(57)【要約】【課題】カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、フラーレンなど各種のカーボンナノ材料を製造する際に、目的とする性状のカーボンナノ材料の製造に応じたガス成分の原料ガスを、炭素源であるバイオマスから直接的にかつ効率よく製造することが可能なカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法およびその装置を提供する。【解決手段】カーボンナノ材料の製造装置である合成炉３に供給する、炭素含有化合物ガスを主体とする原料ガスを、間接加熱装置１の間接加熱によるバイオマスのガス化処理によって生成する。ガス化処理を、バイオマスを熱分解させる熱分解ガス化処理とする。バイオマスから得られて、製造されるカーボンナノ材料の性状を変化させる原料ガスのガス成分を、ガス化処理の条件を変更することで調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノ材料の製造装置に供給する、炭素含有化合物ガスを主体とする原料ガスを、間接加熱によるバイオマスのガス化処理によって生成することを特徴とするカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項２】
前記ガス化処理を、前記バイオマスを熱分解させる熱分解ガス化処理としたことを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項３】
前記バイオマスから得られて、製造されるカーボンナノ材料の性状を変化させる前記原料ガスのガス成分を、前記ガス化処理の条件を変更することで調整することを特徴とする請求項１または２に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項４】
前記ガス化処理の条件が、加熱温度や水蒸気量であることを特徴とする請求項３に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項５】
前記ガス化処理を、外熱式ロータリーキルンで行うことを特徴とする請求項１〜４いずれかの項に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項６】
前記バイオマスが木質バイオマスであることを特徴とする請求項１〜５いずれかの項に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項７】
前記ガス化処理で生成された前記原料ガスを、前記製造装置に供給する前に、該原料ガスから、カーボンナノ材料の製造を阻害する物質を除去するガス精製処理を行うことを特徴とする請求項１〜６いずれかの項に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項８】
前記ガス精製処理は、前記原料ガスを加熱して改質する改質処理を含むことを特徴とする請求項７に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項９】
前記ガス改質処理では、前記原料ガスの酸素濃度を１００ｐｐｍ以下とすることを特徴とする請求項８に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項１０】
前記ガス精製処理は、前記原料ガスから除湿する除湿処理を含むことを特徴とする請求項７〜９いずれかの項に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項１１】
前記除湿処理では、前記原料ガスの水分を２０００ｐｐｍ以下とすることを特徴とする請求項１０に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項１２】
精製した前記原料ガスのうち、前記製造装置で消費されない余剰分を他のプロセスに供給することを特徴とする請求項１〜１１いずれかの項に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項１３】
前記カーボンナノ材料が、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレンから選ばれる少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜１２いずれかの項に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法。
【請求項１４】
カーボンナノ材料の製造装置に供給する、炭素含有化合物ガスを主体とする原料ガスを生成するために、間接加熱によりバイオマスをガス化処理する間接加熱装置を備えたことを特徴とするカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造装置。
【請求項１５】
