(57)【要約】【課題】広い設備配置スペースを必要とせず、しかも得られる活性炭の品質が優れたものとなる、木質系バイオマスから活性炭を得る方法とする。【解決手段】木質系バイオマスＢを炭化後、賦活して活性炭を得るについて、炭化運転と賦活運転とに切り替えうる処理装置１を設け、この処理装置１内において木質系バイオマスＢを炭化及び賦活する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質系バイオマスを炭化後、賦活して活性炭を得る方法であって、
炭化運転と賦活運転とに切り替えうる処理装置を設け、この処理装置内において木質系バイオマスを炭化及び賦活する、ことを特徴とする木質系バイオマスから活性炭を得る方法。
【請求項２】
炭化運転終了後、処理装置内の温度を昇温させ賦活運転する、請求項１記載の木質系バイオマスから活性炭を得る方法。
【請求項３】
木質系バイオマスを炭化後、賦活して活性炭を得る方法であって、
炭化運転と賦活運転とに切り替えうる処理装置内に、所定量の木質系バイオマスを供給し、所定時間炭化及び賦活した後、自然冷却する回分式作業とする、ことを特徴とする木質系バイオマスから活性炭を得る方法。
【請求項４】
木質系バイオマスを炭化及び賦活して活性炭を得る設備であって、
炭化運転と賦活運転とに切り替えて使用する処理装置が備えられている、ことを特徴とする木質系バイオマスから活性炭を得る設備。
【請求項５】
処理装置がロータリーキルンである、請求項４記載の木質系バイオマスから活性炭を得る設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木質系バイオマスから活性炭を得る方法及び設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木質系バイオマスから活性炭を得る設備には、図１の（１）に示すような、炭化装置１０１と賦活装置１０２とが別個独立に設けられた設備１００があった。この設備１００では、木質系バイオマスＢを適宜乾燥するなどした後、炭化装置１０１に供給し、得られた炭化物Ｔを賦活装置１０２に移送し、活性炭Ａを得る。
また、従来の設備には、図１の（２）に示すような、横長のロータリーキルン２０１が設けられた設備２００もあった。この設備２００では、木質系バイオマスＢをロータリーキルン２０１内で搬送しつつ、その搬送過程において、連続的に炭化・賦活して活性炭Ａを得る。
【０００３】
しかしながら、これらの設備１００，２００は、炭化及び賦活装置が別個独立に設けられているため、あるいは横長のロータリーキルンが設けられているため、広い設備配置スペースが必要となる。
【０００４】
そこで、これを解決すべく、図１の（３）に示すような、反応炉３０１が設けられた設備３００が提案された。この設備３００では、木質系バイオマスＢを反応炉３０１に炉頂部から連続的に供給する。木質系バイオマスＢは、反応炉３０１内において、下方へ移動し、この移動に際して、炭化・賦活させられ、もって活性炭Ａとなる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開平１１‐２７８８２２号公報（第５図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この設備３００によると、広い設備配置スペースは必要とならないものの、炭化と賦活とが同時並行的に行われ続けることになるため、処理時間や処理温度などの炭化及び賦活条件を各別に確実に設定することができない。したがって、得られる活性炭の品質（例えば、比表面積、水蒸気吸着能力、ヨウ素吸着性能など。）は、十分なものとはいえなかった。
【０００６】
そこで、本発明の主たる課題は、広い設備配置スペースを必要とせず、しかも得られる活性炭の品質が優れたものとなる、木質系バイオマスから活性炭を得る方法及び設備を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
木質系バイオマスを炭化後、賦活して活性炭を得る方法であって、
炭化運転と賦活運転とに切り替えうる処理装置を設け、この処理装置内において木質系バイオマスを炭化及び賦活する、ことを特徴とする木質系バイオマスから活性炭を得る方法。
【０００８】
（作用効果）
従来の方法においては、炭化装置と賦活装置とを別個独立に設けていた。これに対し、本発明の方法においては、炭化運転と賦活運転とに切り替えうる処理装置を設ける。したがって、広い設備配置スペースを必要としない。
また、従来の方法においては、炭化と賦活とを同時並行的に行っていた。これに対し、本発明の方法においては、炭化と賦活とを切り替えて行う。したがって、処理時間や処理温度などの炭化及び賦活条件を各別に設定することができ、得られる活性炭の品質を向上させることができる。
