JPH06184552A - Rapid thermal cracking of coal - Google Patents

Rapid thermal cracking of coal

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JPH06184552A
JPH06184552A JP33921492A JP33921492A JPH06184552A JP H06184552 A JPH06184552 A JP H06184552A JP 33921492 A JP33921492 A JP 33921492A JP 33921492 A JP33921492 A JP 33921492A JP H06184552 A JPH06184552 A JP H06184552A
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JP
Japan
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coal
gas
rapid
radiation
particles
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JP33921492A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Sakawa
光弘 坂輪
Katsuhiko Shiraishi
勝彦 白石
Yoshihisa Sakurai
義久 桜井
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

PURPOSE:To control the product without changing the type of coal by irradiating coal with a radiation at a specified dose and subjecting the irradiated coal to rapid thermal cracking. CONSTITUTION:Coal irradiated with a radiation at a does of 10<3>R or above is fed to a coal hopper 4 and ground to a particles of a grain size of 500mum or below. The particles are allowed to fall and fed to a thermal cracking reactor 2 through a feeder 3. A coal gas is sent from a pipe 35 to adjust the feed rate of coal particles. The coal particles are mixed with an atmospheric gas preheated with a preheater 6 and thermally cracked during fall through the reactor 2 in an inert atmosphere under a pressure of 10atm or below at a temperature rise rate of 10<3> deg.C/min or above for a residence time of 0.5-10sec. The maximum temperature of the atmospheric gas is 700-1100 deg.C. The solid component is collected in char vessels 15 and 18, and the tar component is collected in tar pots 19a to 19c, while the low-temperature gas component is recovered through a gas meter 21. According to this process, the yields of the desired gaseous, liquid and solid products can be increased without changing the type of the coal used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、新規な石炭急速熱分解
方法に関するものである。さらに詳述すれば、石炭の急
速熱分解において、石炭を事前に処理し、有効な生成物
を多量に得ることのできる石炭急速熱分解方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel coal rapid pyrolysis method. More specifically, the present invention relates to a rapid coal pyrolysis method capable of preliminarily treating coal to obtain a large amount of effective products in the rapid pyrolysis of coal.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、石炭からコークスを製造する技
術、液体および気体を主産物とする石炭の液化およびガ
ス化技術がある。例えば、米国のHygas(Institut
e of GasTechnology)では、1010℃で70気圧程度
での流動層でのガス化、日本のNEDOでの石炭複合発
電では、1300〜1600℃で20〜30気圧でのガ
ス化を行っている。しかしながらコークスを除いて、石
炭の液化およびガス化技術は、いずれも高温、高圧下で
行われている。
2. Description of the Related Art Currently, there are technologies for producing coke from coal, and technologies for liquefying and gasifying coal whose main products are liquid and gas. For example, Hygas (Institut
In e of Gas Technology), gasification in a fluidized bed at 1010 ° C. and about 70 atm is performed, and in coal combined cycle power generation at NEDO in Japan, gasification is performed at 1300 to 1600 ° C. at 20 to 30 atm. However, with the exception of coke, coal liquefaction and gasification technologies are both carried out under high temperature and high pressure.

【0003】そこで本発明者らは、上記石炭の液化およ
びガス化技術において、石炭から有用な生成物を効率よ
く生産する技術について鋭意研究した結果、石炭を特定
の昇温速度で急速加熱することにより、極めて低圧な状
態でも従来必要とされた200気圧程度の加圧下と同じ
程度の有用な気体、液体および固体生成物が得られるこ
とを知り、この知見に基づき、高圧下で石炭の液化およ
びガス化を行うことのできる技術として、石炭を10気
圧以下で103 ℃/min以上の昇温速度で急速に加熱
することによる石炭の急速熱分解方法を見出だした。
Accordingly, the inventors of the present invention have earnestly studied a technique for efficiently producing a useful product from coal in the above-mentioned coal liquefaction and gasification techniques, and as a result, rapidly heat the coal at a specific heating rate. According to this finding, it is possible to obtain useful gas, liquid, and solid products at the same level as under the pressure of about 200 atm, which is conventionally required even under extremely low pressure, and based on this finding, liquefaction of coal under high pressure and As a technique capable of performing gasification, a rapid thermal decomposition method of coal was found by rapidly heating coal at a temperature rising rate of 10 3 ° C / min or more at 10 atm or less.

【0004】上記方法により石炭を急速熱分解処理する
ことにより、固体(主にチャー)、液体および気体が生
成し、これらの生成物はそれぞれの用途に応じて有効利
用することができるものである。
By rapidly pyrolyzing coal by the above method, solids (mainly char), liquids and gases are produced, and these products can be effectively used according to their respective uses. .

