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JP2009061448A - Molecular sieve carbon and method for producing the same - Google Patents

Molecular sieve carbon and method for producing the same Download PDF

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JP2009061448A
JP2009061448A JP2008205731A JP2008205731A JP2009061448A JP 2009061448 A JP2009061448 A JP 2009061448A JP 2008205731 A JP2008205731 A JP 2008205731A JP 2008205731 A JP2008205731 A JP 2008205731A JP 2009061448 A JP2009061448 A JP 2009061448A
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Japan
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molecular sieve
sieve carbon
selectively
carbon
pores
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Pending
Application number
JP2008205731A
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Japanese (ja)
Inventor
Takumi Nishii
匠 西井
Takefumi Ishikura
威文 石倉
Kaori Saegusa
香織 三枝
Junichi Hayashi
順一 林
Risa Hirayama
梨沙 平山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
Kansai University
Original Assignee
Tokyo Gas Co Ltd
Kansai University
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon molecular sieve which is obtained by carbonizing a phenol resin and the pore size of pores of the sieve is controlled so that the carbon molecular sieve exhibits selective adsorptivity to CO<SB>2</SB>and to provide a method for producing the carbon molecular sieve. <P>SOLUTION: The carbon molecular sieve adsorbs CO<SB>2</SB>selectively, has pores whose pore size is controlled and is obtained by carbonizing the phenol resin synthesized from phenols and aldehydes. The method for producing the carbon molecular sieve is provided. When the carbon molecular sieve is produced, an activator is not required. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、分子篩炭素及びその製造方法に関し、より詳しくはフェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を原料とし、炭酸ガス(CO2)を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素及びその製造方法に関する。 The present invention relates to molecular sieve carbon and a method for producing the same, and more specifically, a phenol resin synthesized from phenols and aldehydes as a raw material, and selectively adsorbing carbon dioxide gas (CO 2 ), controlled molecular sieve carbon having controlled pores, and It relates to the manufacturing method.

ガス分離の方法には、主に膜分離法、圧力スイング法(以下、PSA法と言う)、液吸収法などがある。これらガス分離法は消化ガスからのメタン(CH4)の分離にも適用されている。例えば、特開2003−320221号公報には液吸収法が開示され、特開平6−173119号公報、特開平8−67513号公報にはPSA法が開示されている。そのうち、液吸収法は、消化ガスを例に言えば炭酸カリウム水溶液などに対するCH4とCO2の溶解度差を利用する方法であり、PSA法は、消化ガスを例に言えばCH4とCO2の吸着力の差を利用する方法である。 The gas separation method mainly includes a membrane separation method, a pressure swing method (hereinafter referred to as PSA method), a liquid absorption method, and the like. These gas separation methods are also applied to the separation of methane (CH 4 ) from digestion gas. For example, JP-A 2003-320221 discloses a liquid absorption method, and JP-A 6-173119 and JP-A 8-675513 disclose a PSA method. Among them, the liquid absorption method is a method using the difference in solubility between CH 4 and CO 2 in an aqueous solution of potassium carbonate or the like in the case of digestion gas, and the PSA method is CH 4 and CO 2 in the case of digestion gas. This is a method that utilizes the difference in the adsorption power of the two.

PSA法では吸着剤が使用されるが、分子篩炭素は、通常の吸着剤である活性炭よりシャープな細孔分布を有することから、CH4とCO2の吸着力の差が大きく、CH4の分離に適している。しかし、分子篩炭素の細孔分布を制御するのは容易ではなく、その制御方法について多くの研究がなされている。 In the PSA method, an adsorbent is used, but molecular sieve carbon has a sharper pore distribution than activated carbon, which is a normal adsorbent, so that the difference in adsorption power between CH 4 and CO 2 is large, and CH 4 is separated. Suitable for However, it is not easy to control the pore distribution of molecular sieve carbon, and many studies have been conducted on the control method.

例えば、特開平11−79722号公報には、フェノール樹脂粒子を不活性ガス雰囲気中で焼成炭化して得られた球状炭素粒子が記載されている。より具体的には、この球状炭素粒子は、炭化後における平均粒径が100μm以下となるフェノール樹脂粒子を不活性ガス雰囲気中で800〜1200℃で焼成、炭化して得られ、炭酸ガスを選択的に吸着する炭酸ガス固定用炭素粒子として説明されている。また、特開2006−96780号公報には、フェノール樹脂に沸点800℃以下の化合物を反応させた後、炭化することで分子篩能を発現させた炭素材が記載されている。   For example, JP-A-11-79722 discloses spherical carbon particles obtained by firing and carbonizing phenol resin particles in an inert gas atmosphere. More specifically, the spherical carbon particles are obtained by baking and carbonizing phenol resin particles having an average particle diameter after carbonization of 100 μm or less at 800 to 1200 ° C. in an inert gas atmosphere, and selecting carbon dioxide gas. It is described as carbon particles for carbon dioxide fixation that are adsorbed on the surface. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-96780 describes a carbon material that exhibits molecular sieving ability by reacting a phenol resin with a compound having a boiling point of 800 ° C. or less and then carbonizing the compound.

特開2003−320221号公報JP 2003-320221 A 特開平6−173119号公報JP-A-6-173119 特開平8−67513号公報JP-A-8-67513 特開平11−79722号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-79722 特開2006−96780号公報JP 2006-96780 A

それらのガス分離法のうち、液吸収法ではCH4とCO2の水への溶解度差が25倍程度と小さく、分離性能がよくないという問題があった。また、前記特開平8−67513号公報、特開2006−96780号公報にはフェノール樹脂等を原料とする分子篩炭素が開示されているが、特開平8−67513号公報に記載の分子篩炭素はCO2以外にC26を吸着し、特開2006−96780号公報に記載の分子篩炭素はCO2以外にN2を吸着するなどCO2選択吸着性に問題がある。 Among these gas separation methods, the liquid absorption method has a problem that the solubility difference between CH 4 and CO 2 in water is as small as about 25 times and the separation performance is not good. In addition, in JP-A-8-67513 and JP-A-2006-96780, molecular sieve carbon using a phenol resin or the like as a raw material is disclosed, but molecular sieve carbon described in JP-A-8-67513 is a CO. adsorbs C 2 H 6 in addition to 2, the molecular sieve carbon according to JP 2006-96780 have problems such as CO 2 selective adsorptive adsorbs N 2 in addition to CO 2.

ところで、本発明者らは、フェノール樹脂から製造した活性炭が比較的シャープな細孔分布を有することを先に見い出し、発表している(炭素材料学会第32回年会要旨集:2005年12月7日発行、p.224〜225)。フェノール樹脂を炭化することでプロパン/プロピレン系の分離性能がより良好な分子篩炭素を得ることができた。   By the way, the present inventors have found and announced that activated carbon produced from a phenol resin has a relatively sharp pore distribution (Abstracts of the 32nd Annual Meeting of the Carbon Society of Japan: December 2005). 7th issue, p.224-225). Carbonization of phenolic resin gave molecular sieve carbon with better propane / propylene separation performance.

また、同要旨集ではプロパン/プロピレン(C38/C36)系のガス分離についてのデータは示しているが、その時点では、CO2、CH4、その他のガスについての吸着能、ガス分離能について、どのような特性を示すのかは明らかではない。CO2を選択的に吸着するにはCO2吸着に適した細孔径に制御する必要がある。 In the same summary, data on gas separation of propane / propylene (C 3 H 8 / C 3 H 6 ) system is shown, but at that time, adsorption capacity for CO 2 , CH 4 and other gases. It is not clear what kind of characteristics the gas separation ability is. In order to selectively adsorb CO 2 , it is necessary to control the pore diameter suitable for CO 2 adsorption.

炭素材料学会第32回年会要旨集:2005年12月7日発行、p.224〜225Abstracts of the 32nd Annual Meeting of the Carbon Materials Society of Japan: Published December 7, 2005, p. 224-225

本発明は、上記技術における課題、すなわちフェノール樹脂を炭化(carbonization)して得られる分子篩炭素について、CO2選択吸着性を持つように細孔径を制御し、CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has a problem in the above-described technology, that is, a molecular sieve carbon obtained by carbonization of a phenol resin, the pore diameter is controlled so as to have a CO 2 selective adsorption property, and a fine adsorption of CO 2 selectively. An object of the present invention is to provide molecular sieve carbon with controlled pores and a method for producing the same.

本発明(1)は、CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素である。そして、フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化してなることを特徴とする。 The present invention (1) is molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 . And it is characterized by carbonizing the phenol resin synthesize | combined from phenols and aldehydes.

本発明(2)は、CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素である。そして、難黒鉛化性フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化してなることを特徴とする。 The present invention (2) is molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 . And it is characterized by carbonizing a phenol resin synthesized from non-graphitizable phenols and aldehydes.

本発明(3)は、CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素である。そして、難黒鉛化性フェノール類と易黒鉛化性フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化してなることを特徴とする。 The present invention (3) is molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 . And it is characterized by carbonizing a phenol resin synthesized from non-graphitizable phenols, graphitizable phenols and aldehydes.

本発明(4)は、本発明(3)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記難黒鉛化性フェノールがフェノールであり、易黒鉛化性フェノール類がジメチルフェノールであることを特徴とする。 According to the present invention (4), in the molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 of the present invention (3), the non-graphitizable phenol is phenol, and the graphitizable phenol is dimethylphenol. It is characterized by being.

本発明(5)は、本発明(4)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記難黒鉛化性フェノールであるフェノールと易黒鉛化性フェノール類であるジメチルフェノールのモル比が1:0.5以上であることを特徴とする。 The present invention (5) is the molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to the present invention (4), wherein the non-graphitizable phenol and dimethylphenol are graphitizable phenols. The molar ratio is 1: 0.5 or more.

本発明(6)は、本発明(5)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記難黒鉛化性フェノールであるフェノールと易黒鉛化性フェノール類であるジメチルフェノールのモル比が1:0.5〜20であることを特徴とする。 The present invention (6) is the molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 of the present invention (5), wherein the non-graphitizable phenol and dimethylphenol are graphitizable phenols. The molar ratio is 1: 0.5-20.

