JPS63230788A - コークスの密度および粉砕抵抗を改良する方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、コークスの密度および粉砕抵抗を改良する方
法に関する。

発明の背景および概要 鉄鋼工業で使用される電気アーク炉で使用される大きい
黒鉛電極の製造のための高品質のプレミアム　コークス
の需要が増加している。黒鉛電極の品質を特徴付ける上
で多数の特性が重要である。

このような特性の一つは密度である。通常、密度が高い
と、電極も良くなる。プレミアム　コークスに関する別
の重要な特性はコークスの粉砕抵抗である。電極の製造
に必要なコークス粒子の取扱いおよび処理は粉砕抵抗を
増加させることによって増強される。このコークスの特
性は、電極強度の要因でもある。プレミアム　コークス
の使用者は高密度で粉砕抵抗の良い黒鉛物質を常に７捜
している。密度および粉砕抵抗の変化が小さくても大き
い電極特性に実質的に影響する。プレミアムコークスの
品質を特徴付けるのに重要な別の特性はＣＴＥであり、
これはほぼゼロから＋８センチメートル／センチメート
ル／”ＣＸｌ０−７はど変化する。プレミアム　コーク
スの使用者はまた低いＣＴＥ値を有する物質を捜してい
る。

プレミアム　コークスは重炭化水素供給原料がコークス
および軽炭化水素製品に転換される遅延コーキングによ
って製造される。この方法では、重炭化水素供給原料は
、急速にクラッキング温度に加熱され、コークス　ドラ
ムに供給される。加熱された供給物はコークスおよびク
ラッキングされた蒸気に転換するのに十分な含を熱のド
ラムに浸透する。クラッキングされた蒸気は頂部から取
られ、所望であれば、供給物に再循環される精留器底部
で精留される。コークスは、ドラムがコークスで充填さ
れ、加熱された供給物が別のコークス　ドラムに送られ
、コークスが充填したドラムから取出されるまでドラム
に集積する。取出した後、コークスを上昇温度に焼成し
、揮発物質を取出しコークスの炭素と水素の比を増加さ
せる。

大きい黒鉛電極の製造には、遅延コーキング方法から得
られた焼成プレミアム　コークス粒子をピッチと混合し
、次いで上昇温度でベークしてピッチを炭化する。

本発明によれば、密度と粉砕抵抗が増加した焼成コーク
スはコーカー供給原料で焼成する前にコークスを接触さ
せ、接触させたコークスを熱浸透させ、焼成操作を行う
ことによって生成される。

一つの実施例では、方法は鉄鋼の製造に使用される電極
の製造で使用される密度と粉砕抵抗が増加したプレミア
ム　コークスを得るために使用される。

従来の技術 米国特許ｆｆ１２，５０２，１８３号明細書は、炭素凝
集体、コークス“微粉”、およびピッチを混合し、前記
混合物をホットモールドして高密度の炭素物品を製造す
ることによって高密度炭素にすることを開示する。前記
特許明細書は完全に焼成した石油コークスのような完全
に炭化した物質の小量と共に炭素質残留物の主要量を含
有する微粉砕混合物をホットモールドすることによって
炭素電極および他の物品を製造することを開示する。

前記特許明細書に開示された唯一のコークス“微粉“は
焼成された石油コークスである。

米国特許第４．１０５．５０１号明細書は、石炭の微粉
に対してビチューメン物質の外側の包囲を形成すること
によって生成されたブリケットを炭化することによって
冶金学的に形成されたコークスを製造する方法を開示す
る。開示されたビチよび熱処理アスファルトである。

米国特許第４．４８３，８４０号明細書は、ピッチおよ
び／またはタールに基づいた結合剤によるアントラサイ
トまたは他の石炭微粉の凝集から生じたベレットを上昇
温度で酸化処理し、さらに高温で焼成する方法を開示す
る。生成ペレットは炉または電気分解セルのライニング
のための全てのタイプの炭素質ペースト、電極、および
炭素質ブロックの製造に使用される。