【0005】しかしながら、上記石炭の急速熱分解で
は、各生成物を制御するのに、主に、石炭銘柄を変える
ことで対応しなければならず、このため、該生成物の制
御範囲が狭く限定されるだけでなく、ロットを変えるこ
とにより、石炭銘柄ごとに貯蔵庫を設置しなければなら
ず、さらに粉砕などの処理においても、石炭銘柄ごとに
安定した特性の生成物を確保するために、例えばロット
を変えるごとに粉砕機等の洗浄等を行い前ロットの石炭
が混入しないようにする必要があり、設備的にも作業的
にも負荷がかかるという問題がある。
However, in the above-mentioned rapid pyrolysis of coal, it is necessary to control each product mainly by changing the coal brand, and therefore the control range of the product is narrow and limited. In addition to that, by changing the lot, a storage must be installed for each coal brand, and in processing such as crushing, in order to ensure products with stable characteristics for each coal brand, for example, Each time the lot is changed, it is necessary to wash the crusher and the like to prevent the coal of the previous lot from mixing in, which causes a problem in terms of equipment and work.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような本発明者らによりなされた新規な石炭急速熱分解
技術における諸問題を解決するために、石炭を事前に処
理することにより、石炭銘柄を変えることなく、生成物
の制御を行うことのできる石炭急速熱分解方法を提供す
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to treat coal in advance in order to solve various problems in the novel rapid coal pyrolysis technology made by the present inventors. It is intended to provide a rapid coal pyrolysis method capable of controlling a product without changing a coal brand.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、石炭を事前に処理することにより、
石炭銘柄を変えることなく、生成物の制御を行うことの
できる石炭急速熱分解方法について鋭意研究した結果、
石炭に放射線を照射することにより化学反応がおこり、
石炭性状が変化することに着目し、石炭の急速熱分解の
原料石炭の事前処理技術に放射線照射を応用すべく種々
検討した結果、石炭に放射線を照射する際の雰囲気によ
り化学反応が異なり、石炭性状も異なるため得られる急
速熱分解生成物も大きく異なることを見出だしたもので
あり、この知見によれば、還元雰囲気下で照射する場合
には、炭素骨格構造が芳香族に富む多環構造の高分子で
ある石炭が放射線により分解され、該分解された石炭分
子(例えば、多環構造の高分子の結合が切れて単環構造
の分子に分解されたもの等)に活性水素原子が付加する
ことで該石炭が低分子化された石炭性状となるため、該
石炭を用いて急速熱分解するとタールおよびガスの収率
を増加することができ、反対に、酸化雰囲気下で照射す
る場合には、上記多環構造の高分子である石炭が放射線
により分解され、該分解された石炭分子と活性酸素原子
が架橋することで、該石炭が高分子化された石炭性状と
なるため、該石炭を用いて急速熱分解すると重質タール
およびチャーの収率を増加することができるものであ
り、こうした知見に基づき本発明を完成するに至ったも
のである。
In order to achieve the above-mentioned object, the inventors of the present invention treated the coal in advance,
As a result of diligent research on a rapid coal pyrolysis method capable of controlling products without changing the coal brand,
By irradiating coal with radiation, a chemical reaction occurs,
Focusing on the change in coal properties, various studies were conducted to apply radiation to the pretreatment technology of raw coal for rapid pyrolysis of coal.As a result, the chemical reaction differs depending on the atmosphere when the coal is exposed to radiation. It was discovered that the rapid thermal decomposition products obtained due to different properties also differ greatly.According to this finding, when irradiation is carried out in a reducing atmosphere, the carbon skeleton structure is a polycyclic structure rich in aromatic compounds. Is decomposed by radiation, and an active hydrogen atom is added to the decomposed coal molecule (for example, the one in which the polycyclic structure polymer bond is broken and decomposed into a monocyclic structure molecule). By doing so, the coal becomes a low molecular weight coal property, so that the yield of tar and gas can be increased by rapid thermal decomposition using the coal, and conversely, when irradiation is performed in an oxidizing atmosphere. Is above Radiation decomposes coal, which is a polymer with a ring structure, and the decomposed coal molecules and active oxygen atoms are crosslinked, resulting in polymerized coal properties. Pyrolysis can increase the yields of heavy tar and char, and the present invention has been completed based on these findings.

【0008】すなわち、本発明の目的は、(1)石炭に
103 レントゲン以上の放射線を照射したのち、該石炭
を急速熱分解させることを特徴とする石炭の急速熱分解
方法により達成される。
That is, the object of the present invention is achieved by (1) a rapid pyrolysis method for coal, which comprises irradiating coal with radiation of 10 3 roentgen or more and then rapidly pyrolyzing the coal.

【0009】また、本発明の他の目的は、(2)石炭の
急速熱分解工程において、該石炭を10気圧以下で10
3 ℃/min以上の昇温速度で急速に加熱するものであ
る上記(1)に示す石炭の急速熱分解方法によっても達
成される。
Another object of the present invention is (2) in the rapid thermal decomposition step of coal, wherein the coal is used at 10 atm or less for 10 times or less.
It can also be achieved by the rapid coal pyrolysis method described in (1) above, in which heating is performed rapidly at a temperature rising rate of 3 ° C./min or more.

【0010】さらに、本発明の他の目的は、(3)石炭
の急速熱分解工程における前記石炭が、500μm以下
の粒度の粒子状である上記(1)または(2)に示す石
炭の急速熱分解方法によっても達成される。
Another object of the present invention is (3) the rapid thermal decomposition of coal in the rapid thermal decomposition step of coal as described in (1) or (2) above, wherein the coal is in the form of particles having a particle size of 500 μm or less. It can also be achieved by a decomposition method.

【0011】さらにまた、本発明の他の目的は、(4)
石炭の急速熱分解工程における雰囲気ガスの最高温度が
700〜1100℃である上記(1)ないし(3)のい
ずれか一つに示す石炭の急速熱分解方法によっても達成
される。
Still another object of the present invention is (4)
It is also achieved by the rapid coal pyrolysis method described in any one of (1) to (3) above, in which the maximum temperature of the atmospheric gas in the rapid coal pyrolysis step is 700 to 1100 ° C.

