JPS60106880A - 石炭の改質方法および装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は褐炭、亜炭など含水分の多い低品位炭を改質す
る方法および装置に係り、特に低品位炭を低温乾留して
発熱量の向上と吸湿性の低減を図る方法および装置に関
する。

〔発明の背景〕

石炭類は一般に、燃料及び化学工業用として種種の用途
に供されているが、そのほとんどは瀝宵炭と言われる高
品位炭である。一方、亜瀝育炭や褐炭などの低品位炭は
全地球に存在する石炭類の半分以上を占めている。しか
し、低品位炭は水分含有量が２０％ないし７０チと高い
ため、燃焼器の熱効率低下及び輸送効率低下の原因とな
っている。まだ、乾燥して貯蔵した場合は再吸湿及び自
然発火し易いなどの理由が存在するため、現状では広く
利用されていない。すなわち、低品位炭を燃料及び化学
工業用として幅広く利用するためには脱水及び再吸湿防
止などの適切な処理を行い、輸送及び貯蔵後の吸水量が
少ない石炭に改質することが必要である。

改質に関する発明として例えば特公昭５７−１１５９６
５　公報に示す技術がすでに提案されている。仁の発明
は加熱昇温速度１００　Ｃ／ｍ以上で最終加熱温度３０
０Ｃないし５００Ｃまで急速加熱し、次いで冷却降温速
度５ｏｃ／１ｒｈｒ以上で２５０Ｃ以下まで急速冷却し
て、石炭の熱分解の際に石炭の表面ににじみでてくる液
状タール物質を揮発させることカ＜、固化させて石炭中
の細孔を塞ぎ、石炭中の比表面積を低下させて石炭の吸
湿量を低下させるものである。

しかしながら、石炭の低温乾留によって得られたタール
の蒸留曲線は第１図に示すとおりであり、この図から明
らかなように沸点が２００Ｃ以下の物質が９０チと低沸
点物質が多いつこのためタールのガス化速度が速く石炭
の表面ににじみでたタールを石炭の加熱操作のみでガス
にすることなく石炭表面に固化させることは非常に困難
である。

又、タールをコーティングする技術に関する発明として
は例えば特開昭５６−１５５２９５号公報に乾留時に発
生するタールと水蒸気を凝縮させタールと水のエマルジ
ョンベして冷却工程で石炭表ｉ１ｊにコーティングする
方法が示されている。

しかし、液体状のタールをすべての石炭粒子表面に均一
にコーティングすることは極めて困難で、一部分の粒子
のみにタールがコーティングされ吸水性の低減が不十分
となる欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は乾留工程で発生するタールを乾留炭表面
に均一にコーティングさせ、改質宴れた石炭の吸水性を
十分に低減させる石炭の改質方法および装置を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は、乾留工程で発生する乾留ガス、タール蒸気、
水蒸気のうち少なくともタール蒸気を、乾留後の石炭の
冷却工程に導き、石炭およびタール蒸気を徐々に凝縮さ
せることにより、タールを石炭表面に均一にコーティン
グさせるものである。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明方法を示すだめのフローである。

高含水率の石炭１が予備乾燥工程１１に送られ、適当な
加熱手段２１により水の沸点以上で石炭の熱分解開始温
度よりも低い温度まで昇温・乾燥され、乾燥炭３として
取り出される。この時発生する水蒸気２は乾燥炭３とは
別に系外に取シ出される。乾燥炭３は乾留工程１２に送
られ、ここで適当な加熱手段２２によシ更に昇温され、
石炭の吸水性を高める原因と−なる親水性基を含む化合
物が熱分解される。熱分解により石炭が疎水化され乾留
炭４が得られると同時に少量のガス萩物質５が発生する
。ガス状物質５を単独で取シ出し常温まで冷却すると一
部が凝縮するが、凝縮しない部分を分解ガスと呼ぶこと
にする。凝縮物は水分と水分に溶解しない油状物とに分
かれるが、前者を熱分解水、後者をタールと呼ぶことに
する。熱分解水の大部分は、乾留過程で分解した親水性
基に含まれる酸素・水素に起因するもので、原料石炭中
の未乾燥水分ではない。乾留炭４とガス状物質５はいず
れも冷却工程１３へ送られる。ここで適当な冷却手段２
３によシ改質炭７が大気中に放出されても発火しない温
度にまで冷却される。

