JPS5989392A - 脱水石炭の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、褐炭、亜歴青炭等水分含有率が高く１ｊ炭化
度の低い石炭に脱水処理および脱水したあとの後処理を
施すことによって、再吸湿性や自然発火性が低く、発塵
量が少なく、発熱呈が高い高品質の燃料用脱水石炭を製
造する方法に関する。

本発明において高水分炭とは、褐炭、＋１１（歴青炭等
、水分含有率が高く石炭化度の低い石炭を相称する。ま
た脱水後とは、高水分炭を脱水した石炭をいい、脱水石
炭とは脱水度にさらに添加材処理等の安定化処理を施し
た石炭をいう。

近時、エネルギー源の多様化および供給地域の分散化等
の観点から未利用石炭資源である褐炭や亜歴青炭のよう
な低品位炭の開発、確保および利用拡大が注目されはじ
めた。

しかしながら、これら褐炭や亜歴青炭は大量需要地域か
ら隔離して賦存しており、しかも水分含有率が高く、自
然発火しやすいという特性のために、現状ではその利用
が一部に限定されている。

本発明者らは、褐炭や亜歴青）父のに配性性を改善し、
高品位の燃料に転換するためにこれら高水分炭の脱水処
理および脱水度の安定化処理技術を鋭意研究し、本発明
を完成した。

−・般に高水分炭を脱水する方法には大別して蒸発脱水
法と非蒸発脱水法とがある。蒸発脱水法とはロータリー
ドライヤー、流動層等の乾燥装置を用いて高水分炭を加
熱し、含有水分を蒸発脱水せしめる方法の総称である。

非蒸発脱水法とは高温・高圧の蒸気を石炭に直接接触さ
せて加熱することにより脱水すしめる方法の総称である
。本発明は基本的には蒸発脱水法に属するものである。

高水分炭を蒸発法で脱水する技術は米国におｌ、％て、
Ｆ　ｏｏｄ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　　Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎ　　を１士じめいくつかの企業・研究機関で検討
されている。

これらの方法を要約すると、次の一゛、つの工程から成
っている。

′））脱水処理工程二石炭を加熱し、一定水準まで含イ
ｊ水分を蒸発低減せしめる工程。この工程ではロータリ
ードライヤー、流動層等の乾燥装随を用い−Ｃ木分を１
／２〜ｌ／３程度に低減させる。

・り）脱氷炭後処理工程＝中の脱水処理上程を経た脱水
度に添加物を加え、脱水度性状の安定化を促す−［程。

・、【）の脱水処理工程を経て得られた脱水度はそのま
まの状態では性状が極めて不安定である。すなわち、 （ｉ）発塵が多くて取扱いが困難なヒ、炭塵爆発の危険
がある （１１）再吸湿しやすいため、長距離輸送や長期貯炭中
に含有水分が増加する （ｉｉｉ　）自然発熱発火の危険がある。

これらの問題点を解決するために空気中の酸素や湿分と
脱水度との接触を遮断する１］的で、脱水度に添加物を
加え、親木炭粒子の表面を添加物の１１りで包む工程、
すなわち脱水度後処理工程が必要になる。

従来、脱水度の後処理用の添加材として重油、アスファ
ルトエマルジョン、樹脂、アセテート、その他の化学薬
品等石油系物質が用いられており、これらを脱水度１０
０重に部に対しておおむね１重量部以下添加する後処理
が行われている。