【０００９】
＜請求項２記載の発明＞
炭化運転終了後、処理装置内の温度を昇温させ賦活運転する、請求項１記載の木質系バイオマスから活性炭を得る方法。
【００１０】
（作用効果）
好適な炭化温度と賦活温度とは異なる（炭化温度は約６００℃、賦活温度は約８５０℃。）ところ、本発明においては、炭化運転終了後、処理装置内の温度を昇温させ賦活運転するので、好適な賦活がなされる。したがって、得られる活性炭の品質が向上する。
【００１１】
＜請求項３記載の発明＞
木質系バイオマスを炭化後、賦活して活性炭を得る方法であって、
炭化運転と賦活運転とに切り替えうる処理装置内に、所定量の木質系バイオマスを供給し、所定時間炭化及び賦活した後、自然冷却する回分式作業とする、ことを特徴とする木質系バイオマスから活性炭を得る方法。
【００１２】
（作用効果）
炭化運転と賦活運転とに切り替えうる処理装置を設けるので、広い設備配置スペースが必要とならない。
また、従来の方法においては、木質系バイオマスを供給し続け、炭化と賦活とを同時並行的に行い続ける連続的作業としていた。これに対し、本発明の方法においては、所定量の木質系バイオマスを供給し、所定時間炭化及び賦活した後、自然冷却する回分式作業とする。したがって、処理時間を炭化と賦活とで各別に設定することができ、得られる活性炭の品質を向上させることができる。
【００１３】
＜請求項４記載の発明＞
木質系バイオマスを炭化及び賦活して活性炭を得る設備であって、
炭化運転と賦活運転とに切り替えて使用する処理装置が備えられている、ことを特徴とする木質系バイオマスから活性炭を得る設備。
【００１４】
（作用効果）
炭化運転と賦活運転とに切り替えて使用する処理装置が備えられているので、広い設備配置スペースが必要とならない。
また、炭化運転と賦活運転とに切り替えて使用する装置なので、処理時間や処理温度などの炭化及び賦活条件は、各別に設定されることになり、得られる活性炭の品質は、向上する。
【００１５】
＜請求項５記載の発明＞
処理装置がロータリーキルンである、請求項４記載の木質系バイオマスから活性炭を得る設備。
【００１６】
（作用効果）
処理装置がロータリーキルンなので、実現（導入）容易である。また、炭化及び賦活のいずれの工程においても、ロータリーキルンの回転により、木質系バイオマスが攪拌されるので、均質な活性炭を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
〈木質系バイオマス〉
本発明の原料となる木質系バイオマスとは、木質由来のバイオマスである。木質の主要成分であるリグノセルロースを含む木質バイオマスと、リグノセルロースを含まない古紙、黒液、製紙工場排水汚泥などと、を含む。上記木質バイオマスは、森林バイオマス、製材残材、建築廃材、ダム・河川の流木、街路樹剪定枝、造園業・果樹園から発生する剪定枝などを含む。上記森林バイオマスは、林地残材、間伐材、未利用樹、短周期伐採木材、伐根材などを含む。
間伐材とは、人工林において林分の混み具合に応じて、目的とする樹種の個体密度を調整する作業（間伐）に伴って発生する材（素材）である。林地残材とは、主伐、間伐、除伐に伴って発生する素材（丸太）以外の材であり、末木、枝条などを含む。未利用樹には、例えば、かつて薪炭林として利用されていたが現在は利用されていない広葉樹林などが含まれる（里山林、旧薪炭林などともいう。）。この他にも、未利用樹には、素材生産を目的として植林された針葉樹の人工林が、除伐、間伐をされずに放置され、もやし状態となっているものをも含む。製材残材、建築廃材とは、素材を加工する過程で発生した廃材である。製材業、木材加工業で発生する木質バイオマスが製材残材、建築業、建設業、家屋解体業で発生する木質バイオマスが建築廃材である。製材残材には、チップ、背板、端材、おがくず、バークなどがある。建築廃材には、建築物の建設時に発生する建設時廃材と、建築物の解体時に発生する解体時廃材とがある。
【００１８】
〈処理設備〉
本実施の形態に係る設備のプロセスフロー図を、図２に示した。本設備においては、まず、所定量の木質系バイオマスＢを、炭化運転と賦活運転とに切り替えうる炭化・賦活処理装置１に供給する。この処理装置１において、木質系バイオマスＢは、炭化され、次いで、賦活される。処理装置１は、その種類が特に限定されない。木質系バイオマスＢを炭化及び賦活することができ、これらの処理を「切り替えて（同じ場所（領域）において、炭化と賦活とがなされることになる。）」行うことができる装置であればよい。ただし、本実施の形態のように、密閉型のロータリーキルン（外熱式）を使用するのが好ましい。回転による攪拌作用により、活性炭の品質が均一化するためである。
【００１９】