この過程で石炭粒子が冷却されるに従い、ガス状物質中
のタール蒸気、熱分解水の蒸気が徐々に粒子表面に凝縮
する。蒸気からの凝縮であるため特定の石炭粒子にター
ルが集中的に付着することはない。通常、改質炭７は水
分の沸点以下まで冷却されるが、熱分解水の収量は改質
炭７に比べわずかであり、熱分解水すべてが改質炭７の
表面に凝縮しても改質炭７が湿った状態となることはな
い。冷却工程１３では石炭粒子の温度が十分低下した状
態で非凝縮性゛の分解ガス６を取り出す。分解ガス６は
石炭の乾留に起因するガスである。乾留工程１２では親
水性基の化合物の分解が進み、親水性基の多くが含酸素
原子団であるので、分解ガス６にはかなりのＣＯ２が含
まれるが、ｃＨ４を始めとする炭化水素やＣＯが含まれ
るため良質な燃料ガスとして利用できることが多い。

本発明において、乾留石炭の冷却工程には、乾留工程で
発生するガス状物質５をすべて導入する代シに、ガス状
物質５のうち、タール蒸気のみでもよい。この場合、乾
留工程で発生するガス状物質を適当なコンデンサに導入
し、分解ガスを除くとともにコンデンサでの凝縮物（タ
ールと水の混合物）を油水分離器によりタールと水とに
分離し、タールを加熱してタール蒸気とするか、又は前
記凝縮物を加熱してタール蒸気を水分と分離とし、この
ようにして得られたタール蒸気を乾留石炭の冷却工程に
導入してもよい。ただし、熱エネルギーの面ではガス状
物質のすべてを乾留石炭の冷却工程に導入する方が有利
である、 第３図は、本発明装置の一例を示す概略的構成図である
。第３図中、３１は加熱ガス発生装置、３２は予備乾燥
装置、３３は冷却器、３４は加熱乾留装置、３５は石炭
抜き出し量調整装置、３６は該抜き出し量調整装置３５
を冷却する冷却器でちる。

加熱ガス発生装置３１で発生する加熱ガス４３は予備乾
燥用４４及び加熱乾留用４５のガスとして使用されるも
ので、固体または気体または液体燃料の燃焼生成ガスで
ある。これらの燃料は、ライン４１から加熱ガス発生装
置３１へ供給され、ライン４２から供給される燃焼空気
によシ完全燃焼される。この燃焼生成ガスは、ライン４
６からリサイクルされて来る後述のガスと混合され、加
熱ガスの温度及び量が調整され、ライン４３から取シ出
される。

低品位炭はライン４７がら予備乾燥装置３２に供給され
る。該予備乾燥装置３２にはライン４４から加熱ガスが
入り、ここで１００〜１５０Ｃの温度によって低品位炭
は予備乾燥が行なわれる。

予備乾燥によって低品位炭から発生した蒸気はライン５
１を経て冷却器３３に入り、ここで冷却水５３によって
冷却され凝縮水は排水としてライン５２から系外に取り
出される。

予備乾燥された乾燥炭はライン４８から加熱乾留装に３
４に供給される。一方、加熱ガスはライン４５から前記
加熱乾留装置３４に入り、ここで乾煉炭を２００〜５０
０Ｃの温度で乾留する。前記予備乾燥及び加熱乾留に用
いた、加熱ガスは戻りライン４６で合流し、リサイクル
するか、またはライン５７から放出する。乾留炭はライ
ン４９から抜き出し量調整装置３５に入シ、ここで乾留
炭の抜き出し貸を調整すると同時に、高温度状態にある
乾留炭を、前記抜き出し量調整装置３５と一体とした冷
却器３６により冷却する。冷却器３６を通す冷却媒体５
４．５５としては冷却水または不活性ガスを使用する。

乾留炭は冷却により、タールコーティングさね、改質炭
となりライン５０より取シ出される。また、。

乾留時に発生したガスはライン５６から、前記予備乾燥
装置３２及び加熱乾留装置３４に用いた加熱ガスの戻り
ライン４６と合流しリサイクルされ加熱ガス発生装置３
１に入る。

第り図は、第９図に示した石炭の改質ｉ置の要部の概略
的構成図であって、加熱乾留装置３４は伝熱管３４Ａを
内蔵した移動層式からなり、この加熱乾留装置３４の底
部は水冷式スクリューフィーダからなる石炭抜き出し量
調整装置３５に連結されている。したがってスクリュー
フィーダの回転数によって加熱乾留装置３４からの石炭
抜き出し量を調整するとともに加熱乾留装置３４内の移
動層高をほぼ一定に維持するようになっている。

