JPH06207933A

JPH06207933A - 石炭乾留生成物の歩留まり推定方法

Info

Publication number: JPH06207933A
Application number: JP257493A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Shiraishi; 白石勝彦
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】石炭の灰分収支、元素収支に基づき、石炭の
元素分析値および灰分より、石炭乾留生成物歩留まりを
精度良く推定する方法を提供する。【構成】石炭中の灰分、石炭中の炭素、水素、酸素、
窒素、および硫黄の含有量、石炭の炭素と水素の原子数
比（Ｈ／Ｃ）、石炭の酸素と炭素の原子数比から石炭乾
留生成物歩留まりを推定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石炭乾留生成物の歩留ま
りを推定し、コークス炉の操業管理、石炭の経済性評価
などを適切に行うための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の石炭の操業管理
を行うに当たり、石炭乾留生成物、即ち、コークス、タ
ール、粗軽油、ガス、安水の歩留まりを推定することは
適切な石炭の操業管理、石炭の経済性評価を行う上で重
要である。このような石炭乾留生成物歩留まり推定法は
従来当該石炭の揮発分（ＶＭ）によって行っていた。す
なわち石炭の揮発分が高くなるに従って、コークス歩留
まりは減少し、タール、粗軽油、ガス、安水の歩留まり
は増加する。

【０００３】また、（特開平３−２３９７９４）では、
石炭のＶＭに前記石炭の（酸素／炭素）の原子数比（Ｏ
／Ｃ）の影響を加味した推定法が提案された。これは同
じ石炭のＶＭでも石炭の（Ｏ／Ｃ）が増加するにつれ
て、コークス、タール、軽油の歩留まりが減少し、ガ
ス、安水の歩留まりが増加するというものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平３−２３９７９
４の方法は生成乾留ガスの歩留まりは推定は行っている
が、生成ガスの組成の推定はしていない。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、メタンの歩留まりも推定できるか望
ましい。また、コークス炉の操業管理、石炭の経済性評
価などをより適切に行うためには、推定精度が一層高い
ことが望ましい。

【０００５】従って本発明の目的は上述の問題を解消し
た石炭乾留物の歩留まり推定法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は石炭乾留生成
物歩留まり推定法は元素収支、灰分収支に着目し鋭意検
討を行った。その結果、石炭乾留生成物中の灰分（ＡＳ
Ｈ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、硫黄（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の量は石炭中のＣ或いはＨと石
炭の芳香族性の因子としての石炭の水素と炭素の原子数
比（Ｈ／Ｃ）、および石炭の酸素官能基の因子としての
石炭の（Ｏ／Ｃ）から推定できることが分かった。石炭
中のＳの代わりにＪＩＳＭ８８１３−１９８８によ
る全硫黄（ＴＳ）を用いてもよい。即ち、本発明の要旨
とすることろは、（１）石炭の灰分含有量（ＡＳＨ）、前記石炭の元素分
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）、硫黄含有量（Ｓ））およ
び前記石炭の炭素と水素の原子数比（Ｈ／Ｃ）と前記石
炭の酸素と炭素の原子数比（Ｏ／Ｃ）とに基づいて、前
記石炭の乾留生成物歩留まりを推定することを特徴とす
る石炭乾留生成物の歩留まり推定方法。

【０００７】（２）下記式によりコークス歩留まりを推
定することを特徴とする前記（１）に記載の石炭乾留生
成物の歩留まり推定方法コークス歩留まり（kg/t dry coal)=a1 ・C(%d)+b1・H
(%d)+c1・O(%d)+d1・N(%d)+e1・S(%d)+f1・H/C(-)+g1
・O/C(-)+h1 ・ASH(%d)+i1 但し、a1=2.7, b1=-2.5, c1=0.9, d1=2.9, e1=4.6, f1=
-432.8, g1=-191.7,h1=10.0, i1=779.4 。

