JPH07233380A - 石炭の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】効率的且つ経済的に高カロリーガスを得ること
ができる高カロリーガスの製造方法、石炭の熱分解ガス
化方法および石炭の改質方法を提供する。 【構成】石炭１２と重質油１３を混合器１１において混
合してスラリーとする。得られたスラリーを温度２５０
℃に維持された反応器１４に導入し加熱してスラリー中
の石炭を重質油で膨潤させて膨潤炭を得る。この後、得
られた膨潤炭を熱分解炉１５で熱分解して高カロリーガ
ス１６を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭の処理方法に関す
る。特に、高カロリーガスの製造方法、石炭の熱分解ガ
ス化方法および石炭の改質方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭から高カロリーガスまたはベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の液状生成物を得るために、
従来から石炭の熱分解やガス化が行われている。石炭の
熱分解およびガス化方法について、各種の方法が提案さ
れているが、いずれの方法においても、高収率で高カロ
リーガスまたは液状生成物を得るためには、設備費のか
さむ高温下や高温高圧下の水素雰囲気中で処理を行うな
どの必要がある。

【０００３】一方、特に高温高圧下で水素を使用するこ
となく、昇温速度を著しく大きくすることにより、石炭
から比較的高収率で有用なガスまたは液状生成物を得る
ことができるプロセスも存在する。しかし、このような
プロセスでは、チャーと呼ばれる炭素質物質の収率が依
然として高い。このチャーは付加価値が比較的低く、使
用範囲も限られるため、石炭の有効利用の観点からは好
ましくない。

【０００４】そこで、特開平２−１５１６９０号公報ま
たは特開平５−１１７６６２号公報に開示されているよ
うな、予め石炭を何らかの方法で改質し、熱分解および
ガス化をできる限り温和な条件下で行う方法が提案され
ている。例えば、特開平２−１５１６９０号公報には、
石炭粒子と水素供与性溶剤との混合物を膨潤して、その
後に急速熱分解を行う方法が開示されている。この方法
によれば、水素供与性溶剤に膨潤させない場合と比較し
てチャーの収率が数％低下している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
公報に開示された水素供与性溶剤を用いる石炭の熱分解
ガス化方法は、第１に、石炭は３００〜４００℃以上の
温度で熱分解を開始し、ガス、ガス液、タールが揮発し
始める。これと同時に、石炭の分解により生成したラジ
カルの重縮合も進行し、最終的にチャーまたはコークス
と呼ばれる炭素質物質を多く生成する。従って、熱分解
過程で生成するラジカルを素早くかつ効率的に安定化さ
せることが、炭素質物質の低減に大きく寄与する。しか
し、従来使用される水素供与性溶剤としては、分子量約
１００〜２００の低分子量成分を使用している。このた
め、この水素供与性溶剤は２００〜３４０℃の温度範囲
で大部分が揮散し、また、わずかに残された水素供与性
溶剤が熱分解して水素ラジカルを生成する温度も、石炭
が熱分解してラジカルが生成する温度領域よりも低い。
この結果、水素供与性溶剤および石炭由来のラジカルと
の間で水素の授受が起こり難く、炭素質物質の収量を低
減し、ガスおよび液状生成物の収率を向上することはそ
れほど期待できない。

【０００６】第２に、使用する水素供与性溶剤が高価で
あり工業化の点で経済的に不利である。また、石炭と重
質油を混合して燃料として利用する方法としては、例え
ば、特開昭６０−１１５９６３号公報に開示されるＣＯ
Ｍ（Coal Oil Mixture) が行われているが、ＣＯＭによ
る方法は、燃焼用燃料としての利用を意図したものであ
り、高カロリーガスの製造を意図したものではない。ま
た、ＣＯＭの燃焼プロセスでは、重質油は単に燃料とし
てのみ利用されるので、重質油を有効的に利用したとは
言えない。

【０００７】一方、冶金用のコークスを製造するための
原料となる石炭は、例えば３００℃から５００℃の温度
領域で軟化溶融し、熱分解によってガスやタールを発生
して膨張しながら固化する。このとき、石炭は各種のマ
セラルにより構成された不均一な物質であるため加熱過
程においては、活性成分と不活性成分の混合物が溶融結
合する。

【０００８】一方、石炭から冶金用の塊コークスを製造
するためには粘結炭と呼ばれる一定の石炭化度の石炭を
用い、加熱過程において上記温度領域で必ず軟化溶融す
ることが必要である。そのため、発電用または燃料用な
どに使用される石炭に比べ比較的高価な石炭を使用しな
ければならない。

【０００９】さらに、将来的な原料炭の枯渇およびそれ
による価格の高騰を考慮すると、今後劣質炭の有効利用
の必要性がますます重要になる。ところが、風化炭、ま
たは非、微若しくは弱粘結炭のように活性成分の少ない
劣質炭をコークス原料として使用した場合、活性成分の
接着が不十分になりその結果、コークス塊が得られない
か、あるいは得られたとしてもコークス歩留りやコーク
ス強度などが低下する。

【００１０】このような事情から、軟化溶融性の劣る比
較的安価な石炭に石炭系あるいは石油系ピッチを粘結剤
として添加することにより、冶金用コークスを製造する
技術が確立されている（例えば、特開昭58-61177）。

