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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-22
(45)【発行日】2024-10-30
(54)【発明の名称】炉壁カーボン収集用容器、及び、炉壁カーボンの収集方法
(51)【国際特許分類】
G01N 1/04 20060101AFI20241023BHJP
C10B 43/00 20060101ALI20241023BHJP
C10B 45/00 20060101ALI20241023BHJP
【ＦＩ】
G01N1/04 S
C10B43/00
C10B45/00 Z
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2023125377
(22)【出願日】2023-08-01
【審査請求日】2023-08-02
(73)【特許権者】
【識別番号】000156961
【氏名又は名称】関西熱化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】奥谷 聡
(72)【発明者】
【氏名】池田 裕紀
(72)【発明者】
【氏名】北尾 政人
【審査官】外川 敬之
(56)【参考文献】
【文献】特開平０３－１１１４８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２７７７５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１２１８２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２００５－０１１７４７５（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ １／０４
Ｃ１０Ｂ ４５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
石炭をコークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集するための容器であって、煉瓦で構成されており、
円形板状の底部と、前記底部上に配置された中空円柱状の石炭焼成部と、前記石炭焼成部上に配置され、前記石炭焼成部と内径及び外径が等しい中空円柱状の炉壁カーボン付着部と、前記炉壁カーボン付着部上に配置された円形板状の蓋部とからなる密閉容器と、
前記密閉容器内に封入された円柱状のスペーサ部と
を備え、
前記石炭焼成部、及び、前記炉壁カーボン付着部の外径が２０ｍｍ以上５２ｍｍ以下であり、
前記石炭焼成部、及び、前記炉壁カーボン付着部の壁の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記石炭焼成部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
前記炉壁カーボン付着部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
前記スペーサ部の外壁と、前記石炭焼成部及び前記炉壁カーボン付着部の内壁との隙間が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記スペーサ部の高さが３５ｍｍ以上５５ｍｍ以下であることを特徴とする炉壁カーボン収集用容器。
【請求項2】
請求項１に記載の炉壁カーボン収集用容器を用いた炉壁カーボンの収集方法であって、前記炉壁カーボン収集用容器の前記底部と前記スペーサ部との間に石炭を配置する工程Ａと、
前記工程Ａの後、石炭が内部に配置された前記炉壁カーボン収集用容器を、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器に装入する工程Ｂと、
前記工程Ｂの後、前記炉壁カーボン収集用容器を前記加熱器から取り出し、前記炉壁カーボン付着部に付着した炉壁カーボンを得る工程Ｃと
を有することを特徴とする炉壁カーボンの収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、炉壁カーボン収集用容器、及び、炉壁カーボンの収集方法に関する。
【背景技術】
【0002】
石炭をコークス炉炭化室に装入し乾留すると、石炭からの発生ガスがカーボンとして析出し炭化室の炉壁に付着する。乾留を繰り返すことで、このカーボンは成長していくが、コークス炉炭化室の炉壁へのカーボン付着量が過大になると、押出電力に代表されるようにコークス押出時の抵抗が増大し、押し詰まりを引き起こしたり、炉壁損傷の原因になったりする。
【0003】
特許文献１には、石炭試料を設置する試料部、該試料を加熱し乾留する加熱部、乾留された試料からのカーボンを付着採取する採取部を有する石炭乾留時のコークス炉炭化室の炉壁へのカーボン付着量評価装置であって、前記加熱部が、前記試料部を加熱する第１加熱部と前記採取部を加熱する第２加熱部および両者の中間に設けられた断熱部から構成され、第２加熱部を乾留温度に加熱した状態で、第１加熱部を非加熱状態から前記乾留温度まで昇温し、付着採取されたカーボン量のデータから石炭乾留時のコークス炉炭化室の炉壁へのカーボン付着量を評価するカーボン付着量評価装置（請求項１）が開示されている。
また、特許文献１には、試料部に設置された石炭試料を加熱し、乾留された該試料からのカーボンを採取部で付着採取し、付着採取されたカーボン量のデータから、石炭乾留時のコークス炉炭化室の炉壁へのカーボン付着量を評価するカーボン付着量評価方法であって、（ａ）前記試料部に石炭試料を設置するステップ、（ｂ）前記採取部を乾留温度まで加熱するステップ、（ｃ）前記試料部を非加熱状態から前記乾留温度まで昇温するステップ、（ｄ）前記採取部に付着採取されたカーボン量を測定するステップ、を有し、予め（ａ）～（ｄ）のステップによって、該試料に係るカーボン量のデータを得、カーボン付着量の推定に必要となる推定式の係数を確定するカーボン付着量評価方法（請求項４）が開示されている。
また、特許文献１には、試料部を非加熱状態から乾留温度まで昇温し、付着採取されたカーボン量のデータから、石炭乾留時のコークス炉炭化室の炉壁へのカーボン付着量を評価することによって、従前にない指標を用いた精度の高い本装置固有の推定式の設定が可能となったことが開示されている（段落［００１３］）
また、特許文献１には、試料部に設置された石炭試料を加熱し、乾留された該試料からのカーボンを採取部で付着採取し、付着採取されたカーボン量のデータから、石炭乾留時のコークス炉炭化室の炉壁へのカーボン付着量を評価するカーボン付着量評価方法であって、（ａ）前記試料部に石炭試料を設置するステップ、（ｂ）前記採取部を乾留温度まで加熱するステップ、（ｃ）前記試料部を非加熱状態から前記乾留温度まで昇温するステップ、（ｄ）前記採取部に付着採取されたカーボン量を測定するステップ、を有し、予め（ａ）～（ｄ）のステップによって、該試料に係るカーボン量のデータを得、カーボン付着量の推定に必要となる推定式の係数を確定するカーボン付着量評価方法（請求項４）が開示されている。
