(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭原料の供給を連続的に受け、その供給された前記活性炭原料を連続的に加熱移送する炭化炉加熱室及び前記炭化炉加熱室の周囲を包み加熱する熱風通路を有し、前記供給を受ける前記活性炭原料の熱分解特性に応じて設定された炭化処理温度を制御して前記炭化物を製造する炭化炉と、
前記炭化炉から前記炭化物を連続的に受け入れて、前記炭化物を保管する少なくとも１台と、前記炭化物を保管した後、賦活活性化ガスの供給を受けて賦活を行う少なくとも他の１台からなり、前記炭化物が収容された賦活炉加熱室及び前記賦活炉加熱室の周囲を包み加熱する熱風通路を有する複数台の炭化物保管・賦活炉と、
前記炭化炉から得られた乾留ガス及び前記炭化物保管・賦活炉の保管の際に発生した乾留ガス及び前記炭化物保管・賦活炉の賦活の際に賦活活性化ガスを供給して生成した賦活発生ガスを燃焼させて得る熱風を前記炭化炉及び前記炭化物保管・賦活炉の熱風通路に送出する熱風発生炉と
を具備することを特徴とする活性炭製造装置。
【請求項２】
活性炭原料の供給を連続的に受け、その供給された前記活性炭原料を連続的に加熱移送する炭化炉加熱室及び前記炭化炉加熱室の周囲を包む熱風通路に前記供給を受ける活性炭原料の熱分解特性に応じて設定された炭化処理温度及び炭化処理時間を制御して前記炭化物を製造する工程と、前記炭化炉から前記炭化物の供給を受けて、前記炭化物を少なくとも１台の炭化物保管・賦活炉で保管し、他の少なくとも１台の炭化物保管・賦活炉で賦活活性化ガスの供給を受けて賦活を行う前記炭化物が収容された賦活炉加熱室及び前記賦活炉加熱室の周囲を包み加熱する熱風通路を有する保管または賦活を行う工程と、
前記炭化炉から得られた乾留ガス及び前記炭化物保管・賦活炉の保管の際に発生した乾留ガス及び前記炭化物保管・賦活炉の賦活の際に賦活活性化ガスを供給して生成した賦活発生ガスを燃焼させて熱風を得る熱風発生炉が、前記炭化炉及び前記炭化物保管・賦活炉の熱風通路にその熱風を送出する工程と
を具備することを特徴とする活性炭製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭の製造に関するもので、多種のバイオマスを原材料として、特性の異なった活性炭を製造できるエネルギ効率のよい活性炭製造装置及び活性炭製造方法に関するものである。ここで活性炭とは、木材や樹脂材等の有機物或いは石炭等を原料として製造される多孔質炭素である。
【背景技術】
【０００２】
活性炭の吸着性能は、活性炭の持つ比表面積や細孔容積によって大きく左右される。そして、比表面積、細孔容積は賦活反応の進行によって変化する。高比表面積または高細孔容積の活性炭を製造するには賦活温度を高くする方法、賦活ガス濃度を高くする方法、または、賦活時間を長くする方法等の方法がある。温度や濃度での対応は装置的にも、物理的にも限界が有るため、賦活時間を調整する方法が一般的である。吸着性能の高い活性炭の工業的製造は、大規模な連続式賦活装置にて長時間賦活を行う方法が採られる。
バイオマスからの活性炭の製造は、通常、炭化工程と炭化物を賦活する賦活工程とに分かれる。一般的には炭化をバイオマス発生地で行い、製品炭化物を集積して賦活工程を一括して行う方法が採られている。炭化工程と賦活工程を同時に加工する方法として、特許文献１乃至４に示す連続式に炭化と賦活を行う活性炭製造装置と、特許文献５及び特許文献６に示す非連続式（バッチ式）に炭化と賦活を行う活性炭製造装置とが提案されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１乃至引用文献４に示す従来の連続賦活方法にて高品位活性炭を製造するには、長時間の賦活反応を得る必要があり、非常に大きな規模の賦活装置が必要であった。こうした大規模装置において、性能の異なる活性炭を製造する賦活条件の変更は、炭化工程も含めた装置内の原料、製品を全て取り出した後に行う必要性から、生産面、エネルギ面でロスが多くならざるを得ない。このため、多品種生産には不向きであった。
また、特許文献１及び特許文献２は、同一キルン内にて炭化及び賦活を行う連続生産装置であり、特許文献３及び特許文献４は、連続式の炭化装置と連続式の賦活装置が連結されている連続生産装置である。何れの装置も賦活反応時間の操作範囲が狭く、製品活性炭の種類を多くすることができない。更に、特許文献１は賦活ガス濃度の調整ができないから、活性炭品質にバラツキを生じる。そして、特許文献４は炭化及び賦活工程で発生する可燃ガスが有効に利用されない。
特許文献５は同一熱処理炉にて炭化工程を行い、その後、賦活工程を行うという非連続方式であり、炭化時間と賦活時間との合計時間が１バッチの処理時間となるから、生産性が良くない。そのうえ、炭化工程で発生する可燃性ガスである乾留ガスを有効利用できず、エネルギ面でも効率が良くない。
【０００４】
そして、炭化工程と賦活工程を別で行うバッチ処理方法では、少量多品種生産に好適ではあるが、炭化の際に発生する可燃性ガスを有効利用できない。バッチ式賦活炉において、炭化物の賦活の終了後、製品の活性炭の取り出しは、賦活炉そのものの温度を冷却した後に行われる場合が多い。このような方法では炉の冷却時間、次加工の際の再昇温時間等により生産性が悪くなり、昇降温による熱容量のエネルギ損失が生じる。バッチ式賦活炉は、個々のバッチ毎の条件変更が容易であり多品種加工には有利であるが、熱効率及び生産効率がよくない。
一般に、間伐材、竹材、廃木材、その他バイオマスは全て活性炭の原材料になり得るが、現在のような活性炭生産方式及び装置では製造効率が非常に悪いことから、国内では未利用のバイオマスを利用しての活性炭製造は盛んになっていない。年間１５万トン以上の活性炭が国内で使用されているが、大部分が輸入品である。日本国内に広く薄く分布する多種のバイオマスを原料として、異なる性能を持つ種々の活性炭を製造できるエネルギ効率の良い小規模な活性炭製造装置が望まれていた。
そこで、出願人は、広く薄く分布するバイオマスを原料として多岐に渡って利用できる多品種の活性炭をエネルギ効率よく、かつ、生産効率よくできる活性炭製造装置を特許文献６として提供した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００-１５４０１２号公報
【特許文献２】特開２００４-３４００３号公報
【特許文献３】特開２００１-２２０１２０号公報
【特許文献４】特許３３２２３３８号公報
【特許文献５】特開２００５-６７９７２号公報
【特許文献６】特開２００８-１３３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献６に示す活性炭製造装置は、連続式に原材料を炭化する連続炭化炉と、前記連続炭化炉から排出される炭化物を収容する炭化物収容器と、前記連続炭化炉と前記炭化物収容器とを連結する第１連結部と、非連続式に炭化物を賦活する非連続賦活炉と、前記炭化物収容器と前記非連続賦活炉とを連結するとともに、前記炭化物収容器に収容している炭化物を前記非連続賦活炉へ移送する移送手段を有する第２連結部と、前記連続炭化炉から定量的に発生する乾留ガスと前記非連続賦活炉から発生する賦活生成ガスとを主燃料とし、前記乾留ガスと賦活生成ガスを同時に燃焼させることにより熱風を生成する熱風発生炉とを具備し、前記熱風発生炉にて発生した熱風を、前記連続炭化炉及び前記非連続賦活炉の熱源とするものである。
【０００７】
したがって、特許文献６によれば、活性炭の原材料である炭化物を連続生産し、この炭化物を連続炭化炉と非連続賦活炉とを間接的に連結している炭化物収容器に一時的に保管し、この炭化物収容器から炭化物をバッチ処理毎に条件変更が可能な非連続賦活炉に供給し賦活加工をするので、連続的に炭化加工し、多品種の活性炭を単一装置で製造することができる。
また、性能の異なる活性炭を製造する目的で賦活条件を変更したい場合、炭化工程は連続で加工を続け炭化物を炭化物収容器に移送し続けながらも、賦活工程は連続方式でないので、バッチ処理毎に賦活時間、賦活温度、賦活用酸化性ガス種等の変更が可能となる。賦活時間を変更する場合、炭化炉への原料供給速度を変更することで、炭化物収容器の容量を超過することなく、また炭化物が不足することなく加工を続けることが可能である。異なる品質の活性炭製造が必要な場合は、賦活工程を開始する前に要求される賦活条件を設定して加工を開始すればよいので、切換が簡単である。