前記製造装置が、化学蒸着法によりカーボンナノ材料を製造する装置であることを特徴とする請求項１４に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造装置。
【請求項１６】
前記間接加熱装置は、前記バイオマスから得られて、製造されるカーボンナノ材料の性状を変化させる前記原料ガスのガス成分を調整するために、ガス化処理の条件を変更する処理条件変更手段を備えることを特徴とする請求項１４または１５に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造装置。
【請求項１７】
前記処理条件変更手段が、前記間接加熱装置の加熱温度や水蒸気量をガス化処理の条件として、これらを変更することを特徴とする請求項１６に記載のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、フラーレンなど各種のカーボンナノ材料を製造する際に、目的とする性状のカーボンナノ材料の製造に応じたガス成分の原料ガスを、炭素源であるバイオマスから直接的にかつ効率よく製造することが可能なカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フラーレンやカーボンナノファイバー、そしてカーボンナノチューブ（以下、総称してカーボンナノ材料という）は、自然界に存在しているが、これを不純物などの中から高純度で分離抽出することは至難である。中でも、カーボンナノチューブは優れた物性を備えていて、これを目的物質として工業的に大量生産するための開発が盛んに行われている。炭素含有物質を出発物質として、カーボンナノチューブを製造する方法については、例えば特許文献１および２が知られている。
【０００３】
特許文献１では、ほとんど非晶質のカーボン質の堆積無く、非常に質の良い細い黒鉛質のカーボンナノチューブを収率良く得るために、非晶質メタロシリケートを支持体とし、その支持体に金属が担持されている触媒と炭素含有化合物を５００〜１２００℃で接触させてカーボンナノチューブを製造する、さらに、結晶質無多孔のメタロシリケートを支持体とし、その支持体結晶表面に金属が担持されている触媒と炭素含有化合物を５００〜１２００℃で接触させてカーボンナノチューブを製造するようにしている。また、特許文献２では、細く層数の少ないカーボンナノチューブを、大量かつ簡易に高収率、高選択的に製造可能にするカーボンナノチューブの製造方法を提供するために、気体状フラーレン分子と金属元素または金属元素を含む合金とを温度４００〜１２００℃で接触させるようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２３８１３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２９２３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、カーボンナノ材料の製造に用いられる原料はガス形態の場合が多く、この原料ガスについては、製造するカーボンナノ材料の種類や品質等に合わせて予め調整しておくことが必要であり、例えば上述したいずれの特許文献にあっても、ガス状の各種炭素含有化合物にキャリアガスなどを加え、また触媒活性のために水素なども加えてこれらを混合するようにしていて、このように成分を調整した原料ガスを予め作成しておく必要があった。
【０００５】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、フラーレンなど各種のカーボンナノ材料を製造する際に、目的とする性状のカーボンナノ材料の製造に応じたガス成分の原料ガスを、炭素源であるバイオマスから直接的にかつ効率よく製造することが可能なカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかるカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法は、カーボンナノ材料の製造装置に供給する、炭素含有化合物ガスを主体とする原料ガスを、間接加熱によるバイオマスのガス化処理によって生成することを特徴とする。
【０００７】
前記ガス化処理を、前記バイオマスを熱分解させる熱分解ガス化処理とすることが好ましい。
【０００８】
前記バイオマスから得られて、製造されるカーボンナノ材料の性状を変化させる前記原料ガスのガス成分を、前記ガス化処理の条件を変更することで調整することが好ましい。
【０００９】
前記ガス化処理の条件が、加熱温度や水蒸気量であることが好ましい。
【００１０】
前記ガス化処理を、外熱式ロータリーキルンで行うことが好ましい。
【００１１】
前記バイオマスが木質バイオマスであることが好ましい。
【００１２】
前記ガス化処理で生成された前記原料ガスを、前記製造装置に供給する前に、該原料ガスから、カーボンナノ材料の製造を阻害する物質を除去するガス精製処理を行うことが好ましい。
【００１３】