また、特許文献１には、試料部を非加熱状態から乾留温度まで昇温し、付着採取されたカーボン量のデータから、石炭乾留時のコークス炉炭化室の炉壁へのカーボン付着量を評価することによって、従前にない指標を用いた精度の高い本装置固有の推定式の設定が可能となったことが開示されている（段落［００１３］）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１２－０６３２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述の通り、コークス炉炭化室の炉壁に付着するカーボン（以下、「炉壁カーボン」ともいう）は、コークス炉の操業に大きく影響する。そのため、石炭をコークス化する際に石炭から発生する炉壁カーボンだけを収集して、評価を行いたい要望がある。
【0006】
特許文献１に記載のカーボン付着量評価装置、及び、カーボン付着量評価方法を用いれば、石炭をコークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集することはできる。すなわち、評価対象の石炭（石炭試料）ごとに、コークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集することはできる。しかしながら、特許文献１に記載のカーボン付着量評価装置、及び、カーボン付着量評価方法では、炉壁カーボン収集にかかる時間がある程度必要となることや、収量が少ない点で改善の余地がある。
【0007】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することを可能とする炉壁カーボン収集用容器、及び、炉壁カーボンの収集方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、炉壁カーボン収集用容器、及び、炉壁カーボンの収集方法について鋭意研究を行った。その結果、下記構成を採用することにより、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は、以下を提供する。
［１］石炭をコークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集するための容器であって、
煉瓦で構成されており、
円形板状の底部と、前記底部上に配置された中空円柱状の石炭焼成部と、前記石炭焼成部上に配置され、前記石炭焼成部と内径及び外径が等しい中空円柱状の炉壁カーボン付着部と、前記炉壁カーボン付着部上に配置された円形板状の蓋部とからなる密閉容器と、
前記密閉容器内に封入された円柱状のスペーサ部と
を備え、
前記石炭焼成部、及び、前記炉壁カーボン付着部の外径が２０ｍｍ以上５２ｍｍ以下であり、
前記石炭焼成部、及び、前記炉壁カーボン付着部の壁の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記石炭焼成部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
前記炉壁カーボン付着部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
前記スペーサ部の外壁と、前記石炭焼成部及び前記炉壁カーボン付着部の内壁との隙間が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記スペーサ部の高さが３５ｍｍ以上５５ｍｍ以下であることを特徴とする炉壁カーボン収集用容器。
［１］石炭をコークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集するための容器であって、
煉瓦で構成されており、
円形板状の底部と、前記底部上に配置された中空円柱状の石炭焼成部と、前記石炭焼成部上に配置され、前記石炭焼成部と内径及び外径が等しい中空円柱状の炉壁カーボン付着部と、前記炉壁カーボン付着部上に配置された円形板状の蓋部とからなる密閉容器と、
前記密閉容器内に封入された円柱状のスペーサ部と
を備え、
前記石炭焼成部、及び、前記炉壁カーボン付着部の外径が２０ｍｍ以上５２ｍｍ以下であり、
前記石炭焼成部、及び、前記炉壁カーボン付着部の壁の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記石炭焼成部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
前記炉壁カーボン付着部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
前記スペーサ部の外壁と、前記石炭焼成部及び前記炉壁カーボン付着部の内壁との隙間が１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、
前記スペーサ部の高さが３５ｍｍ以上５５ｍｍ以下であることを特徴とする炉壁カーボン収集用容器。
【0010】
通常、コークス炉の炉壁は煉瓦で構成されている。前記構成によれば、炉壁カーボン収集用容器が煉瓦で構成されているため、より実炉（コークス炉）と同様の環境とすることができる。
【0011】
また、前記構成によれば、炉壁カーボン収集用容器として上記のように比較的全体の寸法が小さいものを使用している。従って、短時間で石炭を乾留することができる。その結果、短時間で炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0012】
また、前記構成によれば、前記石炭焼成部、及び、前記炉壁カーボン付着部の壁の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、比較的薄いため、乾留の際に外部の温度を内部に伝えやすい。結果、短時間で石炭を乾留することが可能となる。
【0013】
また、前記構成によれば、石炭焼成部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるため、石炭焼成部内に、比較的多くの石炭を配置することができる。その結果、多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。また、石炭焼成部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるため、この石炭焼成部にコークス粉が付着することになり、炉壁カーボン付着部にコークス粉が付着することを抑制することができる。
【0014】
また、前記構成によれば、前記炉壁カーボン付着部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、この部分に炉壁カーボンが付着する。このことは、実施例からも明らかである。その結果、多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0015】
ここで、炉壁カーボンに関して、本発明者らは、石炭が軟化溶融（３５０～５００℃付近）した際に発生する一次熱分解ガスが高温の炉壁に接触し、加熱されることで二次熱分解が起こり、カーボンが炉壁に付着するとの知見を得た。その結果、多くの炉壁カーボンを収集するには、一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温物に接触させることが効率的であることを見出した。
