JPS5949957B2 - 改質炭の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改質炭の製造方法に関し、更に詳しくは（ａ）
石炭を石油系の重質油、又はこれを熱処理しガス及び軽
質油を分離した重質油、あるいはこれらと石炭系重質油
との混合油に混合し、この混合物を系内より生成するガ
ス及び／又は系内より発生する炭化水素ガス及び軽質油
を改質して生成する水素ガスを使用して水素化溶解し、
生成物よりガス状物質、軽質油を除去し残渣混合物を製
品とする改質炭の製造方法、並びに（ｂ）上記（ａ）の
製造方法において石油系重質油及び石炭系重質油をあら
かじめ水素化して使用する改質炭の製造方法に関する。

現在一般に使用されている室炉式コークス化炉によって
優良なるコークスを製造するにさいし、使用する原料炭
の品質およびその配合割合によって生成コークスの品位
が決定されることは周知のことであり、それ故に高価な
優良粘結炭の使用が不可欠となっている。

しかるに近時の高炉の大型化を伴った鉄鋼の増産に対し
て、コークス原料炭とくに米国強粘結炭の確保が困難と
なってきており、しかも価格の高騰も避けられない情勢
にある。

したがってこのままでは従来通りのコークス強度ならび
にコークス価格を維持することはできなくなってくる。

このため一般には低級コークス原料炭の一部ないしは全
部に適当な措置を施して生成コークスの強度を保持しよ
うとする試みが数多く行なわれている。

たとえば加熱あるいは加圧成型コークスの製造、成型炭
室炉装入法、乾燥炭室炉装入法、さらには石油ピッチ配
合による改質炭の製造法などである。

しかしこれらは何れも工業的経済的に未解決な点が残さ
れており、完全な企業化は実施されておらず、従って非
粘結ないし弱粘結の低級原料炭、褐炭、リグナイトを配
合使用し高級粘結炭の使用量を節減するという効果は未
だ十分上がっていない。

而して本発明の目的は非粘結低石炭化度石炭を改質して
コークス製造用原料（粘結剤）として優れた性質を有す
る改質炭を提供することである。

第２の目的は溶剤として硫黄分の多い安価な石油系重質
油を使用するにも拘らず、硫黄分の少い改質炭を安定し
て大量に供給出来ることである。

第３の目的は原料石炭の粒度を適当に調整し、水素化溶
解した生成物から未溶解物を分離せず、且つ又溶剤の回
収も行わず、生成物を冷却固化してその侭改質炭とする
ことが出来ることである。

第４の目的は水素化分解用水素として系内より発生する
水素ガス、及び／又は系内より発生する炭化水素ガス又
は軽質油をスチーム改質して製造する水素ガスを利用す
ることにより、コークス製造用原料（粘結剤）として優
れた性質を有する改質炭を経済的に製造出来ることであ
る。

近時石炭を石炭系溶剤と共に水素加圧下に加熱すれば石
炭中の有機物質が水素化分解によって解重合し、溶剤に
可溶となり、濾過等の機械的操作により容易に無機物質
および未溶解残渣を分離し溶剤を回収して溶剤精製炭が
得られることは周知の技術である。

しかし、この方法においては未溶解物を分離するを要し
、且つ溶剤として循環油を使用するため溶剤使用量が原
料石炭に対し著しく多量を要し、このため装置の大きさ
に比し生産性が低く、且つ製品収率も悪く、又装置も複
雑であると云う欠点を有している。

之に加えて未溶解物の分離を行う必要上水素化を必要以
上に進める必要があり水素消費量が多くなりこの方法に
おいては多量の水素を外部から補う必要が生ずる。

このためこの方法による溶剤精製炭は割高とならざるを
得ない。

一方、また石油系油を熱的に改質質し芳香族化した溶剤
を使用する石炭の改質法も周知である。

この方法では溶剤が石油系であり、外部からの水素ガス
の補給の必要はないが、水素化はほとんど遂行されず製
品の純度の向上例えば、石炭及び溶剤より持込れる硫黄
分の除去が出来ない点に問題がある。

上記２方法の欠点を解決する方法として溶剤と； して
石油系の重質油と系内より生成する重質油を混合し、そ
の混合油に石炭を分散し水素加圧下に石炭の解重合を進
めて流体化した後、未溶解固形分を分離除去し蒸溜等に
より溶剤を回収し純度の高い溶剤精製炭の製造法につい
て、本出願人は昭和５０年４月１６日特許出願を行って
いる。

（特願昭５０−４５３３２石炭類の液化法） しかし、この方法においても未溶解固形分を分離する必
要上、原料石炭に対して多量の溶剤を必要とし、このた
め溶剤の回収操作が必要となり装置も大きくなり生産性
が低くなると云う欠点を有することとなる。

