JP5118388B2 - Production method of carbon black - Google Patents

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Description

本発明は、石炭を原料としたカーボンブラックの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing carbon black using coal as a raw material.

従来、カーボンブラックは、例えば、タイヤやゴムの補強材、印刷インキや塗料の黒色顔料、樹脂接着剤、乾電池材料、導電材料等として、種々の分野で幅広く用いられており、特に、タイヤやゴムの補強材として、主に使用されている。   Conventionally, carbon black has been widely used in various fields, for example, as a reinforcing material for tires and rubbers, black pigments for printing inks and paints, resin adhesives, dry battery materials, conductive materials, etc. Mainly used as a reinforcing material.

このようなカーボンブラックの製造方法としては、オイルファーネス法、サーマル法、チャネル法等があるが、現在はオイルファーネス法が生産量の90%以上を占めている。オイルファーネス法の原料としては、石炭系のクレオソート油、石油系のエチレンボトム油、FCC分解油等が用いられるが、いずれも精製工程における副生物であり、コークス製造や石油精製の動向に大きく左右されるという問題がある。   Such carbon black production methods include an oil furnace method, a thermal method, a channel method, and the like. Currently, the oil furnace method accounts for 90% or more of the production amount. Coal-based creosote oil, petroleum-based ethylene bottom oil, FCC cracked oil, etc. are used as raw materials for the oil furnace process, but all are by-products in the refining process and are greatly influenced by trends in coke production and petroleum refining. There is a problem of being influenced.

そこで、カーボンブラックの製造に使用する原料を安定して確保する観点から、また、製造コストの低減を図る観点から、石炭を原料としたカーボンブラックの製造方法が種々検討されている。
このような石炭を原料としたカーボンブラックの製造方法としては、石炭を微粉砕して用いる方法や、石炭を熱分解する方法等が挙げられる。
Therefore, various methods for producing carbon black using coal as a raw material have been studied from the viewpoint of stably securing raw materials used for the production of carbon black and from the viewpoint of reducing production costs.
Examples of a method for producing carbon black using such coal as a raw material include a method of pulverizing and using coal, a method of thermally decomposing coal, and the like.

例えば特許文献1には、石炭を微粉砕して用いる方法として、原料である石炭を適度な粒度に粉砕して乾留処理し、この乾留処理した石炭粉末を表面処理剤で処理し、この表面処理剤で改質されたカーボンブラックを得る方法が開示されている。   For example, in Patent Document 1, as a method of using finely pulverized coal, the raw material coal is pulverized to an appropriate particle size and subjected to dry distillation treatment, and the dry-distilled coal powder is treated with a surface treatment agent. A method for obtaining carbon black modified with an agent is disclosed.

特許文献2には、石炭を熱分解する方法として、炭素質材料から約1%未満の灰分を含有するカーボンブラックの製造方法において、該炭素質材料を酸素と2,200°F乃至3,000°F(約1,204℃乃至1,649℃)の温度において反応させるカーボンブラックの製造方法が開示されている。また、特許文献3には、石炭を、10秒以下の時間で600〜1000℃まで昇温する急速熱分解して得られるタールから油分を分取し、これをカーボンブラックの原料油とするカーボンブラック原料油の製造方法が開示されている。   In Patent Document 2, as a method for thermally decomposing coal, in a method for producing carbon black containing less than about 1% ash from a carbonaceous material, the carbonaceous material is mixed with oxygen and 2,200 ° F. to 3,000. A method for producing carbon black that is reacted at a temperature of ° F (about 1,204 ° C to 1,649 ° C) is disclosed. Further, Patent Document 3 discloses carbon obtained by separating oil from tar obtained by rapid thermal decomposition of coal to 600 to 1000 ° C. in a time of 10 seconds or less, and using this as a carbon black feedstock. A method for producing black feedstock is disclosed.

さらに、特許文献4には、原料である石炭を適度な粒度に粉砕した後、水と混合してスラリーとし、このスラリーを反応炉内に導入して熱分解によりカーボンブラックを得る方法が開示されている。   Further, Patent Document 4 discloses a method of pulverizing raw material coal to an appropriate particle size, mixing with water to form a slurry, and introducing the slurry into a reaction furnace to obtain carbon black by thermal decomposition. ing.

特開平2−202958号公報(第3頁左上欄2行目〜左下欄11行目)JP-A-2-202958 (page 3, upper left column, line 2 to lower left column, line 11) 特開昭61−275362号公報(第2頁左下欄10行目〜第3頁左上欄18行目)JP-A-61-275362 (page 2, lower left column, line 10 to page 3, upper left column, line 18) 特許第2745653号公報(第2頁左欄7行目〜第2頁右欄7行目)Japanese Patent No. 2745653 (page 2, left column, line 7 to page 2, right column, line 7) 特公平4−14147号公報(第1頁右欄6行目〜第3頁左欄3行目)Japanese Examined Patent Publication No. 4-14147 (page 6, right column, line 6 to page 3, left column, line 3)

しかしながら、従来のカーボンブラックの製造方法では、以下に示す問題があった。
原料である石炭を微粉砕して用いる製造方法では、石炭中の灰分の分離が難しく、カーボンブラックに含まれる灰分を低減することができないため、高品質なカーボンブラックの製造に供することができないという問題があった。
また、石炭を熱分解することにより、カーボンブラックを製造する方法では、熱分解の制御が難しいという問題およびカーボンブラックの収率が低いという問題があった。さらに、石炭粒子をそのまま用いて熱分解を行う方法においては、反応温度、圧力、滞留時間や石炭の粒径等をコントロールしなければならず、緻密な操作条件制御が必要であるという問題もあった。
However, the conventional method for producing carbon black has the following problems.
In the production method using finely pulverized coal as the raw material, it is difficult to separate ash in the coal, and the ash contained in the carbon black cannot be reduced, so that it cannot be used for the production of high-quality carbon black. There was a problem.
Further, in the method of producing carbon black by pyrolyzing coal, there are problems that it is difficult to control pyrolysis and that the yield of carbon black is low. Furthermore, in the method of performing pyrolysis using coal particles as they are, the reaction temperature, pressure, residence time, coal particle size, etc. must be controlled, and precise operation condition control is required. It was.

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた品質を備えるカーボンブラックを高効率に得ることができるカーボンブラックの製造方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said problem, The objective is to provide the manufacturing method of carbon black which can obtain carbon black provided with the outstanding quality with high efficiency.

本発明の請求項1に係るカーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程と、抽出工程と、分離工程と、抽出炭取得工程と、再溶解抽出炭溶液取得工程と、熱分解工程と、を含むことを特徴とする。 The method for producing carbon black according to claim 1 of the present invention includes a slurry preparation step, an extraction step, a separation step, an extracted coal acquisition step, a remelted extracted coal solution acquisition step, and a pyrolysis step. It is characterized by that.