そこで、前記スペーサ部の外壁と、前記石炭焼成部及び前記炉壁カーボン付着部の内壁との隙間を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とした。その結果、石炭の一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温の石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部に接触させることができ、効率的に炉壁カーボンを収集することが可能となる。
そこで、前記スペーサ部の外壁と、前記石炭焼成部及び前記炉壁カーボン付着部の内壁との隙間を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とした。その結果、石炭の一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温の石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部に接触させることができ、効率的に炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0016】
また、前記構成によれば、スペーサ部を備えているため、石炭・コークスの舞い上がりを防止することができる。
また、前記スペーサ部の高さが３５ｍｍ以上であるため、前記石炭焼成部及び前記炉壁カーボン付着部の内壁との隙間を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができ、一次熱分解ガスを高温の石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部に接触させることができ、効率的に炉壁カーボンを収集することが可能となる。
また、前記スペーサ部の高さが３５ｍｍ以上であるため、前記石炭焼成部及び前記炉壁カーボン付着部の内壁との隙間を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができ、一次熱分解ガスを高温の石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部に接触させることができ、効率的に炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0017】
以上より、前記構成の炉壁カーボン収集用容器によれば、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0018】
さらに、本発明は、以下を提供する。
【0019】
［２］前記［１］の炉壁カーボン収集用容器を用いた炉壁カーボンの収集方法であって、
前記炉壁カーボン収集用容器の前記底部と前記スペーサ部との間に石炭を配置する工程Ａと、
前記工程Ａの後、石炭が内部に配置された前記炉壁カーボン収集用容器を、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器に装入する工程Ｂと、
前記工程Ｂの後、前記炉壁カーボン収集用容器を前記加熱器から取り出し、前記炉壁カーボン付着部に付着した炉壁カーボンを得る工程Ｃと
を有することを特徴とする炉壁カーボンの収集方法。
前記炉壁カーボン収集用容器の前記底部と前記スペーサ部との間に石炭を配置する工程Ａと、
前記工程Ａの後、石炭が内部に配置された前記炉壁カーボン収集用容器を、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器に装入する工程Ｂと、
前記工程Ｂの後、前記炉壁カーボン収集用容器を前記加熱器から取り出し、前記炉壁カーボン付着部に付着した炉壁カーボンを得る工程Ｃと
を有することを特徴とする炉壁カーボンの収集方法。
【0020】
前記構成によれば、炉壁カーボン収集用容器を低温（例えば３００℃程度）から昇温しているのではなく（すなわち、半冷間装入するのではなく）、予め７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器に装入する（熱間装入する）ため、より短時間で、炉壁カーボンを収集することが可能となる。
また、前記構成によれば、前記炉壁カーボン収集用容器を用いるため、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
また、前記構成によれば、前記炉壁カーボン収集用容器を用いるため、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することが可能とする炉壁カーボン収集用容器、及び、炉壁カーボンの収集方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本実施形態に係る炉壁カーボン収集用容器を説明するための模式図である。
【図2】本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法を説明するための模式図である。
【図3】炉壁カーボン収集用容器を石英ガラス製試験管に装入してからの経過時間（実施例１）又は試験管を炉に装入してからの経過時間（比較例１）と、石炭サンプルの温度（炭芯温度）との関係を示すグラフである。
【図4】乾留（焼成）回数とカーボン付着量（累積）との関係を示すグラフである。
【図5】乾留（焼成）回数と炉壁カーボン付着部の面積あたりのカーボン付着量（累積）との関係を示すグラフである。
【図6】比較例１の装置の模式図である。
【図7】実施例１、比較例１で得られたカーボンのＸ線回折スペクトルである。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本実施形態に係る炉壁カーボン収集用容器１０について説明する。
図１は、本実施形態に係る炉壁カーボン収集用容器を説明するための模式図である。炉壁カーボン収集用容器１０は、石炭をコークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集するための容器である。具体的に、炉壁カーボン収集用容器１０は、後述する炉壁カーボンの収集方法において好適に使用することが可能である。
図１は、本実施形態に係る炉壁カーボン収集用容器を説明するための模式図である。炉壁カーボン収集用容器１０は、石炭をコークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集するための容器である。具体的に、炉壁カーボン収集用容器１０は、後述する炉壁カーボンの収集方法において好適に使用することが可能である。
【0024】
炉壁カーボン収集用容器１０は、煉瓦で構成されている。炉壁カーボン収集用容器１０が煉瓦で構成されているため、より実炉（コークス炉）と同様の環境とすることができる。煉瓦としては、１１００℃程度に曝されても溶けたり過度に膨張することがなければ、特に限定されず、珪石煉瓦、磁性容器、セラミック容器等が挙げられる。珪石煉瓦は、コークス炉の炉壁に用いられることが多いことから、なかでも珪石煉瓦が好ましい。つまり、煉瓦の種類によって、カーボンの付着量や結晶の発達が異なるとされているため（「燃料学会誌」第54巻第576号(1975）p.250-256）、実際にコークス炉に使用している硅石煉瓦が好ましい。
【0025】
図１に示すように、炉壁カーボン収集用容器１０は、密閉容器２０と、密閉容器内２０に封入された円柱状のスペーサ部２２とを備える。
