 or more.
First, the carbon material is charged into the first activation device, and the first activation device is operated. Thereafter, while the first activation device is operating, the carbon material is charged into the second activation device, and the second activation device is operated. Further, while the first activation device and the second activation device are operating, the carbon material is charged into the third activation device, and the third activation device is operated. In this way, the charging timing of the carbon material is sequentially delayed, and the third to Nth activation devices are operated. Next, after the activation process is completed in the first activation device and the obtained activated carbon is discharged, the inside is dried, the carbon material is charged into the first activation device again, and the first activation device is operated. Thus, activated carbon can be manufactured semi-continuously by sequentially operating the first to Nth activation devices repeatedly.
以上に説明した通り、本発明では複数の賦活装置を使用する。各賦活装置における賦活処理の手順は同一である。その賦活処理の手順について説明する。
炭素材料を賦活装置に装入するにあたって、予めアルカリ金属化合物と混合しておくことが好ましい。本発明で使用するアルカリ金属化合物はアルカリ金属の水酸化物であり、たとえば水酸化リチウム,水酸化ナトリウム,水酸化カリウム,水酸化セシウム,水酸化ルビジウム等である。これらのアルカリ金属化合物は、それぞれ単独で使用しても良いし、あるいは2種以上を混合して使用しても良い。
As described above, a plurality of activation devices are used in the present invention. The procedure of the activation process in each activation device is the same. The procedure of the activation process will be described.
When the carbon material is charged into the activation device, it is preferably mixed with an alkali metal compound in advance. The alkali metal compound used in the present invention is an alkali metal hydroxide, such as lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, rubidium hydroxide and the like. These alkali metal compounds may be used alone or in combination of two or more.
固体のアルカリ金属化合物を炭素材料に混合するときは、市販されているペレットを使用しても良い。ただし炭素材料が固体であることを考慮すると、均一に混合するためにはアルカリ金属化合物は細かい方が望ましく、粒径500μm以下が好ましい。
また、アルカリ金属化合物を水に溶解した水溶液を炭素材料に混合しても良い。
アルカリ金属化合物の混合量が過少であれば、賦活処理の進行が阻害される。アルカリ金属化合物の混合量は多いほど賦活処理の進行が促進される。しかしアルカリ金属化合物を多量に混合すると、活性炭の製造コストが上昇する。したがって混合比率は、経済性を考慮して、炭素材料1質量部に対してアルカリ金属化合物1〜5質量部とするのが好ましい。より好ましくは、炭素材料1質量部に対してアルカリ金属化合物2質量部である。
When mixing a solid alkali metal compound with a carbon material, a commercially available pellet may be used. However, considering that the carbon material is a solid, it is desirable that the alkali metal compound is fine in order to mix uniformly, and a particle size of 500 μm or less is preferable.
Further, an aqueous solution in which an alkali metal compound is dissolved in water may be mixed with the carbon material.
If the mixing amount of the alkali metal compound is too small, the progress of the activation treatment is hindered. The greater the amount of the alkali metal compound mixed, the more the activation process proceeds. However, when a large amount of alkali metal compound is mixed, the production cost of activated carbon increases. Therefore, the mixing ratio is preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 1 part by mass of the carbon material in consideration of economy. More preferably, it is 2 parts by mass of the alkali metal compound with respect to 1 part by mass of the carbon material.
賦活装置は、特定の構成に限定せず、ロータリーキルン式炉や固定床式炉等の従来から知られている装置が使用できる。
ロータリーキルン式炉を使用する場合は、原料(すなわち炭素材料とアルカリ金属化合物の混合物)を過剰に装入すると、賦活処理の進行が阻害され、均質な活性炭が得られない。したがって少量の原料を装入して賦活処理を施す。原料の装入量を減少させると賦活装置1台あたりの生産性が低下するが、本発明では複数の賦活装置を使用することによって、活性炭の製造量の減少を防止する。
The activation device is not limited to a specific configuration, and conventionally known devices such as a rotary kiln type furnace and a fixed bed type furnace can be used.