しかしながら、これら従来の蒸発脱水法によって製造さ
れた脱水石炭は再吸湿性が高く、自然発熱φ発火の危険
性も十分に改善されていない。

その原因は次の２つである。

（１）脱水処理条件：従来の蒸発脱水法の脱水処理工程
では高水分炭は８０〜１００°Ｃ程度の温度で例えば約
３０％の含水分を１０〜１８％まで脱水、乾燥されてい
る。この温度では石炭はその化学構造が何らかの変化を
するほどの高温にさらされていない。褐炭や亜歴青炭の
水分含有率が高い理由の−・つば、親水性の含酸素官能
基（カルボニル基、カルボキシル基、水酸基等）が石炭
中に多量に存在するためである。従来の蒸発脱水法の脱
水処理工程では石炭中の水分を減小せしめることはでき
るが、加熱温度が上述のごとく８０〜１００°Ｃのよう
に低いため石炭中の含酸素官能基を分解せしめるに至ら
ない。このため、脱水度は再吸湿し水分の高い状態に戻
りやすい性質を示す。また、含酸素官能基が多いため、
脱氷度単位重量当りの発熱醍も低い。脱水処理工程にお
いては巾に石炭中の水分酸を低減させるのみならず、含
酸素官能基を分解せしめることが好ましい。しかし、従
来の蒸発脱水法の脱水処理工程ではこのような作用は期
待できない。

（２）添加材の確保争添加率：従来の蒸発脱水法の脱水
度後処理工程で用いている添加材は石油系物質である。

換言すれば、これらの話加材は脱水度製造プロセスで自
家発生するものではない。したがって、石油に代替すべ
き脱水石炭が石−油に依存する形になるばかりか、製品
価格が添加材価格に左右される。そこで、添加材の使用
量を最小限度（脱水度１００重量部に対して１重液部以
下）にとどめるべく努力が払われている。しかし、その
ために脱水石炭の再吸湿、自然発熱・発火に対する予防
効果が十分でなくなるという結果を生じている。すなわ
ち、添加剤が脱水度製造プロセスから自家発生しないこ
と、および添加率を最小限に留めなければならないこと
が脱水石炭の性状を一１分に安定化することができない
第２の理由である。

本発明は上述の従来の脱水石炭の製造工程に改ｔを加え
新規な処理方法を開発したもので、安定性の高い高発熱
量の脱水石炭を製造する方法を提供することを目的とす
る。

上記目的を達成するための本発明の要旨は高水分炭をそ
の無水基準１００重量部に対して２〜８七槍部のタール
を生成する温度まで加熱する第ｌ工程と、前記生成ター
ルを前記脱水度表面に均一に被着させる第２工程とから
成ることを特徴とする高水分ｊμから高発＃ｆ−１の脱
水石炭を製造する方法にある。

本発明方法は高水分量を原料として発塵性、再吸湿性、
自然発熱の危険性の少ない高発熱量の燃石用脱水石炭を
得るために、まず第１工程において高水分量の〜・部が
熱分解してタールを生成するような温度で脱水処理する
ことを１つの骨子としている。すなわち、第１工程にお
いて、高水分量の一部が熱分解してタールを少量生成す
るような温度で脱水処理を行うと、高水分量は完全に脱
水されるとともに親水性含酸素官能基が分解され、ｉ１
吸湿性が低く発熱２１の高い脱水度を得ることができる
。

例えば、高水分量の亜瀝青炭を１５０〜４００°Ｃの温
度で加熱処理すると、完全に脱水されるほか次のような
変化を生ずる。

（１）２５０℃以りで少量のガスを発生し、そのガス成
分の約９０％はＣＯ＋ＣＯ２で、これは亜歴青炭中の含
酸素官能基の分解によるものである。２５０　’Ｏ未渦
の温度では含酸素官能基は分解しにくい。

（２）約２８０℃以」二では含酸素官能基が破壊された
後、少量のタールを生成する。

（３）２５０’Ｏ以上の温度で処理した脱水度の発熱量
は含酸素官能基が分解しているので高水分量の無水基準
発熱量より高い値を示す。

以上の第１″、［程において生成したタールはこれを回
収し、第２工程における添加剤として用いることができ
る。タール生成量は無水基準１００重量部の高水分量に
対して２〜８重呈８部となるように処理温度や所要時間
を設定する。このタール生成には脱水処理条件によって
調整できるので、本発明の第２工程で必要かつ十分な量
を第１工程において確保することができる。その結果本
発明の脱水石炭は発塵、ｌ吸湿、自然発熱の危険性等を
１−分に予防することができる。

以ドに本発明の方法をさらに詳細に述べる。

高水分量を１００°Ｃ以」二の適当な温度で処理すると
、水分が蒸発した後説氷炭は熱分解を始めタールとガス
を生成する。

タール、カスの生成量は加熱温度および高水分量の種類
・性状等によて異なる。脱水処理を必要以−１−の高温
およびまたは長時間で行うことは、脱水処理］、、程が
不経済になるばかりでなく、脱水度の熱分解が促進され
る結果脱水度の歩留を減少させ、発生ガス中に水素、メ
タン等の可燃性成分を生成せしめることになり好ましく
ない。

