JPH0665577A - 均質で亀裂の少ない高強度の成型コークスを製造する方法 - Google Patents
均質で亀裂の少ない高強度の成型コークスを製造する方法Info
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- JPH0665577A JPH0665577A JP22027592A JP22027592A JPH0665577A JP H0665577 A JPH0665577 A JP H0665577A JP 22027592 A JP22027592 A JP 22027592A JP 22027592 A JP22027592 A JP 22027592A JP H0665577 A JPH0665577 A JP H0665577A
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、均質で亀裂の少ない高強度な成型
コークスを製造する方法を提供する。 【構成】 石炭急速熱分解プロセスから得られる固体生
成物を主原料とし、又同プロセスから得られる液体生成
物を蒸留してピッチを得、これをバインダーとして添加
して所定の形状に成型し、これを乾留して成型コークス
を得る。
コークスを製造する方法を提供する。 【構成】 石炭急速熱分解プロセスから得られる固体生
成物を主原料とし、又同プロセスから得られる液体生成
物を蒸留してピッチを得、これをバインダーとして添加
して所定の形状に成型し、これを乾留して成型コークス
を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は製鉄、あるいは鋳物や合
金鉄などの製造に使用される成型コークスの製造方法に
関し、特に、石炭を急速に熱分解あるいは水素化熱分解
するプロセスにおいて得られる固体および液体生成物か
ら成型コークスを製造する。
金鉄などの製造に使用される成型コークスの製造方法に
関し、特に、石炭を急速に熱分解あるいは水素化熱分解
するプロセスにおいて得られる固体および液体生成物か
ら成型コークスを製造する。
【０００２】
【従来の技術】将来のコークス製造における原料炭の供
給には限界があるため、地球上に豊富に存在する非粘結
炭や微粘結炭を主原料として高炉用コークスを製造する
成型コークス技術の開発が現在進められている。成型コ
ークスの製造方法としては、一般には「石炭化学と工
業、Ｐ．３２３（三共出版）」に見られるように、非粘
結炭や微粘結炭を主原料とし、さらに粘結炭や無煙炭、
こうして結合剤としてのバインダーなどの配合により製
造される。
給には限界があるため、地球上に豊富に存在する非粘結
炭や微粘結炭を主原料として高炉用コークスを製造する
成型コークス技術の開発が現在進められている。成型コ
ークスの製造方法としては、一般には「石炭化学と工
業、Ｐ．３２３（三共出版）」に見られるように、非粘
結炭や微粘結炭を主原料とし、さらに粘結炭や無煙炭、
こうして結合剤としてのバインダーなどの配合により製
造される。
【０００３】こうして製造された成型コークスの高炉内
での挙動を考える場合、通気性の点から粉化し難い高強
度コークスが必要とされる。一般に、コークスにはハン
ドリングや移動時の衝撃や、あるいは磨耗による物理的
な強度低下と、ソリューションロス反応などによる化学
的な強度の低下が起こる。
での挙動を考える場合、通気性の点から粉化し難い高強
度コークスが必要とされる。一般に、コークスにはハン
ドリングや移動時の衝撃や、あるいは磨耗による物理的
な強度低下と、ソリューションロス反応などによる化学
的な強度の低下が起こる。
【０００４】物理的な強度を維持するためには、亀裂の
少ない成型コークスを製造する必要がある。亀裂は、石
炭の乾留時に４００〜５００℃程度の温度範囲で軟化溶
融し、その後固化するときに起こる一次収縮は、さらに
高温になって、熱収縮により起こる２次収縮とでもって
発生する。１次収縮率は石炭の種類により異なるため、
数種類の石炭を配合して製造する成型コークスの場合、
石炭同志の収縮率が異なる結果亀裂の原因となる。２次
収縮率は石炭の種類によらずほぼ一定であるため、亀裂
の少ない成型コークスを造るためには１次収縮の制御が
重要な課題となる。
少ない成型コークスを製造する必要がある。亀裂は、石
