JPS6011760B2 - 固形炭素物質の処理方法 - Google Patents

固形炭素物質の処理方法

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JPS6011760B2
JPS6011760B2 JP7783476A JP7783476A JPS6011760B2 JP S6011760 B2 JPS6011760 B2 JP S6011760B2 JP 7783476 A JP7783476 A JP 7783476A JP 7783476 A JP7783476 A JP 7783476A JP S6011760 B2 JPS6011760 B2 JP S6011760B2
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是彦 西本
義顕 水本
薫明 光岡
哲也 今井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

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  • Coke Industry (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固形炭素物質の乾留ならびにガス化方法に関す
るものである。
更に詳しくは固形炭素物質を乾留ならびにガス化するに
あたり、童質油自体の流動性および重質油の固形炭素物
質に対する溶媒和効果を生かして、ガス化促進剤を、生
成する固形炭素物質に均一分散させて乾留する方法なら
びに固形炭素物質のガス化を効果的に行わせる方法を提
供することにある。人類の増加、産業の発展などに伴い
、化石資源特に石油を中心とするエネルギーの消費量は
増大し、将来この石油資源の枯渇からくるエネルギー不
足が懸念され、この問題に対処するため必ずしも十分活
用されていないアスファルトなどの重質油、低品位炭、
チヤ−などの固形炭素物質の効果的な利用技術の開発が
要請されている。
しかし現在のところ固形炭素物質、なかでも石炭などを
中心としてその利用法としては単に熱のみによる分解お
よび熱媒体などを用いる液化、ガス化方法が種々提案さ
れているが、これらの流体化技術に伴なう副生するチャ
ーなどの固形残漬物の処理という分野まで技術的な開発
が進められていない。本発明者らは固形炭素物質の乾留
時に創生するチヤーなどの固形残獲物のガス化をより効
果的ならしめる処処理方法について鋭意検討を重ね、固
形炭素物質に対して溶媒和効果のあるアスファルトなど
の童質油にガス化促進剤を均一分散させることにより、
熱処理後生成した固形炭素物質のガス化がより効果的に
できることを明らかにし、他に類例をみない新規な完成
をするに至った。本発明の提案にあたり、まず固形炭素
物質、童質油ならびにガス化促進剤の効果的な組合せを
はかることは勿論のこと、適正な混合比、混合方法、処
理温度などについて実験検討を重ね、本発明の成立する
ことが明らかとなった。
本発明で対象とする固形炭素物質は主にC.日,C.の
3元素から構成されるもので、石炭に隈らず廃プラスチ
ック、廃タイヤ、廃材などの有機系廃棄物までも含まれ
、これらの粗悪炭素物質の有効利用をはかることを本発
明の目的の1つとする。
また本発明で適用される童質油は固形炭素物質とガス化
促進剤の単なるバインダーとしての機能を果たすだけで
なく、熱分解での芳香族化の進行に伴なし、石炭などへ
の溶媒和効果を促進することができ、ガス化促進剤の生
成固形炭素物質内あるいは表面への分散を効果的にする
ことができる。即ち、固形炭素物質を400〜850o
oの高温下で溶媒和処理することでその構造を基本単位
近くまで破壊し「 その結果ガス化促進物質が均一分散
しガス化がより効果的に起きると考えられる。そこでま
ず固形炭素物質と軍質油の組合せと検討した。例えば石
炭のように芳香族系構造に富む固形炭素物質については
縮合多環芳香族炭化水素を多く含むコールタール、アン
トラセン油、クレオソート油、コールタールピッチなど
の石炭系重質油が良溶媒である。また石炭系重貿油に限
らずエチレンボトム油「アスファルトなどの脂肪族炭化
水素を主成分とする石油系重質油においてもこれが高温
下で熱処理することにより熱分解、熱重合が進み、芳香
族化構造が形成され、その結果溶媒和効果が推進される
。本発明において固形炭素物質と重質油のもっとも望ま
しい組合せは、芳香族炭化水素系固形炭素物質には石炭
系重質油、脂肪族炭化水素系固形炭素物質には石油系重
質油であるがこれに限ることなくこの逆の組合せも可能
である。
このことは、また本発明中の重質油がその種類、品質な
どを問わず広く使用可能なことを意味するものであり、
現在その取扱いに困っている低品位の重質油も使用可能
で、これを用いれば固形炭素物質のガス化と同時にその
重質油の処理をも兼ねることができる。従って本発明は
固形炭素物質と重質油の効果的ガス化方法とも言うこと
ができ、重質油が多量でも特に問題はないが、固形炭素
物質が重質油に対して10の重量%を越えれば、もはや
その混合物は流動性に乏しく、重質油の溶媒和効果が顕
著とはいい難く、促進剤の均一分散が困難となるし、ま
た固形炭素物質が車質油に対して5重量%以下になると
重質油のコーキングが生じ反応器を閉塞し易くするので
、本発明では固形炭素物質の量を重質油に対して特に5
〜10の重量%に限定した。ガス化促進剤は処理される
べき炭素物質に共存させることでガス化反応速度を増加
させるいわば触媒的役目を果たす物質で固形炭素物質へ
の担特万法とともにその物質の選択も特に重要である。
この促進剤の選択についてはガス化実験の結果以外にそ
の分解温度、価格などの総合的な評価をもとに検討した
結果、アルカリ金属元素化合物、アルカリ士類金属元素
化合物のうち一種または二種以上を主体とする化合物が
有望であることを見し、出した。その物質として例えば
Na2C03。K2C03。MgC03、Mg0、Ca
C02、Ca○並びに排脱副生品としてのCaS04.