【００１１】しかし、上記の技術による石炭の改質方法
では、石炭と粘結剤を均一に混合することが難しい。特
に石炭内部の微細空隙内部にまで石炭系あるいは石油系
ピッチを浸透させることは不可能である。このため、石
炭の乾留時に粒子同士の接着が十分になされないという
問題点がある。例えば、上述のような石炭系または石油
系ピッチなどの粘結成分を添加する方法においては、せ
いぜい５０μｍから３ｍｍの粒子を結合するのみであ
り、本来のコークスの原料となる原料炭のような石炭粒
子内のマセラル成分レベルでの結合は不可能である。

【００１２】また、この他にも粘結剤の流動によって偏
析が起こり、得られるコークスの性状が不均一になる。
このため塊歩留りが低下したり、更にはコークス強度が
低下するなど種々の不都合が生じていた。加えて、粘結
剤の流動による偏析によって炉壁面への炭素の付着や揮
発による炉壁への熱分解炭素の付着などにより窯出しが
困難になるという問題も有している。

【００１３】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、効率的且つ経済的に石炭を熱処理して高カロリ
ーガスおよび改質石炭を得ることができる石炭の処理方
法を提供する。

【００１４】また、本発明は、効率的且つ経済的に石炭
を熱処理して高カロリーガスを得ることができる高カロ
リーガスの製造方法を提供する。また、本発明は、効率
的且つ経済的に石炭を熱処理して高カロリーガスを得る
ことができる石炭の熱分解ガス化方法を提供する。

【００１５】さらに、本発明は、風化炭のような安価な
劣質炭を原料にしてコークスの性状が均一であり、炉壁
への付着物が少ない冶金用コークスの原料となる石炭を
製造するための石炭の改質方法を提供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、石
炭粉末とコールタールおよび／または重質油とを混合し
てスラリーとする工程、得られたスラリーを温度１００
〜４００℃に加熱してスラリー中の石炭をコールタール
および／または重質油で膨潤させて膨潤炭を得る工程、
および、得られた膨潤炭を加熱する工程を具備すること
を特徴とする石炭の処理方法を提供する。

【００１７】また、本発明は、石炭粉末および重質油を
混合してスラリーとする工程、得られたスラリーを温度
１００〜４００℃に加熱してスラリー中の石炭を重質油
で膨潤させて膨潤炭を得る工程、および、得られた膨潤
炭を熱分解して高カロリーガスを得る工程を具備するこ
とを特徴とする石炭の熱分解ガス化方法を提供する。

【００１８】また、本発明は、石炭粉末およびコールタ
ールおよび／または石油系重質油を混合してスラリーと
する工程、得られたスラリーを温度１００〜４００℃に
加熱してスラリー中の石炭を重質油で膨潤させて膨潤炭
を得る工程、得られた膨潤炭からコールタールおよび／
または石油系重質油中の軽質成分のみを分離除去する工
程、および、残された石炭改質物を熱分解する工程を具
備することを特徴とする石炭の熱分解ガス化方法を提供
する。

【００１９】また、本発明は、石炭粉末とコールタール
および／または石油系重質油を混合してスラリーとする
工程、得られたスラリーを温度１００〜４００℃に加熱
し、このスラリー中の石炭粉末を膨潤させながら固化さ
せて膨潤炭を得る工程、および、得られた膨潤炭からコ
ールタールおよび／または石油系重質油中の軽質成分の
みを分離除去することによって改質石炭を得る工程を具
備することを特徴する石炭の改質方法を提供する。

【００２０】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明は、石炭粉末とコールタールおよび／または重質油
とを混合してスラリーとし、このスラリーを１００〜４
００℃に加熱してスラリー中の石炭をコールタールおよ
び／または重質油で膨潤させることにより、石炭の熱分
解性が改善されるという新しい見地に基づいてなされた
ものである。

【００２１】本発明は、第１に、石炭を熱分解して高カ
ロリーガスを得る高カロリーガスの製造方法を提供す
る。この方法では、まず、石炭粉末と重質油を混合して
スラリーとする。ここで、処理対象である石炭は、特に
制限はなく、例えば、泥炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭等
を使用することができる。また、石炭粉末の粒度は、重
質油と共に混合してスラリー化するために粒径約５ｍｍ
以下が好ましく、より好ましくは１００μｍ以下が良
い。石炭を粉砕するためには、機械せん断式粉砕機、高
速回転式衝撃粉砕機、ボールミル、ロッドミル、ジェッ
トミル等が使用できるが、ボールミル、ロッドミルは石
炭または石油系重質油との混合も同時に行うことができ
るのでより好ましい。

【００２２】重質油としては、直留系である常圧残油、
減圧残油、アスファルテンや、分解系であるエチレンタ
ール、ＦＣＣデカントオイル等の石油系重質油が用いら
れる。さらに、石炭系の石炭液化残油やオイルサンド系
のオリノコタール、コールドレーク等も使用できる。

【００２３】石炭粉末と、重質油との混合比率は特に規
定されないが、重量比で１：１以上であることが好まし
い。固体の膨潤炭を得るためには１：５以下にする必要
があるが、液体状の膨潤炭で良ければこの限りでない。

【００２４】次に、得られたスラリーを温度１００〜４
００℃に加熱してスラリー中の石炭を重質油で膨潤させ
て膨潤炭を得る。ここで、処理温度を１００〜４００℃
に限定したのは、１００℃未満の温度では石炭の膨潤化
に著しく時間がかかるためであり、一方、４００℃を越
えると脱油が起こり効率的な膨潤化が不可能になるから
である。