【０００８】（３）下記式によりタール歩留まりを推定
することを特徴とする前記（１）に記載の石炭乾留生成
物の歩留まり推定方法タール歩留まり（kg/t dry coal)=a2 ・C(%d)+b2・H(%
d)+c2・O(%d)+d2・N(%d)+e2・S(%d)+f2・H/C(-)+g2 ・O
/C(-)+i2 但し、a2=-1.3, b2=-1.1, c2=0.5, d2=0.8, e2=0.4, f2
=328.0, g2=-353.3,i2=-55.7 （４）下記式により粗軽油歩留まり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物の歩留まり
推定方法粗軽油歩留まり（kg/t dry coal)=a3 ・C(%d)+b3・H(%
d)+c3・O(%d)+d3・N(%d)+e3・S(%d)+f3・H/C(-)+g3 ・O
/C(-)+i3 但し、a3=0.0, b3=0.2, c3=0.0, d3=0.1, f3=31.4, g3=
12.2, i3=-11.3 （５）下記式によりガス歩留まり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物の歩留まり推
定方法ガス歩留まり（kg/t dry coal)=a4 ・C(%d)+b4・H(%d)+
c4・O(%d)+d4・N(%d)+e4・S(%d)+f4・H/C(-)+g4 ・O/C
(-)+i4 但し、a4=4.3, b4=18.8, c4=2.8, d4=4.3, e4=0.0, f4=
-26.3, g4=339.9,i4=-319.4 （６）下記式により安水歩留まり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物の歩留まり推
定方法安水歩留まり（kg/t dry coal)=a5 ・C(%d)+b5・H(%d)+
c5・O(%d)+d5・N(%d)+e5・S(%d)+f5・H/C(-)+g5 ・O/C
(-)+i5 但し、a5=0.0, b5=6.9, c5=5.4, d5=0.7, e5=0.1, f5=-
39.8, g5=93.3,i5=-5.1 にある。

【０００９】

【作用】以下、その具体的な内容とともに作用について
詳細に示す。

【００１０】石炭構成成分の分析値である灰分含有量
（ＡＳＨ）、炭素含有量（Ｃ）、水素含有量（Ｈ）、酸
素含有量（Ｏ）、窒素含有量（Ｎ）、硫黄含有量（Ｓ）
は石炭の揮発分（ＶＭ）と同様に石炭の基本的な分析値
である。石炭乾留時に当該石炭中の灰分、炭素、水素、
酸素、窒素、硫黄が各乾留生成物（コークス、タール、
軽油、ガス、安水）中へどのように分配されるかについ
て調べたところ、乾燥石炭の重量を１００としたコーク
ス中の灰分量は石炭の灰分含有量とほぼ等しいことが分
かった。乾燥石炭の重量を１００とした各乾留生成物中
の酸素量、窒素量、硫黄量と石炭中の酸素含有量、窒素
含有量、硫黄含有量の間には正の関係があることも分か
った。図１は石炭の炭素含有量（重量％）とコークス中
の炭素の歩留まり（重量％）の関係を示す。コークス中
の炭素の歩留まりとは乾燥石炭を１００とした時のコー
クス中の炭素の重量％である。石炭の炭素含有量が増加
するとコークス中の炭素の歩留まりが増加する。図２は
石炭の炭素含有量が７８〜８０％ｄの石炭の（Ｈ／Ｃ）
と乾燥石炭の重量を１００としたコークス中の炭素の歩
留まり（％ｄ）の関係である。石炭の（Ｈ／Ｃ）が増加
するとコークス中の炭素の歩留まりが減少する。またこ
の関係は石炭の酸素と炭素の原子数比（Ｏ／Ｃ）で異な
る。コークス中の水素の歩留まり（重量％）も同様に石
炭の水素含有量、石炭の（Ｈ／Ｃ）および（Ｏ／Ｃ）と
の関係式で示される。また、各乾留生成物中の酸素、窒
素、硫黄はそれぞれ石炭中の酸素含有量、窒素含有量、
硫黄含有量との回帰分析により算出する。酸素歩留まり
窒素歩留まり、硫黄歩留まりはそれぞれ乾燥石炭の重量
を１００とした時の各乾留生成物中の酸素、窒素、硫黄
の重量％と定義する。乾燥炭の重量を１００としたコー
クス中の灰分は石炭中の灰分含有量と同じとし、他の乾
留生成物中の灰分はゼロとする。各乾留生成物（コーク
ス、タール、軽油、各ガス成分（水素、窒素、メタン、
一酸化炭素、二酸化炭素、エチレン、エタン）、安水）
の歩留まり式はこれらの乾留生成物中の構成成分である
ＡＳＨ，Ｃ，Ｈ，Ｏ，Ｎ，Ｓの推定式の総和として算出
するものである。なお、ガス歩留まりの推定式は、各ガ
ス成分の歩留まり式の総和として算出する。