When a rotary kiln furnace is used, if the raw material (that is, a mixture of a carbon material and an alkali metal compound) is excessively charged, the progress of the activation process is hindered, and a homogeneous activated carbon cannot be obtained. Therefore, a small amount of raw material is charged and activated. When the amount of raw material charged is reduced, the productivity per one activation device is lowered. In the present invention, however, a decrease in the production amount of activated carbon is prevented by using a plurality of activation devices.
固定床式炉を使用する場合も、原料を過剰に装入すると、賦活処理の進行が阻害され、均質な活性炭が得られない。したがって固定床式炉では、皿状の原料載置部材に原料を薄く堆積させる。原料載置部材の原料積載量を減少させると、原料載置部材1枚あたりの生産性が低下するが、本発明では原料載置部材を多段に配置したり、複数の賦活装置を使用することによって、活性炭の製造量の減少を防止する。また、原料載置部材の材質は、高温のアルカリ雰囲気で使用することを考慮して、インコネルやニッケル等の耐アルカリ腐食性を有するものを使用するのが好ましい。 Even when a fixed bed furnace is used, if the raw material is excessively charged, the progress of the activation treatment is hindered, and homogeneous activated carbon cannot be obtained. Therefore, in the fixed bed furnace, the raw material is thinly deposited on the dish-shaped raw material placing member. When the raw material loading amount of the raw material placing member is reduced, the productivity per raw material placing member is lowered, but in the present invention, the raw material placing members are arranged in multiple stages, or a plurality of activation devices are used. Prevents the production of activated carbon from decreasing. Moreover, considering the use of the raw material mounting member in a high-temperature alkaline atmosphere, it is preferable to use a material having alkali corrosion resistance such as Inconel or nickel.
賦活装置に装入された原料(すなわち炭素材料とアルカリ金属化合物の混合物)は、賦活装置内で加熱される。加熱手段は、特定の構成に限定せず、ガスや電気を使用するヒーター等の従来から知られている間接加熱の熱源が使用できる。また、誘導加熱やマイクロ波加熱等の直接加熱も使用できる。直接加熱は、原料載置部材が加熱体となるので、外部から熱を供給する間接加熱に比べて、昇温速度が速く、かつ熱効率が高い。 The raw material (that is, a mixture of a carbon material and an alkali metal compound) charged in the activation device is heated in the activation device. The heating means is not limited to a specific configuration, and a conventionally known indirect heating heat source such as a heater using gas or electricity can be used. Direct heating such as induction heating or microwave heating can also be used. In the direct heating, since the raw material mounting member serves as a heating body, the heating rate is higher and the thermal efficiency is higher than indirect heating in which heat is supplied from the outside.
賦活装置内の雰囲気は、不活性雰囲気とする。したがって雰囲気ガスは、ヘリウムガスやアルゴンガスが使用できるが、経済性を考慮して窒素ガスを使用するのが好ましい。
賦活装置の昇温速度が100℃/minを超えると、炭素材料とアルカリ金属化合物の発泡が生じる。一方、1℃/min未満では、昇温に長時間を要し、活性炭の生産性が低下する。したがって、昇温速度は1〜100 ℃/minの範囲内が好ましい。より好ましくは5〜20℃/minである。
The atmosphere in the activation device is an inert atmosphere. Accordingly, helium gas or argon gas can be used as the atmospheric gas, but it is preferable to use nitrogen gas in consideration of economy.
When the heating rate of the activation device exceeds 100 ° C./min, foaming of the carbon material and the alkali metal compound occurs. On the other hand, if it is less than 1 ° C./min, it takes a long time to raise the temperature, and the productivity of the activated carbon decreases. Therefore, the temperature rising rate is preferably in the range of 1 to 100 ° C./min. More preferably, it is 5-20 degreeC / min.
賦活装置の加熱温度が900℃を超えても、賦活反応が顕著に促進される効果は認められない。一方、600℃未満では、賦活反応が十分に進行しない。したがって加熱温度は600〜900℃の範囲内が好ましい。
また所定の温度で保持する時間は特に必要ないが、賦活反応が均一に進行させ、均質な活性炭が得るためには、最長5時間の保持時間を設けることが好ましい。
Even if the heating temperature of the activation device exceeds 900 ° C., the effect of significantly activating the activation reaction is not recognized. On the other hand, at less than 600 ° C., the activation reaction does not proceed sufficiently. Therefore, the heating temperature is preferably in the range of 600 to 900 ° C.