【０００８】
賦活工程が終了した時点で賦活物は非連続賦活炉を冷却することなく移送手段によって冷却機に移送され、冷却機にて温度を下げた後、製品の活性炭として排出される。賦活物を冷却機に移送する間にも連続炭化炉は炭化工程を継続し、炭化物は前記炭化物収容器に収容され続ける。非連続賦活炉から冷却機へ賦活物の移送が完了した時点で、炭化物収容器から炭化物が非連続賦活炉へ移送され始める。所定量の炭化物が前記非連続賦活炉に移送完了された時点で、前記非連続賦活炉へ賦活ガスの供給が開始され賦活工程が始まる。非連続賦活炉でありながら賦活物の排出が装置を冷却することなく行えるためエネルギ損失が少なく、また、冷却昇温に必要な時間のロスもなくエネルギ効率、生産効率に優れた活性炭製造方法であり、活性炭製造装置でもある。
【０００９】
しかし、特許文献６のように非連続賦活炉にて賦活処理を行う場合、非連続賦活炉から賦活物を冷却機へ移送する時間と炭化物収容器から炭化物を非連続賦活炉へ移送する時間の合計は賦活反応を行うことができない時間であり、長時間の賦活反応が必要な活性炭製造装置としては効率が悪く、採算の面でも不利である。
【００１０】
そこで、本願発明は従来の問題点を解消すべく、賦活炉としての稼働効率を向上して、活性炭の生産性を向上できる活性炭製造装置と活性炭製造方法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明にかかる活性炭製造装置は、活性炭原料の供給を受けて前記活性炭原料を加熱移送する炭化炉加熱室及び前記炭化炉加熱室の周囲を包み加熱する熱風通路とを有し、前記供給を受ける前記活性炭原料の熱分解特性に応じて前記炭化物の温度または各温度での処理時間の設定が可能な前記炭化物を生成する炭化炉と、前記炭化炉から前記炭化物の供給を受けて、前記炭化物を保管する少なくとも１台と、前記炭化物を保管した後、賦活活性化ガスの供給を受けて賦活を行う少なくとも他の１台からなり、前記炭化物が収容された賦活炉加熱室及び前記賦活炉加熱室の周囲を包み加熱する熱風通路を有する複数台の炭化物保管・賦活炉と、前記炭化炉から得られた乾留ガス及び前記炭化物保管・賦活炉の保管の際に発生した乾留ガス及び前記炭化物保管・賦活炉の賦活の際に賦活活性化ガスを供給して生成した賦活生成ガスを燃焼させ、前記炭化炉及び前記炭化物保管・賦活炉の熱風通路にその熱風を送出する熱風発生炉とを具備するものである。
ここで、上記炭化炉は、前記炭化物を収容する筒状の炭化炉加熱室及び前記炭化炉加熱室の周囲を包む熱風通路を有するものであり、前記供給を受ける原材料の熱分解特性に応じた温度設定が可能な炭化炉であり、前記原材料の熱分解特性に応じた熱処理を施すことが可能であるから、活性炭前駆体として最適な炭化物を得ることができる。
【００１２】
また、上記炭化物保管・賦活炉は、前記炭化炉から排出された炭化物の供給を受ける賦活炉加熱室及び前記賦活炉加熱室の周囲を包む熱風通路とを有する。このとき、熱風通路に供給される熱風の温度は、熱風発生炉で発生する熱風の全量を補助バーナもしくは冷却空気等により調節した設定温度でも良いし、熱風通路に補助バーナ或いは冷却空気供給手段を設置して調節する設定温度でも良い。
このように、上記熱風発生炉は、ＬＰＧ等のガスを燃焼させる補助バーナを備え、前記炭化炉から得られた乾留ガス及び炭化物保管・賦活炉を保管炉として機能するときの乾留ガス及び炭化物保管・賦活炉を賦活炉として機能するときの賦活活性化ガスを供給して得られた賦活発生ガスを燃焼させ、前記炭化炉及び前記炭化物保管・賦活炉の熱風通路にその熱風を送出するものである。この熱風発生炉に備えられる補助バーナに与えられる燃料は、ＬＰＧ等のガスのみでなく灯油、軽油、重油などの液体燃料でも良い。なお、ヒータは前記炭化炉及び／または炭化物保管・賦活炉の一部または全部に直接配設してもよい。なお、熱風とは、１００〜１５００℃の空気の流体を呼ぶことする。
【００１３】
請求項２の発明にかかる活性炭製造方法は、活性炭原料の供給を受けて前記活性炭原料を加熱移送する炭化炉加熱室及び前記炭化炉加熱室の周囲を包み加熱する熱風通路とを有し、前記供給を受ける前記活性炭原料の熱分解特性に応じて前記炭化物の温度または各温度での処理時間の設定が可能な前記炭化物を生成する炭化炉と、前記炭化炉から前記炭化物の供給を受けて、前記炭化物を保管する少なくとも１台と、前記炭化物を保管した後、賦活活性化ガスの供給を受けて賦活を行う少なくとも他の１台からなり、前記炭化物が収容された賦活炉加熱室及び前記賦活炉加熱室の周囲を包み加熱する熱風通路を有する複数台の炭化物保管・賦活炉と、前記炭化炉から得られた乾留ガス及び前記炭化物保管・賦活炉の保管の際に発生した乾留ガス及び前記炭化物保管・賦活炉の賦活の際に賦活活性化ガスを供給して生成した賦活生成ガスを燃焼させ、前記炭化炉及び前記炭化物保管・賦活炉の熱風通路にその熱風を送出する熱風発生炉とを具備し、活性炭前駆体として最適な炭化物を製造し、前記炭化物を効率よく賦活して活性炭とする、エネルギ効率の良い活性炭製造方法である。
【００１４】
ここで、上記炭化炉は、前記活性炭原料或いは中間処理物或いは炭化物を移動する炭化炉加熱室及び前記炭化炉加熱室の周囲を包む熱風通路を有するものであり、前記供給を受ける活性炭原料の熱分解特性に応じて設定された温度に制御される。
また、上記炭化物保管・賦活炉は前記炭化炉から前記炭化物の供給を受けて、それを保持する保管炉として機能し、保管量が所定量に達した後、賦活活性化ガスの供給を受け賦活反応を行う賦活炉としての機能を有する。前記炭化物保管・賦活炉は、前記炭化物を賦活させる前記炭化物が収容された賦活炉加熱室及び前記賦活炉加熱室の周囲を包む熱風通路を有する。このとき、賦活炉加熱室の温度は賦活反応に必要な温度に設定され、熱風通路に供給される熱風により温度調節される。該熱風は熱風発生炉より供給されるので、熱風発生炉の温度を必要な温度に設定することにより賦活炉加熱室の温度を調節できることになる。
そして、上記熱風発生炉は、前記炭化炉から得られた乾留ガス及び炭化物保管・賦活炉から得られた賦活発生ガスを燃焼させ、前記炭化炉及び前記炭化物保管・賦活炉の熱風通路に熱風を送出するものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明の活性炭製造装置は、活性炭原料の供給を受け、その供給された活性炭原料を加熱して炭化物とする炭化炉は、炭化炉加熱室及びその周囲を包む熱風通路を有し、前記供給を受ける活性炭原料の熱分解特性に応じて設定された温度を維持するように制御し、適切な熱処理が行えることから賦活前駆体として適切な炭化物を製造できる。
【００１６】
また、前記炭化炉から炭化物の供給を受けて、前記炭化物が収容された賦活炉加熱室及び前記賦活炉加熱室の周囲を包む熱風通路を有する炭化物保管・賦活炉は、複数台有しているから、前記炭化炉から炭化物の供給を受けて保管する保管炉としての機能と、保管後の炭化物に賦活反応を施し活性炭とする賦活炉の機能とを持つ。前記炭化炉から連続して炭化物を受け入れ、一定量受け入れた後に直ちに賦活活性化ガスを供給し、賦活反応を開始できる。その他に保有する炭化物保管・賦活炉は、このとき炭化物保管炉として機能し、前記炭化炉から連続して排出される炭化物の保管を開始する。この保管機能は賦活炉として機能している他の炭化物保管・賦活炉が賦活を終了し賦活物を冷却機へ移送完了する時点まで継続する。その後、賦活活性化ガスの供給を受け賦活処理を開始する。このように、炭化物保管・賦活炉を２台以上有することにより前記炭化炉から連続的に炭化物の供給を受け入れつつ、賦活処理を非連続式のバッチ処理で行うことができるから、長時間が必要な賦活処理でありながら連続炭化炉群の生産性を損なうことなく活性炭の製造が可能となる。更に、賦活活性化ガス量を任意に設定することにより、同時間の賦活反応であっても異なる機能を持つ活性炭を製造することが可能となる。または、賦活活性化ガスの供給量を変えずに賦活反応時間を変化させることにより異なる性能の活性炭を製造することが可能となる。
【００１７】