本発明(7)は、CO2を選択的に吸着する、フェノール(P)と3,5−ジメチルフェノール(X)とアルデヒドから合成したフェノール樹脂を炭化してなる細孔を制御した分子篩炭素である。そして、添付図面の図6において、縦軸のP/Xモル比と横軸の炭化温度との関係で、点線Zの枠内の条件を満たすP/Xモル比のフェノールを炭化してなることを特徴とする。 The present invention (7) is a molecular sieve carbon in which pores are controlled by carbonizing a phenol resin synthesized from phenol (P), 3,5-dimethylphenol (X) and an aldehyde, which selectively adsorbs CO 2. is there. Then, in FIG. 6 of the attached drawings, the phenol having a P / X molar ratio that satisfies the condition in the frame of the dotted line Z is carbonized by the relationship between the P / X molar ratio on the vertical axis and the carbonization temperature on the horizontal axis. It is characterized by.

本発明(8)は、本発明(1)〜(7)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記フェノール樹脂の炭化温度が600〜1200℃、炭化時間が15分以上であることを特徴とする。 The present invention (8) is the molecular sieve carbon of the present invention (1) to (7) having a controlled pore for selectively adsorbing CO 2 , wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 600 to 1200 ° C. and a carbonization time of 15 It is characterized by being more than minutes.

本発明(9)は、本発明(1)〜(7)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記フェノール樹脂の炭化温度が1000℃以下、炭化時間が15分以上であることを特徴とする。 The present invention (9) is the molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 of the present invention (1) to (7), wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 1000 ° C. or less and a carbonization time of 15 minutes. It is the above.

本発明(10)は、本発明(1)〜(7)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記フェノール樹脂の炭化温度が800℃、炭化時間が60分であることを特徴とする。 The present invention (10) is the molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 of the present invention (1) to (7), wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 800 ° C. and a carbonization time of 60 minutes. It is characterized by being.

本発明(11)は、本発明(1)〜(10)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記細孔を制御した分子篩炭素がCO2を含むガスからのCO2の吸着分離用分子篩炭素であることを特徴とする。 The present invention (11) is the molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 of the present invention (1) to (10), wherein the molecular sieve carbon with controlled pores is from a gas containing CO 2. It is a molecular sieve carbon for adsorption separation of CO 2 .

本発明(12)は、本発明(1)〜(10)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記細孔を制御した分子篩炭素がCO2とCH4を含むガスからのCO2の吸着分離用分子篩炭素であることを特徴とする。 The present invention (12) is the molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 of the present invention (1) to (10), wherein the molecular sieve carbon with controlled pores contains CO 2 and CH 4 . It is a molecular sieve carbon for adsorption separation of CO 2 from gas.

本発明(13)は、本発明(1)〜(10)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記細孔を制御した分子篩炭素がCO2とN2を含むガスからのCO2の吸着分離用分子篩炭素であることを特徴とする。 The present invention (13) is the molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 of the present invention (1) to (10), wherein the molecular sieve carbon with controlled pores contains CO 2 and N 2 . It is a molecular sieve carbon for adsorption separation of CO 2 from gas.

本発明(14)は、CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素の製造方法である。そして、フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化することを特徴とする。 The present invention (14) is a method for producing molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 . And the phenol resin synthesize | combined from phenols and aldehydes is carbonized, It is characterized by the above-mentioned.

本発明(15)は、CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素の製造方法である。そして、難黒鉛化性フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化することを特徴とする。 The present invention (15) is a method for producing molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 . And the phenol resin synthesize | combined from the hardly graphitizable phenols and aldehydes is carbonized, It is characterized by the above-mentioned.

本発明(16)は、CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素の製造方法である。そして、難黒鉛化性フェノール類と易黒鉛化性フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化することを特徴とする。 The present invention (16) is a method for producing molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 . And it is characterized by carbonizing a phenol resin synthesized from non-graphitizable phenols, graphitizable phenols and aldehydes.

本発明(17)は、本発明(16)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記難黒鉛化性フェノール類がフェノールであり、易黒鉛化性フェノール類がジメチルフェノールであることを特徴とする。 The present invention (17) is the method for producing molecular sieve carbon having controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to the present invention (16), wherein the non-graphitizable phenols are phenol, The class is characterized in that it is dimethylphenol.

本発明(18)は、本発明(17)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記難黒鉛化性フェノール類であるフェノールと易黒鉛化性フェノール類であるジメチルフェノールのモル混合比を1:0.5〜20とすることを特徴とする。 According to the present invention (18), in the method for producing molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to the present invention (17), the non-graphitizable phenols and the easily graphitizable phenols The molar mixing ratio of dimethylphenol is 1: 0.5-20.

本発明(19)は、CO2を選択的に吸着する、フェノール(P)と3,5−ジメチルフェノール(X)とアルデヒドから合成したフェノール樹脂を炭化してなる細孔を制御した分子篩炭素の製造方法である。そして、添付図面の図6において、縦軸のP/Xモル比と横軸の炭化温度との関係で、点線Zの枠内の条件を満たすP/Xモル比のフェノール樹脂を炭化することを特徴とする。 The present invention (19) is a molecular sieve carbon having controlled pores formed by carbonizing a phenol resin synthesized from phenol (P), 3,5-dimethylphenol (X) and an aldehyde that selectively adsorbs CO 2 . It is a manufacturing method. Then, in FIG. 6 of the attached drawings, the carbonization of the phenol resin having the P / X molar ratio that satisfies the condition in the dotted line Z in the relationship between the P / X molar ratio on the vertical axis and the carbonization temperature on the horizontal axis. Features.

本発明(20)は、本発明(14)〜(19)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記フェノール樹脂の炭化温度を600〜1200℃、炭化時間を15分以上とすることを特徴とする。 The present invention (20) is the method of producing molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to the present invention (14) to (19), wherein the phenol resin is carbonized at 600 to 1200 ° C. The time is 15 minutes or more.

本発明(21)は、本発明(14)〜(19)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記フェノール樹脂の炭化温度が1000℃以下、炭化時間が15分以上であることを特徴とする。 The present invention (21) is the method for producing molecular sieve carbon having controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to the present invention (14) to (19), wherein the carbonization temperature of the phenol resin is 1000 ° C. or less, and the carbonization time. Is 15 minutes or more.

本発明(22)は、本発明(14)〜(19)のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記フェノール樹脂の炭化温度を800℃、炭化時間を60分とすることを特徴とする。 The present invention (22) is a method of producing molecular sieve carbon having controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to the present invention (14) to (19), wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 800 ° C. and a carbonization time of It is characterized by 60 minutes.

前記特許文献5に記載のフェノール樹脂等を原料とする分子篩炭素は、フェノール樹脂に沸点が800℃以下の化合物を反応させた後に炭化することで分子篩能を発現させており、CO2以外にN2を吸着するなどCO2の選択吸着性に問題がある。これに対して、本発明においては、各成分を特定の範囲の混合比で合成して得たフェノール樹脂を炭化することで分子篩能、CO2の選択吸着性を発現させており、CO2のみを選択的に吸着し、CO2以外のガスであるCH4、N2その他のガスを吸着しない。 Molecular sieve carbon as a raw material of phenol resin described in Patent Document 5 is to express the molecular sieve ability by boiling phenol resin is carbonized after reacting a 800 ° C. The following compounds, N in addition to CO 2 There is a problem in the selective adsorption of CO 2 such as adsorbing 2 . On the other hand, in the present invention, molecular sieving ability and selective adsorption of CO 2 are expressed by carbonizing a phenol resin obtained by synthesizing each component in a specific range of mixing ratio, and only CO 2 is expressed. Is selectively adsorbed, and CH 4 , N 2 and other gases other than CO 2 are not adsorbed.

本発明の分子篩炭素の原料樹脂の成分であるフェノール類は、フェノール類であれば特に限定はないが、例えばフェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール等のクレゾール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール等のキシレノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール等のエチルフェノール、イソプロピルフェノール、ブチルフェノール、p−tert−ブチルフェノール等のブチルフェノール、p−tert−アミルフェノール、p−オクチルフェノール、p−ノニルフェノール、p−クミルフェノール等のアルキルフェノール、フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等のハロゲンフェノール、p−フェニルフェノール、アミノフェノール、ニトロフェノール、ジニトロフェノール、トリニトロフェノール等の1価フェノール誘導体、1−ナフトール、2−ナフトール等の1価のフェノール類、レゾルシン、アルキルレゾルシン、ピガロール、カテコール、アルキルカテコール、ハイドロキノン、アルキルハイドロキノン、フロログルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシナフタリン等の多価フェノールなどが挙げられる。これらを単独または2種以上組み合わせて使用することができる。   The phenols that are the components of the raw material resin of the molecular sieve carbon of the present invention are not particularly limited as long as they are phenols. For example, cresols such as phenol, o-cresol, m-cresol, and p-cresol, 2,3-xylenol 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6-xylenol, 3,4-xylenol, xylenol such as 3,5-xylenol, o-ethylphenol, m-ethylphenol, p-ethylphenol, etc. Alkylphenols such as ethylphenol, isopropylphenol, butylphenol, p-tert-butylphenol, p-tert-amylphenol, p-octylphenol, p-nonylphenol, p-cumylphenol, fluorophenol, chlorophenol, bromine Halogen phenols such as phenol and iodophenol, monovalent phenol derivatives such as p-phenylphenol, aminophenol, nitrophenol, dinitrophenol and trinitrophenol, monovalent phenols such as 1-naphthol and 2-naphthol, resorcin, Examples thereof include polyhydric phenols such as alkylresorcin, pigalol, catechol, alkylcatechol, hydroquinone, alkylhydroquinone, phloroglucin, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, and dihydroxynaphthalene. These can be used alone or in combination of two or more.