The holding time at a predetermined temperature is not particularly required, but it is preferable to provide a holding time of up to 5 hours in order to promote the activation reaction uniformly and obtain a homogeneous activated carbon.
こうして原料を加熱することによって賦活反応が進行し、アルカリ金属化合物(すなわちアルカリ金属の水酸化物)が還元され、金属アルカリが生成する。
賦活処理が終了した後、高温の原料を賦活装置内で冷却する。冷却手段は特定の構成に限定せず、自然放冷や冷却用ガスによる冷却等の従来から知られている冷却方法が使用できる。冷却用ガスを使用する場合は、賦活装置内の雰囲気ガスと同じ成分のガスを流通させるのが好ましい。ただし原料を冷却するだけでは、賦活反応から安全に排出することはできない。その理由は、賦活反応によって生じた金属アルカリが空気に触れることによって水素を放出し、燃焼あるいは爆発を引き起こす惧れがあるからである。
By heating the raw material in this way, the activation reaction proceeds, the alkali metal compound (ie, alkali metal hydroxide) is reduced, and a metal alkali is generated.
After the activation process is completed, the high temperature raw material is cooled in the activation device. The cooling means is not limited to a specific configuration, and a conventionally known cooling method such as natural cooling or cooling with a cooling gas can be used. When the cooling gas is used, it is preferable to circulate a gas having the same component as the atmosphere gas in the activation device. However, it is not possible to safely discharge from the activation reaction only by cooling the raw material. The reason is that the metal alkali generated by the activation reaction releases hydrogen when it comes into contact with air, which may cause combustion or explosion.
そこで賦活処理を施した原料に水を添加して、金属アルカリを不活性化する。ここで不活性化とは、金属アルカリを安定な水酸化物に変換する処理を指す。水の添加方法は、賦活装置内に水蒸気を流通させる、あるいは霧状の水滴を噴霧する等の方法がある。ただし金属アルカリの燃焼や爆発を防止するためには、いずれの方法を採用しても、金属アルカリの不活性化が終了するまで水分の供給を継続することが好ましい。 Then, water is added to the raw material which performed the activation process, and a metal alkali is inactivated. Here, inactivation refers to a process of converting a metal alkali into a stable hydroxide. As a method for adding water, there are methods such as circulating water vapor in the activation device or spraying mist-like water droplets. However, in order to prevent the combustion and explosion of the metal alkali, it is preferable to continue supplying water until the inactivation of the metal alkali is completed, regardless of which method is employed.
なお、賦活処理を施した原料の冷却と金属アルカリの不活性化は、それぞれ個別に処理を施しても良いし、あるいは両処理を併行して施しても良い。
このようにして金属アルカリを不活性化した後で、得られた活性炭とアルカリ金属水酸化物とを賦活装置から排出する。活性炭とアルカリ金属水酸化物の排出は、専用の治具を賦活装置に挿入して機械的に掻き出す方法、あるいは賦活装置内に水を流し込んでスラリーとして流出させる方法等が採用できる。
In addition, cooling of the raw material which performed the activation process, and inactivation of a metal alkali may each be performed separately, or you may perform both processes simultaneously.
After inactivating the metal alkali in this way, the obtained activated carbon and alkali metal hydroxide are discharged from the activation device. For discharging the activated carbon and the alkali metal hydroxide, a method of inserting a dedicated jig into the activation device and mechanically scraping it, or a method of pouring water into the activation device and causing it to flow out as slurry can be employed.
なお、賦活装置内に注水してスラリーを流出させる方法は、上記した金属アルカリを不活性化する処理と併用することが可能である。その場合は、金属アルカリの不活性化と賦活処理を施した原料の冷却とを併行して行なうのは不可能である。つまり、賦活処理を施した原料の冷却が終了した後、賦活装置内に注水する。
上記した通り、賦活処理が終了した原料の冷却,金属アルカリの不活性化,活性炭とアルカリ金属水酸化物の排出を行なう方法は、種々の組み合わせが可能である。ただし、いずれの方法を採用しても、賦活装置の内部が水分で濡れるのは避けられない。
In addition, the method of pouring water into the activation device and causing the slurry to flow out can be used in combination with the above-described treatment for inactivating the metal alkali. In that case, it is impossible to carry out the deactivation of the metal alkali and the cooling of the raw material subjected to the activation treatment at the same time. That is, after the cooling of the raw material subjected to the activation treatment is completed, water is poured into the activation device.
