特許 6041694 コークス製造用成型炭の製造方法及びコークスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6041694

(24)【登録日】2016年11月18日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】コークス製造用成型炭の製造方法及びコークスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 57/06 20060101AFI20161206BHJP

   C10B 53/08 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   C10B57/06

   C10B53/08

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-20395(P2013-20395)

(22)【出願日】2013年2月5日

(65)【公開番号】特開2013-177578(P2013-177578A)

(43)【公開日】2013年9月9日

【審査請求日】2015年3月17日

(31)【優先権主張番号】特願2012-24628(P2012-24628)

(32)【優先日】2012年2月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005968

【氏名又は名称】三菱化学株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000004444

【氏名又は名称】ＪＸエネルギー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074206

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 文二

(74)【代理人】

【識別番号】100112575

【弁理士】

【氏名又は名称】田川 孝由

(74)【代理人】

【識別番号】100117400

【弁理士】

【氏名又は名称】北川 政徳

(72)【発明者】

【氏名】後閑 和孝

(72)【発明者】

【氏名】小野 洋平

(72)【発明者】

【氏名】片小田 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】中村 好和

(72)【発明者】

【氏名】西川 牧人

(72)【発明者】

【氏名】井波 智晶

【審査官】 大島 彰公

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１８０２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−１１８４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−１４７５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８３１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８９０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１７９５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２９１１９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｂ １／００−５７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残油、並びに原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られる減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１種を含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質装置で改質した後に分離されたライトリフォーメートを溶剤として抽出処理し、
前記抽出処理で分離される溶剤脱れきピッチを、粘結炭及び非微粘結炭を混合する際に、含有量が２〜４重量％となるように粘結材として加えて配合炭を得、
前記配合炭中の非微粘結炭の含有量が７０〜９０重量％であり、
得られる配合炭を加圧成型機による加圧が１．０〜２．０ｔ／ｃｍとなるように成型して成型炭を得る、コークス製造用成型炭の製造方法。

【請求項2】

原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残油、並びに原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られる減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１種を含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質装置で改質した後に分離されたライトリフォーメートを溶剤として抽出処理し、
前記抽出処理で分離される溶剤脱れきピッチを、粘結炭及び非微粘結炭を混合する際に、含有量が２〜４重量％となるように粘結材として加えて配合炭を得、
前記配合炭中の非微粘結炭の含有量が７０〜９０重量％であり、
得られる配合炭を加圧成型機による加圧が１．０〜２．０ｔ／ｃｍとなるように成型して成型炭を得る成型炭製造工程と、
前記成型炭製造工程により製造される成型炭を乾留してコークスを得る乾留工程を備えるコークスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コークス製造用成型炭の製造方法、及びこのコークス製造用成型炭の製造方法で製造されるコークス製造用成型炭を用いたコークスの製造方法に関し、詳細には、粘結炭と非微粘結炭を混合して得られる配合炭を成型して成型炭を製造するコークス製造用成型炭の製造方法、及びこの成型炭を用いたコークスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

製鉄用コークスは、石炭の粉砕物または石炭の粉砕物をブリケット又はペレットに成型した成型物をコークス炉に装入し、コークス炉内において高温で乾留することにより製造される。コークスは、高炉内において粉化すると、炉内の通気性を悪化させることから、高い強度を有することが望ましく、そのためには原料炭中に一定の割合以上の粘結炭を含有させることが必要となる。しかし、粘結炭は、埋蔵量及び産出地が限られており、また、一般に非常に高価であることから、粘結炭の入手そのものが困難となってきているという問題点があると共に、粘結炭の使用割合の増大は、コークス原材料費の観点から問題点がある。

【0003】

これに対して、粘結性の劣る非微粘結炭は粘結炭に比べて埋蔵量が豊富であり、また、粘結炭より安価に入手できることから、非微粘結炭を粘結炭に改質する研究が従来から進められている。

【0004】

従来行われている非微粘結炭の改質方法としては、例えば、非特許文献１に、非微粘結炭に特殊な粘結材（ＡＳＰ（ユリカピッチ））を添加して加圧成型することにより成型炭を製造し、ＡＳＰを添加した石炭の粉砕物と混合してコークス炉内に装入することで、非微粘結炭を改質する方法が記載されている。また、特許文献１には、非微粘結炭の乾燥度を高くし、この非微粘結炭に芳香族性の高い重質油を改質剤兼バインダーとして添加し成型したものを熱処理することにより、非微粘結炭と重質油とが反応して粘結性を向上させる方法が記載されている。さらに、特許文献２には、粘結材の製造方法として、ライトリフォーメートを溶剤として原油からの残油を抽出処理し、分離された溶剤脱れきピッチを得て、これを粘結炭及び非微粘結炭と共にコークス炉へ装入し、強度の高いコークスを得る方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００９−１３２８９５号公報

