JPH06179875A - 炭素材用バインダピッチの製法 - Google Patents

炭素材用バインダピッチの製法

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JPH06179875A
JPH06179875A JP4352471A JP35247192A JPH06179875A JP H06179875 A JPH06179875 A JP H06179875A JP 4352471 A JP4352471 A JP 4352471A JP 35247192 A JP35247192 A JP 35247192A JP H06179875 A JPH06179875 A JP H06179875A
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JP
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pitch
coal
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thermal decomposition
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JP4352471A
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English (en)
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Wataru Utaka
亘 右高
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
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Nippon Steel Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【構成】気流層熱分解プロセスで石炭を急速熱分解する
際に、反応炉内の熱分解温度を600℃以上、好ましく
は750℃以上に保ち、かつ熱分解生成物の反応炉内滞
留時間を5秒以下にして得られる石炭タールは、側鎖の
少ない高縮合度で芳香族性が高く、また硫黄分・窒素分
やキノリン不溶分の含有量は少なく、そのまま、あるい
は必要に応じてキノリン不溶分を除去した後、熱改質に
よりバインダピッチを製造する。 【効果】このバインダピッチは、その熱改質時にキノリ
ン不溶分がある程度増加しても、より高級な黒鉛電極・
炭素ないし黒鉛成形体等の製造に、不可欠な高品質バイ
ンダピッチとしての特性が良好である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭の急速熱分解によ
り得られる石炭タールを、新規な原料として用い黒鉛電
極・炭素ないし黒鉛成形体製造用の高品質バインダピッ
チを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、黒鉛電極・炭素ないし黒鉛成形体
等の製造用バインダピッチは、コールタールピッチから
製造されている。バインダピッチはそのβレジン含有量
(本発明では試料のトルエン不溶分含有量からキノリン
不溶分含有量を差し引いた値。)が大きく、またそのQ
I含有量があるレベル以下のものが使用される。周知の
如く、コールタールピッチのβレジン含有量は小さく、
通常熱改質等によりそれを増加させてバインダピッチと
しているものであるが、同時にQI含有量が増加するの
で、かかるQI含有量の増加を阻止するために製法にお
いて、様々な工夫がなされている。
【0003】原料ピッチ中のQIの除去方法としては、
原料ピッチにキノリン・アントラセン油・ナフタレン油
等の芳香族系溶剤にて溶解希釈して粘度を下げ、濾過ま
たは遠心分離によってQIを分離する方法が知られてい
る。しかし、この方法ではQIが粒径10μm以下のコ
ロイド状の微粒子であるため、濾過洩れや遠心分離不完
全により、QIの除去が不完全で、特開昭47−110
30号公報の実施例においても、QI含有量を0.8重
量%まで下げるのがやっとである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように原料である
コールタールピッチのβレジン含有量は小さく、通常熱
改質等によりそれを増加させてバインダピッチとしてい
るものであるが、同時にQI含有量が増加するので、か
かるQI含有量の増加をいかに阻止するかが、バインダ
ピッチの製法における大きな課題の一つであった。ま
た、よりQI含有量の低いバインダピッチの要求に対し
ては、益々この問題の比重は大きく何らかの対応策が望
まれていた。本発明の目的は、石炭を急速熱分解して得
られる液状生成物(以下、石炭タールともいう)を原料
に用いることにより、βレジン含有量が大きくまたその
QI含有量があるレベル以下の性状で、より高級な黒鉛
電極・炭素ないし黒鉛成形体等の製造用高品質バインダ
ピッチを得ることのできる、新しい製法を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】石炭タールを原料石炭に
対して大量に、かつ炭素材製造用バインダピッチ原料に
適するような性状で製造するための主要な技術課題の解
決は、石炭の揮発分を有効に取り出す石炭の急速加熱に
よる熱分解を実現させて、生成する液状生成物の性状
を、側鎖の少ない高縮合度で芳香族性が高くなるよう
に、ある程度高い温度で熱分解させるとともに、熱分解