As described above, various methods can be used for cooling the raw material after the activation treatment, inactivating the metal alkali, and discharging the activated carbon and the alkali metal hydroxide. However, even if any method is adopted, it is inevitable that the inside of the activation device gets wet with moisture.
そこで、再び原料を装入するに先立って、賦活装置の内部を乾燥する必要がある。賦活装置を乾燥する手段は、特定の構成に限定せず、高温のガスを流通させる等によって水分を蒸発させることが可能である。そのガスは、上記した賦活処理が終了した原料の冷却で使用したガス等を使用することができる。
一方、賦活装置から排出した活性炭とアルカリ金属水酸化物は、その排出が如何なる方法であっても、水を供給して、アルカリ金属水酸化物を水に溶解させる。その水は、濾過水,イオン交換水,蒸留水等が使用できる。ただし、濾過水に含まれる微量の不純物が活性炭に吸着されて、活性炭の品質が劣化する惧れがあるので、イオン交換水や蒸留水を使用するのが好ましい。
Therefore, it is necessary to dry the inside of the activation device before charging the raw material again. The means for drying the activation device is not limited to a specific configuration, and it is possible to evaporate water by circulating a high-temperature gas. As the gas, the gas used for cooling the raw material after the activation treatment described above can be used.
On the other hand, activated carbon and alkali metal hydroxide discharged from the activation device are supplied with water to dissolve the alkali metal hydroxide in water regardless of the method of discharge. The water can be filtered water, ion exchange water, distilled water, or the like. However, it is preferable to use ion-exchanged water or distilled water because trace amounts of impurities contained in the filtered water may be adsorbed by the activated carbon and the quality of the activated carbon may deteriorate.
アルカリ金属水酸化物の溶解は、常温で行なうことも可能であるが、80℃程度に加熱して行なうことによって溶解時間を短縮できる。
次いで、固体の活性炭とアルカリ金属水酸化物の水溶液とを濾過して、活性炭を分離して回収する。こうして回収された活性炭を乾燥して、様々な用途に使用する。
以上に説明した通り、本発明においては、賦活処理が終了した後、原料を再度装入するに先立って、賦活装置の内部を乾燥する必要がある。したがって賦活装置は、原料装入,賦活処理,冷却,アルカリ不活性化,排出,乾燥からなる一連の手順を不連続的(いわゆるバッチ処理)に繰り返し行なう。その賦活装置を2台以上使用することによって、活性炭を半連続的に製造する。
The alkali metal hydroxide can be dissolved at room temperature, but the dissolution time can be shortened by heating to about 80 ° C.
Next, the solid activated carbon and the alkali metal hydroxide aqueous solution are filtered to separate and recover the activated carbon. The activated carbon thus recovered is dried and used for various purposes.
As described above, in the present invention, after the activation process is completed, it is necessary to dry the inside of the activation device before charging the raw material again. Therefore, the activation apparatus repeatedly performs a series of procedures including raw material charging, activation treatment, cooling, alkali deactivation, discharge, and drying in a discontinuous manner (so-called batch treatment). Activated carbon is manufactured semi-continuously by using two or more activation devices.
各賦活装置は不連続稼動を行なうので、賦活装置の遮蔽扉を開放して原料の装入や排出を行なう時には、賦活処理は停止している。また賦活装置の稼動中には、賦活処理にて発生した金属アルカリを不活性化するので、賦活装置の様々な部位(たとえば遮蔽扉等の駆動機構)に金属アルカリが付着堆積するのを抑制できる。その結果、賦活装置の円滑な稼動を維持できるばかりでなく、稼動時の気密性を保持できるので作業員の安全性の向上や環境汚染の防止を達成できる。 Since each activation device performs discontinuous operation, the activation process is stopped when the shielding door of the activation device is opened and the raw material is charged or discharged. Further, during operation of the activation device, the metal alkali generated in the activation process is inactivated, so that it is possible to suppress the metal alkali from being deposited on various parts of the activation device (for example, a drive mechanism such as a shielding door). . As a result, not only can the smooth operation of the activation device be maintained, but also the airtightness during operation can be maintained, so that improvement of worker safety and prevention of environmental pollution can be achieved.