【特許文献2】特開２０１０−１８０２８７号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】桐谷ら，燃料協会誌Ｖｏｌ．５６， Ｎｏ．６０７， ８８６−８９７ （１９７７）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の成型炭の製造方法では、原料炭の乾燥度を極端に高める必要があり、石炭の発塵や乾燥工程の設備の建設および運転に多大なコストを要するなどの問題点がある。また、非特許文献１に記載の成型炭の製造方法では、非微粘結炭に添加する粘結材（ＡＳＰ）を得る際に、原油精製で副生した残油を熱処理する必要があり、価格が高いことが難点である。また、熱処理工程を経て得られるＡＳＰは、重質成分（トルエン不溶分やキノリン不溶分）の比率が高く、軟化点が高いことから、成型炭を製造する前工程において石炭と粘結材を混錬する際の温度を高くする必要があり、工業的に有利な方法とはいえず、また、加温した際にＡＳＰが高い粘性を示すため、加圧成型時に成型機表面への石炭の付着量が増大することにより、成型作業効率が著しく低下するという問題点があり、得られる成型炭はコークス製造用の原料として使用するには強度が十分ではないという問題点があった。

【0008】

また、特許文献２に記載の方法では、粘結炭と非微粘結炭を含む石炭の粉砕物に対して、粘結材を一律に添加するため、非微粘結炭を効率良く改質する方法ではなく、十分な強度のコークスが得られない場合がある。このため、高強度のコークスを製造するためには、粘結材の添加率を高める必要があり、経済性が劣るだけではなく、粘結材には高濃度の硫黄分が含まれているため、コークスの硫黄含有率を上昇させてしまうという問題点がある。

【0009】

そこで、この発明は、コークスの強度をより効果的に向上できるコークス製造用の成型炭、及び工業的にも有利なコークスの製造方法を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ライトリフォーメートを溶剤として原油からの残油を抽出処理し、分離された溶剤脱れきピッチを粘結材として、粘結炭及び非微粘結炭を混合する際に加え、得られる配合炭を成型して成型炭とし、これをコークス製造用成型炭として用いることを見出した。

【0011】

即ち、本発明の要旨は、以下の［１］〜［４］に存する。
［１］原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残油、並びに原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られる減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１種を含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質装置で改質した後に分離されたライトリフォーメートを溶剤として抽出処理し、この抽出処理で分離される溶剤脱れきピッチを粘結材として、粘結炭及び非微粘結炭を混合する際に加え、得られる配合炭を成型して成型炭を得る、コークス製造用成型炭の製造方法。
［２］ 前記配合炭中の前記粘結材の含有量が０．５〜１０重量％である［１］に記載のコークス製造用成型炭の製造方法。

【0012】

［３］前記配合炭中の非微粘結炭の含有量が１０〜９０重量％である［１］又は［２］に記載のコークス製造用成型炭の製造方法。
［４］ 原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残油、並びに原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られる減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１種を含む残油を、原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分を接触改質装置で改質した後に分離されたライトリフォーメートを溶剤として抽出処理し、この抽出処理で分離される溶剤脱れきピッチを粘結材として、粘結炭及び非微粘結炭を混合する際に加え、得られる配合炭を成型して成型炭を得る成型炭製造工程と、この成型炭製造工程により製造される成型炭を乾留してコークスを得る乾留工程を備えるコークスの製造方法。

【発明の効果】

【0013】

溶剤脱れきピッチは、ＡＳＰとは異なり製造工程において熱処理工程を含まないため、ＡＳＰに比べて、重質成分が少なく、ベンゼンやトルエンに可溶な軽質成分が多く含まれる。成型炭を製造する際には、成型炭の強度を向上させるためのバインダーとしてコールタールが一般に使用されるが、コールタール中にはベンゼンやトルエンなどの軽質油分が含まれており、これらに可溶な成分を多く含有する溶剤脱れきピッチを粘結材として使用することにより、粘結材とコールタールとの親和性が高くなり、石炭と混錬した際に粘結材の分散性が向上するため、より強度の高い成型炭を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】この発明にかかるコークス製造用成型炭の製造過程、及びこのコークス製造用成型炭を用いてコークスを製造する製造過程の例を示すフローチャート。