【0012】[0012]

【作用】本発明の石炭の急速熱分解方法では、予め石炭
に放射線を酸化または還元雰囲気下で照射して化学反応
させ石炭性状を任意に変化させ、該石炭性状の変化した
石炭を新規な急速熱分解方法を用いて急速に加熱するこ
とにより、石炭銘柄を変えることなく、目的とする生成
物の収率を必要に応じて増加、変更でき、急速熱分解生
成物の制御を自在に行うことができるものである。
In the method for rapid thermal decomposition of coal of the present invention, the coal is preliminarily irradiated with radiation in an oxidizing or reducing atmosphere to cause a chemical reaction to arbitrarily change the coal property, and the coal having the changed coal property is subjected to a novel rapid reaction. By rapidly heating using a pyrolysis method, the yield of the desired product can be increased or changed as needed without changing the coal brand, and the rapid pyrolysis products can be freely controlled. Is something that can be done.

【0013】こうした本発明に係る石炭急速熱分解方法
において、石炭を急速熱分解する前に、該石炭を事前処
理する方法としては、石炭を103 レントゲン以上、好
ましくは104 〜106 レントゲンの放射線で照射する
ものである。該放射線照射が103 レントゲン未満であ
る場合には、十分な石炭性状の変化を行うことができ
ず、該石炭を用いて急速熱分解を行っても、目的とする
生成物の収率を増加することができず好ましくない。
In such a rapid coal pyrolysis method according to the present invention, as a method for pretreating the coal before the rapid pyrolysis of the coal, the coal is treated with 10 3 roentgen or more, preferably 10 4 to 10 6 roentgen. It is irradiated with radiation. If the radiation irradiation is less than 10 3 roentgen, sufficient change in coal properties cannot be achieved, and even if rapid thermal decomposition is performed using the coal, the yield of the target product is increased. It cannot be done and is not preferable.

【0014】上記放射線の照射時の雰囲気としては、目
的とする急速熱分解生成物により任意に選ばれるもので
あるが、該急速熱分解生成物として軽質タールおよびガ
スの収率を増加させる場合には、還元雰囲気下で照射す
る。該還元雰囲気下で照射することにより、石炭が低分
子化されるために、該石炭を用いて急速熱分解する場合
に軽質タールおよびガスの収率を増加することができる
ものである。該還元雰囲気ガスとしては、特に限定され
るものでなく、例えば、水素、アンモニアまたは一酸化
炭素ガスなどを用いることができる。また、上記生成物
として重質タールおよびチャーの収率を増加させる場合
には、酸化雰囲気下で照射する。該酸化雰囲気下で照射
することにより、石炭が高分子化されるめに、該石炭を
用いて急速熱分解する場合に重質タールおよびチャーの
収率を増加することができるものである。該酸化雰囲気
ガスとしては、特に限定されるものでなく、例えば、酸
素、空気または酸素富化空気などの雰囲気で、好ましく
は経済的に安価な空気雰囲気を用いることができる。
The atmosphere at the time of irradiation with the above-mentioned radiation is arbitrarily selected depending on the desired rapid thermal decomposition product, and when the yield of light tar and gas is increased as the rapid thermal decomposition product. Irradiate in a reducing atmosphere. By irradiating under the reducing atmosphere, the molecular weight of coal is lowered, so that the yield of light tar and gas can be increased in the case of rapid thermal decomposition using the coal. The reducing atmosphere gas is not particularly limited, and for example, hydrogen, ammonia, carbon monoxide gas or the like can be used. Further, when increasing the yields of heavy tar and char as the above products, irradiation is performed in an oxidizing atmosphere. By irradiating under the oxidizing atmosphere, the coal is polymerized and the yield of heavy tar and char can be increased when the coal is rapidly pyrolyzed. The oxidizing atmosphere gas is not particularly limited, and for example, an atmosphere of oxygen, air, oxygen-enriched air, or the like, preferably an economically inexpensive air atmosphere can be used.

【0015】さらに、上記放射線としては、コバルト6
0等を線源として得られるγ線、β線、電子線またはX
線などの比較的高エネルギーな放射線を利用することが
できる。さらに線源には原子炉の運転や核燃料再処理等
により生じる放射性廃棄物等も有効利用することができ
る。
Further, as the above-mentioned radiation, cobalt 6
Γ rays, β rays, electron beams or X rays obtained by using 0 etc. as a radiation source
It is possible to use relatively high energy radiation such as rays. Further, radioactive wastes generated by nuclear reactor operation and nuclear fuel reprocessing can be effectively used as a radiation source.

【0016】また、石炭に放射線を照射する装置として
は、特に限定されるものでなく、既存の放射線装置が利
用でき、例えば、周囲を鉛で遮蔽した水槽中に設けられ
た円筒型でβ線など特定な放射線のみ透過することもで
きる固定装置にコバルト60等の線源を装填し、被照射
物を該水槽上部から吊り下げ、これを調節することで該
円筒中空部分に該被照射物を出し入れできるような構造
の装置などが挙げられる。ここで水中に放射線源を置い
たのは、水を冷却剤および減速剤等に用いることができ
好ましいからである。また、上記放射線照射を行う際の
温度条件としては、放射線源が高温により溶融する等の
危険性を防止する観点から、通常、室温(水中の場合に
は常温)で用いることが望ましい。また、圧力条件も特
に規定する必要はなく常圧で行うことができる。
The apparatus for irradiating the coal with radiation is not particularly limited, and an existing radiation apparatus can be used. For example, a cylindrical β-ray provided in a water tank whose periphery is shielded by lead. For example, a radiation source such as cobalt 60 is loaded into a fixing device capable of transmitting only specific radiation, and an object to be irradiated is suspended from the upper portion of the water tank, and by adjusting this, the object to be irradiated is placed in the hollow cylindrical portion. An example of such a device is a device that can be taken in and out. The reason why the radiation source is placed in water is that water is preferable because it can be used as a cooling agent and a moderator. In addition, as a temperature condition for performing the radiation irradiation, it is usually desirable to use room temperature (normal temperature in the case of water) from the viewpoint of preventing the risk of melting the radiation source due to high temperature. Further, the pressure condition does not have to be specified in particular, and the pressure may be normal pressure.