前記ガス精製処理は、前記原料ガスを加熱して改質する改質処理を含むことが好ましい。
【００１４】
前記ガス改質処理では、前記原料ガスの酸素濃度を１００ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【００１５】
前記ガス精製処理は、前記原料ガスから除湿する除湿処理を含むことが好ましい。
【００１６】
前記除湿処理では、前記原料ガスの水分を２０００ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【００１７】
精製した前記原料ガスのうち、前記製造装置で消費されない余剰分を他のプロセスに供給することが好ましい。
【００１８】
前記カーボンナノ材料は、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレンから選ばれる少なくとも一つを含む。
【００１９】
また、本発明にかかるカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造装置は、カーボンナノ材料の製造装置に供給する、炭素含有化合物ガスを主体とする原料ガスを生成するために、間接加熱によりバイオマスをガス化処理する間接加熱装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
前記製造装置が、化学蒸着法によりカーボンナノ材料を製造する装置であることが好ましい。
【００２１】
前記間接加熱装置は、前記バイオマスから得られて、製造されるカーボンナノ材料の性状を変化させる前記原料ガスのガス成分を調整するために、ガス化処理の条件を変更する処理条件変更手段を備えることが好ましい。
【００２２】
前記処理条件変更手段が、前記間接加熱装置の加熱温度や水蒸気量をガス化処理の条件として、これらを変更することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明にかかるカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法およびその装置にあっては、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、フラーレンなど各種のカーボンナノ材料を製造する際に、目的とする性状のカーボンナノ材料の製造に応じたガス成分の原料ガスを、炭素源であるバイオマスから直接的にかつ効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明にかかるカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法およびその装置の好適な一実施形態を、添付図面に従って詳細に説明する。本実施形態にかかるカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法およびその装置は基本的には、図１〜図３に示すように、カーボンナノ材料の製造装置である合成炉３に供給する、炭素含有化合物ガスを主体とする原料ガスを、間接加熱によるバイオマスのガス化処理によって生成するようになっており、そのために間接加熱によりバイオマスをガス化処理する間接加熱装置１を備える。本実施形態の説明にあっては、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、フラーレンを総称してカーボンナノ材料という。
【００２５】
カーボンナノ材料の製造装置としては、各種の装置が知られていて、例えば化学蒸着法（ＣＶＤ法）によって原料ガスを蒸着させてカーボンナノ材料を製造する合成炉３を挙げることができる。化学蒸着法の中で、特に触媒を利用した触媒化学蒸着法（ＣＣＶＤ法）では、合成炉３内に、炭素含有化合物ガスを主体とする原料ガスを導入して、金属を担持している触媒と原料ガスとを接触させると、炭素原子が金属に吸着されて成長し、これによりカーボンナノ材料を製造することができる。バイオマスは、化石燃料を除いた生物由来の有機性資源をいい、その意味でどのようなものであってもよいが、特に品質が安定していて安価な木質バイオマスを使用することが好ましい。
【００２６】
バイオマスのガス化処理について説明すると、有機物に火種を近づけ高温な状態に置くと、可燃ガス（炭素Ｃを含む還元ガス）が発生する。その可燃ガスが酸素のある雰囲気中で可燃温度範囲にあると燃焼（酸化）し、さらにその熱で有機物を可燃ガス化するということを繰り返しながら燃焼反応は継続する。バイオマスのガス化は、バイオマスを、燃焼反応が生じる前のガス化状態にすることをいう。
【００２７】
バイオマスをガス化処理する方法としては、空気によるガス化や、酸素によるガス化が知られているが、本実施形態にあっては間接加熱によるガス化を行う。この間接加熱によるガス化は、無酸素雰囲気の高温領域（例えば、６００〜９００℃）でバイオマスを蒸し焼きにしてガス化する方法で、中位発熱量（２５００〜４０００kcal/Nm3）のガスを得ることができる。バイオマス自身を燃焼させることによってガス化に必要な熱源を得るものではなく、別の熱源を使用するので、この熱源を制御することで、バイオマスをガス化させるガス化温度をコントロールすることができる。