【0026】
密閉容器２０は、円形板状の底部１２と、底部１２上に配置された中空円柱状の石炭焼成部１４と、石炭焼成部１４上に配置され、石炭焼成部１４と内径及び外径が等しい中空円柱状の炉壁カーボン付着部１６と、炉壁カーボン付着部１６上に配置された円形板状の蓋部１８とで構成されている。
【0027】
石炭焼成部１４、及び、炉壁カーボン付着部１６は、中空円柱状であり、外径が２０ｍｍ以上５２ｍｍ以下である。前記外径は、好ましくは２５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。石炭焼成部１４、及び、炉壁カーボン付着部１６の外径が２０ｍｍ以上５２ｍｍ以下であり、比較的寸法が小さいため、短時間で石炭を乾留することができる。その結果、短時間で炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0028】
石炭焼成部１４、及び、炉壁カーボン付着部１６は、壁の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。前記壁の厚さは、好ましくは１ｍｍ以上４ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。前記壁の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、比較的薄いため、乾留の際に外部の温度を内部に伝えやすい。結果、短時間で石炭を乾留することが可能となる。
なお、石炭焼成部１４、及び、炉壁カーボン付着部１６の内径は、外径から壁の厚さを差し引いた値となる。
なお、石炭焼成部１４、及び、炉壁カーボン付着部１６の内径は、外径から壁の厚さを差し引いた値となる。
【0029】
石炭焼成部１４は、高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、好ましくは３０ｍｍ以上４８ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下である。石炭焼成部１４の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるため、石炭焼成部１４内に、比較的多くの石炭を配置することができる。その結果、多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。また、石炭焼成部１４の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるため、この石炭焼成部１４にコークス粉が付着することになり、炉壁カーボン付着部１６にコークス粉が付着することを抑制することができる。
【0030】
炉壁カーボン付着部１６は、高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、好ましくは３０ｍｍ以上４５ｍｍ以下、より好ましくは３０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。炉壁カーボン付着部１６の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、この部分に炉壁カーボンが付着する。このことは、実施例からも明らかである。その結果、多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
なお、石炭焼成部１４の高さと炉壁カーボン付着部１６の高さとは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
なお、石炭焼成部１４の高さと炉壁カーボン付着部１６の高さとは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0031】
底部１２は、円形板状である。底部１２の外径（平面視での外径）は、石炭焼成部１４及び炉壁カーボン付着部１６の外径と同じか石炭焼成部１４の外径よりも大きければ、特に限定されないが、例えば、２０ｍｍ以上５２ｍｍ以下等とすることができる。
【0032】
底部１２の厚さは、特に限定されないが、例えば、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下等とすることができる。ただし、本実施形態では、底部１２から内部に熱が伝わりにくいことが好ましいことから、１０ｍｍ以上とすることが好ましい。なお、底部１２から熱が伝わりにくくするために、底部１２と加熱器５０との間に、断熱材４２（図２参照）を設けてもよい。底部１２と加熱器５０との間に断熱材４２を設けた場合、炉壁カーボン収集用容器１０を後述する石英ガラス製試験管４０に熱間装入する際に、装入の衝撃で石英ガラス製試験管４０が割れることを防止することもできる。底部１２と加熱器４０との間に、断熱材４２を設ける場合、底部１２の厚さは薄くても（例えば、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下）構わない。
【0033】
蓋部１８は、円形板状である。蓋部１８の外径（平面視での外径）は、石炭焼成部１４及び炉壁カーボン付着部１６の外径と同じか石炭焼成部１４の外径よりも大きければ、特に限定されないが、例えば、２０ｍｍ以上５２ｍｍ以等とすることができる。
【0034】
蓋部１８の厚さは、特に限定されないが、例えば、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下等とすることができる。ただし、本実施形態では、蓋部１８から熱が伝わりにくいことが好ましいことから、１０ｍｍ以上とすることが好ましい。
【0035】
蓋部１８には、小さい貫通孔（図示せず）が設けられていることが好ましい。前記貫通孔の大きさは、外径１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以上３ｍｍ以下がより好ましい。前記貫通孔の位置は特に限定されないが、例えば、平面視で円形の中心とすることができる。前記貫通孔を設けることにより、前記貫通孔からガスを抜くことができ、内圧が過度に高くならないようにすることができる。
【0036】
スペーサ部２２は、円柱状であり、外径としては、スペーサ部２２の外壁と、石炭焼成部１４及び炉壁カーボン付着部１６の内壁との隙間が１ｍｍ以上５ｍｍ以下となる範囲であれば、特に限定されない。スペーサ部２２の外壁と、石炭焼成部１４及び炉壁カーボン付着部１６の内壁との隙間は、好ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。例えば、石炭焼成部１４及び炉壁カーボン付着部１６の内壁（内径）が４３ｍｍであれば、スペーサ部２２の外径は、３３ｍｍ以上４１ｍｍ以下である。
ここで、炉壁カーボンに関して、本発明者らは、石炭が軟化溶融（３５０～５００℃付近）した際に発生する一次熱分解ガスが高温の炉壁に接触し、加熱されることで二次熱分解が起こり、カーボンが炉壁に付着するとの知見を得た。その結果、多くの炉壁カーボンを収集するには、一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温物に接触させることが効率的であることを見出した。