このような手順によれば、スラリー調製工程において、溶剤と、カーボンブラックの原料である石炭とが混合され、スラリーが調製される。また、抽出工程において、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱処理することで、溶剤に抽出される石炭成分が溶剤中に高効率で抽出される。さらに、分離工程において、抽出工程で得られたスラリーが、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である抽出炭溶液と、溶剤に不溶な石炭成分を含むスラリーである非抽出炭濃縮液とに分離される。そして、抽出炭取得工程において、分離工程で分離された抽出炭溶液から溶剤が分離され、抽出炭が製造される。また、再溶解抽出炭溶液取得工程において、抽出炭取得工程で得られた抽出炭が、抽出炭溶液および非抽出炭濃縮液のうちの一つ以上から分離した溶剤に溶解される。さらに、熱分解工程において、再溶解抽出炭溶液取得工程で得られた再溶解抽出炭溶液に含まれる抽出炭が熱分解され、カーボンブラックが製造される。 According to such a procedure, in a slurry preparation process, a solvent and coal which is a raw material of carbon black are mixed to prepare a slurry. Moreover, in the extraction process, the coal component extracted into the solvent is extracted into the solvent with high efficiency by heat-treating the slurry obtained in the slurry preparation process. Furthermore, in the separation step, the slurry obtained in the extraction step is an extracted coal solution that is a solution containing coal components extracted in a solvent, and a non-extracted coal concentrate that is a slurry containing coal components that are insoluble in the solvent. To be separated. And in an extraction charcoal acquisition process, a solvent is isolate | separated from the extraction charcoal solution isolate | separated at the isolation | separation process, and an extraction charcoal is manufactured. Further, in the re-dissolved extracted coal solution acquisition step, the extracted coal obtained in the extracted coal acquisition step is dissolved in a solvent separated from one or more of the extracted coal solution and the non-extracted coal concentrate. Furthermore, in the thermal decomposition step, the extracted coal contained in the redissolved extracted coal solution obtained in the redissolved extracted coal solution obtaining step is pyrolyzed to produce carbon black.

本発明に係るカーボンブラックの製造方法によれば、石炭を、溶剤を用いて加熱抽出することで、抽出炭等の溶剤抽出物質を得て、この得られた溶剤抽出物質を原料として用いることにより、カーボンブラック中の灰分を低減することができる。そのため、簡便かつ高効率に、石炭から高品質のカーボンブラックを製造することができる。また、抽出炭等の溶剤抽出物質は、軟化溶融性に優れるため、カーボンブラックを高収率で製造することができる。さらに、安価な石炭を用いても、高品質のカーボンブラックを高収率で製造することができるため、経済性の向上を図ることができる。   According to the carbon black production method of the present invention, coal is heated and extracted using a solvent to obtain a solvent extract material such as extracted coal, and the obtained solvent extract material is used as a raw material. The ash content in carbon black can be reduced. Therefore, high-quality carbon black can be produced from coal easily and with high efficiency. Moreover, since solvent extraction substances, such as extraction charcoal, are excellent in softening meltability, carbon black can be manufactured with a high yield. Furthermore, even if cheap coal is used, high-quality carbon black can be produced with a high yield, so that economic efficiency can be improved.

次に、図面を参照して本発明に係るカーボンブラックの製造方法について詳細に説明する。なお、参照する図面において、図1は、本発明の第1実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、図2は、本発明の第2実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、図3は、本発明の第3実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、図4は、本発明の第4実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、
図5は、本発明の第5実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、図6は、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法を用いた場合のカーボンブラックの製造方法の工程を説明する模式図、図7は、反応炉内に供給するカーボンブラックの原料の製造工程についての概略を示す模式図である。
Next, the method for producing carbon black according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a flowchart for explaining the steps of the method for producing carbon black according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a method for producing carbon black according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart for explaining the steps of the method for producing carbon black according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a method for producing carbon black according to the fourth embodiment of the present invention. A flowchart illustrating the process of
FIG. 5 is a flowchart for explaining the steps of the carbon black production method according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 6 uses a gravity sedimentation method as a method for separating the extracted coal solution and the non-extracted coal concentrate. FIG. 7 is a schematic diagram showing an outline of a process for producing a raw material for carbon black to be supplied into a reaction furnace.

[第1実施形態]
まず、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第1実施形態について説明する。
図1に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程(S1)と、抽出工程(S2)と、分離工程(S3)と、熱分解工程(S4)と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the method for producing carbon black according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the method for producing carbon black includes a slurry preparation step (S1), an extraction step (S2), a separation step (S3), and a thermal decomposition step (S4).
Hereinafter, each step will be described.

<スラリー調製工程(S1)>
スラリー調製工程(S1)は、溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製する工程である。
<Slurry preparation step (S1)>
The slurry preparation step (S1) is a step of preparing a slurry by mixing a solvent and coal.

石炭を溶解する溶剤としては、2環芳香族を主とする非水素供与性溶剤を用いることが好ましい。
非水素供与性溶剤は、主に石炭の乾留生成物から精製した、2環芳香族を主とする溶剤である石炭誘導体である。この非水素供与性溶剤は、加熱状態でも安定であり、石炭との親和性に優れているため、溶剤に抽出される石炭成分の割合(以下、「抽出率」ともいう)が高く、また、蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。そして、この回収した溶剤は、経済性の向上を図るため、循環使用することもできる。
非水素供与性溶剤の主たる成分としては、2環芳香族であるナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、トリメチルナフタレン等が挙げられ、その他脂肪族側鎖をもつナフタレン類、また、これにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖をもつアルキルベンゼンが含まれる。
As the solvent for dissolving coal, it is preferable to use a non-hydrogen donating solvent mainly composed of a bicyclic aromatic.
The non-hydrogen donating solvent is a coal derivative which is a solvent mainly composed of a bicyclic aromatic and purified mainly from a coal carbonization product. Since this non-hydrogen donating solvent is stable even in a heated state and has excellent affinity with coal, the proportion of coal components extracted into the solvent (hereinafter also referred to as “extraction rate”) is high. It is a solvent that can be easily recovered by methods such as distillation. The recovered solvent can be recycled for improving economic efficiency.
The main components of the non-hydrogen-donating solvent include bicyclic aromatic naphthalene, methylnaphthalene, dimethylnaphthalene, trimethylnaphthalene and the like, other naphthalenes having an aliphatic side chain, biphenyl and long chain Alkylbenzenes with aliphatic side chains are included.

非水素供与性溶剤は、沸点が180〜330℃のものが好ましい。沸点が180℃未満であると、抽出工程(S2)、分離工程(S3)での必要圧力が高くなり、また、溶剤を回収する工程で揮発による損失が大きくなり、溶剤の回収率が低下する。さらに、抽出工程(S2)での抽出率が低下する。一方、330℃を超えると、後述する抽出炭溶液および非抽出炭濃縮液からの溶剤の分離が困難となり、溶剤の回収率が低下する。   The non-hydrogen donating solvent preferably has a boiling point of 180 to 330 ° C. When the boiling point is less than 180 ° C., the required pressure in the extraction step (S2) and the separation step (S3) increases, and the loss due to volatilization increases in the step of recovering the solvent, and the solvent recovery rate decreases. . Furthermore, the extraction rate in the extraction step (S2) decreases. On the other hand, when it exceeds 330 ° C., it becomes difficult to separate the solvent from the extracted coal solution and the non-extracted coal concentrate described later, and the solvent recovery rate is lowered.

また、石炭を溶解する溶剤としては、前記非水素供与性溶剤の他、ベンゼン、トルエン、キシレン等の1環芳香族化合物や、N−メチルピロリドン(NMP)、ピリジン等の極性溶剤等を使用することもできる。   Moreover, as a solvent which dissolves coal, in addition to the non-hydrogen donating solvent, a monocyclic aromatic compound such as benzene, toluene and xylene, a polar solvent such as N-methylpyrrolidone (NMP) and pyridine, and the like are used. You can also.