炭の乾留時に４００〜５００℃程度の温度範囲で軟化溶
融し、その後固化するときに起こる一次収縮は、さらに
高温になって、熱収縮により起こる２次収縮とでもって
発生する。１次収縮率は石炭の種類により異なるため、
数種類の石炭を配合して製造する成型コークスの場合、
石炭同志の収縮率が異なる結果亀裂の原因となる。２次
収縮率は石炭の種類によらずほぼ一定であるため、亀裂
の少ない成型コークスを造るためには１次収縮の制御が
重要な課題となる。
【０００５】一方、化学的な強度について見てみると、
化学反応律速の温度範囲では、反応性はコークスそのも
のの反応性によって決まるため、コークスが不均質であ
れば、反応性の高い部分から反応が局部的に進行し、強
度低下の原因となる。また、気孔内拡散律速の温度範囲
では、反応性は気孔率や気孔径分布などにより決定さ
れ、気孔径分布がブロードならば、気孔率が高く、気孔
径の大きな反応性の高い部分から反応が局部的に進行
し、同様に強度低下の原因となる。さらに、境膜内拡散
律速の温度範囲では、反応性はコークス外表面積のみに
依存し、コークスそのものの反応性や気孔には依存しな
い。したがって、化学反応律速、気孔内拡散律速の温度
範囲においてコークス強度を維持できるコークスが強度
の高いコークスといえる。
化学反応律速の温度範囲では、反応性はコークスそのも
のの反応性によって決まるため、コークスが不均質であ
れば、反応性の高い部分から反応が局部的に進行し、強
度低下の原因となる。また、気孔内拡散律速の温度範囲
では、反応性は気孔率や気孔径分布などにより決定さ
れ、気孔径分布がブロードならば、気孔率が高く、気孔
径の大きな反応性の高い部分から反応が局部的に進行
し、同様に強度低下の原因となる。さらに、境膜内拡散
律速の温度範囲では、反応性はコークス外表面積のみに
依存し、コークスそのものの反応性や気孔には依存しな
い。したがって、化学反応律速、気孔内拡散律速の温度
範囲においてコークス強度を維持できるコークスが強度
の高いコークスといえる。
【０００６】成型コークスは室炉コークスに比べて原料
を微粉砕し、圧力をかけて成型するために、見掛け上均
質であり、さらに密度も高くて気孔径分布も比較的均一
であることから、高炉内での反応はトポケミカル的に起
こり、従って、反応がコークス表面から起こる。そのた
め、反応が進行してもコークス強度は維持できる。しか
し、成型コークスでも、異なる原料における性状の違い
からミクロ的にみれば必ずしも均質でなく、高炉内での
反応形態が不均一となって、コークス割れやそれに伴う
粉化が起こりやすい。したがって、単味の石炭から成型
コークスを製造できれば、より均質なコークスを得るこ
とができると考えられる。
を微粉砕し、圧力をかけて成型するために、見掛け上均
質であり、さらに密度も高くて気孔径分布も比較的均一
であることから、高炉内での反応はトポケミカル的に起
こり、従って、反応がコークス表面から起こる。そのた
め、反応が進行してもコークス強度は維持できる。しか
し、成型コークスでも、異なる原料における性状の違い
からミクロ的にみれば必ずしも均質でなく、高炉内での
反応形態が不均一となって、コークス割れやそれに伴う
粉化が起こりやすい。したがって、単味の石炭から成型
コークスを製造できれば、より均質なコークスを得るこ
とができると考えられる。
【０００７】一方、石炭急速熱分解プロセスは特開昭６
２−２６９２５２号公報にもあるように、石炭を急速に
熱分解することでエネルギー源としての気体や、化学原
料として液体を多量に得ることができるプロセスであ
り、将来の有効な石炭転換技術として有望視されてい
る。しかし、液体中に存在するベンゼン、トルエン、キ
シレンなどの高価な成分は高々数％にすぎず、残りの液
体の利用方法もまだ確立されていない。さらに、生成物
の約５０％を占める固体の利用方法も同様に確立されて
いない。このような液体および固体の利用方法を確立す
ることは石炭急速熱分解プロセスを経済的に成立させる
ために不可欠である。
２−２６９２５２号公報にもあるように、石炭を急速に
熱分解することでエネルギー源としての気体や、化学原
料として液体を多量に得ることができるプロセスであ
り、将来の有効な石炭転換技術として有望視されてい
る。しかし、液体中に存在するベンゼン、トルエン、キ
シレンなどの高価な成分は高々数％にすぎず、残りの液
