JP2021161308A - コークスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書において、劣質炭とは「揮発分(VM)の含有量が30質量%以上であって、かつ全膨張率(TD)が15%以下の石炭」と定義する。劣質炭は、単味炭であってもよいし、複数銘柄の劣質炭を混合した混合炭であってもよい。強粘結炭とは「揮発分(VM)の含有量が15質量%以上30質量%未満であって、かつ全膨張率(TD)が20%以上の石炭」と定義する。強粘結炭は、単味炭であってもよいし、複数銘柄の強粘結炭を混合した混合炭であってもよい。なお、全膨張率(TD)は、JIS M 8801に規定される膨張性試験方法(ジラトメータ法)によって測定される収縮率及び膨張率の和のことである(以下、同様である)。
(1)劣質炭を乾留して、チャーを製造するチャー製造工程と、
(2)劣質炭をチャー製造工程で発生した乾留ガスと接触させて、改質炭を製造する改質工程と、
(3)チャー製造工程で得られたチャーと、改質工程で得られた改質炭と、劣質炭と、強粘結炭と、を混合する混合工程と、
(4)改質炭を混合工程で混合する前に冷却する改質炭冷却工程と、
(5)前記混合工程で得られた混合炭を室炉式コークス炉で乾留する乾留工程と、を有する。
なお、チャー製造工程で用いられる劣質炭をチャー製造用劣質炭、改質工程で改質される劣質炭を改質用劣質炭、混合工程で混合される劣質炭を混合用劣質炭と称する場合がある。
チャー製造用劣質炭を乾留装置1で乾留して、チャーを製造する。乾留温度は、600℃以上900℃以下が例示される。チャーとは、石炭を加熱した際に、軟化・溶融状態を得ずに生成する炭素質物質のことである(JIS0104 石炭利用技術用語参照)。
図2は、改質機の概略図である。改質機2は、ガスと固体が逆向きに流れるカウンター式の改質機であり、筒状に形成されるとともに長手方向軸L周りに回転する。改質用劣質炭は、回転動作する改質機2の一端側から装入され、他端側から排出される。一次ガスクーラー11で冷却された乾留ガスは、回転動作する改質機2の他端側から吹き込まれ、一端側から排気される。つまり、改質用劣質炭は、改質機2内を転動しながら、乾留ガスの流れる向きとは逆向きに移動する。これにより、改質用劣質炭を乾留ガスに対して効率的に接触させることができる。
改質炭クーラー3は、改質機2の他端側から排出された改質炭を冷却する。ここで、改質炭を冷却せずに室炉式コークス炉で乾留すると、改質炭の粘結性を十分に発現させることができない。その理由は、改質炭が構造緩和された反応性の高い状態となっており、この状態で熱分解反応が進むため、熱分解反応が過度に進行して、粘結性が低下するからだと推察される。一方、改質機2で改質された改質炭を一旦冷却してから、室炉式コークス炉で乾留すると、改質炭の粘結性を十分に発現させることができる。これは、構造緩和された改質炭を一度安定化させてから熱分解が始まるため、過度に熱分解が進むことを抑制できるからだと推察される。
混合工程では、チャー製造工程で得られたチャーと、改質工程で得られた改質炭と、混合用劣質炭と、強粘結炭とを混合した混合炭を製造する。混合炭の全体を100質量%としたとき、強粘結炭の配合比率は、好ましくは10質量%以上である。強粘結炭の配合比率が10%未満に低下すると、混合炭の粘結性が低くなり、コークス強度が低下するおそれがある。また、強粘結炭の配合比率の上限は、特に限定しない。ただし、本発明は、安価な劣質炭を改質後に多量配合して、高価な強粘結炭の配合比率を低減することを前提としているから、強粘結炭の配合比率は30質量%以下に抑えることが好ましい。
混合工程で得られた混合炭は、室炉式コークス炉5の炭化室に装入されて、乾留される。乾留されたコークスは、炭化室から押し出された後、コークス乾式消火設備で冷却され、高炉装入用の還元材として利用される。
粘結力指数CIは、石炭と不活性物質との混合物を乾留した後のコークスボタンの強さから求めた石炭の粘着性の強さを示す指数であり、本実施例では、0.25mm以下の石炭1gに0.25〜0.3mmの粉コークス9gを混ぜ、磁性るつぼで900℃、7分間乾留した後、その生成物を0.42mmの篩目で篩分けし、篩上質量の百分率を粘結力指数CIとした(1983 コロナ社 (社)燃料協会編 P.255参照)。粘結力指数CIが大きくなるほど、粘結性が高くなる。
比較例3は、強粘結炭の配合比率を20質量%として、残部を劣質炭とした。また、劣質炭を均等に分割して、それぞれをチャー製造用劣質炭及び混合用劣質炭とした。チャーは、特許文献1に記載のチャー製造方法を適用して製造した。具体的には、ロータリーキルンにチャー製造用劣質炭を装入し、昇温速度5℃/minで550℃まで加熱し、550℃で20分間保持した後冷却することにより製造した。タールの添加量は、劣質炭に対して外数で1質量%とした。比較例2は、タールを無添加とした点を除いて、比較例3と同じにした。比較例1は、劣質炭を全て混合用劣質炭とした(つまり、チャー製造用劣質炭及び改質用劣質炭を0質量%とした)。
5 室炉式コークス炉 11 一次ガスクーラー 12 チャークーラー
21 二次ガスクーラー
Claims (4)
- 揮発分が30質量%以上、かつ全膨張率が15%以下の性状を有する劣質炭を乾留して、チャーを製造するチャー製造工程と、
前記性状を有する劣質炭を前記チャー製造工程で発生した乾留ガスと接触させて、改質炭を製造する改質工程と、
少なくとも、前記チャー製造工程で得られたチャーと、前記改質工程で得られた改質炭と、揮発分を15質量%以上30%未満含むとともに全膨張率が20%以上の強粘結炭とを混合して混合炭を製造する混合工程と、
前記混合炭を室炉式コークス炉で乾留する乾留工程と、
前記改質工程で得られた改質炭を前記混合工程で混合する前に冷却する改質炭冷却工程と、
を有することを特徴とするコークスの製造方法。 - さらに、前記チャー製造工程で発生した乾留ガスを冷却する乾留ガス冷却工程を有し、
前記乾留ガス冷却工程において冷却された乾留ガスを前記改質工程における乾留ガスとして用いることを特徴とする請求項1に記載のコークスの製造方法。 - 前記混合工程において混合される石炭には、さらに、前記性状を有する劣質炭が含まれていることを特徴とする請求項1又は2に記載のコークスの製造方法。
- 前記混合炭を100質量%としたときに、前記チャーの配合率は10質量%以上30質量%以下であり、前記改質炭の配合率は10質量%以上40質量%以下であり、前記強粘結炭の配合率が10質量%以上30質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一つに記載のコークスの製造方法。
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