JP4820186B2 - コークス用粘結材の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、このような強い粘結性を示すコークス用原料炭は、電力用一般炭に比較して資源量に制約があり高価格である。
前者の石炭系ピッチは、粘結炭を乾留して得られるコールタールを原料とするコールタールピッチであり、後者の石油系ピッチとしては、プロパン脱瀝アスファルト(PDA)、アスファルトピッチ(ASP)等が知られている。
石油系ピッチは一般に硫黄含有率が高いこと、また化学構造的な特徴からみた石炭との馴染みの良否の点から、石油系ピッチに比べて石炭系ピッチの方が優れるとされている。
この種の技術は種々のものが提案されており、枚挙にいとまがない。
例えば、一般炭を、鉄系の使い捨て触媒の存在下、420℃以上の温度、70気圧以上の高圧で水素添加反応させる技術があり、その代表例としてアメリカのSRC−Iプロセスが知られている(例えば特許文献1、非特許文献1参照。)。
非粘結性一般炭を、水素化重質溶剤存在下、管型反応器および槽型反応器をこの順に用いて2段階水素化反応させて粘結性を有する重質成分に転換することを特徴とする。
また、本発明に係るコークス用粘結材の製造方法によれば、製造装置の費用が安価で、反応に使用する水素消費量が少ないこと等により製造費用が安価で、かつ粘結材収率が高い。
これにより、マイルドな反応温度とすることができるため、非粘結性一般炭の過度の分解が抑制され、液化油や炭化水素ガスの生成はほとんど起こらない。また、このため、高価な水素消費量は非粘結性一般炭100質量部あたり1質量部以下に抑えられる。
上記の作用機構により、副生成物の大部分は炭酸ガスと水であるため、粘結材の収率は80%程度にも達するばかりではなく、粘結材の性能として求められる軟化領域、粘度(溶融粘度)、水素供与性、溶解力、炭化収率など全ての項目において従来のものと同等以上の機能を発揮する。
ここで用いる水素化重質溶剤は、好ましくは、芳香族性指数0.5〜0.6、沸点220℃〜540℃の重質油である。また、水素化重質溶剤は、コークス用粘結材をコークス用原料炭に配合して乾留する際に発生するコールタール中の、好ましくは、沸点220℃〜540℃の重質留分を原料とし、好ましくは芳香族性指数0.5以下に水素化処理したもの(コールタール重質油)であってもよい。あるいはまた、水素化重質溶剤は、これらの重質油の混合物であってもよい。
また、非粘結性一般炭100質量部に対して微粉末使い捨て鉄系触媒を1質量部以下添加して反応に供すると、より水素化反応が進行する。使用できる鉄系触媒としては、安価な鉄鉱石から、パイライト(主成分FeS2)、へマタイト(主成分Fe2O3)、リモナイト(主成分FeOOH)等が、また合成触媒からは、αオキシ水酸化鉄(αFeOOH)やγオキシ水酸化鉄(γ−FeOOH)等が例示できる。
管型反応器10を出た混合物は槽型反応器12で、好ましくは、温度350℃〜400℃、反応時間10分〜60分、より好ましくは、温度370〜390℃程度、反応時間30分程度の十分な反応条件の下、一般炭の熱分解温度付近まで加熱する。これにより、炭酸ガスと水を生成する。この時発生する熱分解フラグメントに対して水素化重質溶剤からの発生期の活性水素が反応して、熱分解水素化反応が生じる。
このとき、粘結材製造装置(図1中、実線で示す範囲)をコークス炉14に隣接して設ける場合は、コークス炉14から発生するガス(COG)を槽型反応器12に低圧送入することで、水素源とすることができる。この場合、0.5MPa〜1.5MPaの圧力下、水素および一酸化炭素雰囲気で反応させると好適である。
槽型反応器12で得られる石炭反応物は、連続的に抜き出されてフラッシュドラム16で炭酸ガスと水が分留される。
減圧重質油は溶剤水素化反応塔20へ送入され、水素で水素化されて、水素化重質溶剤として循環使用される。
なお、粘結材製造装置がコークス炉14に隣接する場合はコークス炉ガス(COG)中の水素を減圧重質油の水素化に利用できる。
また、粘結材製造装置をコークス工場に併設する場合は、コークス工場に既設の石炭のハンドリング施設が完備しており、石炭の荷揚げ、輸送、配合などの装置を新たに設置する必要がない、など多くの利点がある。
つぎに、原料として使用したタニトハルム炭と生成した粘結剤の元素分析値をそれぞれ表3に示す。また、得られた粘結材を対炭あたり6質量%添加した装入炭および比較のために粘結材を無添加の装入炭をそれぞれ試験コークス炉にて所定の条件で乾留し、得られたコークスのドラム強度指数を表4に示す。実施例1の2段目反応温度が370℃の場合、実施例2の2段目反応温度が390℃の場合と比較して、水素分と酸素分が幾分高いが、コークス強度の差はみられない。
12 槽型反応器
14 コークス炉
16 フラッシュドラム
18 減圧蒸留塔
20 溶剤水素化反応塔
22 ニーダー
24 ミキサー
Claims (6)
- コークス用原料炭の粘結性を補填するために該コークス用原料炭に配合して用いるコークス用粘結材の製造方法において、
非粘結性一般炭を、水素化重質溶剤存在下、管型反応器および槽型反応器をこの順に用いて2段階水素化反応させて粘結性を有する重質成分に転換することを特徴とするコークス用粘結材の製造方法。 - 前記管型反応器での反応を温度350℃〜400℃、反応時間60秒〜300秒で、前記槽型反応器での反応を温度350℃〜400℃、反応時間10分〜60分でそれぞれ行うことを特徴とする請求項1記載のコークス用粘結材の製造方法。
- 前記水素化重質溶剤が、芳香族性指数0.5〜0.6、沸点220℃〜540℃の重質油および前記コークス用粘結材をコークス用原料炭に配合して乾留する際に発生するコールタール中の沸点220℃〜540℃の重質留分を原料とし、芳香族性指数0.5以下に水素化処理したもののうちの少なくともいずれかひとつであることを特徴とする請求項1記載のコークス用粘結材の製造方法。
- 前記非粘結性一般炭10質量%〜60質量%に対して前記水素化重質溶剤を90質量%〜40質量%配合して反応に供することを特徴とする請求項1記載のコークス用粘結材の製造方法。
- 前記非粘結性一般炭100質量部に対して鉄系触媒を1質量部以下添加して反応に供することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のコークス用粘結材の製造方法。
- 槽型反応器にコークス炉ガスを送入し、0.5MPa〜1.5MPaの圧力下、水素および一酸化炭素雰囲気で反応させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のコークス用粘結材の製造方法。
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