【００１１】コークス歩留まりは下記（１）式により算
出される。ここでコークス歩留まりは乾燥炭の重量を１
００とした時のコークスの重量％と定義する。

【００１２】コークス歩留まり（kg/t dry coal)=a1 ・
C(%d)+b1・H(%d)+c1・O(%d)+d1・N(%d)+e1・S(%d)+f1・
H/C(-)+g1 ・O/C(-)+h1 ・ASH(%d)+i1 ... (1) 但し、a1=2.7, b1=-2.5, c1=0.9, d1=2.9, e1=4.6, f1=
-432.8, g1=-191.7, h1=10.0, i1=779.4。また％ｄと
は、乾燥炭の重量を基準とした重量％である。（Ｈ／
Ｃ）および（Ｏ／Ｃ）は石炭の水素と炭素の原子数比お
よび酸素と炭素の原子数比である。

【００１３】タール歩留まりは下記（２）式により算出
される。ここでタール歩留まりとは乾燥炭の重量を１０
０とした時のタールの重量％と定義する。

【００１４】タール歩留まり（kg/t dry coal)=a2 ・C
(%d)+b2・H(%d)+c2・O(%d)+d2・N(%d)+e2・S(%d)+f2・H
/C(-)+g2 ・O/C(-)+i2 ... (2) 但し、a2=-1.3, b2=-1.1, c2=0.5, d2=0.8, e2=0.4, f2
=328.0, g2=-353.3, i2=-55.7 。

【００１５】粗軽油歩留まりは下記（３）式により算出
される。ここで粗軽油歩留まりとは乾燥炭の重量を１０
０とした時の粗軽油の重量％と定義する。

【００１６】粗軽油歩留まり（kg/t dry coal)=a3 ・C
(%d)+b3・H(%d)+c3・O(%d)+d3・N(%d)+e3・S(%d)+f3・H
/C(-)+g3 ・O/C(-)+i3 ... (3) 但し、a3=0.0, b3=0.2, c3=0.0, d3=0.1, f3=31.4, g3=
12.2, i3=-11.3 ガス歩留まりは下記（４）式により算出される。ここで
ガス歩留まりは乾燥炭の重量を１００とした時のガスの
重量％と定義する。

【００１７】ガス歩留まり（kg/t dry coal)=a4 ・C(%
d)+b4・H(%d)+c4・O(%d)+d4・N(%d)+e4・S(%d)+f4・H/C
(-)+g4 ・O/C(-)+i4 ... (4) 安水歩留まりは下記（５）式により算出される。ここで
安水歩留まりとは乾燥炭の重量を１００とした時の生成
安水量から石炭中の水分を差し引いた値（重量％）と定
義する。

【００１８】安水歩留まり（kg/t dry coal)=a5 ・C(%
d)+b5・H(%d)+c5・O(%d)+d5・N(%d)+e5・S(%d)+f5・H/C
(-)+g5 ・O/C(-)+i5 ... (5) （１）〜（５）式で石炭の硫黄含有量の代わりに石炭の
全硫黄（ＪＩＳＭ８８１３−１９８８）を用いても
良い。この場合（１）式中の係数が一部異なり、e1=3.
6, i1=779.4であった。

【００１９】

【実施例１】図１０に示す石炭乾留試験装置で石炭乾留
生成物の歩留まりを推定した結果を図３〜図７に示す。
図８はガス中のメタン歩留まりの推定値と実測値の関係
を示すグラフである。図９はガス中の水素の歩留まりの
推定値と実測値の関係を示すグラフである。実測値とそ
の推定値はほぼ一致している。乾留は室温から１０００
℃まで加熱して行った。また、石炭の乾留生成物の歩留
まり推定における従来法と本法の推定誤差の比較を表１
に示す。従来法は特開平３−２３９７９４の方法で推定
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。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【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３−２３９７９４）と
本発明の方法の石炭乾留生成物歩留まりの推定値とその
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
ス炉操業管理に本発明の方法を用いれば、石炭乾留歩留
まりに関する操業管理をより適切に行う事ができた。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば石炭乾留生成物の歩留まりを生成ガスの各成分の歩留
まりとともに精度良く推定でき、コークス炉の操業管理
などを適切に行うことができ、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とした石炭の炭素含有
量（重量％）と乾燥石炭の重量を１００としたコークス
中の炭素の歩留まり（重量％）の関係を示すグラフ。