カーボンブラックの原料とする石炭(以下、「原料石炭」ともいう)は、軟化溶融性をほとんど持たない非微粘結炭や、一般炭、低品位炭である褐炭、亜瀝青炭等の劣質炭を使用することが好ましい。これらのような安価な石炭を使用することにより、カーボンブラックを安価に製造することができるため、経済性の向上を図ることができる。しかし、用いる石炭は、これら劣質炭に限るものではなく、必要に応じて、粘結炭を使用しても良い。   Coal used as a raw material for carbon black (hereinafter also referred to as “raw coal”) includes non-slightly caking coal that has little softening and melting properties, and low-grade coal such as lignite and sub-bituminous coal. It is preferable to use it. By using inexpensive coal such as these, carbon black can be manufactured at low cost, so that economic efficiency can be improved. However, the coal used is not limited to these inferior coals, and caking coal may be used as necessary.

なお、ここでの劣質炭とは、非微粘結炭、一般炭、低品位炭(褐炭、亜瀝青炭等)等の石炭をいう。また、低品位炭とは、20%以上の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭のことである。このような低品位炭には、例えば、褐炭、亜炭、亜瀝青炭等がある。例えば、褐炭には、ビクトリア炭、ノースダコタ炭、ベルガ炭等があり、亜瀝青炭には、西バンコ炭、ビヌンガン炭、サマランガウ炭等がある。低品位炭は上記例示のものに限定されず、多量の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭は、いずれも本発明のいう低品位炭に含まれる。   In addition, inferior coal here means coal, such as a non-slightly caking coal, a general coal, a low grade coal (brown coal, subbituminous coal, etc.). Further, the low-grade coal is coal that contains 20% or more moisture and is desired to be dehydrated. Examples of such low-grade coal include lignite, lignite, and sub-bituminous coal. For example, lignite coal includes Victoria coal, North Dakota coal, Belga coal, etc., and sub-bituminous coal includes West Banco coal, Binungan coal, Samarangau coal, and the like. The low-grade coal is not limited to those exemplified above, and any coal containing a large amount of moisture and desired to be dehydrated is included in the low-grade coal referred to in the present invention.

溶剤に対する石炭濃度は、原料石炭の種類にもよるが、乾燥炭基準で10〜30質量%の範囲が好ましく、15〜25質量%の範囲がより好ましい。溶剤に対する石炭濃度が10質量%未満であると、溶剤の量に対し、溶剤に抽出する石炭成分の割合が少なくなり、経済的ではない。一方、石炭濃度は高いほど好ましいが、30質量%を超えると、調製したスラリーの粘度が高くなり、スラリーの移動や分離工程(S3)での抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液との分離が困難となりやすい。   Although the coal density | concentration with respect to a solvent is based also on the kind of raw material coal, the range of 10-30 mass% is preferable on a dry coal basis, and the range of 15-25 mass% is more preferable. When the coal concentration with respect to the solvent is less than 10% by mass, the proportion of the coal component extracted into the solvent decreases with respect to the amount of the solvent, which is not economical. On the other hand, the higher the coal concentration, the better, but if it exceeds 30% by mass, the viscosity of the prepared slurry becomes high, and the separation of the extracted coal solution and the non-extracted coal concentrate in the slurry transfer and separation step (S3) It tends to be difficult.

<抽出工程(S2)>
抽出工程(S2)は、前記スラリー調製工程(S1)で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う工程である。この抽出処理により、石炭成分を溶剤中に抽出する。
石炭成分を溶剤に抽出することにより、高品質のカーボンブラックを高効率で得ることができる。
<Extraction process (S2)>
The extraction step (S2) is a step in which the extraction process is performed by heating the slurry obtained in the slurry preparation step (S1). By this extraction process, the coal component is extracted into the solvent.
By extracting the coal component into a solvent, high-quality carbon black can be obtained with high efficiency.

抽出工程(S2)でのスラリーの加熱温度は、300〜420℃の範囲が好ましい。加熱温度が300℃未満であると、石炭を構成する分子間の結合を弱めるのに不十分であり、原料石炭として劣質炭を使用した場合、得られる無灰炭の再固化温度を強粘結炭の再固化温度と同等まで高めることが困難となりやすい。一方、420℃を超えると、石炭の熱分解反応が非常に活発になり、生成した熱分解ラジカルの再結合が起こるため、抽出率が低下しやすい。   The heating temperature of the slurry in the extraction step (S2) is preferably in the range of 300 to 420 ° C. When the heating temperature is less than 300 ° C., it is insufficient to weaken the bonds between the molecules constituting the coal, and when inferior coal is used as the raw coal, the resolidification temperature of the resulting ashless coal is strongly coagulated. It tends to be difficult to raise the charcoal resolidification temperature to the same level. On the other hand, if it exceeds 420 ° C., the pyrolysis reaction of coal becomes very active and recombination of the generated pyrolysis radicals occurs, so that the extraction rate tends to decrease.

抽出工程(S2)でのスラリーの加熱時間は、3〜60分の範囲が好ましい。加熱時間が3分未満であると、抽出処理が不十分なことがあり、抽出率が低下しやすい。一方、加熱時間が60分を超えると、熱分解反応が進行しすぎて、ラジカル重合反応が進み、抽出率が低下しやすい。   The heating time of the slurry in the extraction step (S2) is preferably in the range of 3 to 60 minutes. If the heating time is less than 3 minutes, the extraction process may be insufficient and the extraction rate tends to decrease. On the other hand, when the heating time exceeds 60 minutes, the thermal decomposition reaction proceeds too much, the radical polymerization reaction proceeds, and the extraction rate tends to decrease.

なお、この抽出工程(S2)における抽出の際、石炭の熱分解により、主に平均沸点(Tb50:50%留出温度)が200〜300℃にある芳香族に豊富な成分が生成し、好適に溶剤の一部として利用することができる。   In addition, during extraction in this extraction step (S2), aromatic-rich components mainly having an average boiling point (Tb50: 50% distillation temperature) of 200 to 300 ° C. are generated by thermal decomposition of coal. It can be used as a part of the solvent.

抽出工程(S2)は、不活性ガスの存在下で行うことが好ましい。
抽出工程(S2)で酸素に接触すると、発火する恐れがあるため危険であり、また、水素を用いた場合には、コストが高くなるためである。
抽出工程(S2)で用いる不活性ガスとしては、安価な窒素を用いることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、抽出工程(S2)での圧力は、抽出の際の温度や用いる溶剤の蒸気圧にもよるが、1.0〜2.0MPaが好ましい。圧力が溶剤の蒸気圧より低い場合には、溶剤が揮発して液相に閉じ込められず、抽出できない。溶剤を液相に閉じ込めるには、溶剤の蒸気圧より高い圧力が必要となる。一方、圧力が高すぎると、機器のコスト、運転コストが高くなり、経済的ではない。
The extraction step (S2) is preferably performed in the presence of an inert gas.
This is because contact with oxygen in the extraction step (S2) is dangerous because it may ignite, and the cost increases when hydrogen is used.
As the inert gas used in the extraction step (S2), inexpensive nitrogen is preferably used, but is not particularly limited. The pressure in the extraction step (S2) is preferably 1.0 to 2.0 MPa, although it depends on the temperature at the time of extraction and the vapor pressure of the solvent used. When the pressure is lower than the vapor pressure of the solvent, the solvent is volatilized and is not trapped in the liquid phase and cannot be extracted. In order to confine the solvent in the liquid phase, a pressure higher than the vapor pressure of the solvent is required. On the other hand, if the pressure is too high, the cost of the equipment and the operating cost increase, which is not economical.