【００２５】膨潤・固化は、バッチ式反応器を用いて行
ってもよいし、配管内を移送する過程で加熱することに
より移送と膨潤・固化を同時に行うものでもよい。最後
に、膨潤炭を熱分解してガスを得る。膨潤炭は、石炭
と、石炭の微細構造内に浸透した重質油を含む。膨潤炭
は、従来の石炭の熱分解法と同様の手順で熱分解され
る。例えば、不活性雰囲気または水素雰囲気中で熱分解
される。

【００２６】この熱分解工程で得られるガスは、メタ
ン、一酸化炭素、二酸化炭素、エタン、エチレンを含有
する高カロリーガスである。このような高カロリーガス
の製造方法によれば、石炭粉末と重質油のスラリーを、
温度１００〜４００℃に加熱して、石炭を重質油で膨潤
させる。これにより、重質油は、石炭の微細構造内に深
く浸透し、石炭粉末の容積および細孔径を増加させる。
この結果、後の熱分解工程において、石炭の比表面積が
大きくなり、かつ、水素供与性溶剤からの水素ラジカル
と石炭中の熱分解により生成したラジカルが接触する確
率が増加する。また、この膨潤・固化工程で、石炭中の
水素結合やπ電子間相互作用等のような非共有結合が緩
和され、石炭の熱分解が促進される。

【００２７】また、膨潤炭の中には、重質油が存在して
いる。このため、後の熱分解工程で、重質油から水素ラ
ジカルが放出される。この結果、石炭熱分解由来のラジ
カルに十分な水素ラジカルを供給し、重縮合によるチャ
ーのような炭素質物質の生成を抑制する。

【００２８】さらに、熱分解工程では、石炭由来の生成
ガス、重質油由来の生成ガス、および、重質油によって
石炭が改質されて生成するものが、高カロリーガスとし
て得られるので、生成ガス量が著しく増加する。

【００２９】本発明は、第２に、石炭粉末にコールター
ル／石油系重質油を膨潤されて固化させて膨潤炭から高
カロリーガスを得る石炭の熱分解ガス化方法を提供す
る。この方法では、まず、石炭粉末とコールタールおよ
び／または石油系重質油を混合してスラリーとする。こ
こで、処理対象である石炭は、特に制限はなく、例え
ば、泥炭、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭等を使用することが
できる。また、石炭粉末の粒度は、コールタールまたは
石油系重質油と共に混合してスラリー化するために粒径
約５ｍｍ以下が好ましい。石炭を粉砕するためには、機
械せん断式粉砕機、高速回転式衝撃粉砕機、ボールミ
ル、ロッドミル、ジェットミル等が使用できるが、ボー
ルミル、ロッドミルは石炭または石油系重質油との混合
も同時に行うことができるのでより好ましい。

【００３０】コールタールは、特に限定されないが、製
鉄プロセスにおいてコークス炉から副生するものを好適
に使用することができる。この他にも石炭の熱分解プロ
セス、ガス化プロセスで生成する熱分解タール等も使用
できる。

【００３１】石油系重質油としては、直留系である常圧
残油、減圧残油、アスファルテンや、分解系であるエチ
レンタール、ＦＣＣデカントオイル等がある。さらに、
石油系ではないが、石炭系の石炭液化残油やオイルサン
ド系のオリノコタール、コールドレーク等も使用でき
る。

【００３２】石炭粉末と、コールタールおよび／または
石油系重質油との混合比率は特に規定されないが、顕著
な効果を得るためには石炭１００重量部に対してコール
タールおよび／または石油系重質油１００重量部以上で
あることが好ましい。

【００３３】次に、得られたスラリーを温度１００〜４
００℃に加熱してスラリー中の石炭をコールタールおよ
び／または石油系重質油で膨潤させて膨潤炭を得る。こ
こで、処理温度を１００〜４００℃に限定したのは、１
００℃未満の温度では石炭の膨潤化に著しく時間がかか
るためであり、一方、４００℃を越えると脱油が起こり
効率的な膨潤化が不可能になるからである。

【００３４】膨潤・固化は、バッチ式反応器を用いて行
ってもよいし、配管内を移送する過程で加熱することに
より移送と膨潤・固化を同時に行うものでもよい。次い
で、得られた膨潤炭からコールタールおよび／または石
油系重質油中の軽質成分のみを分離除去する。ここで分
離除去される軽質成分とは、沸点約３５０℃以下または
分子量約２００〜３００以下のものをいう。このような
軽質成分の除去方法は特に限定されないが、常圧下にお
ける加熱による軽質成分の蒸発による分離除去や、減圧
下における加熱による軽質成分の蒸留による分離が可能
である。より具体的には、ニーダタイプまたはスパイラ
ル式により固体の移送を行いながら加熱し、処理物を排
出させることが可能であって、連続的に揮発性物質を除
去する脱気機能を兼ね備えた反応蒸発装置または乾燥装
置が利用できる。

【００３５】また、上述の膨潤・固化と軽質成分の分離
は、同一の装置で行うこともできる。具体的には、２水
準の温度設定が可能な反応蒸発装置または乾燥装置を使
用し、前段を温度３００〜４００℃に設定し膨潤・固化
し、後段を４００〜５００℃に設定して軽質分の分離を
行う。