【図2】成型炭装入法の設備フロー図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

この発明は、粘結炭及び非微粘結炭を混合する際に特定のコークス製造用粘結材（以下、単に「粘結材」と称する。）を加え、得られる配合炭を成型してコークス製造用成型炭を製造する方法である成型炭製造工程に関する発明と、この成型炭製造工程により製造される成型炭を乾留してコークスを得る乾留工程を備えるコークスの製造方法についての発明である。なお、下記に詳述する説明において、“質量％”“と”重量％“とは同義である。

【0016】

［粘結炭及び非微粘結炭］
粘結炭とは、加熱したときに軟化溶融する性質（粘結性）を有する石炭をいい、瀝青炭に含まれる成分である。

【0017】

コークスの原料として、この粘結炭を用いるのは、コークスは、高炉内の充填層の圧力に耐えて大きな空隙率を達成できる十分に高い強度が必要であるとともに、微粉の発生を十分に小さくできる高い耐摩耗性が必要であり、この特性を付与するためである。

【0018】

前記非微粘結炭とは、単独では加熱しても粘結性を示さない、又は示してもその程度はごく僅かである石炭化度の低い石炭をいう。この非微粘結炭は世界的に粘結炭より産出量が多く、粘結炭より安価に入手できる。非微粘結炭の反射率としては、特に限定されないが、好ましくは、０．８０％以下であり、より好ましくは０．７６〜０．５０％であり、更に好ましくは、０．７５〜０．７１％である。なお、非微粘結炭の反射率とは、ビトリニットの平均最大反射率であり、たとえば、ＪＩＳ Ｍ８８１６(１９９２)で規定される方法（反射率測定方法）で測定することができる。

【0019】

また、非微粘結炭の最高流動度としては、特に限定されないが、好ましくは、２．７０ｄｄｐｍ以下０．９０ｄｄｐｍ以上であり、より好ましくは２．４０〜１．００ｄｄｐｍである。非微粘結炭の最高流動度とは、石炭の流動性を評価する指標の一つであり、流動性や反射率などを用いて、石炭のコークス化性を評価することができる。最高流動度は、ＪＩＳ Ｍ８８０１(２００４)で規定される方法（ギーセラープラストメーター法）で測定することができる。なお、上述の数値範囲は本測定法で得られた数値を常用対数で換算した値（単位：Ｌｏｇ ｄｄｐｍ（Ｌｏｇ Ｄｉａｌ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ））である。

【0020】

非微粘結炭の揮発分としては、特に限定されないが、好ましくは、４５重量％以下５重量％以上であり、より好ましくは４０〜２０重量％であり、特に好ましくは、３８〜３０重量％である。なお、試料を９００℃で７分間加熱したときの減量の試料に対する重量百分率を求め、これから同時に定量した水分を減じたものであり、たとえば、ＪＩＳ Ｍ８８１２(２００６)で規定される方法（揮発分定量方法）で、測定することができる。

【0021】

［粘結材の製造］
前記の粘結材は、原油の残油を特定の溶剤で抽出した残分である溶剤脱れきピッチ（ＳＤＡピッチ）をいう。

【0022】

前記原油の残油としては、原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残油、並びに原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られる減圧蒸留残油から選ばれる少なくとも１種を含む残油があげられる。

【0023】

また、前記特定の溶剤としては、次の工程で得られる成分（ライトリフォーメート）を用いることができる。これは、まず、図１に示すように、原料である原油を常圧蒸留して分留されるナフサ留分（主に沸点が３０〜２３０℃の留分）を得る。次いで、これを必要に応じて水素化精製装置で水素化脱硫処理を行った後、常圧蒸留で軽質ナフサ留分（主に沸点３０〜９０℃の留分）と重質ナフサ留分（主に沸点８０〜１８０℃の留分）に分留する。なお、この水素化脱硫処理は、常圧蒸留で軽質ナフサ留分と重質ナフサ留分に分留した後に、水素化精製装置にかけて行ってもよい。

