【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、バインダーの製造方法に関し、更に
詳しくは、コールタールを原料として電極用バイ
ンダーとして有用なバインダーピツチを製造する
方法に関する。
なお、本願明細書において、“未処理コールタ
ール”および“未処理タール”とは、本発明によ
る遠心分離処理および熱処理のいずれにも供され
ていないコールタールおよびタールをそれぞれ意
味する。
主としてコークス炉工場における副産物として
得られるコールタールの性状（特にキノリン不溶
分即ちQI分の含有量）は、コークス炉工場の稼
動状況により左右されるところが大きい。従つ
て、近年の鉄鋼業界における操業率の低下は、必
然的にコールタールの軽質化をもたらしている。
この為、コールタールを原料とする各種電極用バ
インダーピツチの品質が低下しており、重大な問
題となつている。
本発明者は、この様な事態に鑑みて種々研究を
重ねた結果、未処理コールタールを特定条件下に
高温遠心分離して得た固形分を新たな未処理コー
ルタールに混合し、これを特定条件下に熱処理す
る場合には、混合する炭素質の固形分が元来コー
ルタールに含まれているフリーカーボンであり、
コールタール中に均一に分散する為、各種電極用
バインダーとしての優れた物性を有する高品質の
ピツチが得られることを見出し、本発明を完成す
るにいたつた。即ち、本発明は、(i)未処理コール
タールを100〜400℃で遠心分離することにより清
澄液と固形分とを分離する工程、(ii)得られた固形
分を未処理コールタールに添加混合する工程、(iii)
得られた混合物を温度300〜500℃、圧力常圧〜20
Kg／cm2・Ｇの条件下に0.5〜50時間熱処理する工
程、及び(iv)得られた熱処理反応生成物を減圧蒸留
する工程を備えたことを特徴とするバインダーの
製造法に係る。
以下添附図面に示すフローシートを参照しつつ
本発明を更に詳細に説明する。
第１図において、原料コールタールは、タンク
１からライン３を経て脱水塔５に送られ、ここで
得られた脱水タールの大部分は、ライン７を経て
熱処理装置９に送られる。ここで、脱水タールの
一部は、ライン７から分岐するライン１１から遠
心分離機１３に供給され、ライン１５からのQI
分含有固形分（QI分と脱水タールとの混合物、
以下固形分という）とライン１７からの清澄液と
してのQI分を含まないタールとに分離される。
遠心分離操作は、100〜400℃の条件下に行なう。
温度が100℃未満の場合には、QI分の分離が充分
に行なわれ難くなり、一方400℃を上回る場合に
は、タールの熱分解によるガス発生やタールの変
質を生じることがある。遠心分離時の温度は、
200〜350℃がより好ましい。遠心分離機として
は、100〜400℃の温度範囲内で操作可能な各種形
式の装置が使用可能である。遠心力は、通常500
〜4000G程度であり、2000〜3500G程度がより好
ましい。ライン１７からのQI分を含まないター
ルは、更に熱処理及び遠心分離を経て、炭素繊
維、ニードルコークス等の製造原料として有効に
利用される。
熱処理装置９内では、予め混合槽（図示せず）
において混合されたライン７からの未処理の脱水
タールとライン１５からの固形分との混合物が熱
処理される。脱水タールと固形分との混合割合
は、原料コールタール中のQI分含有量、目的と
するバインダーピツチの性状等により異なるが、
通常混合物中のQI分含量が１〜７重量％となる
様にすることが好ましい。熱処理条件は、通常温
度300〜500℃、圧力常圧〜20Kg／cm2・Ｇ、時間
0.5〜50時間である。温度が300℃未満では、コー
ルタール中の各種成分の重縮合反応が充分に進行
し難い為、高品質のピツチを得難く、一方500℃
を上回る場合には、コークス化を生ずる為、運転
操作が困難となり、高品質のピツチも生成し難
い。圧力は、20Kg／cm2・Ｇを上回つても効果のよ
り以上の改善は認められないのに対し、常圧を下
回る場合には、低沸点成分が留出し、ピツチ収率
が低下する。尚、反応温度が高くなれば、反応時
間は通常短縮される。
熱処理反応生成物は、ライン１９を経て公知の
蒸留装置、例えばフラツシユドラム２１に送ら
れ、夫々の用途に応じて軟化点を調整される。か
くして得られるピツチは、原料コールタールの品
位の如何にかかわらず、アルミニウム精錬用電
極、黒鉛電極等の電極用バインダーピツチに好適
の高品質のものとなる。
尚、第１図においては、遠心分離機１３は、ラ
イン７から分岐して設けられているが、遠心分離
機を全く独立して設け、得られた固形分をライン
７内で脱水タールに添加混合しても良いことは、
言うまでもない。
本発明によれば、以下の如き効果が達成され
る。
(i) 原料コールタールの性状にかかわらず、高品
位のバインダーが得られる。
(ii) 遠心分離により固形分を分離した残余のQI
分を含まないタールは、各種の炭素材の原料と
して有用である。
(iii) 脱水タールに固形分を混合し、更に熱処理を
行なうので、炭化歩どまりが高い。
実施例 １
脱水したコールタール（QI分２重量％）を高
温遠心分離し、清澄液（QI分トレース）と固形
分（QI分35重量％）とに分離した。遠心分離機
としては、保有容量40の横型遠心分離機を使用
し、回転数3000rpm、遠心力2280G、温度205℃、
処理量1ton／hrの条件下に操作した。
次いで上記と同様の未処理の脱水コールタール
100重量部に上記固形分７重量部を加えた混合物
（QI分４重量％）を温度360℃、圧力15Kg／cm2・
Ｇで3.5時間熱処理した後、蒸留により、第１表
に示す性状を有するピツチを得た。ピツチの収率
は、固形分混合後のコールタール基準で60％であ
つた。
The present invention relates to a method for manufacturing a binder, and more particularly, to a method for manufacturing a binder pitch useful as a binder for electrodes using coal tar as a raw material. In the present specification, "untreated coal tar" and "untreated tar" refer to coal tar and tar that have not been subjected to either centrifugation treatment or heat treatment according to the present invention, respectively. The properties of coal tar (particularly the content of quinoline insoluble matter, ie, QI component) obtained mainly as a by-product in a coke oven factory are largely influenced by the operating conditions of the coke oven factory. Therefore, the recent decline in operation rates in the steel industry has inevitably led to lighter coal tar.