【0017】なお、本発明の石炭の急速熱分解方法にお
いて使用される原料石炭としては、特に限定されるもの
でなく、無煙炭、半無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭等
が利用できる。好ましくは、比較的容易に入手でき、コ
スト的にも安価な石炭である。
The raw material coal used in the rapid coal pyrolysis method of the present invention is not particularly limited, and anthracite, semi-anthracite, bituminous coal, subbituminous coal, lignite and the like can be used. Coal is preferable because it is relatively easily available and is inexpensive.

【0018】また該原料石炭の粒度としては、特に限定
されるものでなく、一般市場で入手できるものであれば
よい。
The particle size of the raw coal is not particularly limited, and may be any that can be obtained on the general market.

【0019】次に、本発明の石炭の急速熱分解方法にお
ける実施態様に基づき、より詳細に説明する。
Next, a more detailed description will be given based on an embodiment of the rapid coal pyrolysis method of the present invention.

【0020】図1は、本発明に係る石炭の急速熱分解方
法に用いられる石炭急速熱分解装置の一実施態様の構成
を模式的に表わす使用状態図である。
FIG. 1 is a use state diagram schematically showing the construction of an embodiment of a rapid coal pyrolysis apparatus used in the rapid coal pyrolysis method according to the present invention.

【0021】図1に示すように本発明に係る石炭急速熱
分解装置1としては、まず熱分解反応器2があり、該熱
分解反応器2上部には、フィーダー3を介して石炭ホッ
パー4が設置されている。また該熱分解反応器2の上部
側面にはガス供給口5が設けられ、該ガス供給口5とガ
ス予熱管6のガス排気口7とが配管8により連結されて
いる。また、ガス予熱管6のガス供給口9はガスボンベ
10に配管11により連結されている。さらに、熱分解
反応器2およびガス予熱管6の側面外周部より一定間隔
を開けて全周に加熱器として反応器ヒータ12および予
熱管ヒータ13がそれぞれ配置されている。
As shown in FIG. 1, as a coal rapid thermal decomposition apparatus 1 according to the present invention, there is a thermal decomposition reactor 2, and a coal hopper 4 is provided above a thermal decomposition reactor 2 via a feeder 3. is set up. A gas supply port 5 is provided on the upper side surface of the thermal decomposition reactor 2, and the gas supply port 5 and the gas exhaust port 7 of the gas preheating pipe 6 are connected by a pipe 8. The gas supply port 9 of the gas preheating pipe 6 is connected to the gas cylinder 10 by a pipe 11. Further, a reactor heater 12 and a preheating tube heater 13 are arranged as heaters along the entire circumference of the pyrolysis reactor 2 and the gas preheating pipe 6 with a certain distance from the side surface outer peripheral portions.

【0022】また、熱分解反応器2の下部には石炭の生
成物取出口14が設けられ、該生成物取出口14とチャ
ーベッセル15とが配管16で連結されている。同様に
チャーベッセル15から順にサイクロン17付きチャー
ベッセル18、第1のタールポット19a、第2のター
ルポット19b、第3のタールポット19c、タールフ
ィルター20およびガスメーター21を経てガス分析器
(図示せず)がそれぞれ配管22、23、24、25、
26および27により連結されている。また該配管16
の外周部には熱交換用の配管28が設置され、該配管2
8の一端は上記配管11経路上に3ポート切換弁29に
より連結されており、また該配管28の経路上にはブロ
アー30が設けられて、該配管28の他端は上記配管2
7と3ポート切換弁31により連結されている。さらに
配管23の外周部には水冷式冷却管32が配置されてい
る。
A coal product outlet 14 is provided in the lower portion of the thermal decomposition reactor 2, and the product outlet 14 and the char vessel 15 are connected by a pipe 16. Similarly, from the char vessel 15 through the char vessel 18 with the cyclone 17, the first tar pot 19a, the second tar pot 19b, the third tar pot 19c, the tar filter 20 and the gas meter 21, a gas analyzer (not shown). ) Are pipes 22, 23, 24, 25, respectively.
Connected by 26 and 27. In addition, the pipe 16
A pipe 28 for heat exchange is installed on the outer peripheral portion of the pipe 2.
One end of 8 is connected to the path of the pipe 11 by a 3-port switching valve 29, and a blower 30 is provided on the path of the pipe 28, and the other end of the pipe 28 is connected to the pipe 2
7 and 3 port switching valve 31 are connected. Further, a water cooling type cooling pipe 32 is arranged on the outer peripheral portion of the pipe 23.

【0023】また、上記ブロアー30から3ポート切換
弁31までの配管28から分岐した配管33は、ガスメ
ーター21と3ポート切換弁31との間の配管27に接
続されており、該配管33の経路上には開閉弁34が設
けられている。また、上記フィーダー3および石炭ホッ
パー4には、ブロアー30の送風口側の配管28より分
岐した配管35が接続されている。
The pipe 33 branched from the pipe 28 from the blower 30 to the 3-port switching valve 31 is connected to the pipe 27 between the gas meter 21 and the 3-port switching valve 31, and the route of the pipe 33. An opening / closing valve 34 is provided above. A pipe 35 branched from the blower port side pipe 28 of the blower 30 is connected to the feeder 3 and the coal hopper 4.