そこで、スペーサ部２２の外壁と、石炭焼成部１２及び炉壁カーボン付着部１４の内壁との隙間を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とした。その結果、石炭の一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温の石炭焼成部１２及び炉壁カーボン付着部１４に接触させることができ、効率的に炉壁カーボンを収集することが可能となる。
ここで、炉壁カーボンに関して、本発明者らは、石炭が軟化溶融（３５０～５００℃付近）した際に発生する一次熱分解ガスが高温の炉壁に接触し、加熱されることで二次熱分解が起こり、カーボンが炉壁に付着するとの知見を得た。その結果、多くの炉壁カーボンを収集するには、一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温物に接触させることが効率的であることを見出した。
そこで、スペーサ部２２の外壁と、石炭焼成部１２及び炉壁カーボン付着部１４の内壁との隙間を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とした。その結果、石炭の一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温の石炭焼成部１２及び炉壁カーボン付着部１４に接触させることができ、効率的に炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0037】
スペーサ部２２は、高さが３５ｍｍ以上５５ｍｍ以下であり、好ましくは３５ｍｍ以上４５ｍｍ以下、より好ましくは３５ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。炉壁カーボン付着部１６の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、この部分に炉壁カーボンが付着する。このことは、実施例からも明らかである。その結果、多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0038】
以上、炉壁カーボン収集用容器１０によれば、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0039】
次に、本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法について説明する。図２は、本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法を説明するための模式図である。
【0040】
本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法は、
炉壁カーボン収集用容器１０を用いた炉壁カーボンの収集方法であって、
炉壁カーボン収集用容器１０の底部１２とスペーサ部２２との間に石炭を配置する工程Ａと、
前記工程Ａの後、石炭が内部に配置された炉壁カーボン収集用容器１０を、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器５０に装入する工程Ｂと、
前記工程Ｂの後、炉壁カーボン収集用容器１０を加熱器５０から取り出し、炉壁カーボン付着部１６に付着した炉壁カーボンを得る工程Ｃとを有する。
炉壁カーボン収集用容器１０を用いた炉壁カーボンの収集方法であって、
炉壁カーボン収集用容器１０の底部１２とスペーサ部２２との間に石炭を配置する工程Ａと、
前記工程Ａの後、石炭が内部に配置された炉壁カーボン収集用容器１０を、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器５０に装入する工程Ｂと、
前記工程Ｂの後、炉壁カーボン収集用容器１０を加熱器５０から取り出し、炉壁カーボン付着部１６に付着した炉壁カーボンを得る工程Ｃとを有する。
【0041】
＜工程Ａ＞
本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法においては、まず、炉壁カーボン収集用容器１０の底部１２とスペーサ部２２との間に石炭３０を配置する。石炭３０は、炉壁カーボンの収集対象となる石炭である。すなわち、本実施形態における炉壁カーボンの収集方法では、石炭３０から発生する炉壁カーボンを収集する。石炭３０は、炉壁カーボンの収集の目的（例えば、当該石炭から発生する炉壁カーボンの組成の調査等）に応じて、適宜、選択する。
本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法においては、まず、炉壁カーボン収集用容器１０の底部１２とスペーサ部２２との間に石炭３０を配置する。石炭３０は、炉壁カーボンの収集対象となる石炭である。すなわち、本実施形態における炉壁カーボンの収集方法では、石炭３０から発生する炉壁カーボンを収集する。石炭３０は、炉壁カーボンの収集の目的（例えば、当該石炭から発生する炉壁カーボンの組成の調査等）に応じて、適宜、選択する。
【0042】
＜工程Ｂ＞
前記工程Ａの後、石炭３０が内部に配置された炉壁カーボン収集用容器１０を、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器５０に装入する。加熱器５０への装入は、炉壁カーボン収集用容器１０をそのまま加熱器５０へ投入してもよいが、好ましくは、炉壁カーボン収集用容器１０の外径よりも内径が一回り大きい石英ガラス製試験管４０を加熱器５０内に予め配置しておき、この石英ガラス製試験管４０に炉壁カーボン収集用容器１０を装入することが好ましい。また、石英ガラス製試験管４０を用いる場合、石英ガラス製試験管４０の底に断熱材４２を配置することが好ましい。多くの炉壁カーボンを収集するには、一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温の炉壁カーボン付着部１６に接触させることが効率的であるため、炉壁カーボン収集用容器１０の底部ではなく、炉壁カーボン付着部１６付近で多くの一次熱分解ガスを発生させるためである。
前記工程Ａの後、石炭３０が内部に配置された炉壁カーボン収集用容器１０を、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器５０に装入する。加熱器５０への装入は、炉壁カーボン収集用容器１０をそのまま加熱器５０へ投入してもよいが、好ましくは、炉壁カーボン収集用容器１０の外径よりも内径が一回り大きい石英ガラス製試験管４０を加熱器５０内に予め配置しておき、この石英ガラス製試験管４０に炉壁カーボン収集用容器１０を装入することが好ましい。また、石英ガラス製試験管４０を用いる場合、石英ガラス製試験管４０の底に断熱材４２を配置することが好ましい。多くの炉壁カーボンを収集するには、一次熱分解ガスの発生と同時に当該一次熱分解ガスを高温の炉壁カーボン付着部１６に接触させることが効率的であるため、炉壁カーボン収集用容器１０の底部ではなく、炉壁カーボン付着部１６付近で多くの一次熱分解ガスを発生させるためである。
【0043】