本発明者等は先願（特願昭５０−４５３３２、石炭類の
液化法）の問題点を解決し高炉用コークス製造用原料と
して優秀な改質炭を安価に製造する方法として以下の発
明をするに至った。

即ち原料石炭として大量に存在する安価な低石炭化度非
粘結炭を用い、溶剤としては大量に存在する高硫黄の安
価な石油系重質油を主体として使用し、原料石炭と溶剤
とを混合しこの混合物を水素ガスの存在下に加熱処理を
行い水素化反応を行わせる。

これにより石炭の解重合反応が行われ石炭の炭化度は進
行する。

次いでこの生成物よりガス状物質軽質油を除去し残渣混
合物を冷却固化して改質炭を製造する。

この改質炭は原料石炭、溶剤中の不純物であるＮ、Ｓ、
０が水素化反応に依りＮＨ３，Ｈ２Ｓ、Ｈ２Ｏとして除
去されるのでクリーンな粘結性の強い製鉄用原料となる
。

而して製造操作において未溶解物の分離装置、溶剤の回
収装置が不用であり且つ原料石炭に対する溶剤使用が他
の方法に比していちぢるしく少くて良く装置が簡単でこ
の上非常に小さくてすむ等の利点が設備上考えられ、原
料石炭、溶剤の安価さ、改質炭の収率の大きい点より此
れまでの改質炭に比し非常に安価に製造出来る効果を有
するものである。

本発明の実施例Ｉにおける原炭と改質炭の石炭化度をコ
ールバント上に示せば第１図の如く石炭化度の上昇が明
かであり、文人から明かな様に本発明の生成物は流動度
の高い原料炭として極めて有望であり、また炭素含有量
の増加と酸素含有量の減少が顕著で石炭化度の点からみ
ても品位の向上が認められる。

さらに本発明の詳細な説明すれば、原料として低石炭化
度非粘結炭を使用し、これに重質油を１＝０．２〜１：
１の割合（重量比）好ましくは１：０．３〜１：０．５
の割合に混合する。

原料石炭に対し重質油が０．２以下の場合は両者の混合
が均一に行われず水素化反応が不均一になり反応が良好
に進行しない。

又重質油が１以上の場合は溶剤の回収操作を行わない本
発明においては改質炭の品質に悪影響をあたえる。

原料石炭はあらかじめ灰分１２係以丁、好ましくは１０
φ以下になる様に調整し３％以下、好ましくは１００メ
ツシユ以下の粒度に粉砕して使用する。

粒度が３％以上の場合は水素化反応条件をシビャーにす
るを要し不利である。

使用する重質油は石油系重質油をそのまま又は３５０℃
〜６００℃の温度で１０分〜６０分間熱処理したものを
使用する。

上記条件で熱処理することにより重質油中に含有される
ガス状物質、軽質油が完全に除去されるために改質炭の
品質低下を防ぎ優秀な品質を保証することが出来ること
となる。

上記重質油に１部石炭系重質油を加えて使用出来ること
も可能であり、又此等重質油を必要ならばあらかじめ水
素化して使用出来ることは勿論でありこの場合原料石炭
によって水添溶解器を水素加圧する必要がなく設備上操
作上きわめて有利になる。

水素化のための水素は系内より生成する炭化水素ガス及
び／又は軽油を改質して得られる。

上記原料石炭と重質油の混合物を良く撹拌混合し、３ｋ
ｇ／ｃｙｉＹ以上の水素加圧下に３５０℃〜５００℃に
加熱し、１０分〜６０分間保持する。

・重質油をあらかじめ水素化した場合は原料石炭によ
っては水素加圧を要しないその後減圧しガス分及び軽油
分をフラッシュし残渣を冷却固化する。

冷却固化して得られた改質炭は石炭化度が高く且つ流動
度も高く、高硫黄分の重質油を使用するにも拘ず硫黄含
有量が少く製鉄用原料炭として有望な品質を有する。

発生する軽油分は水蒸気改質等により水素化して水素源
として使用し、発生するガス中には原料石炭、溶剤重質
油中のＮ、Ｓ、０が水素化されＮＨ３，Ｈ２Ｓ、Ｈ２Ｏ
として混在するので、これ等を常法により除去精製して
水素源として再使用する。

１ 即ち本発明においては脱灰を行わないので溶解石
炭から固型分を分離する必要がなくこのため溶液の粘度
にも制約がなく溶解反応条件設定も水素化反応を最小限
にとどめることが出来る。

又溶剤を回収することもないので蒸溜装置が不必要であ
る。

上記により設備全体が極めて簡素化され操作が簡単であ
り、原料物質の安価さ、改質炭の収率の増大と相持って
安価に改質炭を製造出来るのである。

この改質炭は原料石炭溶剤重質油中に製鉄用コークス用
原料として有害なＮＳを含有するにもか＼わらずこれ等
は水素化分解反応において除去されるので強粘結炭の代
りとして有効に使用出来るものである。

