(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒状石炭を熱分解炉において理論燃焼空気量以下の１次空気で燃焼させて石炭の固定炭素を残留させた灰とし、この灰を賦活反応器に落下させ、熱分解炉排ガスで加熱された後に電熱ヒーターでさらに加熱された水蒸気で賦活して粉粒状活性炭とし、熱分解炉排ガスの保有する熱量を回収した後、灰を賦活する水蒸気を加熱した後の排ガスに２次空気を供給して未燃分を燃焼させつつ水蒸気を発生させるとともに、排ガスの一部を熱分解炉へ循環することを特徴とする活性炭の製造方法。
【請求項２】
１次空気供給量が、石炭の理論燃焼空気量の３０〜７０％である請求項１記載の活性炭の製造方法。
【請求項３】
総合空気比が１．０〜１．４になるように、又は排ガス中の酸素濃度が２〜６％になるように、２次空気供給量を制御する請求項１記載の活性炭の製造方法。
【請求項４】
熱分解炉内温度が６００〜１０００℃になるように、排ガス循環量を制御する請求項１、２又は３記載の活性炭の製造方法。
【請求項５】
賦活反応器内温度が６００〜１０００℃に保たれるように、賦活反応器へ供給する水蒸気の量を制御する請求項１〜４のいずれかに記載の活性炭の製造方法。
【請求項６】
縦型円筒状の本体と、この本体の側部の略中央部に粉粒状石炭と理論燃焼空気量以下の１次空気とを供給して石炭を熱分解させるための、本体内の略中央部に設けられた熱分解炉と、この熱分解炉で生成した固定炭素を残留させた灰を落下させ、水蒸気を供給して賦活させるための、本体内の下部に設けられた賦活反応器と、前記熱分解炉の上側の本体内に設けられ、熱分解炉排ガスで賦活反応器へ供給する水蒸気を加熱するための蒸気加熱器と、この蒸気加熱器の上側の本体内に設けられ、２次空気を供給して排ガス中の未燃分を燃焼させつつ水蒸気を発生させるボイラと、このボイラからの排ガス煙道と前記熱分解炉とを接続する排ガス循環導管と、前記蒸気加熱器と前記賦活反応器とを接続する賦活用蒸気供給管に設けられた電熱ヒーターと、からなることを特徴とする活性炭の製造装置。
【請求項７】
熱分解炉において、１次空気及び粉粒状石炭の混合流が本体の接線方向に供給されて旋回流となるようにした請求項６記載の活性炭の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、活性炭の製造方法及びこの方法を実施する製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粉末活性炭を製造する場合、６００〜１０００℃の賦活温度を維持するために、燃焼用空気を供給するか、又はバーナ使用などによる燃焼熱を利用している。
また、特開昭４９−１２８８９７号公報には、賦活用ガス・燃焼ガス室の上側に連設された流動層式賦活室の内部を、水平方向に直列し、かつ、連通孔により底部を順次連通された複数段の室に区画し、これらの複数段の室の第１番目の（上側の）室に原料炭供給機を接続し、最後段の（下側の）室に活性炭排出管を接続して炭化と賦活とを同時に行なうようにした活性炭製造装置が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の活性炭製造方法及び装置においては、賦活炉が用いられ、補助燃料又は活性炭原料の熱分解ガスの燃焼炉内に水蒸気を供給する方法で、活性炭が製造されていた。
これらの従来方法では、燃焼排ガスにより水蒸気濃度が希釈されるため、賦活反応速度が遅く、滞留時間を長く必要とする大きな賦活炉が必要であった。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、賦活用水蒸気を希釈することなく１００％濃度で賦活を行なうことにより、高速で賦活反応を進行させ、滞留時間を短かくして賦活反応器のコンパクト化を図ることにある。
また、本発明の他の目的は、縦型円筒状の本体内に熱分解炉（炭化炉）と賦活反応器とを一体に組み込み、炭化材料の搬送装置及び賦活反応ガスの搬送装置を省略することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用】