断熱材４２の材質としては、特に限定されないが、例えば、高温断熱ボード等が挙げられる。断熱材４２の厚さは、特に限定されないが、例えば、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下等とすることができる。断熱材４２は、炉壁カーボン収集用容器１０を石英ガラス製試験管４０に熱間装入する際に、装入の衝撃で石英ガラス製試験管４０が割れることを防止する緩衝材としての役割が大きいため、高温に耐えることができれば、特に限定されない。例えば、新日本サーマルセラミックス株式会社製、製品名：スーパーウールを用いることができる。
【0044】
加熱器５０としては、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整可能であり、炉壁カーボン収集用容器１０や石英ガラス製試験管４０を収容可能であれば、特に限定されない。
【0045】
その後、７００℃以上１２００℃以下の温度範囲内で、乾留を行う。前記乾留の温度は、好ましくは１０００℃以上１１５０℃以下、より好ましくは１１００℃以上１１５０℃以下である。乾留の時間としては、石炭３０の温度（炭芯温度）が所定の温度（前記乾留の温度内）に到達してから、３分以上１０分以内が好ましく、３分以上５分以内がより好ましい。前記温度範囲、及び、乾留時間とすることにより、石炭３０から好適に一次熱分解ガスを発生させることができ、炉壁カーボンを好適に収集することが可能となる。
【0046】
＜工程Ｃ＞
前記工程Ｂの後、炉壁カーボン収集用容器１０を加熱器５０から取り出し、炉壁カーボン付着部１６に付着した炉壁カーボンを得る。
前記工程Ｂの後、炉壁カーボン収集用容器１０を加熱器５０から取り出し、炉壁カーボン付着部１６に付着した炉壁カーボンを得る。
【0047】
なお、炉壁カーボン収集用容器１０全体、又は、炉壁カーボン付着部１６のみを使い回しし、工程Ａ～工程Ｃを複数回繰り返し行ってもよい。これにより、より多くの炉壁カーボンを収集することができる。なお、炉壁カーボン付着部１６のみを使い回しする場合、たの部材については、新しいものを用いればよい。
【0048】
以上、本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法によれば、炉壁カーボン収集用容器１０を低温（例えば３００℃程度）から昇温しているのではなく（すなわち、半冷間装入するのではなく）、予め９００℃以上１２００℃以下の温度範囲に調整された加熱器５０に装入する（熱間装入する）ため、より短時間で、炉壁カーボンを収集することが可能となる。
また、本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法によれば、炉壁カーボン収集用容器１０を用いるため、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
また、本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法によれば、炉壁カーボン収集用容器１０を用いるため、より短時間で、より多くの炉壁カーボンを収集することが可能となる。
【0049】
以上、本実施形態に係る炉壁カーボンの収集方法について説明した。
【実施例】
【0050】
以下、本発明に関し、実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【0051】
（実施例１）
＜炉壁カーボン収集用容器の準備＞
まず、珪石煉瓦で構成された炉壁カーボン収集用容器を準備した。準備した炉壁カーボン収集用容器の寸法は以下の通りである。
＜炉壁カーボン収集用容器の準備＞
まず、珪石煉瓦で構成された炉壁カーボン収集用容器を準備した。準備した炉壁カーボン収集用容器の寸法は以下の通りである。
【0052】
底部：円形板状、外径５０ｍｍ、高さ（厚さ）１０ｍｍ
石炭焼成部：中空円柱状、外径５０ｍｍ、内径４３ｍｍ、高さ４５ｍｍ
炉壁カーボン付着部：中空円柱状、外径５０ｍｍ、内径４３ｍｍ、高さ３０ｍｍ
蓋部：円形板状、外径５０ｍｍ、高さ（厚さ）１０ｍｍ、平面視における中心に外径２．５ｍｍの貫通孔
スペーサ部：円柱状、外径４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ
石炭焼成部：中空円柱状、外径５０ｍｍ、内径４３ｍｍ、高さ４５ｍｍ
炉壁カーボン付着部：中空円柱状、外径５０ｍｍ、内径４３ｍｍ、高さ３０ｍｍ
蓋部：円形板状、外径５０ｍｍ、高さ（厚さ）１０ｍｍ、平面視における中心に外径２．５ｍｍの貫通孔
スペーサ部：円柱状、外径４０ｍｍ、高さ４０ｍｍ
【0053】
なお、前記炉壁カーボン収集用容器は以下のように製造した。
まず、ボール盤［切削ジグ：マルトー社製、ダイヤモンドコアビット］を用いて、硅石煉瓦（ヨータイ社製、耐火煉瓦４７６ＡＫ／４７６ＢＫ）を中空円柱状（外径５０ｍｍ、内径４３ｍｍ）にくり抜いた。その後、くり抜いた中空円柱状の部材を、切断機［リファインテック社製リファインカッターＲＣＡ－２３７］を用いて、高さ３０ｍｍ（炉壁カーボン付着部用）と高さ４５ｍｍ（石炭焼成部用）にカットした。
また、その際に発生した廃材から外径５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの底部と、外径５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの蓋部と、外径４０ｍｍ、高さ４０ｍｍの円柱状のスペーサ部とを作成した。
蓋部には、コンクリート用ドリルビットを用いて円形板状の中心（平面視での中心）に外径２．５ｍｍの貫通孔を設けた。
まず、ボール盤［切削ジグ：マルトー社製、ダイヤモンドコアビット］を用いて、硅石煉瓦（ヨータイ社製、耐火煉瓦４７６ＡＫ／４７６ＢＫ）を中空円柱状（外径５０ｍｍ、内径４３ｍｍ）にくり抜いた。その後、くり抜いた中空円柱状の部材を、切断機［リファインテック社製リファインカッターＲＣＡ－２３７］を用いて、高さ３０ｍｍ（炉壁カーボン付着部用）と高さ４５ｍｍ（石炭焼成部用）にカットした。
また、その際に発生した廃材から外径５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの底部と、外径５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの蓋部と、外径４０ｍｍ、高さ４０ｍｍの円柱状のスペーサ部とを作成した。
蓋部には、コンクリート用ドリルビットを用いて円形板状の中心（平面視での中心）に外径２．５ｍｍの貫通孔を設けた。
【0054】
＜炉壁カーボンの収集＞
まず、炉壁カーボン付着部の煉瓦重量を計量した。次に、底部の外周と石炭焼成部の外周とが一致するように、底部上に石炭焼成部を配置し、底部と石炭焼成部とをセロハンテープ（登録商標）で固定した。次に、石炭焼成部内に３８ｇの石炭サンプルをかさ密度（ＢＤ）０．９４ｄｒｙ－ｇ／ｃｍ３になるように充填した。容器内での石炭の高さは約３０ｍｍとなった。
石炭サンプルとしては下記の性状のものを使用した。
（石炭サンプルの性状）
ＡＳＨ：８．８％
ＶＭ：３５．８％
ＴＳ：０．４２％
ギーセラーＩＳＴ：３９８℃
ギーセラーＭＦＴ：４３６℃
ギーセラーＭＦＤ：２７１ｄｄｐｍ
ギーセラーｌｏｇＭＦ：２．４３ｌｏｇｄｄｐｍ
ギーセラーＳＴ：４６４℃
Ｒｏ：０．７４％
ＴＩ：１６．９％
まず、炉壁カーボン付着部の煉瓦重量を計量した。次に、底部の外周と石炭焼成部の外周とが一致するように、底部上に石炭焼成部を配置し、底部と石炭焼成部とをセロハンテープ（登録商標）で固定した。次に、石炭焼成部内に３８ｇの石炭サンプルをかさ密度（ＢＤ）０．９４ｄｒｙ－ｇ／ｃｍ３になるように充填した。容器内での石炭の高さは約３０ｍｍとなった。