体の利用方法もまだ確立されていない。さらに、生成物
の約５０％を占める固体の利用方法も同様に確立されて
いない。このような液体および固体の利用方法を確立す
ることは石炭急速熱分解プロセスを経済的に成立させる
ために不可欠である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、でき
る限り均質で亀裂の少ない高強度の成型コークスを得る
ために、まだ利用方法の確立されていない石炭急速熱分
解プロセスから得られる固体生成物を主原料とし、それ
に加えて同プロセスから得られる液体生成物をバインダ
ー（結合剤）として用いる方法を提供することにある。
る限り均質で亀裂の少ない高強度の成型コークスを得る
ために、まだ利用方法の確立されていない石炭急速熱分
解プロセスから得られる固体生成物を主原料とし、それ
に加えて同プロセスから得られる液体生成物をバインダ
ー（結合剤）として用いる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、石炭を急速に
熱分解するプロセスあるいは急速に水素化熱分解するプ
ロセスにおいて得られる固体生成物に対して、同プロセ
スから得られる液体生成物をバインダー（結合剤）とし
て、固体生成物とバインダー（結合剤）の全重量に対
し、１０〜３０％となるように添加し、所定の形状に成
型して成型炭とした後、乾留炉で乾留することを特徴と
する成型コークスを製造する方法である。
熱分解するプロセスあるいは急速に水素化熱分解するプ
ロセスにおいて得られる固体生成物に対して、同プロセ
スから得られる液体生成物をバインダー（結合剤）とし
て、固体生成物とバインダー（結合剤）の全重量に対
し、１０〜３０％となるように添加し、所定の形状に成
型して成型炭とした後、乾留炉で乾留することを特徴と
する成型コークスを製造する方法である。
【００１０】以下本発明を作用とともに詳細に説明す
る。
る。
【００１１】
【作用】本発明に用いる固体生成物と液体生成物は、炭
種を問わず、一般に急速熱分解により得られる固体生成
物と液体生成物なら何でも用い得る。急速熱分解の条件
は一般に用いられている条件で良く、好ましくは１００
０〜１００００℃／秒の昇温速度で昇温する。また、急
速熱分解の方法としては公知の方法を用いることがで
き、例えば原料である石炭を高温に加熱された炉または
反応器中に急速に導入することにより達成しうる。急速
加熱の反応到達温度は５００〜１２００℃、好ましくは
６００〜９００℃であり、このときの到達時間は０．５
〜２０秒程度である。反応雰囲気は窒素のような不活性
ガス雰囲気でも水素雰囲気による水素化熱分解でも構わ
ない。このようなプロセスから得られる固体生成物は、
急速熱分解する際に石炭の粒径を約１００メッシュ以下
と小さくする必要があるため、熱分解後に粉砕する必要
はない。もちろんさらに粉砕しても構わない。バインダ
ーとして用いる液状生成物は、急速熱分解から得られる
液状生成物を蒸留してベンゼン、トルエン、キシレンな
どの高価な成分を取り除いた物（ピッチ）を用いる。こ
の場合の蒸留カット温度は常圧換算で１５０〜３３０℃
が目安である。なお、蒸留した残りの液状生成物の性質
は成型物の熱間耐圧強度に大きく影響するため、適当な
酸化処理を必要とする場合もある。
種を問わず、一般に急速熱分解により得られる固体生成
物と液体生成物なら何でも用い得る。急速熱分解の条件
は一般に用いられている条件で良く、好ましくは１００
０〜１００００℃／秒の昇温速度で昇温する。また、急
速熱分解の方法としては公知の方法を用いることがで
き、例えば原料である石炭を高温に加熱された炉または
反応器中に急速に導入することにより達成しうる。急速
加熱の反応到達温度は５００〜１２００℃、好ましくは
６００〜９００℃であり、このときの到達時間は０．５
〜２０秒程度である。反応雰囲気は窒素のような不活性
ガス雰囲気でも水素雰囲気による水素化熱分解でも構わ
ない。このようなプロセスから得られる固体生成物は、
急速熱分解する際に石炭の粒径を約１００メッシュ以下
と小さくする必要があるため、熱分解後に粉砕する必要
はない。もちろんさらに粉砕しても構わない。バインダ
ーとして用いる液状生成物は、急速熱分解から得られる
液状生成物を蒸留してベンゼン、トルエン、キシレンな