【0024】

次に、接触改質装置によって、前記ナフサ留分（水素化脱硫処理を行った場合は、前記重質ナフサ留分）を改質して、炭素数５以上の芳香族系炭化水素を主成分とする留分であるリフォーメートを得る。このようにして得られたリフォーメートは、密度が０．７８〜０．８１ｇ／ｃｍ^３、リサーチ法オクタン価が９６〜１０４、モーターオクタン価が８６〜８９であり、芳香族分を５０〜７０容量％、飽和分を３０〜５０容量％含むものである。

【0025】

その後、精留装置によって、炭素数５の炭化水素を主成分とするライトリフォーメートと、炭素数６以上の芳香族系炭化水素を主成分とする留分とに分離する。この炭素数６以上の芳香族系炭化水素を主成分とする留分は、炭素数６以上の芳香族系炭化水素を主成分とするものであり、他に炭素数６以上の飽和炭化水素、オレフィン系炭化水素、及びナフテン系炭化水素などの成分を含むものである。ライトリフォーメート及び炭素数６以上の芳香族系炭化水素を主成分とする留分に含まれる各成分は、例えば、ＧＣ（ガスクロマトグラフ）分析（ＪＩＳＫ２５３６(２００３)「石油製品‐成分試験方法」）などにより求めることができる。

【0026】

ライトリフォーメートと炭素数６以上の芳香族系炭化水素を主成分とする留分との分離条件は、ライトリフォーメート中にベンゼンが含まれないように分離できれば特に限定されるものではないが、例えばライトリフォーメート中の芳香族系炭化水素を主成分とする留分が３０容量％以下となるように適宜調整される。

【0027】

このようにして得られたライトリフォーメートは、前記の特定の溶剤として用いられる。このライトリフォーメートは、ブタンを６〜１２容量％、ペンタンを６０〜７０容量％、ヘキサンを１０〜３０容量％含むものである。なお、ここでいうブタン、ペンタン、ヘキサンとは、各々炭素数４、５、６のノルマルパラフィンとイソパラフィンの混合物であってもよい。

【0028】

前記のライトリフォーメートを溶剤として前記の残油を抽出処理し、粘結材である溶剤脱れきピッチ（ＳＤＡピッチ）を得る。この抽出処理の際、溶剤抽出装置のミキサーなどの混合装置によって、前記の残油と溶剤とは混合され、この溶剤の臨界圧力以上、臨界温度以下の一定の条件に保たれている溶剤抽出装置のアスファルテン分離槽に供給される。このアスファルテン分離槽内では、残油に含まれるアスファルトが沈殿する。沈殿物は、アスファルテン分離槽の底部から連続的に抜出され、ストリッパーによってわずかに含まれる溶剤が除去されて、溶剤脱れきピッチとされる。なお、アスファルテン分離槽の上部から抜き出された油は、脱れき油（ＤＡＯ：ＤｅａｓｐｈａｌｔｅｄＯｉｌ）として利用される。

【0029】

前記の残油と溶剤（ライトリフォーメート）とを抽出処理する際、抽出温度を１３０℃〜２００℃とし、溶剤と残油との流量比（溶剤／残油）を４／１〜８／１として行うことが好ましい。

【0030】

残油の抽出温度は、残油の性状に応じて適宜決定されるものであって、溶剤脱れきピッチの軟化点が一定となるように調整される。抽出温度が１３０℃未満であると、溶剤脱れきピッチの軟化点が２００℃以上となり、溶剤抽出装置内からコークス製造用粘結材を取り出すことが困難となり、コークス製造用粘結材の生産性および歩留まりが低下する。一方、抽出温度が２００℃を超えると、溶剤脱れきピッチの軟化点が１３０℃以下となり、原料石炭への配合が困難になったり、夏場の貯炭場で溶融固着したりする恐れがあり、ハンドリング面で好ましくない。より好ましい抽出温度は、１３０℃以上であり、１５０℃以下である。

【0031】

また、溶剤と残油との流量比（溶剤／残油）が４／１未満であると、溶剤が少ないため、アスファルテン分離槽での抽出効率が低下し、溶剤脱れきピッチの軟化点が１３０℃以下となり、原料石炭への配合が困難になったり、夏場の貯炭場で溶融固着したりする恐れがあり、ハンドリング面で好ましくない。一方、溶剤と残油との比（溶剤／残油）が８／１を超えると、必要以上の溶剤を循環させることで、溶剤抽出装置のエネルギー消費量が増大し、非経済的な運転となり、好ましくない。より好ましい流量比（溶剤／残油）は、５／１以上であり、６／１以下である。

