JP4460177B2

JP4460177B2 - 廃プラスチックを用いたコークス製造方法

Info

Publication number: JP4460177B2
Application number: JP2001024501A
Authority: JP
Inventors: 健次加藤; 恭三猪飼
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP2002226864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭とともに廃プラスチックをコークス炉に装入して乾留を行い、コークスを製造する方法に関する。より詳しくは、本発明は、石炭とともに廃プラスチックを炭化室に装入する前に、粘結材を効果的に添加することにより、乾留して得られる製品コークスの強度低下を回避するコークスの製造方法である。
【０００２】
【従来の技術分野】
近年、産業廃棄物および一般廃棄物として大量に排出される廃プラスチックの処理は、従来、その大部分が埋め立て処理であり、その一部として焼却処理が実施されている。しかしながら、廃プラスチックを埋め立て処理する場合は、土中の細菌やバクテリアで分解されないため環境への悪影響が問題となり、将来的には、埋め立て処分場の不足の問題も予想される。焼却処理の場合は、廃プラスチック燃焼時の発熱量が大きいため焼却炉に悪影響を及ぼし、また塩素系樹脂等を含有する廃プラスチックを燃焼処理する際に発生する塩素系ガスを含む排ガスの処理が問題となっている。
【０００３】
これらの廃プラスチック処理方法の問題と環境問題が相まって、近年、廃プラスチックのリサイクル処理方法の促進が望まれている。この廃プラスチックのリサイクル処理方法としては、今までにプラスチック製品としての再利用のほか、燃焼時の熱の利用や熱分解で得られるガスや油を、燃料や化学原料として利用する方法が考えられてきた。
【０００４】
このなかで、製鉄プロセスで用いられているコークス炉で廃プラスチックをリサイクル処理する方法も従来から提案されており、例えば、特開平４−４１５８８号公報には、コークス製造用装入炭に廃プラスチックを混合後、装入、乾留してコークスを製造する方法が開示されている。この方法によれば、コークス乾留時の高温還元雰囲気状態で廃プラスチックの大部分を熱分解させることが可能であり、その結果、廃プラスチックから水素、メタン、エタン等を含む高発熱量の熱分解ガスが得られ、このガスは石炭の熱分解により発生するコークス炉ガスとともに回収され、エネルギー源として再利用される。また廃プラスチックの熱分解で残った炭素分は、コークスの一部となって高炉で再利用される。しかしながら、この方法では、石炭とともに装入する廃プラスチックの装入量の増加とともに、コークス強度（ＤＩ）および熱間反応後強度（ＣＳＲ）が低下すると言う問題がある。
【０００５】
この廃プラスチックをコークス炉でリサイクル処理する際のコークス強度低下の問題の解決方法として、特開平９−１３２７８２号公報では炭化室下部に集中的に廃プラスチックまたは石炭と廃プラスチックの混合物を装入する方法が提案されている。この特開平９−１３２７８２号公報では、乾留時に炉下部の廃プラスチックから生成した熱分解物質がその上部にある高温乾留物（コークス層）を通過する際に、熱分解物質がコークス層に付着し、カーボン化することによりコークスの気孔や亀裂を塞ぎ、乾留後に得られる製品コークスのＤＩの低下を抑制し、ＣＳＲが向上すること、この効果は廃プラスチックの装入割合が５重量％以下で得られることが記載されている。
【０００６】
しかしながら、本発明者らが一般廃棄物である廃プラスチックを用いて、実際のコークス炉において同様の試験操業を行った際には、上記特開平９−１３２７８２号公報に記載されたようなコークス強度は得られず、むしろ、コークスのＤＩおよびＣＳＲともに低下することが知見された。このような結果となる理由の詳細は必ずしも明らかではないが、用いる石炭の性状を初め、使用する廃プラスチックの種類、コークス炉の構造、操業の条件などによって上記方法によっては必ずしも常に一律の結果が得られないことが考えられる。
【０００７】
例えば、廃プラスチックをコークス炉でリサイクル処理する場合には、廃プラスチックの種類や性状などがある程度明確でかつ一律な産業廃棄物だけではなくて、一般廃棄物として家庭等から排出される種類や性状がはっきりしないものが混在した廃プラスチックも対象とすることの影響があり、その影響は一律・一定な廃プラスチックを用いた場合には予測できないなどのことが考えられる。