どの高価な成分を取り除いた物（ピッチ）を用いる。こ
の場合の蒸留カット温度は常圧換算で１５０〜３３０℃
が目安である。なお、蒸留した残りの液状生成物の性質
は成型物の熱間耐圧強度に大きく影響するため、適当な
酸化処理を必要とする場合もある。
【００１２】こうして得られる液状生成物と固体生成物
は液状生成物の軟化点付近の温度まで昇温して混練し、
所定の形状に成型する。
は液状生成物の軟化点付近の温度まで昇温して混練し、
所定の形状に成型する。
【００１３】得られた成型炭は、例えば、６００ｍｍφ
のＷロールで成型したピロー形５６ｃｃのものである。
この成型炭を窒素雰囲気中、昇温速度２０℃／ｍｉｎで
９００℃まで昇温して乾留した。このようにして得られ
た成型コークスは在来の成型コークスに比べて亀裂が少
なく、衝撃ならびに磨耗強度などの物理的強度の大きい
ことを見出だした。さらに、二酸化炭素との反応性も高
く、反応は成型コークス外表面から起こり、反応後の強
度（化学的強度）も在来の成型コークスに比べて高いこ
とがわかった。
のＷロールで成型したピロー形５６ｃｃのものである。
この成型炭を窒素雰囲気中、昇温速度２０℃／ｍｉｎで
９００℃まで昇温して乾留した。このようにして得られ
た成型コークスは在来の成型コークスに比べて亀裂が少
なく、衝撃ならびに磨耗強度などの物理的強度の大きい
ことを見出だした。さらに、二酸化炭素との反応性も高
く、反応は成型コークス外表面から起こり、反応後の強
度（化学的強度）も在来の成型コークスに比べて高いこ
とがわかった。
【００１４】ここで、図１に、バインダーとしてのピッ
チの添加量と成型コークスの強度ＤＩ150 との関係を示
す。重量比で１０〜３０％のピッチをバインダーとして
用いた場合、ドラム強度ＤＩ150 が８６以上となり、従
来の成型コークスでは得られなかった十分強度の高い成
型コークスが得られることが分かる。
チの添加量と成型コークスの強度ＤＩ150 との関係を示
す。重量比で１０〜３０％のピッチをバインダーとして
用いた場合、ドラム強度ＤＩ150 が８６以上となり、従
来の成型コークスでは得られなかった十分強度の高い成
型コークスが得られることが分かる。
【００１５】本発明の、石炭を急速に熱分解して得られ
る固体生成物と液体生成物とから製造した成型コークス
が、在来の成型コークスに比べて亀裂が少なく、また、
衝撃あるいは磨耗などの物理的強度や反応後の強度（化
学的強度）も高くて、かつ反応性も高い理由は、石炭を
急速に熱分解して得られる固体生成物は、熱分解過程で
すでに７００〜９００℃程度の熱履歴を受けており、こ
れを成型して再度乾留しても一次収縮が起こらないため
亀裂が少なくなる。また、さらに、単一の石炭種による
熱分解で得られた固体生成物と液状生成物から成型炭を
つくるため、コークスが均質であり、バインダーとして
の液体生成物の重量割合も１０％〜３０％と比較的多量
に用いるため、バインダーが固体生成物の粒子表面全体
を覆い、固体生成物の粒子間の結合力を強固な物とする
からである。一方、反応性が高く、コークス表面から反
応が均一に進行する理由として、一度熱履歴を受けた固
体生成物を用いることによってコークス組織が緻密にな
り、かつ均質であるため反応はコークス表面から一様に
起こることとなる。また、急速熱分解から得られる固体
生成物は、ＣＤＱ粉コークスや消火粉コークスに比べて
熱履歴が短く、従って、反応性が高いため、この固体生
成物から得られる成型コークスの反応性も高くなる。
る固体生成物と液体生成物とから製造した成型コークス
が、在来の成型コークスに比べて亀裂が少なく、また、
衝撃あるいは磨耗などの物理的強度や反応後の強度（化
学的強度）も高くて、かつ反応性も高い理由は、石炭を
急速に熱分解して得られる固体生成物は、熱分解過程で
すでに７００〜９００℃程度の熱履歴を受けており、こ
れを成型して再度乾留しても一次収縮が起こらないため
亀裂が少なくなる。また、さらに、単一の石炭種による
熱分解で得られた固体生成物と液状生成物から成型炭を
つくるため、コークスが均質であり、バインダーとして
の液体生成物の重量割合も１０％〜３０％と比較的多量
に用いるため、バインダーが固体生成物の粒子表面全体
を覆い、固体生成物の粒子間の結合力を強固な物とする
からである。一方、反応性が高く、コークス表面から反