【0032】

このようにして得られた溶剤脱れきピッチの軟化点は１３０〜２００℃であり、溶剤脱れきピッチ中に残留する炭素の含有量（残留炭素分）が３０質量％〜７０質量％、水素と炭素との比（Ｈ／Ｃ比）が１．２以下のものとなる。

【0033】

なお、ここでいう軟化点とは、ＪＩＳ Ｋ２２０７(２００６)「石油アスファルト‐軟化点試験方法（環球法）」により測定した値であり、残留する炭素の含有量（残留炭素分）とは、ＪＩＳＫ２２７０(２００９)「原油及び石油製品‐残留炭素分の求め方」により測定した値であり、水素と炭素との比（Ｈ／Ｃ比）とは、ＡＳＴＭ Ｄ５２９１“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ，Ｈｙｄｒｏｇｅｎ，ａｎｄＮｉｔｒｏｇｅｎ ｉｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ”に準拠して、測定される値である。

【0034】

このような溶剤脱れきピッチは、軟化点の低い軽質パラフィンの含有量が十分に少なく、揮発分も十分に少ないものであり、コークス製造用粘結材として用いた場合に、優れた結合性が得られるものとなる。

【0035】

［コークスの製造］
前記の非微粘結炭は粘結性に乏しく、配合炭中の含有量を増加させるとコークスの強度が低下する。この非微粘結炭の使用比率を増大させる手法として、成型炭装入法等の原料炭事前処理法や粘結材添加によるコークスの製造方法が知られている。

【0036】

前記の成型炭装入法は、原料石炭の一部を加圧成型して成型炭（ブリケット）を製造し、粉炭と混合してコークス炉内へ装入する方法である。この成型炭装入法によりコークスの強度が向上する主な理由は以下の通りである。原料炭の一部を圧密することにより、石炭粒子間の間隔が狭くなり粘結性が向上する。成型炭部の膨張性が増大することにより、周囲にある粉炭部の圧密化が促進されることにより、粉炭部の粘結性も向上する。成型炭を製造する際に添加する粘結材により石炭の軟化溶融性が向上する。

【0037】

この成型炭装入法において用いられる成型炭は、まず、原料石炭の一部として、前記の粘結炭の一部と非微粘結炭の一部とを、混練機で混合、混練する。この際、前記粘結材及びコールタール等のバインダーを加えることにより、配合炭が製造される。得られた配合炭を成型機で成型することにより、成型炭が得られる。

【0038】

前記配合炭中の前記粘結材の含有量は、０．５重量％以上が好ましく、２重量％以上がより好ましい。０．５重量％未満だと、加圧成型により得られる成型炭の強度が十分でないという問題点を生じることがある。一方、含有量の上限は、１０重量％が好ましく、５重量％がより好ましい。１０重量％より多いと、粘結材にかかるコストが増大するという問題点を生じることがある。

【0039】

また、前記配合炭中の非微粘結炭の含有量は、１０重量％以上が好ましく、３０重量％以上がより好ましい。１０重量％未満だと原料炭にかかるコストが増大するという問題点を生じることがある。一方、含有量の上限は、９０重量％が好ましく、８０重量％がより好ましい。９０重量％より多いと十分な強度を有するコークスが製造できないという問題点を生じることがある。

【0040】

さらに、前記配合炭中の前記コールタールの含有量は、３重量％以上が好ましく、４重量％以上がより好ましい。３重量％未満だと加圧成型により得られる成型炭の強度が十分でないという問題点を生じることがある。一方、含有量の上限は、８重量％が好ましく、７重量％がより好ましい。８重量％より多いとバインダーにかかるコストが増大するという問題点を生じることがある。

【0041】

上記の成型機による成型は、加圧成型機が用いられる。これにより、成型炭を圧密にすることができ、粘結性を向上させることができる。この加圧成型機による加圧は、１．０〜２．０ｔ／ｃｍがよく、０．８ｔ／ｃｍ〜１．２ｔ／ｃｍが好ましい。加圧が上記範囲より小さいと、十分な強度を有する成型炭が得られないという問題点を生じることがある。一方、加圧が上記範囲より大きいと、成型炭の生産性が低下するという問題点を生じることがある。