【０００８】
以上のようなことから、廃プラスチックをコークス炉でリサイクル処理する方法にあっては、当該廃プラスチックが、常に一律・一定の性状でかつコークス強度の低下に悪い影響を与えることが少ない廃プラスチックを用いるという特別の条件の場合には、製品コークスの強度低下などを招かずに処理が可能であるかもしれないが、そのような特別の条件下にない状況において、コークス強度の低下を抑制しつつ処理する確実な方法は得られていないのが現状である。
【０００９】
一方コークスは、高炉用原料等に用いられる際に所要強度が得られたものでないと高炉の操業不調を引き起こす要因となり、大きな経済的損失が生じるため安定的にコークス強度を維持する必要がある。したがって、これらの廃プラスチックをコークス炉でリサイクル処理する際に、製品コークス強度の低下を効果的に抑制した所要強度の製品コークスを安定的に製造できる方法が強く望まれる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上の従来技術の問題点に鑑みて、本発明は、コークス炉で廃プラスチックをリサイクル処理する方法において、廃プラスチックの装入による製品コークス強度の低下を効果的に抑制し、所要強度の製品コークスを安定的に製造する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
また本発明の別の目的は、上記コークスの強度低下を抑制しつつ、大量に廃プラスチックを処理できる方法を提供するところにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の技術的課題を解決するものであり、その要旨とするところは、以下の通りである。
（１）石炭とともに所定量の廃プラスチックをコークス炉の炭化室に装入して乾留するコークスの製造方法において、廃プラスチックの種類及びその装入量に応じて、予め廃プラスチックに２質量％以上の範囲で所定量の粘結材を添加し、さらに、混合割合で５９質量％以上８０質量％以下の石炭を混合することにより、廃プラスチック、粘結材及び石炭が所定の混合割合で均一に混合した混合物を形成し、コークス炉の炭化室の炉底面から高さ方向で炉高の３０％以下の炉下部の特定範囲に前記混合物を層状に装入することを特徴とする廃プラスチックを用いたコークスの製造方法。
（２）前記粘結材がコールタール、ソフトピッチ、石油ピッチのうちの何れか１種または２種以上であることを特徴とする上記（１）に記載の廃プラスチックを用いたコークスの製造方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、廃プラスチックをコークス炉でリサイクル処理する際の製品コークス強度の低下原因を究明すべく、まず、石炭に廃プラスチック添加した場合の粘結性評価試験を行い、廃プラスチックが石炭性状に与える影響を調べた。
【００１４】
粘結性の評価方法としては、石炭または石炭に廃プラスチック添加した後に、粘結性指標として知られているギーセラー流動性およびディラートメーター膨張性をＪＩＳＭ８８０１に従って測定し、測定値を評価した。一般に、コークス強度は、ギーセラー流動性およびディラートメーター膨張性の値が高いほど高くなることが知られている。
【００１５】
表１に石炭（ケース１）または石炭に廃プラスチックとしてポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンをそれぞれ５質量％添加した後（ケース２〜４）のギーセラー流動性およびディラートメーター膨張性の測定結果を示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
石炭のみ（ケース１）のギーセラー流動性は対数値で２．８８であり、ディラートメーター膨張性の全膨張率は１６０％であった。
【００１８】
一方、石炭に廃プラスチックとしてポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンをそれぞれ５質量％添加した後（ケース２〜４）のギーセラー流動性は、それぞれ３．７２、２．７０、１．３０、全膨張率は、それぞれ１２５、１２０、０％となり、石炭のみ（ケース１）に比べて何れも低下した。また、石炭に廃プラスチックを添加した場合のギーセラー流動性および全膨張率の低下量は、廃プラスチックの種類によって異なり、ポリプロピレンおよびポリエチレンを添加した場合（ケース２及び３）に比べて、ポリスチレンを添加した場合（ケース４）の方が大幅に低下することが判った。