For this reason, the quality of binder pitches for various electrodes made from coal tar has deteriorated, which has become a serious problem. In view of this situation, the inventor of the present invention has conducted various researches, and as a result, the present inventor has conducted a high-temperature centrifugal separation of untreated coal tar under specific conditions, mixed the solids obtained with new untreated coal tar, and then When heat-treated under specific conditions, the carbonaceous solid content to be mixed is free carbon originally contained in coal tar,
It was discovered that since it is uniformly dispersed in coal tar, a high quality pitch having excellent physical properties as a binder for various electrodes can be obtained, and the present invention was completed. That is, the present invention comprises (i) a step of separating a clear liquid and a solid content by centrifuging untreated coal tar at 100 to 400°C; (ii) adding the obtained solid content to the untreated coal tar. (iii) mixing;
The resulting mixture was heated to a temperature of 300 to 500℃ and a pressure of normal pressure to 20℃.
The present invention relates to a method for producing a binder, which comprises a step of heat treatment for 0.5 to 50 hours under conditions of Kg/cm 2 ·G, and (iv) a step of distilling the obtained heat treatment reaction product under reduced pressure. The present invention will be described in more detail below with reference to flow sheets shown in the accompanying drawings. In FIG. 1, raw coal tar is sent from a tank 1 to a dehydration tower 5 via a line 3, and most of the dehydrated tar obtained here is sent to a heat treatment device 9 via a line 7. Here, a part of the dehydrated tar is supplied to the centrifugal separator 13 from line 11 branching from line 7, and QI from line 15 is
solid content (mixture of QI content and dehydrated tar,
(hereinafter referred to as solid content) and tar containing no QI content as a clear liquid from line 17.
The centrifugation operation is performed under conditions of 100 to 400°C.
If the temperature is less than 100°C, it will be difficult to separate the QI component sufficiently, while if it exceeds 400°C, gas generation or tar alteration may occur due to thermal decomposition of the tar. The temperature during centrifugation is
200-350°C is more preferable. As a centrifuge, various types of devices that can be operated within a temperature range of 100 to 400°C can be used. Centrifugal force is usually 500
~4000G approximately, and approximately 2000~3500G is more preferable. The QI-free tar from line 17 is further subjected to heat treatment and centrifugation, and is effectively used as a raw material for producing carbon fibers, needle coke, and the like. In the heat treatment equipment 9, a mixing tank (not shown) is prepared in advance.