ここで、本明細書中“難黒鉛化性フェノール類”とは、フェノール類とアルデヒド類から合成される樹脂が難黒鉛化性(Non-graphitizing)であること、すなわちフェノール類とアルデヒド類から合成される樹脂を炭化すると「黒鉛構造が発達しにくい」ことを意味する。難黒鉛化性フェノール類の例としてはフェノールなどが挙げられる。   Here, “non-graphitizable phenols” in this specification means that a resin synthesized from phenols and aldehydes is non-graphitizing, that is, synthesized from phenols and aldehydes. When carbonized resin is carbonized, it means that the graphite structure is difficult to develop. Examples of the non-graphitizable phenols include phenol.

また、本明細書中“易黒鉛化性フェノール類”とは、フェノール類とアルデヒド類から合成される樹脂が易黒鉛化性(Graphitizing)であること、すなわちフェノール類とアルデヒド類から合成される樹脂を炭化すると「黒鉛構造が発達しやすい」ことを意味する。易黒鉛化性フェノールの例としては、3,5−ジメチルフェノールなどが挙げられる。   In the present specification, the “graphitizable phenols” means that a resin synthesized from phenols and aldehydes is graphitizing, that is, a resin synthesized from phenols and aldehydes. This means that the graphite structure is easy to develop. Examples of graphitizable phenol include 3,5-dimethylphenol.

本発明の分子篩炭素の原料樹脂の成分であるアルデヒド類は、アルデヒド類であれば特に限定はないが、例えばホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ポリオキシエチレン、クロラール、ヘキサメチレンテトラミン、フルフラール、グリオキザール、n−ブチルアルデヒド、カプロアルデヒド、アリルアルデヒド、ベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、アクロレイン、テトラオキシメチレン、フェニルアセトアルデヒド、o−トルアルデヒド、サリチルアルデヒドなどが挙げられる。これらを単独または2種以上組み合わせて使用することができる。   The aldehydes that are components of the raw material resin of the molecular sieve carbon of the present invention are not particularly limited as long as they are aldehydes. For example, formaldehyde, paraformaldehyde, trioxane, acetaldehyde, propionaldehyde, polyoxyethylene, chloral, hexamethylenetetramine, Examples include furfural, glyoxal, n-butyraldehyde, caproaldehyde, allyl aldehyde, benzaldehyde, crotonaldehyde, acrolein, tetraoxymethylene, phenylacetaldehyde, o-tolualdehyde, salicylaldehyde, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

本発明においては、それらのフェノール類の中から適当なフェノール類を選び、それらのアルデヒド類の中から適当なアルデヒド類を選んで、それら成分を混合し、酸またはアルカリ触媒の存在下、加熱下に重合してフェノール樹脂を合成する。重合法は特に限定はなく、従来の重合法を使用することができる。   In the present invention, an appropriate phenol is selected from the phenols, an appropriate aldehyde is selected from the aldehydes, the components are mixed, and heated in the presence of an acid or alkali catalyst. To synthesize phenolic resin. The polymerization method is not particularly limited, and a conventional polymerization method can be used.

フェノール樹脂は塊状、板状、球状、その他各種形状で合成されるが、塊状、板状等の形状の場合には、破砕して粒状にした後、窒素等の不活性ガス雰囲気下で炭化する。炭化温度は600〜1200℃の範囲である。炭化処理は、その範囲の炭化温度において、炭化開始時から炭化完了まで行えばよいが、その時間、すなわち炭化時間の下限はおおよそ15分であり、炭化時間の上限はおおよそ120分であるが、これら範囲に限定されない。   Phenolic resins are synthesized in the form of lumps, plates, spheres, and other various shapes, but in the case of lumps, plates, etc., they are crushed and granulated and then carbonized under an inert gas atmosphere such as nitrogen. . The carbonization temperature is in the range of 600-1200 ° C. The carbonization treatment may be performed at the carbonization temperature within the range from the start of carbonization to the completion of carbonization. The time, that is, the lower limit of the carbonization time is approximately 15 minutes, and the upper limit of the carbonization time is approximately 120 minutes. It is not limited to these ranges.

従来法による炭素材の製造では、炭化に際して細孔構造を発達させるために賦活剤が必要であるが、本発明においては賦活剤は不要であり、分子篩炭素の細孔構造を賦活剤なしで制御ができる。このことから、本発明の“細孔を制御した分子篩炭素の製造方法”における細孔構造の制御手段は、フェノール類、アルデヒド類の選択以外は実質上、炭化温度、炭化時間だけであるので、その細孔構造形成の制御も容易である。本発明の分子篩炭素の製造において賦活剤が不要であることは重要な特徴点である。   In the production of carbon materials by the conventional method, an activator is necessary to develop the pore structure during carbonization. However, in the present invention, the activator is unnecessary, and the pore structure of molecular sieve carbon is controlled without an activator. Can do. From this, the means for controlling the pore structure in the “method for producing molecular sieve carbon with controlled pores” of the present invention is substantially only the carbonization temperature and carbonization time, except for the selection of phenols and aldehydes. Control of the pore structure formation is also easy. It is an important feature that an activator is unnecessary in the production of the molecular sieve carbon of the present invention.

以下、実施例(実験例)を基に本発明の分子篩炭素及びその製造方法についてさらに詳しく説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないことは勿論である。   Hereinafter, the molecular sieve carbon of the present invention and the production method thereof will be described in more detail based on examples (experimental examples), but the present invention is of course not limited to these examples.

3,5−ジメチルフェノール(X)とフェノール(P)とホルムアルデヒド(F)を所定割合(モル比で示している)で混合し、密閉容器中N2雰囲気で加熱してフェノール樹脂(以下「XPF樹脂」と略称する)を製造した。加熱温度は95℃とした。こうして製造したXPF樹脂を電気炉中、窒素雰囲気下、所定温度、所定時間で炭化して分子篩炭素(以下、「XPF分子篩炭素」と略称する)を製造した。 3,5-dimethylphenol (X), phenol (P) and formaldehyde (F) are mixed at a predetermined ratio (indicated by molar ratio) and heated in a N 2 atmosphere in a sealed container to obtain a phenol resin (hereinafter referred to as “XPF”). Abbreviated as “resin”). The heating temperature was 95 ° C. The XPF resin thus produced was carbonized in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at a predetermined temperature and for a predetermined time to manufacture molecular sieve carbon (hereinafter abbreviated as “XPF molecular sieve carbon”).

以下の吸着実験において、XPF分子篩炭素、PF分子篩炭素(=実施例9)によるガス吸着量、吸着時定数の測定は、磁気浮遊天秤:形式FMS-BG-H、ガス吸着量測定装置:形式BELSORP-HP、ガス吸着量測定装置:形式BELSORP-28(いずれも日本ベル株式会社製)を用いた。磁気浮遊天秤では吸着量を、BELSORP-HP及びBELSORP-28ではガス吸着量、吸着時定数を、各吸着ガスをそれぞれ用いて25℃で測定した。   In the following adsorption experiments, the measurement of gas adsorption amount and adsorption time constant by XPF molecular sieve carbon and PF molecular sieve carbon (= Example 9) was performed using a magnetic floating balance: Model FMS-BG-H, Gas adsorption amount measuring device: Model BELSORP -HP, gas adsorption amount measuring apparatus: Model BELSORP-28 (all manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.) was used. The adsorption amount was measured with a magnetic suspension balance, the gas adsorption amount and the adsorption time constant were measured with BELSORP-HP and BELSORP-28 at 25 ° C. using each adsorption gas.

〈実施例1:XPF分子篩炭素〉
実施例1のXPF分子篩炭素は、3,5−ジメチルフェノール(X)とフェノール(P)とホルムアルデヒド(F)を1:1:4のモル比(P/X=1)で混合して得られたXPF樹脂を電気炉中、N2雰囲気下、900℃で30分間炭化して製造した粉末状の分子篩炭素である。本分子篩炭素を“実施例1:XPF分子篩炭素”と記載する。この点、実施例2以降のXPF分子篩炭素についても同様である。
<Example 1: XPF molecular sieve carbon>
The XPF molecular sieve carbon of Example 1 is obtained by mixing 3,5-dimethylphenol (X), phenol (P) and formaldehyde (F) at a molar ratio of 1: 1: 4 (P / X = 1). The powdered molecular sieve carbon produced by carbonizing the XPF resin in an electric furnace in an N 2 atmosphere at 900 ° C. for 30 minutes. This molecular sieve carbon is described as “Example 1: XPF molecular sieve carbon”. The same applies to the XPF molecular sieving carbon in Example 2 and later.

図1〜2は実施例1:XPF分子篩炭素(図1〜2中、XPF−MSCと表示)の特性を示す図である。   1 and 2 are graphs showing the characteristics of Example 1: XPF molecular sieve carbon (indicated as XPF-MSC in FIGS. 1 and 2).

図1は、実施例1:XPF分子篩炭素による、吸着圧力に対するCO2とCH4の吸着量を示した図である。図1のとおり、CH4は吸着されず、CO2は吸着され、その吸着量は圧力を上げるに伴い多くなっている。このようにCO2を選択的に吸着することからCO2を含むガスからのCO2の分離に有用であり、消化ガスのようにCH4、CO2等を含むガスからCH4を選択的に分離するのに使用できる。 FIG. 1 is a graph showing the adsorption amounts of CO 2 and CH 4 with respect to adsorption pressure by Example 1: XPF molecular sieve carbon. As shown in FIG. 1, CH 4 is not adsorbed, CO 2 is adsorbed, and the amount of adsorption increases with increasing pressure. Thus useful because it selectively adsorbs CO 2 in the separation of CO 2 from gas containing CO 2, from a gas containing CH 4, CO 2, etc. as digestion gas CH 4 selectively to Can be used to separate.

図2は、実施例1:XPF分子篩炭素による、吸着時間に対するCO2の平衡比(Equilibrium ratio)を示した図で、横軸は吸着時間s(秒)を対数目盛で示している。図2のとおり、CO2は測定開始時から2×101s程度経過時以降に吸着され始め、測定開始時から飽和状態になるまでは2×104s程度を要する。これを吸着時定数でみると2209秒である。 FIG. 2 is a graph showing the equilibrium ratio (Equilibrium ratio) of CO 2 with respect to the adsorption time by XPF molecular sieving carbon, and the horizontal axis shows the adsorption time s (seconds) on a logarithmic scale. As shown in FIG. 2, CO 2 begins to be adsorbed after about 2 × 10 1 s has elapsed from the start of measurement, and requires about 2 × 10 4 s from the start of measurement to saturation. This is 2209 seconds in terms of the adsorption time constant.