本プロセスを連続的に実施する場合の態様を第２図に示
す。

以下実施例により説明する。

実施例中の％は特に規定のない限り重量％とする。

実施例 １ ２００メツシユ以下に粉砕された太平洋炭７０部に対し
、あらかじめ４２０℃で６０分間熱処理しガス及び軽質
油を除去したアスファルト（カフヂ産原油減圧蒸溜残渣
油、硫黄分６．５％）３０部を混合し、加熱しながらペ
ースト化しこれをペーストポンプにて２．５ ｋｇ／
ｈ ｒの割合で加熱器を通し溶解槽に送った。

溶解槽には、０．１５ ｋｇ／ ｈ ｒの割合で水素が
導入され溶解槽は６０ｋｇ／ｆｆｌの水素圧下４２０℃
に保たれた。

ペーストは溶解槽で６０分間保持された後減圧されガス
及び軽質油を除去し、ボトムとして改質炭を２− Ｏｋ
ｇ／ ｈ ｒの割合で得た。

原炭、改質炭の性状を次表に示す。実施例 ２ ２００メツシユ以下に粉砕されたオーストラリア産リグ
ナイト７５部に対し、あらかじめ４４０℃で１時間熱処
理を行いこれを減圧しガス、軽油分を除去したアスファ
ルト（カフヂ産原油減圧蒸溜残渣油、硫黄分６，５チ）
を水素圧６０ｋｇ／ｆｆｌ、反応温度４００℃〜４３０
℃、コバルト−モリブデン触媒にて水素化し、この２５
部を混合し、加熱しながらペースト化しこれをペースト
ポンプにて２．５に９／ｈｒの割合で加熱器を通し溶解
器に送った。

容解器には０．１５ ｋｇ／ ｈ ｒの割合で水素が導
入時＊され溶解器は３０ｋｇ／ｉの水素加圧下４３０℃
に保たれた。

ペーストは溶解器で１時間保持された後減圧されガス及
び軽質油を除去し、ボトムとして改質炭を１．７５ｋｇ
／ｈｒの割合で得た。

原炭、改質炭の性状を次表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図はコールバンド上における原炭、改質炭の石炭化
度を示すものである。 Ｘ印は原炭○印は改質炭を表す。 第２図は本発明を連続的に実施するためのフローシート
である。 符号の説明１・・・・・・熱処理器、２・・・・・・水
素化器、３・・・・・・混合器、４・・・・・・加熱器
、５・・・・・・溶解器、６・・・・・・フラッシング
装置、１・・・・・・冷却装置、８・・・・・・改質装
置、９・・・・・・ＮＨ３ｊＨ２ｓ分離装置、ａ・・・
・・・石油系重質油入口、ｂ・・・・・・石炭系重質油
入口、Ｃ・・・・・・石炭入口、ｄ・・・・・・水素ガ
ス入口、ｅ・・・・・・改質炭出口、ｆ・・・・・・軽
質油出口、ｇ・・・・・・ガス成分出口、ｈ・・・・・
・ＮＨ３ｊＨ２Ｓ出口、ｉ・・・・・・余剰水素ガス出
口、ｊ・・・・・・ガス成分出口、ｋ・・・・・・軽質
油出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低石炭化度非粘結炭を石油系重質油又は石油系重質
   油と石炭系重質油の混合油に１：０．２〜１：１の割合
   （重量比）に混合し、この混合油を系内より生成するガ
   ス及び／又は系内より生成する軽質油を改質して得られ
   る水素ガスにより水素化溶解し、生成物よりガス状物質
   、軽質油を除去し、残渣混合物を製品とする改質炭の製
   造方法。 ２、特許請求の範囲１記載の発明において３５０℃〜６
   ００℃の温度で１０分〜６０分熱処理しガス状物質及び
   軽質油を分離した石油系重質油を使用する改質炭の製造
   方法。 ３ 特許請求の範囲２記載の発明において石油系重質油
   としてアスファルトを使用する改質炭の製造方法。 ４ 低石炭化度非粘結炭をあらかじめ水素化した石油系
   重質油又はこの油と水素化した石炭系重質油の混合油に
   １：０．２〜１：１の割合（重量比）に混合し、この混
   合油を系内より生成するガス及び／又は系内より生成す
   る軽質油を改質して得られる水素ガスにより水素化溶解
   し、生成物よりガス状物質、軽質油を除去し、残渣混合
   物を製品とする改質炭の製造方法。 ５ 特許請求の範囲４記載の発明において３５０℃〜６
   ００℃の温度で１０分〜６０分熱処理しガス状物質及び
   軽質油を分離した石油系重質油を使用する改質炭の製造
   方法。 ６ 特許請求の範囲５記載の発明において石油系重質油
   としてアスファルトを使用する改質炭の製造方法。