JP5323429B2 - コークス炉装入炭への乾燥タール滓添加方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉から発生するコールタールのタール滓をコークス炉装入炭に添加する方法に関するものである。

コークス炉からコークス炉ガスとともに排出されるコールタールには、コークス炉内で浮遊する石炭分が含まれている。コールタールに含まれる石炭分は、タール滓と呼ばれており、固形の石炭の他に金属酸化物からなる微粒子である。そのため、タール滓が含まれるコールタールをそのまま各種のタール製品（たとえばタールピッチ等）に加工すると、要求される品質を満足するタール製品を得ることは困難である。したがって、コークス炉から回収されたコールタールを加工する際には、あらかじめタール滓を分離して除去する必要がある。

コールタールから分離したタール滓は、コークスの原料として再利用される。そのため、タール滓をコールタールから分離する技術やコークスの原料として再利用する技術が種々検討されている。
特許文献１には、コークス炉ガスからコールタールを回収してタール滓を分離する技術が開示されている。しかしながら、タール滓を再利用するための技術に関する具体的な説明はない。

特許文献２には、コークス炉に装入される炭材（以下、コークス炉装入炭という）にタール滓を添加する技術が開示されている。この技術は、タール滓を最大粒径50mm以下に粉砕してコークス炉装入炭に添加するものである。特許文献２にはタール滓の添加量に関する説明はない。しかしタール滓は粘結性が低いので、コークス炉装入炭にタール滓を多量に添加すると、得られるコークスの強度が低下する惧れがある。
特開平7-188671号公報 特開平10-60451号公報

本発明は、乾燥したタール滓をコークスの原料として再利用するためにコークス炉装入炭に添加する方法に関するものであり、詳しくはコークスの強度低下の抑制が可能な乾燥したタール滓の添加方法を提供することを目的とする。

本発明は、コークス炉の操業によって発生するコークス炉ガスからコールタールを回収し、コールタールから分離したタール滓を乾燥して乾燥タール滓とし、乾燥タール滓を目開き50mmの篩を用いて分級し、篩上に残る乾燥タール滓をコークス炉装入炭100質量部に対して0.5質量部以下の範囲内でコークス炉装入炭に添加するコークス炉装入炭への乾燥タール滓添加方法である。

本発明のコークス炉装入炭への乾燥タール滓添加方法においては、コークス炉ガスからコールタールを回収し、コールタールからタール滓スラリーを分離した後、タール滓スラリーに含有されるタール滓が50質量％以上となるようにタール滓スラリーを濃縮して濃縮スラリーとし、濃縮スラリーを加熱しながら攪拌することによって濃縮スラリーに含有される低沸点成分を除去するとともに濃縮スラリーを乾燥して乾燥タール滓を得ることが好ましい。

本発明によれば、乾燥したタール滓をコークスの原料として再利用でき、しかも得られるコークスの強度低下を抑制できる。

一般に、コールタールから分離したタール滓には低沸点成分が含まれており、タール滓を貯蔵あるいは搬送する間に、その低沸点成分が揮発して大気中に飛散する。そのため、本発明ではタール滓を乾燥して使用する。
本発明では、コークス炉ガスからコールタールを回収してタール滓を分離し、さらにそのタール滓を乾燥する手順は特に限定しないが、その好ましい一例について図１を参照して以下に説明する。

図１は、コークス炉ガスからコールタールを回収し、さらにそのタール滓を乾燥する手順の一例を示すフロー図である。コークス炉１を操業することによって発生するコークス炉ガスａには、コールタールｂが含まれており、コールタール分離機７を用いてコークス炉ガスａからコールタールｂを分離して回収する。コールタール分離機７は特定の構成を有する機器に限定せず、従来から知られている装置（たとえば冷却塔等）を使用する。

得られたコールタールｂはタール滓分離装置２へ送給され、コールタールｂからタール滓が分離される。ただし、分離されるタール滓は、コールタールを付随してスラリー状態になっている。この固形のタール滓と液状のコールタールとの混合物であるスラリーをタール滓スラリーｄと記す。タール滓分離装置２は特定の構成を有する機器に限定せず、従来から知られている装置（たとえば、タールデカンター，遠心分離機等）を使用する。