上記の目的を達成するために、本発明の活性炭の製造方法は、粉粒状石炭を熱分解炉において理論燃焼空気量以下の１次空気で燃焼させて石炭の固定炭素を残留させた灰とし、この灰を賦活反応器にそのまま落下させ水蒸気で賦活して粉粒状活性炭とし、熱分解炉排ガスの保有する熱量を回収した後、排ガスの一部を熱分解炉へ循環することを特徴としている。
上記の方法において、灰を賦活する水蒸気として、熱分解炉排ガスで加熱された後、電熱ヒーターでさらに加熱された水蒸気を用いることが好ましい。また、熱分解炉排ガスで灰を賦活する水蒸気を加熱した後、この排ガスに２次空気を供給して未燃分を燃焼させつつ水蒸気を発生させることが好ましい。
【０００６】
１次空気供給量は、石炭の理論燃焼空気量の３０〜７０％である。この値が３０％未満の場合は、石炭の燃焼量が少なく、熱分解炉内温度を６００℃以上に維持できなくなる傾向があり、一方、７０％を超える場合は、石炭中の固定炭素まで燃焼するため、賦活すべき炭素が減少する傾向がある。
また、１次空気と２次空気とを合わせた総合空気比が１．０〜１．４になるように、又は排ガス中の酸素濃度が２〜５％になるように、２次空気供給量を制御する。
総合空気比又は酸素濃度が上記の範囲未満の場合は、排ガス中に未燃成分が残留し、公害対策上問題となる傾向があり、一方、総合空気比又は酸素濃度が上記の範囲を超える場合は、過剰な燃焼空気量が増えて、熱効率が悪化し不経済となる傾向がある。
【０００７】
また、熱分解炉内温度が６００〜１０００℃になるように、排ガス循環量を制御する。この値が６００℃未満の場合は、熱分解速度が著しく低下し、運転不能となる傾向があり、一方、この値が１０００℃を超える場合は、石炭中の固定炭素が溶融し、賦活が不能となる傾向がある。
さらに、賦活反応器内温度が６００〜１０００℃に保たれるように、賦活反応器へ供給する水蒸気の量を制御する。賦活反応器内温度が６００℃未満の場合は、賦活反応速度が著しく低下し、吸着能力が小さい活性炭となる傾向があり、一方、１０００℃を超える場合は、石炭中の固定炭素が溶融し、賦活反応が起らない傾向がある。
【０００８】
本発明の活性炭の製造装置は、縦型円筒状の本体と、この本体の側部の略中央部に粉粒状石炭と理論燃焼空気量以下の１次空気とを供給して石炭を熱分解させるための、本体内の略中央部に設けられた熱分解炉と、
この熱分解炉で生成した固定炭素を残留させた灰を落下させ、水蒸気を供給して賦活させるための、本体内の下部に設けられた賦活反応器と、
前記熱分解炉の上側の本体内に設けられ、熱分解炉排ガスで賦活反応器へ供給する水蒸気を加熱するための蒸気加熱器と、
この蒸気加熱器の上側の本体内に設けられ、２次空気を供給して排ガス中の未燃分を燃焼させつつ水蒸気を発生させるボイラと、
このボイラからの排ガス煙道と前記熱分解炉とを接続する排ガス循環導管と、
前記蒸気加熱器と前記賦活反応器とを接続する賦活用蒸気供給管に設けられた電熱ヒーターと、
からなることを特徴としている。上記の熱分解炉において、１次空気及び粉粒状石炭の混合流が本体の接線方向に供給されて旋回流となるように構成することが好ましい。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能なものである。
実施例１
図１は本実施例における活性炭の製造方法のフローを示し、図２は本実施例における活性炭の製造装置の構成を示している。１０は縦型円筒状の本体で、この本体１０内に下部から、賦活反応器１２、熱分解炉１４、蒸気加熱器１６、ボイラ１８が直列に形成されて活性炭の製造装置が構成される。熱分解炉１４は本体１０内の略中央部に設けられ、本体１０の側部の略中央部に粉粒状石炭と理論燃焼空気量以下の１次空気とを供給して、石炭を熱分解させるためのものである。図２では、粉粒状石炭を１次空気により本体１０の接線方向に供給して旋回流とするサイクロン式の熱分解炉を示している。２０は粉粒状石炭と１次空気とを混合するための混合部である。
【００１０】
この熱分解炉１４で生成した固定炭素を残留させた灰をそのまま落下させ、この灰を、蒸気加熱器１６と電熱ヒーター２２とで加熱された低圧水蒸気を供給して賦活させるための賦活反応器１２が本体１０内の下部に設けられる。２４は粉粒状活性炭排出機である。
