JPH09132782A

JPH09132782A - コークスの製造方法

Info

Publication number: JPH09132782A
Application number: JP29125495A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Ishiguro; 宏樹石黒; Susumu Matsumura; 進松村; Kiyoshi Fukada; 喜代志深田; Hirofumi Taketomi; 洋文武富; Shozo Itagaki; 省三板垣; Izumi Shimoyama; 泉下山
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、石炭と共に廃プラスチックを装入して
コークスを製造する場合、廃プラスチックを装入炭に混
合する方法においては、廃プラスチックを細かく粉砕し
なければならない。また、廃プラスチックを炭化室内の
赤熱コークス上に装入する方法においては、熱分解途中
の物質や遊離カーボンが炭化室の上部やガス流路の壁面
に多量に付着し、短期間でガス流路に詰まりが起こる。【解決手段】炭化室１の下部に粗粒の廃プラスチック
１１を装入し、この廃プラスチック１１の上に石炭１０
を装入して乾留する。装入する廃プラスチックは、その
大きさが２００ｍｍ以下のものであるのがよく、また、
廃プラスチックの装入量は石炭の装入重量に対して５重
量％以下であるのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭と共に廃プラ
スチックを装入して乾留するコークスの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックは、成形加工が極めて容易
であり、その上、化学的に安定であると言う特性を有す
るため、大量に使用され、そして、大量に廃棄されてい
る。しかし、廃棄されたプラスチックを投棄処分して
も、細菌やバクテリアによって分解されることなく、そ
のままの状態で残ってしまうと言う問題があり、また、
焼却した場合には、腐蝕性のガスが発生したり、その発
熱量が高いので炉内が高温になって炉体を損傷したりす
ると言う問題が起こる。このため、大量に廃棄されるプ
ラスチックの処分が社会問題の一つになっている。

【０００３】廃棄されたプラスチック（以下、廃プラス
チックと言う）は、現在のところ、その殆どが埋め立て
や焼却処理によって処分されているが、これを有効に利
用するための種々の提案がなされている。それらの提案
の一つとして、コークスの製造時に、廃プラスチックを
石炭と共にコークス炉に装入して熱分解し、これによっ
て発生した高発熱量のガスを石炭から発生したガスと共
にコークス炉ガスとして回収する技術がある。

【０００４】例えば、特開平３−９９８９号公報、特開
平６−２２８５６５号公報、および特開平４−４１５８
８号公報には、廃プラスチックを石炭に混ぜて装入し、
これを乾留するコークスの製造方法が提案されている。
また、上記特開平４−４１５８８号公報には、乾留され
た炭化室内の赤熱コークス上に廃プラスチックを装入
し、熱分解させて還元分解ガスにする方法も提案されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
には、何れも次のような問題点がある。まず、廃プラス
チックを石炭に混ぜて装入する方法においては、廃プラ
スチックを細かく粉砕しなければならない。粒径の大き
い廃プラスチックを配合すると、その粒子が配合された
箇所のガス発生量が局部的に非常に多くなるので、その
箇所に形成されるコークスの気孔（揮発分が揮散した際
にできる空洞）が大きくなり、コークス強度の低下がも
たらされる。このようなことに起因するコークス強度の
低下を避けるためには、配合する廃プラスチックの大き
さを１ｍｍ以下程度にしなければならないものとされて
いる。このため、廃プラスチックの粉砕費が多額になる
と言う不利益がもたらされる。

【０００６】一方、廃プラスチックを炭化室内の赤熱コ
ークス上に装入する方法によれば、廃プラスチックだけ
を後から別に装入するので、廃プラスチックを細かく粉
砕する処理をする必要はないが、また別の問題が発生す
る。

【０００７】廃プラスチックが高温で熱分解する場合、
まず、廃プラスチックが分子量の大きい炭化水素に分解
し、これが揮散する。そして、この揮散した分子量の大
きい炭化水素が、高温条件下に置かれている間に、さら
に、熱分解してメタンなどのような常温で気体の炭化水
素や水素になる過程を辿る。

【０００８】しかし、廃プラスチックを炭化室の赤熱コ
ークス上へ装入すると、熱分解によって生成した高分子
量の炭化水素は、揮散した後、直ちに吸引されて炭化室
の上部空間からガス精製系の流路へ抜き出される。そし
て、揮散した高分子量の炭化水素は低分子量化されない
まま、ガスの流路へ排出し、ガス温度の低下に伴って、
その一部がガス流路の壁面に付着する。