【００２８】
また、ガス化処理については、バイオマスを熱分解させる熱分解ガス化処理とすることが好ましい。バイオマスを容器に入れて火をつけるとともに、空気や酸素を供給すると、バイオマスは燃焼反応を起こす。空気量等が多いと、バイオマスは完全に燃焼してしまい、バイオマス中の有機成分は二酸化炭素および水になってしまう。これに対し、熱分解ガス化処理では、空気量を絞るなどして不完全燃焼状態とし、これにより一酸化炭素を主体とした可燃ガスを得ることができる。この際のバイオマス（ＣnＨmＯp）の熱分解反応は概略、次のようになる。
ＣnＨmＯp＋ａＯ2＋ｂＨ2Ｏ→ｃＣＯ＋ｄＣＯ2＋ｅＨ2＋ＣxＨy
この際添加されるＯ2やＨ2Ｏはガス化剤と呼ばれ、バイオマス自身にも含まれている。上記反応を、素反応に振り分けると、主に次の各反応からなる。
（１）燃焼      ：Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2
Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ（ガス）
（２）部分酸化  ：Ｃ＋１／２Ｏ2→ＣＯ
（３）発生ガス化：Ｃ＋ＣＯ2→２ＣＯ
（４）水性ガス化：Ｃ＋Ｈ2Ｏ（ガス）→ＣＯ＋Ｈ2
（５）水素化    ：Ｃ＋２Ｈ2→ＣＨ4
（６）シフト反応：ＣＯ＋Ｈ2Ｏ（ガス）→ＣＯ2＋Ｈ2
（７）メタン化  ：ＣＯ＋３Ｈ2→ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ（ガス）
（８）水蒸気改質：ＣＨ4＋Ｈ2Ｏ（ガス）→ＣＯ＋３Ｈ2
（１）と（２）は、発熱反応であるが、その他の反応は吸熱反応、もしくは発熱反応であっても高温下で進行するものである。
【００２９】
このようにバイオマスを熱分解ガス化処理すれば、炭素含有化合物ガスを主体とした原料ガスを生成することができる。この処理で生ずる水蒸気は、水性ガス化やシフト反応、水蒸気改質などの各反応を促進し、また水素は、カーボンナノ材料を触媒化学蒸着法で製造する際に用いられる触媒の活性に役立つ。
【００３０】
カーボンナノ材料の製造では、原料ガスに含まれる炭素含有化合物ガス、具体的には一酸化炭素やメタンなどの量、あるいはこれらの成分比に応じて、カーボンナノチューブが得られるか、カーボンナノファイバーが得られるかなど、そしてまた単層であるか多層であるかなど、得られるカーボンナノ材料の性状、すなわち種類や品質が異なることが知られている。間接加熱による熱分解ガス化処理では、ガス化処理の条件を変更することで、上記（１）〜（８）の反応によって生成される原料ガス中のガス成分、すなわち一酸化炭素やメタンなどの量、もしくは割合が変化する。例えば、ガス化処理の条件のうち、加熱温度や水蒸気量によって、原料ガス中のガス成分を、目的とするカーボンナノ材料の製造に好ましいものにコントロールできることがわかった。この点について、以下に説明する。
【００３１】
間接加熱によるガス化処理であって、それが熱分解ガス化処理であり、ガス化処理の条件を任意にコントロールすることが可能で、そのうち少なくとも加熱温度や水蒸気量の条件を変更することができる間接加熱装置１としては、例えば図２に示した外熱式ロータリーキルン５を用いることができる。この外熱式ロータリーキルン５は主に、横置きに配置された中空筒体状の反応筒６と、反応筒６の外側を取り囲んで横置きに配置された中空筒体状のチャンバー７と、ガス化処理条件を変更するための処理条件変更手段としてのコントローラ８とから構成される。反応筒６は、チャンバー７に対し相対回転自在に設けられ、回転駆動される。反応筒６は、投入口６ａから排出口６ｂに向かって僅かに傾斜させて配置される。また反応筒６は、無酸素状態が得られるように、外部に対し密閉可能に構成される。チャンバー７には、内部に熱媒が供給され、チャンバー７はこの熱媒によって反応筒６を加熱する。
【００３２】
そして、投入口６ａから反応筒６内にバイオマスが投入され、バイオマスは傾斜された反応筒６内を、当該反応筒６の回転で撹拌されながら移動しつつ、チャンバー７内に供給される熱媒によって間接加熱され、この間接加熱によってバイオマスから生成された原料ガスと残さであるチャーが排出口６ｂから排出される。チャーは、チャンバー７に供給される熱媒を昇温させるための燃料として使用される。
【００３３】
外熱式ロータリーキルン５では、接触伝熱となるので熱伝達係数が高く、バイオマスを効率よくガス化することができる。チャンバー７の熱媒温度を調節することで、ガス化温度を所望の温度にコントロールすることができる。また、バイオマスをすばやくガス化温度にまで昇温することができるため、タールの発生量も抑制できる。また、横型の回転炉形式であるため、原料となるバイオマスの形状に対する制約が少なく、竹や樹皮などの繊維質で絡みやすい原料も処理することができる。さらに、高温の燃焼部分がないため、クリンカの生成なども起こらず、安定した操業を行うことができる。