メソフェース系ピッチを600℃で炭素化し、得られた炭素材料24kgを平均粒径30μmに粉砕した。この炭素微粉に水酸化カリウム48kg(平均粒径500μm)を加えて混合した。得られた混合物を20mmの厚さで皿に載せ、さらにその皿を2段に配置して第1賦活装置(すなわち固定床式炉)に装入した。次いでヒーターに通電して昇温速度2℃/minで800℃に加熱し、窒素雰囲気中で1時間保持した。その後、自然放冷して、賦活装置内の温度が150℃となったときに、水蒸気を賦活装置内に供給して、金属アルカリを不活性化した。次に、賦活装置内に注水して活性炭とアルカリ金属水酸化物をスラリーとして排出した。以上の1サイクルの稼動に要する時間は24時間であった。 The mesophase pitch was carbonized at 600 ° C., and 24 kg of the obtained carbon material was pulverized to an average particle size of 30 μm. To this fine carbon powder, 48 kg of potassium hydroxide (average particle size 500 μm) was added and mixed. The obtained mixture was placed on a plate with a thickness of 20 mm, and the plates were further arranged in two stages and charged into the first activation device (that is, a fixed bed furnace). The heater was then energized and heated to 800 ° C. at a rate of temperature rise of 2 ° C./min and held for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Then, it stood to cool naturally and when the temperature in an activation device became 150 degreeC, water vapor | steam was supplied in the activation device and the metal alkali was inactivated. Next, water was poured into the activation device, and activated carbon and alkali metal hydroxide were discharged as a slurry. The time required for one cycle operation was 24 hours.
一方、第1賦活装置の稼動開始から4時間経過した後、第2賦活装置に炭素微粉と水酸化カリウムとの混合物を装入して、第2賦活装置の稼動を開始した。第2賦活装置の稼動条件は第1賦活装置と同じであるから説明を省略する。
また第2賦活装置の稼動開始から4時間経過した後、第3賦活装置に炭素微粉と水酸化カリウムとの混合物を装入して、第3賦活装置の稼動を開始した。さらに同様に第4賦活装置,第5賦活装置,第6賦活装置を、それぞれ4時間ずつ遅らせて稼動した。
On the other hand, after 4 hours passed from the start of operation of the first activation device, a mixture of carbon fine powder and potassium hydroxide was charged into the second activation device, and operation of the second activation device was started. Since the operating conditions of the second activation device are the same as those of the first activation device, description thereof is omitted.
Moreover, after 4 hours passed from the start of operation of the second activation device, a mixture of carbon fine powder and potassium hydroxide was charged into the third activation device, and operation of the third activation device was started. Similarly, the fourth activation device, the fifth activation device, and the sixth activation device were operated with a delay of 4 hours each.
このようにして第1〜第6賦活装置を各々1サイクルずつ稼動して、各賦活装置から排出された活性炭とアルカリ金属水酸化物にイオン交換水を供給して、アルカリ金属水酸化物を溶解し、さらに濾過して活性炭を分離して回収した。このイオン交換水による洗浄を数回繰り返して、活性炭の表面に付着した水分が中性(pH=7)であることを確認した後、回収した活性炭を乾燥した。得られた活性炭の比表面積は平均1500m2 /gであり、優れた吸着性を有することが確認された。 In this way, each of the first to sixth activation devices is operated for one cycle, ion exchange water is supplied to the activated carbon and alkali metal hydroxide discharged from each activation device, and the alkali metal hydroxide is dissolved. Further, the activated carbon was separated and recovered by filtration. This washing with ion-exchanged water was repeated several times to confirm that the water adhering to the activated carbon surface was neutral (pH = 7), and then the recovered activated carbon was dried. The specific surface area of the obtained activated carbon was an average of 1500 m 2 / g, and it was confirmed that it had excellent adsorptivity.
また第1〜第6賦活装置の稼動中には、いずれも設備の故障や煤煙の発生,粉塵の漏出は皆無であった。 In addition, during the operation of the first to sixth activation devices, there was no breakdown of equipment, generation of soot, and leakage of dust.
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