JPH04280808A - ニードルコークスの製造方法 - Google Patents

ニードルコークスの製造方法

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JPH04280808A
JPH04280808A JP3062345A JP6234591A JPH04280808A JP H04280808 A JPH04280808 A JP H04280808A JP 3062345 A JP3062345 A JP 3062345A JP 6234591 A JP6234591 A JP 6234591A JP H04280808 A JPH04280808 A JP H04280808A
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JP
Japan
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coke
oil
pitch
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needle coke
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Withdrawn
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JP3062345A
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English (en)
Inventor
Kazuya Shibata
和哉 柴田
Taiji Oishi
大石 泰司
Shigeru Miwa
三輪 成
Takashi Kuroda
隆 黒田
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は石炭系ニードルコークス
の製造方法に関する。更に詳しくは、熱膨脹係数をそれ
程大きく劣化させることなく、パフィングを顕著に低減
させた石炭系ニードルコークスの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】成型炭素材の製造に広く用いられている
ニードルコークスは、主に石油系原料油を用いて、製造
されているが、近時石炭系原料油についても、キノリン
不溶分除去方法の開発に伴って、大量に使用されるよう
になって来た。石炭系原料油を用いる場合、キノリン不
溶分(QIと略称する)が含まれていると、コークス化
の過程での結晶成長が不十分となってニードルコークス
が得られない。従って原料油としては、実質的完全にQ
Iを除去し、実際には0.05重量%以下、又は0.0
1重量%以下に除去された原料油が使用されている。
【0003】このようにQIを実質的に除去すれば、熱
膨脹係数(C.T.E.と略称する)の小さい所謂プレ
ミアムコークスと称されるニードルコークスが得られる
。ニードルコークスは人造黒鉛電極の原料として賞用さ
れている。近年、黒鉛電極を使用する電気製鋼業界等で
は、生産性向上のため、大型電気炉の採用、ウルトラハ
イパワー(UHP)操業が行われるようになり、使用条
件がますます苛酷になりつつある。従って、より性能の
優れた黒鉛電極が要望されている。
【0004】特に、黒鉛電極の重要な性能の一つは、C
.T.E.である。C.T.E.は黒鉛電極使用時の耐
熱衝撃性に関係し、C.T.E.の大きいものは、ひび
割れを起こし易く、その結果、電極脱落によるトラブル
の発生、あるいは電極消耗原単位の悪化などの重要な問
題を生ずる。
【0005】一方、黒鉛電極製造においても、省エネル
ギーを図るため高温短時間の黒鉛化法が採用されるよう
になりつつある。前記の方法で製造したニードルコーク
スを用いて製造した電極では、この高温短時間黒鉛化の
際にパッフィング現象が顕著に現われて亀裂を生じるこ
とがあり、また亀裂発生に至らないまでも見掛比重が小
さくなって、強度が十分な電極が得られないことがある
。
【0006】このパッフィングは原料中の硫黄化合物が
黒鉛化工程で分解してガスを発生することによるもので
、石油系ニードルコークスは硫黄を多く含むので問題が
あるが、硫黄原因によるパフィングは電極製造工程で酸
化鉄のような硫黄捕捉化合物を添加することによって或
程度解決されている。しかし石炭系ニードルコークスは
、この硫黄分が石油系にくらべて大幅に低いにも拘らず
、パッフィング現象を示す。この原因は原料中の窒素化
合物によるものであることが判明しており、しかも酸化
鉄添加によりパフィングを防ぐことはできない、そのた
め、水添処理や、高温長時間加熱など各種の対策が提案
されている。しかし大規模な装置やコスト、エネルギー
コストを必要とし、経済的な意味で完全に解決されたと
はいえない現状である。
【0007】特開昭58−98385号公報では、熱膨
脹係数をそれ程大きく劣化させることなく、黒鉛化時の
パッフィングを小さくする方法として、原料油中のキノ
リン不溶分を可及的完全に除去することなく、キノリン
不溶分を0.01〜0.3重量%の範囲内に調整するこ
とが提案されている。
【0008】このQIをQI分離工程で残したり、QI
除去原料油にQIを含む原料油を添加してQI量を調整
する方法ては、コークス化工程のメソフェース発生時に
メソフェース球体のまわりにQIが付着し、球体同士の
合体を阻害し、その成長を抑制する。またQI量やQI
そのものの粒度分布の違いにより、生成するメソフェー
