JP6402235B1 - 改質炭の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[改質炭の製造]
市販のボイラ用の石炭である亜瀝青炭(インドネシア産のアダロ炭)を、乾燥器を用いて空気中で乾燥して乾燥炭を得た(乾燥工程)。乾燥工程における加熱温度は150℃、加熱時間は30分間とした。得られた乾燥炭の揮発分(VM)は50質量%であり、水分量は10質量%以下であった。得られた乾燥炭を、乾留炉を用いて乾留して乾留炭を得た(乾留工程)。乾留工程における加熱温度は430℃、加熱時間は40分間とした。乾留炭の揮発分(VM)は25質量%であった。
国際連合危険物輸送勧告試験[クラス4、区分4.2(自然発火性物質・自己発熱性物質)]に準じた手法によって、得られた改質炭の自然発火性評価試験を行った。具体的には、金網で形成された、一辺が10cmの立方体形状を有する容器の中に改質炭を入れ、140℃の空気中に保管して発熱温度の経時変化を調べた。結果は、図2の曲線A1(改質炭)に示すとおりであった。
酸化処理工程における加熱温度を210℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして改質炭を製造した。そして、実施例1と同様にして自然発火性評価試験を行った。結果は、図2の曲線A2に示すとおりであった。
実施例1で用いた亜瀝青炭(インドネシア産のアダロ炭)の自然発火性評価試験を実施例1と同様にして行った。結果は、図2の曲線C1に示すとおりであった。
市販のボイラ用の石炭である瀝青炭(オーストラリア産のマウントアーサ炭)の自然発火性評価試験を実施例1と同様にして行った。結果は、図2の曲線C2に示すとおりであった。
酸化処理工程を行わなかったこと以外は、実施例1と同様とした。すなわち、乾留工程で得られた乾留炭の自然発火性評価試験を行った。結果は、図2の曲線E1に示すとおりであった。
酸化処理工程における加熱温度を200℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして改質炭を製造した。そして、実施例1と同様にして自然発火性評価試験を行った。結果は、図2の曲線B1に示すとおりであった。
酸化処理工程における加熱温度を290℃にしたこと以外は、実施例1と同様にして改質炭を製造した。そして、実施例1と同様にして自然発火性評価試験を行った。結果は、図2の曲線B2に示すとおりであった。
実施例1と同様にして乾燥炭を得た。乾燥炭の揮発分(VM)は50質量%、水分量は10質量%以下であった。得られた乾燥炭の自然発火性評価試験を行った。結果は、図2の曲線D1に示すとおりであった。
(比較例5)
市販のボイラ用の石炭である亜瀝青炭(インドネシア産のアダロ炭)を、乾燥器を用いて空気中で乾燥して粒状の乾燥炭(粒径:0.5mm以下)を得た(乾燥工程)。乾燥工程における加熱温度は150℃、加熱時間は30分間とした。乾燥炭の揮発分(VM)は50質量%、水分量は10質量%以下であった。
比較例5の乾燥炭を用いて乾留工程を行い、乾留炭を調製した。乾留工程における加熱温度は430℃、加熱時間は40分間とした。乾留炭の揮発分(VM)は25質量%であった。この乾留炭のDSC測定を比較例5と同様にして行った。結果は、図3の曲線E2に示すとおりであった。
乾留工程における加熱温度を550℃としたこと以外は、比較例6と同様にして乾留炭を調製した。乾留炭の揮発分(VM)は12質量%であった。この乾留炭のDSC測定を比較例5と同様にして行った。結果は、図3の曲線E3に示すとおりであった。
乾留工程における加熱温度を1000℃としたこと以外は、比較例6と同様にして乾留炭を調製した。乾留炭の揮発分(VM)は0質量%であった。この乾留炭のDSC測定を比較例5と同様にして行った。結果は、図3の曲線E4に示すとおりであった。
(実施例3)
比較例6の乾留炭を用いて酸化処理工程を行い、改質炭を製造した。酸化処理の条件は、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気中(酸素濃度:10体積%)、加熱温度240℃、加熱時間40分間とした。製造した改質炭のDSC測定を比較例5と同様にして行った。結果は、図4の曲線A3に示すとおりであった。
比較例6の乾留炭を用いて酸化処理工程を行い、改質炭を製造した。酸化処理の条件は、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気中(酸素濃度:10体積%)、加熱温度260℃、加熱時間40分間とした。製造した改質炭のDSC測定を比較例5と同様にして行った。結果は、図4の曲線A4に示すとおりであった。
比較例6の乾留炭を用いて酸化処理工程を行い、改質炭を製造した。酸化処理の条件は、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気中(酸素濃度:10体積%)、加熱温度200℃、加熱時間40分間とした。製造した改質炭のDSC測定を比較例5と同様にして行った。結果は、図4の曲線B3に示すとおりであった。
比較例6の乾留炭を用いて酸化処理工程を行い、改質炭を製造した。酸化処理の条件は、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気中(酸素濃度:10体積%)、加熱温度300℃、加熱時間40分間とした。製造した改質炭のDSC測定を比較例5と同様にして行った。結果は、図4の曲線B4に示すとおりであった。
(比較例11)
