JPH07286181A - 重質油またはピッチ熱処理品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 重質油、ピッチの熱処理品の製造方法 【目的】 ピッチや重質油等の粒状または粉末状の熱処
理品を連続的に工業的に有利な方法で製造する。 【構成】 回転軸が垂線に対して５〜２５°に傾いた撹
拌羽根が底部に設置された反応器を用い、予め粒状また
は粉末状の熱処理品を加えた後、重質油またはピッチを
導入して３００〜５００℃に加熱・撹拌する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明は重質油またはピッチの熱
処理を製造する方法に関する。詳しくは熱処理品を連続
的に粒状または粉末状に製造する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】炭素材料は、通常、コールタール、エチ
レンボトム油、ナフサ熱分解残査などの石炭系または石
油系の重質油、或いは石油系ピッチ、コールタールピッ
チおよび合成ピッチなどのピッチを熱処理して粒状また
は粉末状とし、これを成形・熱処理することにより製造
される。このような重質油やピッチの粒状または粉末状
の熱処理品は、ステンレス等の容器に重質油やピッチを
入れ、雰囲気炉、マッフル炉等の電気炉で加熱すること
により一般的に製造される。しかしこのような方法では
得られた熱処理品が塊状固形物となって容器に付着する
ので、熱処理品を連続的に製造するには不利である。ま
た熱処理品を取り出して移送するために、塊状固形物を
粗粉砕するような別個の作業工程が必要になる。

【０００３】また塊状固形物を粗粉砕する工程を避ける
ために、押し出し器のような装置や撹拌羽根を備え付け
た反応装置を用いて連続的に熱処理する方法も試みられ
ている。しかしながらこのような方法でも回転軸・撹拌
羽根・反応器壁に塊状熱処理品が付着し易く、内容物の
固化を防止するには高速で且つ強力な撹拌機能と更に粉
砕機能の有する装置を設置した熱処理反応器を使用しな
ければならず、従って相当高価な反応装置が必要にな
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はピッチ
や重質油の熱処理品を製造する際の従来技術の問題点を
解決し、粒状または粉末状の熱処理品を連続的に工業的
に有利に製造する方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らはピッチや重
質油の熱処理品を製造する際の上記の如き課題を解決す
るために鋭意検討を行ない、種々の基礎実験を行った結
果、傾斜した攪拌羽根を有する熱処理反応器（以下、反
応器と称す）を用い、予め粒状の熱処理品を入れ、重質
油又はピッチを連続的に導入して撹拌することにより、
粒子の表面で熱処理が行われ、反応器壁への付着もな
く、粒状又は粉末状の熱処理品が連続的に得られること
を見出し、本発明に到達した。

【０００６】即ち本発明は、回転軸が垂線に対して５〜
２５°に傾いた撹拌羽根が底部に設置された熱処理反応
器を用い、予め粒状または粉末状の熱処理品を加えた
後、重質油及び／又はピッチ導入して３００〜５００℃
に加熱・撹拌することを特徴とする重質油またはピッチ
熱処理品の製造方法、および該方法において、垂線に対
して５〜２５°に傾いた円筒状の熱処理反応器を用いる
方法である。

【０００７】本発明において反応器の形は特に限定され
ないが、予め仕込んでおく熱処理品および次々に生成す
る熱処理品を撹拌する際に滞留が起こらない構造のもの
が用いられる。円筒状の反応器で底部が湾曲しているも
のは、内容物の撹拌が容易に行えるので一般に用いられ
る。本発明では攪拌機を有する反応器が用いられ、その
少なくとも一つの撹拌羽根は反応器の底部に設置された
ものであり、攪拌羽根を上下に有する反応器や多数の攪
拌羽根を有する反応器も含まれる。回転軸が垂線に対し
て５〜２５°に傾いた撹拌羽根を用いることにより、内
容物の上下撹拌が効率的に行われる。また撹拌羽根を傾
けて上下の撹拌効率を向上させるのと同様に、反応器を
傾けて撹拌効率を向上させることができる。具体的な角
度は個々の反応器により違うが、円筒状の反応器では５
〜２５°傾けるのが適当である。

【０００８】撹拌羽根は、その最外側が反応器壁にほぼ
接して回転し、内容物の撹拌が効果的に行える形状のも
のが用いられ、内容物の上下撹拌が行えるものが好まし
い。内容物の上下撹拌が効果的に行うことができれば、
熱処理反応が起こる粒子の表面を多く利用でき熱処理速
度を速められる。特定の反応器で撹拌羽根の撹拌効率が
同程度のものであれば、熱処理物の付着を防ぐために小
型の撹拌羽根の方が該反応器に好適である。また回転軸
が上方にある場合は回転軸に熱処理品の付着の可能性が
あるので、撹拌羽根の回転軸は反応器底部にあるものが
用いられる。

