JPH0488085A - 石炭急速熱分解チャーの製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、石炭を加熱分解して石炭中の揮発分をガスお
よび液状物質として得るプロセスにおいて、揮発分以外
の固体状の残渣（チャー）を高炉用コークスの配合原料
として用いるため、タールを前記チャーに石炭急速熱分
解プロセス内で付着凝縮させるための石炭急速熱分解チ
ャーの製造方法に関する。

［従来の技術］ 石炭を急速熱分解して石炭中の揮発分をガスおよび液状
物質として得るプロセス自体は、特開平１−１１３４４
１１号公報に開示されている。石炭急速熱分解によりチ
ャー、タールおよびガスが生成する。生成物中のガスは
顕熱回収され循環し、チャーは、　２５０℃のホットチ
ャーとしてチャーポットで回収される。その後、目的物
質であるタールを低温で凝縮させ回収する。

石炭急速熱分解で得られるタールは、化学成品の原料と
して付加価値の高いものである。

一方、残漬チャーは粉コークスや石炭ガス化チャーと同
様に不活性であるため、その利用方法は燃焼するぐらい
のものである。残漬チャーの利用方法を確立することは
、石炭急速熱分解のプロセスの実用化上非常に大きな課
題である。

ところで、粉コークスや石炭ガス化チャなどの不活性物
質の利用としては、特開昭５２−１１２６０２号公報に
記述されているような高炉用コークスの配合原料が考え
られている。この場合、粉コークスや石炭ガス化チャー
は活性表面積の増加のため微粉砕され、石炭との親和性
を高めるため粘着性のある芳香族個青物を含浸させて用
いている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、微粉砕や芳香族瀝青物の含浸行程を考えると余
分な設備か必要となりコストが高くなる。

本発明者らが石炭急速熱分解で得られる残渣チャーの性
状を倹約したところ、粒度が小さいため高炉用コークス
の配合原料として使用する場合、微粉砕の必要がないこ
とがわかった。また、石炭急速熱分解プロセスを考える
と、芳香族瀝青物であるタールとチャーは同時に生成す
るため本プロセス内でのチャーへの芳香族瀝青物の含浸
も可能である。

したがって、石炭急速熱分解で得られるチャーに芳香族
個青物であるタールを石炭急速熱分解プロセス内で含浸
させることがてきれは、石炭急速熱分解で得られたチャ
ーを粉砕することなくそのまま高炉用コークスの配合原
料として使用できる可能性がある。

しかしなから、たとえば特開平１−１１３４９１号公報
に開示されているようにチャーは２５０℃で補集される
ので、タールの付着がなく、このままの状態では高炉用
コークスの配合原料として使用できない。また、タール
を混合して高炉用コークスの配合原料に使用するために
混合過程が必要となりコストが高い。

本発明において解決すべき課題は、石炭急速熱分解法に
おいて得られるチャーの付加価値を高めるべく、チャー
ポット内で芳香族瀝青物であるタールを凝縮させ、チャ
ーにタールを混合することでチャーの付着性を向上させ
、高炉用コークスの配合原料に使用できるようにするこ
とにある。

本発明は上記ｉ！ｌ！題を解決するために、石炭急速熱
分解チャーの製造方法について提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、石炭急速熱分解プロセスによりチャーを製造
するに際し、チャーポット内の温度を２００℃以下に液
体により間接的に冷却してチャーにタールを付着凝縮さ
せることを特徴とする石炭急速熱分解チャーの製造方法
である。

［作　　　用コ 本発明の作用について図面を参照しながら説明する。第
２図は本発明に用いる石炭急速熱分解プロセスの概略図
である。第２図において、石炭を熱分解反応器１に循環
ガス加熱器５からの高温ガスによって投入する。熱分解
反応器１においてガス成分、タール成分、チャーが生成
される。この時、ガス成分およびタール成分は気体状態
であり、チャーは固体状態である。これらの生成物は、
熱回収器２によって冷却された後２５０℃のホット状態
でチャーポット３へ導入されるため、このときもガスお
よびタールは気体状態であり、チャーは固体状態である
。したがって、チャーポット内では、気体状態であるガ
ス成分およびタール成分と固体成分であるチャーの分離
が起こる。