−例を示せば第１図のごとくである。この例はＪＩＳＭ
８８１１に基づく？１１１１定方法によって１１１１１
定した全水分が２９．９％の米国産ｌｌ１（歴青炭Ａを
１５０〜４００　’Ｏの温度範囲で脱水処理した時の各
生成物の歩留を示したものである。

第１図から明らかなように亜瀝青炭Ａの場合３２０°Ｃ
以」二の温度で脱水度歩留が急激に減少するとともにガ
ス、タール歩留が増加している。

従って、第１工程の脱水処理条件は脱氷炭後処理玉程（
第２工程）で添加すべきタールが必要畦確保できる程度
にとどめるべきである。このような条件で得られた脱水
度は後処理工程を施さなくても性状が大幅に改善されて
いる。

一例として、亜瀝青炭Ａを３００℃で脱水処理し、無水
基準１００重Ｉｔ部のｌｌｊ歴青炭Ａに対し約４重量部
のタールを生成せしめた。このとき、ガスは無水基準１
００重量部の亜瀝青炭Ａに対して改駿換算で２〜３重量
部発生した。ガスの主成分はＣ０２約７５％、ＣＯ約１
５％、ＣＨ４約４％、Ｈ２約１％であった。Ｇｏ、Ｇｏ
２の発生量が極端に多いのは亜歴青ｍＡ中の含酸素官能
基の分解が寄与しているためである。

−・方この脱水度の発熱量は６７５０ｋｃａｌ／ｋｇで
あり、無水基準のり［歴青炭Ａの発熱量５９００ｋｃａ
　１／ｋｇ　ｄｒｙｃｏａｌに比較して著しく高くなっ
ている。これは、本発明法の脱水処理によって亜瀝青炭
Ａの含酸素官能基が熱分解されたことを示すものである
。

また、この脱水度を２５°Ｃで相対湿度７５％のデシケ
ータ内に２５０時間放置した時の再吸湿掛は脱水度ｌＯ
Ｏ重量部に対して７．５重量部であった。

比較のため、亜瀝青炭Ａを温度２００℃すなわちタール
を生成しない温度（第１図参照）で脱水処理したものを
上記と同一雰囲気のデシケータ内に放置して＋ｌ■吸湿
１ｉを測定した。その結果、ｔｌ＋吸湿呈は脱氷炭１０
０重礒部に対して１２〜１４重星部であった。また、亜
歴青炭Ａを１００°Ｃで脱水処理したものでは再吸湿量
は１８〜２０重量部に達した。

これらの点から高木分家の脱水に際しては、水分を除去
すると共に１脱水宸が−・１”）ｂ熱分解して適ＩＩ）
のタールを生成せしめるような温度まで加熱処理するこ
とがタール確保のみならず、脱水度の再吸湿性・発熱量
の改善の点からも必要不５ｆ欠であることが知られる。

ただし、過度に高温または長時間処理することか不適当
であることは前述したところである。タールの生成量は
無水基準１００重ψ部の高木分家に対し２〜８重量部と
すれば、」−記脱木炭の改質に対し、ても、また後述の
第２工程において使用するタール量の確保の点において
も最も適当である。

所望隈のタールを生成させる処理温度条件は、原料高水
分炭に応じてそれぞれ容易に定めることができる。

以十の如くして第１工程で冑られた脱水度はそのままで
は発塵性が高く、かつ自然発熱の危険性もあり取扱いが
困難である。これらの点を改善するために、第２王程と
して脱水度に脱水処理工程で１１１られたタールを添加
する。

タール添加量について本発明者らは鋭意研究の結果、ｎ
’ｓ氷炭氷炭１爪０ 添加する必要のあることを見出した。脱水度の発塵防止
のみを目的とするのであれば、脱水炭１００市川部に対
しておおむね１重量部のタール添加で有効であるが、自
然発熱を防１］二するためには、脱氷炭粒子表面を十分
に覆う必要があり、少なくとも２重量部具Ｊ二の添加が
不可欠である。