が20などを挙げることができるが、これに限定するも
のではない。これら促進剤はアルカリ金属元素化合物、
アルカリ士類元素化合物が主体となっていればよく、こ
れらに少量の鉄族元素化合物が含まれていてもよい。そ
の添加量は固形炭素物質に対して1〜5の重量%の範囲
で用いることが望ましい。5の重量%以上添加しても単
に処理コストをあげるのみでガス化反応速度においてさ
して差がない。
また1重量%以下であればガス化反応の促進効果があま
り期待できない。石炭の燃焼や熱分解に対して種々の無
機物が触媒作用をもつそとは従来から知られた事実であ
るが、本発明は高温下での固形炭素物質に対する蚤質油
の溶媒和効果ならびに流動化状態での促進剤の均一分散
の効果的推進をはかることでガス化促進効果を倍増させ
ることを特徴とするもので、ガス化の反応速度の増加と
ともにガス化促進物質が脱硫剤としても働き、より効果
的である。次に本発明における方法について説明する。
ガス化促進剤の添加方法としては重質油をあらかじめ高
温で軟化させ、流動性を付与させた重質油俗を燈拝しな
がら促進剤、固形炭素物質を添加する方法、または固形
炭素物質に促進剤をあらかじめ分散させながら熔融軍質
油を添加する方法など固形炭素物質、重質油、促進剤の
添加順序を変えても成立することはガス化実験の結果か
らでも明らかである。また固形炭素物質に、促進剤を分
散させた重質油を頃霧状態で付着させ乾留する方法、固
形炭素物質と童質油からなる乾留後の多孔質の固形物質
に促進剤を溶液として含浸させるいわゆる含浸法などの
方法も採用することができる。処理される固形炭素物質
の形態はできるだけ微粉砕にする方が車質油、促進剤と
の接触面積を大きくとることができ望ましいが、60メ
ッシュ以上の粒径であれば乾留後の形態観察からでも均
質化の点でほぼ差はなかった。
一方、熱処理温度、昇溢速度、保持時間などの乾留条件
によって分解ガス、分解油が変化し、その結果乾留によ
って得られた固形分の形態は異なる。熱処理温度が高い
程得た固形分は強度的にもろく低温処理程強固となり、
またガス化速度も増す傾向にあったが、400〜850
qoの範囲が一般的である。所定温度での保持時間は低
温程長くとる必要があり、400℃で大体1時間、昇温
速度は2〜10℃/分であれば特に問題はない。乾留で
生成した固形分は分解油、分解ガスから分離され次にガ
ス化にまわされるが、固形分中にはガス化促進物質が均
一に含有されており、ガス化に際し効果的に作用する。
またガス化するにあたり特にNa2S04、CaS04
などの結晶水をもちやすい促進剤を含有した固形分につ
いてはあらかじめ水に含浸させた後にガス化することも
効果的である。これは高温でその結晶水が離脱する際に
固形分の表面に亀裂を生じさせ表面積の増大に寄与する
からである。ガス化剤としては水蒸気、炭酸ガスあるい
は酸素の単独あるいは混合物を採用することができその
ガスの種類によって生成ガスの成分が異なる。例えば炭
酸ガスによる反応では一酸化炭素を主成分とするガスが
生成する。ガス化条件は反応温度、反応圧力が高い程望
ましく、試料の粒径、ガス流量の影響は顕著ではなかっ
た。ガス化温度700〜1200午0、ガス化圧力0〜
20k9/地・Gが一般的である。ここで生成したガス
は橘集され、乾留過程で得られた分解ガス、分解油とと
もに有効利用されることは勿論のこと、灰分を王とする
残溝固形分はその一部を循環し触媒物質として再利用す
ることも可能である。以上説明したように本発明方法は
固形炭素物質を乾留ならびにガス化するにあたり固形炭
素物質に対する童質油の特性を生かしつつ、ガス化促進
剤を均一に分散させることで乾留ならびにガス化を効果
的に行なうものである。
次に本発明の実施例を示す。
実施例 1 約100qoで軟化させたアスファルト200夕を約2
0仇.p.m.の速度で鷹拝しながら、これに70〜1
00メッシュに粉砕した褐炭100夕、次にガス化促進
剤15夕を徐々に加え分散させた後、N2ガス雰囲気で