【0024】上記構成を有する石炭急速熱分解装置1を
使用して、本発明の方法に基づいて石炭銘柄を変えるこ
となく、目的とする気体、液体または固体生成物の収率
を必要に応じて増加、変更できるように、該生成物の制
御を自在に行うべく、上述の放射線を照射処理した石炭
を急速熱分解するには、まず石炭ホッパー4に上記放射
線で照射処理された石炭を装入し、フィーダー3を通し
て熱分解反応器2に落下装入する。なお上記フィーダー
3および石炭ホッパー4には、必要とする生成物の内容
にあわせて配管35より一定量の石炭ガスを送風するこ
とで、該石炭の攪拌を行い粉砕を容易ならしめ、熱分解
反応器2への該石炭粒子の落下装入速度の調整にも利用
することができる。
Using the rapid coal pyrolysis apparatus 1 having the above-mentioned structure, the yield of the desired gas, liquid or solid product can be obtained as needed without changing the coal brand based on the method of the present invention. In order to control the product freely so that it can be increased or changed, in order to rapidly pyrolyze the radiation-treated coal, the coal hopper 4 is first charged with the radiation-treated coal. Then, it is dropped into the pyrolysis reactor 2 through the feeder 3. It should be noted that the feeder 3 and the coal hopper 4 are blown with a fixed amount of coal gas from the pipe 35 in accordance with the content of the required product, whereby the coal is agitated to facilitate the crushing and the thermal decomposition reaction. It can also be used for adjusting the dropping and charging speed of the coal particles into the vessel 2.

【0025】続いて、予め所定の温度にヒータ12によ
り加熱された熱分解反応器2内に落下装入された該石炭
粒子は、上記該ガス供給口5より供給されるガス予熱管
6により約500〜1100℃程度に予熱された雰囲気
ガスと混合され不活性または還元性雰囲気下で、10気
圧以下で103 ℃/min以上の昇温速度で、滞留時間
0.5〜10秒の範囲内で熱分解反応器2内を落下させ
ることにより熱分解処理される。
Subsequently, the coal particles dropped into the pyrolysis reactor 2 which has been heated by the heater 12 to a predetermined temperature in advance are discharged by the gas preheating pipe 6 supplied from the gas supply port 5. Mixing with atmospheric gas preheated to about 500 to 1100 ° C., in an inert or reducing atmosphere, at a heating rate of 10 3 ° C./min or more at 10 atm or less, and a residence time within a range of 0.5 to 10 seconds Then, the thermal decomposition treatment is performed by dropping the inside of the thermal decomposition reactor 2.

【0026】その後、配管16を通過する際に配管28
の石炭ガスとの熱交換により熱分解された石炭の生成物
は、約300〜700℃まで冷却され、上記チャーベッ
セル15で該石炭生成物中の固体成分(主にチャー)が
捕集され、続いてサイクロン17に送られ石炭の生成物
としてのガス化成分に一部残留している該石炭生成物中
の固体成分を完全にチャーベッセル18で捕集する。
Thereafter, when passing through the pipe 16, the pipe 28
The product of coal pyrolyzed by heat exchange with the coal gas is cooled to about 300 to 700 ° C., and the solid component (mainly char) in the coal product is collected by the char vessel 15, Subsequently, the solid component in the coal product, which is sent to the cyclone 17 and partially remains in the gasification component as the product of coal, is completely collected by the char vessel 18.

【0027】続いて、固体成分の除かれた上記ガス化成
分を、配管23を通過させる際に水冷式冷却管32によ
り約10〜100℃まで冷却してタールポット19aに
送り、該ガス化成分の一部をタール成分(液状生成物)
として捕集し、同様にして順次タールポット19b、1
9cで凝縮させて、ほぼ完全にタール成分を捕集した
後、タールフィルター20で完全にタール成分を捕集す
る。
Subsequently, the gasified component from which the solid component has been removed is cooled to about 10 to 100 ° C. by the water cooling type cooling pipe 32 when passing through the pipe 23 and sent to the tar pot 19a, where the gasified component is supplied. Part of tar component (liquid product)
As a tar pot 19b, 1
After being condensed in 9c to almost completely collect the tar component, the tar filter 20 completely collects the tar component.

【0028】その後、石炭の生成物の残りである低温の
ガス化成分は、ガスメーター21を経てガス分析器(図
示せず)に送りベンゼン、トルエン、キシレン(BT
X)および炭化水素ガス(HCG)として捕集するか、
あるいは該低温のガス化成分を3ポート切換弁31を調
節することにより、ガス予熱管6を経て熱分解反応器2
に循環させて、石炭ガスとして石炭の急速熱分解反応に
利用することができるものである。
Thereafter, the low-temperature gasification component which is the rest of the coal product is sent to a gas analyzer (not shown) through a gas meter 21 and benzene, toluene, xylene (BT).
X) and hydrocarbon gas (HCG), or
Alternatively, the low-temperature gasification component can be adjusted by adjusting the 3-port switching valve 31 so as to pass through the gas preheating pipe 6 and the thermal decomposition reactor 2
It can be used as a coal gas for rapid thermal decomposition reaction of coal.