反応の雰囲気に水素ガスが含まれることで、生成石炭タ
ールの硫黄分や窒素分の含有量を減少させ、かつクラッ
キング・カーボンデポジション等の二次反応が起こるの
を適度に抑制して、QI含有量が少なく、かつ石炭ター
ルの収率低下を防ぐことことが必要であるという知見を
得て、本発明を完成した。
【0006】その要旨とするところは、石炭を急速熱分
解して石炭タールを製造するに際し、反応炉内の熱分解
温度を600℃以上に保ち、かつ熱分解生成物の反応炉
内滞留時間を10秒以下とすることにより液状生成物を
得て、この液状生成物またはこれに含まれるピッチを、
軽質油分の除去と熱処理または熱改質とを行うことを特
徴とする炭素材用バインダピッチの製造方法である。
【0007】石炭の急速熱分解は、粉状の石炭を反応炉
に気流とともに連続的に供給して、石炭の熱分解生成ガ
スを高炉ガス等の低カロリーガスの燃焼排ガスと間接的
に熱交換して加熱した後、反応炉内の石炭流に噴射して
石炭の加熱用ガスとして循環使用するなどの方法が知ら
れている。本発明では、反応炉内の熱分解温度を600
℃以上、好ましくは750℃以上に保ち、かつ熱分解生
成物の反応炉内滞留時間を10秒以下、好ましくは5秒
以下にする。これにより、側鎖の少ない高縮合度で芳香
族性が高くて、硫黄分・窒素分やQI含有量の少ない液
状生成物を得ることができる。
【0008】以下に本発明について説明する。このプロ
セスにおいて原料石炭は石炭乾燥粉砕設備で微粉砕され
た後、石炭フィーダを介してキャリヤーガスによって、
できるだけ固気比の高い状態で搬送され、吹込ノズルに
より熱分解反応炉内に供給されるとともに、別の吹込ノ
ズルを介して吹き込まれる高温の加熱ガスによって、急
速に加熱され瞬時に熱分解反応が完了する。このような
熱分解反応では通常炉内温度は600〜1,000℃に保
つことができる。反応炉からでるチャーを含む固気混相
流の顕熱は、熱回収器によって回収された後、チャーは
ベッセルおよびサイクロンによってガスと分離され、ホ
ットチャーとして系外に排出される。
【0009】一方、サイクロンによりチャーと分離され
たタールを含むガスは、スクラバーおよび集塵機を通し
てタールの回収を行う。集塵機を通ったガスは循環ブロ
ワーにより、一部が石炭フィーダのキャリヤーガスとし
て用いられ、残りの大半は熱回収器を経て循環使用され
る。この循環使用されるキャリヤーガスの流量を調節す
ることにより、熱分解生成物の反応炉内滞留時間を操作
できる。また、熱分解によって生成して循環使用されな
いガスは、ガス精製設備により高カロリーの精製ガスと
なる。
【0010】本発明は、このようなプロセスに石炭を供
給し、反応炉内の熱分解温度を600℃以上、好ましく
は750℃以上に保ち、かつ熱分解生成物の反応炉内滞
留時間を10秒以下になるように反応炉外に排出するこ
とで液状生成物を得て、この液状生成物またはこれに含
まれるピッチを熱改質して、炭素材用バインダピッチを
製造することに特徴がある。
【0011】さらに、バインダピッチ原料のQI含有量
を0.5重量%以下となるよう予め除去すれば、そのピ
ッチを原料として熱改質によりβレジンを増加させる際
に、QI含有量の増加を著しく阻止し得ること、また例
えQI含有量が増加してもそれから得られるバインダピ
ッチは、従来のバインダピッチと著しく異なるものにな
ることから、前項の石炭タールにこの方法を適用すれ
ば、QI含有量のより低い高品質バインダピッチという
要求に対応できる。
【0012】この脱QI法については、特公昭60−3
4599号公報に述べられているように、脱QIしたピ
ッチ(以下脱QIピッチと言う。)のQI含有量が、
0.5重量%以下、好ましくは0.1重量%未満のもの
が必要である。脱QIピッチのQI含有量が0.5重量
%以上であると、熱改質に際しその脱QIピッチのQI
含有量の増加が大きく、目的とするバインダピッチが得
難くなる。しかもQI含有量の数値は同じでも、脱QI
の方法によって、熱改質時のQIの増加に大きな差異を
生じてくる。脱QIする方法が芳香族系溶剤で希釈し
て、濾過または遠心分離する方法では、希釈が充分であ
る程、分離されるQIはQIそのものだけが分離する。
この場合、βレジン成分の損失が少ないという利点はあ
るかも知れないが、βレジン成分の分子量分別は殆ど行
われない。
【0013】好ましい方法は、原料ピッチに芳香族系溶
剤と脂肪族系溶剤とを混合する方法であり、この方法で
は、特に後者の存在によりβレジンの溶解バランスがく
ずれ、その高分子量成分がQI粒子のまわりに、不溶性
物質として析出してきて粒子が数分の1〜数mmと大き
くなり、工業的に極めて有利な静置分離が可能となる。
上記の溶剤の混合に際しては、流動性等の点で一般的に
は常温〜140℃、好ましくは70〜140℃の温度に
て混合する。あまり高温にしても格別効果がなく、却っ
て油蒸気が発生する。
【0014】そればかりでなく、βレジンの高分子量成
分は後の熱改質においては、QIになり易いものである
が、これらが不溶性物質として予め除かれるために、熱
改質においてQI含有量の増加が少ないばかりでなく、
QIとして増加しても当初からのQIと挙動が異なり、
製品である黒鉛電極・炭素ないし黒鉛成形体等の電気比
抵抗・熱膨張係数等の特性に悪影響がないという驚くべ
き差異を生ずる。
【0015】
【作用】本発明の石炭熱分解プロセスでは、熱分解生成
ガスを循環させて熱分解の加熱用ガスとして石炭流に噴
射することで、石炭の加熱速度を毎秒1千〜1万度と非
常に大きくでき、石炭の揮発分を有効に取り出して石炭
タールの生産割合を増加させる。さらに熱分解温度を6