賦活処理機能を持つ賦活炉が１台の場合は、炭化物を保管する設備の必要保管量は賦活反応時間及び賦活処理が終了した賦活炉から賦活物を冷却機に移送する時間の合計時間を通して連続炭化炉群から炭化物を受け入れるに十分な量でなければならない。また、炭化物保管設備から炭化物を賦活炉へ移送する時間は賦活処理を行うことができない。しかし、本発明では炭化物保管・賦活炉を複数有し、各々が炭化物保管機能と賦活機能を併せ持つことから高い生産性を維持できる。
炭化炉から発生する乾留ガスと、炭化物を保管する機能として働く炭化物保管・賦活炉から発生する乾留ガスと、賦活炉として機能する炭化物保管・賦活炉から発生する賦活発生ガスを燃焼させて熱風を発生する熱風発生炉から、熱風ダクトを通じ炭化物保管・賦活炉の熱風通路及び炭化炉の熱風通路に熱風が供給される。供給される熱風は炭化物保管・賦活炉及び炭化炉の温度制御用エネルギとして使用される。活性炭原料を活性炭にする処理で発生する可燃性ガスを燃焼して得られる熱風を活性炭製造エネルギとして利用するから、新たに外部から追加する燃料を最小化できる。
【００１８】
請求項２の発明の活性炭製造方法は、活性炭製造の最初の処理としての炭化処理を行う炭化炉は、炭化炉加熱室及びその周囲を包む熱風通路を有し、活性炭原料は炭化炉加熱室に供給され熱処理を施される。活性炭原料となる有機物は個々に熱分解特性を持っており、該熱分解特性に応じた熱処理を施すことが重要である。炭化炉加熱室の温度は熱分解特性に応じた温度に設定され、熱風通路を通過する熱風により該設定温度は調整維持できる。適切な熱処理により賦活前駆体として適切な炭化物を製造できる方法である。
【００１９】
また、前記炭化炉から炭化物の供給を受けて、前記炭化物が収容された賦活炉加熱室及び前記賦活炉加熱室の周囲を包む熱風通路を有する炭化物保管・賦活炉は、複数台有しており、かつ前記炭化炉から炭化物の供給を受けて保管する保管炉としての機能と、保管後の炭化物を他の装置に移動することなく賦活できる賦活炉としての機能と、を併せ持つので炭化炉からの炭化物供給を連続して受け入れることができ、更に、賦活工程への切り替え時間を無くすことができる、生産性の高い製造方法である。
また炭化炉から発生する乾留ガスと、炭化物を保管する機能として働く炭化物保管・賦活炉から発生する乾留ガスと、賦活炉として機能する炭化物保管・賦活炉から発生する賦活発生ガスとを燃焼して熱風を発生する熱風発生炉から熱風は熱風ダクトを通じ炭化物保管・賦活炉の熱風通路及び炭化炉の熱風通路に供給される。供給される熱風は炭化物保管・賦活炉及び炭化炉の温度制御用エネルギとして使用される。活性炭原料を活性炭にする工程で発生する可燃性ガスを燃焼して得られる熱風を活性炭製造エネルギとして利用するから、新たに外部から追加する燃料を最小化できる方法である。
結果、処理する活性炭原料の熱分解特性に応じた炭化処理が可能な炭化炉と、炭化物を効率よく賦活できる炭化物保管・賦活炉と、活性炭製造に必要なエネルギを発生可燃ガスの燃焼により得られるエネルギにて代替できる活性炭製造方法を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施の形態１の活性炭製造装置における全体を側面視した概略構成を示す説明図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１の活性炭製造装置における炭化炉の配置全体を平面視した概略構成を示す説明図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１の活性炭製造装置における連続炭化炉群の活性炭原料及び熱風の動きを示す概略構成を示す説明図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１の活性炭製造装置における炭化物保管・賦活炉の活性炭原料及び熱風の動きを示す概略構成を示す説明図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２の活性炭製造装置における炭化物保管・賦活炉の活性炭原料及び熱風の動きを示す概略構成を示す説明図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態１の活性炭製造装置における炭化炉群を分解した基本的構成を示す斜視図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態１の活性炭製造装置における炭化物保管・賦活炉を分解した基本的構成を示す斜視図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態１の活性炭製造装置で使用する各種原材料の温度の依存性を測定する熱分解特性図（Ｔｇ特性図）である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、実施の形態において、図示の同一記号及び同一符号は、同一または相当する機能部分であるから、ここではその重複する説明を省略する。
【００２２】
［実施の形態］
本実施の形態の活性炭製造装置１は、原材料の熱分解特性に応じた個々の設定温度に対し温度制御を行い、かつ、設定した滞留時間を個々に持つ６台の炭化炉からなる連続炭化炉群１０、連続炭化炉群１０で製造した炭化物を保管し、または賦活する炭化物保管・賦活炉２０は、２台からなる炭化物保管・賦活炉２０Ａ，２０Ｂで構成されている。連続炭化炉群１０及び炭化物保管・賦活炉２０から発生する乾留ガスと、炭化物保管・賦活炉の中で賦活を行っている際に賦活活性化ガスを供給して発生する賦活発生ガスとを燃焼させる熱風発生炉３０、活性炭原料が含有する水分を除去する乾燥機４０、製造された賦活物を冷却する冷却機５０を具備している。
【００２３】
本実施の形態の活性炭製造装置１において、温度制御を行う連続炭化炉群１０（共通的事項は「１０」で示し、各炉は「アルファベット」を付記する）、即ち、温度制御を行う６台からなる連続炭化炉群１０は、本発明を実施する場合には、少なくとも１台以上の炭化炉にて構成されるとすることができる。好ましくは、その上限は１０台程度にあり、勿論、１１台以上が実施できないことを意味するものではなく、その効果が出難いことを意味する。
【００２４】
活性炭原料の熱分解特性は通常熱天秤装置にて解析される。活性炭原料を熱天秤にて無酸素状態で徐々に昇温していくと原料の重量が低減する。これは原料が熱によってガス化することによる。活性炭原料によって低減開始温度、急速に低減する温度、急速低減が収まる温度等が異なる。複数の炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆを持つことにより、各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆでの処理温度を個別に設定することにより各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆでの活性炭原料のガス化量を調整することができる。
活性炭を製造する賦活原料としての最適な炭化物は、かさ密度が高い炭化物であり、高いかさ密度の炭化物を得るには急激なガス化を避けなければならない。急激なガス化は活性炭原料の内部から多量のガスが噴出することになり、炭化物の膨張を誘引する。この結果、炭化物のかさ密度は低下し、この炭化物は活性炭前駆体として好適でなくなる。したがって、急激なガス化を避け徐々にガス化をすることが重要である。連続炭化炉群１０の個々の炭化炉設定温度を活性炭原料の熱分解特性に従って設定することにより急激なガス化を避けることができる。本実施形態では炭化炉１０Ａから炭化炉１０Ｆに従って徐々に高い温度に設定する。
【００２５】
本実施の形態における連続炭化炉群１０は、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの６台を１組としているが、本発明を実施する場合には、外部から活性炭原料の供給を受け、その供給された活性炭原料を加熱して炭化物とする初段の炭化炉１０Ａと、その連続炭化炉群１０の炭化物を次の段に排出する終段の炭化炉１０Ｆの２台でも最小限度の台数として可能である。通常、３台以上が使用される。
【００２６】