応が均一に進行する理由として、一度熱履歴を受けた固
体生成物を用いることによってコークス組織が緻密にな
り、かつ均質であるため反応はコークス表面から一様に
起こることとなる。また、急速熱分解から得られる固体
生成物は、ＣＤＱ粉コークスや消火粉コークスに比べて
熱履歴が短く、従って、反応性が高いため、この固体生
成物から得られる成型コークスの反応性も高くなる。
【００１６】すなわち、本発明の特徴をまとめると、一
度熱履歴を受けた固体生成物は、再加熱（乾留）しても
一次収縮が起こらないこと、また、単一の石炭から得ら
れる固体生成物と液体生成物から成型コークスを製造す
るため、コークス全体の緻密化を図り、均質性を保持で
きることの２点にある。
度熱履歴を受けた固体生成物は、再加熱（乾留）しても
一次収縮が起こらないこと、また、単一の石炭から得ら
れる固体生成物と液体生成物から成型コークスを製造す
るため、コークス全体の緻密化を図り、均質性を保持で
きることの２点にある。
【００１７】
【実施例】本発明の例として、ＫＡＬＴＩＭ ＰＲＩＭ
Ａ炭を発生ガス循環気流中にて９００℃で急速熱分解し
た。熱分解時間は約２秒である。得られた固体生成物の
性状を表１に示す。このときの、固体生成物の収率は５
３．６％であった。
Ａ炭を発生ガス循環気流中にて９００℃で急速熱分解し
た。熱分解時間は約２秒である。得られた固体生成物の
性状を表１に示す。このときの、固体生成物の収率は５
３．６％であった。
【００１８】
【表１】
【００１９】一方、得られたタールをＪＩＳ法に従い蒸
留した。このときのカット温度は２６０℃であった。こ
うして蒸留後に得られたピッチ分（釜残渣）の量は３
２．３％であった。このときのピッチ分の性状と比較の
ために検討したＳＯＰの性状を表２に示す。
留した。このときのカット温度は２６０℃であった。こ
うして蒸留後に得られたピッチ分（釜残渣）の量は３
２．３％であった。このときのピッチ分の性状と比較の
ために検討したＳＯＰの性状を表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】表３には実施例として本発明における配合
例を示し、比較例として在来の成型コークスの例を合わ
せて載せた。
例を示し、比較例として在来の成型コークスの例を合わ
せて載せた。
【００２２】
【表３】
【００２３】上記の配合により、６００ｍｍφのＷロー
ルで成型したピロー形５６ｃｃの成型炭を製造した。そ
のあと、窒素雰囲気中、昇温速度２０℃／ｍｉｎで９０
０℃まで乾留した。得られた成型コークスの強度として
ＤＩ150 ならびにＣＳＲ、反応性としてＣＲＩ、そして
亀裂の状態を観察した。この結果を表４に示す。
ルで成型したピロー形５６ｃｃの成型炭を製造した。そ
のあと、窒素雰囲気中、昇温速度２０℃／ｍｉｎで９０
０℃まで乾留した。得られた成型コークスの強度として
ＤＩ150 ならびにＣＳＲ、反応性としてＣＲＩ、そして
亀裂の状態を観察した。この結果を表４に示す。
【００２４】
【表４】
【００２５】実施例１，２のように、本発明から得られ
た成型コークスは、その均質性の良さから、強度が高
く、割れの無いコークスであることが分かる。
た成型コークスは、その均質性の良さから、強度が高
く、割れの無いコークスであることが分かる。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、まだ利用方法の確立され
ていない石炭急速熱分解プロセスから得られる固体生成
物と液体生成物を用いて、均質でかつ亀裂の少ない高強
度を有する成型コークスを得ることが可能となった。
ていない石炭急速熱分解プロセスから得られる固体生成
物と液体生成物を用いて、均質でかつ亀裂の少ない高強
度を有する成型コークスを得ることが可能となった。
【図１】石炭急速熱分解における固体生成物に添加した
ピッチ量と、それから得られた成型コークスの強度との
関係を示す図。
ピッチ量と、それから得られた成型コークスの強度との
関係を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古牧育男 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内
Claims (1)
- 【請求項１】 石炭を急速熱分解するプロセスあるいは
