(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭を製造するための流動層式賦活炉であって、底部に一個の円形あるいは矩形あるいはスリット状のガス吹き込み口を有し、上部から下部に向かうにつれて流動層の横断面積が低減する形状の流動化ゾーンを複数個隣接して備え、更に、隣接する各流動化ゾーンの境界直上の全てあるいは一部において原料の進行方向と直交する方向に配置され、その下端が流動化ゾーン上端の深さまで達する板状体からなる堰が設けられ、前記堰は、進行方向に対して一部分が開放されるとともに、その開放位置が進行方向の右側、左側に交互に変わるように配置されており、該複数個の流動化ゾーンによって形成される流動層内を原料が順次移動しながら賦活されて活性炭が製造されることを特徴とする流動層式賦活炉。
【請求項２】
活性炭を製造するための流動層式賦活炉であって、底部に一個の円形あるいは矩形あるいはスリット状のガス吹き込み口を有し、上部から下部に向かうにつれて流動層の横断面積が低減する形状の流動化ゾーンを複数個隣接して備え、更に、原料の進行方向と直交する方向に配置され、両端が炉の側壁に達するとともにその下端が流動層の内部まで達し、上端がフリーボード部分の高さに達する複数の板状体からなるバッフルと、前記の隣り合うバッフルとバッフルとの間に、原料の進行方向と直交する方向に配置され、両端が炉の側壁に達するとともにその上端が炉の天井に達し、下端がフリーボード部分内の高さにあるバッフルとが設けられており、該複数個の流動化ゾーンによって形成される流動層内を原料が順次移動しながら賦活されて活性炭が製造されることを特徴とする流動層式賦活炉。
【請求項３】
流動化ゾーンの形状が逆円錐形のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層式賦活炉。
【請求項４】
流動化ゾーンの横断面形状が角型で逆角錐状のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層式賦活炉。
【請求項５】
流動化ゾーンの形状が原料の進行方向と直交する方向にガス噴出し用スリットを有し、原料進行方向面内での縦断面形状が一様な逆三角形のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層式賦活炉。
【請求項６】
流動化ゾーンの形状が原料の進行方向にガス噴出し用スリットを有し、原料進行方向と直交する方向面内での縦断面形状が一様な逆三角形のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の流動層式賦活炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建設廃木材などの木質系廃棄物をリサイクルし活性炭を製造するための活性炭製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
炭化物を賦活するための流動層式賦活炉は従来技術としてあるが、その主なものは、次の文献に記されている（柳井  弘，“流動層による活性炭の再生”，化学装置，１９８６年６月号，Ｐ７４〜８２）。
【０００３】
そして、上記文献のＰ７５には、図８に示すような、円錐状の炉床を持つ1個の噴流層を設け、下方から賦活ガスを高速で噴射するとともにその上に微細に粉砕された一次炭化物を供給し、賦活ガスと炭化物を噴流の状態において良く混合反応させてその全量を後段のサイクロンで回収する方式（以下、従来技術１と呼ぶ）が示されている。
【０００４】
また、上記文献のＰ７７には、図９に示すような、容器の中に平面状の分散板を設けその下より賦活ガスを供給しその上の原料層を流動化させて原料を賦活し中心部分からオーバーフローの原理にて活性炭とし外部に排出する方式（以下、従来技術２と呼ぶ）が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術１の単一噴流層よりなる方式は以下の問題がある。
▲１▼噴流層を形成させるために、原料は一様粒径を有する細粒としなければならない。一般に建設廃木材等から得られる炭化物は１ｍｍ径以下の細かいものから１０ｍｍ径以上のものまで広い分布があって、この方式で賦活しようとすると一様な粒径となるような粉砕が前処理として必要になる。
▲２▼噴流方式であるために、賦活反応時間が長くとれないので高度な賦活ができない。
【０００６】
また、従来技術２の平面状の分散板を有する流動層方式には以下の問題がある。
▲１▼通常賦活ガスは1000℃以上の高温ガスを供給するが、この高温度条件下では材料面において耐久性のある多孔質の分散板が製作困難である。平面状の炉底に少数の吹込み孔を配するとその孔から離れた部分では流動化がおこらず、原料の攪拌と移動がスムーズにできない。
▲２▼全体が一個の反応ゾーンから形成されているために、流動層内での原料の短絡が激しく、充分賦活されていないものが直接排出される割合が大きい。そのために品質の良い活性炭が得られない。
【０００７】