【０００９】また、廃プラスチックを装入すると、多量
の有機物が急激に揮散するので、これが熱分解する過程
で多量のカーボンが遊離し、このカーボンが発生ガスと
共にコークス炉上部のガス流路まで流出する。

【００１０】このため、上記の遊離カーボンや熱分解途
中の物質が炭化室の上部や上昇管などガス流路の壁面に
多量に付着する。この多量の付着物によって、短期間で
ガス流路に詰まりが起こり、発生ガスの吸引に支障が生
ずるようになる。

【００１１】本発明は、上記の問題点を解決し、廃プラ
スチックを装入しても、ガス流路の壁面への付着物が増
加せず、その上、装入する廃プラスチックを細かく粉砕
しなくてもよいコークスの製造方法を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、炭化室の下部に廃プラスチッ
クを装入し、この廃プラスチックの上に石炭を装入して
乾留する。

【００１３】炭化室の下部へ廃プラスチックを装入する
場合、廃プラスチックを装入する前に、石炭を装入して
おく方がよい。

【００１４】上記の方法によってコークスを製造する場
合、廃プラスチックの装入量は石炭の装入量に対して５
重量％以下であるのがよい。

【００１５】炭化室下部に装入される廃プラスチック
は、廃プラスチック単独であってもよく、また、配合炭
と混合されているものであってもよいが、その何れにお
いても、その大きさが炭化室へ装入できる程度に破砕さ
れたものである必要がある。

【００１６】なお、上記炭化室の下部とは、炭化室の高
さの中間レベルより下の部分を指すものとする。

【００１７】上記コークスの製造方法で使用する廃プラ
スチックは熱可塑性のものであり、例示すれば、ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系のも
の、スチレン系のもの、アクリル系のものなどを挙げる
ことができる。

【００１８】ところで、コークス炉の内部は９５０℃〜
１２００℃程度の高温になっているが、その雰囲気は還
元性であるので、装入された廃プラスチックは燃焼する
ことなく熱分解し、メタン、エタン、プロパン、エチレ
ン、プロピレンなどの炭化水素、および水素などよりな
る高発熱量のガスとなる。

【００１９】しかし、前述のように、炭化室へ装入され
た廃プラスチックは、一挙にガス化するのではなく、段
階的に熱分解し、最終的に上記のような低分子量の炭化
水素になってガス化する。このため、廃プラスチックを
熱分解させるためには、熱分解の初期に生成した物質を
高温状態に保たれた条件下で或る時間以上滞留させるこ
とが必要になる。

【００２０】そこで、本発明においては、廃プラスチッ
クの装入箇所を炭化室の下部にしている。廃プラスチッ
クが炭化室の下部に装入されていると、発生ガスの吸引
が炭化室の上部から行われているので、熱分解して揮散
した物質は上方に向かって流れ、その熱分解箇所よりも
上に存在している高温の乾留物の層（コークス層）を通
過した後、炭化室の上部空間に到達し、系外へ吸引され
る。このため、熱分解の初期に、分子量の大きい物質が
生成しても、この物質は高温のコークス層を通過する間
に段階的に熱分解し、低分子量の炭化水素になって排出
する。この結果、廃プラスチックを装入して乾留して
も、上昇管などのガス排出流路の壁面に対する付着物の
増加は起こらなくなる。

【００２１】また、廃プラスチックの熱分解物が、コー
クス層を上昇する間に、コークス層に付着し、この付着
した熱分解物がさらに分解して、その一部がカーボンに
なる。そして、このカーボンの付着物がコークスと一体
化して緻密に成長し、コークスの気孔を小さくしたり、
小さな亀裂を塞いでしまうので、コークスの反応後強度
（ＣＳＲ）が向上する。

【００２２】廃プラスチックを炭化室の下部に装入して
乾留する場合、最初に石炭を装入し、次いで廃プラスチ
ックを装入するのがよい。

【００２３】もし、最初に廃プラスチックを装入する
と、前述のように、廃プラスチックが装入される際の炭
化室内は９５０℃〜１２００℃位の高温状態になってい
るので、炉底に接触した廃プラスチックが急激に加熱さ
れ、装入と同時にその熱分解が開始される。そして、原
料装入時にはガスの吸引が行われていないので、装入方
法によっては、熱分解ガスの漏洩が起こり、環境が悪化
する。