【０００９】撹拌羽根の回転数は反応器の大きさ・形状
により変わるため定めることはできないが、内容物の撹
拌が充分に行うことができる回転数とする必要がある。
但し内容物が舞い上がるほどの回転数は必要としない。
例えば実施例に示した反応器では２００〜４００ｒｐｍ
の回転数が適当である。

【００１０】反応器・撹拌羽根等の材質は特に限定され
ないが、熱処理に必要な温度、発生する無機ガスや原料
の腐食性および熱処理品の摩擦に耐えうるものである必
要がある。また反応器内は熱処理反応を行うことにより
熱処理品の薄い被膜が形成されるので加熱温度を高める
ことが必要となることから、熱処理の温度と経済性を重
視して材質が選定され、一般的に適当な材質としてはＳ
ＵＳ３０４などのステンレス鋼が挙げられる。

【００１１】本発明の熱処理品を得るための原料として
は、コールタール、エチレンボトム油、ナフサ熱分解残
査などの石炭系または石油系の重質油、或いは石油系ピ
ッチ、コールタールピッチおよび合成ピッチなどのピッ
チが用いられる。またこれらの重質油やピッチの混合物
を用いても差し支えない。特に軟化点が高い原料は固定
炭素分が多いため熱処理品の収率が高いので好適に用い
られる。また軟化点の低い原料は架橋剤と一緒に用いる
ことにより、熱処理品が固定炭素分以上の収率で得られ
る。ここで使用される架橋剤としてはジニトロナフタレ
ン、ジニトロベンゼンなどのニトロ化合物、硫黄華、お
よびp-キノン・ジオキシム、p,p'- ジベンゾイル・キノ
ンジオキシム、テトラクロロ-p- ベンゾキノンなどのキ
ノン類、ジクミル・パーオキサイド、ベンゾイル・パー
オキサイドなどの過酸化物が挙げられる。架橋剤の添加
量は原料１００重量部に対し５〜１００重量部、特に１
０〜４０重量部が好ましい。本発明にいて架橋剤を用い
た場合の多量のガスおよび熱の急激な発生は、予め反応
器に入れた粒状または粉末状の熱処理品で分散されるこ
とにより抑制される。

【００１２】本発明により得られる熱処理品の粒径は、
反応器内の熱処理品の粒径、撹拌羽根と反応器壁との間
隔、および撹拌効率に依存する。予め反応器に仕込んで
おく熱処理品の量は反応器の大きさ・形状により変わる
ので、個々の反応器について実験的に定めることが必要
である。本発明において予め反応器内に仕込んでおく粒
状または粉末状の熱処理品は、目的物と同程度以下のサ
イズものが好ましく、均一な熱処理品を得るために目的
とする熱処理品と同様の原料ものが特に好ましい。従っ
て得られた粒状または粉末状の熱処理品の一部を反応器
内に残して原料の重質油やピッチを新たに加えるように
すれば、目的とする熱処理品と同様の粒状または粉末状
の熱処理品が予め供給されることになるので有利であ
る。また本発明の方法では連続的に原料の重質油やピッ
チを供給して熱処理品を抜き出すことにより熱処理品を
連続的に製造することができる。

【００１３】熱処理品を製造する際に無機塩と反応させ
たり、金属分を含有させる場合には、目的とする無機塩
や金属塩を架橋剤と同様に原料に添加される。また予め
反応器内に仕込んでおく粒状または粉末状の熱処理品の
代わりに、このような無機塩や金属塩を反応器内に予め
仕込んでおくこともできる。但しここで用いられる無機
塩は反応温度以下に融点を持ち、急激な分解反応を起こ
さないものでなければならない。具体的には、硫酸アン
モニウム、硫酸鉄、硫酸リチウム、硫酸水素アンモニウ
ム等の硫酸塩、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム等の炭酸
塩、リン酸アンモニウム、リン酸水素アンモニウム、リ
ン酸ナトリウム等のリン酸塩などが挙げられる。

【００１４】本発明において粒状または粉末状の熱処理
品を連続的に製造する場合の原料供給速度は原料により
異なるが、一般的に予め反応器に入れておく熱処理品１
００重量部に対し、一時間当りの原料供給量が１０〜３
００重量部、好ましくは５０〜２００重量部である。な
おジニトロナフタレンやp-キノン・ジオキシムを添加す
る場合には熱処理速度が速いので更に供給速度を上げる
ことができる。また反応が進行すれば反応器内の熱処理
品の重量が増加するので、その増加分に見合う分だけ供
給速度を増やすことができる。原料の供給方法は加熱・
溶融状態にしてギアポンプ等で供給することができ、ま
た軟化点の高い原料の場合には粗粉砕を行ない粉末状に
してからスクリューフィーダー等で供給することもでき
る。