連続炭化炉群１０は、活性炭原料を炭化させる処理が行われ軸方向に並べて複数併設される炭化炉により構成されている。連続炭化炉群１０の初段から終段の間に前記初段から前記終段を含み複数段配設し、処理物である活性炭原料が熱処理されながら移動する円筒状の炭化炉加熱室１１及び炭化炉加熱室１１の周囲を包む外周が閉じた熱風通路１３を有し、供給を受ける活性炭原料の熱分解特性に応じて設定された温度を維持するための熱風が流れている。連続炭化炉群１０は、炭化炉加熱室１１Ａ,・・・１１Ｆがモータ、ギア、チェーンにより構成される回転手段により回転するように設定されている。連続炭化炉群１０の炭化炉加熱室１１の内壁にはスクリューコンベア１２が中心軸１４と同軸に備えられており、活性炭原料は撹拌されることにより均一に加熱されるように設定されている。スクリューコンベア１２により活性炭原料は、回転によって撹拌され、回転毎に初段の炭化炉１０Ａ（図２の右上）の入口から炭化炉１０Ｆの終段の右側に向かって交互に下方に移動するように設定されている。連続炭化炉群１０の回転速度、即ち、搬送速度を調整することにより、連続炭化炉群１０の内部の滞留時間が設定できる。前述した温度と共に任意の炭化時間を確保できる。
【００２７】
図８は３種類の原料の熱分解特性を表している。原材料Ｐは合成樹脂であり、原材料Ａ、原材料Ｂは異なる植物性バイオマスである。
原材料Ａを本実施の形態で加工する場合の事例を説明する。まず、炭化炉１０Ａの温度設定は２００℃とする。原材料は室温から２００℃まで設定された滞留時間４０分で熱処理される。連続して移送される次の炭化炉２０Ｂでは設定温度３００℃とする。活性炭原料は設定された処理時間４０分にて２００℃から３００℃まで熱処理される。次に送られる炭化炉１０Ｃは３４０℃に設定され、被処理物は設定された滞留時間４０分で熱処理される。次に送られる炭化炉１０Ｄは３７０℃に設定され、活性炭原料は設定された滞留時間４０分で熱処理される。次に送られる炭化炉Ｅは５００℃に設定され、活性炭原料は設定された滞留時間３０分で熱処理される。次に送られる炭化炉１０Ｆは７００℃に設定され、被処理物は設定された滞留時間２０分で熱処理される。
この連続炭化炉群１０に対する設定は、例示であり、実施する場合には、他の条件に設定してもよい。特に、処理時間は、各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆが同一または順次短時間になっておれば、炭化炉１０Ａで活性炭原料の投入量を調整する必要性がなくなる。
【００２８】
各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆは、各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆが同一サイズでもよいし、サイズの異なるものでもよい。また、この各炭化炉は、公知のロータリーキルンとすることができる。このロータリーキルンは、同一サイズの円筒キルンであってもよいし、サイズの異なる円筒キルンであってもよい。一般に、例えば、ロータリーキルンには被処理物のキルン入口からキルン出口に移動させるための移送手段を設けている。その手法は、キルンに傾きを設ける方法、キルン本体の内壁に送り羽根を設ける方法、キルンを貫通するスクリューコンベアを設ける方法等がある。被処理物のキルン入口からキルン出口に順次移動させることができればよい。各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆとしてのキルンは熱風通路１３によって包まれる構造になっている。通過する熱風の温度と量は各々ダンパー等の調整手段を経て各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの熱風通路１３に供給される。この方法により各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの設定温度は維持される。
【００２９】
本実施の形態の炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆは、図６に示すように、全てが略同一構造である。中心軸１４を同心とし、活性炭原料を一方の端部から他方の端部に移動させる略円筒状の炭化炉加熱室１１には、中心軸１４と同心状態に回転するスクリューコンベア１２が配設され、活性炭原料を一方の端部から他方の端部に移送する。その炭化炉加熱室１１の外周は炭化炉加熱室１１の周囲を包む熱風通路１３になっており、活性炭原料の温度特性に応じて供給される熱風の通路が形成されている。
この熱風通路１３も、一方の端部から他方の端部に熱風が移動するように、円筒状の炭化炉加熱室１１の外周を軸方向に熱風が移動する形態となっている。なお、炭化炉加熱室１１の外周に螺旋状に熱風を導くフィンを設けてもよい。
【００３０】
炭化炉加熱室１１内は、スクリューコンベア１２が搬送する活性炭原料から熱分解ガスである乾留ガスが発生する。通常、熱分解の結果、水蒸気、二酸化炭素、揮発性有機化合物等が乾留ガスとして発生する。各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆで発生する乾留ガスは、まとめられて或いは個別に熱風発生炉３０に送出される。なお、念のため記載するが、活性炭原料の連続炭化炉群１０から炭化物保管・賦活炉２０、冷却機５０までの処理は、空気を断った処理であってもよいし、若干の空気を吹き込む方法であってもよい。
【００３１】
炭化炉１０Ａで活性炭原料を熱処理した処理物は、内部にスクリューコンベアを内蔵させた原料移送管路６１を経て、次の炭化炉１０Ｂに搬送される。活性炭原料を熱処理する円筒状の炭化炉加熱室１１及び炭化炉加熱室１１の周囲を包む熱風通路１３内を熱風が通過するのは、他の炭化炉１０Ｃ，・・・，１０Ｆの何れも同じである。原料移送管路６１は図１の紙面の表側に位置し、炭化炉１０Ｂ側に炭化炉１０Ａでの処理物が搬送される。炭化炉１０Ｂから炭化炉１０Ｃには図１の紙面の裏側に位置する原料移送管路６２で、また、炭化炉１０Ｃから炭化炉１０Ｄには原料移送管路６３で、炭化炉１０Ｄから炭化炉１０Ｅには原料移送管路６４で、炭化炉１０Ｅから炭化炉１０Ｆには原料移送管路６５で、処理物は順次熱分解され有機物から炭化物へと変化しながら移送される。
【００３２】
炭化物保管・賦活炉２０（共通的事項は「２０」で示し、各炉は「アルファベット」を付記する）は、連続炭化炉群１０にて炭化された炭化物を同時に賦活処理する量になるまで受け入れる炭化物の保管炉として機能する。所定の設定量を受け入れた後、受け入れた炭化物に対し賦活活性化ガスを供給し、賦活化反応させて賦活物、即ち、活性炭とする。
よって、各炭化物保管・賦活炉２０は保管炉及び賦活炉として機能する。賦活炉の機能と保管炉の機能とを持つ炭化物保管・賦活炉２０とすることで、賦活処理の生産性を向上できる。即ち、賦活反応が終了し、賦活物を冷却機５０へ排出する時間も他の炭化物保管・賦活炉２０Ａまたは炭化物保管・賦活炉２０Ｂが保管炉として炭化物を受け入れており、賦活物を冷却機５０へ排出し終わった時点で、この炭化物保管・賦活炉２０は炭化炉群から炭化物を受け入れ始め炭化物の保管炉として機能する。それまで炭化物を受け入れていた炭化物の保管炉は賦活炉として賦活処理を開始する。
【００３３】
炭化物保管・賦活炉２０は、賦活炉加熱室２１と熱風通路２２とによって構成されている。図７に示すように、軸方向に設定された略円筒体を有する賦活炉加熱室２１と、賦活炉加熱室２１の外側領域に同軸状に形成された熱風通路２２で覆われた構造となっている。炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１はモータ、ギア、チェーン等により構成される回転手段により回転するようになっている。そして、賦活炉加熱室２１の内側には複数枚の撹拌羽根２３が配設されており、賦活炉加熱室２１の回転により被処理物を撹拌し、均一な賦活反応が生じるようにしている。
【００３４】
炭化物が所定の設定量に到達するまで、炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１Ａまたは賦活炉加熱室２１Ｂは炭化物を受け入れ、炭化物の保管炉として機能する。賦活炉加熱室２１Ａまたは賦活炉加熱室２１Ｂの内壁には撹拌羽根２３を有しており、撹拌羽根２３によって炭化物が撹拌されている。この撹拌羽根２３は賦活炉加熱室２１では炭化物が存在する内壁に配設され、出口まで配設されている。なお、本実施の形態の炭化物保管炉２０は内蔵する賦活炉加熱室２１の回転方向を定期的に変更することにより、処理物の偏在を防いでいる。