【００３６】膨潤炭からの軽質成分の除去は、例えば、
約４００℃以上の温度で加熱することにより行われる。
分離除去された軽質成分は、化学品原料や燃料のような
他の目的で再利用することも可能である。

【００３７】最後に、残された石炭改質物を熱分解して
ガスを得る。残された石炭改質物には、石炭と、石炭の
微細構造内に浸透したコールタールおよび／または石油
系重質油のうち、先の軽質成分の分離除去工程で残され
た重質成分を含む。この残された石炭改質物を、例え
ば、不活性雰囲気または水素雰囲気中で熱分解される。
この際、熱分解の昇温速度が得られるガスの収率に大き
く影響を及ぼす。すなわち、昇温速度が高いほど、ガス
収率が高くなるので好適であるが、昇温速度が低くとも
本発明の効果が発揮される。

【００３８】この熱分解工程で得られるガスは、メタ
ン、一酸化炭素、二酸化炭素、エタン、エチレンを含有
する高カロリーガスである。また、この石炭改質物の熱
分解工程で、上述の特開平２−１５１６９０号公報に開
示される水素供与性溶剤を使用することも可能である。

【００３９】この石炭の熱分解ガス化方法によれば、石
炭粉末とコールタールおよび／または石油系重質油のス
ラリーを、温度１００〜４００℃に加熱して、石炭をコ
ールタールおよび／または石油系重質油で膨潤させる。
これにより、コールタールおよび／または石油系重質油
は、石炭の微細構造内に深く浸透し、石炭粉末の容積お
よび細孔径を増加させる。この結果、後の熱分解工程に
おいて、石炭の比表面積が大きくなり、水素供与性溶剤
からの水素ラジカルと石炭の熱分解により生成したラジ
カルが接触する確率が増加する。また、この膨潤・固化
工程で、石炭中の水素結合やπ電子間相互作用等のよう
な非共有結合が緩和され、石炭の熱分解が促進される。

【００４０】また、膨潤炭からコールタールおよび／ま
たは石油系重質油の軽質成分を分離除去した後の石炭中
には、コールタールおよび／または石油系重質油の重質
成分が残留している。このため、後の熱分解工程で、重
質成分から水素ラジカルが放出される。重質成分は沸点
が比較的高く、石炭が熱分解してラジカルが生成する温
度領域に達するまで石炭中に残留している。この結果、
石炭熱分解由来のラジカルに十分な水素ラジカルを供給
し、重縮合によるチャーのような炭素質物質の生成を抑
制する。

【００４１】本発明は、第３に、劣質炭を原料として
も、均一な性状を有し、炉壁への付着が少ない冶金コー
クス原料に適した石炭を得る石炭の改質方法を提供す
る。この方法の第１の工程は、石炭粉末とコールタール
および／または石油系重質油を混合し、スラリー状物質
とする工程である。

【００４２】本工程で使用し得る石炭は、特に制限され
ない。風化炭、または非粘結炭、微粘炭結若しくは弱粘
結炭のような劣質炭を使用することができるが、灰分は
少ない方が良い。石炭の粒径は５ｍｍ以下が好ましい。
５ｍｍを越えるとスラリー化が困難となる。

【００４３】コールタールと石炭粉末の混合は、両成分
が均一に混合できるものであれば特に限定されないが、
スクリュー混合機、ボールミル、ロッドミル等を使用す
ることができる。ボールミルおよびロッドミルは混合と
同時に粉砕も行えるので好ましい。

【００４４】石炭を粉砕するためには、機械剪断式粉砕
機、高速回転式衝撃粉砕機、ボールミル、ロッドミル、
ジェットミル等を使用しうるが、上述のようにボールミ
ルまたはロッドミルは石炭とコールタールとの混合が同
時に行えるのでより好ましい。

【００４５】石炭粉末とコールタールおよび／または石
油系重質油の混合比は、特に限定されない。コールター
ルおよび／または重質油、および石炭の種類によって適
宜選択すればよいが、一般には石炭粉末１００重量部に
対してコールタールおよび／または重質油５０重量部以
上であり、好ましくは１００重量部以上である。例え
ば、製鉄プロセスから副生するコールタールと非粘結炭
の組み合わせの場合、石炭粉末１００重量部に対してコ
ールタールおよび／または石油系重質油１００重量部以
上が好ましい。また、コールタールと石油系重質油を併
用する場合のこれらの混合比についても特に限定されな
い。使用する石炭粉末等の条件に合うように混合比を適
宜選択すればよい。

【００４６】混合時間は混合比率に応じて適宜選択すれ
ばよいが、ボールミルやロッドミルを使用し粉砕を兼ね
る場合は、石炭の種類にもよるが５分から６０分が好ま
しい。

【００４７】混合時の温度は、スラリー状物質が膨潤固
化しないようにするため、１００℃以下に保つ必要があ
る。本工程で使用しうるコールタールは得に限定されい
が、製鉄プロセスにおけるコークス炉から副生するもの
を好適に使用しうる。この他にも、石炭の熱分解プロセ
ス、ガス化プロセスで生成する熱分解タール等も使用し
うる。

【００４８】一方、石油系重質油には、直留系である常
圧残油、減圧残油またはアスファルテン、並びに分解系
であるエチレンタール、ＦＣＣデカントオイルなどを使
用しうる。更に、石油系ではないが、石炭系の石炭液化
残油およびオイルサンド系のオリノコタールまたはコー
ルドレークなども好適に使用しうる。