【００１９】
以上の結果から、石炭に廃プラスチックを添加して処理する場合、廃プラスチックの種類によってコークス強度の低下の程度は異なり、特に、異種の廃プラスチックが混在する一般廃プラスチックをコークス炉でリサイクル処理する場合には、廃プラスチックの種類によってコークス品質のばらっきが大きくなることが予想される。
【００２０】
さらに、発明者らは、廃プラスチックとしてポリスチレンを用い、石炭に添加する際の廃プラスチックの添加方法及び装入位置によるコークス強度への影響を検討するために小型試験炉を用いた試験をおこなった。
【００２１】
試験方法としては、石炭のみを試験炉全体に装入した場合（ケースＡ）、石炭に５質量％のポリスチレンを均一に混合した混合物を試験炉全体に平均的に分散して装入した場合（ケースＢ）、石炭に５質量％のポリスチレンを均一に混合した混合物を試験炉の下部のみに集中的に装入した場合（ケースＣ）でそれぞれ乾留し、その後、得られたコークスケーキを高さ方向の上部、中部、下部の３分割した各部位のコークスのＤＩ及びＣＳＲを測定し、コークス強度を評価した。その試験結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】

【００２３】
ケースＡの石炭のみを装入して乾留した場合のコークスのＤＩは、コークスケーキ高さ方向でほぼ一定（上部：８４．５、中部：８４．７、下部：８５．１）であった。
【００２４】
これに対して、ケースＢの石炭に対して５質量％のポリスチレンを石炭に均一に混合して試験炉全体に装入した場合のコークスのＤＩは、石炭のみを装入した場合（ケースＡ）に比べて、コークスケーキ高さ方向でほぼ一定に低下した（上部：８１．２、中部：８２．１、下部：８１．５）。
【００２５】
ケースＣの石炭に５質量％のポリスチレンを均一に混合した混合物を試験炉の下部のみに集中的に装入した場合のＤＩおよびＣＳＲは、コークスケーキ高さ方向の炉上部では、石炭のみを装入した場合（ケースＡ）とＤＩはほほ同じであるが、炉下部にいくほどＤＩが低下（上部：８４．８、中部：８３．７、下部：７９．６）した。
【００２６】
本発明者らは以上の試験結果をもとに、石炭に廃プラスチックを添加して乾留した場合のコークス強度低下原因を鋭意検討した結果、廃プラスチックを添加することによってコークス強度が低下する原因は、炭化室内の石炭の嵩密度変化等の物理的変化の他に、乾留中に発生する廃プラスチックの熱分解ガス中のラジカル（不対電子）が、石炭の熱分解過程において生成する粘結成分の石炭粒子同士を結合する作用を低下させるため、結果的に得られるコークスの強度が低下するという知見を見いだした。
【００２７】
この知見によれば、上記のケースＣのようにコークス炭化室の下部に集中的に廃プラスチックを装入する場合は、炭化室の下部の石炭の嵩密度の低下を原因とするコークス強度低下の他に、乾留の進行とともに廃プラスチックから発生した熱分解ガスが、上方の石炭層を通過する際に熱分解ガス中のラジカルが順次石炭の粘結成分に作用し粘結性を低下させるため、最も影響の大きい炭化室下部だけでなくその上方のコークスの強度低下の影響を考慮する必要がある。
【００２８】
本発明は、以上の検討結果のもとになされたもので、コークス炉で石炭とともに廃プラスチックをリサイクル処理する際に、廃プラスチック添加による石炭の嵩密度の低下および廃プラスチック熱分解ガス中のラジカル（不対電子）による石炭粘結成分の作用低下を原因とするコークス強度低下を防止するために、装入する廃プラスチックの種類および装入量、装入方法に応じて所定量の粘結材を石炭に添加することにより、廃プラスチック添加によるコークス強度の低下を防止することを特徴とするものである。
【００２９】
本発明における廃プラスチックの装入方法としては、大きく以下の２通りがある。
【００３０】
第１の方法の特徴は、上記（１）のように、石炭と混合する廃プラスチックの種類及びその混合割合に応じて、予め石炭および廃プラスチックのうちの少なくとも一方に１〜７質量％の範囲で所定量の粘結材を添加後、混合し、かつその際の廃プラスチックの混合割合を３質量％以下とすることにより石炭、廃プラスチック及び粘結材が所定の混合割合で均一に混合した混合物を形成し、コークス炉の炭化室の全体に平均的に分散して装入し、または高さ方向の特定範囲にこの混合物を層状に装入する方法にある。なお、石炭および廃プラスチックのうちの少なくとも一方に粘結材を添加するというのは、これら三者を同時に混合する場合を含むものである。