【0029】なお上記石炭ホッパー4により破砕された
放射線で照射処理された石炭粒子の粒度としては、急速
加熱時に石炭が溶融し、石炭粒子同士あるいは熱分解反
応管の内壁に付着する溶融現象を起こすことなく、順調
な石炭の供給を行えるように、通常500μm以下、好
ましくは100μm以下である。
Regarding the particle size of the coal particles which have been radiated with the radiation and crushed by the coal hopper 4, coal melts during rapid heating, causing a melting phenomenon in which the coal particles adhere to each other or to the inner wall of the pyrolysis reaction tube. In general, the thickness is 500 μm or less, preferably 100 μm or less so that the coal can be smoothly supplied.

【0030】次に、ガス予熱管6により予熱されるガス
としては、不活性または還元性ガスを用いることができ
る。該不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス等が用い
られ、また該還元性ガスとしては水素、一酸化炭素等が
使用されるが、上記石炭急速熱分解装置1の連続運転に
より生成するベンゼン、トルエン、キシレン(BTX)
および炭化水素ガス(HCG)等の石炭ガス成分を循環
させて再利用させても良い。また、該ガス予熱管により
該ガスは、通常500〜1100℃、好ましくは700
〜900℃まで予熱して用いられる。
Next, as the gas preheated by the gas preheating pipe 6, an inert or reducing gas can be used. As the inert gas, for example, nitrogen gas or the like is used, and as the reducing gas, hydrogen, carbon monoxide, or the like is used. Benzene produced by continuous operation of the coal rapid thermal decomposition apparatus 1, Toluene, xylene (BTX)
And coal gas components such as hydrocarbon gas (HCG) may be circulated for reuse. In addition, the gas is usually heated to 500 to 1100 ° C, preferably 700 by the gas preheating tube.
It is used by preheating to ~ 900 ° C.

【0031】本発明に係る石炭の急速熱分解方法に用い
られる急速熱分解条件としては、熱分解反応器2内を上
記石炭粒子が落下する際に、反応器内圧力が通常10気
圧以下、好ましくは常圧〜5気圧、石炭粒子の昇温速度
が通常103 ℃/min以上、好ましくは103 〜10
7 ℃/min、より好ましくは103 〜104 ℃/mi
nであり、さらに反応器2内の雰囲気ガスの最高温度
(石炭粒子の最終到達温度に相当)は、通常700〜1
100℃、好ましくは700〜900℃、また該石炭粒
子の反応器2内の滞留時間は、通常0.5〜10秒、好
ましくは1〜5秒、より好ましくは2〜3秒の範囲内で
ある。上記条件下で予め放射線で照射処理を受けた石炭
粒子を急速に熱分解することで、従来のように高圧下
(50気圧以上)で行うことなく、使用する石炭原料の
炭種を変更することなく、目的とする気体、液体または
固体生成物の収率を増加させることができ、生成物の制
御を自在に行うことができるものである。なお、ここで
石炭の急速熱分解における石炭粒子の昇温速度は、以下
に示す昇温速度計算式により算出したものである。
As the rapid pyrolysis conditions used in the rapid coal pyrolysis method according to the present invention, when the coal particles fall in the pyrolysis reactor 2, the reactor internal pressure is usually 10 atm or less, preferably Is from atmospheric pressure to 5 atm, and the rate of temperature rise of coal particles is usually 10 3 ° C / min or more, preferably 10 3 to 10
7 ° C / min, more preferably 10 3 to 10 4 ° C / mi
n, and the maximum temperature of the atmospheric gas in the reactor 2 (corresponding to the final temperature of coal particles) is usually 700 to 1
100 ° C., preferably 700 to 900 ° C., and the residence time of the coal particles in the reactor 2 is usually 0.5 to 10 seconds, preferably 1 to 5 seconds, more preferably 2 to 3 seconds. is there. Rapidly decomposing coal particles that have been previously irradiated with radiation under the above conditions to change the coal type of the coal raw material to be used without performing under high pressure (50 atm or more) as in the past. In addition, the yield of the target gas, liquid or solid product can be increased, and the product can be controlled freely. In addition, the temperature rising rate of the coal particles in the rapid thermal decomposition of coal is calculated by the following temperature rising rate calculation formula.

【0032】[0032]

【数1】 [Equation 1]

【0033】なお、上記昇温速度計算式においては、粒
子の部分的な温度変化はないものとし、また熱分解反応
による密度、比熱等の物性値の変化もないものとして規
定したものである。
In the above formula for calculating the rate of temperature increase, it is assumed that there is no partial temperature change of the particles and there is no change in the physical properties such as density and specific heat due to the thermal decomposition reaction.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0035】実施例1 原料石炭として、比較的容易に入手でき、コスト的にも
安価な豪州の一般炭で揮発分35%の石炭を用いた。ま
た、放射線照射装置としては、周囲を鉛で遮蔽した水層
中に設けられた円筒型のγ線のみ透過する固定装置にコ
バルト60の線源を装填し、被照射物(特定雰囲気下に
置かれた石炭)を該水槽上部から吊り下げ、これを調節
することで該円筒中空部分に該被照射物を出し入れでき
る構造の装置を用いた。
Example 1 As the raw material coal, Australian steam coal, which is relatively easy to obtain and inexpensive, was used with a volatile content of 35%. As the radiation irradiating device, a fixed device, which is provided in a water layer whose periphery is shielded by lead and transmits only cylindrical γ-rays, is loaded with a cobalt 60 radiation source and is irradiated with an object to be irradiated (installed in a specific atmosphere). An apparatus having a structure in which the irradiated object is put in and taken out of the cylindrical hollow portion by suspending the coal) from the upper part of the water tank and adjusting the amount is used.