【００４９】次に、得られたスラリー状物質を、例えば
２軸スクリューポンプのようなポンプによって第２工程
に導く。このとき、スラリー状物質を直接第２工程に導
入してもよいが、一旦サービスタンク等に導き貯蔵して
おくこともできる。この貯蔵においても、タンク内の温
度は、スラリー状物質の膨潤が起こらないように１００
℃以下に保つ必要がある。

【００５０】本発明の第２の工程は、前記スラリー状物
質を膨潤固化させる工程である。本工程は、適切な反応
容器に前記スラリー状物質を導入し加熱することによっ
て行うことができる。本工程の操作温度は１００℃から
４００℃であることが好ましい。この温度以下で膨潤さ
せながら固化するには多大の時間がかかり不経済であ
り、これ以上の温度では脱油が起こるため、効率的な膨
潤化が不可能になる。加熱時間は、膨張固化温度に依存
し、膨潤固化が十分起こる時間であればよい。例えば、
膨張固化温度が３５０℃であれば、１時間から１０時間
が好適である。

【００５１】コールタールは、加熱によって石炭粉末内
部の微細空隙内まで浸透し、石炭粉末を膨潤させる。こ
のものはやがて固化する。本明細書では、石炭粉末の内
部にまでコールタールが浸透し、膨潤固化した石炭を
「膨潤炭」と呼ぶ。

【００５２】本工程で使用しうる反応容器は、１００℃
から４００℃に加熱でき、膨潤固化に十分絶えうる容器
であれば特に限定されないが、ステンレス製の反応管等
を好適に使用できる。

【００５３】本膨潤固化工程は、バッチ式装置を用いて
行っても、連続式反応容器を用いて行っても良い。例え
ば、ステンレス製の反応管を用いた場合、バッチ式では
反応管に一定量のスラリー状物質を導入し、加熱するこ
とによって膨潤固化することができる。また、連続式で
は配管内を移送する過程で加熱することにより移送しな
がら連続的に膨潤固化することが可能である。

【００５４】本発明の第３の工程は、前記膨潤炭から軽
質成分を除去して改質された石炭（以下改質炭という）
を得る工程である。改質炭を得る方法には、膨潤炭から
軽質成分が除去できるものであれば特に限定されない
が、例えば軽質成分を常圧下での加熱、若しくは減圧下
での加熱によって除去する方法がある。具体的には、ニ
ーダータイプあるいはスパイラル式によって固体を移送
若しくは排出することができ、連続的に揮発性物質を除
去できる脱気機能を兼ね備えた反応蒸発装置または乾燥
装置などを利用する方法がある。

【００５５】先に述べたように、コールタールおよび／
または石油系重質油が石炭粉末の微細空隙内に十分浸透
しているため、重質成分は、軽質成分に比べ膨潤炭から
分離され難くなっている。このため重質成分は加熱容器
中の膨潤炭中に残る。

【００５６】次に、本発明で使用される処理装置につい
て説明する。製鉄所等で得られるタールデカンタを通し
たの後のコールタールを、粒径５ｍｍ程度の石炭粉末に
添加し、ボールミル等の混合器で混合し、スラリー状物
質とする。このとき、混合時に膨潤固化が起こらないよ
うに混合時の温度を１００℃以下に保つ。このスラリー
状物質は次に２軸のスクリューポンプ等で移送される。
このスラリー状物質は、直接膨潤固化工程に移送しても
よいが、一旦貯蔵タンクに貯蔵し、その後押出しポンプ
等で膨潤及び固化工程に移送してもよい。

【００５７】次に、スラリー状物質を反応容器（例えば
ステンレス製の反応管であればφ４００×５，０００ｍ
ｍのものがある）に導き、１００℃から４００℃、例え
ば２５０℃の温度に加熱して膨潤固化する。

【００５８】次いで、得られた膨潤炭を加熱器に導き、
４００℃から４５０℃、例えば３８０℃に加熱してコー
ルタールおよび／または石油系重質油中の軽質成分を除
去する。軽質成分の除去には上述のような装置を用い、
減圧下に加熱する等の諸条件を適宜選択することによっ
て好適に行いうる。

【００５９】このようにして得られた改質炭は、冶金用
コークスの原料として優れた性質を有する石炭である。
上述の本発明の石炭の改質方法によれば、石炭粉末とコ
ールタール及び／又は石油系重質油を混合し、スラリー
状物質とし、このスラリー状物質をポンプ等により必要
に応じてタンクに貯蔵し、次いで反応容器に導き１００
℃から４００℃の温度で膨潤固化する。このような膨潤
化工程を経ることによってコールタール及び／又は石油
系重質油が石炭の内部にまで浸透し、重質成分の固定化
が十分進行することになる。次いで得られた膨潤炭を蒸
発装置等の加熱容器に導き、加熱して軽質成分を除去し
改質された石炭を得る。このような膨潤炭において、重
質成分は、軽質成分より膨潤炭から分離しにくいため、
軽質成分を容易に除去することができ、改質された石炭
を得ることができる。

【００６０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 実施例１ 第１に、本発明を適用した高カロリーガスの製造方法に
ついて説明する。図１は、本発明の高カロリーガスの製
造方法に用いられる処理装置の一例を示すブロック図で
ある。