【0042】

前記の成型炭製造工程により製造された成型炭は、原料石炭の残りの粘結炭と非微粘結炭と共にコークス炉に装入され、乾留されることにより、コークスが得られる。この乾留時の条件としては、温度１１００〜１３００℃で１８〜２０時間乾留を行う。

【0043】

次に、図２を用いて、成型炭装入法を用いたコークスの製造法について具体例を説明する。まず、粉砕された原料炭（粘結炭及び非微粘結炭）の一部を切り出し、成型炭の強度を向上させるためのバインダーを添加し、混錬機にて、通常５０〜８０℃の温度で石炭とバインダーとの十分な混合を行う。混合する時間は特に限定されないが、通常は数分間程度である。バインダーとしては、前記の粘結材とコールタールが一般に用いられるが、前記の粘結材は粉末状にして原料炭中にあらかじめ混合しておき、コールタールは液状で原料炭と石油系粘結材の混合物に添加して使用される。

【0044】

バインダーを混合した原料炭混合物である配合炭は、成型機を用いて上記の圧力条件下で加圧成型され、成型炭が製造される。製造された成型炭は、所定の割合（２０〜３０％）で、残りの原料炭（粘結炭及び非微粘結炭）の粉炭（７０〜８０％）と混合され、コークス炉へと装入される。

【0045】

成型炭は圧密されてからコークス炉へ搬送されるまでの間に一度石炭塔などの貯槽に貯蔵されるため、大量の成型炭が貯蔵されると、成型炭はその重さ分だけの荷重を受ける。また、成型炭のコークス炉への搬送は、通常、ベルトコンベアーで搬送されるが、ベルトコンベアのベルトの乗り継ぎでの衝撃もある。このような衝撃や荷重などを受けるため、成型炭の強度が低いと粉化の度合いが大きくなり、結果としてコークス強度の向上効果が低下する。
本発明の手法により製造される成型炭は、高い強度を有しており、従来の手法により製造される成型炭よりも、衝撃や荷重による粉化を抑制することが可能である。よって、本発明の手法によって製造される成型炭を用いることで、より強度の高いコークスを製造することができる。

【実施例】

【0046】

本発明の実施例について以下に示す。なお、以下の実施例は本発明の効果を確認するための例であり、本発明はこの例に限定されるものではない。本発明は本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

【0047】

［粘結材の製造］
図１に示す原油の精製工程において用いられる常圧蒸留装置によって原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残油を、さらに減圧蒸留装置によって減圧蒸留して得られる減圧蒸留残油である残油を得た。
一方、図１に示す原油の精製工程において用いられる常圧蒸留装置によって原油を常圧蒸留して得られるナフサ留分（主に沸点が３０〜２３０℃の留分）を、水素化精製装置で水素化脱硫処理を行った後、常圧蒸留を行って、重質ナフサ（主に沸点８０〜１８０℃の留分）を得、これを接触改質装置によって、前記重質ナフサを改質してリフォーメートを得た。次いで、このリフォーメートを精留装置にかけ、ライトリフォーメートを得た。このライトリフォーメートの成分は、ブタン（ノルマルブタンとイソブタンの混合物）を７容量％、ペンタン（ノルマルペンタンとイソペンタンの混合物）を６６容量％、ヘキサン（ノルマルヘキサンとイソヘキサンの混合物）を２７容量％含むものであった。
得られた残油を、得られたライトリフォーメートを用いて抽出処理し、分離された溶剤脱れきピッチからなる粘結材（表１におけるＡ）を得た。結果を表１に示す。

【0048】

また、前記残油を、ユリカプロセスによってさらに熱分解して、ユリカピッチからなる粘結材（表１におけるＢ）を得た。結果を表１に示す。

【0049】

【表1】

【0050】

（実施例１）
粘結炭（反射率１．４６％、最高流動度２．０３ｄｄｐｍ、揮発分１８．６％）を２７．０重量％、非微粘結炭Ｃ（反射率０．７０％、最高流動度２．６４ｄｄｐｍ、揮発分３６．４％）を７０．０重量％、表１に示す粘結材Ａを３．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して５．０重量％となる量のコールタールを添加して、混錬したのち（混錬温度：５０℃、回転数３５０ｒｐｍ、３分間）、ダブルロール型成型機を用いて成型することで（回転数４．０ｒｐｍ、成型圧力１．０ｔ／ｃｍ）、成型炭を作製した。作製した成型炭のうち粒径２５ｍｍ以上の成型炭５ｋｇを内径５０ｃｍ、長さ５０ｃｍの円筒状のドラムに投入し、ドラム５０回転後における粒径１５ｍｍ以上の成型炭の残留率により、成型炭の強度を評価した。測定結果は９３．６％であった。結果を表２に示す。