タール滓スラリーｄは、固形のタール滓と液状のコールタールとの混合物であり、遠心分離機４へ送給される。一方、タール滓スラリーｄを分離した残余のコールタールｃ（以下、分離タールという）は、タール滓スラリー用の遠心分離機４とは別の遠心分離機３へ送給される。
分離タールｃには少量のタール滓が残留しているので、遠心分離機３（分離タール用）を用いてタール滓を濃縮し、タール滓スラリーｄに混合する。分離タールｃ中に残留するタール滓の濃縮は、タールデカンター等を用いた沈降分離では困難であるから、遠心分離機で行なう。

なお、分離タールｃ中に残留するタール滓を濃縮してタール滓スラリーｄに混合して遠心分離機４（タール滓スラリー用）に供給する工程は、必ずしも必須の工程ではなく、省略しても良い。その場合、分離スラリーｃはタール滓分離装置２からコールタールの加工設備（図示せず）へ供給される。
タール滓分離装置２にてコールタールｂから分離されたタール滓スラリーｄは、遠心分離機４（タール滓スラリー用）に供給される。遠心分離機４はタール滓スラリーｄからタール滓を分離するものである。この遠心分離機４で分離されるタール滓もコールタールを付随してスラリー状態になっているが、タール滓スラリーｄに比べてタール滓の割合が高くなっている。したがって、このスラリーを濃縮スラリーｆと記す。

遠心分離機４にタール滓スラリーｄを装入する際には、装入量を一定に維持することが好ましい。一定量のタール滓スラリーｄを装入することによって、タール滓とコールタールの分離状況を安定させることができる。タール滓スラリーｄの装入量を制御する調節弁は特定の種類に限定しないが、硬化処理を施したアングル弁を使用することが好ましい。アングル弁は、流路が単純であるから、固形物（すなわちタール滓）を含むタール滓スラリーｄを円滑に流通させることができる。さらに、弁箱や弁体に硬化処理を施すことによって、固形物（すなわちタール滓）に起因する摩耗を抑制することができる。

タール滓スラリーｄを調節弁に流入させる圧力が0.1MPa未満では、十分な流量を確保できない。一方、0.3MPaを超えると、タール滓が調節弁内で圧密され、閉塞を生じる惧れがある。したがって、タール滓スラリーｄを調節弁に流入させる圧力は0.1〜0.3MPaの範囲内が好ましい。
濃縮スラリーｆを分離した残余のコールタールｅ（以下、回収タールという）は、少量ではあるが残留するタール滓を分離するために、タール滓分離装置２へ供給される。

一方、遠心分離機４で分離された濃縮スラリーｆは、加熱搬送機５へ送給される。濃縮スラリーｆに占めるタール滓の割合は50質量％以上とする。タール滓が占める割合が50質量％未満では、後述する乾燥の効率が低下して熱エネルギー消費量の増加等の問題が生じる。このような高濃度なタール滓の濃縮は、タールデカンター等を用いた沈降分離では困難であるから、遠心分離機で行なう。

加熱搬送機５は、濃縮スラリーｆを加熱しながら攪拌することによって、濃縮スラリーｆに含まれる低沸点成分を揮発させ、かつ濃縮スラリーｆを乾燥するものである。加熱に用いる熱源は特に限定せず、燃料の燃焼熱や蒸気，電気等の従来から知られている熱源の中から、加熱搬送機５の仕様や処理量，立地条件等に応じて適宜選択する。
濃縮スラリーｆの加熱と攪拌を行なう加熱搬送機５は特定の構成のものに限定しないが、加熱については、外面から加熱できる構造を有する密閉型の装置を用いることが好ましい。濃縮スラリーｆは、加熱によって粘度が増加し、著しい固着性を呈してくる。そのため、回転翼（いわゆるプロペラ）を用いると攪拌が困難になるので、攪拌については、図２に示すようなスクリューフィーダーを用いることが好ましい。ただし、図２(a)に示すような中心軸を有するスクリューフィーダーでは、加熱された濃縮スラリーｆが軸部に固着して攪拌に支障を来たす惧れがあるので、図２(b)に示すような軸なしスクリューフィーダーが一層好ましい。