【００１５】本発明における原料の熱処理温度は３００
〜５００℃、好ましくは３５０〜４５０℃の範囲であ
る。熱処理の温度が高すぎると、供給した原料が反応器
外に留出する割合が高くになり熱処理品の収率が低下
し、熱量を多く必要となる。逆に熱処理温度が低くすぎ
ると、熱処理品の生成速度が低下し、熱処理品を撹拌す
るモーターの負荷の増大や熱処理品の揮発分含有量の増
加を招く。

【００１６】反応容器内の雰囲気ガスは窒素、ヘリウム
等の不活性ガスが好ましいが、窒素で希釈された空気を
導入することもできる。空気を導入した場合不融化反応
が起こり熱処理が促進される。しかし空気の濃度が高過
ぎると熱処理品が燃焼したり、発生ガス濃度が爆発範囲
となる可能性がある。また雰囲気ガスは導入することに
より、発生ガス・未反応の低沸点炭化水素が放出ガスと
同伴し、反応系外に留出させることができる。

【００１７】本発明の反応器において伝熱面の温度はな
るべく均一に保持することが好ましい。実際は反応器内
の熱処理品により伝熱が行われ、この熱処理は常に撹拌
されているため反応温度はほぼ一定に保たれるが、伝熱
面の温度が極端に違うと熱処理を均一に行うことが困難
となる。

【００１８】本発明の方法によって得られる熱処理品
は、ほとんどが１ｍｍ以下の粒子とし、また８５０μｍ
のふるいを通過するものが９０％以上を占めるようにす
ることが好ましい。このような粒状または粉末状の熱処
理品は、流動性が良く、安息角は２８〜３３°であるの
で反応装置からの取り出し・移送が極めて容易である。
また熱処理品の粒子をこのように小さくすることによ
り、粉砕などの特別な処理をすることも容易となり、し
かも一定条件で行うことができる。

【００１９】次に実施例により本発明を更に具体的に説
明する。但し本発明は以下の実施例により制限されるも
のではない。

【００２０】

【実施例】 実施例１ 図１に示した装置を使用して合成ピッチの熱処理を行っ
た。図１において熱処理反応器a の底部に攪拌羽根b お
よび雰囲気ガス導入口c が設置されており、攪拌羽根b
は攪拌羽根回転軸d により回転される。原料の重質油や
ピッチは原料供給口f から供給される。また反応留出物
抜出口e から熱処理中の留出物および熱処理品が排出さ
れる。内径４００ｍｍ、円筒部長さ６００ｍｍで半球状
の底部を有するＳＵＳ３０４製の反応器を用い、垂線に
対して１５°傾けて固定した。撹拌羽根は撹拌効率向上
のために内容物を押し上げる形状であり、反応器内壁に
ほぼ接するものとし、撹拌羽根と反応器内壁の間隔は３
〜５ｍｍとした。撹拌羽根の回転数は２２０ｒｐｍであ
る。

【００２１】反応器内の雰囲気ガスには窒素ガスを用
い、撹拌羽根の回転軸の隙間から２リッター／ｍｉｎ．
の流量で導入した。反応器の加熱は円筒部分については
バンド・ヒーターを、湾曲している部分はパイプ・ヒー
ターを使用した。原料はナフタレンをフッ化水素と三フ
ッ化ホウ素で重合させた軟化点２４０℃の合成ピッチを
用いた。先ず１．４ｍｍのふるいを通過したこの合成ピ
ッチの熱処理品１０ｋｇを予め反応器内に仕込んでから
加熱を行い、４００℃に達してから熱処理を開始した。

【００２２】原料の合成ピッチは原料タンクで３２０℃
に加熱し、溶融状態にしてからギアポンプで供給した。
原料の供給量は１時間当たり９ｋｇとして、連続で２．
５時間、合計で２２．５ｋｇ供給した。次いで撹拌羽根
の回転数を３５０ｒｐｍに上げ、反応器を４００℃に１
時間保持して熱処理を完了させた。反応器を冷却した
後、内容物を取り出したところ、粒状の熱処理品が、予
め反応器に仕込んであった分を含めて２５．３ｋｇ得ら
れた。供給した原料基準の収率は６８．０％であった。
１．４ｍｍのふるいを通過しない塊状の熱処理品が０．
１ｋｇ程度生成していたが、撹拌羽根及び反応器内壁へ
の熱処理品の付着は殆ど確認されなかった。得られた粒
状の熱処理品は８５０μｍのふるいを通過するものが９
８％を占め、その中で４２５μｍのふるいを通過するも
のは３２％であり、粒度の揃ったものが得られた。また
熱処理品の安息角は３２°であり流動性も良好であっ
た。

