JPH06201681A - 石炭乾留生成ガスのガスカロリー・体積の推定方法 - Google Patents

石炭乾留生成ガスのガスカロリー・体積の推定方法

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JPH06201681A
JPH06201681A JP257393A JP257393A JPH06201681A JP H06201681 A JPH06201681 A JP H06201681A JP 257393 A JP257393 A JP 257393A JP 257393 A JP257393 A JP 257393A JP H06201681 A JPH06201681 A JP H06201681A
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JP
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coal
gas
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carbon
hydrogen
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JP257393A
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Katsuhiko Shiraishi
白石勝彦
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 石炭乾留時の元素収支に基づき、石炭の元素
分析値および灰分より、石炭乾留生成ガスのガスカロリ
ー・ガス体積を精度良く推定する方法を提供する。 【構成】 石炭中の炭素、水素、酸素、および窒素の含
有量、石炭の水素と炭素の原子数比(H/C)、石炭の
酸素と炭素の原子数比(O/C)から石炭乾留生成ガス
のガスカロリー・ガス体積を推定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は冶金用コークス製造用の
石炭を乾留した時生成する石炭乾留ガスのガスカロリー
およびガス体積を推定し、石炭の経済性評価、コークス
炉の操業管理、エネルギーバランスの管理などを適正に
行う方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】冶金用コークス製造時に生成するコーク
ス炉ガスのガスカロリーおよび体積を推定することは石
炭の経済性評価、コークス炉の操業管理、エネルギーバ
ランスの管理を行う上で重要である。このようなガスカ
ロリーの推定法としては石炭の揮発分(VM)および石
炭の酸素と炭素の原子数比(O/C)による方法(特開
平3−239792)がある。ガス体積の推定法として
は石炭の揮発分と石炭の(0/C)による方法(特開平
3−239794)がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の石炭乾留ガスの
ガスカロリーの推定法(特開平3−239792)およ
びガス体積の推定法(特開平3−239794)は石炭
の揮発分(VM)および石炭の酸素と炭素の原子数比
(O/C)に基づき石炭乾留生成ガスのガスカロリーを
推定する方法である。これらの方法は石炭乾留ガスのガ
スカロリーおよび体積の推定は行っているが、生成ガス
の組成の推定は行っていない。生成ガス中の水素、メタ
ンを高純度水素、LNGとして利用する際、生成ガス中
の水素、メタンの組成も推定できることが好ましい。従
って本発明の目的は上述の問題を解消した石炭乾留生成
ガスのガスカロリーおよび体積の推定法を提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明による石炭乾留生
成物歩留まり推定法としては元素収支、灰分収支に着目
し石炭乾留生成物歩留まりの検討を行った結果、乾留生
成物中のASH,O,N,Sの量は石炭のASH,O,
N,Sの一次関数として表せること、乾留生成物中のC
或いはHと石炭の芳香族性の因子としてH/Cおよび石
炭の酸素官能基の因子としてのO/Cから推定できるこ
とが分かった。石炭乾留生成物歩留まりは灰分収支、元
素収支の推定結果から求めることができる。特に、石炭
乾留生成ガスのガスカロリーおよびガス体積の推定は、
石炭乾留生成物として生成ガス中の各成分(例えば、水
素、メタンなど)も考慮した元素収支の検討を行い、生
成ガス中の各成分の歩留まりを考慮することにより従来
法より精度良く石炭乾留生成ガスのガスカロリー・体積
を推定することが可能になった。即ち、本発明の要旨と
するところは、 (1)石炭の元素分析値(炭素含有量(C)、水素含有
量(H)、窒素含有量(N)、酸素含有量(O)、およ
び硫黄含有量(S))と前記石炭の水素と炭素との原子
数比(H/C)と前記石炭の酸素と炭素との原子数比
(O/C)とに基づいて、前記石炭の乾留生成ガスのガ
スカロリーおよび体積を推定することを特徴とする石炭
乾留生成ガスのガスカロリー・体積の推定方法 (2)下記式により石炭乾留生成ガスのガスカロリーを
推定することを特徴とする前記(1)に記載の石炭乾留
生成ガスのガスカロリーの推定方法 発生ガスカロリー(Mcal/t dry coal)=a1・C(%d)+b1・H
(%d)+c1・O(%d)+d1・N(%d)+f1・H/C(-)+g1 ・O/C(-)+h1 但し、a1=32.5, b1=466.4, c1=3.0, d1=0.0, f1=-1554.