【0036】上記装置を用いて該石炭原料を急速熱分解
する前に、予め該石炭に104 レントゲンのγ線を水素
および空気雰囲気でそれぞれ照射するため、1kgの該
石炭を10リットルのステンレス製容器に入れ、該容器
内を水素雰囲気で置換した後(空気雰囲気の場合は置換
せず)に密閉し、該密閉容器を該水槽上部から吊り下
げ、これを調節することで該円筒中空部分に位置するよ
うに該密閉容器を静置させた状態で、104 レントゲン
のγ線を照射した後、該密閉容器を水槽より吊り上げ
て、放射線による照射処理済み石炭を得た。
Before the coal is rapidly pyrolyzed by using the above apparatus, 1 kg of the coal is made of stainless steel of 10 liters in order to irradiate the coal with gamma rays of 10 4 roentgen in hydrogen and air atmospheres respectively. After placing in a container and replacing the inside of the container with a hydrogen atmosphere (without replacing in the case of an air atmosphere), the container is closed, and the closed container is hung from the upper part of the water tank, and by adjusting this, the cylindrical hollow portion is formed. After irradiating 10 4 roentgen γ-rays with the hermetically-sealed container left stationary so as to be positioned, the hermetically-sealed container was lifted from a water tank to obtain radiation-irradiated coal.

【0037】次に、図1に示す石炭の急速熱分解方法に
用いられる石炭急速熱分解装置1を用いて、石炭急速熱
分解を行った。
Next, rapid coal pyrolysis was carried out using the rapid coal pyrolysis apparatus 1 used in the rapid coal pyrolysis method shown in FIG.

【0038】本実施例1では、まず石炭ホッパー4に上
記放射線による照射処理された石炭を石炭供給量5kg
/hrとして装入した後、該石炭ホッパー4で該石炭を
粉砕して粒径100μm以下に破砕された粉末状の石炭
粒子を石炭ホッパー4よりフィーダー3を通して熱分解
反応器2に落下装入した。続いて、雰囲気ガスの最高温
度が800℃となるように加熱された熱分解反応器2内
に落下装入された上記石炭粒子は、上記該ガス供給口5
より約900℃程度に予熱された熱分解反応により生成
した石炭ガスを40リッター/minとして循環使用
(石炭ガス生成までは窒素ガスを使用)することによる
還元性(不活性)雰囲気下で、常圧として昇温速度を1
3 ℃/min、滞留時間2secとして熱分解処理
を、水素および空気雰囲気でそれぞれ放射線照射処理さ
れた石炭ごとに2時間づつ行った。
In the first embodiment, first, the coal which has been subjected to the irradiation treatment with the above-mentioned radiation is supplied to the coal hopper 4 at a coal supply amount of 5 kg.
/ Hr, then the coal was crushed by the coal hopper 4 and powdered coal particles crushed to a particle size of 100 μm or less were dropped into the pyrolysis reactor 2 from the coal hopper 4 through the feeder 3 . Then, the coal particles dropped into the pyrolysis reactor 2 heated so that the maximum temperature of the atmospheric gas reaches 800 ° C. are
Coal gas produced by the thermal decomposition reaction preheated to about 900 ° C is circulated at 40 liters / min (using nitrogen gas until coal gas is produced) under a reducing (inert) atmosphere, The heating rate is 1 as pressure
Pyrolysis treatment was carried out for 2 hours for each of the radiation-treated coals in hydrogen and air atmospheres at a temperature of 0 3 ° C / min and a residence time of 2 sec.

【0039】その後、水素および空気雰囲気でそれぞれ
放射線照射処理された石炭の急速熱処理ごとのチャー
(固体成分)、タール成分(該タール成分については、
さらに220℃で蒸留することにより、軽質タールと重
質タール成分とに分離)、低温ガス成分(ベンゼン、ト
ルエン、キシレン(BTX)および炭化水素ガス(HC
G))を測定した。
Thereafter, char (solid component) and tar component (for the tar component, respectively) for each rapid thermal treatment of coal which has been subjected to radiation treatment in hydrogen and air atmospheres, respectively.
Further, by distilling at 220 ° C., light tar and heavy tar components are separated), low temperature gas components (benzene, toluene, xylene (BTX) and hydrocarbon gas (HC
G)) was measured.

【0040】得られた石炭の急速熱分解生成物収量を表
1に示す。
The yields of the rapid pyrolysis products of the obtained coal are shown in Table 1.

【0041】比較例1 実施例1で行った石炭の急速熱分解する前の該石炭のβ
線照射処理を行わなかった以外は、実施例1と同様にし
て石炭急速熱分解装置1を用いて急速熱分解を行った。
Comparative Example 1 β of the coal obtained in Example 1 before the rapid thermal decomposition of the coal
Rapid thermal decomposition was performed using the coal rapid thermal decomposition apparatus 1 in the same manner as in Example 1 except that the line irradiation treatment was not performed.

【0042】その後、放射線照射未処理の石炭の急速熱
処理によるチャー(固体成分)、タール成分(該タール
成分については、さらに220℃で蒸留することによ
り、軽質タールと重質タール成分とに分離)、低温ガス
成分(ベンゼン、トルエン、キシレン(BTX)および
炭化水素ガス(HCG))を測定した。
After that, char (solid component) and tar component obtained by rapid thermal treatment of unirradiated coal (the tar component is further distilled at 220 ° C. to separate into light tar and heavy tar component). , Low temperature gas components (benzene, toluene, xylene (BTX) and hydrocarbon gas (HCG)) were measured.