【００３４】
処理条件変更手段であるコントローラ８は、チャンバー７に供給される熱媒量やその温度を調節して反応筒６、ひいてはバイオマスの加熱温度を調節する。また、図２中、矢印Ｍで示すように、チャンバー７への熱媒供給位置を当該チャンバー７の長さ方向や周方向で変更する制御を行うようにしてもよい。これら熱媒量やその温度によって加熱温度を直接変更調節できるとともに、さらには熱媒供給位置の調節により、反応筒６の長さ方向にガス化温度（温度勾配）も調節することができ、このようにして同じ設備であっても、加熱温度というガス化処理条件を種々様々に変更することができて、炭素含有化合物ガスを様々な成分比、あるいは量で含む原料ガスを生成することができる。
【００３５】
またコントローラ８は、反応筒６に接続した蒸気配管９を介して、反応筒６内に水蒸気を送り込んだり、あるいはバイオマスから発生する水蒸気を反応筒６から抜き出したりして、反応筒６内の水蒸気量を調節する。このようにして水蒸気量を変更することによっても、反応筒６内での熱分解ガス化処理をコントロールすることができ、生成される原料ガス中の炭素含有化合物ガスの成分比や量を調節することができる。さらに、外熱式ロータリーキルン５によるガス化処理の変更条件としては、反応筒６の回転速度を変更したり、投入口６ａおよび排出口６ｂの密封時間を変更することによって、反応筒６内でのバイオマスの滞留時間を調整することも可能で、これによりガス収率を変化させることができる。
【００３６】
外熱式ロータリーキルン５では、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、並びに水素を主体とし、その他の炭素含有化合物ガスを含む原料ガスが生成される。具体的には、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、酸素、水、塩化水素、硫化水素、シアン化水素、アンモニア、アミン類、リン化水素などが含まれる。さらに原料ガスには、ばいじん、タール分などが含まれる。実験例によれば、表１に示すように、ガス化温度、水蒸気量（原料水分を含む）に応じて、原料ガスの組成が変化している。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１から理解できるように、熱分解ガス化処理では、ガス化温度を高くする（３５０℃→５５０℃参照）と、水素、一酸化炭素、メタンの各濃度が増加し、二酸化炭素の濃度は低くなる。また、水分量（水蒸気量）が多いほど、水素濃度を高く確保できる傾向があり、水分量によって一酸化炭素、二酸化炭素、メタンの成分比は変化する。一般に、カーボンナノチューブの製造にあっては、炭化水素や一酸化炭素の多い条件を作り出すことができれば、カーボンナノチューブの生成量は増加し、多層化する。また、水素濃度が高いほど、触媒が活性化され、カーボンナノチューブの生成量を増加させることができる。すなわち、原料ガスの成分調整により、単層のカーボンナノチューブや、多層のカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレンを作り分けることができる。
【００３９】
このようにして間接加熱装置１としての外熱式ロータリーキルン５で熱分解ガス化処理によりガス化されて、バイオマスから生成された炭素含有化合物ガスを主体とする原料ガスは、カーボンナノ材料の製造装置である合成炉３に供給される前に、カーボンナノ材料の製造を阻害する物質を除去するガス精製装置２に送られて、ガス精製処理される。原料ガス中にはそのままでは、上述したように、例えば、酸素、水、アンモニア、硫化水素、タール、ばいじんなど、カーボンナノ材料の製造を阻害する物質が含まれている。
【００４０】
ガス精製処理は図３に示すように、原料ガスを高温に加熱して改質する改質処理と、改質処理後の原料ガスを冷却するガス冷却処理と、原料ガスを洗浄するための通水処理と、原料ガスから除湿する除湿処理と、原料ガスから除塵する除塵処理とを行うようになっていて、そのために、加熱装置などを備える改質装置１０、水散布装置などを備えるガス冷却装置１１、ガスを水に通して洗浄する通水装置１２、除湿剤や吸着剤を備える除湿装置１３、並びにフィルタを備える除塵装置１４を備える。
【００４１】
改質処理では、純酸素を供給して原料ガスを部分燃焼させることにより原料ガスを高温に加熱し、これによりタール分を分解処理する。また微量に含まれている酸素を燃焼させて除去する。この改質処理に伴い、原料ガスは、水性ガス化反応やシフト反応がさらに進行し、水素や一酸化炭素、二酸化炭素の成分比が変化する。ガス冷却処理では、ガスを冷却し、それにより除湿を行う。通水処理では、比較的大きなばいじんを除去するとともに、原料ガスの冷却も行って除湿する。また、微量に残存しているタールを凝集除去する。さらに、カーボンナノ材料の製造装置の触媒に好ましくない、水溶性の触媒被毒物質の除去も行う。