移動層式の加熱乾留装置３４には、第３図に示す予備乾
燥装置３２で予備乾燥され、例えば３０チ含水量の低品
位炭が１〜２％の含水量とされた乾燥炭が供給され、一
方加熱ガスはライン４５から伝熱管３４Ａ内を流通し、
ライン４６へ抜ける伝熱管３４Ａ内を流通する加熱ガス
によって移動層内の石炭粒子４９が加熱乾留される。乾
留温度は、石炭中タール溶出温度が３００〜４５０１ｍ
”となる温度が良好？あシ、このため乾留温度はタール
溶出温度に設定される。

移動層内の石炭粒子４９を前記した温度に加熱すること
にょシ、タール蒸気、分解ガス（生成ガス）及び分解水
蒸気が発生する。このような状態の移動層を加熱乾留装
置３４の下部より、乾留炭と共に前記タール蒸気、分解
ガス（生成ガス）及び分解水蒸気を抜き出す。このとき
冷却器３６には水などの冷媒が流され、これによって移
動層から抜き出た、乾留炭、タール蒸気、分解ガス（生
成ガス）及び分解水は、スクリューフィーダからなる抜
き出し量調整装置を通過することによって徐々に冷却さ
れる。この過程で石炭から溝山したタール蒸気及び分解
水蒸気は凝縮し、乾留炭表面に付着する。この状態はタ
ールコーティングの性状トなる。タールコーテイング性
状となった石炭はライン５０よシ改質炭として連続的に
取シ出される。

また、生成ガス中には可燃性である一酸化炭素、メタン
等が多く含有しているためライン５６を経由して第３図
で示した加熱ガス発生装置３１に戻し燃焼ガスの一部と
して有効利用が図られ邊。

冷却器３６の冷却媒体としては、冷却水をライン５４か
ら５５へ通す。または低温の不活性ガスを通すものでも
よく、冷却方法を特に限定するものではない。

実施例１ 第３図に示す装置を使用し、第１表に示す性状の亜瀝青
炭を連続的に改質した。

第　１　表 炭種　：　米国西部症　亜瀝青炭 工業分析　（ｗｔチ） 全水分　３１．２ 灰分　４，９ 揮発分　３０．５ 固定炭素　３３．４ 固有水分　２１．９ｗｔ％ 発熱量（全水分ベース）　４６６０　ｋ　Ｃａ　ｚ／　
Ｋ９乾燥炭の温度が１３０〜１４０　Ｃ，乾留炭及びガ
ス状物質は２００〜２９０ｔｌ：’で分離することなく
共に全量を冷却用スクリューフィーダ恢からなる石炭抜
き出し調整装置３５に送シ１、改質炭を５゜Ｃまで冷却
した。得られた改質炭の性状を第２表に示した。

第　２　表 工業分析　（Ｗ口１ 全水分　９．２ 灰分　８．５ 揮発分　２８．３ 固定炭素　５４．０ 固有水分　７．４Ｗｔチ 発熱量　（ｋｃａｌ／Ｋｇ） 全水分ベース　６３８゜ 固有水分ベース　６５００ まだ石炭抜き出し調整装置３５がら吸引して系外に取シ
出される分解ガスは約５０ｑｂが００２であったが、発
熱量は３１００〜３８００ｋＣａｔ／Ｎｍ！１であり、
予備乾燥装置３２、および加熱乾留装置３４に必要な熱
量の約７を補うことができた。又、分解ガスの輸送ライ
ンでタールないし水蒸気の凝縮による運転隊害も認めら
れなかった５改質炭は改質直後の全水分は第２表に示し
たように約１０チと高目だった。これは乾留工程で熱分
解により発生する水分が冷却工程で改質炭表面に付着し
たためである。しかし、改質炭は乾留及びタールコーテ
ィングにより疎水化されているため、改質炭を１週間大
気中に放置したところ、全水分は固有水分差の値まで低
下した。

実施例２ 予備乾燥した乾燥炭を加熱乾留装置３４で３５０Ｃで乾
留し、その後乾留炭およびガス状物質を石炭抜き出し装
置３５で４０〜５０Ｃに冷却した後、改質炭を取シ出し
た以外は実施例１と同様にして改質炭を得た、得られた
改質炭の性状を第３表に示す。

第　３　表 工業分析　（ｗｔチ） 全水分　１１．ｑ 灰分　８．伴 揮発分　３１．Ｑ 固定炭素　１・９ 固有水分　９．ら　ωＺ 発熱量　（ｋｃａｌ／にり 全水分べ一２’　（２３０ 固有水分ベース　乙３ｇＯ このように改質炭は、発熱量が原炭に比較して約２２０
０　ｋ　Ｃａ　ｔ　／　Ｋｇ内向上、吸湿量は飽和食塩
水デシケータ中２４０時間放置試験では原炭に対し、４
．０チ減少した。