<分離工程(S3)>
分離工程(S3)は、前記抽出工程(S2)で得られたスラリーを、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する工程である。
ここで、抽出炭溶液とは、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液をいい、非抽出炭濃縮液とは、溶剤に不溶な石炭成分(灰分を含む石炭、すなわち灰炭)を含むスラリーをいう。
<Separation step (S3)>
The separation step (S3) is a step of separating the slurry obtained in the extraction step (S2) into an extracted coal solution and a non-extracted coal concentrate.
Here, the extracted coal solution refers to a solution containing a coal component extracted into a solvent, and the non-extracted coal concentrate is a slurry containing a coal component insoluble in the solvent (coal containing ash, that is, ash coal). Say.

分離工程(S3)でスラリーを抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法としては、特に限定されるものではないが、重力沈降法を用いることが好ましい(重力沈降法については、後述する)。
スラリーを抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法としては、各種の濾過方法や遠心分離による方法が一般的に知られており、これらの方法を用いてもよい。しかしながら、濾過による方法ではフィルタの頻繁な交換が必要であり、また、遠心分離による方法では未溶解石炭成分による閉塞が起こりやすいという問題もある。従って、流体の連続操作が可能であり、低コストで大量の処理にも適している重力沈降法を用いることが好ましい。これにより、重力沈降槽の上部からは、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である抽出炭溶液を、重力沈降槽の下部からは溶剤に不溶な石炭成分を含むスラリーである非抽出炭濃縮液を得ることができる。
The method for separating the slurry into the extracted coal solution and the non-extracted coal concentrate in the separation step (S3) is not particularly limited, but it is preferable to use a gravity sedimentation method (the gravity sedimentation method will be described later). To do).
As a method for separating the slurry into the extracted charcoal solution and the non-extracted charcoal concentrate, various filtration methods and centrifugal separation methods are generally known, and these methods may be used. However, the filtration method requires frequent replacement of the filter, and the centrifugation method has a problem that clogging with undissolved coal components is likely to occur. Therefore, it is preferable to use a gravity sedimentation method that allows continuous operation of fluid and is suitable for a large amount of processing at low cost. Thereby, from the upper part of the gravity sedimentation tank, the extracted coal solution, which is a solution containing coal components extracted into the solvent, is concentrated from the lower part of the gravity sedimentation tank, which is a slurry containing coal components insoluble in the solvent. A liquid can be obtained.

抽出炭溶液に溶解されている抽出炭は、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、また、原料石炭よりも高い発熱量を示す。さらに、カーボンブラックの原料として特に重要な品質である軟化溶融性が大幅に改善され、原料石炭よりも遥かに優れた性能(流動性)を示す。従って、この抽出炭は、カーボンブラックの原料炭として好適であり、この抽出炭が溶解した抽出炭溶液を、そのまま原料として使用することもできる。   The extracted coal dissolved in the extracted coal solution contains almost no ash, has no moisture, and exhibits a higher calorific value than the raw coal. Furthermore, the softening and melting property, which is a particularly important quality as a raw material for carbon black, is greatly improved, and shows a performance (fluidity) far superior to that of raw material coal. Therefore, this extracted coal is suitable as a carbon black raw coal, and an extracted coal solution in which the extracted coal is dissolved can be used as a raw material as it is.

抽出炭溶液に含まれる抽出炭は、灰分濃度が石炭の1/10〜1/100と少なく、0.1質量%(乾燥炭質量基準)以下にすることも可能であるため(特開2005−120185号公報参照)、カーボンブラック中の灰分を低減することができる。また、NMR(核磁気共鳴)分析によれば、抽出炭の約90%が芳香族性の炭素であり、平均して4〜6環程度の芳香環が縮合しているため、カーボンブラック収率が高くなる。   The extracted coal contained in the extracted coal solution has an ash concentration as low as 1/10 to 1/100 that of coal, and can be 0.1% by mass (based on dry coal mass) or less (JP 2005-2005). 120185), ash content in carbon black can be reduced. Further, according to NMR (nuclear magnetic resonance) analysis, about 90% of the extracted coal is aromatic carbon and, on average, about 4 to 6 aromatic rings are condensed. Becomes higher.

そして、後述するように、この抽出炭溶液および非抽出炭濃縮液から蒸留法等を用いて溶剤を分離・回収し、抽出炭溶液からは灰分のない抽出炭を得ることができる。また、必要に応じて、非抽出炭濃縮液からは、灰分の濃縮された非抽出炭を得ることができる。   Then, as will be described later, the extracted coal without ash can be obtained from the extracted coal solution by separating and collecting the solvent from the extracted coal solution and the non-extracted coal concentrate using a distillation method or the like. Moreover, the non-extracted charcoal with which the ash content was concentrated can be obtained from the non-extracted charcoal concentrate as needed.

<熱分解工程(S4)>
熱分解工程(S4)は、前記分離工程(S3)で得られた抽出炭溶液を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する工程である。
<Pyrolysis step (S4)>
The pyrolysis step (S4) is a step of supplying the extracted coal solution obtained in the separation step (S3) into the reaction furnace and producing carbon black by pyrolysis.

熱分解工程(S4)では、まず、反応炉に燃料油(またはガス)と空気を導入し、この燃料油(またはガス)を完全燃焼させて、反応炉内に、1300〜1700℃の高温燃焼ガス雰囲気を形成する。次に、この反応炉内に抽出炭溶液を、例えば、スプレーノズルから噴霧することにより供給することで、抽出炭溶液に含まれる抽出炭が熱分解され、カーボンブラックが生成する。   In the pyrolysis step (S4), first, fuel oil (or gas) and air are introduced into the reactor, and the fuel oil (or gas) is completely burned, and high temperature combustion at 1300 to 1700 ° C. is performed in the reactor. A gas atmosphere is formed. Next, the extracted charcoal solution is supplied into the reaction furnace by spraying from, for example, a spray nozzle, whereby the extracted charcoal contained in the extracted charcoal solution is pyrolyzed to generate carbon black.

反応炉内の温度が1300℃未満では、熱分解が促進されず、カーボンブラックの収率が低下しやすくなり、一方、1700℃を超えると、熱分解の制御が難しく、また、燃料費が多くかかり、生産性が低下しやすくなる。   If the temperature in the reaction furnace is less than 1300 ° C., thermal decomposition is not promoted and the yield of carbon black tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 1700 ° C., control of thermal decomposition is difficult and the fuel cost is high. Therefore, productivity tends to decrease.

そして、カーボンブラックを含んだガスを反応炉内後段で水噴射等により、400℃以下まで急冷し、バグフィルター等で生成したカーボンブラックを回収する。   Then, the gas containing carbon black is rapidly cooled to 400 ° C. or lower by water injection or the like in the latter stage of the reaction furnace, and the carbon black generated by the bag filter or the like is recovered.

抽出炭溶液をそのまま使用することにより、反応炉内に供給する際に、噴霧しやすく、均一反応させやすい。また、ハンドリングが向上する。
このように、抽出炭溶液をそのまま使用することができるが、後述するように、抽出炭溶液から溶剤を分離・回収して、溶剤を循環利用してもよい。
By using the extracted charcoal solution as it is, it can be easily sprayed and uniformly reacted when supplied into the reaction furnace. In addition, handling is improved.
As described above, the extracted coal solution can be used as it is, but as described later, the solvent may be separated and recovered from the extracted coal solution, and the solvent may be recycled.

[第2実施形態]
次に、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第2実施形態について説明する。
図2に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程(S21)と、抽出工程(S22)と、分離工程(S23)と、抽出炭取得工程(S24)と、熱分解工程(S25)と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the method for producing carbon black according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 2, the carbon black manufacturing method includes a slurry preparation step (S21), an extraction step (S22), a separation step (S23), an extracted coal acquisition step (S24), and a pyrolysis step (S25). ) And.
Hereinafter, each step will be described.