発明の詳細な説明 プレミアム　コークスの調製に使用される新鮮な供給原
料は重芳香族鉱油留分である。これら供給原料は、石油
、シェール油、タール砂、石炭等を含む多数の源から得
られる。特定の供給原料は、気体油および／または残留
油の触媒クラブキングからの流出物を精留することによ
って得られるスラリー油、または透明な油として知られ
ているデカント油を含む。使用される別の供給原料はエ
チレンまたは熱分解タールである。これはエチレン：屯 のようなオレフィンを生成する鉱物の高温熱クラッキン
グから得られる重芳香族鉱油である。別の供給原料は、
真空下残留油をフラッシングまたは蒸溜することによっ
て得られた重残留油である真空残留物である。さらに他
の供給原料は真空下フラッシュまたは蒸溜で得られる軽
油である真空ガス油である。熱タールもまた供給原料と
して使用できる。これは気体油または同様の物質の熱ク
ラッキングによって生成された物質の精留から得られる
重油である。重プレミアム　コーカー気体油はさらに別
の供給原料であり、プレミアム　コークスにするための
油のコーキングで生成された液体製品から得られた重油
である。プレミアム　コーキング以外のコーキング操作
からの気体油もまた供給原料として使用できる。新しい
雰囲気気体もまた供給原料として使用できる。これは大
気圧力以上で粗油の精留から生成された気体油である。

使用できる別の供給原料は抽出された石炭タールピッチ
である。前記供給原料のいずれかは単独でまたは組み合
わせて使用できる。さらに、供給原料はプレミアム級コ
ークスの製造に使用する前に水素化処理および／または
熱クラッキングされ得る。

前記供給原料は本発明の工程を行う場合に未処理（焼成
していない）プレミアム　コークスを接触させるのに使
用され得る。高収率のコークスを供給する好ましい供給
原料は、熱タール、デカント油、熱分解タール、および
多種のタイプのピッチがある。未処理のコークスはコー
クスの調製に使用される同じ供給原料の一部と接触させ
る、または所望であれば異なる供給物質を使用すること
ができる。

全てのタイプの未処理のプレミアム　コークスは本発明
の方法に適用できる。つまり、通常のプレミアム　コー
クス供給原料のいずれかから調製された未処理のコーク
スを使用することができる。

コークスの密度は、焼成されたコークスのＶＢＤ（振動
バルク密度）が約０．７７ｇ／ｃｃ（３Ｘ６粒子に対し
て）以下である場合に大きく改良される。しかしながら
、方法は密度が小さいまたは大きいコークスにも適用で
きる。

図には、供給原料がライン２を介してコーキング工程に
導入されることが示される。この場合熱タールである供
給原料は炉３で約８５０°Ｆ乃至約１１００°Ｆ、好ま
しくは約９００°Ｆ乃至約９７５°Ｆの温度範囲に通常
加熱される。熱タールをパイプスチルのような該温度に
急速に加熱する炉が通常使用される。熱タールは実質的
に前記温度で炉を出、約１５乃至約２００　ｐｓｉｇの
圧力に維持されるコークス　ドラム５の底部にライン４
を介して導入される。コークス　ドラムは約８００”　
Ｆ乃至約１０００°Ｆの範囲の温度通常は約８２０’　
Ｆ乃至約９５０°Ｆで操業する。ドラム内部では、熱タ
ール中の重炭化水素はクラッキングしてクラッキング蒸
気およびプレミアムコークスを形成する。クラッキング
された蒸気はライン６を介してコークス　ドラム５の頂
部から連続的に取出される。ドラムへの供給物が閉じら
れ同じ動作が行われる第２のコークス　ドラム５ａに切
り替えられる予め定められたレベルに達するまでコーク
スはドラム中に集積する。この切り替えによってドラム
５は動作を停止し、開き、集積されたコークスは通常の
技術を使用して取出される。コーキング　サイクルには
約１６乃至約６０時間必要であるが、通常は約２４時間
乃至約４８時間で完了する。

コークス　ドラムの頂部から頭上に取出される蒸気はラ
イン６を介して精留器７に運ばれる。精留器中では、蒸
気はＣ１−Ｃ５生成流８、ガソリン沸騰範囲生成流９、
軽気体油生成流１０およびライン１１を介して精留器か
ら取出されたプレミアムコーカー重油に分離される。前
述のように、精留器からのプレミアム　コーカー重気体
油はライン１２を介してコーカー炉に対する所望の比で
再循環される。過剰のネット底部は所望であれば通常の
残留精製技術に付すことができる。