本発明者らは急速熱分解装置を用いた実験によって、チ
ャーポット内の温度を変化させチャーを回収し、チャー
に付着しているタールの量を調査した。実験条件は石炭
供給量２ｇ／ｍｉｎ、熱分解反応器１における反応温度
７００℃、滞留時間２秒で行った。

チャーポット内の温度とチャーへのタール付着量の関係
を第１図に示す。タールの付着量はチャーとタールの総
重量に対する付着タールの重量割合で表した。石炭の種
類により生成するタールの量が異るが、チャーポット内
の温度２００℃以下で１ｗｔ％以上のタールをチャーに
付着凝縮することができる。たとえば、チャーポット内
の温度１５０℃で約１０ｗｔ％以上のタールをチャーに
付着凝縮することができ、チャーポット内の温度０℃て
約２４ｗｔ％以上のタールをチャーに付着凝縮すること
ができる。

本発明では、第２図においてチャーポット３の温度を２
００℃以下と十分にタールの沸点以下に冷却することで
チャー上でのタールの凝縮を可能とした。チャーポット
３の温度が２００℃を越えるとタールの沸点付近の温度
であるため石炭の種類によってタールが凝縮しないもの
がある。

本発明の安定してチャーポット内を２００℃以下にする
ための冷却方法として、第２図に示すようにチャーポッ
トに巻いた水冷管１５と液体窒素輸送管１６を設置し、
冷却水あるいは液体窒素により冷却する方法を採用する
。保温はカオールなどの断熱材を用いれば良い。第２図
における水冷管１５と液体窒素輸送管１６は第３図に示
すようにチャーポット外周の周壁に沿って交互にらせん
状に巻いた。また、温度はチャーポット内に設けた第２
図に示す熱電対センサー１７により測定することがてき
る。熱電対位置１８は第４図にＸ印で示すようにチャー
ポット内の縦横高さ方向に均等に合計２７木設置され、
その平均値か第２図に示す温度制御装置６に組み込まれ
たコンピュタ−により計算され、チャーポット内の温度
とする。

具体的には、あらかしめ冷却水を流しておき石炭を熱分
解反応器１に投入する。温度制御装置６において目的に
あった適当な温度に設定すると、熱電対センサー１７で
測定された温度が設定温度を越えると温度制御装置６に
より自動弁１３か閉鎮され冷却水は自動的に停止し、熱
電対センサー１７で測定された温度が設定温度より下が
ると温度制御装置６により自動弁１３が開き冷却水が流
出するようになっている。冷却水はクーリングタワー８
を経由してポンプ１１でリサイクルするか、あらかしめ
手動弁１４から流出させてリサイクルしなくても良い。

タールの凝縮量を増大させるためにさらに温度を低温に
したい場合は第２図に示すように液体窒素タンク７から
液体窒素輸送管１６により液体窒素をチャーポットへ送
り冷却すれば良い。このとき、冷却水は自動的に温度制
御装置６により停止する。液体窒素を用いる場合はチャ
ーポット内温度を５０℃以下にする場合で、この場合も
温度制御装置６により自動弁１２の開閉を行い設定温度
に応して液体窒素が停止したり流出したりして温度を保
つようになっている。最終的に液体窒素は蒸発器９によ
り純粋な窒素として補修され、石炭の酸化防止などのた
めの保安用窒素としてタンク１０へ回収される。

このようにして得られたタール付着チャーは、熱分解終
了後にチャーポットから回収される。

前記したようにチャーポット以前ではタール成分は蒸気
状態でチャーと存在し、チャーポット内で瞬時に冷却さ
れ凝縮する。したかって、チャーに付着するタールの割
合が前記チャーと前記タールの総重量に対して１ｗｔ％
以上であるとタールは十分チャー全体に含チャーに付着
するタールの割合が前記チャーと前記タールの総重量に
対して１ｗｔ％未満であると、タールがチャー全体に混
合せず、高炉用コークスの配合原料としてはさらにター
ルを混合しなければ十分な効果は現れない。

本発明で得られたタール付着チャーは、タールが十分に
チャーに混合しており、石炭との親和性か非常に良好て
あり、石炭が非粘結炭であっても本発明で得られたター
ル付着チャーを配合することによって高炉用コークスと
して十分使用できる。