なお、スラリー調製工程(S21)、抽出工程(S22)、分離工程(S23)については、前記第1実施形態(S1、S2、S3)と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、熱分解工程(S25)については、反応炉内に、抽出炭溶液ではなく、抽出炭を供給すること以外については、前記第1実施形態(S4)と同様であるので、ここでは、説明を省略する。   Since the slurry preparation step (S21), the extraction step (S22), and the separation step (S23) are the same as those in the first embodiment (S1, S2, S3), description thereof is omitted here. The pyrolysis step (S25) is the same as in the first embodiment (S4) except that the extracted coal is supplied in the reaction furnace instead of the extracted coal solution. Is omitted.

<抽出炭取得工程(S24)>
抽出炭取得工程(S24)は、前記分離工程(S23)で分離された抽出炭溶液から溶剤を分離して抽出炭を得る工程である。
<Extracted charcoal acquisition process (S24)>
The extracted charcoal acquisition step (S24) is a step of obtaining extracted charcoal by separating the solvent from the extracted charcoal solution separated in the separation step (S23).

抽出炭溶液から溶剤を分離する方法は、一般的な蒸留法や蒸発法(スプレードライ法等)等を用いることができ、分離して回収された溶剤は、例えば、溶剤供給槽(図6参照)へ循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離・回収により、抽出炭溶液からは、実質的に灰分を含まない抽出炭を得ることができる。   As a method for separating the solvent from the extracted charcoal solution, a general distillation method, an evaporation method (spray drying method or the like) or the like can be used, and the separated and recovered solvent is, for example, a solvent supply tank (see FIG. 6). ) And can be used repeatedly. Extracted coal substantially free of ash can be obtained from the extracted coal solution by separating and collecting the solvent.

この抽出炭は、前記説明したとおり、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、また、原料石炭よりも高い発熱量を示す。そして、原料石炭よりも遥かに優れた性能(流動性)を示すため、カーボンブラックの原料炭として好適である。   As described above, this extracted coal contains almost no ash, has no moisture, and exhibits a higher calorific value than raw coal. And since it shows the performance (fluidity) far superior to raw material coal, it is suitable as raw material coal of carbon black.

このようにして得られた抽出炭は、反応炉内に供給されるが、抽出炭は200〜300℃で軟化溶融性を示すため(特開2006−070182号公報参照)、抽出炭溶液から溶剤が回収された直後の抽出炭は、溶融状態にある。したがって、従来のオイルファーネス法と同様に、反応炉内への液状での供給が可能である。   The extracted coal thus obtained is supplied into the reactor, but the extracted coal exhibits softening and melting properties at 200 to 300 ° C. (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-070182). The extracted coal immediately after is recovered is in a molten state. Therefore, as in the conventional oil furnace method, liquid supply into the reaction furnace is possible.

抽出炭を使用することにより、カーボンブラックの原料炭としての標準製品をそのまま使用することができ、また、溶剤を再利用することができる。   By using the extracted charcoal, the standard product as carbon black raw coal can be used as it is, and the solvent can be reused.

なお、必要に応じて、前記抽出炭取得工程(S24)において、抽出炭を得ることに加え、前記分離工程(S23)で分離された非抽出炭濃縮液から溶剤を分離して非抽出炭を製造してもよい(非抽出炭取得工程)。   If necessary, in the extracted coal acquisition step (S24), in addition to obtaining extracted coal, the solvent is separated from the non-extracted coal concentrate separated in the separation step (S23) to obtain non-extracted coal. You may manufacture (non-extracted charcoal acquisition process).

非抽出炭濃縮液から溶剤を分離する方法は、前記した抽出炭取得工程(S24)と同様に、一般的な蒸留法や蒸発法等を用いることができ、分離して回収された溶剤は、例えば、溶剤供給槽(図6参照)へ循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離・回収により、非抽出炭濃縮液からは灰分が濃縮された非抽出炭を得ることができる。   The method for separating the solvent from the non-extracted charcoal concentrate can use a general distillation method, evaporation method or the like, as in the above-described extracted charcoal acquisition step (S24). For example, it can circulate to a solvent supply tank (refer FIG. 6), and can be used repeatedly. By separating and collecting the solvent, non-extracted charcoal in which ash is concentrated can be obtained from the non-extracted charcoal concentrate.

この非抽出炭は、灰分が含まれるものの水分が皆無であり、発熱量も十分に有している。軟化溶融性についてはこれを示さないが、含酸素官能基が脱離されているため、各種の燃料用として利用することも可能である。
なお、抽出炭溶液から灰分のない抽出炭のみをカーボンブラックの原料炭用として製造し、非抽出炭濃縮液からは溶剤のみを回収し、灰分の濃縮された非抽出炭は、通常の石炭と同様に、燃料として使用できる。
Although this non-extracted coal contains ash, it has no water and has a sufficient calorific value. This is not shown for softening and melting properties, but since the oxygen-containing functional group is eliminated, it can be used for various fuels.
Only the extracted coal without ash from the extracted coal solution is produced for carbon black raw coal, only the solvent is recovered from the non-extracted coal concentrate, Similarly, it can be used as fuel.

[第3実施形態]
次に、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第3実施形態について説明する。
図3に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程(S31)と、抽出工程(S32)と、分離工程(S33)と、抽出炭濃縮液取得工程(S34)と、熱分解工程(S35)と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the method for producing carbon black according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 3, the method for producing carbon black includes a slurry preparation step (S31), an extraction step (S32), a separation step (S33), an extracted coal concentrate acquisition step (S34), and a thermal decomposition step. (S35).
Hereinafter, each step will be described.

なお、スラリー調製工程(S31)、抽出工程(S32)、分離工程(S33)については、前記第1実施形態(S1、S2、S3)と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、熱分解工程(S35)については、反応炉内に、抽出炭溶液ではなく、抽出炭濃縮液を供給すること以外については、前記第1実施形態(S4)と同様であるので、ここでは、説明を省略する。   The slurry preparation step (S31), the extraction step (S32), and the separation step (S33) are the same as those in the first embodiment (S1, S2, S3), and thus the description thereof is omitted here. The pyrolysis step (S35) is the same as that in the first embodiment (S4) except that the extracted coal solution is supplied into the reaction furnace instead of the extracted coal solution. The description is omitted.

<抽出炭濃縮液取得工程(S34)>
抽出炭濃縮液取得工程(S34)は、前記分離工程(S33)で分離された抽出炭溶液から溶剤の一部を分離して抽出炭濃縮液を得る工程である。
<Extracted charcoal concentrate acquisition step (S34)>
The extracted charcoal concentrate obtaining step (S34) is a step of obtaining an extracted charcoal concentrate by separating a part of the solvent from the extracted charcoal solution separated in the separation step (S33).

前記第2実施形態での抽出炭取得工程(S24)においては、抽出炭溶液から溶剤を全て分離・回収し、この回収した溶剤を、必要に応じて循環利用しているが、溶剤は、その全てを分離・回収しなくてもよく、一部だけを分離・回収してもよい。溶剤の一部を分離・回収することにより、回収した溶剤を循環利用できる。
また、抽出炭濃縮液を使用することにより、反応炉内に供給する際に、噴霧しやすく、均一反応させやすい。
In the extracted coal acquisition step (S24) in the second embodiment, all of the solvent is separated and recovered from the extracted coal solution, and the recovered solvent is circulated and used as necessary. It is not necessary to separate and collect all, and only a part may be separated and collected. By separating and recovering a part of the solvent, the recovered solvent can be recycled.
Further, by using the extracted charcoal concentrate, it is easy to spray and uniformly react when supplied into the reaction furnace.