比較例6の乾留炭を、電気炉を用いて、窒素ガス雰囲気中、140℃に昇温した。昇温後、酸化処理工程を行って改質炭を製造した。酸化処理条件は、窒素ガスと酸素ガスの混合ガス雰囲気中(酸素濃度:10体積%)、酸化処理温度140℃、酸化処理時間20分間とした。酸化処理工程時の排ガスを全てサンプリングして平均化し、平均化したガス中のCO2及びCOの濃度を、ガスクロマトグラフ法を用いて測定した。
酸化処理工程における酸化処理温度を200℃にしたこと以外は、比較例11と同様にして改質炭を製造した。比較例11と同様にして酸化処理工程時の排ガス中のCO2及びCOの濃度を分析した。
酸化処理工程における酸化処理温度を220℃にしたこと以外は、比較例11と同様にして改質炭を製造した。比較例11と同様にして酸化処理工程時の排ガス中のCO2及びCOの濃度を分析した。
酸化処理工程における酸化処理温度を240℃にしたこと以外は、比較例11と同様にして改質炭を製造した。比較例11と同様にして酸化処理工程時の排ガス中のCO2及びCOの濃度を分析した。
酸化処理工程における酸化処理温度を260℃にしたこと以外は、比較例11と同様にして改質炭を製造した。比較例11と同様にして酸化処理工程時の排ガス中のCO2及びCOの濃度を分析した。
酸化処理工程における酸化処理温度を300℃にしたこと以外は、比較例11と同様にして改質炭を製造した。比較例11と同様にして酸化処理工程時の排ガス中のCO2及びCOの濃度を分析した。
(比較例14)
酸化処理工程における混合ガス雰囲気の酸素濃度を8体積%にしたこと以外は、比較例12と同様にして改質炭(酸化処理温度:200℃)を製造した。市販の赤外線分光分析計を用いて、製造した改質炭の赤外線分光分析(IR分析)を行った。分析結果は、図6の曲線B5に示すとおりであった。
酸化処理工程における混合ガス雰囲気の酸素濃度を8体積%にしたこと以外は、比較例13と同様にして改質炭(酸化処理温度:300℃)を製造した。そして、比較例14と同様にして製造した改質炭の赤外線分光分析を行った。分析結果は、図6の曲線B6に示すとおりであった。
(比較例16)
比較例6の乾留炭を用いて酸化処理工程を行った。市販の熱重量・示差熱同時分析装置を用いて、酸化処理工程時における重量及び示差熱を測定した。具体的には、乾留炭を分析装置の中に設置して、窒素雰囲気中、140℃まで10℃/分の速度で昇温した。その後、雰囲気を窒素と酸素の混合雰囲気(酸素濃度:10体積%)に切り替えて、酸化処理を開始した。この切り替え時を基準として、熱重量・示差熱同時分析を行った。熱重量分析の結果は図7の曲線B7に、示差熱分析の結果は図8の曲線B7に示すとおりであった。
酸化処理工程における酸化処理温度(混合雰囲気への切り替え温度)を180℃にしたこと以外は、比較例16と同様にして熱重量・示差熱同時分析を行った。熱重量分析の結果は図7の曲線B8に、示差熱分析の結果は図8の曲線B8に示すとおりであった。
酸化処理工程における酸化処理温度(混合雰囲気への切り替え温度)を200℃にしたこと以外は、比較例16と同様にして熱重量・示差熱同時分析を行った。熱重量分析の結果は図7の曲線B9に、示差熱分析の結果は図8の曲線B9に示すとおりであった。
酸化処理工程における酸化処理温度(混合雰囲気への切り替え温度)を220℃にしたこと以外は、比較例16と同様にして熱重量・示差熱同時分析を行った。熱重量分析の結果は図7の曲線A5に、示差熱分析の結果は図8の曲線A5に示すとおりであった。
酸化処理工程における酸化処理温度(混合雰囲気への切り替え温度)を240℃にしたこと以外は、比較例16と同様にして熱重量・示差熱同時分析を行った。熱重量分析の結果は図7の曲線A6に、示差熱分析の結果は図8の曲線A6に示すとおりであった。
酸化処理工程における酸化処理温度(混合雰囲気への切り替え温度)を260℃にしたこと以外は、比較例16と同様にして熱重量・示差熱同時分析を行った。熱重量分析の結果は図7の曲線A7に、示差熱分析の結果は図8の曲線A7に示すとおりであった。
酸化処理工程における酸化処理温度(混合雰囲気への切り替え温度)を300℃にしたこと以外は、比較例16と同様にして熱重量・示差熱同時分析を行った。熱重量分析の結果は図7の曲線B10に、示差熱分析の結果は図8の曲線B10に示すとおりであった。
Claims (6)
- 石炭を300〜650℃で乾留して乾留炭を得る乾留工程と、
前記乾留炭を、200℃を超え且つ240℃以下の温度範囲で10〜60分間酸化処理する酸化処理工程と、を有する、改質炭の製造方法。 - 前記乾留工程の前に、150℃以下で石炭を乾燥する乾燥工程を有し、
前記乾留工程では、前記乾燥工程で乾燥された石炭を乾留する、請求項1に記載の改質炭の製造方法。 - 前記石炭は水分が50質量%以上である、請求項1又は2に記載の改質炭の製造方法。
- 前記乾留工程で得られる前記乾留炭の揮発分は10〜30質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の改質炭の製造方法。
- 前記酸化処理工程で得られる改質炭の揮発分は5〜30質量%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の改質炭の製造方法。
- 前記石炭の乾留によって発生する揮発成分を含むガスを燃焼炉で燃焼する燃焼工程を有し、
前記酸化処理工程では、前記燃焼炉からの酸素を含む排ガスによって前記乾留炭を酸化処理する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の改質炭の製造方法。
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