【００３５】
即ち、撹拌羽根２３の角度は賦活炉加熱室２１の内部に収納した炭化物を入口部から出口部に移行させる角度を持つように設定されており、賦活炉加熱室２１の中の被処理物である炭化物は、賦活炉加熱室２１の入口方向へ押しやられる力を受け、若干、入口部に移動するように設定されている。賦活炉加熱室２１の回転方向は正転逆転を繰り返すようプログラムされており、賦活炉加熱室２１中の炭化物が出口側或いは入口側に偏ることはない。
なお、賦活が終了し賦活物を排出する時は、賦活炉加熱室２１の回転を逆にすることにより賦活物の排出が可能となる。
賦活炉加熱室２１の温度は、賦活炉加熱室２１を同心円状に取り巻く熱風通路２２を通過する熱風によって保たれる。炭化物保管・賦活炉２０Ａ、２０Ｂの各々の熱風通路２２への熱風は、熱風発生炉３０から供給される。供給方法としては連続炭化炉群１０に対し並列分岐でもよいし、直列でもよい。直列の場合は賦活炉として稼働している炭化物保管・賦活炉２０に最も高い温度の熱風が最初に通過するようにダンパーを設けると良い。
【００３６】
炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの炭化炉加熱室１１と同様に、炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１には、その外側に同心円状の空間からなる熱風通路２２を形成しており、熱風はその熱風通路２２を通過する。賦活炉加熱室２１の円筒体の外壁と、炭化物保管・賦活炉２０の円筒体の端部との間は特定方向の空気の流れ以外はシールされ、熱風の通路以外からの熱風の漏れを防いでいる。炭化物保管・賦活炉２０に対しては、炭化物保管・賦活炉２０での賦活を効率よく行う賦活活性化ガスが供給される。この賦活活性化ガスとしては水蒸気、二酸化炭素、酸素、空気またはそれらの２種類以上の混合ガス等が使用できるが、本実施の形態では賦活活性化ガスとして、水蒸気（Ｈ２Ｏ）のみを供給している。水蒸気は瞬時に過熱水蒸気となり賦活化に供するものである。
賦活処理が終了した賦活物は賦活炉として機能する炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１を逆回転し、撹拌羽根２３と排出手段及び移送手段により冷却機５０へ移送される。賦活炉として機能していた炭化物保管・賦活炉２０は冷却されず温度を保っているので、賦活物の排出が完了した時点で連続炭化炉群１０から排出される炭化物の保管炉として炭化物を受け入れることができる。また、そのようにして使用すると熱効率が良い。
【００３７】
本実施の形態の炭化物保管・賦活炉２０Ａと炭化物保管・賦活炉２０Ｂは、一方が連続炭化炉群１０から炭化物の保管炉として炭化物を受け入れているとき、他が賦活活性化ガスを供給して賦活処理を行う賦活炉として機能している。したがって、従来の保管槽を設けるという技術では連続炭化炉群１０からの炭化物を保管している保管槽から炭化物を賦活炉に受け入れ始めて、受け入れが完了するまでの時間と、その後賦活活性化ガスを供給して炭化物に賦活反応を施す賦活が完了するまでの時間と、賦活物を冷却機に搬出し始め完了するまでの時間との合計時間が賦活炉としての１サイクルであり、炭化物を受け入れる時間と賦活物を排出する時間の合計時間は賦活工程を行っていない時間であった。炭化物保管・賦活炉２０を複数台持つことによって、長時間の反応が必要な賦活工程を常に行うことができ生産性を向上できる。
【００３８】
賦活処理時間の終了時には、炭化物保管・賦活炉２０を冷却することなく、賦活炉加熱室２１の回転方向を逆にすることにより撹拌羽根２３により活性炭となった賦活物は賦活炉加熱室２１から排出される。そして、炭化物保管・賦活炉２０から送給された賦活物は冷却機５０で冷却される。
熱風発生炉３０は、乾留ガス及び賦活発生ガス及び空気を混合し、燃焼させるものであり、熱風発生炉３０内の熱風温度は、設定温度よりも高い場合は冷却空気を注入することにより、設定温度よりも低い場合はバーナ３１により追加化石燃料を燃焼することにより、設定温度に保たれる。また、熱風発生炉３０は、熱風ダクト３６を介して炭化物保管・賦活炉２０に接続され、熱風発生炉３０で発生した熱が熱風ダクト３６を経由して炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１の周囲の熱風通路２２に送られ、賦活炉加熱室２１の温度を所定の温度に保つように構成されている。
賦活炉加熱室２１と炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの炭化炉加熱室１１とは、熱風ダクト７１，・・・，７６を介して接続され、熱風は熱風通路２２から熱風通路１３へ流れ、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆを設定された所定の温度に保つように構成されている。即ち、乾留ガス、賦活発生ガスは熱風発生炉３０の内部で燃焼され、発生した熱風は熱風ダクト３２から炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１に、そして、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの炭化炉加熱室１１と直列に繋がっている。活性炭原料、炭化物、賦活物等は、熱風発生炉３０から供給される熱風と直接に接することがない。
【００３９】
この熱風発生炉３０から出力された高温度の熱風は、熱風ダクト３６を介して１台または２台の炭化物保管・賦活炉２０に供給される。炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１にて炭化物に施される賦活反応に要するエネルギを与えたことによって若干温度が降下した熱風は、連続炭化炉群１０に配設された熱風ダクト７１に供給される。本実施の形態の熱風ダクト７１は、図２の平面図において、炭化炉１０Ｆの左側に接続され、炭化炉１０Ｆの熱風通路１３Ｆを熱風が右方向に流れ、炭化炉１０Ｆの熱風通路１３の右から炭化炉１０Ｅの熱風通路１３Ｅに繋がれ、熱風は順次ジグザグに熱風通路１３を通過して、炭化炉１０Ａの熱風通路１３Ａの右側から炭化炉１０Ａの熱風通路１３Ａを左に移動し、最終的には、炭化炉１０Ａの右側に接続された熱風ダクト７６から、炭化炉１０Ａの炭化炉加熱室１１Ａの周囲の熱風通路１３Ａを熱風が左方向に流れ、炭化炉１０Ａの熱風通路１３Ａから乾燥機４０の熱風供給管路４４に繋がっている。
【００４０】
各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの各々には、熱風ダクト７１，・・・，７６が連結配設され、図示しないダンパーが供給口側に配設されている。したがって、炭化炉１０Ｆ側では温度が高いが炭化炉１０Ａに行くに従って、温度が低くなるように設定されている。即ち、熱風ダクト７１，・・・，７６には各々ダンパーを有していてその開度によって熱分解特性図（Ｔｇ特性図）に従って設定された温度に制御する。
本実施の形態では、熱風ダクト７１，・・・，７６が連結配設されているが、熱風ダクト７１から熱風供給管路４４まで直結させた熱風ダクトを設け、その直結させた熱風ダクトから各ダンパーを介して炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆに導き、それら炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆからの排出を別の排出路に導き排出する構成とすることもできる。このときも、最終の図示しない熱風ダクトはダンパーを介して一括し、熱風供給管路４４を介して乾燥機４０に送るのが望ましい。
【００４１】
連続炭化炉群１０の炭化の際に発生する乾留ガスと、炭化物保管・賦活炉２０が保管炉として機能しているとき発生する乾留ガスと、炭化物保管・賦活炉２０が賦活炉として機能しているとき発生する賦活発生ガスとまとめられて、或いは各々独立して熱風発生炉３０に供給される。供給された賦活活性化ガスの未反応分は賦活発生ガスと共に熱風発生炉３０に搬送される。