したがって、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、建設廃木材等からの各種粒径の混合した炭化物原料を粉砕等の前処理を行うことも無くそのまま用いた場合でも、流動層内での原料の短絡を防止し、良好な品質の活性炭を得ることができる流動層式賦活炉を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、活性炭を製造するための流動層式賦活炉であって、底部に一個の円形あるいは矩形あるいはスリット状のガス吹き込み口を有し、上部から下部に向かうにつれて流動層の横断面積が低減する形状の流動化ゾーンを複数個隣接して備え、更に、隣接する各流動化ゾーンの境界直上の全てあるいは一部において原料の進行方向と直交する方向に配置され、その下端が流動化ゾーン上端の深さまで達する板状体からなる堰が設けられ、前記堰は、進行方向に対して一部分が開放されるとともに、その開放位置が進行方向の右側、左側に交互に変わるように配置されており、該複数個の流動化ゾーンによって形成される流動層内を原料が順次移動しながら賦活されて活性炭が製造されることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項２に記載の発明は、活性炭を製造するための流動層式賦活炉であって、底部に一個の円形あるいは矩形あるいはスリット状のガス吹き込み口を有し、上部から下部に向かうにつれて流動層の横断面積が低減する形状の流動化ゾーンを複数個隣接して備え、更に、原料の進行方向と直交する方向に配置され、両端が炉の側壁に達するとともにその下端が流動層の内部まで達し、上端がフリーボード部分の高さに達する複数の板状体からなるバッフルと、前記の隣り合うバッフルとバッフルとの間に、原料の進行方向と直交する方向に配置され、両端が炉の側壁に達するとともにその上端が炉の天井に達し、下端がフリーボード部分内の高さにあるバッフルとが設けられており、該複数個の流動化ゾーンによって形成される流動層内を原料が順次移動しながら賦活されて活性炭が製造されることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項３に記載の発明は、流動化ゾーンの形状が逆円錐形のものであることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項４に記載の発明は、流動化ゾーンの横断面形状が角型で逆角錐状のものであることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項５に記載の発明は、流動化ゾーンの形状が原料の進行方向と直交する方向にガス噴出し用スリットを有し、原料進行方向面内での縦断面形状が一様な逆三角形のものであることを特徴とする流動層式賦活炉である。
請求項６に記載の発明は、流動化ゾーンの形状が原料の進行方向にガス噴出し用スリットを有し、原料進行方向と直交する方向面内での縦断面形状が一様な逆三角形のものであることを特徴とする流動層式賦活炉である。
【０００９】
一般に大粒径のものを流動化させるためには大流速でガスを流す必要があるが、一様断面積を有する流動層では、大粒径のものを基準にガスを流すと小粒径のものの大半がそのまま外に飛び出してしまうし、小粒径のものを基準にガスを流すと大粒径のものが流動化されない。
【００１０】
これに対して、本発明の流動層式賦活炉は、上部から下部に向かって断面積が逓減する形状の流動化ゾーンであるので、吹込み口から吹き込まれた賦活ガスの流速が流動化ゾーンの下部ほど高くなり、下部に堆積しがちな大粒径粒子を高速ガス流で突き崩し上方に再循環させ、各種粒径の混合した原料に対しても少ないガスで安定した攪拌が得られ、全体としての良好な流動性を確保できる。その上、賦活ガスが吹込み口から広がりながら上方に流れるので、耐熱性が問題となる平面状の分散板を用いる必要もない。
【００１１】
そして、原料が、隣接して配置された複数個の流動化ゾーンを順次移動しながら賦活されるので、良好な品質の活性炭を得るのに充分な時間を掛けて賦活され、原料の短絡による製品品質の低下を防ぐことができる。
【００１２】
このようにして、建設廃木材等からの各種粒径の混合した原料を粉砕等の前処理を行うことも無くそのまま用いた場合でも、流動層内での原料の短絡を防止して、良好な品質の活性炭を得ることができる。
【００１４】
このようにフリーボード部にバッフルを設けたことより、賦活ガスに同伴してフリーボード部に飛び出した細粒が再度流動層内に戻るようになり、充分な賦活を得ないまま飛び出してしまうことを防止できる。
【００１６】
このように流動層内に堰を設けたことにより、流動層での原料の短絡を一層防止できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の流動層式賦活炉の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に参考例１を示す。（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図１において、１は流動層炉であり、その横断面は長方形となっている。２は原料２０を貯留したホッパーであり、４はスクリューフィーダである。８ａ〜８ｆは流動層炉１の炉底部に設けられた逆円錐状の流動化ゾーンであり、順次隣接して配置されている。流動化ゾーン８ａ〜８ｆの底部にはそれぞれ円形の賦活ガス吹込み口７ａ〜７ｆが設けられており、賦活ガス供給口５から供給された賦活ガスが分岐管６を経由して吹込み口７ａ〜７ｆから流動化ゾーン８ａ〜８ｆに吹き込まれるようになっている。９はガス出口でありサイクロン１１につながっている。１０は製造された活性炭２１の排出口であり、活性炭収納箱１２につながっている。
【００１９】
そして、ホッパー２からスクリューフィーダ４で切り出されて炉内に連続的に供給された原料２０は、逆円錐形状の流動化ゾーン８ａ〜８ｆで流動化し流動層８内を徐々に移動しながら賦活ガスによって賦活されて活性炭となり、排出口１０より連続的にとりだされて収納箱１２に収納される。その際、流動層８は流動化ゾーン８ａ〜８ｆの逆円錐の底面よりやや上まで形成される。なお、ガス中に飛び出した粒子はサイクロン１１で補足されて回収される。
【００２０】