スのサイズが不均一になる可能性があり、これはコーク
ス物性にとってマイナスである。さらにQI源として、
QI分離前の原料油を添加することは、通常QIと共に
灰分が除去されていることから、コークス中の灰分を増
加させる方向であり、コークスの純度を高めることが求
められている現在、この操作は欠点となる。
【0009】特開昭62−124188号公報では、Q
Iを実質的に除去した原料油に、QIを実際上除去して
いない原料油を配合して、QI分が0.4〜2.0重量
%になるように配合割合を調整するものであるが、前記
の特開昭58−98385号公報と同様の欠点がある。
【0010】特開昭61−87789号公報はコールタ
ールピッチ、石油アルファルト等の瀝青物質にフェノー
ル類蒸留釜残ピッチのような水酸基を有する高分子物質
を10〜50wt%添加し、この混合物を酸化処理後炭
化する等方性炭素材用コークスの製造方法である。水酸
基を有する高分子物質を添加後、酸化処理を行うもので
、何より等方性炭素材用コークスで、ニードルコークス
ではない。
【0011】特開昭62−78104号公報は、ピッチ
類にフェノール類を添加して、250℃以上の温度で5
分以上熱処理した後、生コークス化し、ついでか焼する
ニードルコークスの製造方法である。フェノール類を添
加後、熱処理されておりこの工程から得られたピッチは
軟化点が低く、流動性が高い。何よりこの方法では、コ
ークス化は未反応のフェノール類を除いてから行なわれ
る。コークス工程で、これらが除かれている所が本発明
と異なる。この公報の方法では、コークスのパフィング
を低下させる事を目的としておらず、従ってコークス工
程でフェノール類は除かれている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】炭素の組織の面からい
えば、コークスの熱膨脹係数(CTE)とパフィングと
は逆相関の関係にあり、パフィングを小さくしようとす
ると必然的にCTEは大きくなる傾向にある。本発明の
目的は、コークスのパフィングを小さくするために、コ
ールタールピッチの水添処理や、コークスの高温長時間
か焼のような大きな設備を要し、コストを要する工程を
経ることなく、しかも、原料油中のQIを増加させるこ
となく、即ち粒度分布を乱して炭化工程での生成メソフ
ェースを不均一にすることなく、又コークス中の灰分を
増大させることなく、コーキング反応を制御することに
よってCTEの増大を最小限に抑えながら、パフィング
を大幅に低下させたニードルコークスを低コストで提供
することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するため鋭意研究を行った。その結果、フェノー
ル性酸素を含んだ化合物は、加熱時にラジカルを発生し
易く、このラジカルがコーキング反応を促進させ、系の
粘度を急激に上げ、メソフェースの成長を阻害する方向
に働き、コークスの極端な流れ組織を防ぎ、したがって
パフィングを小さくする事を見い出し本発明を完成した
。
【0014】すなわち本発明は■コールタール系原料か
ら、キノリン不溶分を実質的に除去した後、該原料油中
のフェノール性酸素量を0.2〜3重量%に調整し、そ
のままディレードコーキング法によりコークス化するこ
とを特徴とするニードルコークスの製造方法であり、
【
0015】■原料油中のフェノール性酸素量を、脱QI
ピッチにフェノール残油ピッチを添加配合することによ
り調整する前記■記載のニードルコークスの製造方法で
ある。
【0016】コールタール系原料とは、コールタール、
コールタールピッチ又はこれらを主体とする炭化水素物
質からなる原料油を指す。キノリン不溶分を実質的に除
去するには、コールタール系原料に脂肪族油、と芳香族
油の混合溶剤を添加混合し、QI粒子の周りにピッチ状
の析出物を析出させて、粒子を増大させ沈降分離する方
法が工業的に好ましく、この方法については、例えば特
開昭53−66901号公報、特開昭54−14819
1号公報、特開昭55−136111号公報に示された
方法が採用できる。これらの方法によって、原料油中の
QIは通常0.05重量%以下に実質的完全に除去でき
る。
【0017】通常のコールタール蒸留工程においては、
フェノール等のタール酸はタール軽油、中油(カルボル
油、ナフタリン油)、洗浄油中に主に含まれ、これら留
分はタール蒸留において、コールタールピッチから除か
れているので、通常のタール蒸留、脱QI工程を経た脱
QIピッチに含有されているフェノール性酸素は0.2
重量%以下である。コールタール自体を原料とした場合
は、これより若干多いが、コールタール中コールタール
ピッチの占める割合が55%以上と大きく、最もタール
酸含量の多いカルボル油は対タール3%程度しかないの
で、0.2重量%を大きく上まわることはない。
【0018】本発明においては、コールタール系脱QI
原料油中のフェノール性酸素量を0.2〜3重量%、好
ましくは0.2〜1重量%に調整するものであるが、前
記の如く、通常の脱QI原料油中のフェノール性酸素量
は0.2重量%以下であるので、脱QI原料油中のフェ
ノール類を除くことは殆どなく、フェノール類を添加す
ることになる。
【0019】フェノール性酸素を含む添加物としては、
コールタールからフェノール類を分留する際のフェノー
ル類精製蒸留釜残ピッチが好適である。前記のコールタ
ール蒸留において、フェノール類を含むタール軽油、中
油(カルボル油、ナフタリン油)、洗浄油は、苛性ソー
ダ液で脱酸され、フェノレートとなり、このフェノレー
トは硫酸、炭酸ガス等で中和分解され、タール酸として