【００６１】図中１１は、石炭１２および重質油１３を
混合するための混合器である。混合器１１は、リフター
式２室構造の湿式ボールミル（ドラムサイズ、φ１２０
０×３６００ｍｍ）である。混合器１１の出口側には、
ステンレス製反応管（反応器φ４００×５０００ｍｍ）
からなる反応器１４が設けられている。反応器１４の出
口側には、気流層型の熱分解炉１５が設けられている。

【００６２】このような構成からなる石炭ガス化装置１
０において、表１に示す性状を有するウイットバンク炭
について、熱分解ガス化を行った。まず、ウイットバン
グ炭５００ｋｇを、粒度−３ｍｍ８０％、すなわち粒子
径３ｍｍ以下の粒子が全体に対して８０％以上の重量割
合になるように粉砕し、ＦＣＣデカントオイル１５００
ｋｇと共に、混合器１１に導入し、混合してスラリーを
得た。得られたスラリーを２軸スクリューポンプでサー
ビスタンク（容量５ｍ³ ) に導入し、一時貯留した。こ
の際、膨潤・固化が起こらないように１００℃未満に維
持した。

【００６３】

【表１】

【００６４】サービスタンクからスラリーを押出しポン
プにより反応器１４に供給し、ここで２５０℃で加熱し
て、スラリー中の石炭をＦＣＣデカントオイルで膨潤・
固化させた。

【００６５】得られた膨潤炭、すなわち、石炭の微細構
造中にＦＣＣデカントオイルが浸透したものを−２００
メッシュ７０％に調製した後、１ｋｇ／ｈの速度で、８
００℃に維持された熱分解炉１５に供給し、膨潤炭を熱
分解し、高カロリーガス１６およびタール並びにチャー
を含む副生物１７を分別回収した。これらの生成物の割
合を表２に実施例１−１として示した。

【００６６】一方、比較例として、同じウイットバンク
炭を粒度−２００メッシュ７０％に調製した後、改質処
理、すなわち上述のＦＣＣデカントオイルとの混合およ
び膨潤・固化を行うことなく、上記実施例と同様の条件
で熱分解を行った。その生成物の割合を表２に比較例１
−１として併記した。

【００６７】

【表２】

【００６８】表２から明らかなように、実施例１−１の
石炭の改質を行った後に熱分解を行った場合には、比較
例１−１に比較して、ガス発生量、ガス発熱量および発
生発熱量のいずれの値もが高かった。また、コールター
ルの発生量は大きいが、利用価値が低いチャーの発生量
を低くすることができた。

【００６９】実施例２ 次に、本発明を適用した石炭の熱分解ガス化方法につい
て説明する。図２は、本発明の石炭の熱分解ガス化方法
に用いられる処理装置の一例を示すブロック図である。

【００７０】図中２１は、石炭２２およびコールタール
および／または石油系重質油２３を混合するための混合
器である。混合器２１は、リフター式２室構造の湿式ボ
ールミル（ドラムサイズ、φ１２００×３６００ｍｍ）
である。混合器２１の出口側には、ステンレス製反応管
（反応器φ４００×５０００ｍｍ）からなる反応器２４
が設けられている。反応器２４の出口側には、蒸発器２
５が設けられ、さらに、蒸発器２５の後段には、気流層
型の熱分解炉２６が設けられている。

【００７１】このような構成からなる石炭ガス化装置２
０において、表１に示す性状を有するウイットバンク炭
について、熱分解ガス化を行った。まず、ウイットバン
グ炭５００ｋｇを、粒度−３ｍｍ８０％に粉末化し、コ
ールタール５００ｋｇおよびＦＣＣデカントオイル１０
００ｋｇと共に、混合器２１に導入し、混合してスラリ
ーを得た。得られたスラリーを２軸スクリューポンプで
サービスタンク（容量５ｍ³ ) に導入し、一時貯留し
た。この際、膨潤・固化が起こらないように１００℃未
満に維持した。

【００７２】サービスタンクからスラリーを押出しポン
プにより反応器２４に供給し、ここで２５０℃で加熱し
て、スラリー中の石炭をコールタールおよびＦＣＣデカ
ントオイルで膨潤・固化させた。

【００７３】得られた膨潤炭、すなわち、石炭の微細構
造中にコールタールおよびＦＣＣデカントオイルが浸透
したものを、蒸発器２５に導入し、３８０℃で加熱し、
コールタールおよびＦＣＣデカントオイル中の軽質成分
２９を分離除去した。これにより、石炭改質物、すなわ
ち、石炭中にコールタールおよびＦＣＣデカントオイル
の重質成分だけが残留したものが得られる。

【００７４】得られた石炭改質物の粒度を−２００メッ
シュ７０％に調製した後、１ｋｇ／ｈの速度で、８００
℃に維持された熱分解炉２６に供給し、石炭改質物を熱
分解し、高カロリーガス２７およびタール並びにチャー
を含む副生物２８を分別回収した。これらの生成物の割
合を表２に実施例２−１として示した。

【００７５】一方、比較例として、同じウイットバンク
炭を粒度−２００メッシュ７０％に調製した後、改質処
理、すなわち上述のコールタール／ＦＣＣデカントオイ
ルとの混合、膨潤・固化および軽質成分の分離除去を行
うことなく、上記実施例と同様の条件で熱分解を行っ
た。その生成物の割合を表３に比較例２−１として併記
した。