【００３１】
第２の方法の特徴は、上記（２）のように、廃プラスチックの種類及びその装入量に応じて、予め廃プラスチックに２質量％以上の範囲で所定量の粘結材を添加し、その際に必要に応じて前記廃プラスチックに混合割合で９７質量％未満の石炭を予め混合することにより、廃プラスチック、粘結材及び必要に応じて配合した石炭が所定の混合割合で均一に混合した混合物を形成し、コークス炉の炭化室の炉底面から高さ方向で炉高の３０％以下の炉下部の特定範囲に前記混合物を層状に装入する方法にある。なお、石炭を「必要に応じて配合する」というのは配合しない場合及び配合する場合の双方を含み、言い換えれば０質量％〜９７質量％未満の範囲をいう。
【００３２】
本発明の第１の特徴的な廃プラスチックの装入方法である上記（１）の方法においては、石炭及び廃プラスチックの混合物中の廃プラスチックの配合割合に応じて粘結材の添加量を調整することにより、廃プラスチックを添加した混合物中の石炭、および該混合物の上方に石炭層が積層される場合にはその上方の石炭層のコークス強度低下を抑制することができる。この場合、石炭と廃プラスチックの混合物に添加された粘結材は、石炭の乾留過程で廃プラスチックが熱分解した後に形成される空隙に侵入して石炭粒子間を結合させる作用（石炭嵩密度低下によるコークス強度低下の抑制）や、廃プラスチックの熱分解ガス中のラジカル（不対電子）を失活する作用（石炭の粘結成分の粘結作用の阻害によるコークス強度低下の抑制）が働き、廃プラスチック添加によるコークス強度低下を防止できる。
【００３３】
この（１）の方法における石炭、廃プラスチック及び粘結材の混合物をコークス炉の炭化室に装入する態様は、全体に平均的に分散して装入する態様と、高さ方向の特定の範囲に層状に装入する態様があり、後者の層状に装入する場合は一層であっても複数層であってもよく、層状に装入された混合物の層（以下「混合層」という）と石炭の層が積層する。
【００３４】
廃プラスチック添加によるコークス強度低下を防止する上記効果が得られるための粘結材の必要添加量は、添加する廃プラスチックの種類や石炭に対する廃プラスチックの配合割合によって変わるため、予め、各種石炭および各種廃プラスチック毎にその廃プラスチックの配合割合とコークス強度（又は強度低下量）との関係および必要コークス強度を得るための粘結材の添加量を調べておくことが好ましい。この際、ベースとなる石炭および石炭中に廃プラスチックを添加した混合物の流動性および膨張性を調べることにより乾留後のコークス強度やその低下量を予測評価してもよい。
【００３５】
また、石炭と廃プラスチックを含む上記の混合物における廃プラスチックの混合割合が３質量％を超えると、粘結材の添加量を増加しても混合層中の石炭の粘結性の低下を抑制できずにコークス強度が低下するため、本発明では混合物における廃プラスチックの混合割合は３質量％以下とする。また、石炭と廃プラスチックを含む上記の混合物における粘結材の添加量が７質量％を超えると、粘結材の添加による上記の石炭粘結性の低下抑制効果が飽和するとともに、石炭の嵩密度が低下し乾留過程で石炭粒子間を結合する作用が低下し、コークス強度が低下するため、本発明では混合物における粘結材の添加量は７質量％以下とする。一方、粘結材の添加量が、１質量％より少ないと、製造させたコークスの強度低下の抑制が不十分となるため、本発明では混合物中に１質量％以上の粘結材を添加する。
【００３６】
また、本発明では、少なくとも石炭と廃プラスチックの混合層に粘結材を添加するが、その混合物の上方に石炭層が積層するように層状に装入される場合には、廃プラスチック熱分解ガス中の失活できなかったラジカル（不対電子）による上方の石炭層の石炭粘結性の阻害を抑制するために、上方の石炭層の混合層に近い所定範囲の石炭にも予め粘結材を所定量添加することがより好ましい。
【００３７】
本発明の廃プラスチックの第２の特徴的な装入方法である上記（２）の方法においては、コーク炉下部の廃プラスチック層の装入量に応じて、その廃プラスチックに添加する粘結材の添加量を調整することによって、廃プラスチック層の上方に積層される石炭層のコークス強度低下を抑制することができる。
【００３８】
この方法（２）は、上記（１）の方法とは異なり、廃プラスチックの大量処理を目的とするものである。廃プラスチックを処理する際に熱分解ガス中にラジカルが発生して上方に石炭層がある場合にはこれに悪影響を与える可能性があることを考慮すれば、廃プラスチックの装入位置は石炭層の上部とすることが望ましいと考えられるが、実際の操業に際してはその問題のみならず、残渣の飛散による問題等も考慮しなければならない。そこで上記ラジカル発生という面では不利な方向とも言える炉下部への装入を採用し、ラジカルについては失活材の添加で対処する上記（２）の方法の発明をなすに至ったのである。