〈実施例2:XPF分子篩炭素〉
XPF樹脂の形状を粒状とした以外は、実施例1:XPF分子篩炭素の炭化条件と同じ条件、つまり電気炉中、N2雰囲気下、900℃で30分間炭化してXPF分子篩炭素を得た。図3は、実施例2:XPF分子篩炭素による、吸着圧力に対するCO2とCH4の吸着量を示した図である。
<Example 2: XPF molecular sieve carbon>
Except that the shape of the XPF resin was granulated, Example 1: The same conditions as the carbonization conditions of the XPF molecular sieve carbon, that is, carbonized for 30 minutes at 900 ° C. in an N 2 atmosphere in an electric furnace, gave an XPF molecular sieve carbon. FIG. 3 is a graph showing the adsorption amounts of CO 2 and CH 4 with respect to the adsorption pressure by Example 2: XPF molecular sieve carbon.

図3のとおり、炭化温度=900℃、炭化時間=60分間である実施例2:XPF分子篩炭素では、CH4は吸着されず、CO2は吸着される。CO2の吸着量は圧力を上げるに伴い多くなるが、実施例1:XPF分子篩炭素によるCO2吸着量よりも減少している。 As shown in FIG. 3, carbonization temperature = 900 ° C. and carbonization time = 60 minutes. Example 2: In XPF molecular sieve carbon, CH 4 is not adsorbed and CO 2 is adsorbed. The amount of CO 2 adsorbed increases as the pressure is increased, but it is less than the amount of CO 2 adsorbed by Example 1: XPF molecular sieve carbon.

〈実施例3:XPF分子篩炭素〉
XPF樹脂の形状を粒状とした点は実施例2:XPF分子篩炭素と同じであるが、炭化条件として電気炉中、N2雰囲気下、800℃で30分間炭化してXPF分子篩炭素を得た。図4は、実施例3:XPF分子篩炭素による、吸着圧力に対するCO2とCH4の吸着量を示した図である。実施例3:分子篩炭素のCO2の吸着時定数は648秒であった。
<Example 3: XPF molecular sieve carbon>
The point that the shape of the XPF resin was granulated was the same as that of Example 2: XPF molecular sieving carbon, but carbonization was performed in an electric furnace in an N 2 atmosphere at 800 ° C. for 30 minutes to obtain XPF molecular sieving carbon. FIG. 4 is a graph showing the adsorption amounts of CO 2 and CH 4 with respect to the adsorption pressure by Example 3: XPF molecular sieve carbon. Example 3: The adsorption time constant of CO 2 on molecular sieve carbon was 648 seconds.

図4のとおり、炭化温度=800℃、炭化時間=30分間である実施例3:XPF分子篩炭素では、実施例2:XPF分子篩炭素に比べて、CO2の吸着量は改善されたが、CH4の吸着量が僅かではあるが増加している。 As shown in FIG. 4, the carbonization temperature = 800 ° C. and the carbonization time = 30 minutes. In Example 3: XPF molecular sieve carbon, the adsorption amount of CO 2 was improved as compared with Example 2: XPF molecular sieve carbon. The adsorption amount of 4 is slightly increased.

〈実施例4:XPF分子篩炭素〉
XPF樹脂の形状を粒状とした点は実施例2:XPF分子篩炭素と同じであるが、炭化条件として電気炉中、N2雰囲気下、800℃で60分間炭化してXPF分子篩炭素を得た。図5は、実施例4:XPF分子篩炭素による、吸着圧力に対するCO2とCH4の吸着量を示した図である。
<Example 4: XPF molecular sieve carbon>
The point that the shape of the XPF resin was granulated was the same as that of Example 2: XPF molecular sieving carbon, but carbonization was performed in an electric furnace in an N 2 atmosphere at 800 ° C. for 60 minutes to obtain an XPF molecular sieving carbon. FIG. 5 is a graph showing the adsorption amounts of CO 2 and CH 4 with respect to the adsorption pressure by Example 4: XPF molecular sieve carbon.

図5のとおり、炭化温度=800℃、炭化時間=60分間である実施例4:XPF分子篩炭素では、実施例3:XPF分子篩炭素に比べて、CO2は吸着量は同等であり、CH4は650mmHg以上でごく僅かに吸着されるだけで実質上吸着されなかった。また、実施例4:XPF分子篩炭素は、実施例1:XPF分子篩炭素と比べると、CO2は吸着量はほぼ同等であり、CH4が吸着されない点も同じである。 As shown in FIG. 5, carbonization temperature = 800 ° C. and carbonization time = 60 minutes. In Example 4: XPF molecular sieving carbon, CO 2 adsorbs the same amount as in Example 3: XPF molecular sieving carbon, and CH 4 Was adsorbed only slightly at 650 mmHg or more, and was not substantially adsorbed. Moreover, compared with Example 1: XPF molecular sieve carbon, Example 4: XPF molecular sieve carbon has the same amount of adsorption of CO 2 , and CH 4 is not adsorbed.

さらに、実施例4:XPF分子篩炭素素のCO2の吸着時定数を測定したところ1369秒であり、実施例1:XPF分子篩炭素の吸着時定数2209秒に比べて改善されていた。 Furthermore, when the adsorption time constant of CO 2 of Example 4: XPF molecular sieve carbon was measured, it was 1369 seconds, which was improved as compared to the adsorption time constant of 2209 seconds of Example 1: XPF molecular sieve carbon.

〈以上の実験経過及び実験結果の考察〉
以上の実験結果から、全ての実施例において、CO2とCH4を含むガスからのCO2の分離吸着用分子篩炭素を得ることができた。また、実施例1をベースに実験結果を考察すると、実施例2:分子篩炭素のように、分子篩炭素の粒径を大きくしたことにより、炭化過程で生成するタールの拡散に時間がかかり、それが系外に放出される前に再重合して細孔を閉塞したものと思われる。
<Consideration of the above experimental progress and experimental results>
From the above experimental results, it was possible to obtain molecular sieve carbon for separation and adsorption of CO 2 from gas containing CO 2 and CH 4 in all Examples. In addition, when the experimental results are considered based on Example 1, diffusion of tar generated in the carbonization process takes time by increasing the particle size of the molecular sieve carbon as in Example 2: Molecular Sieve Carbon. It seems to have re-polymerized and closed the pores before being released out of the system.

そこで、実施例3:XPF分子篩炭素のように、炭化温度を800℃へと下げたが、熱収縮が不十分なため細孔径が大きくなり、CH4が僅かではあるが吸着された。そこで、実施例4:XPF分子篩炭素のように、炭化温度は実施例3:XPF分子篩炭素と同じで、保持時間つまり炭化時間を長くして熱収縮を行うことにより、十分な分子篩能を持つ分子篩炭素が作製できた。 Therefore, as in Example 3: XPF molecular sieving carbon, the carbonization temperature was lowered to 800 ° C., but due to insufficient heat shrinkage, the pore diameter was increased and CH 4 was adsorbed although it was slight. Thus, as in Example 4: XPF molecular sieve carbon, the carbonization temperature is the same as that in Example 3: XPF molecular sieve carbon. Carbon was produced.

また、細孔径が大きいほど吸着速度も大きいので、CH4は吸着しないがCO2吸着速度も比較的高くなるような最適な大きさを持つ細孔が存在する。実施例4:XPF分子篩炭素がほぼこれに相当しているものと思われる。 Further, since the adsorption rate increases as the pore diameter increases, there are pores having an optimal size that do not adsorb CH 4 but have a relatively high CO 2 adsorption rate. Example 4: It seems that XPF molecular sieve carbon is almost equivalent to this.

さらに、実施例1:分子篩炭素の吸着時定数は2209秒であるのに対して、実施例3:分子篩炭素の吸着時定数は648秒、実施例4:分子篩炭素の吸着時定数は1369秒と、CO2の吸着速度が大きくなるので、分離操作の効率向上が見込める。 Furthermore, the adsorption time constant of Example 1: Molecular Sieve Carbon is 2209 seconds, whereas the adsorption time constant of Example 3: Molecular Sieve Carbon is 648 seconds, and Example 4: The adsorption time constant of Molecular Sieve Carbon is 1369 seconds. Since the adsorption rate of CO 2 is increased, the efficiency of the separation operation can be improved.

以上の実施例(実験例)の結果からして、炭化温度をさらに下げ、且つ、保持時間を延ばすことにより、高性能な分子篩炭素の作製ができることも示唆されている。   From the results of the above examples (experimental examples), it is suggested that high-performance molecular sieve carbon can be produced by further lowering the carbonization temperature and extending the holding time.

〈実施例5〜10〉
以下は、難黒鉛化性フェノールであるフェノール(P)と易黒鉛化性フェノール類であるジメチルフェノール(X)のモル比P/Xを0.5〜20まで拡張して作製したXPF分子篩炭素について、CO2とCH4の吸着量及び吸着時定数の評価を行い、分子篩性能を明らかにした実施例(実験例)である。
<Examples 5 to 10>
The following is about the XPF molecular sieve carbon produced by expanding the molar ratio P / X of phenol (P), which is a non-graphitizable phenol, and dimethylphenol (X), which is a graphitizable phenol, to 0.5-20. This is an example (experimental example) in which the adsorption amount of CO 2 and CH 4 and the adsorption time constant were evaluated to clarify the molecular sieve performance.