精製蒸留にかけられる。この塔底油(釜残)が蒸留釜残
ピッチである。またトルエン酸化による合成フェノール
製造工程で発生するフェノール類の精密蒸留釜残ピッチ
等も利用できる。本発明では、これらを総称してフェノ
ール残油ピッチと称することとする。
【0020】このフェノール残油ピッチはキシレノール
以上の沸点を有する多価フェノール類、アルキルフェノ
ール類、および多環フェノール類の混合物である。これ
は混合物であるため、現在では、このままでは工業的に
利用されておらず安価である。また前記の工程より理解
されるように、QI分は含有されていない。
【0021】フェノール性酸素を含む添加物として市販
のフェノール樹脂等も使用できる。しかしフェノール性
酸素源としては、安価で含有量の高いフェノール残油ピ
ッチが有効である。液体の添加物であるため、反応は液
−液反応となり、コーキング反応を均一に制御できる利
点がある。
【0022】本発明では、脱QI原料油にフェノール性
酸素含有化合物を原料油中に0.2〜3重量%、好まし
くは0.2〜1重量%になるように添加混合する。この
混合物を、フェノール性酸素含有化合物を含有した、そ
のままで加熱炉を経て、ディレード・コーカーに装入し
、コークス化し、生コークスを製造する。フェノール性
酸素含有化合物を含有した、そのままの状態でコークス
化する点が、未反応のフェノール類を除く特開昭62−
78104号公報と異なる所である。この生コークスを
常法により、ロータリーキルン又は竪型炉で1,300
〜1,500℃にか焼して、ニードルコークスを得る。
【0023】フェノール性酸素量が0.2重量%未満で
あれば、コークスの組織改良の効果がなく、3重量%超
になると、CTEが高くなって好ましくない。なおフェ
ノール性酸素0.2重量%で従来例と本発明が重複する
ように見えるが、脱QIピッチのフェノール性酸素が0
.2重量%未満であれば、0.2重量%以上となるよう
に調整し、フェノール性酸素が丁度0.2重量%であれ
ば、そのまま使用してもよく、更にフェノール類を添加
してもよい意味である。
【0024】
【作用】フェノール性酸素を含んだ化合物を原料油に加
え、250℃以上に加熱されると、特開昭62−781
04号公報に記載したようにメソフェースの含有量が多
くなるにつれ、メソフェースピッチの軟化点は高くなる
が、フェノール性酸素を含んでいると、同一のメソフェ
ース含有量では軟化点が10〜60℃低くなる。即ちメ
ソフェースの流動性が高く、流れ構造をとり易い状態と
なる。ここで未反応のフェノール類を除くと前記公報の
ようになるが、本願ではフェノール性酸素を含んだまま
炭化工程に移行する。
【0025】フェノール性酸素を含んだ化合物は熱安定
性が低く、加熱によってラジカルを発生しやすい。この
ラジカルがコーキング反応を促進させ、系の粘度を急激
に上げる。これによって発生するメソフェースの成長を
阻害し、極端にいえばコークスはモザイク組織の方向に
少し近づくことになる。したがって、C.T.E.は若
干高くなるが、パフィングは小さくなるものと推定され
る。
【0026】
【実施例】以下、本発明を実施例によって、より具体的
に説明するが、本発明は、この実施例に限定されるもの
ではない。 (実施例1〜3、比較例1)脱QIコールタールピッチ
(UP)に、フェノール類蒸留釜残ピッチ(PPH)を
表1に示した量だけ添加混合し、実験室大型コーカーで
コークス化し、物性評価を行った。
【表1】   これにより、脱QIピッチにフェノール類残油ピッ
チを添加することにより、C.T.E.は添加量に従っ
て、夫々若干高くなるが、パッフィングが顕著に小さく
なる。
【0027】
【発明の効果】本発明においては、脱QIコールタール
系原料油中のフェノール性酸素量を0.2〜3重量%に
調整して、コークス化することにより、C.T.E.は
若干高くなるが、原料油の水添処理やコークスの高温長
時間処理のように大きな設備やコストを必要とすること
なく、又原料油QI増加法のように灰分が増加すること
なく、コークスのパッフィングを顕著に低減させること
ができる。コークス製造工業上の経済的効果は大きい。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  コールタール系原料から、キノリン不
    溶分を実質的に除去した後、該原料油中のフェノール性
    酸素量を0.2〜3重量%に調整し、そのままディレー
    ドコーキング法によりコークス化することを特徴とする
    ニードルコークスの製造方法。
  2. 【請求項2】  原料油中のフェノール性酸素量を、脱
    QIピッチにフェノール残油ピッチを添加配合すること
    により調整する請求項1記載のニードルコークスの製造
    方法。
JP3062345A 1991-03-05 1991-03-05 ニードルコークスの製造方法 Withdrawn JPH04280808A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111778051A (zh) * 2020-05-29 2020-10-16 陕西榆能集团能源化工研究院有限公司 中低温煤焦油精制沥青变温热聚法制备的针状焦及工艺
CN111778050A (zh) * 2020-05-29 2020-10-16 陕西榆能集团能源化工研究院有限公司 一种用三级串联精制原料制备针状焦的方法

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Effective date: 19980514