00℃以上、好ましくは750℃以上に保ち、熱分解反
応の雰囲気に水素ガスを40〜60%含むことで、液状
生成物を側鎖の少ない高縮合度で芳香族性が高くて、硫
黄分・窒素分やQI含有量の少ない液状生成物を得、か
つ熱分解生成物の反応炉内滞留時間を10秒以下にする
ことにより、クラッキング・カーボンデポジション等の
二次反応を抑制して、石炭タールの収率低下を防ぐこと
ができる。こうして得られた液状生成物を、そのまま、
あるいは必要によりQIを除去した脱QIピッチを、公
知の方法により熱改質することにより、より高級な黒鉛
電極・炭素ないし黒鉛成形体等の製造に、不可欠な高品
質バインダピッチを製造することができる。
【0016】
【実施例】以下に、実施例により本発明を具体的に説明
するが、本発明はこの実施例によって何ら限定されるも
のではない。本発明のプロセスを用いた石炭の急速熱分
解による石炭タールを経て、高品質バインダピッチの製
造についての実施例を示す。原料石炭としては、豪州産
準瀝青炭Wandoan炭を用いた。その性状は湿分1
0.4%・灰分7.4%・揮発分40.9%で、元素分
析では炭素79%・水素5.8%・硫黄分0.4%・窒
素分0.9%であった。原料石炭は石炭乾燥粉砕設備で
200メッシュ以下が80%以上になるように微粉砕さ
れた後、石炭フィーダを介してキャリヤーガスによって
搬送され、吹込ノズルにより熱分解反応炉内に供給され
るとともに、別の吹込ノズルを介して吹き込まれる高温
の加熱ガスによって、急速に加熱され瞬時に熱分解反応
が完了する。
【0017】このプロセスにおいて、原料石炭の供給量
・固気比(石炭とキャリヤーガスの比)ならびに反応圧
力を所定値に保ちながら、熱分解生成物の反応炉内滞留
時間を4〜5秒として、反応炉内の熱分解温度800℃
で生成した石炭タールを実施例1とし、その石炭タール
を脱QIして得られた脱QIピッチを実施例2および実
施例3とし、それぞれを常圧・360℃で軽質油を留去
してピッチ分を得た。併せて従来のコールタールピッチ
を比較例として表1にまとめた。
【0018】実施例2および実施例3における脱QI条
件は次の通りである。実施例1での石炭タール55重量
%に、芳香族系溶剤としてのアントラセン油20重量
%、また脂肪族系溶剤として石油系軽油25重量%を、
80℃において回転翼式撹拌器で5分間混合後、1時間
静置してデカンテーションにより、QI成分を含む不溶
性物質を分離して上澄液として脱QIピッチを得た。
【0019】
【表1】
【0020】さらに、表1のピッチを用い次の表2に示
すような条件で熱改質した後、常圧・360℃で軽質油
分を留去して、軟化点調整を行いバインダピッチを得
た。得られたバインダピッチの性状も同じく表2にまと
めた。
【0021】
【表2】
【0022】次に、粗粒配合に用いるピッチコークス1
00重量部に、第2表の実施例1・2および比較例のバ
インダピッチを、各々35部配合し混練・成形した後、
焼成炉で1,000℃に焼成したものを、次いでタンマン
炉にて最高3,000℃まで加熱し黒鉛化を行い黒鉛電極
用成形体を得た。得られた黒鉛電極用成形体の特性を、
JIS法により測定した結果を表3にまとめた。
【0023】
【表3】
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、石炭を急速熱分解して
得られる石炭タールを原料として使用することにより、
キノリン不溶分含有量の極めて小さいピッチを熱改質し
て得られたバインダピッチは、その熱改質時にキノリン
不溶分がある程度増加しても、より高級な黒鉛電極・炭
素ないし黒鉛成形体等の製造に、不可欠な高品質バイン
ダピッチとしての特性が、従来品よりもはるかに良好で
ある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭を急速熱分解して石炭タールを製造
    するに際し、反応炉内の熱分解温度を600℃以上に保
    ち、かつ熱分解生成物の反応炉内滞留時間を10秒以下
    とすることにより液状生成物を得て、この液状生成物ま
    たはこれに含まれるピッチを、軽質油分の除去と熱処理
    または熱改質とを行うことを特徴とする炭素材用バイン
    ダピッチの製法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液状生成物またはこれに
    含まれるピッチに、脂肪族系溶剤および芳香族系溶剤を
    添加混合し、常温〜140℃の温度で撹拌し生成した不
    溶性沈澱物を分離除去し、キノリン不溶分含有量が0.
    5重量%未満のピッチ成分を得、このピッチ成分に対し
    て、軽質油分の除去と熱処理または熱改質とを行うこと
    を特徴とする炭素材用バインダピッチの製法。
JP4352471A 1992-12-11 1992-12-11 炭素材用バインダピッチの製法 Withdrawn JPH06179875A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327033A (ja) * 2006-05-10 2007-12-20 Jfe Chemical Corp バインダーピッチおよびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327033A (ja) * 2006-05-10 2007-12-20 Jfe Chemical Corp バインダーピッチおよびその製造方法

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