以下において、吸着量は760mmHgにおけるガス吸着量を吸着等温線のデータを内挿あるいは外挿して求めたものであり、また吸着時定数は、吸着等温線の1点目の平衡吸着量に達するまでのガス吸着量の経時変化を求め、吸着開始時から平衡吸着量1/2の吸着量に達するまでに要した時間、つまり吸着する各ガスについて飽和吸着量の1/2に達するまでに要した時間である。これらの点は前述実施例1〜4についても同様である。   In the following, the adsorption amount is the gas adsorption amount at 760 mmHg obtained by interpolating or extrapolating the adsorption isotherm data, and the adsorption time constant reaches the first equilibrium adsorption amount of the adsorption isotherm. The time required to reach the adsorption amount of 1/2 of the equilibrium adsorption amount from the start of adsorption, that is, the time required to reach 1/2 of the saturated adsorption amount for each gas to be adsorbed was obtained. It's time. These points are the same for the first to fourth embodiments.

また、後述表1〜5において、試料(sample)欄の右の欄に×印、△印、○印、◎印、等の符号を付しているが、これは一連の試料のうちの相対的な評価を示すために付している符号である。CO2の吸着量を例にして言えば、×印はCO2の選択的吸着性能を有し、△印は×印よりも優れたCO2の選択的吸着性能を有し(×印と○印の間のCO2の選択的吸着性能)を有し、○印は△印よりも優れたCO2の選択的吸着性能を有し(△印と◎印の間のCO2の選択的吸着性能)を有し、◎印は特に優れたCO2の選択的吸着性能を有することを意味する。例えばCH4の吸着量に対するCO2の吸着量について、×印でもCO2の選択的吸着性能を有する点に変わりはない。この点、吸着時定数についても同様である。 In Tables 1 to 5 below, symbols such as x, Δ, ○, ◎, etc. are attached to the right column of the sample column. It is the code | symbol attached | subjected in order to show typical evaluation. Taking the CO 2 adsorption amount as an example, the x mark has a selective adsorption performance for CO 2 , and the Δ mark has a selective adsorption performance for CO 2 superior to the x mark (the x mark and the circle mark). The selective adsorption performance of CO 2 between the marks ◯ indicates that the selective adsorption of CO 2 is superior to the △ marks (the selective adsorption of CO 2 between the marks △ and ◎. ) Signifies that it has particularly excellent CO 2 selective adsorption performance. For example, with respect to the amount of adsorption of CO 2 with respect to the amount of adsorption of CH 4 , there is no change in that it has a selective adsorption performance of CO 2 even with a cross. This also applies to the adsorption time constant.

〈実施例5:XPF分子篩炭素〉
実施例5:XPF分子篩炭素は、3,5−ジメチルフェノール(X)とフェノール(P)とホルムアルデヒド(F)のモル比「X:P:F」を(1)1:0.5:3、(2)1:1:4、(3)1:2:6、(4)1:3:8と変え、それぞれ混合し合成して得られたXPF樹脂を電気炉中、N2雰囲気下、600℃で60分間炭化して製造した粒状の分子篩炭素である。得られた各分子篩炭素を(1)〜(4)の各XPF分子篩炭素とする。
<Example 5: XPF molecular sieve carbon>
Example 5: XPF molecular sieving carbon has a molar ratio “X: P: F” of 3,5-dimethylphenol (X), phenol (P) and formaldehyde (F) of (1) 1: 0.5: 3, (2) 1: 1: 4, (3) 1: 2: 6, (4) 1: 3: 8, XPF resin obtained by mixing and synthesizing each in an electric furnace in an N 2 atmosphere, It is a granular molecular sieve carbon produced by carbonization at 600 ° C. for 60 minutes. The obtained molecular sieve carbons are designated as XPF molecular sieve carbons (1) to (4).

(1)〜(4)の各XPF分子篩炭素についてCO2とCH4の吸着量、吸着時定数を計測した。表1に(1)〜(4)の各XPF分子篩炭素についてそれらの測定結果、特性を示している。表1中、(1)〜(4)の各XPF分子篩炭素にいて、上段が吸着量、下段が吸着時定数である。 For each XPF molecular sieve carbon of (1) to (4), the adsorption amount and adsorption time constant of CO 2 and CH 4 were measured. Table 1 shows the measurement results and characteristics of each XPF molecular sieve carbon of (1) to (4). In Table 1, in each XPF molecular sieve carbon of (1) to (4), the upper part is the adsorption amount, and the lower part is the adsorption time constant.

Figure 2009061448
Figure 2009061448

表1のとおり、(1)〜(4)の各XPF分子篩炭素はいずれもCH4の吸着量に比べてCO2の吸着量が多く、CO2の吸着量は、CH4の吸着量に比べて2.5〜2.7倍の値を示している。また、(2)のXPF分子篩炭素(P/X=1)と(3)のXPF分子篩炭素(P/X=2)についてのCH4/CO2の吸着時定数比は共に16であり、CH4の吸着速度に対して、CO2の吸着速度が16倍も速いことを示している。 As shown in Table 1, each of the XPF molecular sieve carbons (1) to (4) has a larger amount of CO 2 adsorption than the amount of CH 4 adsorption, and the amount of CO 2 adsorption is larger than the amount of CH 4 adsorption. 2.5 to 2.7 times the value. The adsorption time constant ratio of CH 4 / CO 2 for both (2) XPF molecular sieve carbon (P / X = 1) and (3) XPF molecular sieve carbon (P / X = 2) is 16; It shows that the adsorption rate of CO 2 is 16 times faster than the adsorption rate of 4 .

〈実施例6:XPF分子篩炭素〉
実施例6:XPF分子篩炭素は、3,5−ジメチルフェノール(X)とフェノール(P)とホルムアルデヒド(F)のモル比「X:P:F」を(1)1:0.5:3、(2)1:1:4、(3)1:2:6、(4)1:3:8、(5)1:4:10、(6)1:5:12、(7)1:10:22と変え、それぞれ混合して得られたXPF樹脂を電気炉中、N2雰囲気下、700℃で60分間炭化して製造した粒状の分子篩炭素である。得られた各分子篩炭素を(1)〜(7)の各XPF分子篩炭素とする。
<Example 6: XPF molecular sieve carbon>
Example 6: XPF molecular sieving carbon has a molar ratio “X: P: F” of 3,5-dimethylphenol (X), phenol (P) and formaldehyde (F) of (1) 1: 0.5: 3, (2) 1: 1: 4, (3) 1: 2: 6, (4) 1: 3: 8, (5) 1: 4: 10, (6) 1: 5: 12, (7) 1: It is a granular molecular sieving carbon produced by carbonizing XPF resin obtained by mixing with each of 10:22 in an electric furnace in an N 2 atmosphere at 700 ° C. for 60 minutes. The obtained molecular sieve carbons are designated as XPF molecular sieve carbons (1) to (7).

(1)〜(7)の各XPF分子篩炭素についてCO2とCH4の吸着量、吸着時定数を計測した。表2に(1)〜(7)の各XPF分子篩炭素についてそれらの測定結果、特性を示している。表2中、(1)〜(7)の各XPF分子篩炭素にいて、上段が吸着量、下段が吸着時定数である。 The adsorption amounts and adsorption time constants of CO 2 and CH 4 were measured for each XPF molecular sieve carbon of (1) to (7). Table 2 shows the measurement results and characteristics of each XPF molecular sieve carbon of (1) to (7). In Table 2, in each XPF molecular sieve carbon of (1) to (7), the upper part is the adsorption amount, and the lower part is the adsorption time constant.

表2のとおり、(1)〜(7)の各XPF分子篩炭素はいずれもCH4の吸着量に比べてCO2の吸着量が多く、CO2の吸着量は、CH4の吸着量に比べて2.2〜3.2倍の値を示している。また、(1)のXPF分子篩炭素(P/X=0.5)のCH4/CO2の吸着時定数比は25、(2)のXPF分子篩炭素(P/X=1)のCH4/CO2の吸着時定数比は32、(3)のXPF分子篩炭素(P/X=2)のCH4/CO2の吸着時定数比は39であり、CH4の吸着速度に対して、CO2の吸着速度が25〜39倍も速いことを示している。 As shown in Table 2, each of the XPF molecular sieve carbons (1) to (7) has a larger amount of CO 2 adsorption than the amount of CH 4 adsorption, and the amount of CO 2 adsorption is larger than the amount of CH 4 adsorption. The value is 2.2 to 3.2 times. Further, (1) XPF molecular sieve carbon (P / X = 0.5) of CH 4 / CO 2 adsorption time constant ratio is 25, CH of XPF molecular sieve carbon in (2) (P / X = 1) 4 / adsorption time constant ratio of CO 2 is 32, with respect to XPF adsorption time constant ratio of CH 4 / CO 2 of molecular sieve carbon (P / X = 2) is 39, the adsorption rate of CH 4 in (3), CO It shows that the adsorption speed of 2 is 25 to 39 times faster.

Figure 2009061448
Figure 2009061448

〈実施例7:XPF分子篩炭素〉
実施例7:XPF分子篩炭素は、3,5−ジメチルフェノール(X)とフェノール(P)とホルムアルデヒド(F)のモル比「X:P:F」を(1)1:0.5:3、(2)1:1:4、(3)1:2:6、(4)1:3:8、(5)1:4:10、(6)1:5:12、(7)1:6:14、(8)1:10:22と変え、それぞれ混合し合成して得られたXPF樹脂を電気炉中、N2雰囲気下、800℃で75分間〔(8)のみ60分間〕炭化して製造した粒状の分子篩炭素である。得られた各分子篩炭素を(1)〜(8)の各XPF分子篩炭素とする。
<Example 7: XPF molecular sieve carbon>
Example 7: XPF molecular sieving carbon has a molar ratio “X: P: F” of 3,5-dimethylphenol (X), phenol (P) and formaldehyde (F) of (1) 1: 0.5: 3, (2) 1: 1: 4, (3) 1: 2: 6, (4) 1: 3: 8, (5) 1: 4: 10, (6) 1: 5: 12, (7) 1: 6:14, (8) 1:10:22, XPF resin obtained by mixing and synthesizing each was carbonized in an electric furnace in an N 2 atmosphere at 800 ° C. for 75 minutes [(8) only for 60 minutes]. The granular molecular sieving carbon produced in this way. The obtained molecular sieve carbons are designated as XPF molecular sieve carbons (1) to (8).