4, g1=1153.3, h1=-2271.8 (3)下記式により石炭乾留生成ガスの体積を推定する
ことを特徴とする前記(1)に記載の石炭乾留生成ガス
の体積の推定方法 発生ガス体積(Nm3/t dry coal)=a2・C(%d)+b2・H(%d)+
c2・O(%d)+d2・N(%d)+f2・H/C(-)+g2 ・O/C(-)+h2 但し、a2=4.4, b2=128.0, c2=1.8, d2=3.4, f2=-656.5,
g2=486.4, h2=-249.4にある。
【0005】
【作用】以下、その具体的内容について作用とともに詳
細に示す。
【0006】石炭乾留生成ガスの主成分は水素
(H2 )、窒素(N2 )、メタン(CH4 )、一酸化炭
素(CO)、二酸化炭素(CO2 )、エチレン(C2
4 )、エタン(C2 6 )である。これらは炭素、水
素、窒素、酸素からなるガスであり、石炭の構成元素で
ある炭素、水素、窒素、酸素がこれらのガスへどのよう
に分配するかについて調査した。図1は水素の歩留まり
(重量%)と石炭の水素含有量の関係である。水素の歩
留まりとは乾燥石炭の重量を基準とした水素ガスの重量
%と定義する。石炭の水素含有量が増加すると生成水素
量が多くなる。図中の●は石炭中の水素と炭素原子数比
が0.9超のもので、○は石炭中の(H/C)が0.7
未満の石炭である。図2は前記水素含有量が5.2〜
5.5%d(%dは乾燥石炭を基準とした重量%)の石
炭の(H/C)と水素の歩留まり(重量%)の関係を示
す。(H/C)が減少すれば水素の歩留まりが増加す
る。又この関係は石炭の酸素と水素の原子数比(O/
C)によっても異なることが分かった。図3はメタン中
の炭素の歩留まり、つまり乾燥石炭の重量を基準とした
メタン中の炭素の重量%と石炭の炭素含有量の関係であ
る。石炭の炭素含有量が増加するとメタン中の炭素歩留
まりが高くなる。図中の●は石炭の(H/C)が0.9
超の石炭、○は石炭の(H/C)が0.7未満の石炭で
ある。図4は前記石炭の炭素含有量が78〜80%dの
石炭の(H/C)とメタン中の炭素の歩留まりの関係で
ある。石炭の(H/C)が増加するとメタン中の炭素の
歩留まりは増加する。又この関係は石炭の(O/C)で
異なる。生成ガス各成分中の酸素(或いは窒素)と石炭
の酸素含有量(或いは窒素含有量)の間には正の相関が
ある。本発明は上記知見に基づいたもので、乾燥石炭を
100とした生成ガス中の各成分(水素H2 )、メタン
(CH4 )、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(C
2 )、エチレン(C2 4 )、エタン(C2 6 ))
の中の炭素(或いは水素)の歩留まり(重量%)の推定
式は、生成ガスの各成分中の炭素(或いは水素)の歩留
まりと当該石炭の炭素含有量(或いは水素含有量)と当
該石炭の(H/C)および(O/C)との回帰分析で算
出する。乾燥石炭の重量を基準とした生成ガス中の各成
分の中の酸素(或いは窒素)の歩留まり(重量%)の推
定式は酸素(或いは窒素)の歩留まり(重量%)と当該
石炭の酸素含有量(或いは窒素含有量)との回帰分析で
算出する。即ち酸素の歩留まり、窒素の歩留まりはそれ
ぞれ石炭の酸素含有量、窒素含有量の1次関数で表す。
生成ガス中の各成分の歩留まりは前記各成分中の炭素、
水素、酸素、窒素の歩留まりの総和として算出する。生
成ガスのガスカロリーおよびガス体積は上記生成ガスの
各成分の歩留まりを体積に換算するとともに、各ガス成
分の単位体積当たりの発熱量を用いて算出する。
【0007】ガスカロリーは下記式により算出され
る。
【0008】 発生ガスカロリー(Mcal/t dry coal) =a1・C(%d)+b1・H(%d)+c1・O(%d) +d1・N(%d)+f1・H/C(-)+g1 ・O/C(-)+h1 ... 但し、a1=32.5, b1=466.4, c1=3.0, d1=0.0, f1=-1554.