【００２３】実施例２ 実施例１において、軟化点２４０℃の合成ピッチの代わ
りに、無水タール（川崎製鉄社製）１００重量部にジニ
トロナフタレン２５重量部を加え、原料タンクで１３０
℃に加熱した混合物を原料とした以外は、すべて実施例
１と同様に熱処理反応を行った。ジニトロナフタレンの
分解による急激な発熱は確認されなかった。反応器を冷
却した後、内容物を取り出したところ、粒状の熱処理品
が、予め反応器に仕込んであった分を含めて２３．２ｋ
ｇ得られた。供給した原料基準の収率は５８．７％であ
った。１．４ｍｍのふるいを通過しない塊状の熱処理品
が０．１ｋｇ程度生成していたが、撹拌羽根及び反応器
内壁への熱処理品の付着は殆ど確認されなかった。得ら
れた粒状の熱処理品は８５０μｍのふるいを通過するも
のが９９％を占めその中で４２５μｍのふるいを通過す
るものは３７％であり、粒度の揃ったものが得られた。
また熱処理品の安息角は３３°であり流動性も良好であ
った。

【００２４】実施例３ 実施例１において、軟化点２４０℃の合成ピッチの代わ
りに、軟化点８４℃の軟ピッチ（東邦ガス社製）１００
重量部に硫酸アンモニウム４０重量部を加え、原料タン
クで２５０℃に加熱した混合物を原料とした以外は、す
べて実施例１と同様に熱処理反応を行った。反応器を冷
却した後、内容物を取り出したところ、粒状の熱処理品
が、予め反応器に仕込んであった分を含めて２４．２ｋ
ｇ得られた。供給した原料基準の収率は６３．１％であ
った。１．４ｍｍのふるいを通過しない塊状の熱処理品
が０．１ｋｇ程度生成していたが、撹拌羽根及び反応器
内壁への熱処理品の付着は殆ど確認されなかった。また
硫酸アンモニウムによる金属部への腐食も確認されなか
った。得られた粒状の熱処理品は８５０μｍのふるいを
通過するものが９９％を占めその中で４２５μｍのふる
いを通過するものは３０％であり、粒度の揃ったものが
得られた。また熱処理品の安息角は３２°であり流動性
も良好であった。

【００２５】比較例１ 実施例１において、予め熱処理品１０ｋｇを反応器内に
仕込まない以外は、すべて実施例１と同様に熱処理反応
を行った。反応器を冷却した後、内容物を取り出したと
ころ、大きな塊状の熱処理品が撹拌羽根に付着してお
り、粒状の熱処理品は殆ど得られなかった。また塊状の
熱処理品は部分的に熱処理が不十分であった。

【００２６】

【発明の効果】実施例に示される如く本発明の方法によ
れば、重質油やピッチ等の粒状または粉末状に熱処理品
が連続的に製造され、撹拌羽根及び反応器内壁への熱処
理品の付着は殆ど無く、流動性の良好な粒度の揃った熱
処理品が得られる。従って本発明の方法では熱処理後の
粉砕操作等が不要であり、熱処理を容易に移送すること
ができる。また本発明の方法では粉砕機能を有する高速
の攪拌装置が不要である。従って本発明の方法により重
質油やピッチ等の粒状または粉末状の熱処理品を工業的
に極めて有利に製造され、本発明の工業的意義は大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 断面図実施例および比較例に用いた熱処理反
応器を示す。

【符号の説明】

ａ 熱処理反応器 ｂ 攪拌羽根 ｃ 雰囲気ガス導入口 ｄ 攪拌羽根回転軸 ｅ 反応留出物抜出口 ｆ 原料供給口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸が垂線に対して５〜２５°に傾い
   た撹拌羽根が底部に設置された熱処理反応器を用い、予
   め粒状または粉末状の熱処理品を加えた後、重質油及び
   ／又はピッチを導入して３００〜５００℃に加熱・撹拌
   することを特徴とする重質油またはピッチ熱処理品の製
   造方法。
2. 【請求項２】 垂線に対して５〜２５°に傾いた円筒状
   の熱処理反応器を用いる請求項１の重質油またはピッチ
   熱処理品の製造方法。