未処理のコークスは出口１３および１３ａを介してそれ
ぞれコークス　ドラム５および５ａから取出され、移送
手段１４を介してコークス　ソーカーに導入される。コ
ークス　ソーカーは液体熱タール供給原料のタンクまた
は容器１７および一部が供給原料のタンクに浸漬される
連続フレキシブル　ベルト１５を具備する。未処理のコ
ークスはフレキシブル　ベルト１５に導入され、供給原
料の浴を下方に通過される。次いで供給原料が浸透した
コークスはベルト上で上方に通過し、ソーカーから外れ
、熱浸透装置１９に導入される。ソーカーを去るコーク
ス上の過剰の供給原料はベルトを下方に流れ、タンク１
７に戻される。供給原料がコークス　ソーカーで消費さ
れると、追加の物質はライン１８を介して十分な二を導
入され、タンク１７の供給原料のレベルを維持する。コ
ークスによって取られた供給原料の量は特定のコークス
および使用される供給原料によって変化する。通常、供
給原料の消費量は未処理のコークスに基づいて約２乃至
約２０重量パーセントである。

開示された方法に加え、コークスを供給原料と接触させ
るために他の通常の方法が使用され得る。

例えば、液体供給原料はコークス上に噴霧され、供給原
料が包囲温度で固体であれば、コークスは微細に分割さ
れた供給原料粉を通過され得る。

コークスは通常高速噴射水によってコークスドラムから
取出される。結果として、コークスは急速に冷却され、
コークス　ソーカー１６に入ると、比較的低い温度に達
する。これは、液体供給原料の浴の中の熱いコークスを
接触させると本発明の目的を損なう液体の沸騰および揮
発が生じるため、重要である。しかしながら、コークス
を室温に低下させる必要はない。いくらか加熱されたコ
ークスは温潤工程で利点となる。

フレキシブルベルト１５はある期間に亙って液体供給原
料およびコークス粒子で汚染される。軽い炭化水素留分
て洗浄または噴霧することによってきれいになり、加熱
された供給原料をこのために使用することができる。

熱浸透装置１９では、コーカー供給原料を浸透させたコ
ークスは約１乃至約５０時間の期間に亙って約８２５°
Ｆ乃至約１０００°Ｆの温度に加熱される。熱浸透に使
用される特定の時間および温度はコークス　ソーカーで
使用されるコークスおよび供給原料の特性に依存する。

通常熱浸透は約８乃至約３２時間、約８５０°Ｆ乃至約
９２５°Ｆで行われる。熱浸透装置の適切な滞留時間は
回転バルブ２２または装置の底部の他のタイプの制御装
置を設けることによって達成され得る。

ライン２０を介して熱浸透装置１９に導入される熱浸透
流体は、非コーキング物質であり、熱浸透温度および圧
力の下で気体であり、プレミアム　コークスの特性に影
響しない。例えば、熱浸透流体は、液体炭化水素留分ま
たは軽炭化水素、窒素、蒸気等のような通常気体物質で
ある。この場合、軽気体部を熱浸透物質として使用する
。所望であれば、ライン２１を介して回収され、工程で
再使用され得る。熱浸透に必要な熱は熱浸透装置に導入
する前に通常の炉または熱交換器（図示されない）を介
して熱浸透流体を通過させることによって得ることがで
きる。

焼成装置２３では、供給原料が浸透した未処理のコーク
スは上昇温度に付し、揮発物質を取除き、コークスの水
素と炭素の比を増加させる。焼成は約２０００°Ｆ乃至
約３０００°Ｆ１好ましくは、約２４００乃至約２６０
０°Ｆの温度で行われる。

コークスは約３０分乃至約１０時間、好ましくは約１時
間乃至約３時間焼成条件下で維持される。

焼成温度および焼成時間は所望のコークスの特性によっ
て変化する。大きい黒鉛電極の製造に適した密度が増加
した焼成プレミアム　コークスは出口２４を介して焼成
装置から引出される。