(1)〜(8)の各XPF分子篩炭素についてCO2とCH4の吸着量を計測した。表3に(1)〜(8)のXPF分子篩炭素についてその測定結果、特性を示している。 The adsorption amounts of CO 2 and CH 4 were measured for each XPF molecular sieve carbon of (1) to (8). Table 3 shows the measurement results and characteristics of the XPF molecular sieve carbons (1) to (8).

Figure 2009061448
Figure 2009061448

表3のとおり、(1)〜(8)の各XPF分子篩炭素はいずれもCH4の吸着量に比べてCO2の吸着量が多く、CO2の吸着量は、CH4の吸着量に比べて7〜180倍の値を示している。
そのうち、(1)のXPF分子篩炭素(P/X=0.5)のCO2/CH4の比は175、(2)のXPF分子篩炭素(P/X=1)のCO2/CH4の吸着量比は180、(3)のXPF分子篩炭素(P/X=2)のCO2/CH4の吸着量比は113であり、CO2の選択吸着特性が特に優れていることを示している。
As shown in Table 3, each of the XPF molecular sieve carbons (1) to (8) has a larger amount of CO 2 adsorption than the amount of CH 4 adsorption, and the amount of CO 2 adsorption is larger than the amount of CH 4 adsorption. The value is 7 to 180 times.
Among them, XPF molecular sieve carbon (P / X = 0.5) is the ratio of CO 2 / CH 4 175, the CO 2 / CH 4 of (2) XPF molecular sieve carbon of the (P / X = 1) (1) The adsorption amount ratio is 180, and the adsorption amount ratio of CO 2 / CH 4 of XPF molecular sieve carbon (P / X = 2) in (3) is 113, indicating that the selective adsorption characteristic of CO 2 is particularly excellent. Yes.

〈実施例8:XPF分子篩炭素〉
実施例8:XPF分子篩炭素は、3,5−ジメチルフェノール(X)とフェノール(P)とホルムアルデヒド(F)のモル比「X:P:F」を(1)1:0.5:3、(2)1:1:4〈実施例2:XPF分子篩炭素〉、(3)1:2:6、(4)1:3:8、(5)1:4:10、(6)1:5:12、(7)1:6:14、(8)1:10:22、(9)1:20:42と変え、それぞれ混合して得られたXPF樹脂を電気炉中、N2雰囲気下、900℃で30分間〔(3)〜(4)は60分間〕炭化して製造した粒状の分子篩炭素である。得られた各分子篩炭素を(1)、(3)〜(9)の各XPF分子篩炭素とする。
<Example 8: XPF molecular sieve carbon>
Example 8: XPF molecular sieving carbon has a molar ratio “X: P: F” of 3,5-dimethylphenol (X), phenol (P) and formaldehyde (F) of (1) 1: 0.5: 3, (2) 1: 1: 4 <Example 2: XPF molecular sieve carbon>, (3) 1: 2: 6, (4) 1: 3: 8, (5) 1: 4: 10, (6) 1: 5:12, (7) 1: 6: 14, (8) 1:10:22, (9) 1:20:42, and mixing the XPF resin obtained by mixing them in an electric furnace in an N 2 atmosphere Below, it is a granular molecular sieve carbon produced by carbonization at 900 ° C. for 30 minutes [(3) to (4) are for 60 minutes]. The obtained molecular sieve carbons are designated as XPF molecular sieve carbons (1) and (3) to (9).

(1)、(3)〜(9)の各XPF分子篩炭素について、CO2とCH4の吸着量を計測した。表4(a)に(1)、(3)〜(9)のXPF分子篩炭素についてその測定結果、特性を示している。表4(a)中、(2)のXPF分子篩炭素として前述〈実施例2のXPF分子篩炭素〉における図3のデータを転記している。 The adsorption amounts of CO 2 and CH 4 were measured for each XPF molecular sieve carbon of (1) and (3) to (9). Table 4 (a) shows the measurement results and characteristics of the XPF molecular sieve carbons (1) and (3) to (9). In Table 4 (a), the data of FIG. 3 in the above-mentioned <XPF molecular sieve carbon of Example 2> is transcribed as the XPF molecular sieve carbon of (2).

表4(a)のとおり、(1)〜(9)の各XPF分子篩炭素はいずれもCH4の吸着量に比べてCO2の吸着量が多く、CO2の吸着量は、CH4の吸着量に比べて53〜250倍の値を示している。
そのうち、(1)のXPF分子篩炭素(P/X=0.5)のCO2/CH4の比は107、(2)のXPF分子篩炭素(P/X=1)のCO2/CH4の吸着量比と(3)のXPF分子篩炭素(P/X=2)のCO2/CH4の吸着量比は∞つまりCO2/のみを吸着し、(6)のXPF分子篩炭素(P/X=5)のCO2/CH4の吸着量比は213であり、(7)のXPF分子篩炭素(P/X=7)のCO2/CH4の吸着量比は250であり、(8)のXPF分子篩炭素(P/X=10)のCO2/CH4の吸着量比は185であり、CO2の選択吸着特性が特に優れていることを示している。
As shown in Table 4 (a), each of the XPF molecular sieve carbons (1) to (9) has a larger CO 2 adsorption amount than the CH 4 adsorption amount, and the CO 2 adsorption amount is the CH 4 adsorption amount. The value is 53 to 250 times the amount.
Among them, XPF molecular sieve carbon (P / X = 0.5) is the ratio of CO 2 / CH 4 107, the CO 2 / CH 4 of (2) XPF molecular sieve carbon of the (P / X = 1) (1) The adsorption amount ratio and the adsorption amount ratio of CO 2 / CH 4 of XPF molecular sieve carbon (P / X = 2) in (3) are infinite, that is, only CO 2 / is adsorbed, and XPF molecular sieve carbon (P / X = 5) CO 2 / CH 4 adsorption ratio is 213, (7) XPF molecular sieve carbon (P / X = 7) CO 2 / CH 4 adsorption ratio is 250, (8) The XPF molecular sieve carbon (P / X = 10) has a CO 2 / CH 4 adsorption ratio of 185, which indicates that the selective adsorption characteristic of CO 2 is particularly excellent.

Figure 2009061448
Figure 2009061448

〈実施例9:PF分子篩炭素〉
実施例9:PF分子篩炭素は、実施例8において、3,5−ジメチルフェノール(X)とフェノール(P)とホルムアルデヒド(F)のモル比「X:P:F」を0:1:2、すなわち樹脂成分として3,5−ジメチルフェノール(X)の成分を使用せずに、フェノール(P)とホルムアルデヒド(F)のみを混合して得られた樹脂(PF樹脂と略称する)を実施例8と同じ炭化条件で炭化して製造した粒状の分子篩炭素である。得られた各分子篩炭素を(10)のPF分子篩炭素とする。
<Example 9: PF molecular sieve carbon>
Example 9: PF molecular sieve carbon is the same as in Example 8 except that the molar ratio “X: P: F” of 3,5-dimethylphenol (X), phenol (P) and formaldehyde (F) is 0: 1: 2. That is, a resin obtained by mixing only phenol (P) and formaldehyde (F) without using 3,5-dimethylphenol (X) as a resin component (abbreviated as PF resin) was used in Example 8. Is a granular molecular sieve carbon produced by carbonization under the same carbonization conditions. Each obtained molecular sieve carbon is defined as PF molecular sieve carbon of (10).

(10)のPF分子篩炭素についてCO2とCH4の吸着量を計測した。表4(b)にその測定結果、特性を示している。表4(b)のとおり、(10)のPF分子篩炭素はCH4の吸着量に比べてCO2の吸着量が多く、CO2の吸着量は、CH4の吸着量に比べて23倍の値を示している。このように、(X)の成分を入れないPF樹脂を炭化したPF分子篩炭素も分子篩炭素として有効に使用することができる。 The adsorption amount of CO 2 and CH 4 was measured for the PF molecular sieve carbon of (10). Table 4 (b) shows the measurement results and characteristics. Table 4 As (b), the adsorption amount of CO 2 in comparison with the adsorption amount of PF molecular sieve carbon CH 4 is large and the amount of adsorption of CO 2 is 23 times as compared with the amount of adsorption of CH 4 (10) The value is shown. Thus, PF molecular sieve carbon obtained by carbonizing a PF resin not containing the component (X) can also be effectively used as molecular sieve carbon.

(10)のPF分子篩炭素(P/X=∞)は、(9)のXPF分子篩炭素(P/X=20)に比べて、3,5−ジメチルフェノール(X)成分量をさらに減じでゼロにした例であるが、(10)のPF分子篩炭素(P/X=∞)、(9)のXPF分子篩炭素(P/X=20)共に良好なCO2の選択吸着特性を示していることからして、3,5−ジメチルフェノール(X)成分量が(9)のXPF分子篩炭素(P/X=20)と(10)のPF分子篩炭素(P/X=∞)の間の量であるXPF分子篩炭素についても同様に、良好なCO2の選択吸着特性をもつものと解される。 The PF molecular sieve carbon (P / X = ∞) of (10) is zero by further reducing the amount of 3,5-dimethylphenol (X) component compared to the XPF molecular sieve carbon (P / X = 20) of (9). The PF molecular sieve carbon (P / X = ∞) in (10) and the XPF molecular sieve carbon (P / X = 20) in (9) show good CO 2 selective adsorption characteristics. Therefore, the amount of the 3,5-dimethylphenol (X) component is an amount between the XPF molecular sieve carbon (P / X = 20) of (9) and the PF molecular sieve carbon (P / X = ∞) of (10). Similarly, certain XPF molecular sieve carbons are understood to have good CO 2 selective adsorption characteristics.