The mixture of untreated dehydrated tar from line 7 and solids from line 15 mixed in is heat treated. The mixing ratio of dehydrated tar and solid content varies depending on the QI content in the raw coal tar, the properties of the target binder pitch, etc.
It is usually preferable that the QI content in the mixture is 1 to 7% by weight. Heat treatment conditions are usually temperature 300 to 500℃, pressure normal pressure to 20Kg/ cm2・G, and time.
0.5-50 hours. If the temperature is less than 300℃, the polycondensation reaction of various components in coal tar will not proceed sufficiently, making it difficult to obtain high-quality pitch;
If the amount exceeds 100%, coking occurs, making operation difficult and making it difficult to produce high-quality pitch. Even if the pressure exceeds 20 Kg/cm 2 ·G, no further improvement in the effect is observed, whereas if the pressure is below normal pressure, low-boiling components are distilled out and the pitchch yield decreases. Note that the higher the reaction temperature, the shorter the reaction time. The heat-treated reaction product is sent via line 19 to a known distillation device, such as a flash drum 21, and its softening point is adjusted depending on the respective use. The pitch thus obtained is of high quality and is suitable for use as a binder pitch for electrodes such as aluminum refining electrodes and graphite electrodes, regardless of the quality of the raw material coal tar. In FIG. 1, the centrifugal separator 13 is provided branching off from the line 7, but the centrifugal separator is provided completely independently and the obtained solid content is added to the dehydrated tar within the line 7. Things that can be mixed are:
Needless to say. According to the present invention, the following effects are achieved. (i) A high-quality binder can be obtained regardless of the properties of the raw material coal tar. (ii) QI remaining after solids are separated by centrifugation.
Tar that does not contain carbon is useful as a raw material for various carbon materials. (iii) Since solids are mixed with dehydrated tar and then heat treated, the carbonization yield is high. Example 1 Dehydrated coal tar (QI content: 2% by weight) was subjected to high-temperature centrifugation and separated into a clear liquid (QI content trace) and a solid content (QI content: 35% by weight). A horizontal centrifuge with a capacity of 40 was used as the centrifuge, with a rotation speed of 3000 rpm, a centrifugal force of 2280 G, and a temperature of 205°C.
The operation was carried out under conditions of a throughput of 1 ton/hr. Then untreated dehydrated coal tar as above
A mixture of 100 parts by weight and 7 parts by weight of the above solid content (QI content 4% by weight) was heated at a temperature of 360°C and a pressure of 15 kg/cm 2 .
After heat treatment with G for 3.5 hours, pitch was distilled to obtain pitch having the properties shown in Table 1. The yield of pituti was 60% based on the coal tar after mixing the solid content.
【表】
実施例 ２
脱水コールタール（QI分２重量％）を実施例
１と同様の遠心分離機を使用して清澄液（QI分
トレース）と固形分（QI分33重量％）とに分離
した。遠心分離条件は、回転数3000rpm、遠心力
2280G、温度200℃、処理量1ton／hrであつた。
得られた固形分５重量部と上記と同様の未処理
の脱水コールタール100重量部とからなる混合物
（QI分3.4重量％）を温度404℃、圧力15Kg／cm2・
Ｇで5.2時間熱処理した後、蒸留により、第２表
に示す性状のピツチを得た。ピツチの収率は、固
形分混合後のコールタール基準で58％であつた。[Table] Example 2 Dehydrated coal tar (QI content 2% by weight) was separated into clear liquid (QI content trace) and solid content (QI content 33% by weight) using the same centrifuge as in Example 1. did. Centrifugation conditions are rotation speed 3000 rpm, centrifugal force.
The temperature was 2280G, 200℃, and the throughput was 1ton/hr. A mixture (QI content 3.4% by weight) consisting of 5 parts by weight of the obtained solid content and 100 parts by weight of the same untreated dehydrated coal tar as above was heated at a temperature of 404°C and a pressure of 15Kg/cm 2 .
After heat treatment with G for 5.2 hours, pitch was distilled to obtain pitch having the properties shown in Table 2. The yield of pituti was 58% based on the coal tar after mixing the solid content.
【表】【table】
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は、本発明方法の概要を示すフローシー
トである。
１はコールタールタンク、５は脱水塔、９は熱
処理装置、１３は遠心分離機、２１はフラツシユ
ドラム。
FIG. 1 is a flow sheet showing an overview of the method of the present invention. 1 is a coal tar tank, 5 is a dehydration tower, 9 is a heat treatment device, 13 is a centrifugal separator, and 21 is a flash drum.