【００３９】
すなわち、廃プラスチック層に添加された粘結材は、石炭の乾留過程で発生する廃プラスチックの熱分解ガス中のラジカル（不対電子）を失活する作用（石炭の粘結成分の粘結作用の阻害によるコークス強度低下の抑制）が働き、廃プラスチック層の上方にある石炭層のコークス強度低下を防止することができる。
【００４０】
この効果が得られるための粘結材の必要添加量は、廃プラスチック層における廃プラスチックの種類やその装入量によって変わるため、予め、各種の廃プラスチック毎にその廃プラスチックの装入量と廃プラスチック層の上方石炭層のコークス強度（又は強度低下量）との関係および必要コークス強度を得るための粘結材の添加量を調べておくことが好ましい。この際、ベースとなる石炭および廃プラスチック添加後の流動性および膨張性を調べることにより乾留後のコークス強度やその低下量を予測評価してもよい。
【００４１】
また、廃プラスチック層に添加する粘結材の添加量は、上記の廃プラスチック熱分解ガス中のラジカル（不対電子）を失活する作用効果を得るために、本発明では２質量％以上とする。その添加量の上限は特に制限されないが、経済性の観点からはその上限を３０質量％とすることが好ましい。また、コークス炉の下部の廃プラスチック層に石炭を０質量％超から９７質量％未満の範囲で配合することが可能であるが、この方法（２）においては、プラスチック層に配合された石炭のコークス強度は粘結材を添加しても高炉用コークスとしての所定強度が得られない。発明者らの実験によれば、廃プラスチック層に配合する石炭の配合量が７０質量％以下になると、粉状コークスとなることが判っている。
【００４２】
また、本発明の上記（２）の方法では、少なくとも廃プラスチック層に粘結材を添加するが、廃プラスチック熱分解ガス中の失活できなかったラジカル（不対電子）による上方の石炭層の石炭粘結性の阻害を抑制するために、その石炭層の混合層に近い所定範囲の石炭にも予め粘結材を所定量添加することがより好ましい。
【００４３】
本発明の第２の特徴的な廃プラスチックの装入方法である上記（２）の方法において、コークス炉の炭化室下部の粘結材が所定量添加された廃プラスチック層及び必要に応じてそれに９７質量％未満の石炭が混合された混合層の占める範囲が広くなりすぎると、以下の問題がある。コークス炉内で乾留した際に、廃プラスチックと粘結材の混合物は石炭に比べて乾留時間が短く、石炭の乾留よりも廃プラスチックと粘結材の混合物の熱分解が先に進行する。また、廃プラスチックと粘結材の混合物の残渣は約１０〜３０質量％程度と少ないので、廃プラスチックと粘結材の混合物を乾留すると空隙が発生する。このため、前記廃プラスチックと粘結材の混合物の上に装入した石炭が、コークス炉の炭化室の垂直方向の加重により、廃プラスチックと粘結材の混合物の残渣の空隙を充填すべく炭化室内の下方に移動する。そこで、コークス炉の炭化室の下部に装入する廃プラスチックと粘結材の混合物の量が多すぎると、該廃プラスチックと粘結材の混合物の上に装入した石炭が乾留して得られるコークスの気孔率が上昇し、コークス強度が低下する。このため、本発明では廃プラスチックと粘結材及び必要に応じてそれらに９７質量％未満の石炭が混合された混合物をコークス炉の炭化室の下部に装入する際の範囲は、コークス炉の炭化室の炉底面から高さ方向で炉高の３０％以下とする。
【００４４】
上記した（１）または（２）の発明において用いられる粘結材としては、石炭を乾留する際に副産物として生成されるコールタール、コールタールを蒸留して得られるソフトピッチ、及び石油の減圧残さ油を熱分解処理して得られる石油ピッチ等が使用できる。
【００４５】
本発明の第２の廃プラスチックの装入方法である上記（２）の方法は、上記（１）の方法に比べてコーク炉において多量の廃プラスチックをリサイクル処理する場合に有利な方法であり、タールの使用量も大幅に少なくてすむ。しかしながら、上記（２）の方法は、廃プラスチックと粘結材との混合装置および貯留槽等の設備が必要となることや炉下部の製品コークスの歩留りが低下する。したがって、上記（２）の方法と上記（１）の方法の使い分け（併用を除外するものではない）は、廃プラスチックの処理量やコークス生産計画や各々の既設プラントでの投資効率を検討して選択すればよい。