実施例３ 第３図に示す加熱乾留装置３４および石炭抜き出し調整
装置３５０代シに次のような乾留手段と冷却手段を備え
た装置を用いた。すなわち、移動、層塔内の上部に加熱
ガスを流通させる伝熱管を内蔵させた乾留部を設け、こ
の乾留部下力の流動層塔内に冷却媒体を流通させる伝熱
管を内蔵させた冷却部を設けた。・前記乾留部と冷却部
との間に加熱、冷却のいずれも行ない移動層部分を設け
た。

そして冷却部の下方の塔底部に小型スクリューフィーダ
を設け、移動層塔内の石炭粒子およびガス状物質を適当
量ずつ抜き出すようにした。

第１表に示す石炭を１３０〜１５０ｔ：’で予備乾燥後
、乾留炭は加熱乾留部で個別に取り出さないので移動層
基の乾留部と冷却部の中間の移動層部分の粒子温度を乾
留炭の温度とみなし、これを１９０〜３１０Ｃに、改質
炭の温度を４０〜７０Ｃとして改質した結果を第４表に
示す。

改質炭は実施例１と同様に全水分が高いが、１週間大気
中に放置すると８．０％まで低下し、固有水分にほぼ等
しくなった。分解ガス６の性状も実施例１と差がなかっ
た。

第　４　表 工業分析　（ｗｔ％） 全水分　１１．８ 灰分　）’８．４ 揮発分　３１．０ 固定炭素　４８．８ 固有水分　８．１ｗｔチ 発熱量　（ｋｃａｔ／Ｆ−ｙ） 全水分ベース　６２３０ 固有水分ベース　６４９０ 〔発明の効果〕 以上のように本発明によれば、乾留工程で発生するター
ルを石炭表面に均一にかつ確実にコーティングでき、得
られた改質炭は輸送および貯蔵後の吸水量を少なくシ、
単位重量当シの発熱量が高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は低温乾留によって得られたタールの蒸留曲線、
第２図は本発明方法の一例を示すフロー図、第３図は本
発明装置の一例を示す概略的構成図、第４図は第２図の
要部の概略的構成図である。 ３１・・・加熱ガス発生装置、３２・・・予備乾燥装置
、３３・・・冷却器、３４・・・加熱乾留装置、３４Ａ
・・・伝熱管、３５・・・石炭抜き出し調整装置、３６
・・・冷却器、４３・・・加熱ガス、５３・・・冷却水
。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 第　ｌ　目 温　度（°り 茅　２　目 第　４　口 第１頁の続き

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、褐炭、亜炭などの含水率の高い石炭を乾燥し再吸湿
   を防止する石炭の改質方法において、前記石炭を水分の
   沸点以上でかつ石炭の熱分解温度以下で予備乾燥する第
   １の工程と、予備乾燥した石炭をその熱分解開始温度以
   上で乾留する第２の工程と、乾留後の石炭を石炭が大気
   中で発火する温度よりも低い温度に冷却する第３の工程
   と、第２の工程で発生する乾留ガス、タール蒸気、水蒸
   気のうち少号くともタール蒸気を第３の工程に導入し、
   冷却過程の石炭の表面に少なくともタールを含む凝縮物
   をイ」着させることを特徴とする石炭の改質方法。 ２、特許請求の範囲第１項において、第２の工程で発生
   する乾留ガス、タール蒸気、水蒸気のすべてを前記第３
   の工程に導入することを特徴とする石炭の改質方法。 ３、褐炭、亜炭などの含水嘉の高い石炭を、−に会の沸
   点以上でかつ石炭の熱分解開始温度以下で予備乾燥する
   予備乾燥装置と、予備乾燥炭を加熱乾留する移動層塔と
   、移動層塔内の石炭粒子とガス状物質を抜き出すととも
   に移動層高を調整するだめの石炭抜き出し装置と、を備
   えたことを特徴とする石炭の改質装置、 ４、％許請求の範囲第３項において、前記石炭抜き出し
   装置に、該装置内に導入される石炭粒子を冷却するため
   の冷却器を付設したことを特徴とする石炭の改質装置。 ５、特許請求の範囲第３項において、前記流動層塔内に
   、加熱媒体を流通させる伝熱管を内蔵させた乾留部と、
   該乾留部下方に冷却媒体を流通させる伝熱管を内蔵させ
   た冷却部とを設けたことを特徴とする石炭の改質装置。