ここで、溶剤の一部とは、特に限定される量ではなく、溶剤回収装置等の性能やカーボンブラックの実際の製造工程における環境、設備、製造状況等にあわせ、適宜、調節すればよい。   Here, the part of the solvent is not particularly limited, and may be appropriately adjusted in accordance with the performance of the solvent recovery device or the like, the environment in the actual production process of carbon black, the equipment, the production status, and the like.

[第4実施形態]
次に、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第4実施形態について説明する。
図4に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程(S41)と、抽出工程(S42)と、分離工程(S43)と、抽出炭取得工程(S44)と、再溶解抽出炭溶液取得工程(S45)と、熱分解工程(S46)と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the carbon black production method according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 4, the method for producing carbon black includes a slurry preparation step (S41), an extraction step (S42), a separation step (S43), an extracted coal acquisition step (S44), and a remelted extracted coal solution. An acquisition process (S45) and a thermal decomposition process (S46) are included.
Hereinafter, each step will be described.

なお、スラリー調製工程(S41)、抽出工程(S42)、分離工程(S43)については、前記第1実施形態(S1、S2、S3)、抽出炭取得工程(S44)については、前記第2実施形態(S24)と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、熱分解工程(S46)については、反応炉内に、抽出炭溶液ではなく、再溶解抽出炭溶液を供給すること以外については、前記第1実施形態(S4)と同様であるので、ここでは、説明を省略する。   In addition, about slurry preparation process (S41), extraction process (S42), and separation process (S43), it is said 2nd implementation about said 1st embodiment (S1, S2, S3), and extraction charcoal acquisition process (S44). Since it is the same as that of form (S24), description is abbreviate | omitted here. The pyrolysis step (S46) is the same as the first embodiment (S4) except that the remelted extracted coal solution is supplied into the reaction furnace instead of the extracted coal solution. Then, explanation is omitted.

<再溶解抽出炭溶液取得工程(S45)>
再溶解抽出炭溶液取得工程(S45)は、前記抽出炭取得工程(S44)で得られた抽出炭を溶剤に溶解して、再溶解抽出炭溶液を得る工程である。
<Remelting extraction charcoal solution acquisition process (S45)>
The remelted extracted charcoal solution acquisition step (S45) is a step of dissolving the extracted charcoal obtained in the extracted charcoal acquisition step (S44) in a solvent to obtain a remelted extracted charcoal solution.

抽出炭を溶解する溶剤は、前記第1実施形態のスラリー調製工程(S1)で説明した溶剤と同様である。また、未使用の溶剤を用いてもよく、抽出炭溶液や非抽出炭濃縮液から分離・回収された溶剤を循環利用してもよい。   The solvent for dissolving the extracted charcoal is the same as the solvent described in the slurry preparation step (S1) of the first embodiment. Moreover, an unused solvent may be used, and a solvent separated and recovered from an extracted coal solution or a non-extracted coal concentrate may be recycled.

このようにして得られた再溶解抽出炭溶液は、前記したように、反応炉内に供給されるが、抽出炭を溶剤に溶解させて用いれば、ハンドリングはさらに向上する。また、カーボンブラックの原料炭としての標準製品を使用することができ、さらに、反応炉に供給する際に、噴霧しやすく、均一反応させやすい。   The remelted extracted coal solution thus obtained is supplied into the reaction furnace as described above. However, if the extracted coal is dissolved in a solvent and used, handling is further improved. In addition, standard products as carbon black raw coal can be used, and further, when supplied to the reaction furnace, it is easy to spray and make uniform reaction easy.

[第5実施形態]
次に、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第5実施形態について説明する。
図5に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程(S51)と、抽出工程(S52)と、分離工程(S53)と、抽出炭取得工程(S54)と、微粉砕抽出炭取得工程(S55)と、熱分解工程(S56)と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the carbon black production method according to the present invention will be described.
As shown in FIG. 5, the carbon black manufacturing method includes a slurry preparation step (S51), an extraction step (S52), a separation step (S53), an extracted coal acquisition step (S54), and a finely pulverized extracted coal acquisition. A process (S55) and a thermal decomposition process (S56) are included.
Hereinafter, each step will be described.

なお、スラリー調製工程(S51)、抽出工程(S52)、分離工程(S53)については、前記第1実施形態(S1、S2、S3)、抽出炭取得工程(S54)については、前記第2実施形態(S24)と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、熱分解工程(S56)については、反応炉内に、抽出炭溶液ではなく、微粉砕抽出炭を供給すること以外については、前記第1実施形態(S4)と同様であるので、ここでは、説明を省略する。   In addition, about the slurry preparation process (S51), the extraction process (S52), and the separation process (S53), the first embodiment (S1, S2, S3) and the extracted charcoal acquisition process (S54) are the second implementation. Since it is the same as the form (S24), the description is omitted here. The pyrolysis step (S56) is the same as that in the first embodiment (S4) except that not the extracted coal solution but the pulverized extracted coal is supplied into the reaction furnace. The description is omitted.

<微粉砕抽出炭取得工程(S55)>
微粉砕抽出炭取得工程(S55)は、前記抽出炭取得工程(S54)で得られた抽出炭を微粉砕して、微粉砕抽出炭を得る工程である。
<Pulverized extracted charcoal acquisition step (S55)>
The finely pulverized extracted coal acquisition step (S55) is a step of pulverizing the extracted coal obtained in the extracted coal acquisition step (S54) to obtain finely pulverized extracted coal.

抽出炭は、ハードグローブ指数(HGI)が100以上(普通の石炭は50前後)で非常に粉砕しやすい。ここで、ハードグローブ指数(HGI)とは、粉砕性を表わす指数であり、この数値が大きいほど、粉砕性がよいことを示すものである。したがって、抽出炭は、粉砕性に優れるため、抽出炭取得工程(S54)で得られた抽出炭を粉砕して微粉化し、この微分化した抽出炭(微粉砕抽出炭)を反応炉内に供給することも可能である。微粉砕抽出炭を用いることにより、抽出炭が熱分解されやすく、効率的にカーボンブラックを生成させることができる。また、カーボンブラックの原料炭としての標準製品を使用することができ、さらに、反応炉への供給の際に、操作が容易である。
なお、反応炉への供給は、例えば、微粉炭吹き込みにより行うことができる。
The extracted coal has a hard glove index (HGI) of 100 or more (ordinary coal is around 50) and is very pulverized. Here, the hard glove index (HGI) is an index representing grindability, and the larger this value, the better the grindability. Therefore, since the extracted coal is excellent in pulverization, the extracted coal obtained in the extracted coal acquisition step (S54) is pulverized and pulverized, and the differentiated extracted coal (pulverized extracted coal) is supplied into the reaction furnace. It is also possible to do. By using finely pulverized extracted coal, the extracted coal is easily pyrolyzed, and carbon black can be efficiently generated. Further, a standard product as carbon black raw coal can be used, and further, the operation is easy at the time of supply to the reactor.
The supply to the reaction furnace can be performed, for example, by blowing pulverized coal.