【００７６】

【表３】

【００７７】また、上述の実施例２−１において、被処
理対象のウィットバンク炭に代えて表１に示すオプティ
マム炭を使用し、かつ、コールタールおよびＦＣＣデカ
ントオイルに代えてコールタールを使用した以外は、同
様の手順に従って、石炭の熱分解ガス化を行った。この
結果分別回収された高カロリーガス２７およびタール並
びにチャーを含む副生物２８の割合を表３に実施例２−
２として示した。

【００７８】また、上述の実施例２−１において、被処
理対象のウィットバンク炭に代えて表１に示すオプティ
マム炭を使用し、かつ、コールタールおよびＦＣＣデカ
ントオイルに代えてＦＣＣデカントオイルを使用した以
外は、同様の手順に従って、石炭の熱分解ガス化を行っ
た。この結果として分別回収された高カロリーガス２７
およびタール並びにチャーを含む副生物２８の割合を表
３に実施例２−３として示した。

【００７９】表３から明らかなように、実施例２−１〜
２−３の石炭の改質を行った後に熱分解を行った場合に
は、いずれも、比較例２−１に比較して、ガスの割合が
高く、利用価値が低いチャーの割合を低くすることがで
きることが確認された。

【００８０】実施例３ 次に、本発明を適用した石炭の改質方法について説明す
る。図３は、本発明の石炭の改質方法に用いられる石炭
改質装置の一例を示すブロック図である。

【００８１】図中３１は、石炭３２およびコールタール
および／または石油系重質油３３を混合するための混合
器である。混合器３１は、リフター式２室構造の湿式ボ
ールミル（ドラムサイズ、φ１２００×３６００ｍｍ）
である。混合器３１の出口側には、ステンレス製反応管
（反応器φ４００×５０００ｍｍ）からなる反応器３４
が設けられている。反応器３４の出口側には、ニーダー
式蒸発反応装置からなる蒸発器３５が設けられている。
また、混合器３１および反応器３４の間には、混合器３
１で調製されたスラリーを一旦貯蔵するためのサービス
タンク（容量：５ｍ³ ）３６が別系統で設けられてい
る。

【００８２】上述の構成からなる石炭改質装置３０にお
いて、表１に示す性状を有するウイットバンク炭、プリ
マ炭およびオプティマム炭について、石炭改質処理を行
った。これらの石炭５００kgを粒度−３ｍｍ８０％に調
製し、コールタール１５００kgと共に混合器３１に導き
混合することによりスラリーを得た。このときの混合温
度は１００℃以上にならないようにコントロールした。
得られた混合物を２軸スクリューポンプによりサービス
タンク３６に導き保存した。サービスタンク３６内の温
度は膨潤化が起こらないように１００℃以下に保持し
た。次に、サービスタンク３６から押出しポンプによ
り、反応器３４に導き、３５０℃で５時間加熱すること
により膨潤固化し膨潤炭を得た。得られた膨潤炭を蒸発
器３５に装入し、３８０℃に加熱し、圧力を４０Torrに
設定してコールタール中の軽質成分を除去し、残渣を回
収して実施例３−１〜３−３の改質炭３７を得た。この
改質炭３７は、原料のウィットバンク炭にコールタール
中の重質成分が石炭ベースで２０重量％添加されたこと
になる。

【００８３】こうして得られた実施例３−１〜３−３の
改質炭を評価するために使用する配合炭を調製した。こ
の配合炭に使用する石炭を表４に示した。配合炭は、平
均反射率Ｒ₀ ＝１．０、及びギーセラー最高流動度ｌｏ
ｇＭＦ＝２となるように、表４の５種の石炭を混合する
ことによって調製した。混合は、混炭機を用いて行っ
た。配合割合は表４に合わせて示した。

【００８４】

【表４】

【００８５】上記の配合炭と実施例３−１〜３−３の改
質炭を表５の割合で混合し、混炭機により１０分間混炭
して乾留用試料を製造した。なお、混炭の前に混合後の
最終水分が８％になるように水を添加した。次いで、縦
２６０ｍｍ×横２６０ｍｍ×高さ３５０ｍｍの鋼製乾留
缶に嵩密度が０．７３になるように前記乾留用試料１６
kgを装入した。

【００８６】

【表５】

【００８７】予め１０００℃に加熱された乾留炉に試料
が装入された乾留缶を入れ、６時間乾留した。乾留終了
後、乾留缶を乾留炉から取り出し、約２０分間散水して
消化及び冷却を行った。得られたコークスの性状を表６
に示す。

【００８８】

【表６】

【００８９】次に、上述の石炭改質装置３０において、
表１に示す性状を有するウイットバンク炭、プリマ炭お
よびオプティマム炭について、実施例３−１〜３−３と
異なる条件で石炭処理操作を行った。これらの炭５００
kgを粒度−３ｍｍ８０％に調製し、コールタール１５０
０kgと共に混合器３１に導き混合することによりスラリ
ーを得た。このときの混合温度は１００℃以上にならな
いようにコントロールした。得られた混合物を２軸スク
リューポンプによりサービスタンク３６に導き保存し
た。次に、サービスタンク３６から得られたスラリーを
反応器３４に導いた。この反応器３４の入り口付近の温
度は８００℃に、出口付近の温度を４５０℃に加熱し、
この反応器３４の内部での滞留時間が３時間になるよう
に移送速度を設定して、スラリー中の石炭を膨潤・固化
並びに軽質成分の除去を同時に行ない、実施例３−４〜
３−６の改質炭を得た。