さらにスクリューフィーダーは、攪拌に加えて搬送の機能を付与することができる。プロペラを用いて攪拌する場合は、搬送装置を個別に設ける必要が生じるので、経済的に不利である。
濃縮スラリーｆの加熱温度が100℃未満では、濃縮スラリーｆが十分に乾燥せず油分が残留して粘度状になるので、加熱搬送機５の稼動に支障を来たす。しかも低沸点成分が揮発せずに残留する。一方、200℃を超えると、濃縮スラリー５が過剰に乾燥されて過熱乾燥機５内に付着して堆積するので、加熱搬送機５の稼動に支障を来たす。したがって、加熱温度は100〜200℃の範囲内が好ましい。より好ましくは150〜190℃である。

このようにして加熱搬送機５にて濃縮スラリーｆを加熱攪拌することによって、低沸点成分が揮発し、乾燥したタール滓ｈ（以下、乾燥タール滓という）が得られる。乾燥タール滓ｈは、原料炭ｉとともにコークス炉１に装入される。コークス炉１への装入は、原料炭ｉをコークス炉１へ送給するコンベア上に乾燥タールｈを一定量ずつ落下させることによって、効率良く行なうことができる。したがって、加熱搬送機５を原料炭ｉのコンベアの上方に配設して、乾燥タール滓ｈをコンベア上に自然落下させることが好ましい。乾燥タール滓ｈは低沸点成分を含有しないので、大気に開放されたコンベア上の原料炭ｉに混合しても、環境汚染は発生しない。

一方、揮発する低沸点成分ｇは、環境汚染を防止する観点から、排ガス処理設備６へ供給して無害化した後、大気中へ放散する。排ガス処理設備６は、低沸点成分ｇ専用の装置を用いても良いし、あるいはコークス炉ガスａを無害化する排ガス処理設備６を用いても良い。ただし、コークス炉ガスａ用の排ガス処理設備６を用いれば、ブロワー等の各種機器を新設する必要がなく、かつ低沸点成分（たとえば水，軽油，ナフタレン等）を分離して回収できるという経済的な効果が得られる。

コークス炉ガスａ用の排ガス処理設備６を用いる場合は、低沸点成分ｇをコークス炉ガスａに添加して排ガス処理設備６へ供給する。コークス炉ガスａの流量に比べて、低沸点成分ｇの発生量は著しく少量であるから、排ガス処理設備６の改造を必要とせず対応できる。なお、低沸点成分ｇの流路は、ナフタレン等の凝固付着による閉塞を防止するために、常時加熱することが好ましい。また、コークス炉ガスａへ空気が混入するのを防止するために、排ガス処理設備６は大気を遮断して操作することが好ましい。

なお、加熱搬送機に用いる熱源は特に限定せず、燃料の燃焼熱や蒸気，電気等の従来から知られている熱源の中から、加熱乾燥装置の仕様や処理量，立地条件等に応じて適宜選択する。
次に、以上のような手順で得られた乾燥タール滓を分級する。分級には目開き50mmの篩を用いる。細粒（すなわち目開き50mmの篩下）の乾燥タール滓をコークス炉装入炭に添加すると、得られるコークスの内部に乾燥タール滓が広く分布する。乾燥タール滓は粘結性が低いので、コークスを構成する乾燥タール滓とコークス炉装入炭との界面から亀裂が生じて、コークスの強度低下を招く。

そこで本発明では、目開き50mmの篩上に残る乾燥タール滓をコークス炉装入炭に添加する。大粒の乾燥タール滓をコークス炉装入炭に添加してコークスを製造すれば、コークスを構成する乾燥タール滓とコークス炉装入炭との界面が減少するので、コークスの強度低下を抑制できる。
なお、乾燥タール滓の分級に用いる篩の目開きは50mm以上（たとえば目開き75mm）であっても良い。その場合も篩上に残る乾燥タール滓をコークス炉装入炭に添加する。

乾燥タール滓を添加する方法は特に限定しない。ただし、コークス炉装入炭を搬送するベルトコンベア上で乾燥タール滓を添加すると、ベルトコンベアの走行によって乾燥タール滓とコークス炉装入炭が振動するので、簡便な手段で十分に混合できる。
乾燥タール滓の添加量が、コークス炉装入炭100質量部に対して0.5質量部を超えると、得られるコークスの強度が大幅に低下する。したがって乾燥タール滓の添加量は、コークス炉装入炭100質量部に対して0.5質量部以下の範囲内とする。なお、乾燥タール滓の添加量が0.05質量部未満では、乾燥タール滓の添加による経済的効果が得られない。したがって乾燥タール滓の添加量は、コークス炉装入炭100質量部に対して0.05〜0.5質量部の範囲内が好ましい。