本実施の形態においては、炭化及び賦活に際して、木質系バイオマスＢを加熱するために、処理装置１の外壁周りに、外筒１Ａが取り付けられている。この外筒１Ａ内に熱風を送り込むことにより、処理装置１内が加熱される。この加熱温度は、熱風の温度や流通量によって、適宜設定することができる。前述したように、本発明においては、炭化運転終了後、処理装置内の温度を昇温させ賦活運転するのが好ましい。
【００２０】
処理装置１における賦活に際しては、水Ｗを水蒸気として処理装置１内に噴射する。これにより、炭化物に微孔が形成され、活性炭が得られる。得られた活性炭は、例えば、農地改良等の土壌改良材や、融雪材、調湿材、吸着材、建材の副資材、（造粒後）排ガス処理材（ダイオキシン等の吸着）などとして利用することができる。
【００２１】
ところで、処理装置１においては、木質系バイオマスＢの炭化・賦活にともなって、乾留ガスＧ１が発生する。本実施の形態において、この乾留ガスＧ１は、排気管１１を介して、燃焼炉２に送られ、燃焼される。乾留ガスＧ１の燃焼により発生した排ガスＧ３は、排気管１２を介して、除塵装置３に送られ、除塵される。除塵装置としては、例えば、バグフィルターやサイクロンのほか、ベンチュリースクラバーなどを使用することができる。除塵された排ガスＧ３は、処理装置１の加熱に利用された後に排気管１４を介して送られてきた熱風Ｇ２とともに、大気中へ排出される。
【００２２】
〈回分式処理〉
以上で説明した本設備の運用にあたっては、処理装置１内に、所定量の木質系バイオマスＢを供給し、所定時間炭化及び賦活した後、自然冷却する回分式作業とするのが好ましい。特に、木質系バイオマスＢの供給から賦活までが６〜１０時間、特に８時間となるように、設定するのが好ましい。この６〜１０時間サイクルとすると、例えば、始業時に木質系バイオマスＢの供給を行うと、終業時に賦活処理までが終了することになる。したがって、場合により監視する作業を必要とする炭化・賦活が就業時間中になされるとの利点、及び就業時間外において活性炭Ａが自然冷却されることになり冷却のためのエネルギーが減少ないし不要となるとの利点、を有する。
本発明者らが運用実験を行ったところによると、図３に示す約７．５時間サイクルでの処理は、作業の効率化、設備負担の低減という観点からして、大変優れた処理方法となることがわかった。もちろん、得られた活性炭の品質も優れたものであった。なお、経過時間について、０〜１．５ｈｒは、前回分の活性炭排出・木質系バイオマスの供給作業、０．５〜４ｈｒは、処理装置内昇温作業、４〜５ｈｒは、炭化作業、５〜５．５ｈｒは、処理装置内昇温作業、５．５〜７．５ｈｒは、賦活作業である。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明し、本発明により得られる活性炭の品質が優れたものであることを明らかにする。
木質系バイオマスとしては、木片チップを利用した。炭化・賦活処理装置としては、ロータリーキルン（密封型外熱式）を利用した。ロータリーキルンの主な仕様は、主寸法「直径１５０ｃｍ×７２０Ｌ、灼熱部容量１２．７Ｌ」、回転数「１〜１０ｒｐｍ」、傾斜「１〜５％」、加熱方式「電気ヒータ（３分割温度調整型）」であった。木片チップの供給は、手投入とした。賦活には、水蒸気を利用した。活性炭の品質を判断するために、ＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）と、水蒸気吸着能力（質量％）と、を測定した。結果を表１に、実施例として示した。なお、炭化及び賦活を連続的に行う従来の形態（図１の（３）参照）によった場合を比較例として示した。
【００２４】
【表１】
2004161574.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、広い設備配置スペースを必要とせず、しかも得られる活性炭の品質が優れたものとなる、木質系バイオマスから活性炭を得る方法及び設備となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の方法の説明図である。
【図２】本実施の形態のプロセスフロー図である。
【図３】運用実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１…炭化・賦活処理装置、２…燃焼炉、３…除塵装置、１０１…炭化装置、１０２…賦活装置、２０１…横長のロータリーキルン、３０１…反応炉、Ａ…活性炭、Ｂ…木質系バイオマス、Ｃ…空気、Ｇ１〜Ｇ３…ガス、Ｔ…炭化物、Ｗ…水。
【図１】
2004161574.tif 000004
【図２】
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【図３】
2004161574.tif 000006