このように、参考例１では、逆円錐形状の流動化ゾーンを有していることから、吹き込まれた賦活ガスの流速が流動化ゾーンの下部ほど高くなり、下部に堆積しがちな大粒径粒子を高速ガス流で突き崩し上方に再循環させ、各種粒径の混合した原料に対しても安定した攪拌が得られ、全体としての良好な流動性を確保できる。そして、原料が隣接して配置された複数個の流動化ゾーン８ａ〜８ｆを順次移動しながら賦活されるので、良好な品質の活性炭を得るのに充分な時間を掛けて賦活され、原料の短絡による製品品質の低下を防ぐことができる。
【００２１】
図２に参考例２を示す。（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。参考例２では、参考例１に追加して、フリーボード部１６に、上端は開放され下端が流動層８に達する複数個のバッフル１４ａ〜１４ｅが設けられている。このバッフル１４ａ〜１４ｅによって、ガス流で直上に飛び出した粒子が重力で再度流動層内に戻ることができる。なお、ガスは開放されているバッフル上部を通ってガス出口９に向かうことができる。
【００２２】
図３に本発明の第１の実施形態を示す。第１の実施形態では、フリーボード部１６に、上端は開放され下端が流動層８に達するバッフル１４ｆと、上端は流動層炉１の天井まで達し下端は流動層８に達しないバッフル１４ｇが交互に設けられている。このバッフル１４ｆと１４ｇによって、ガスの折り返しループが形成されるので、ガス中に飛び出した粒子の炉内停留時間が長くなり再度流動層内に戻りやすくなる。
【００２３】
図４に参考例３を示す。（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。参考例３では、参考例１に追加して、流動層８に溢れ堰１５ａを設けている。これによって、流動層内での原料の短絡を一層防止できる。なお、溢れ堰１５ａに換えて潜り堰を設けることでも同様の効果が得られる。
【００２４】
図５に本発明の第２の実施形態を示す。（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。第２の実施形態では、炉床からフリーボード部に達し、その左右の片側が開放された堰１５ｂを流動層８に設けている。これによって、流動層内での原料の短絡を一層防止できる。
【００２５】
図６に本発明の第３の実施形態を示す。第３の実施形態は、第１の実施形態における逆円錐状の流動化ゾーンに換えて、他の形状の流動化ゾーンを備えたものである。（ａ）は底部に角型の賦活ガス吹込み口１７を有した逆角錘状の流動化ゾーン１８を備えたものであり、（ｂ）および（ｃ）は底部にスリット状の賦活ガス吹込み口２７を有した逆三角形状の流動化ゾーン２８を備えたものである。ただし、（ｂ）は原料の移動方向に並行な断面が逆三角形状になっており、（ｃ）は原料の移動方向と直交する断面が逆三角形状になっている。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれも上部から下部に向かって断面積が逓減する形状であるので、逆円錐状の流動化ゾーンと同様の効果がある。
【００２６】
図７に本発明の第４の実施形態を示す。第４の実施形態は、第１の実施形態における長方形断面の流動層炉に換えて、円筒状の流動層炉としたものである。（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は円周方向に展開した縦断面図である。複数個の逆円錐状の流動化ゾーン８ｇが隣接して円形に配置されており、原料が一周する間に賦活されて活性炭が製造される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、上部から下部に向かって断面積が逓減する形状の流動化ゾーンを隣接して複数個配置し、原料が順次移動しながら賦活されるようにしたので、建設廃木材等からの各種粒径の混合した炭化物原料を粉砕等の前処理を行うことも無くそのまま用いた場合でも、流動層内での原料の短絡を防止して、良好な品質の活性炭を得ることができる。
【００２８】
また、フリーボード部にバッフルを設けたことにより、ガスに同伴された粒子を再度流動層内部に戻すことができ、品質の均一性と収率の向上が図られる。
【００２９】
また、流動層内に堰を設けたことにより、流動層での原料の短絡を一層防止でき、品質の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１を示す説明図である。
【図２】  参考例２を示す説明図である。
【図３】  本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
【図４】  参考例３を示す説明図である。
【図５】  本発明の第２の実施形態を示す説明図である。
【図６】  本発明の第３の実施形態を示す説明図である。
【図７】  本発明の第４の実施形態を示す説明図である。
【図８】  従来技術１を示す図である。
【図９】  従来技術２を示す図である。
【符号の説明】
１  流動層炉
２  ホッパー
４  スクリューフィーダ
５  賦活ガス供給口
６  分岐管
７ａ〜７ｆ  賦活ガス吹込み口
８  流動層
８ａ〜８ｆ  流動化ゾーン
９  ガス出口
１０  活性炭排出口
１１  サイクロン
１２  活性炭収納箱
１４a〜１４ｇ  バッフル
１５ａ、１５ｂ  堰
１６  フリーボード部
２０  原料
２１  活性炭
【図１】
0004083409.tif 000002
【図２】
0004083409.tif 000003
【図３】
0004083409.tif 000004
【図４】
0004083409.tif 000005
【図５】
0004083409.tif 000006
【図６】
0004083409.tif 000007
【図７】
0004083409.tif 000008
【図８】
0004083409.tif 000009
【図９】
0004083409.tif 000010