熱風発生炉３０には起動初期に使用されるＬＰガス等の燃焼用のバーナ３１を有していて、ＬＰガスを用いて燃焼させるバーナ３１の点火によって、本実施の形態の活性炭製造装置１が起動可能となる。しかし、本実施の形態の活性炭製造装置１が定常運転状態となると、乾留ガスと賦活発生ガスが主燃料として働きＬＰガスの供給は最小限またはゼロとなる。
【００４２】
連続炭化炉群１０で発生する乾留ガスは、乾留ガス移送管８１，８２を経由して熱風発生炉３０に送られる。また、炭化物保管・賦活炉２０の中の賦活炉として機能する炉で発生した賦活発生ガスも賦活発生ガス移送管８５を経由して熱風発生炉３０に送られる。賦活処理に使用する賦活活性化ガスとして供給される水蒸気の全てが反応に寄与するわけではなく、一部の水蒸気は賦活発生ガスに変化せず水蒸気のまま残る。この未反応水蒸気も賦活発生ガスと同様に賦活発生ガス移送管８５により熱風発生炉に送られる。燃焼用空気は図に記していない方法によって供給され、乾留ガス、賦活発生ガスと混合され完全燃焼する。また、乾留ガス移送管８１，８２も、各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから各々が熱風発生炉３０に独立して供給してもよい。
【００４３】
乾燥機４０は、冷却機５０と同様に図示しない撹拌羽根を有するミキサーの構造を有している。即ち、ホッパよりドラムに活性炭原料を供給すると、内周に図示しない撹拌羽根を設けたドラムの回転により、ドラムの内部で撹拌羽根が活性炭原料を撹拌する。このドラムには、熱風ダクト７１，・・・，７６を通過してきた熱風及び炭化炉１０Ａで使用された熱風が供給され、それらによって活性炭原料が乾燥される。
本発明を実施する場合には、熱風供給管路４４からの熱風を使用しない構成とすることもできるし、炭化炉１０Ａで使用された熱風が入らないようにし、熱風供給管路４４からの余剰の熱風のみを使用する構成とすることもできる。このときの熱エネルギは、稼働条件によって相違するが、乾燥機４０内で原材料が過乾燥になる場合は、熱風供給管路４４を閉じることもできる。
特に、活性炭製造装置１に乾燥機４０を付設し活性炭原料の含水率を一定にすると、炭化炉１０Ａで水分を蒸散させるためのエネルギを少なく一定化でき、温度調整が行いやすくなる。この乾燥機４０は水分を除去するのが目的であるから、必ずしもその構造は、本実施の形態の構造に拘る必要はない。
【００４４】
冷却機５０は図示しない撹拌羽根が回転する回転容器５１に賦活工程を終了した賦活物、即ち、活性炭が炭化物保管・賦活炉２０から供給される。活性炭が収容された円筒状の回転容器５１は、図に示さない冷却手段によって取り巻かれており、内部の高温賦活物を間接的に冷却する構造になっている。本実施形態では回転容器５１を取り巻く水冷ジャケットにより冷却されている。冷却された賦活物は図に示さない排出手段によって冷却機５０より排出される。
【００４５】
本実施の形態の炭化物保管・賦活炉２０Ａと炭化物保管・賦活炉２０Ｂは、２台の炭化物保管・賦活炉を使用する事例で説明したが、３台の炭化物保管・賦活炉２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃを使用することもできる。図５はその実施の形態を示すものである。
図５において、３台の炭化物保管・賦活炉２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、炭化物保管・賦活炉２０と同じ構造である。その間に冷却機５０と同一構造の冷却機５０Ａ及び冷却機５０Ｂが配設されている。冷却機５０Ａは炭化物保管・賦活炉２０Ａと炭化物保管・賦活炉２０Ｂの賦活物である活性炭を高温の状態で受け入れ冷却して排出する。また、冷却機５０Ｂは炭化物保管・賦活炉２０Ｂと炭化物保管・賦活炉２０Ｃの賦活物である活性炭を高温の状態で受け入れ冷却して排出する。即ち、炭化物保管・賦活炉２０Ｂは冷却機５０Ａまたは冷却機５０Ｂが選択できる。
【００４６】
炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１の上部には、図１に示すように、炭化炉１０Ｆの炭化炉加熱室１１Ｆの処理物である炭化物の到達端部に炭化物の通過孔１８が設けられていて、その通過孔１８はスクリューコンベア２８を介して炭化物保管・賦活炉２０Ａと炭化物保管・賦活炉２０Ｂにスクリューコンベア２４を配設している。炭化物保管・賦活炉２０Ａと炭化物保管・賦活炉２０Ｂに対する保管はスクリューコンベア２８の回転方向とスクリューコンベア２４の回転方向によって決定される。
また、炭化物保管・賦活炉２０Ｃには、スクリューコンベア２９を介して通過孔１８の賦活炭化物を移送する。即ち、スクリューコンベア２８はスクリューコンベア２９と直結されており、スクリューコンベア２８とスクリューコンベア２９の回転方向によって、炭化物保管・賦活炉２０Ａと及び炭化物保管・賦活炉２０Ｂ側か、炭化物保管・賦活炉２０Ｃ側かが決まる。
【００４７】
本実施の形態の炭化物保管・賦活炉２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃは、例えば、炭化物保管・賦活炉２０Ａを炭化炉１０Ｆからの賦活炭化物を供給する保管炉として機能しているとき、炭化物保管・賦活炉２０Ｂを賦活反応に携わる賦活炉として機能させ、そして、炭化物保管・賦活炉２０Ｃからは冷却機５０へ賦活物を排出するように各々の工程を独立して進行させることができ、或いは、長時間の賦活反応が必要な場合は時間差を設けて２台以上で賦活工程を行うことができる。炭化した活性炭原料の保管及び賦活及びその取り出し作業に要する時間を軽減し、生産性を向上できる。
なお、４台の場合も同様に連結でき、４台以上の場合も、同様に連結できる。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態の活性炭製造装置による活性炭製造方法を説明する。
乾燥機４０に搬入された活性炭原料は、乾燥機４０内に供給され、乾燥され、乾燥された活性炭原料はスクリューコンベア４５で炭化炉１０Ａに持ち上げ、その炭化炉加熱室１１Ａに供給される。設定量の原材料が炭化炉１０Ａに供給され、スクリューコンベア１２Ａの回転、即ち、連動する炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの各炭化炉加熱室１１の回転により、各炭化炉加熱室１１Ａはその炭化炉加熱室１１Ａの周囲を包む熱風通路１３Ｂによって加温され、活性炭原料は設定された温度で熱処理される。
炭化炉１０Ｂ，・・・，１０Ｆも同様に個別に設定された温度で熱処理され順次炭化が進行する。
【００４９】
炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆを通過し、炭化炉１０Ｆから炭化物保管・賦活炉２０に送給された炭化物は、炭化物保管・賦活炉２０の賦活炉加熱室２１に収納される。設定量の炭化物を収納した時点で、賦活ガス注入管２６によって賦活活性化ガスとして水蒸気が供給され、賦活反応が開始する。炭化物保管・賦活炉２０では供給された炭化物に対し均一な賦活を行う必要性から、賦活炉加熱室２１は図示しない回転手段によって回転し、賦活炉加熱室２１の内壁に具備された撹拌羽根により賦活工程の処理物である炭化物は撹拌され均一な賦活反応が与えられる。賦活時間は２０〜２０００分、望ましくは４０〜１２００分にて加工される。賦活ガス注入管２６によって供給する賦活活性化ガスの種類、賦活活性化ガスの供給量、賦活炉加熱室２１の内部の温度、賦活時間等により製品である活性炭の吸着性能を調整することができる。
【００５０】
炭化物保管・賦活炉２０における賦活が終了すると、賦活物である活性炭の排出処理を行う。このとき、炭化物保管・賦活炉２０の内部の賦活炉加熱室２１の回転方向を逆にし、撹拌羽根２３と排出手段によって賦活物を冷却機５０に搬送する。
また、乾留ガス及び賦活発生ガスは熱風発生炉３０にて完全燃焼され、発生する熱風は設定温度になるようにバーナ３１にて昇温、或いは過剰な空気の注入による降温等により温度調節された後、熱風ダクト３６を経由して炭化物保管・賦活炉２０、熱風ダクト７１〜７６を経由して連続炭化炉群１０に送られ、炭化物保管・賦活炉２０及び連続炭化炉群１０を所定温度に保つ。その後、熱風は熱風供給管路４４から乾燥機４０に送られ乾燥熱源として利用される。