急速水素化熱分解するプロセスにおいて得られる固体生
成物に対して、同プロセスから得られる液体生成物をバ
インダー（結合剤）として、固体生成物とバインダー
（結合剤）の全重量に対し、１０％〜３０％となるよう
に添加し、所定の形状に成型して成型炭とした後、乾留
炉で乾留することを特徴とする均質で亀裂の少ない成型
コークスを製造する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22027592A JPH0665577A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 均質で亀裂の少ない高強度の成型コークスを製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22027592A JPH0665577A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 均質で亀裂の少ない高強度の成型コークスを製造する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0665577A true JPH0665577A (ja) | 1994-03-08 |
Family
ID=16748623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22027592A Withdrawn JPH0665577A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 均質で亀裂の少ない高強度の成型コークスを製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0665577A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8393064B2 (en) | 2005-11-14 | 2013-03-12 | Aegis Tools International, Inc. | Windshield installation device and method of use |
| US8672309B2 (en) | 2008-04-23 | 2014-03-18 | Aegis Tools International, Inc. | Windshield installation device and method of use |
| CN105223330A (zh) * | 2014-06-27 | 2016-01-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种焦炉装入煤混合均匀程度的检测方法 |
-
1992
- 1992-08-19 JP JP22027592A patent/JPH0665577A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8393064B2 (en) | 2005-11-14 | 2013-03-12 | Aegis Tools International, Inc. | Windshield installation device and method of use |
| US8672309B2 (en) | 2008-04-23 | 2014-03-18 | Aegis Tools International, Inc. | Windshield installation device and method of use |
| CN105223330A (zh) * | 2014-06-27 | 2016-01-06 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种焦炉装入煤混合均匀程度的检测方法 |
| CN105223330B (zh) * | 2014-06-27 | 2017-01-25 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种焦炉装入煤混合均匀程度的检测方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991102 |