石炭サンプルとしては下記の性状のものを使用した。
（石炭サンプルの性状）
ＡＳＨ：８．８％
ＶＭ：３５．８％
ＴＳ：０．４２％
ギーセラーＩＳＴ：３９８℃
ギーセラーＭＦＴ：４３６℃
ギーセラーＭＦＤ：２７１ｄｄｐｍ
ギーセラーｌｏｇＭＦ：２．４３ｌｏｇｄｄｐｍ
ギーセラーＳＴ：４６４℃
Ｒｏ：０．７４％
ＴＩ：１６．９％
【0055】
次に、石炭サンプルの上にスペーサ部を載せた。次に、石炭焼成部の外周と炉壁カーボン付着部の外周とが一致するように、石炭焼成部上に炉壁カーボン付着部を配置し、石炭焼成部と炉壁カーボン付着部とをセロハンテープ（登録商標）で固定した。さらに、炉壁カーボン付着部の外周と蓋部の外周とが一致するように、炉壁カーボン付着部上に蓋部を配置し、炉壁カーボン付着部と蓋部とをセロハンテープ（登録商標）で固定した。
【0056】
内径５０ｍｍの石英ガラス製試験管の底に厚さ４０ｍｍの断熱材（日本サーマルセラミックス株式会社製、製品名：スーパーウール）を入れた。この石英ガラス製試験管を試験管炉（大阪精工社製）に入れ、１０００℃に加熱保温した。なお、試験管炉は、本発明の加熱器に相当する。
【0057】
次に、石炭サンプル入りの炉壁カーボン収集用容器を石英ガラス製試験管に装入（熱間装入）し、２０分乾留させた。その後、石英ガラス製試験管内にＮ２ガスを流入させながら炉壁カーボン収集用容器を試験管炉（加熱炉）から取り出し、１５０℃になるまで放冷を行った。なお、放冷は、蓋部の貫通孔から炉壁カーボン収集用容器内にＮ２ガスを流入させながら行った。
なお、セロハンテープ（登録商標）は、炉壁カーボン収集用容器を石英ガラス製試験管に装入するまでに各部（各部材）を互いに固定するために使用しており、１０００℃の加熱により炭化して剥がれることとなるが、炉壁カーボンの収集に影響はない。
なお、セロハンテープ（登録商標）は、炉壁カーボン収集用容器を石英ガラス製試験管に装入するまでに各部（各部材）を互いに固定するために使用しており、１０００℃の加熱により炭化して剥がれることとなるが、炉壁カーボンの収集に影響はない。
【0058】
１５０℃にまで放冷した後、炉壁カーボン付着部の煉瓦重量を計量し、乾留前の炉壁カーボン付着部の重量との差から、付着したカーボン重量を算出した。
【0059】
なお、上記乾留試験は、石炭サンプルに熱電対を挿入し、石炭サンプルの中心部分の温度をモニターしながら行った。図３は、炉壁カーボン収集用容器を石英ガラス製試験管に装入してからの経過時間と石炭サンプルの温度（炭芯温度）との関係を示すグラフである（「実施例」と表示されたグラフ）。
【0060】
上記にて使用した炉壁カーボン収集用容器（カーボンが付着したままの炉壁カーボン収集用容器）を用いて、同様の操作を繰り返し行った。
すなわち、底部と石炭焼成部とをセロハンテープ（登録商標）で固定した石炭焼成部内に３８ｇの石炭サンプルを充填し、石炭サンプルの上にスペーサ部を載せ、石炭焼成部上に１回目の乾留のカーボンが付着したままの炉壁カーボン付着部を配置し、炉壁カーボン付着部上に蓋部を配置し、石炭サンプル入りの炉壁カーボン収集用容器を１０００℃に保温された石英ガラス製試験管に装入（熱間装入）し、２０分乾留させ、１５０℃になるまで放冷を行った。
本実施例では、合計３回の乾留を行った。
すなわち、底部と石炭焼成部とをセロハンテープ（登録商標）で固定した石炭焼成部内に３８ｇの石炭サンプルを充填し、石炭サンプルの上にスペーサ部を載せ、石炭焼成部上に１回目の乾留のカーボンが付着したままの炉壁カーボン付着部を配置し、炉壁カーボン付着部上に蓋部を配置し、石炭サンプル入りの炉壁カーボン収集用容器を１０００℃に保温された石英ガラス製試験管に装入（熱間装入）し、２０分乾留させ、１５０℃になるまで放冷を行った。
本実施例では、合計３回の乾留を行った。
【0061】
３回の乾留でのカーボン付着量の合計を表１に示す。また、表１には、炉壁カーボン付着部の面積あたりのカーボン付着量、及び、仕込んだ石炭サンプルあたりのカーボン付着量も合わせて示す。さらに、図４に、乾留（焼成）回数と、カーボン付着量（累積）との関係のグラフを示す。図５に、乾留（焼成）回数と、炉壁カーボン付着部の面積あたりのカーボン付着量（累積）との関係のグラフを示す。
【0062】
【表1】
【0063】
表１に示すように、実施例では、３回の乾留の合計で５１９．８ｍｇの炉壁カーボンが得られた。また、炉壁カーボン付着部の面積は、内径４３ｍｍ×３．１４×高さ３０ｍｍ＝４０．５０６ｃｍ２であるので、得られたカーボンの、炉壁カーボン付着部の面積あたりのカーボン量は、５１９．８ｍｇ／４０．５０６ｃｍ２＝約１２．８ｍｇ／ｃｍ２となった。また、３回の乾留で石炭サンプルの仕込み量の合計は３８ｇ×３＝１１４ｇであるので、５１９．８ｍｇ／１１４ｇ＝約４．６ｍｇ／石炭サンプル１グラムあたり、となった。
【0064】
（結果）
実施例１では、炉壁カーボン収集用容器として上記のように比較的全体の寸法が小さいものを使用しており、且つ、すでに１０００℃に加温された石英ガラス製試験管に炉壁カーボン収集用容器を装入（熱間装入）しているため、炭芯温度が短時間で１０００℃付近に到達している。そのため、図３からも分かるように、開始から約２０分程度で乾留が完了し、放冷時間も含めて６０分程度で１サイクルの操作を完了することができた。後述する比較例１では、１サイクルが約２００分であることから、短時間で炉壁カーボンを収集することができたといえる。
また、後述する比較例１と比較して、多くの炉壁カーボンを収集できた。具体的に、実施例１では、３回の乾留で５１９．８ｍｇのカーボンを収集できた。これは、比較例１の１２．４ｍｇと比較して、より多くのカーボンが収集できたといえる。
実施例１では、炉壁カーボン収集用容器として上記のように比較的全体の寸法が小さいものを使用しており、且つ、すでに１０００℃に加温された石英ガラス製試験管に炉壁カーボン収集用容器を装入（熱間装入）しているため、炭芯温度が短時間で１０００℃付近に到達している。そのため、図３からも分かるように、開始から約２０分程度で乾留が完了し、放冷時間も含めて６０分程度で１サイクルの操作を完了することができた。後述する比較例１では、１サイクルが約２００分であることから、短時間で炉壁カーボンを収集することができたといえる。
また、後述する比較例１と比較して、多くの炉壁カーボンを収集できた。具体的に、実施例１では、３回の乾留で５１９．８ｍｇのカーボンを収集できた。これは、比較例１の１２．４ｍｇと比較して、より多くのカーボンが収集できたといえる。
【0065】
（比較例１）
＜炉壁カーボンの収集＞
実施例１と同じ石炭サンプルを用い、特許文献１（特開２０１２－０６３２１３号公報）に記載の方法で、炉壁カーボンを収集した。具体的には、以下のようにして炉壁カーボンを収集した。
図６に示す装置を用い、試料部１と採取部２を構成する内径１５ｍｍの試験管に０．２５ｍｍ以下に粉砕した石炭サンプルＳ１．３ｇをかさ密度（ＢＤ）約０．７３ｇ／ｃｍ３で充填し、その上部に硅石煉瓦片Ｐを吊り下げた。下段ヒータＨａを３００℃、上段ヒータＨｂを９００℃の設定温度に保持した炉にこの試験管を装填し、上段の硅石煉瓦片Ｐの温度が設定温度に達した後、試料部１である下段の温度を８５０℃まで５℃／ｍｉｎで昇温させ１０分間乾留後取出した。窒素気流中室温まで自然放冷させ、煉瓦片Ｐを取り出し、重量の測定を行った。この操作を５回繰り返し行い、煉瓦片Ｐの１回毎の重量変化を記録した。