実施例 次の例は本発明を行う場合に得られた結果を示す。

例 デカント油を５５　ｐｓｉｇ８８０°Ｆで遅延コーカー
でコークした。コーキング　サイクルは４４時間であっ
た。２００グラムの生成未処理コークスを、８７０°に
タップされた２５０グラムの熱タール（特性は表１に示
される）に３時間浸漬させた。次いで液体をコークスか
らデカントし、代表的試料を次の条件下で熱処理した。

実験１−８時間の浸透時間、８７５°Ｆ、およびＯｐｓ
ｉｇ圧力； 実験２−８時間の浸透時間、９２５°Ｆ、Ｏｐｓｉｇ圧
力； 実験３−８時間の浸透時間、８７５”　Ｆ、１２０ｐｓ
ｉｇ圧力； 実験４−８時間の浸透時間、９２５″Ｆ、１２０ｐｓｉ
ｇ圧力； 熱浸透工程の後、コークスをオーブンにおいて、約２．
５時間に亙って温度を２６００°Ｆに上昇させた後、２
．０時間２６００°Ｆの温度に維持して焼成した。基本
ケースを与えるために、未処理のコークスを同じ工程で
焼成した。実験１−４および基本ケースで生成されたコ
ークスのＶＢＤ。

粉砕抵抗、およびＣＴＥは表２に示される。

表１ 供給原料の特性 供給原料　　　　　　　　　　　　　　　８７０°Ｆ＋
熱タ一ル比重、ＧＯｌｏｏｏＦ　　　　　　　　　　　
　　１．１０１ＡＰＩ重量　　　　　　　　　　　　　
　　−２，９８硫黄、重量％　　　　　　　　　　　　
　ｏ、４２全窒素、重量％　　　　　　　　　　　　　
ｏ、１Ｂコンラドソン炭素残留物、玉量％　　　　　９
，３２ペンタン不溶物、重量％　　　　　　　　　５．
９１パーキン−エルマーによる元素、重量％Ｃ９２，Ｉ Ｆ５．２ ＮＯ１２ ００，５ トッピングａ（８７０°Ｆ）、重量％　　２８．１表２ 実験１８７５　０　０．８８７　５ｇ、２　４　２．２
５実験２９２５　０　０．８７８　５２．７　４　２．
２８実験３８７５　１２０　０．８５７　５３．６　４
　１．９９実験４９２５　　Ｊ、２０　０．＋１８８　
５８．４　４　２．０３データから明らかなように、コ
ーカー供給原料による未処理のコークスの浸透後の熱浸
透はコークスＣＴＨに悪影響せ、ずに、焼成コークスの
密度および粉砕抵抗を大きく増加させる。

本発明の方法は、プレミアム　コークスに適用される場
合について説明されたが、コークスの他の級でも使用で
きる。例えば、大息のコークスはアルミニウムの製造で
消費される電極に使用するために生成される。この“ア
ルミニウム級２コークスはプレミアム　コークスに多い
針状の構造がない点でプレミアム　コークスとは区別さ
れる。

ＣＴＥは通常のまたはアルミニウム級コークスの特性要
因ではないが、高密度のコークスはアルミニウムの製造
のための電極製造に使用されるときにこのようなコーク
スには望ましい。