【００５１】
この間に、乾燥機４０のスクリューコンベア４５で乾燥された原材料を炭化炉１０Ａの炭化炉加熱室１１Ａに送出し、次いで、炭化炉１０Ｂの炭化炉加熱室１１Ｂから順次移送させ、最後に、炭化炉１０Ｆの炭化炉加熱室１１Ｆを通過することにより賦活前駆体である炭化物となる。炭化物を更に賦活して活性炭とするために炭化物保管・賦活炉２０に供給し、そこで４０〜１２００分賦活させる。８００℃〜９５０℃の温度で炭化物と水蒸気を接触させることによって以下の化学式に示す賦活反応が発現し、炭化物の炭素と水蒸気が反応し一酸化炭素と水素が発生する。固体炭素が一酸化炭素というガスに変化し炭化物に微細な孔が形成される。なお、ここでは、炭化物に細孔と呼ばれる微細な孔を無数に形成した物質を活性炭と定義している。
Ｃ  +  Ｈ２Ｏ  →  ＣＯ  +  Ｈ２
【００５２】
上記実施の形態の活性炭製造装置は、活性炭原料の供給を受け、その供給された活性炭原料を加熱して炭化物とする連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆは、炭化炉加熱室１１及びその周囲を包む熱風通路１３を有し、前記供給を受ける活性炭原料の熱分解特性に応じて設定された温度に制御され、各炭化炉は設定された滞留時間に対応する回転速度で稼働し活性炭原料を熱処理する。得られる炭化物は賦活処理に最適な賦活物となる。
また、連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから炭化物の供給を受けて、前記炭化物が収容された賦活炉加熱室２１及び賦活炉加熱室２１の周囲を包む熱風通路を有する炭化物保管・賦活炉２０は、複数台有しており、各炭化物保管・賦活炉は連続炭化炉群１０から炭化物の供給を受けて保管する保管炉機能と、保管後の炭化物を賦活する賦活炉機能を併せ持つ。これらの機能を２台以上の炭化物保管・賦活炉に個別に割り当てれば、賦活に寄与していない無駄な時間を省くことができ生産性を向上できる。
【００５３】
そして、連続炭化炉群１０から得られた乾留ガス及び炭化物保管・賦活炉２０から得られた賦活発生ガスを燃焼させる熱風発生炉３０は熱風となる燃焼ガスの温度調整を行い、連続炭化炉群１０の熱風通路１３及び炭化物保管・賦活炉２０の熱風通路２２に熱風を送出する。熱風の持つ熱エネルギによって連続炭化炉群１０及び炭化物保管・賦活炉２０の温度調整を行う。活性炭製造工程で発生する乾留ガス及び賦活生成ガスなどの燃焼ガスを燃焼して得られる熱エネルギを製造工程に必要なエネルギとして循環使用するから、外部からの追加エネルギを最小化できる。
【００５４】
また、熱風発生炉３０から供給する熱風は、炭化物保管・賦活炉２０を経由して連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆに供給するものであるから、例えば、前記炭化物保管・賦活炉２０から連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆ側に延びて配設した熱風ダクトによって熱風を送り、ダンパーによって連続炭化炉群１０側に分岐する熱風量を決定することができる。
【００５５】
上記実施の形態の活性炭製造装置１は、活性炭原料の供給を受け、その供給された前記活性炭原料を加熱移送する炭化炉加熱室１１及び炭化炉加熱室１１の周囲を包み加熱する熱風通路１３を有し、供給を受ける活性炭原料の熱分解特性に応じて設定された各炭化炉の温度を制御し、前記炭化物を生成する連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆと、連続炭化炉群１０から前記炭化物の供給を受けて、前記炭化物を保管する少なくとも１台と、前記炭化物を保管した後、賦活活性化ガスの供給を受けて賦活を行う少なくとも他の１台からなり、前記炭化物が収容された賦活炉加熱室２１及び賦活炉加熱室２１の周囲を包み加熱する熱風通路２２を有する複数台の炭化物保管・賦活炉２０と、連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから得られた乾留ガス及び炭化物保管・賦活炉２０の保管の際に発生した乾留ガス及び炭化物保管・賦活炉２０の賦活の際に賦活活性化ガスを供給して生成した賦活発生ガスを燃焼させ、連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆ及び炭化物保管・賦活炉２０の熱風通路にその熱風を送出する熱風発生炉５０とを具備するものである。
【００５６】
上記実施の形態の活性炭製造装置は、外部から原材料の供給を受け、その供給された原材料を加熱して炭化物とする初段の炭化炉１０Ａ、炭化処理及び炭化物を排出する終段の炭化炉１０Ｆ、初段の炭化炉１０Ａから終段の炭化炉１０Ｆ間に前記初段から終段を含み複数段配設し、炭化物を移送する円筒状の炭化炉加熱室１１及び炭化炉加熱室１１の周囲を包む熱風通路１３を有し、供給を受ける原材料の温度特性に応じて設定された温度で熱処理する炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆと、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの終段の炭化炉１０Ｆから炭化物の供給を受けて保管し、その後、炭化物の賦活反応をつかさどる賦活炉加熱室２１及び賦活炉加熱室２１の周囲を包む熱風通路２２を有する複数の炭化物保管・賦活炉２０と、連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆと炭化物を保管する炭化物保管・賦活炉２０から発生する乾留ガス及び炭化物保管・賦活炉２０で賦活処理を行っている炭化物保管・賦活炉２０から発生する賦活発生ガスと共に燃焼させ、連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの熱風通路１３及び炭化物保管・賦活炉２０の熱風通路２２に熱風を送出する熱風発生炉３０を具備する。
【００５７】
上記実施の形態の活性炭製造装置１は、活性炭原料の供給を受け、その供給された活性炭原料を加熱して炭化物とする初段の炭化炉１０Ａ、炭化しそれを排出する終段の炭化炉１０Ｆを含み複数段配設した炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆは、円筒状の炭化炉加熱室１１及びその周囲を包む熱風通路１３を有し、供給を受ける活性炭原料の温度特性に応じて設定された各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの温度を制御し、熱処理を行うものであるから活性炭原料を適切に熱処理でき活性炭製造の中間体として最適な炭化物を得ることができる。
【００５８】
また、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから炭化物の供給を受けて、炭化物が収容された賦活炉加熱室２１及び賦活炉加熱室２１の周囲を包む熱風通路２２を有する炭化物保管・賦活炉２０は、複数台有しており、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから炭化物の供給を受けて保管する保管炉としての機能と、保管後の炭化物に賦活反応を施し活性炭とする賦活炉の機能とを併せ持つことから、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから連続して炭化物を受け入れ、一定量受け入れた後に直ちに賦活活性化ガスを供給し賦活反応を開始できる。その他に保有する炭化物保管・賦活炉２０はこの時に炭化物保管炉として機能し、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから連続して排出される炭化物の保管を開始する。この保管機能は賦活炉として機能している他の炭化物保管・賦活炉２０が賦活処理を終了し賦活物を冷却機５０へ移送完了する時点まで継続する。その後、賦活活性化ガスの供給を受け賦活処理を開始する。このように、炭化物保管・賦活炉２０を２台以上有することにより連続炭化炉群１０から連続的に炭化物の供給を受け入れつつ、賦活処理を非連続式のバッチ工程で行うことができ、長時間が必要な賦活工程でありながら連続炭化炉群１０の生産性を損なうことなく活性炭の製造が可能となる。更に、賦活活性化ガス量を任意に設定することにより、同時間の賦活反応であっても異なる機能を持つ活性炭を製造することが可能となる。或いは、賦活活性化ガスの供給量を変えずに賦活反応時間を変化させることにより異なる性能の活性炭を製造することが可能となる。賦活処理を施す機能を持つ賦活炉が１台の場合は、炭化物を保管する設備の必要保管量は賦活反応時間及び賦活処理が終了した賦活炉から賦活物を冷却機５０に移送する時間の合計時間を通して連続炭化炉群１０から炭化物を受け入れるに十分な量でなければならない。また、炭化物保管設備から炭化物を賦活炉へ移送する時間は賦活処理を行うことができない。しかし、本発明では炭化物保管・賦活炉２０を複数有し、各々が炭化物保管機能と賦活機能を併せ持つことから高い生産性を維持できる。