【００４６】
本発明の実施形態の一例として、上記（１）の方法である廃プラスチックと石炭を均一に混合してコークス炉全体に装入する方法を用いて、廃プラスチックの配合割合に応じて粘結材を所定量添加する場合と粘結材を添加しない場合で、廃プラスチックの配合割合（添加量）とコークスのＤＩ低下量およびＣＳＲ低下量の関係を図２および図３にそれぞれ示す。本発明の適用により、図２および図３に示すように廃プラスチックの添加量の増加に伴って、低下するコークスのＤＩおよびＣＳＲを向上させ、高炉用コークス等としての必要コークス強度を維持することが可能である。
【００４７】
なお、図２および図３において、コークス強度のＤＩとは、ＪＩＳＫ２１５１に規定されているドラム強度試験法により、コークス試料を１５０回転後に１５ｍｍ篩に上に残存した割合で表したものである。また、コークス強度のＣＳＲとは、コークスノート（社団法人燃料協会コークス部会編、１９８８年版）ｐ．２１８に記載されているように、粒度２０±１ｍｍに調整したコークス試料を１，１００℃で２時間ＣＯ₂と反応させた後のコークスについて、Ｉ型強度試験機で６００回転させた後、１０ｍｍの篩に掛けて、その篩上に留まった質量を百分率で表した値である。
【００４８】
次に本発明の実施形態の一例を図１のコークス製造プロセスの概要をもとに詳しく説明する。
【００４９】
石炭用ホッパー１から石炭を石炭搬送用ベルトコンベアー２上に切り出して、ベルトコンベアーにより混合機３まで搬送する。混合機３に石炭、廃プラスチック用５ホッパーから所定量切り出した廃プラスチック、粘結材用タンク４から所定量切り出した粘結材を投入後、それらの混合物を十分に混合する。この際、用いる混合機は、その機長が長く混合性に優れている場合には１台で十分であるが、石炭および廃プラスチックの処理量が多い場合は、１台を用いて石炭または廃プラスチックと粘結材を予め別の混合機で混合後、その他の混合機でさらに３者を十分混合してもよい。
【００５０】
石炭および粘結材、廃プラスチックが十分に混合された混合物は、混合物搬送用ベルトコンベアー６によりコークス炉の炉上に設置された混合物用炉ホッパー８まで搬送される。
【００５１】
混合物のコーク炉への装入位置及び装入量は、混合物用炉ホッパー８及び石炭用炉ホッパー７からそれぞれ切り出す混合物および石炭の切り出しタイミングや切り出し量の変更により調整し、原料装入車９のサージホッパー１０に積載後、コークス炉１１の各炭化室１２へ所定の装入パターンで装入することができる。
【００５２】
即ち、炭化室１２の全体に所定量の石炭、廃プラスチック、粘結材の混合物を装入する場合には、混合物用炉ホッパー８から装入車９のサージホッパー１０に混合物を切り出して、積載後、コークス炉の所定炭化室１２に装入すれば良い。
【００５３】
また、コークス炉の所定炭化室の上部にのみ所定量の石炭、廃プラスチック、粘結材の混合物を装入する場合には、はじめに石炭用炉ホッパー７から装入車９のサージホッパー１０に所定量の石炭を切り出して、積載した後、混合物用炉ホッパー８から装入車９のサージホッパー１０に混合物を切り出して、積載後、コークス炉の所定炭化室１２に装入すればよい。これとは反対に、コークス炉の所定炭化室１２の下部にのみ所定量の石炭、廃プラスチック、粘結材の混合物を装入する場合には、はじめに混合物用炉ホッパー８から装入車９のサージホッパー１０に所定量の混合物を切り出して、積載した後、石炭用炉ホッパー７から装入車９のサージホッパー１０に石炭を切り出して、積載した後、コークス炉の所定炭化室１２に装入すれば良い。
【００５４】
また、石炭、粘結材、廃プラスチックの混合物中のそれぞれの混合割合が異なる複数の混合物を混合物用炉ホッパー８に予め準備しておき、前記の方法に準じて、コークス炉の所定炭化室１２に装入することにより、所定炭化室１２の高さ方向の所定位置に石炭、粘結材、廃プラスチックの混合割合が異なる混合物を所定量装入することが可能である。上記の装入方法の実施形態は、予め所定の混合割合で混合した石炭、粘結材、廃プラスチックの混合物をコークス炉の所定炭化室の全体または高さ方向の所定位置に所定量装入する場合を例にしたが、本発明の第２の廃プラスチック装入の実施形態であるコークス炉の所定炭化室の炉下部に廃プラスチックのみを装入する場合は、上記の混合機３に廃プラスチック用ホッパー５から所定量切り出した廃プラスチックと粘結材用タンク４から所定量切り出した粘結材を投入後、それらの混合物を十分に混合後、その廃プラスチックと粘結材の混合物を混合物用炉ホッパー８に予め準備しておくと良い。