アルミニウム級コークスはプレミアム　コーキングで使
用されるものと同じ条件下で遅延コーキングおよび焼成
によって調製される。高芳香族供給原料は必要ではない
。通常、このようなコークスは残留物または他の重炭化
水素留分から調製される。また、アルミニウム級コーク
スを本発明を行うのに使用する場合に、未処理のコーク
スを接触させるのに使用される供給原料はコークスを製
造するのに使用されるものと同じ供給原料であっても、
または異なる供給原料であってもよい。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の１実施例を示すプレミアム遅延コーカー
の概要的フロー図である。 ３・・・炉、５・・・コークス　ドラム、７・・・精留
器、８・・・生成流、１３．１３ａ・・・出口、１４・
・・運搬手段、１６・・・コークス　ソーカー、１７・
・・タンク、１９・・・熱浸透装置。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. （１）未処理（焼成していない）コークスをコーカー供
   給原料と接触させ、接触させたコークスを熱浸透させ、
   前記コークスを焼成することを包含する焼成コークスの
   密度を増加させる方法。
2. （２）前記コークスはアルミニウム級コークスである特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）コーカー供給原料は、未処理のコークスを調製す
   るのに使用されるものとは異なる供給原料である特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
4. （４）未処理のコークスは液体コーカー供給原料の浴を
   通過される特許請求の範囲第１項記載の方法。
5. （５）未処理（焼成していない）プレミアムコークスを
   コーカー供給原料と接触させ、接触させたコークスを熱
   浸透させ、前記コークスを焼成することを包含する焼成
   されたプレミアムコークスの密度を増加させる方法。
6. （６）前記コーカー供給原料は、未処理のコークスの調
   製に使用される同じ供給原料の一部である特許請求の範
   囲第５項記載の方法。
7. （７）コーカー供給原料は未処理のコークスを調製する
   のに使用されるものとは異なる供給原料である特許請求
   の範囲第５項記載の方法。
8. （８）前記未処理のコークスは液体コーカー供給原料の
   浴を通過される特許請求の範囲第５項記載の方法。
9. （９）前記未処理のコークスは液体コーカー供給原料で
   噴霧される特許請求の範囲第５項記載の方法。
10. （１０）前記未処理のコークスは微細に分割された供給
    原料の粉を通過される特許請求の範囲第５項記載の方法
    。
11. （１１）芳香族鉱油供給原料を上昇温度に加熱し、加熱
    された供給原料が含有熱に浸透して供給原料をクラッキ
    ングされた蒸気とプレミアムコークスに転換する遅延コ
    ーキング条件下である期間に亙って加熱した供給原料を
    コーキングドラムに導入し、遅延コーキングの完了によ
    ってコークスドラムからコークスを取出し、コークスを
    冷却し、冷却したコークスを芳香族鉱油供給原料の一部
    と接触させ、接触させたコークスを熱浸透させ、接触さ
    せたコークスを焼成して密度が増加した焼成プレミアム
    コークスを得ることを包含するプレミアムコーキング方
    法。
12. （１２）取出されたコークスは芳香族鉱油供給原料の液
    体浴を通過される特許請求の範囲第１１項記載の方法。
13. （１３）取出されたコークスは液体芳香族鉱油供給原料
    で噴霧される特許請求の範囲第１１項記載の方法。
14. （１４）芳香族鉱油供給原料は接触温度で固体であり、
    前記取出されたコークスは前記供給原料の微細に分割さ
    れた粉を通過される特許請求の範囲第１１項記載の方法
    。
15. （１５）芳香族鉱油供給原料を約８５０°Ｆ乃至約１１
    ００°Ｆに加熱し、加熱した供給原料が約８００°Ｆ乃
    至約１０００°Ｆの温度および供給原料をクラッキング
    された蒸気およびプレミアムコークスに転換するのに十
    分な約１５ｐｓｉｇ乃至約２００ｐｓｉｇの圧力で含有
    熱に浸透するコーキングドラムにある期間に亙って加熱
    した供給原料を導入し、高速噴射水によるコーキングの
    完了によってコークスドラムからコークスを取出し、芳
    香族鉱油供給原料の一部と取出したコークスを接触させ
    、接触させたコークスを約１乃至５０時間、約８２５°
    Ｆ乃至約１０００°Ｆの温度に従わせ、熱浸透コークス
    を約２０００°Ｆ乃至約３０００°Ｆの温度で約１時間
    ３０分乃至約１０時間焼成して密度が増加した焼成プレ
    ミアムコークスを得ることを包含するプレミアムコーキ
    ング方法。
16. （１６）取出したコークスは芳香族鉱油供給原料の液体
    浴を通過される特許請求の範囲第１５項記載の方法。
17. （１７）取出されたコークスは液体芳香族鉱油供給原料
    で噴霧される特許請求の範囲第１５項記載の方法。
18. （１８）芳香族鉱油供給原料は接触温度で固体であり、
    取出されたコークスはこのような供給原料の微剤に分割
    された粉を通過される特許請求の範囲第１５項記載の方
    法。
19. （１９）芳香族鉱油供給原料は熱タール、デカント油、
    熱分解タール、およびピッチよりなる群から選択される
    特許請求の範囲第１５項記載の方法。
20. （２０）熱浸透は約８乃至約３２時間、約８５０°Ｆ乃
    至約９２５°Ｆで行われる特許請求の範囲第１５項記載
    の方法。