〈実施例10:XPF分子篩炭素〉
実施例10:XPF分子篩炭素は、3,5−ジメチルフェノール(X)とフェノール(P)とホルムアルデヒド(F)のモル比「X:P:F」を(1)1:1:4、(2)1:2:6、(3)1:3:8と変え、それぞれ混合して得られたXPF樹脂を電気炉中、N2雰囲気下、1000℃で30分間炭化して製造した粒状の分子篩炭素である。得られた各分子篩炭素を(1)〜(3)の各XPF分子篩炭素とする。
<Example 10: XPF molecular sieve carbon>
Example 10: XPF molecular sieving carbon has a molar ratio “X: P: F” of 3,5-dimethylphenol (X), phenol (P) and formaldehyde (F) of (1) 1: 1: 4, (2 ) 1: 2: 6, (3) Granular molecular sieves produced by carbonizing XPF resin obtained by mixing each mixture in an electric furnace in an N 2 atmosphere at 1000 ° C. for 30 minutes. Carbon. The obtained molecular sieve carbons are designated as XPF molecular sieve carbons (1) to (3).

(1)〜(3)のXPF分子篩炭素についてCO2のCH4の吸着量、吸着時定数を計測した。表5に(1)〜(3)のXPF分子篩炭素についてそれらの特性を示している。表5中、(1)〜(3)の各XPF分子篩炭素にいて、上段が吸着量、下段が吸着時定数である。 With respect to the XPF molecular sieve carbons (1) to (3), the adsorption amount and adsorption time constant of CH 4 of CO 2 were measured. Table 5 shows the characteristics of the XPF molecular sieve carbons (1) to (3). In Table 5, in each XPF molecular sieve carbon of (1) to (3), the upper part is the adsorption amount, and the lower part is the adsorption time constant.

表5のとおり、(1)〜(3)のXPF分子篩炭素はいずれもCH4の吸着量に比べてCO2の吸着量が多く、CO2の吸着量は、CH4の吸着量に比べて4.1〜11.1倍の値を示している。また、(1)のXPF分子篩炭素(P/X=1)のCH4/CO2の吸着時定数比は2.82、(2)のXPF分子篩炭素(P/X=2)のCH4/CO2の吸着時定数比は63.6、(3)のXPF分子篩炭素(P/X=3)のCH4/CO2の吸着時定数比は35.9であり、(2)〜(3)のXPF分子篩炭素では、CH4の吸着速度に対して、CO2の吸着速度が36〜63倍も速いことを示している。 As shown in Table 5, (1) ~ (3 ) XPF adsorption amount of CO 2 in comparison with the amount of adsorption of molecular sieve carbon are both CH 4 is large and the adsorption amount of CO 2, compared to the amount of adsorbed CH 4 The value is 4.1 to 11.1 times. Further, (1) the adsorption time constant ratio of CH 4 / CO 2 of XPF molecular sieve carbon of the (P / X = 1) 2.82 , CH of XPF molecular sieve carbon in (2) (P / X = 2) 4 / The adsorption time constant ratio of CO 2 is 63.6, and the adsorption time constant ratio of CH 4 / CO 2 of XPF molecular sieve carbon (P / X = 3) of (3) is 35.9, (2) to (3 ) XPF molecular sieve carbon shows that the adsorption rate of CO 2 is 36 to 63 times faster than the adsorption rate of CH 4 .

Figure 2009061448
Figure 2009061448

〈実施例5〜10の実験結果について〉
図6は、実施例5〜10の実験結果を基に、それらのデータを総合してCO2とCH4を含むガスに対するガス分離効果の有無を図示したものである。図6中、横軸は炭化温度であり、縦軸はフェノール樹脂の合成時の成分P(=フェノール)とX(=3,5−ジメチルフェノール)とのモル比(P/Xモル比)である。なお、図6中最上部の◎は、実施例9のPF分子篩炭素に相当している。
<About the experimental results of Examples 5-10>
FIG. 6 illustrates the presence or absence of the gas separation effect for the gas containing CO 2 and CH 4 by combining these data based on the experimental results of Examples 5 to 10. In FIG. 6, the horizontal axis represents the carbonization temperature, and the vertical axis represents the molar ratio (P / X molar ratio) between the component P (= phenol) and X (= 3,5-dimethylphenol) during the synthesis of the phenol resin. is there. 6 corresponds to the PF molecular sieve carbon of Example 9.

図6のとおり、P/Xモル比と炭化温度との関係で、図6中、点線Zの枠内の条件を満たすP/Xモル比のフェノール樹脂を使用し、これに対応して図6中、点線Zの枠内の炭化温度を満たす温度で炭化して製造したXPF分子篩炭素により、CO2とCH4を含むガスからCO2を選択的に吸着して分離することができる。 As shown in FIG. 6, a phenol resin having a P / X molar ratio that satisfies the conditions within the dotted line Z in FIG. 6 is used in relation to the P / X molar ratio and the carbonization temperature. Among them, CO 2 can be selectively adsorbed and separated from a gas containing CO 2 and CH 4 by XPF molecular sieve carbon produced by carbonization at a temperature satisfying the carbonization temperature in the frame of the dotted line Z.

〈実施例11:XPF分子篩炭素〉
以上の実験の一環として、本発明に係るXPF分子篩炭素が、CO2を選択的に吸着するほか、CH4とは限らず、N2等のガス成分についてはどのような吸着性能を持つのかについて試験した。図7はその結果の1例として、実施例7の(1)のXPF分子篩炭素〔表3の(1)参照〕による、吸着圧力に対するCO2とCH4とN2の吸着量を示した図である。
<Example 11: XPF molecular sieve carbon>
As part of the above experiment, the XPF molecular sieving carbon according to the present invention selectively adsorbs CO 2 , and is not limited to CH 4 , but what kind of adsorption performance is provided for gas components such as N 2 Tested. FIG. 7 is a graph showing adsorption amounts of CO 2 , CH 4, and N 2 with respect to the adsorption pressure by the XPF molecular sieve carbon of Example 7 (1) (see (1) of Table 3) as an example of the result. It is.

図7のとおり、CH4、N2は吸着されず、CO2は吸着され、その吸着量は圧力を上げるに伴い多くなっている。CH4、N2は共に95kPa以上でごく僅かに吸着されるだけで実質上吸着されなかった。このように、本発明に係るXPF分子篩炭素は、CH4、N2等を含むガスからCO2を選択的に吸着することができる。 As shown in FIG. 7, CH 4 and N 2 are not adsorbed, CO 2 is adsorbed, and the amount of adsorption increases with increasing pressure. Both CH 4 and N 2 were only slightly adsorbed at 95 kPa or more and were not substantially adsorbed. Thus, the XPF molecular sieve carbon according to the present invention can selectively adsorb CO 2 from a gas containing CH 4 , N 2 and the like.

〈実施例5〜11の実験結果についての考察〉
以上のほか、実施例5〜11の実験結果、実験過程での観察で明らかになったXPF分子篩炭素、PF分子篩炭素の性能は以下のとおりである。
(1) XPF分子篩炭素の原料となるPF樹脂とXF樹脂では、一般的にXF樹脂の方が炭化されやすく、細孔も小さい。これによりXPF分子篩炭素は、P/Xモル比が大きくなると細孔径が大きくなる。また、高温で炭化すると細孔が熱により収縮し、細孔径が小さくなる。しかし、実施例9のように、PF樹脂でも有効なCO2と選択吸着性能を有している。
(2) 炭化温度600℃ではP/X=1、P/X=2では吸着時定数の違いにより、吸着速度差による分離に用いることができる分子篩炭素が得られる。しかし、最適な炭化温度よりは多少低いと考えられ、細孔が未発達のため、これよりP/Xが大きい範囲では分子篩性能が発現しなかったためと解される。
(3) 炭化温度700℃の場合も、炭化温度600℃の場合と同様、やや炭化温度が低めであるが、吸着時定数の違いにより、吸着速度差によるCO2の選択的吸着に適した分子篩炭素が得られた。
(4) 800〜900℃の炭化温度が最適な炭化温度である。炭化時間も適当であり、広い範囲で特に平衡分離に適した分子篩炭素が得られた。
(5) 1000℃は炭化温度がやや高めであるため、さらに炭化が進み、CO2、CH4、共に吸着するようになったと考えられる。炭化時間次第では、平衡分離用の分子篩炭素、速度分離用の分子篩炭素共に製造可能である。
(6) 実施例5〜10の実験結果はCO2、CH4を含むガスからのCO2の選択的な吸着に関するものであるが、実施例11の結果などから考えると、CO2の選択的吸着分離についてはガスの種類とガス分子の大きさによって決定できるものと解される。
<Consideration of Experimental Results of Examples 5 to 11>
In addition to the above, the experimental results of Examples 5 to 11 and the performance of XPF molecular sieve carbon and PF molecular sieve carbon clarified by observation in the experimental process are as follows.
(1) In PF resin and XF resin, which are raw materials for XPF molecular sieve carbon, XF resin is generally more easily carbonized and has smaller pores. Thereby, the pore size of XPF molecular sieve carbon increases as the P / X molar ratio increases. Further, when carbonized at a high temperature, the pores shrink due to heat, and the pore diameter becomes small. However, as in Example 9, even PF resin has effective CO 2 and selective adsorption performance.
(2) When the carbonization temperature is 600 ° C., molecular sieve carbon that can be used for separation due to the difference in adsorption rate is obtained due to the difference in adsorption time constant at P / X = 1 and P / X = 2. However, it is considered that the temperature is somewhat lower than the optimum carbonization temperature, and the pores are not developed, so that the molecular sieve performance was not exhibited in the range where P / X was larger than this.
(3) When the carbonization temperature is 700 ° C., the carbonization temperature is slightly lower as in the case of the carbonization temperature of 600 ° C., but due to the difference in the adsorption time constant, the molecular sieve suitable for the selective adsorption of CO 2 due to the difference in adsorption rate Carbon was obtained.
(4) A carbonization temperature of 800 to 900 ° C. is an optimal carbonization temperature. Carbonization time was also suitable, and molecular sieve carbon particularly suitable for equilibrium separation was obtained in a wide range.
(5) Since carbonization temperature is slightly higher at 1000 ° C., it is considered that carbonization further proceeds and CO 2 and CH 4 are adsorbed together. Depending on the carbonization time, both molecular sieve carbon for equilibrium separation and molecular sieve carbon for velocity separation can be produced.
(6) Although the experimental results of Examples 5 to 10 relate to the selective adsorption of CO 2 from the gas containing CO 2 and CH 4 , considering the results of Example 11 and the like, the selective CO 2 is selected. It is understood that adsorption separation can be determined by the type of gas and the size of gas molecules.