【００２４】これに対し、最初に石炭が装入されている
と、高温の炉底と廃プラスチックの間に石炭が介在し、
この石炭が断熱材的な役目をなして炉底からの熱の伝達
を遅らせるので、装入直後における廃プラスチックの熱
分解は起こらなくなる。

【００２５】廃プラスチックを炭化室の下部に装入して
乾留すると、前述のような効果がもたらされるが、多量
の廃プラスチックを装入すると、コークス上で生成する
熱分解カーボンの量が多くなり、これによる熱応力が大
きくなって、逆に、コークスに亀裂が発生するようにな
る。このため、限度以上の廃プラスチックを装入する
と、ＣＳＲが小さくなり、高炉用コークスとしての品質
が低下するので、好ましくない。また、炭化室に供給さ
れる熱量は一定であり、廃プラスチックを装入すると、
これを熱分解するための熱量が余分に必要になるので、
その熱量分だけ乾留時間が長くなる。従って、限度を超
えた量の廃プラスチックを装入すると、コークスの生産
性が低下することによる影響が大きくなるので、この点
についても好ましくない。

【００２６】そして、上記のような不利益がもたらされ
ない廃プラスチックの装入量の限界は、後の実施例の項
に記載されている試験結果に基づけば、石炭装入量に対
して５重量％程度である。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明における廃プラスチ
ックと石炭の装入状態の一例を示す図である。この図に
おいて、１は室炉式コークス炉の炭化室、２は炭化室の
上壁を貫通させて設けられている石炭および廃プラスチ
ックの装入孔である。３は発生したコークス炉ガスを吸
引するために炭化室の上部に連結された上昇管、４は発
生したコークス炉ガスをガス精製系統へ送るための集気
本管である。

【００２８】この例においては、粗粒の廃プラスチック
１１が炭化室１の底部に装入され、この上に粉砕された
石炭１０が装入されている。粗粒の廃プラスチック１１
は炭化室１内へ装入し得る形状のものであればよいが、
その装入は石炭の装入孔２から行われるので、その大き
さは装入孔２の寸法によって決められる。従って、装入
する粗粒廃プラスチック１１は、通常のコークス炉にお
ける石炭装入孔を無理なく通過できるものとして、２０
０ｍｍを上限とする程度の大きさに破砕しておく必要が
ある。

【００２９】図２は本発明における廃プラスチックと石
炭の装入状態に係る他の例を示す図である。図２におい
て、コークス炉の構成に係る部分については、図１と同
じ同一の符号を付し、その説明を省略する。この例にお
いては、炭化室１の底部に粉砕された石炭１０ａが装入
され、この上に廃プラスチック１１が装入され、さらに
その上に石炭１０ｂが装入された状態を示したものであ
り、炭化室１内には、石炭１０ａ、廃プラスチック１
１、石炭１０ｂよりなる３層が形成されている。

【００３０】なお、炭化室１の底部に装入する石炭１０
ａは、断熱材的な役目をなすものであるので、装入量を
多くしても、その分だけ効果が上がる訳でもない。ま
た、あまり多量に装入すると、廃プラスチック１１の上
に装入する石炭１０ｂの量が少なくなるので、廃プラス
チック１１の熱分解を完結させて低分子量の炭化水素に
したり、生成するコークスの反応後強度（ＣＳＲ）を向
上させたりする効果が減少する。

【００３１】このため、装入直後における廃プラスチッ
クの熱分解を遅延させるために、最初に装入すべき石炭
１０ａの量は、炭化室１の底に１００ｍｍ位の厚さで敷
き詰められる程度の量でよい。

【００３２】

【実施例】廃プラスチックと石炭の装入状態を図１のよ
うにして乾留した場合の試験結果について説明する。こ
の試験においては、実炉を使用し、廃プラスチックとし
ては廃ポリエチレンと廃ポリプロピレンの混合物を装入
した。

【００３３】まず、室炉式コークス炉の炭化室に、１０
ｍｍ程度の大きさに破砕した廃プラスチック０．４ｔを
装入し、この上に、−３ｍｍ８０％程度の粒度になるよ
うに粉砕した配合炭３７ｔを装入して、乾留した。石炭
の装入量に対する廃プラスチックの装入率は１重量％で
あった。発生したガスについては、発熱量を測定し、生
成したコークスについては、反応後強度（ＣＳＲ）を測
定した。これらの測定結果は図３に示す。