【００５５】
装入車９のサージホッパー１０への石炭または石炭と粘結材と廃プラスチックの混合物の積載方法については、本発明者らが先に特願平１１−２９５７６７で提案しているように、石炭用炉ホッパ７および混合物用炉ホッパー８の下部に横に移動可能なサージホッパー１０への装入補助装置を装備させることが、操業上有利である。
【００５６】
【実施例】
本発明の効果を示すために以下の実施例を説明する。
【００５７】
廃プラスチック試料として、表３に示す組成の廃プラスチックを使用し、粒径が約２５ｍｍとなるように減容固化処理後、表４に示す試験水準でコークス炉に装入し、乾留時間２０時間で乾留した後、得られたコークスのＤＩおよびＣＳＲを測定しコークス強度を評価した。このときのコークスのＤＩおよびＣＳＲも表４に示した。表４に示す石炭、石炭と廃プラスチックと粘結材または廃プラスチックと粘結材の混合物または石炭と廃プラスチックの混合物をコークス炉の全体または高さ方向の下部への装入は、上述の図１に示される装置およびプロセスによって行った。
【００５８】
【表３】

【００５９】
【表４】

【００６０】
初めに、本発明例および比較例のベースデータとして、石炭のみをコークス炉の炭化室全体に均一装入した試験水準で行った。その結果、コークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ６２．２％、８４．５であり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られた。このベースデータを基準として発明例１〜３および比較例１〜５におけるコークス強度の評価を行った。
【００６１】
参考例１は、廃プラスチックの混合割合が２．５質量％、タール添加割合が４．５質量％である石炭と廃プラスチックとタールの混合物をコークス炉の炭化室全体に均一装入した試験水準で行ったものである。
その結果、コークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ６２．０％、８４．４であり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られた。
【００６２】
発明例２は、廃プラスチックの混合割合が３５．０質量％、タールの添加割合が６．０質量％である石炭と廃プラスチックとタールの混合物をコークス炉の炭化室の炉底面から高さ方向で炉高の２０％の炉下部の範囲に装入し、その上方は石炭のみが装入された試験水準で行ったものである。その結果、コークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ６２．１％、８４．５であり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られた。
【００６３】
発明例３は、廃プラスチックの混合割合が１４．０質量％、タールの添加割合が６．０質量％である石炭と廃プラスチックとタールの混合物１をコークス炉の炭化室の炉底面から高さ方向で炉高の３０％の炉下部の範囲に装入し、その上方に廃プラスチックの混合割合が１．０質量％、タールの添加割合が２．５質量％である石炭と廃プラスチックとタールの混合物２を装入した試験水準で行ったものである。その結果、コークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ６２．１％、８４．４であり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られた。
【００６４】
比較例２は、廃プラスチックの混合割合が２．０質量％である石炭と廃プラスチックの混合物（粘結剤の添加なし）を炭化室全体に均一装入した試験水準で行ったものである。その結果、廃プラスチックを混合する際に粘結剤を全く添加しなかったためにコークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ５９．２％、８３．０と、何れもベースのコークス強度より低くなり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られなかった。
【００６５】