微粉砕抽出炭の平均粒径は、特に限定されるものではなく、反応炉の形式、加熱温度、抽出炭中の成分の量等により適宜調整すればよいが、通常100μm程度以下、好ましくは、70μm以下、さらに好ましくは、20μm以下となるように調整する。粒径をこのように調整することにより、熱分解反応を均一に行うことができる。   The average particle size of the finely pulverized extracted coal is not particularly limited, and may be appropriately adjusted depending on the type of the reactor, the heating temperature, the amount of components in the extracted coal, etc., but is usually about 100 μm or less, preferably It adjusts so that it may become 70 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less. By adjusting the particle size in this way, the thermal decomposition reaction can be performed uniformly.

抽出炭の粉砕方法としては、従来公知の方法を用いればよく、例えば、スクリーンミル等の衝撃式粉砕機や、マイクロナイザー等のジェット粉砕機ならびに、チューブミルやポットミル等のボールミル粉砕機等を単独、あるいは、適宜組み合わせて用いることができる。   As a method for pulverizing the extracted charcoal, a conventionally known method may be used. For example, an impact pulverizer such as a screen mill, a jet pulverizer such as a micronizer, and a ball mill pulverizer such as a tube mill or a pot mill may be used alone. Or it can use combining suitably.

なお、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、前記のようにして得られたカーボンブラックに対し、さらに振動式湿式分級器や風選塔等を用い、カーボブラック中に存在する異物を除去したり、通常用いられる酸化剤により、表面を改質するための処理を施したりする工程を含めてもよい。   In carrying out the present invention, other steps may be included between or before and after each step as long as they do not adversely affect each step. For example, the surface of the carbon black obtained as described above is further removed by using a vibratory wet classifier, a wind separator, etc., to remove foreign substances present in the carbon black, or by using a commonly used oxidizing agent. A step of performing a treatment for reforming may be included.

次に、図6を参照し、カーボンブラックの製造方法の工程の一例を、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法を用いた場合を例として説明する。   Next, with reference to FIG. 6, an example of the process of the carbon black production method will be described using a gravity sedimentation method as an example of a method for separating an extracted coal solution and a non-extracted coal concentrate.

図6に示すように、まず、固液分離装置100において、石炭供給槽1、溶剤供給槽2からそれぞれ所定量の石炭、溶剤をスラリー調製槽3に供給し、石炭/溶剤スラリーを調製する。次に、このスラリーを、ポンプ(図示省略)によって、スラリー調製槽3から予熱器4に所定量供給し、予熱器4で所定温度に加熱する。そして、加熱したスラリーを300〜420℃に加熱された抽出槽5に所定量供給し、所定の滞留時間で抽出処理を行った後、この抽出処理されたスラリーを沈降槽6に供給し、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液に分離する。   As shown in FIG. 6, first, in the solid-liquid separator 100, predetermined amounts of coal and solvent are respectively supplied from the coal supply tank 1 and the solvent supply tank 2 to the slurry preparation tank 3 to prepare a coal / solvent slurry. Next, a predetermined amount of this slurry is supplied from the slurry preparation tank 3 to the preheater 4 by a pump (not shown), and is heated to a predetermined temperature by the preheater 4. Then, a predetermined amount of the heated slurry is supplied to the extraction tank 5 heated to 300 to 420 ° C., the extraction treatment is performed for a predetermined residence time, and then the extracted slurry is supplied to the settling tank 6 for extraction. Separate into charcoal solution and unextracted charcoal concentrate.

非抽出炭濃縮液は、沈降槽6下部から非抽出炭濃縮液受器7に排出された後、必要に応じて、非抽出炭濃縮液溶剤回収装置8で溶剤が分離・回収され、非抽出炭濃縮液から非抽出炭が得られる。抽出炭溶液は、沈降槽6上部から抜き出されて抽出炭溶液受器9に供給された後、抽出炭溶液溶剤回収装置10で溶剤が分離・回収され、抽出炭溶液から抽出炭が得られる。なお、200〜300℃程度に保たれた抽出炭溶液溶剤回収装置10内で、抽出炭は溶融状態になっており、そのまま反応炉20に供給される。   The non-extracted charcoal concentrate is discharged from the lower part of the settling tank 6 to the non-extracted charcoal concentrate receiver 7, and then the solvent is separated and collected by the non-extracted charcoal concentrate solvent recovery device 8 as necessary. Unextracted charcoal is obtained from the charcoal concentrate. The extracted charcoal solution is extracted from the upper part of the settling tank 6 and supplied to the extracted charcoal solution receiver 9, and then the solvent is separated and recovered by the extracted charcoal solution solvent recovery device 10 to obtain the extracted charcoal from the extracted charcoal solution. . Note that the extracted coal is in a molten state in the extracted coal solution solvent recovery device 10 maintained at about 200 to 300 ° C., and is supplied to the reaction furnace 20 as it is.

反応炉20内は、燃料油(またはガス)を燃焼させて1300〜1700℃に加熱されており、抽出炭が、この反応炉20内で熱分解されることで、カーボンブラックが生成する。そして、カーボンブラックを含んだガスを、反応炉20内後段で冷却水を噴射することにより急冷し、バグフィルター21で生成したカーボンブラックを回収する。   In the reaction furnace 20, fuel oil (or gas) is combusted and heated to 1300 to 1700 ° C., and the extracted coal is thermally decomposed in the reaction furnace 20 to generate carbon black. And the gas containing carbon black is rapidly cooled by injecting cooling water in the latter stage in the reaction furnace 20, and the carbon black produced | generated by the bag filter 21 is collect | recovered.

ここで、非抽出炭濃縮液溶剤回収装置8および抽出炭溶液溶剤回収装置10で分離・回収された溶剤は、必要に応じて溶剤供給槽2へ循環され、再利用される。   Here, the solvent separated and recovered by the non-extracted charcoal concentrated liquid solvent recovery device 8 and the extracted charcoal solution solvent recovery device 10 is circulated to the solvent supply tank 2 and reused as necessary.

なお、ここでは、抽出炭を、反応炉20内に供給する場合(前記第2実施形態)を例に示しているが、カーボンブラックの原料として反応炉20内に供給する溶剤抽出物質としては、抽出炭に限定されるものではない。以下、反応炉内に供給するカーボンブラックの原料について、図6、7を参照して説明する。   Here, the case where the extracted coal is supplied into the reaction furnace 20 is shown as an example (the second embodiment), but as the solvent extraction material supplied into the reaction furnace 20 as a raw material of carbon black, It is not limited to extracted coal. Hereinafter, the raw material of carbon black supplied into the reaction furnace will be described with reference to FIGS.

図7に示すように、原料である石炭を加熱抽出した後、固液分離し、抽出炭溶液から溶剤を回収して、抽出炭を得ると共に、非抽出炭濃縮液から溶剤を回収して非抽出炭が得られる。ここで、カーボンブラックの原料として反応炉20内に供給する溶剤抽出物質としては、以下のものが挙げられる。   As shown in FIG. 7, after the coal as a raw material is heated and extracted, it is subjected to solid-liquid separation, and the solvent is recovered from the extracted coal solution to obtain the extracted coal, and the solvent is recovered from the non-extracted coal concentrate to Extracted coal is obtained. Here, examples of the solvent extraction substance supplied into the reaction furnace 20 as a raw material for carbon black include the following.

(a)石炭を加熱抽出した後、固液分離して得られた、溶剤回収する前の抽出炭溶液(原料1)、すなわち、抽出炭溶液受器9に供給された抽出炭溶液を、そのまま反応炉20内に供給してもよい(前記第1実施形態)。   (A) Extracted coal solution (raw material 1) obtained by solid-liquid separation after heat extraction of coal and before solvent recovery, that is, the extracted coal solution supplied to the extracted coal solution receiver 9 is used as it is. You may supply in the reaction furnace 20 (the said 1st Embodiment).