【0051】

（比較例１）
実施例１で使用した粘結炭を２７．０重量％、非微粘結炭Ｃを７０．０重量％、表１に示す粘結材Ｂを３．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して５．０重量％となる量のコールタールを添加して、実施例１と同様の条件で混錬したのち、ダブルロール型成型機を用いて実施例１と同様の条件で成型し、成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は９３．０％であった。結果を表２に示す。

【0052】

（実施例２）
実施例１で使用した粘結炭を２７．０重量％、非微粘結炭Ｄ（反射率０．７２％、最高流動度１．００ｄｄｐｍ、揮発分３６．８％）を７０．０重量％、表１に示す粘結材Ａを３．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して５．０重量％となる量のコールタールを添加して、実施例１と同様の条件で混錬したのち、ダブルロール型成型機を用いて実施例１と同様の条件で成型し、成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は９８．０％であった。結果を表２、表３に示す。

【0053】

（比較例２）
実施例１で使用した粘結炭を２７．０重量％、非微粘結炭Ｄを７０．０重量％、表１に示す粘結材Ｂを３．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して５．０重量％となる量のコールタールを添加して、実施例１と同様の条件で混錬したのち、ダブルロール型成型機を用いて実施例１と同様の条件で成型し、成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は８３．６％であった。結果を表２に示す。

【0054】

【表2】

【0055】

（実施例３）
実施例１で使用した粘結炭を２８．０重量％、非微粘結炭Ｄを７０．０重量％、表１に示す粘結材Ａを２．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して５．０重量％となる量のコールタールを添加して、実施例１と同様の条件で混錬したのち、ダブルロール型成型機を用いて実施例１と同様の条件で成型し、成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は９６．０％であった。結果を表３に示す。

【0056】

（実施例４）
実施例１で使用した粘結炭を２６．０重量％、非微粘結炭Ｄを７０．０重量％、表１に示す粘結材Ａを４．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して５．０重量％となる量のコールタールを添加して、実施例１と同様の条件で混錬したのち、ダブルロール型成型機を用いて実施例１と同様の条件で成型し、成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は９８．２％であった。結果を表３に示す。

【0057】

【表3】

【0058】

表２より、溶剤としてライトリフォーメートを用いて得られた粘結材Ａを添加して成型した実施例１および実施例２の成型炭は、ユリカピッチである粘結材Ｂを添加して成型した比較例１および比較例２の成型炭よりも強度が優れていることが確認できた。特に、非微粘炭Ｄを使用した実施例２と比較例２との比較では、成型炭の強度に明確な差異が生じている。
成型炭の強度が高いことは、成型炭がコークス炉に導入されるまでのベルトコンベアにて搬送される過程において、衝撃や荷重による粉化ことを抑制することが可能であり、強度が高い成型炭であれば、粉化する成型炭の割合を削減することが期待できる。その割合は成型炭を用いて製造されるコークスの製造量が多いほど、求められる強度のコークスを得るための成型炭の強度差による歩留への影響差は顕著に示されることが期待される。

【0059】

よって、溶剤としてライトリフォーメートを用いて得られた粘結材Ａを添加する本発明の手法を用いることにより、比較的成型性の劣る石炭を使用しても十分な強度を有する成型炭を製造することができる。
表３より、粘結材（Ａ）の添加量を変更しても、従来の粘結材（Ｂ）に比べて、高い成型炭強度が発現することがわかる。

【0060】

（実施例５）
実施例１で使用した粘結炭を２７．０重量％、非微粘結炭Ｅ（反射率０．７４％、最高流動度２．３４ｄｄｐｍ、揮発分３６．０％）を７０．０重量％、表１に示す粘結材Ａを３．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して５．０重量％となる量のコールタールを添加して、実施例１と同様の条件で混錬したのち、（混錬温度：５０℃、回転数４２０ｒｐｍ、１．５分間）、ダブルロール型成型機を用いて成型することで（回転数３．０ｒｐｍ、成型圧力１．０ｔ／ｃｍ）成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は９６．８％であった。結果を表４に示す。