比較例３は、廃プラスチックの混合割合が５．０質量％、タールの添加割合が３．０質量％である石炭と廃プラスチックとタールの混合物を炭化室全体に均一に装入した試験水準で行ったものである。その結果、廃プラスチックの添加量が本発明の範囲より高すぎるためにタール添加を行ったが、コークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ５３．８％、７７．３と、何れもベースのコークス強度より低くなり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られなかった。
【００６６】
比較例４は、廃プラスチックの混合割合が３．０質量％、タールの添加割合が１０．０質量％である石炭と廃プラスチックとタールの混合物を炭化室全体に均一に装入した試験水準で行ったものである。その結果、タールの添加量が本発明の範囲より高すぎるために、コークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ５８．８％、８３．０と、何れもベースのコークス強度より低くなり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られなかった。
【００６７】
比較例５は、廃プラスチックの混合割合が３９．０質量％、タールの添加割合が１．０質量％である石炭と廃プラスチックとタールの混合物をコークス炉の炭化室の炉底面から高さ方向で炉高の３０％の炉下部の範囲に装入し、その上方は石炭のみが装入された試験水準で行ったものである。その結果、タールの添加量が本発明の範囲より低すぎるために、コークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ５２．９％、７６．５と、何れもベースのコークス強度より低くなり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られなかった。
【００６８】
比較例６は、廃プラスチックの混合割合が３２．０質量％、タールの添加割合が３．０質量％である石炭と廃プラスチックとタールの混合物をコークス炉の炭化室の炉底面から高さ方向で炉高の５０％の炉下部の範囲に装入し、その上方に石炭のみを装入した試験水準で行ったものである。その結果、多量の廃プラスチックが混合した石炭と廃プラスチックとタールの混合物の炉下部の装入範囲が本発明の範囲より広すぎるためにコークスのＣＳＲおよびＤＩはそれぞれ５０．８％、７５．５と、何れもベースのコークス強度より低くなり、高炉用コークスとして十分な強度のコークスが得られなかった。
【００６９】
以上から本発明の実施により、石炭と廃プラスチックと粘結材、または廃プラスチックと粘結材を所定混合割合で混合してコークス炉の所定位置に装入して乾留することにより、廃プラスチックによるコークス強度の低下を抑制でき高炉用コークスとして十分な所定強度のコークスが得られる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、社会的な課題になりつつある廃プラスチックのリサイクル処理としてコークス炉を利用し、本来目的であるコークスの品質を確保しつつ、廃プラスチックを熱分解してエネルギー及び化学資源として回収可能であり、社会的、工業的に極めて価値の高い発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である主要なプロセスフローを示した図である。
【図２】本発明の実施形態と従来例の廃プラスチック添加量とコークスのＤＩの関係を示す図である。
【図３】本発明の実施形態と従来例の廃プラスチック添加量とコークスのＣＳＲの関係を示す図である。
【符号の説明】
１：石炭用ホッパー
２：石炭搬送用ベルトコンベアー
３：混合機
４；粘結材用タンク
５；廃プラスチック用ホッパー
６；混合物搬送用ベルトコンベアー
７；石炭用炉ホッパー
８；混合物用炉ホッパー
９；原料装入車
１０；サージホッパー
１１；コークス炉
１２；炭化室

Claims

石炭とともに所定量の廃プラスチックをコークス炉の炭化室に装入して乾留するコークスの製造方法において、廃プラスチックの種類及びその装入量に応じて、予め廃プラスチックに２質量％以上の範囲で所定量の粘結材を添加し、さらに、混合割合で５９質量％以上８０質量％以下の石炭を混合することにより、廃プラスチック、粘結材及び石炭が所定の混合割合で均一に混合した混合物を形成し、コークス炉の炭化室の炉底面から高さ方向で炉高の３０％以下の炉下部の特定範囲に前記混合物を層状に装入することを特徴とする廃プラスチックを用いたコークスの製造方法。
前記粘結材がコールタール、ソフトピッチ、石油ピッチのうちの何れか１種または２種以上であることを特徴とする請求項１に記載の廃プラスチックを用いたコークスの製造方法。