熱分解炉１４の上側の本体１０内には、熱分解炉排ガスで賦活反応器へ供給する低圧水蒸気を加熱するための蒸気加熱器１６が設けられ、この蒸気加熱器１６の上側の本体１０内に、２次空気を供給して排ガス中の未燃分を燃焼させつつ高圧水蒸気を発生させるボイラ１８が設けられる。
このボイラ１８の排ガス煙道２６の排ガスファン２８出口と熱分解炉１４の上部とは排ガス循環導管３０を介して接続され、また、蒸気加熱器１６と賦活反応器１２とは賦活用蒸気供給管３２を介して接続され、この賦活用蒸気供給管３２に電熱ヒーター２２が設けられている。
【００１１】
図３は、図２に示す活性炭製造装置における各部の制御機構を示す構成図である。
以下、本実施例における作用を図１〜図３に基づいて説明する。粉粒状石炭と理論燃焼空気量の５０±２０％の１次空気とを熱分解炉（炭化炉）１４に供給し、石炭を６００〜１０００℃で部分燃焼させて石炭中の固定炭素を残留させた灰とし、この灰をそのまま落下させて賦活反応器１２内に回収する。熱分解炉１４内の温度は６００〜１０００℃となるように、温度指示制御器３４により排ガス循環導管３０に設けられた循環排ガス流量制御弁３６を開閉して制御できるように構成されている。なお、循環排ガスの温度は２００℃前後である。
【００１２】
賦活反応器１２内の固定炭素を残留させた灰を、加熱された低圧水蒸気で賦活して粉粒状活性炭とする。すなわち、０．１〜０．５kg／cm2 Ｇ、１５０〜２００℃程度の低圧水蒸気を蒸気加熱器１６に供給して熱分解炉排ガスで６００℃前後に間接加熱した後、さらに、電熱ヒーターで７００〜１１００℃に加熱し、この加熱低圧水蒸気を賦活反応器１２に導入する。そして、賦活反応器１２内の温度が８００±２００℃の範囲に維持されるように、温度指示制御器３８により加熱低圧水蒸気流量制御弁４０を開閉して制御できるように構成されている。
【００１３】
ボイラ１８には２次空気が供給されて排ガス中の未燃分が燃焼し、高温の燃焼排ガスとなる。そして、ボイラ１８に導入されたボイラ水と間接熱交換して２０〜５０kg／cm2 Ｇの高圧水蒸気を発生させる。この高圧水蒸気は、例えば、蒸気タービン（図示略）に送られ、抽気された低圧水蒸気が蒸気加熱器１６へ送られる。２次空気の一部は蒸気加熱器１６へ供給されることもあるが、これは必ずしも必要なものではない。
ボイラ１８へ供給される２次空気の量は、１次空気と合わせた総合空気比が１．２±０．２になるように調節される。この代わりに、排ガス煙道２６にＯ2 計４２を設けて、排ガス中のＯ2 濃度が２〜６％になるように、２次空気流量制御弁４４を開閉して制御するように構成することも可能である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  賦活用水蒸気を希釈することなく１００％濃度で賦活を行なうことにより、高速で賦活反応を進行させることができ、賦活反応器内における粉粒状体の滞留時間が短かくなり賦活反応器をコンパクトにすることができる。
（２）  従来は、熱分解炉（炭化炉）と賦活炉とは別設又は別室に分けられていたが、本発明の装置は、縦型円筒状の本体内の略中央部を熱分解炉とし、下部を賦活反応器としているので、炭化と賦活の工程を一体型の活性炭製造炉で行なうことができる。このため、炭化材料と賦活反応ガスの搬送装置を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の活性炭の製造方法の一実施例を示す系統図である。
【図２】本発明の活性炭の製造装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】図２に示す装置に各部の制御機構を付加した活性炭製造装置の構成図である。
【符号の説明】
１０  本体
１２  賦活反応器
１４  熱分解炉
１６  蒸気加熱器
１８  ボイラ
２０  混合部
２２  電熱ヒーター
２４  粉粒状活性炭排出機
２６  排ガス煙道
２８  排ガスファン
３０  排ガス循環導管
３２  賦活用水蒸気供給管
３４  温度指示制御器
３６  制御弁
３８  温度指示制御器
４０  制御弁
４２  Ｏ2 計
４４  制御弁
【図１】
0003737162.tif 000002
【図２】
0003737162.tif 000003
【図３】
0003737162.tif 000004