【００４２】
除湿処理では、除湿剤による水分除去を行う。さらに、吸着剤を用いることで、微量に含まれるガス態の触媒被毒物質を吸着除去する。除塵処理では、物理的フィルタにより、ばいじんを除去する。このガス精製処理では、カーボンナノ材料の製造装置に用いられる触媒の劣化を防止する観点から、水分量は２０００ｐｐｍ以下、酸素濃度は、１００ｐｐｍ以下とすることが好ましい。
【００４３】
以上のようにしてガス精製処理が施された原料ガスは、合成炉３などのカーボンナノ材料の製造装置に供給される。上述したようにガス化処理のコントロールが可能な間接加熱装置１による間接加熱により、生物由来のバイオマスをそのまま用いることによって、製造されるカーボンナノ材料の性状を種々変化させることが可能な、様々なガス成分に調整された原料ガスを直接的に製造できるので、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、フラーレンなど各種のカーボンナノ材料を製造する際に、目的とする性状のカーボンナノ材料の製造に応じたガス成分の原料ガスを効率よく製造することができ、これをカーボンナノ材料の製造装置に供給することで、単層もしくは多層のカーボンナノチューブやカーボンナノファイバー、フラーレンなど、目的とする性状のカーボンナノ材料を効率よく製造することができる。
【００４４】
そしてまた、カーボンナノ材料の製造装置に送り込まれた原料ガスで余剰分については、他の利用プロセス４に供給される。原料ガスは可燃ガスであることから、熱源として利用して発電を行ったり、水素利用、ジメチルエーテルの製造など、エネルギー生産、工業原料への変換など、他のプロセスにきわめて有効に利用することができる。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態にかかるカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法およびその装置にあっては、バイオマスを出発物質としてカーボンナノ材料を製造することができる。そして、間接加熱、そしてまた熱分解ガス化処理によれば、ガス化条件を変更することが可能であり、当該ガス化条件を変更することによってバイオマスを起源とする原料ガス中のガス組成を任意に変更することが可能であって、目的のカーボンナノ材料に合わせた原料ガスをバイオマスから直接的に効率よく製造することができる。
【実施例１】
【００４６】
外熱式ロータリーキルンを使用し、ガス化炉温度７００℃で木質バイオマスを間接加熱して熱分解ガス化した。得られた原料ガスを１１５０℃まで加熱して改質処理した。その後、通水・除湿処理し、さらにフィルタによるばいじん除去を行った。その後さらに２次除湿した。以上のガス精製処理により、酸素濃度１００ｐｐｍ以下、水分２０００ｐｐｍ以下、アンモニア、硫化水素については、１ｐｐｍ以下、タール、ばいじんについては、検出限界以下とした。ガス精製処理後の原料ガスをカーボンナノチューブの製造装置に供給し、原料ガス流量１００〜１５０ｍｌ／分、合成温度６５０℃、反応時間５分として、ＣＣＶＤ法によりカーボンナノチューブを製造することができた。
【実施例２】
【００４７】
ガス化炉温度を８３０℃とし、得られた原料ガスを１１５０℃まで加熱して改質処理した場合、主な４つの成分として、水素５２．６％、一酸化炭素１０．９％、メタン３．３％、二酸化炭素２１．３％が得られた。
【００４８】
本発明は、バイオマスを単にガス化処理すれば、カーボンナノ材料の製造装置に供給可能な炭素含有化合物ガスを含む原料ガスを生成することが可能であることを前提として、ガス化処理条件をコントロールすることができる間接加熱により、予め調整して準備しておくべき原料ガスを、バイオマスから直接的に得ることができるという、きわめて優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明にかかるカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法の好適な一実施形態を示すプロセスフロー図である。
【図２】図１のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法に適用可能な間接加熱装置の一例である外熱式ロータリーキルンの概略構成を示す説明図である。
【図３】図１のカーボンナノ材料製造用の原料ガス製造方法に適用可能なガス精製処理過程を示すプロセスフロー図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  間接加熱装置
３  合成炉
４  利用プロセス
５  外熱式ロータリーキルン
８  コントローラ
【図１】
2007070166.tif 000004
【図２】
2007070166.tif 000005
【図３】
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