実施例1:XPF分子篩炭素の特性を示す図Example 1: Diagram showing characteristics of XPF molecular sieve carbon 実施例1:XPF分子篩炭素の特性を示す図Example 1: Diagram showing characteristics of XPF molecular sieve carbon 実施例2:XPF分子篩炭素による、吸着圧力に対するCO2とCH4の吸着量を示した図Example 2: Graph showing the adsorption amount of CO 2 and CH 4 with respect to adsorption pressure by XPF molecular sieve carbon 実施例3:XPF分子篩炭素による、吸着圧力に対するCO2とCH4の吸着量を示した図Example 3: Graph showing the adsorption amount of CO 2 and CH 4 with respect to adsorption pressure by XPF molecular sieve carbon 実施例4:XPF分子篩炭素による、吸着圧力に対するCO2とCH4の吸着量を示した図Example 4: A graph showing adsorption amounts of CO 2 and CH 4 with respect to adsorption pressure by XPF molecular sieve carbon 実施例5〜10の実験結果を基に、それらのデータを総合してCO2とCH4を含むガスに対するガス分離効果の有無を示した図Based on the experimental results of Examples 5-10 showed the existence of the gas separation effect to the gas containing CO 2 and CH 4 by comprehensively their data Figure 実施例11:XPF分子篩炭素による各ガスについての吸着量を示した図Example 11: A graph showing the amount of adsorption for each gas by XPF molecular sieve carbon

Claims (22)

CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素であって、フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化してなることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 Molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 , which is formed by carbonizing a phenol resin synthesized from phenols and aldehydes, and that selectively adsorbs CO 2 Controlled molecular sieve carbon. CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素であって、難黒鉛化性フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化してなることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 Selectively adsorbs CO 2, a molecular sieve carbon having a controlled pore selectively the CO 2, characterized in that formed by carbonizing the synthesized phenolic resin from non-graphitizable phenols and aldehydes Molecular sieve carbon with controlled pores adsorbed. CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素であって、難黒鉛化性フェノール類と易黒鉛化性フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化してなることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 Molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 and is characterized by carbonizing a phenol resin synthesized from non-graphitizable phenols, graphitizable phenols and aldehydes. Molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorb CO 2 . 請求項3に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記難黒鉛化性フェノールがフェノールであり、易黒鉛化性フェノール類がジメチルフェノールであることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 The molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to claim 3, wherein the non-graphitizable phenol is phenol and the graphitizable phenol is dimethylphenol. Molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorb CO 2 . 請求項4に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記難黒鉛化性フェノールであるフェノールと易黒鉛化性フェノール類であるジメチルフェノールのモル比が1:0.5以上であることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 5. The molecular sieve carbon having controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to claim 4, wherein the molar ratio of phenol as the non-graphitizable phenol and dimethylphenol as the graphitizable phenol is 1: 0. Molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 , characterized by being 5 or more. 請求項4に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記難黒鉛化性フェノールであるフェノールと易黒鉛化性フェノール類であるジメチルフェノールのモル比が1:0.5〜20であることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 5. The molecular sieve carbon having controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to claim 4, wherein the molar ratio of phenol as the non-graphitizable phenol and dimethylphenol as the graphitizable phenol is 1: 0. Molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 , characterized in that it is 5-20. CO2を選択的に吸着する、フェノール(P)と3,5−ジメチルフェノール(X)とアルデヒドから合成したフェノール樹脂を炭化してなる細孔を制御した分子篩炭素であって、添付図面の図6において、縦軸のP/Xモル比と横軸の炭化温度との関係で、点線Zの枠内の条件を満たすP/Xモル比のフェノールを炭化してなることを特徴とする細孔を制御した分子篩炭素。 A molecular sieve carbon in which pores formed by carbonizing a phenol resin synthesized from phenol (P), 3,5-dimethylphenol (X) and an aldehyde, which selectively adsorbs CO 2 , are shown in the attached drawings. In FIG. 6, the pores are characterized by carbonizing a phenol having a P / X molar ratio that satisfies the conditions in the dotted line Z in relation to the P / X molar ratio on the vertical axis and the carbonization temperature on the horizontal axis. Controlled molecular sieve carbon. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記フェノール樹脂の炭化温度が600〜1200℃、炭化時間が15分以上であることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 The molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to any one of claims 1 to 7, wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 600 to 1200 ° C and a carbonization time of 15 minutes or more. Molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 characterized by the above. 請求項1〜7のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記フェノール樹脂の炭化温度が1000℃以下、炭化時間が15分以上であることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 The molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to any one of claims 1 to 7, wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 1000 ° C or less and a carbonization time of 15 minutes or more. Molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 characterized by 請求項1〜7のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記フェノール樹脂の炭化温度が800℃、炭化時間が60分であることを特徴とする細孔を制御した分子篩炭素。 The molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to any one of claims 1 to 7, wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 800 ° C and a carbonization time of 60 minutes. Molecular sieve carbon with controlled pores. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記細孔を制御した分子篩炭素がCO2を含むガスからのCO2の吸着分離用分子篩炭素であることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 In the molecular sieve carbon having controlled pores selectively adsorb CO 2 according to any one of claims 1 to 10, the adsorption molecular sieve carbon that is controlling the pores of CO 2 from gas containing CO 2 A molecular sieve carbon having controlled pores for selectively adsorbing CO 2 , which is a molecular sieve carbon for separation. 請求項1〜10のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記細孔を制御した分子篩炭素がCO2とCH4を含むガスからのCO2の吸着分離用分子篩炭素であることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 The molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to any one of claims 1 to 10, wherein the molecular sieve carbon with controlled pores is CO from a gas containing CO 2 and CH 4. A molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 , characterized in that it is a molecular sieve carbon for adsorption separation of 2 . 請求項1〜10のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素において、前記細孔を制御した分子篩炭素がCO2とN2を含むガスからのCO2の吸着分離用分子篩炭素であることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素。 The molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to any one of claims 1 to 10, wherein the molecular sieve carbon with controlled pores is CO from a gas containing CO 2 and N 2. A molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 , characterized in that it is a molecular sieve carbon for adsorption separation of 2 . CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素の製造方法であって、フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化することを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。 Selectively adsorbs CO 2, a method for producing a molecular sieve carbon having a controlled pore, fine to selectively adsorb CO 2, characterized by carbonizing a synthetic phenolic resin from phenol and aldehydes A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores. CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素の製造方法であって、難黒鉛化性フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化することを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。 Selectively adsorbs CO 2, a method for producing a molecular sieve carbon having a controlled pore, selectively CO 2, characterized by carbonizing a synthetic phenolic resin from non-graphitizable phenols and aldehydes For producing molecular sieve carbon with controlled pores adsorbed on the surface. CO2を選択的に吸着する、細孔を制御した分子篩炭素の製造方法であって、難黒鉛化性フェノール類と易黒鉛化性フェノール類とアルデヒド類から合成したフェノール樹脂を炭化することを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。 A method of producing molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorbs CO 2 , characterized by carbonizing a phenol resin synthesized from non-graphitizable phenols, graphitizable phenols and aldehydes. A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 . 請求項16に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記難黒鉛化性フェノール類がフェノールであり、易黒鉛化性フェノール類がジメチルフェノールであることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。 The method for producing molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to claim 16, wherein the non-graphitizable phenols are phenol and the graphitizable phenols are dimethylphenol. A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorb CO 2 . 請求項17に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記難黒鉛化性フェノール類であるフェノールと易黒鉛化性フェノール類であるジメチルフェノールのモル混合比を1:0.5〜20とすることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。 18. The method for producing molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to claim 17, wherein the molar mixture of phenol as the non-graphitizable phenols and dimethylphenol as the graphitizable phenols. A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores that selectively adsorb CO 2 , wherein the ratio is 1: 0.5-20. CO2を選択的に吸着する、フェノール(P)と3,5−ジメチルフェノール(X)とアルデヒドから合成したフェノール樹脂を炭化してなる細孔を制御した分子篩炭素の製造方法であって、添付図面の図6において、縦軸のP/Xモル比と横軸の炭化温度との関係で、点線Zの枠内の条件を満たすP/Xモル比のフェノール樹脂を炭化することを特徴とする細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。 A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores obtained by carbonizing phenol resin synthesized from phenol (P), 3,5-dimethylphenol (X) and aldehyde, which selectively adsorbs CO 2. In FIG. 6 of the drawing, a phenol resin having a P / X molar ratio that satisfies the conditions in the frame of the dotted line Z is carbonized by the relationship between the P / X molar ratio on the vertical axis and the carbonization temperature on the horizontal axis. A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores. 請求項14〜19のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記フェノール樹脂の炭化温度を600〜1200℃、炭化時間を15分以上とすることを特徴とする細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。 The method for producing molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to any one of claims 14 to 19, wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 600 to 1200 ° C and a carbonization time of 15 minutes. A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores characterized by the above. 請求項14〜19のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記フェノール樹脂の炭化温度が1000℃以下、炭化時間が15分以上であることを特徴とするCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。 The method for producing molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 according to any one of claims 14 to 19, wherein the phenol resin has a carbonization temperature of 1000 ° C or less and a carbonization time of 15 minutes or more. A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores for selectively adsorbing CO 2 , wherein: 請求項14〜19のいずれか1項に記載のCO2を選択的に吸着する細孔を制御した分子篩炭素の製造方法において、前記フェノール樹脂の炭化温度を800℃、炭化時間を60分とすることを特徴とする細孔を制御した分子篩炭素の製造方法。
The method of manufacturing a molecular sieve carbon having controlled pores selectively adsorb CO 2 according to any one of claims 14 to 19, the carbonization temperature 800 ° C. of the phenolic resin, the carbonization time and 60 minutes A method for producing molecular sieve carbon with controlled pores characterized by the above.
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