4, g1=1153.3, h1=-2271.8。
【0009】ガス体積は下記式により算出される。
【0010】 発生ガス体積(Nm3/t dry coal) =a2 ・C(%d)+b2・H(%d)+c2・O(%d) +d2・N(%d)+f2・H/C(-)+g2 ・O/C(-)+h2 ... 但し、a2=4.4, b2=128.0, c2=1.8, d2=3.4, f2=-656.5,
g2=486.4, h2=-249.4
【0011】
【実施例1】図9にしめす石炭乾留装置で炭素含有量7
0〜83%dの石炭を乾留した時の石炭乾留生成ガスの
ガスカロリーを推定した結果を図5に、ガス体積を推定
した結果を図6に示す。図7は生成ガス中の水素の歩留
まりの推定値とその実測値の関係である。図8は生成ガ
ス中のメタンの歩留まりの推定値とその実測値の関係で
ある。推定値と実測値はほぼ一致している。乾留は3m
m以下の粉炭100gを充填し、室温から1000℃ま
で加熱乾留して行った。石炭乾留生成ガスのガスカロリ
ー推定における従来法と本発明の方法推定誤差の比較結
果を表1に示す。従来法は特開平3−239792によ
りガスカロリーを推定した。本発明の方法により、従来
法より精度良く石炭乾留生成物歩留まりを推定すること
ができた。
【0012】
【表1】
【0013】
【実施例2】表2に炉幅450mmのコークス炉で、炉
温1167℃、乾留時間20時間、装入炭量24.2t
乾燥炭/窯の乾留条件において、揮発分27%dの配合
炭を乾留した時の従来法(特開平3−239792)と
本発明の方法の石炭乾留生成ガスのガスカロリーの推定
値とその実測値の比較を示す。表2に示すように、従来
法に比べて本発明の方法は実測値との差が少ない。即
ち、コークス炉の操業管理に本発明の方法を用いれば、
石炭乾留生成ガスのカロリーに関する操業管理をより適
切に行う事ができた。
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】以上のように、本発明により石炭乾留生
成ガスのガスカロリーおよびガス体積をガスの組成とと
もに精度良く推定できるので、コークス炉の操業管理な
どを適切に行え、技術的、経済的効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】乾燥石炭の重量を100とした水素の歩留まり
(重量%)と石炭の水素含有量の関係を示すグラフ。
【図2】水素含有量が5.2〜5.5%dの石炭の(H
/C)と乾燥石炭の重量を100とした水素の歩留まり
の関係を示すグラフ。
【図3】乾燥石炭の重量を100としたメタン中の炭素
の歩留まりと石炭の炭素含有量の関係を示すグラフ。
【図4】石炭の炭素含有量が78〜80%dの石炭の
(H/C)とメタン中の炭素の歩留まりの関係を示すグ
ラフ。
【図5】生成ガスのガスカロリーの推定値とその実測値
の関係を示すグラフ。
【図6】生成ガスの体積の推定値とその実測値の関係を
示すグラフ。
【図7】生成ガス中の水素の歩留まりの推定値とその実
測値の関係を示す図。
【図8】生成ガス中のメタンの歩留まりの推定値とその
実測値の関係を示すグラフ。
【図9】石炭乾留装置例の概略図。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭の元素分析値(炭素含有量(C)、
    水素含有量(H)、窒素含有量(N)、酸素含有量
    (O)、および硫黄含有量(S))と前記石炭の水素と
    炭素との原子数比(H/C)と前記石炭の酸素と炭素と
    の原子数比(O/C)とに基づいて、前記石炭の乾留生
    成ガスのガスカロリーおよび体積を推定することを特徴
    とする石炭乾留生成ガスのガスカロリー・体積の推定方
    法。
  2. 【請求項2】 下記式により石炭乾留生成ガスのガスカ
    ロリーを推定することを特徴とする請求項1に記載の石
    炭乾留生成ガスのガスカロリーの推定方法。 発生ガスカロリー(Mcal/t dry coal) =a1・C(%d)+b1・H(%d)+c1・O(%d)+d1・N(%d)+f1・H/C
    (-)+g1 ・O/C(-)+h1 但し、a1=32.5, b1=466.4, c1=3.0, d1=0.0, f1=-1554.
    4, g1=1153.3, h1=-2271.8
  3. 【請求項3】下記式により石炭乾留生成ガスの体積を推
    定することを特徴とする請求項1に記載の石炭乾留生成
    ガスの体積の推定方法。 発生ガス体積(Nm3/t dry coal)=a2・C(%d)+b2・H(%d)+
    c2・O(%d)+d2・N(%d)+f2・H/C(-)+g2 ・O/C(-)+h2 但し、a2=4.4, b2=128.0, c2=1.8, d2=3.4, f2=-656.5,
    g2=486.4, h2=-249.4
JP257393A 1993-01-11 1993-01-11 石炭乾留生成ガスのガスカロリー・体積の推定方法 Withdrawn JPH06201681A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008224123A (ja) * 2007-03-12 2008-09-25 Kyokuto Kaihatsu Kogyo Co Ltd 廃棄物の処理方法
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CN115308321A (zh) * 2022-07-04 2022-11-08 浙江赛鹭鑫仪器有限公司 一种氟气及氟化物分析系统及方法

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