［実　施　例コ 実施例１ 第２図に示すチャーポット３を水冷方式により、チャー
に付着凝縮するタールの割合が前記チャーと前記タール
の総重量に対して１５ｗｔ％以上になるようにチャーポ
ット内の温度を１００℃±５℃に設定した。石炭は非粘
結炭を用い石炭供給速度は約２ｇ／ｍｉｎ、急速熱分解
温度は７００℃、滞留時間５秒以内で３時間行った。

操業中、チャーポット内の温度は　１００℃±５℃で安
定しており、タール付着チャーが回収された。

同一条件て３回実験を行った結果チャーに付着したター
ルの量をキノリンで抽出して調べた結果を第１表に示す
。

第１表　チャーへのタール付着量 用い石炭供給速度は約２ｇ／ｍｉｎ、急速熱分解温度は
７００℃、滞留時間５秒以内て３時間行フた。

操業中、チャーポット内の温度は０℃±５℃で安定して
おり、タール付着チャーが回収された。

同一条件で３回実験を行った結果チャーに付着したター
ルの量をキノリンで抽出して調べた結果を第２表に示す
。

第２表　チャーへのタール付着量 第１表に示すように本発明の方法によりチャーに付着凝
縮するタールの割合か前記チャーと前記タールの総重量
に対して１５ｖ＋ｔ％以上と安定して得られた。

実施例２ 第２図に示すチャーポット３を液体窒素冷却方式により
、チャーに付着凝縮するタールの割合が前記チャーと前
記タールの総重量に対して２５ｗｔ％以上になるように
チャーポット内の温度を０℃±５℃に設定した。石炭は
非粘結炭を第２表に示すように本発明の方法によりチャ
ーに付着凝縮するクールの割合が前記チャーと前記ター
ルの総重量に対して２５ｗｔ％以上と安定して得られた
。

実施例３ 第２図に示すチャーポット３を水冷方式により、チャー
ポット内の温度を上限１９０℃、下限１７０℃に設定し
た。第２図に示す熱電対１７て測定された温度が１９０
℃を越えると温度制御装置６により自動弁１３が閉鎮さ
れ冷却水は自動的に停止し、熱電対１７で測定された温
度が１７０℃より下がると温度制御装置６により自動弁
１３が開封冷却水が流出するように温度を制御した。石
炭は非粘結炭を用い石炭供給速度は約２ｇ／ｍｉｎ、急
速熱分解温度は７００℃、滞留時間５秒以内で３時間行
った。

同一条件で３回実験を行った結果チャーに付着したター
ルの量をキノリンで抽出して調べた結果を第３表に示す
。

第３表　チャーへのタール付着量 第３表に示すように本発明の方法によりチャーに付着凝
縮するタールの割合が前記チャーと前記タールの総重量
に対して４〜５ｗｔ％で安定していた。

［発明の効果コ 本発明は、石炭急速熱分解プロセスによりチャーを製造
するに際し、チャーポット内の温度を　２００℃以下に
冷却することでタールをチャーに付着凝縮できる。

又得られたタール付着チャーは、石炭と配合しても石炭
単味と同等あるいはそれ以上の良好なコークス強度が得
られる。したかって、本発明によって得られた石炭急速
熱分解チャーは高炉用コークスの配合原料として十分使
用できる優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はチャーポット温度とタール付着量の関係を示す
図、第２図は本発明のチャー回収方法を石炭急速熱分解
に用いた場合のプロセスフローの略図、第３図は本発明
のチャーポット冷却装置の側面図、第４図は本発明にお
いてチャーポット内の熱電対を設置した位置例を示す立
体略図である。 １・・・熱分解反応器 ３・・・チャーポット ５・・・循環ガス加熱器 ７・・・液体窒素タンク ９・・・蒸発器 １１・・・ポンプ １３・・・自動弁 １５・・・水冷管 １７・・・熱電対センサー ２・・・顕熱回収器 ４・・・タールボット ６・・・温度制御装置 ８・・・クーリングタワー １０・・・窒素タンク １２・・・自動弁 １４・・・手動弁 １６・・・液体窒素輸送管 １８・・・熱電対の位置 他４名 第 図 第 図 １８：熱電対の位置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　石炭急速熱分解プロセスによりチャーを製造するに
   際し、チャーポット内の温度を ２００℃以下に液体により間接的に冷却してチャーにタ
   ールを付着凝縮させることを特徴とする石炭急速熱分解
   チャーの製造方法。