図１に示すように、コークス炉ガスａから回収したコールタールｂをタール滓分離装置２（タールデカンター）に貯留して、タール滓スラリーｄを分離し、さらに遠心分離機４を用いて濃縮スラリーｆ（タール滓：55質量％）とした。この濃縮スラリーｆを、加熱搬送機５（すなわち蒸気ジャケット付き軸なしスクリューフィーダー）に0.2ton／時間の割合で供給して加熱しながら攪拌して乾燥タール滓ｈを得た。蒸気ジャケットの蒸気圧は1.0MPa(180℃)とし、濃縮スラリーｆの加熱攪拌を30分間行なった後で乾燥タール滓ｈが排出されるようにスクリューフィーダーの回転速度を設定した。

得られた乾燥タール滓ｈを目開き50mmの篩を用いて分級し、篩上に残る乾燥タール滓（以下、粗粒乾燥タール滓という）と篩下に落下する乾燥タール滓（以下、細粒乾燥タール滓という）に分別した。
次に、粗粒乾燥タール滓をベルトコンベア上でコークス炉装入炭に添加して、コークスを製造した。粗粒乾燥タール滓の添加量は、コークス炉装入炭100質量部に対して0.3質量部（発明例１），0.5質量部（発明例２）とした。

一方、比較のために細粒乾燥タール滓をコークス炉装入炭に添加して、コークスを製造した。乾燥タール滓の添加量は、コークス炉装入炭100質量部に対して0.3質量部（比較例１），0.5質量部（比較例２）とした。
また、参考例として、乾燥タール滓をコークス炉装入炭に添加せず、コークスを製造した。

これらの発明例，比較例，参考例について、それぞれコークス強度ＴＩ（400／６）を測定した。その結果は表１に示す通りであり、乾燥タール滓の添加量が0.3質量部の例を比べると、発明例１のＴＩは85.22％，比較例１のＴＩは85.15％，参考例のＴＩは85.40％であった。したがって乾燥タール滓の添加に起因するコークス強度ＴＩの低下量ΔＴＩ（すなわち参考例との差）は、発明例１では0.18％であり、比較例１では0.25％である。また、乾燥タール滓の添加量が0.5質量部の例を比べると、発明例２のＴＩは85.10％，比較例２のＴＩは85.00％であった。したがって乾燥タール滓の添加に起因するコークス強度ＴＩの低下量ΔＴＩ（すなわち参考例との差）は、発明例２では0.30％であり、比較例２では0.40％である。

つまり本発明を適用して乾燥タール滓をコークス炉装入炭に添加すれば、得られるコークスの強度低下を抑制できることが確かめられた。

コークス炉ガスからコールタールを回収し、さらにそのタール滓を乾燥する手順の一例を示すフロー図である。 スクリューフィーダーの例を示す図である。

符号の説明

１ コークス炉
２ タール滓分離装置
３ 遠心分離機（分離タール用）
４ 遠心分離機（タール滓スラリー用）
５ 加熱搬送機
６ 排ガス処理設備
７ コールタール分離機
ａ コークス炉ガス
ｂ コールタール
ｃ 分離タール
ｄ タール滓スラリー
ｅ 回収タール
ｆ 濃縮スラリー
ｇ 低沸点成分
ｈ 乾燥タール滓
ｉ 原料炭

Claims (2)

1. コークス炉の操業によって発生するコークス炉ガスからコールタールを回収し、前記コールタールから分離したタール滓を乾燥して乾燥タール滓とし、前記乾燥タール滓を目開き50mmの篩を用いて分級し、前記篩上に残る乾燥タール滓をコークス炉装入炭100質量部に対して0.5質量部以下の範囲内でコークス炉装入炭に添加することを特徴とするコークス炉装入炭への乾燥タール滓添加方法。
2. 前記コークス炉ガスから前記コールタールを回収し、前記コールタールからタール滓スラリーを分離した後、前記タール滓スラリーに含有される前記タール滓が50質量％以上となるように前記タール滓スラリーを濃縮して濃縮スラリーとし、前記濃縮スラリーを加熱しながら攪拌することによって前記濃縮スラリーに含有される低沸点成分を除去するとともに前記濃縮スラリーを乾燥して前記乾燥タール滓を得ることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉装入炭への乾燥タール滓添加方法。
   

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