【００５９】
また、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから発生する乾留ガスと、炭化物を保管する機能として働く炭化物保管・賦活炉２０から発生する乾留ガスと、賦活炉として機能する炭化物保管・賦活炉２０から発生する賦活発生ガスとを燃焼して熱風を発生する熱風発生炉３０から熱風は熱風ダクトを通じ炭化物保管・賦活炉２０の熱風通路及び炭化炉の熱風通路に供給される。供給される熱風は炭化物保管・賦活炉２０及び炭化炉の温度制御用エネルギとして使用される。活性炭原料を活性炭にする工程で発生する可燃性ガスを燃焼して得られる熱風を活性炭製造エネルギとして利用しているので、新たに外部から追加する燃料を最小化できる。
【００６０】
上記実施の形態の熱風発生炉３０から供給する熱風は、炭化物保管・賦活炉２０を経由して連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの後段の炭化炉１０Ｆから初段の炭化炉１０Ａの方に順次直列的または並列的に連続炭化炉群１０に供給するものであるから、例えば、炭化物保管・賦活炉２０から初段の炭化炉１０Ａ側に延びて配設した熱風ダクト７１，７２，７３，７４，７５，７６によって熱風を送り、ダンパーによって連続炭化炉群１０の各炭化炉に設定された温度を保つため連続炭化炉群１０側に分岐する熱風量が調整される。
【００６１】
そして、上記実施の形態の初段の炭化炉１０Ａに供給される原材料は、前記炭化炉群の温度調節に利用された後の熱風を用いる乾燥機４０にて処理されることにより、前記連続炭化炉群１０で原料に含まれる水分を蒸発させるエネルギが不要になる。水の蒸発潜熱は５４０Kcal/kgと高く、原料が含む水分の蒸発には多大なエネルギが必要となる。精緻な温度調整が必要な炭化炉群に於いて大量のエネルギを他の目的に使用することを回避できる。
【００６２】
本実施の形態の活性炭製造装置１は、活性炭原料の供給を受けて連続炭化炉群１０の最初の炭化炉１０Ａと続いて炭化処理を行う炭化炉１０Ｂ〜１０Ｆ、連続炭化炉群１０の最終炭化炉１０Ｆから供給される炭化物を収納保管し賦活処理を行う複数の炭化物保管・賦活炉２０と、炭化物が賦活処理を経て製造される賦活物を冷却することなく賦活炉から受け入れる冷却機５０と、連続炭化炉群１０の各炭化炉加熱室１１から排出される乾留ガスと炭化物の保管を行っている炭化物保管・賦活炉２０から排出される乾留ガスと賦活処理を行っている炭化物保管・賦活炉２０から排出される賦活発生ガスを同時に受け入れ燃焼して熱風を発生する熱風発生炉３０と、該熱風をエネルギとして使用するために熱風ダクトを通じ炭化物保管・賦活炉２０の熱風通路を経由して連続炭化炉群１０の各熱風通路に供給する手段と、連続炭化炉群１０で使用された熱風の残存エネルギを利用して原料が含有する水分の乾燥に利用する乾燥機４０とを具備する活性炭製造方法としてとらえることができる。
【００６３】
本実施の形態の活性炭製造方法は、連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆから得られた乾留ガス及び炭化物保管・賦活炉２０の保管の際に発生する乾留ガス及び賦活の際に発生する賦活発生ガスを熱風発生炉３０で燃焼させ、連続炭化炉群１０及び炭化物保管・賦活炉２０の熱風通路１３，２２にその燃焼させた熱風を熱風ダクト７１，７２，７３，７４，７５，７６で送出する。活性炭原料の供給を受け活性炭原料を加熱して炭化物とする初段の炭化炉１０Ａから終段の炭化炉１０Ｆの間に前記初段から前記終段を含む複数段配設した炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆは、炭化炉加熱室１１の周囲を包む熱風通路１３に、前記供給を受ける原材料の熱分解特性に応じて設定された温度を維持調整するよう熱風ダクト７１，７２，７３，７４，７５，７６より熱風を供給される。
連続炭化炉群１０の各炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆの炭化炉加熱室１１はこの熱風によってそれぞれ設定された温度に調節される。活性炭原料は炭化炉加熱室１１Ａ〜１１Ｆへ順次移動してゆく間に原料が持つ熱分解特性に従って最適な炭化物へと変化する。
【００６４】
本実施の形態の活性炭製造方法は、熱風発生炉３０から供給する高温度の熱風が、炭化物保管・賦活炉２０を経由して、連続炭化炉群１０の後段から初段の方に順次直列的または並列的に炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆに供給するものであるから、熱風を送る量を熱風ダクト７１，７２，７３，７４，７５，７６のダンパーで制御するだけで、温度制御が自在になる。
また、本実施の形態では炭化物保管・賦活炉２０に賦活処理ガスを供給することもできる旨説明したが、炭化物保管・賦活炉２０に対して供給する賦活活性化ガスとしては水蒸気、二酸化炭素、酸素、空気またはそれらの２種類以上の混合ガス等が使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
上記実施の形態では、バイオマスを前提に説明したが、本発明を実施する場合には、熱硬化性のプラスチックスも同様に活性炭原料として使用できる。
本実施の形態の活性炭製造装置１は、炭化炉１０Ａ，・・・，１０Ｆで構成される連続炭化炉群１０にて連続的に製造される炭化物を連続的に交互に受け入れる２台の炭化物保管・賦活炉２０を具備し、炭化物の受け入れ量が設定値になった時点で炭化物保管・賦活炉２０は賦活活性化ガスの供給を受け炭化物に対し賦活反応を開始し、この時点で他の炭化物保管・賦活炉２０が炭化物の受け入れを開始し、賦活反応が停止することが無い生産性の良い活性炭製造が可能になる。また、製造過程で生じる乾留ガス及び賦活発生ガスなどの可燃ガスを燃焼して得られる熱風を活性炭製造装置１で必要なエネルギとして利用し、エネルギコストが低く生産性の高い活性炭製造方法となっている。
【符号の説明】
【００６６】
１      活性炭製造装置
１０    連続炭化炉群
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ    炭化炉
１１    炭化炉加熱室
１３    熱風通路
２０    炭化物保管・賦活炉
２１    賦活炉加熱室
２２    熱風通路
３０    熱風発生炉
４０    乾燥機
５０    冷却機
５１    回転容器
【要約】
【課題】長時間必要な賦活処理の生産性を上げること。
【解決手段】活性炭原料の熱分解特性に応じて各炭化炉に設定された温度を制御して熱処理を行う直列に連結された複数炭化炉により連続して排出される炭化物を受け入れる炭化物保管・賦活炉２０は複数台で構成されており、炭化物を保管する機能と、設定量受け入れた炭化物を賦活する機能を各々が持ち、炭化物受け入れ工程と賦活工程とを交互に行う。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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