【0043】得られた石炭の急速熱分解生成物収量を表
1に示す。
The yields of the rapid pyrolysis products of the obtained coal are shown in Table 1.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】上記表1の結果から、放射線照射しない場
合は、軽質タールが5重量%、重質タールが10重量
%、ガス、チャーがそれぞれ31重量%、54重量%で
あった。これに対し、104 レントゲンの放射線を水素
(還元)雰囲気で照射した石炭では、軽質タール、ガス
の収率が大幅に増加し、一方、104 レントゲンの放射
線を空気(酸化)雰囲気で照射した石炭では、逆にチャ
ーおよび重質タールの収率が増加することが確認でき
た。
From the results shown in Table 1 above, when irradiation was not performed, light tar was 5% by weight, heavy tar was 10% by weight, gas and char were 31% by weight and 54% by weight, respectively. On the other hand, with coal irradiated with 10 4 roentgen radiation in a hydrogen (reducing) atmosphere, the yields of light tar and gas were significantly increased, while on the other hand, 10 4 roentgen irradiation was irradiated in an air (oxidizing) atmosphere. On the contrary, in the case of coal, it was confirmed that the yields of char and heavy tar increased.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明により、石炭の急速熱分解におい
て、利用形態に合わせて急速熱分解生成物の制御を石炭
銘柄を変更することなく行うことができる。このことに
より、石炭の貯蔵設備および粉砕設備は大幅に節約で
き、経済性の高い石炭の急速熱分解工程を実現すること
ができる。
According to the present invention, in the rapid pyrolysis of coal, the control of the rapid pyrolysis products can be performed according to the usage pattern without changing the coal brand. As a result, the coal storage facility and the crushing facility can be significantly saved, and a highly economical rapid coal pyrolysis process can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る石炭の急速熱分解方法に用いられ
る石炭急速熱分解装置の一実施態様の構成を模式的に表
わす使用状態図である。
FIG. 1 is a use state diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a coal rapid pyrolysis apparatus used in a coal rapid pyrolysis method according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…石炭急速熱分解装置 2…熱分解反応器 3…フィーダー 4…石炭ホッパー 5、9…ガス供給口 6…ガス予熱管 7…ガス排気口 10…ガスボンベ 8、11、16、22〜28、33、35…配管 12…反応器ヒータ 13…予熱管ヒータ 14…生成物取出口 15、18…チャー
ベッセル 17…サイクロン 19a、19b、1
9c…タールポット 20…タールフィルター 21…ガスメーター 29、31…3ポート切換弁 30…ブロアー 32…水冷式冷却管 34…開閉弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Coal rapid thermal decomposition apparatus 2 ... Thermal decomposition reactor 3 ... Feeder 4 ... Coal hopper 5, 9 ... Gas supply port 6 ... Gas preheating pipe 7 ... Gas exhaust port 10 ... Gas cylinder 8, 11, 16, 22-28, 33, 35 ... Piping 12 ... Reactor heater 13 ... Preheating tube heater 14 ... Product take-out port 15, 18 ... Chervessel 17 ... Cyclone 19a, 19b, 1
9c ... Tar pot 20 ... Tar filter 21 ... Gas meter 29, 31 ... 3 port switching valve 30 ... Blower 32 ... Water cooling type cooling pipe 34 ... Open / close valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10J 3/46 G 3/72 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location C10J 3/46 G 3/72 D

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 石炭に103 レントゲン以上の放射線を
照射したのち、該石炭を急速熱分解させることを特徴と
する石炭の急速熱分解方法。
1. A method for rapid pyrolysis of coal, which comprises irradiating the coal with radiation of 10 3 roentgen or more and then rapidly pyrolyzing the coal.
【請求項2】 石炭の急速熱分解工程において、該石炭
を10気圧以下で103 ℃/min以上の昇温速度で急
速に加熱するものである請求項1に記載の石炭の急速熱
分解方法。
2. The rapid pyrolysis method for coal according to claim 1, wherein in the rapid pyrolysis step for coal, the coal is rapidly heated at a temperature rise rate of 10 3 ° C./min or more at 10 atmospheric pressure or less. .
【請求項3】 石炭の急速熱分解工程における前記石炭
が、500μm以下の粒度の粒子状である請求項1また
は2に記載の石炭の急速熱分解方法。
3. The rapid coal pyrolysis method according to claim 1, wherein the coal in the rapid coal pyrolysis step is in the form of particles having a particle size of 500 μm or less.
【請求項4】 石炭の急速熱分解工程における雰囲気ガ
スの最高温度が700〜1100℃である請求項1ない
し3のいずれか一つに記載の石炭の急速熱分解方法。
4. The rapid coal pyrolysis method according to claim 1, wherein the maximum temperature of the atmospheric gas in the coal rapid pyrolysis step is 700 to 1100 ° C.
JP33921492A 1992-12-18 1992-12-18 Rapid thermal cracking of coal Withdrawn JPH06184552A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014500892A (en) * 2010-10-26 2014-01-16 西峡龍成特種材料有限公司 Heated gas circulation type carbon material decomposition method and equipment

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014500892A (en) * 2010-10-26 2014-01-16 西峡龍成特種材料有限公司 Heated gas circulation type carbon material decomposition method and equipment

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