【００３４】そして、廃プラスチックの装入率を種々変
えた試験を上記試験と同様に実施した。なお、比較のた
めに、廃プラスチックを装入しない試験も併せて行っ
た。これらの測定結果も図３に示す。図３において、Ａ
の曲線は廃プラスチック装入率と発生ガスの発熱量との
関係を示し、Ｂの曲線は廃プラスチック装入率とコーク
スのＣＳＲとの関係を示す。

【００３５】図３によれば、発生ガスの発熱量は廃プラ
スチックの装入率を増すに従って増加した。しかし、Ｃ
ＳＲは廃プラスチックの装入率が増すに従って上昇した
が、その装入率が１．５％付近から下がりはじめ、５％
を超えると、廃プラスチックを装入しない場合より小さ
な値になった。このＣＳＲの結果からすれば、廃プラス
チックを装入することができる量の上限は、石炭の装入
量に対し５重量％程度であるものと思われる。

【００３６】なお、生成したコークスについては、ドラ
ム強度も測定したが、この値は廃プラスチックの装入率
が変わっても殆ど変化がなかった。

【００３７】次に、従来技術の一つである廃プラスチッ
クを配合炭に混合して乾留する方法を実施し、この結果
を、廃プラスチックの装入状態を図１のようにして乾留
した本発明の方法による結果と比較した。この試験にお
いても、実炉を使用し、廃プラスチックとしては廃ポリ
エチレンと廃ポリプロピレンの混合物を装入した。

【００３８】この従来技術による試験においては、−３
ｍｍ８０％程度の粒度になるように粉砕した配合炭に、
１ｍｍ以下の大きさに粉砕した廃プラスチックを１重量
％の割合で混合したものを装入し、乾留した。得られた
コークスについて、ＣＳＲを測定した。この測定値は上
記本発明の方法による測定値と共に図４に示す。なお、
図４に示すＣＳＲの値は、何れも廃プラスチックの装入
率が１重量％の場合の値である。

【００３９】この図のように、従来技術を実施した場合
のＣＳＲが約６３．５であったのに対し、本発明を実施
した場合のＣＳＲは約６７であり、両者の間に明らかな
差異が認められた。そして、この結果から、石炭と共に
廃プラスチックを装入してコークスを製造する場合、廃
プラスチックを炉底部に装入すれば、より品質のよいコ
ークスが得られることが分かった。

【００４０】

【発明の効果】本発明は炭化室の下部に廃プラスチック
を装入し、この廃プラスチックの上に石炭を装入して乾
留する方法である。本発明によれば、廃プラスチックの
熱分解生成物が系外へ排出される際に、高温のコークス
層を通過するので、熱分解生成物の中に高分子量の炭化
水素が含まれていても、この物質はコークス層を通過す
る間に熱分解し、低分子量の炭化水素になってガス化さ
れる。このため、石炭と共に廃プラスチックを装入して
も、これによって上昇管などのガス排出流路の付着物が
増加することはなく、コークス炉の操業に支障が生ずる
ことはない。

【００４１】また、本発明の方法を採用した際に装入す
る廃プラスチックは、炭化室へ装入できる程度の大きさ
に破砕されたものであればよいので、廃プラスチックの
粉砕費が大幅に低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における廃プラスチックと石炭の装入状
態の一例を示す図である。

【図２】本発明における廃プラスチックと石炭の装入状
態に係る他の例を示す図である。

【図３】廃プラスチックの装入率とガスの発熱量との関
係、および廃プラスチックの装入率とコークスのＣＳＲ
との関係を示す図である。

【図４】本発明を実施した場合のＣＳＲと従来技術を実
施した場合のＣＳＲを比較した図である。

【符号の説明】

１室炉式コークス炉の炭化室２装入孔３上昇管４集気本管１０，１０ａ，１０ｂ石炭１１粗粒の廃プラスチック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武富洋文東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者板垣省三東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者下山泉東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭と共に廃プラスチックを装入して乾
留するコークスの製造方法において、炭化室の下部に廃
プラスチックを装入し、この廃プラスチックの上に石炭
を装入して乾留することを特徴とするコークスの製造方
法。
【請求項２】炭化室の下部へ廃プラスチックを装入す
るに際し、最初に石炭を装入し、次いで廃プラスチック
を装入することを特徴とする請求項１に記載のコークス
の製造方法。
【請求項３】廃プラスチックの装入量が石炭の装入量
に対して５重量％以下であることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載のコークスの製造方法。