【００９０】これらの実施例３−４〜３−６の改質炭を
評価するために、実施例３−１〜３−３と同様の手順に
従って、配合炭を調製し、次いでコークスを製造した。
これらの結果を表６に併記する。

【００９１】次いで、比較例３−１として、実施例３−
１において改質炭を使用せずに配合炭のみを用いた以外
は実施例３−１と全く同様に方法でコークスを得た。得
られたコークスの性状を表６に合わせて示した。

【００９２】なお、本比較例のコークスは、比較的高価
な石炭を利用して製造した冶金用コークスに相当する。
次いで、比較例３−２として、実施例３−１において、
改質炭の代わりに、未処理のウィットバンク炭を同量添
加する以外は実施例３−１と全く同様の方法でコークス
を得た。得られたコークスの性状を表６に合わせて示し
た。

【００９３】次いで、比較例３−３〜３−５として配合
炭にコールタールピッチ（軟化点７３℃）を表５の割合
で添加し、実施例３−１と同様な方法でコークスを得
た。得られたコークスの性状を表６に合わせて示した。

【００９４】表６から明らかなように、本発明の方法に
より得られる実施例３−１〜３−６の改質炭によって、
比較例３−１の比較的高価な石炭を利用して調製した冶
金用コークスと同程度の性状を有する優れたコークスを
得ることができた。

【００９５】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明の石炭の処理
方法によれば、石炭粉末とコールタールおよび／または
重質油とを混合してスラリーとし、このスラリーを温度
１００〜４００℃に加熱してスラリー中の石炭をコール
タールおよび／または重質油を膨潤させて膨潤炭を得
る。これにより、設備費が高い高圧高温設備や、高価な
水素、水素供与性溶剤を使用することなく、膨潤炭を加
熱し、熱分解により高カロリーガスを得、または膨潤炭
から軽質成分を分離回収して改質された石炭を得ること
ができる。

【００９６】また、本発明の高カロリーガスの製造方法
によれば、設備費が高い高圧高温設備や、高価な水素、
水素供与性溶剤を使用することなく、安価な重質油を用
いて石炭を改質し、簡単なプロセスにより石炭の熱分解
を効率的且つ経済的に行うことにより、高カロリーガス
および液状生成物を製造することができる。

【００９７】また、本発明の石炭の熱分解ガス化方法に
よれば、設備費が高い高圧高温設備や、高価な水素、水
素供与性溶剤を使用することなく、安価な原料を用い、
簡単なプロセスにより石炭の熱分解を効率的且つ経済的
に行い、高カロリーガスおよび液状生成物を得ることが
できる。

【００９８】本発明の石炭の改質方法によれば、石炭を
事前に改質処理することによって、安価な風化炭、又は
非、微若しくは弱粘結炭などの劣質炭を比較的簡単なプ
ロセスで改質することができる。本発明によって改質さ
れた石炭は、冶金用コークスの原料炭として利用するこ
とができ、コークス製造コストの削減になると共に資源
の有効利用にも有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高カロリーガスの製造方法に用いられ
る処理装置の一例を示すブロック図。

【図２】本発明の石炭の熱分解ガス化方法に用いられる
処理装置の一例を示すブロック図。

【図３】本発明の石炭の改質方法に用いられる処理装置
の一例を示すブロック図。

【符号の説明】

１０…石炭ガス化装置、１１…混合器、１２…石炭、１
３…重質油、１４…反応器、１５…熱分解炉、１６…高
カロリーガス、１７…副生物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 武史 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 浅沼 稔 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭粉末とコールタールおよび／または
   重質油とを混合してスラリーとする工程、 得られたスラリーを温度１００〜４００℃に加熱してス
   ラリー中の石炭をコールタールおよび／または重質油で
   膨潤させて膨潤炭を得る工程、および、 得られた膨潤炭を加熱する工程を具備することを特徴と
   する石炭の処理方法。
2. 【請求項２】 石炭粉末および重質油を混合してスラリ
   ーとする工程、 得られたスラリーを温度１００〜４００℃に加熱してス
   ラリー中の石炭を重質油で膨潤させて膨潤炭を得る工
   程、および、 得られた膨潤炭を熱分解して高カロリーガスを得る工程
   を具備することを特徴とする高カロリーガスの製造方
   法。
3. 【請求項３】 石炭粉末およびコールタールおよび／ま
   たは石油系重質油を混合してスラリーとする工程、 得られたスラリーを温度１００〜４００℃に加熱してス
   ラリー中の石炭を重質油で膨潤させて膨潤炭を得る工
   程、 得られた膨潤炭からコールタールおよび／または石油系
   重質油中の軽質成分のみを分離除去する工程、および、 残された石炭改質物を熱分解する工程を具備することを
   特徴とする石炭の熱分解ガス化方法。
4. 【請求項４】 石炭粉末とコールタールおよび／または
   石油系重質油を混合してスラリーとする工程、 得られたスラリーを温度１００〜４００℃に加熱し、こ
   のスラリー中の石炭粉末を膨潤させながら固化させて膨
   潤炭を得る工程、および、 得られた膨潤炭からコールタールおよび／または石油系
   重質油中の軽質成分のみを分離除去することによって改
   質石炭を得る工程を具備することを特徴する石炭の改質
   方法。