タールの適正添加量は脱水度の性状、タールの性状、脱
水石炭の貯蔵方法、貯蔵期間等を考慮して決める必要の
あることは当然である。しかし脱水度１００重量部に対
して８重量部を越える量のタール添加は自然発熱防止に
対して格別のイ１加効果が発揮されないこと、および多
量のタールのために脱水度が付着性を帯び、ホッパー閉
塞、ホッパー内嵩密度低ドなどの現象を起し取扱いが困
難となることから好ましくない。

以Ｊ−述べたように本発明は発塵性、再吸湿性、自然発
熱の危険性共に低く発熱量の高い脱水石炭を石油系添加
剤を必要とせずに製造するものである。

本発明の第１工程を実施するにあたって用いる脱水処理
装置は本発明の趣旨を実現しうるちのならば何であって
もよい。

本発明の第２し程を実施するにあたり、脱水度にタール
を添加する方法は脱水度表面にタールを均一・に被着さ
せうる方法であれば、スプレー法、混練法、その他の既
知の方法の何れであってもよい。

第１王程で回収したタールはそのまま第２」二程で用い
てもよいが、添加剤としての特性を改善する処理を施し
てから用いてもよい。

本発明方法により高木分家をタールを生成する温度まで
加熱し生成したタールを添加剤として用いることにより
、安価で合理的に、発塵性、再吸湿性、自然発熱性のな
い高発熱量の脱水石炭を得ることができるようになった
。

実施例 ＪＩＳＭ８８１１に基づく全水分３０．１％、ＪＩＳＭ
８８１２に基づく揮発分４７．２％（ｄａｔ）の米国産
亜歴青炭Ｂを３２０°Ｃで１脱水処理し，脱水度を得る
とともに無水基準１００重、ｌ′ｔｊ部の亜歴青炭Ｂに
対して４．５％のタールを生成せしめた。この脱水度ｌ
ＯＯ重量部に対して生成タール３．７重量部を加えて十
分に混練し、本発明法に基づく脱水石炭を調製した。

比較例として同じ亜歴青炭Ｂを１００°Ｃで２時間脱水
処理した。この時、タール、ガスは全く生成しなかった
。この脱水度１００川Ｑ１部に対してＡ重油１小場部を
加熱スプレーして比較例の脱水石炭を調製した。この比
較例は米国において従来法で製造されている脱水石炭に
類似させたものである。本発明法による脱水石炭および
従来法による脱水石炭について再吸湿試験、自然発熱性
試験、発熱早測定を行った。

再吸湿試験は相対湿度７５％、温度２５°Ｃの恒１１、
Ａ−恒湿デジケータ内に脱水布ｊ＆　５０　ｇを入れ、
５００１１１間後の１す吸湿ｒ１１をもって表した。

自然発熱性試験は内径１６０ｍｍφ、高さ３５０ｍｍの
円筒形断熱容器に５ｋｇの脱水石炭を入れ容器底部から
毎分５ｍ文の流速で空気を流入せしめ、容器上部の小穴
より自然排気する。この状１ハ；で６０１」間にわたっ
て容器内の石炭中の温度を４１１１定した。

発熱１畦は通常のポンプ熱量計で測定した。

試験結果を第４−表にまとめて示す。第１表から明らか
なように本発明法による脱水石炭は従来法による説木イ
１炭と比較して発熱量が高く、かつｐ）吸湿性、自然発
熱性の低い安定した性状を示している。

【図面の簡単な説明】

第１図は高水分炭の脱水生成物の歩留を例示するグラフ
である・ 特、！１出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人　　弁理士　　　小杉佳男 第１図 脱　水　温　皮　じＣ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　高水分ｊμをその無水基準１００市層部に対して２
   〜８重撥部のタールを生成する温度まで加熱する第１工
   程と、　１ｆｉｊ記生成タールを１ｉｉｉ記脱氷炭表面
   に均一に被着さゼる第２に程とから成ることを特徴とす
   る高水分炭から高発熱ｊ１１の脱水層）Ｒを製造する方
   法。