【0061】

（比較例３）
実施例１で使用した粘結炭を２７．０重量％、非微粘結炭Ｅを７０．０重量％、表１に示す粘結材Ｂを３．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して５．０重量％となる量のコールタールを添加して、実施例５と同様の条件で混錬したのち、ダブルロール型成型機を用いて実施例５と同様の条件で成型することで成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は９３．８％であった。結果を表４に示す。

【0062】

（実施例６）
実施例１で使用した粘結炭を２７．０重量％、非微粘結炭Ｅを７０．０重量％、表１に示す粘結材Ａを３．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して４．５重量％となる量のコールタールを添加して、実施例５と同様の条件で混錬したのち、ダブルロール型成型機を用いて実施例５と同様の条件で成型することで成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は９４．８％であった。結果を表４に示す。

【0063】

（比較例４）
実施例１で使用した粘結炭を２７．０重量％、非微粘結炭Ｅを７０．０重量％、表１に示す粘結材Ｂを３．０重量％ずつそれぞれ配合し、石炭水分を９．０重量％に調整した配合炭を作製した。この配合炭に対して４．５重量％となる量のコールタールを添加して、実施例５と同様の条件で混錬したのち、ダブルロール型成型機を用いて実施例５と同様の条件で成型することで成型炭を作製した。成型炭の強度を実施例１と同様の方法で測定した。測定結果は８７．８％であった。結果を表４に示す。

【0064】

【表4】

【0065】

表４より、溶剤としてライトリフォーメートを用いて得られた粘結材Ａを添加して成型した実施例５および実施例６の成型炭は、ユリカピッチである粘結材Ｂを添加して成型した比較例３および比較例４の成型炭よりも強度が優れていることが確認できた。特に、実施例５および比較例３に対して、コールタールの添加量を削減した実施例６と比較例４との比較では、成型炭の強度に明確な差異が生じている。

【0066】

よって、溶剤としてライトリフォーメートを用いて得られた粘結材Ａを添加する本発明の手法を用いることにより、コールタールの添加量を削減した条件においても、粘結材Ｂを添加した場合に比べて、高い強度を有する成型炭を製造することができる。

【0067】

（実施例７）
粘結材Ａを添加して製造した実施例１の成型炭を粘結炭と非微粘結炭を含むコークス製造用原料炭に配合し、乾留試験炉において乾留することで（乾留温度１２５０℃、乾留時間１８時間）、コークスを製造した。このようにして得られたコークスについて熱間反応後強度（ＣＳＲ：Ｃｏｋｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｆｔｅｒ ＣＯ_２ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）を測定した。測定結果は５９．８％であった。結果を表５に示す。
なお、ＣＳＲは、粒度２０ｍｍのコークス２００ｇを１１００℃の高温でＣＯ_２ガスと２時間反応させたのち、Ｉ型ドラムにより回転強度を測定する方法により行った。

【0068】

（比較例５）
粘結材Ｂを添加して製造した比較例１の成型炭を実施例７と同様のコークス製造用原料炭に配合し、乾留試験炉において実施例７と同一条件下で乾留することで、コークスを製造した。このようにして得られたコークスについて実施例７と同一条件下で熱間反応後強度を測定した。測定結果は５７．２％であった。結果を表５に示す。

【0069】

【表5】

【0070】

表５より、溶剤としてライトリフォーメートを用いて得られた粘結材Ａを添加して成型した成型炭を配合して製造した実施例７のコークスは、ユリカピッチである粘結材Ｂを添加して成型した成型炭を配合して製造した比較例５のコークスよりも熱間反応後強度が優れていることが確認できた。これは、実施例５のコークスでは溶剤としてライトリフォーメートを用いて得られた粘結材によって石炭軟化溶融時に炭素基質が改質されたため、コークス炭素基質の強度が向上したためであると考えられる。つまり、本発明の成型炭を調製して、成型炭からコークスを製造すれば、通常の成型炭から得られるコークスよりも、得られるコークスに比べ、コークスが充填される高炉内における通液性・通風性を向上させ、高炉における運転効率の向上とコスト削減が期待できる。

【産業上の利用可能性】

【0071】

前述の通り、本発明の手法を用いることで、強度の高いコークス製造用成型炭を製造することができる。また、本手法により非微粘結炭を多く含む成型炭をコークス製造用原料炭に配合することで、非微粘結炭の割合を増加させても高強度コークスを製造することが可能であり、産業上の利用性の高いものである。

【図1】

【図2】