(b)抽出炭溶液中の溶剤を全て回収した直後の溶融状態の抽出炭(原料2)、すなわち、抽出炭溶液溶剤回収装置10において、溶剤を全て分離・回収して得られた抽出炭を、反応炉20内に供給してもよい(前記第2実施形態)。   (B) Extracted charcoal in the molten state immediately after all the solvent in the extracted charcoal solution is recovered (raw material 2), that is, extracted charcoal obtained by separating and recovering all the solvent in the extracted charcoal solution solvent recovery device 10 Alternatively, it may be supplied into the reaction furnace 20 (the second embodiment).

(c)抽出炭溶液中の溶剤を一部回収して得られた、抽出炭が濃縮した抽出炭濃縮液(原料3)、すなわち、抽出炭溶液溶剤回収装置10において、溶剤を一部だけ分離・回収し、抽出炭と溶剤が混合した状態の抽出炭濃縮液を、反応炉20内に供給してもよい(前記第3実施形態)。   (C) Extracted charcoal concentrate (raw material 3) obtained by partially recovering the solvent in the extracted charcoal solution, that is, in the extracted charcoal solution solvent recovery device 10, only a part of the solvent is separated. -The extracted charcoal concentrate which is recovered and mixed with the extracted charcoal and the solvent may be supplied into the reaction furnace 20 (the third embodiment).

(d)抽出炭に溶剤を加えて溶解させた再溶解抽出炭溶液(原料4)、すなわち、抽出炭溶液溶剤回収装置10において、溶剤を全て分離・回収して得られた抽出炭を再度溶剤に溶解することで得られた再溶解抽出炭溶液を、反応炉20内に供給してもよい(前記第4実施形態)。   (D) A re-dissolved extracted charcoal solution (raw material 4) obtained by adding a solvent to the extracted charcoal, that is, the extracted charcoal obtained by separating and recovering all of the solvent in the extracted charcoal solution solvent recovery apparatus 10 The redissolved and extracted charcoal solution obtained by dissolving in the reactor may be supplied into the reaction furnace 20 (the fourth embodiment).

(e)抽出炭を粉砕処理した微粉の抽出炭(原料5)、すなわち、抽出炭溶液溶剤回収装置10で溶剤が分離・回収されて得られた抽出炭を微粉砕することで得られた微粉砕抽出炭を、反応炉20内に供給してもよい(前記第5実施形態)。   (E) Finely extracted coal obtained by pulverizing extracted coal (raw material 5), that is, fine coal obtained by finely pulverizing extracted coal obtained by separating and recovering the solvent in the extracted coal solution solvent recovery device 10 The pulverized and extracted charcoal may be supplied into the reaction furnace 20 (the fifth embodiment).

前記したとおり、本発明においては、反応炉20内に供給するカーボンブラックの原料として、実際の製造工程における環境、設備、製造状況等にあわせ、前記した第1実施形態〜第5実施形態における原料1〜5(図7参照)を、適宜選択することができる。   As described above, in the present invention, as the raw material of carbon black supplied into the reaction furnace 20, the raw material in the above-described first to fifth embodiments according to the environment, equipment, manufacturing status, etc. in the actual manufacturing process. 1 to 5 (see FIG. 7) can be appropriately selected.

以上、本発明に係るカーボンブラックの製造方法について最良の実施の形態を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されるものではない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。   As mentioned above, although the best embodiment was shown and demonstrated in detail about the manufacturing method of carbon black concerning the present invention, the meaning of the present invention is not limited to the above-mentioned contents. Needless to say, the contents of the present invention can be widely modified and changed based on the above description.

本発明の第1実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method of the carbon black which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method of the carbon black which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method of the carbon black which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method of the carbon black which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method of the carbon black which concerns on 5th Embodiment of this invention. 抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法を用いた場合のカーボンブラックの製造方法の工程を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the process of the manufacturing method of carbon black at the time of using a gravity sedimentation method as a method of isolate | separating into an extracted charcoal solution and a non-extracted charcoal concentrate. カーボンブラックの原料として反応炉内に供給する溶剤抽出物質の製造工程についての概略を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the outline about the manufacturing process of the solvent extraction material supplied in a reaction furnace as a raw material of carbon black.

符号の説明Explanation of symbols

S1、S21、S31、S41、S51 スラリー調製工程
S2、S22、S32、S42、S52 抽出工程
S3、S23、S33、S43、S53 分離工程
S4、S25、S35、S46、S56 熱分解工程
S24、S44、S54 抽出炭取得工程
S34 抽出炭濃縮液取得工程
S45 再溶解抽出炭溶液取得工程
S55 微粉砕抽出炭取得工程
1 石炭供給槽
2 溶剤供給槽
3 スラリー調製槽
4 予熱器
5 抽出槽
6 沈降槽
7 非抽出炭濃縮液受器
8 非抽出炭濃縮液溶剤回収装置
9 抽出炭溶液受器
10 抽出炭溶液溶剤回収装置
20 反応炉
21 バグフィルター
100 固液分離装置
S1, S21, S31, S41, S51 Slurry preparation step S2, S22, S32, S42, S52 Extraction step S3, S23, S33, S43, S53 Separation step S4, S25, S35, S46, S56 Thermal decomposition step S24, S44, S54 Extracted coal acquisition process S34 Extracted coal concentrate acquisition process S45 Remelted extraction coal solution acquisition process S55 Finely ground extracted coal acquisition process 1 Coal supply tank 2 Solvent supply tank 3 Slurry preparation tank 4 Preheater 5 Extraction tank 6 Settling tank 7 Non Extracted coal concentrate receiver 8 Non-extracted coal concentrate solvent recovery device 9 Extracted coal solution receiver 10 Extracted coal solution solvent recovery device 20 Reactor 21 Bag filter 100 Solid-liquid separator

Claims (1)

溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う抽出工程と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、重力沈降法を用いて抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された抽出炭溶液から前記溶剤を分離して抽出炭を得る抽出炭取得工程と、
前記抽出炭取得工程で得られた抽出炭を溶剤に溶解して、再溶解抽出炭溶液を得る再溶解抽出炭溶液取得工程と、
前記再溶解抽出炭溶液取得工程で得られた再溶解抽出炭溶液を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する熱分解工程と、
を含み、
前記再溶解抽出炭溶液取得工程において、前記抽出炭を溶解する溶剤として、前記抽出炭溶液および前記非抽出炭濃縮液のうちの一つ以上から分離した溶剤を用いることを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
A slurry preparation step of preparing a slurry by mixing a solvent and coal;
An extraction step of performing an extraction treatment by heating the slurry obtained in the slurry preparation step;
A separation step of separating the slurry obtained in the extraction step into an extracted coal solution and a non-extracted coal concentrate using a gravity sedimentation method;
Extracted coal acquisition step of obtaining the extracted coal by separating the solvent from the extracted coal solution separated in the separation step;
Re-dissolved extracted charcoal solution obtaining step for dissolving the extracted charcoal obtained in the extracted charcoal obtaining step in a solvent and obtaining a re-dissolved extracted charcoal solution;
Supplying the re-dissolved extracted charcoal solution obtained in the re-dissolved extracted charcoal solution obtaining step into a reaction furnace, and producing a carbon black by pyrolysis;
Only including,
In the re-dissolved extracted charcoal solution obtaining step, as a solvent for dissolving the extracted charcoal, a solvent separated from one or more of the extracted charcoal solution and the non-extracted charcoal concentrate is used . Production method.
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