500/分で450つ0まで加熱し、その温度で60分
間保持した。
次にここで生成した固形分を室温まで冷却したのち粉砕
し1〜4柳のものを取り出した。上述の方法でガス化促
進剤としてNa2C03、NaCそ、Na夕04(無水
)、CaSQ(無水)について作成した試料5夕および
ガス化促進剤を添加していない試料5夕の各々について
750℃、大気圧で2側クノ時間の炭酸ガスと接触させ
たところ、反応速度は次のようになった。
実施例 2 実施例1と同様の方法で調製した試料について750q
o、大気圧で炭酸ガスの代わりに20Nそ/時間の水蒸
気と接触させたところ反応速度は次のようになった。
実施例1と実施例2で示すように炭酸ガス及び水蒸気の
どちらの方法においてもガス化促進剤の添加によってか
なり反応速度が増加することが明らかとなった。
実施例 3 ガス化促進剤としてNa2C0315夕を用い実施例1
と同様の原料、方法で混合させた試料について温度50
0,600,700ooで乾留した作成した固形分5夕
を75000、大気圧で20N夕/時間の炭酸ガスと接
触させたところ反応速度と乾留温度との関係は次のよに
なった。
実施例 4 実施例1と同様のガス化実験をガス化促進剤としてのN
a2C03の添加量を色々変えて作成した試料を用いて
行ったところ反応速度とNaよ03添加量との関係は次
のようになった。
実施例 5 ガス化促進剤としてNa2C0315夕を用い、実施例
1と同機のガス化実験を反応温度を変えて行ったところ
反応速度とガス化温度との関係は次のようになつた。
実施例 6 Na2C03を用い実施例1と同様のガス化実験を反応
圧力を変えて行ったところ、反応速度と反応圧力との関
係は次のようになった。
実施例 7 ガス化促進物質としてCaS04を用い、実施例1の方
法で調製し乾留した試料を粉砕後一昼夜水に含浸させた
のち100℃で乾燥させ水分を除去した。
このようにして作成した試料5夕を750qo、大気圧
で2帆〆/時間の炭酸ガスと接触させたところ反応速度
は0.31〔夕−炭素/ター試料・時間〕で水に含浸さ
せない試料よりもかなり反応速度が増加することが明ら
かとなった。実施例 8Na2C03を用いて実施例1
の方法で調製し乾留した試料を空気中で加熱し熱重量分
析及び示差熱分析を行ったところ、発熱量が最大となる
温度は、即ち試料の熱重量変化が最大となる温度は、触
媒物質を添加していない試料の場合480℃、Na2C
03を内蔵した試料の場合42び○となり、触媒物質の
添加により空気によるガス化反応温度を60℃低下させ
うろことが明ならかとなった。
上述の実験では粉末褐炭、アスファルトを用いたが、こ
れ以外の固形炭素物質、重質油に対しても同様のガス化
促進効果が得られることは言うまでもない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 流動点以上に加熱した重質油100〜2000重量
    部に対してアルカリ金属元素化合物、アルカリ土類金属
    元素化合物のうち一種または二種以上を主体とする化合
    物1〜50重量部、固形炭素物質100重量部を混合分
    散させ乾留することを特徴とする固形炭素物質の処理方
    法。 2 流動点以上に加熱した重質油100〜2000重量
    部に対してアルカリ金属元素化合物、アルカリ土類金属
    元素化合物のうち一種または二種以上を体とする化合物
    1〜50重量部、固形炭素物質100重量部を混合分散
    させ、乾留して得られた固形物質を空気、酸素、水蒸気
    、炭酸ガスの単独あるいはこれらの気体を含む混合気体
    と接触ガス化させることを特徴とする固形炭素物質の処
    理方法。
JP7783476A 1976-07-02 1976-07-02 固形炭素物質の処理方法 Expired JPS6011760B2 (ja)

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