【図２】石炭の炭素含有量が７８〜８０％ｄの石炭の
（Ｈ／Ｃ）とコークス中の炭素の歩留まり（％ｄ）の関
係を示すグラフ。

【図３】本発明の方法により算出したコークス歩留まり
の推定値とその実測値の関係を示すグラフ。

【図４】本発明の方法により算出したタール歩留まりの
推定値とその実測値の関係を示すグラフ。

【図５】本発明の方法により算出した粗軽油歩留まりの
推定値とその実測値の関係を示すグラフ。

【図６】本発明の方法により算出したガス歩留まりの推
定値とその実測値の関係を示すグラフ。

【図７】本発明の方法により算出した安水歩留まりの推
定値とその実測値の関係を示すグラフ。

【図８】ガス中のメタン歩留まりの推定値と実測値の関
係を示すグラフ。

【図９】ガス中の水素の歩留まりの推定値と実測値の関
係を示すグラフ。

【図１０】石炭乾留装置例の概略図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭の灰分含有量（ＡＳＨ）、前記石炭
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）、硫黄含有量
（Ｓ））および前記石炭の炭素と水素の原子数比（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、石炭の乾留生成物歩留まりを推定すること
を特徴とする石炭乾留生成物の歩留まり推定方法。
【請求項２】下記式によりコークス歩留まりを推定す
ることを特徴とする請求項１に記載の石炭乾留生成物の
歩留まり推定方法コークス歩留まり（kg/t dry coal)=a1 ・C(%d)+b1・H
(%d)+c1・O(%d)+d1・N(%d)+e1・S(%d)+f1・H/C(-)+g1
・O/C(-)+h1 ・ASH(%d)+i1 但し、a1=2.7, b1=-2.5, c1=0.9, d1=2.9, e1=4.6, f1=
-432.8, g1=-191.7,h1=10.0, i1=779.4
【請求項３】下記式によりタール歩留まりを推定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の石炭乾留生成物の歩留
まり推定方法タール歩留まり（kg/t dry coal)=a2 ・C(%d)+b2・H(%
d)+c2・O(%d)+d2・N(%d)+e2・S(%d)+f2・H/C(-)+g2 ・O
/C(-)+i2 但し、a2=-1.3, b2=-1.1, c2=0.5, d2=0.8, e2=0.4, f2
=328.0, g2=-353.3,i2=-55.7
【請求項４】下記式により粗軽油歩留まりを推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の石炭乾留生成物の歩
留まりの推定方法粗軽油歩留まり（kg/t dry coal)=a3 ・C(%d)+b3・H(%
d)+c3・O(%d)+d3・N(%d)+e3・S(%d)+f3・H/C(-)+g3 ・O
/C(-)+i3 但し、a3=0.0, b3=0.2, c3=0.0, d3=0.1, e3=0.1, f3=3
1.4, g3=12.2, i3=-11.3
【請求項５】下記式によりガス歩留まりを推定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の石炭乾留生成物の歩留
まり推定方法ガス歩留まり（kg/t dry coal)=a4 ・C(%d)+b4・H(%d)+
c4・O(%d)+d4・N(%d)+e4・S(%d)+f4・H/C(-)+g4 ・O/C
(-)+i4 但し、a4=4.3, b4=18.8, c4=2.8, d4=4.3, e4=0.0, f4=
-26.3, g4=339.9,i4=-319.4
【請求項６】下記式により安水歩留まりを推定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の石炭乾留生成物の歩留
まり推定方法安水歩留まり（kg/t dry coal)=a5 ・C(%d)+b5・H(%d)+
c5・O(%d)+d5・N(%d)+e5・S(%d)+f5・H/C(-)+g5 ・O/C
(-)+i5 但し、a5=0.0, b5=6.9, c5=5.4, d5=0.7, e5=0.1, f5=-
39.8, g5=93.3,i5=5.1