なお、硅石煉瓦片Ｐは、矩形板状であり、縦２０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ１ｍｍである。
＜炉壁カーボンの収集＞
実施例１と同じ石炭サンプルを用い、特許文献１（特開２０１２－０６３２１３号公報）に記載の方法で、炉壁カーボンを収集した。具体的には、以下のようにして炉壁カーボンを収集した。
図６に示す装置を用い、試料部１と採取部２を構成する内径１５ｍｍの試験管に０．２５ｍｍ以下に粉砕した石炭サンプルＳ１．３ｇをかさ密度（ＢＤ）約０．７３ｇ／ｃｍ３で充填し、その上部に硅石煉瓦片Ｐを吊り下げた。下段ヒータＨａを３００℃、上段ヒータＨｂを９００℃の設定温度に保持した炉にこの試験管を装填し、上段の硅石煉瓦片Ｐの温度が設定温度に達した後、試料部１である下段の温度を８５０℃まで５℃／ｍｉｎで昇温させ１０分間乾留後取出した。窒素気流中室温まで自然放冷させ、煉瓦片Ｐを取り出し、重量の測定を行った。この操作を５回繰り返し行い、煉瓦片Ｐの１回毎の重量変化を記録した。
なお、硅石煉瓦片Ｐは、矩形板状であり、縦２０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ１ｍｍである。
【0066】
なお、上記乾留試験は、石炭サンプルに熱電対を挿入し、石炭サンプルの中心部分の温度をモニターしながら行った。図３は、試験管を炉に装入してからの経過時間と石炭サンプルの温度（炭芯温度）との関係を示すグラフである（比較例と表示されたグラフ）。
【0067】
５回の乾留のうち、３回のカーボン付着量の合計を表１に示す。表１には、硅石煉瓦片Ｐの面積あたりのカーボン付着量、及び、仕込んだ石炭サンプルあたりのカーボン付着量も合わせて示す。また、実施例１と同様に、比較例１についても、図４に、乾留（焼成）回数と、カーボン付着量（累積）との関係のグラフを、図５に、乾留（焼成）回数と、硅石煉瓦片Ｐの面積あたりのカーボン付着量（累積）との関係のグラフを、図６に、乾留（焼成）回数と、仕込んだ石炭サンプルあたりのカーボン付着量（累積）との関係のグラフを示す。
【0068】
（結果）
比較例１では、３００℃から８５０℃まで５℃／ｍｉｎで昇温させている、すなわち、半冷間装入であるため、図３からも分かるように、乾留の１サイクルが完了するまで約２００分かかった。また、３回の乾留で収集できたカーボンは１２．４ｍｇであった。
比較例１では、３００℃から８５０℃まで５℃／ｍｉｎで昇温させている、すなわち、半冷間装入であるため、図３からも分かるように、乾留の１サイクルが完了するまで約２００分かかった。また、３回の乾留で収集できたカーボンは１２．４ｍｇであった。
【0069】
＜定性評価＞
実施例１で得られたカーボンと、比較例１で得られたカーボンについて、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製、製品名：Ｘ’Ｐｅｒｔ ＰＲＯ ＭＲＤ）を用い、Ｘ線回折スペクトルを得た。測定条件は下記の通りとした。図８に得られたＸ線回折スペクトルを示す。
＜測定条件＞
測定装置：Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製、製品名：Ｘ’Ｐｅｒｔ ＰＲＯ ＭＲＤ）
線源：ＣｕＫα線源
管電圧：４５ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
走査速度：２θ＝５～９０°：３８°／分
実施例１で得られたカーボンと、比較例１で得られたカーボンについて、Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製、製品名：Ｘ’Ｐｅｒｔ ＰＲＯ ＭＲＤ）を用い、Ｘ線回折スペクトルを得た。測定条件は下記の通りとした。図８に得られたＸ線回折スペクトルを示す。
＜測定条件＞
測定装置：Ｘ線回折装置（ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製、製品名：Ｘ’Ｐｅｒｔ ＰＲＯ ＭＲＤ）
線源：ＣｕＫα線源
管電圧：４５ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
走査速度：２θ＝５～９０°：３８°／分
【0070】
図７の一番下のスペクトルは、珪石煉瓦のスペクトルである。図７の下から２番のスペクトルは、コークス炉（実炉）から採取した炉壁カーボンのスペクトルである。図７の下から３番のスペクトルは、煤のスペクトルである。図７の下から４番のスペクトルは、比較例１のカーボンのスペクトルである。図７の一番上のスペクトルは、実施例１のカーボンのスペクトルである。
コークス炉から採取した炉壁カーボンのスペクトルでは、２θ＝２０～２４°にブロードなピークが見られ、さらに、２θ＝２５～３０°にブロードなピークが見られた。また、煤のスペクトルでは、２θ＝２０～２４°には、ブロードなピークが見られたが、２θ＝２５～３０°にはブロードなピークが見られなかった。これらのことから、２θ＝２０～２４°のブロードなピークは、煤に由来するピークと理解でき、２θ＝２５～３０°のブロードなピークは、カーボンに由来するピークと理解できる。
ここで、実施例１では、２θ＝２０～２４°にはブロードなピークは見られなかったが、２θ＝２５～３０°にブロードなピークが見られた。一方、比較例１では、２θ＝２０～２４°にブロードなピークが見られ、さらに、２θ＝２５～３０°にブロードなピークが見られた。これらのことから、実施例１では、煤が少なく、カーボンが多く得られていることが分かった。
コークス炉から採取した炉壁カーボンのスペクトルでは、２θ＝２０～２４°にブロードなピークが見られ、さらに、２θ＝２５～３０°にブロードなピークが見られた。また、煤のスペクトルでは、２θ＝２０～２４°には、ブロードなピークが見られたが、２θ＝２５～３０°にはブロードなピークが見られなかった。これらのことから、２θ＝２０～２４°のブロードなピークは、煤に由来するピークと理解でき、２θ＝２５～３０°のブロードなピークは、カーボンに由来するピークと理解できる。
ここで、実施例１では、２θ＝２０～２４°にはブロードなピークは見られなかったが、２θ＝２５～３０°にブロードなピークが見られた。一方、比較例１では、２θ＝２０～２４°にブロードなピークが見られ、さらに、２θ＝２５～３０°にブロードなピークが見られた。これらのことから、実施例１では、煤が少なく、カーボンが多く得られていることが分かった。
【0071】
ここで、燃料協会誌 Vol.48(1969) No.510 p.732によれば、炉壁カーボンは、層状であり、縞状にクラックの入った組織である一方、天井カーボンは、泡粒状、煤状であるとの報告がある。本発明者らは、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）、及び、光学顕微鏡で、実施例１、及び、比較例１のカーボンを観察したところ、実施例１のカーボンは、層状であり、縞状にクラックの入った組織であった。一方、比較例１のカーボンは、泡粒状であった。これからのことから、実施例１では、天井カーボンは少なく、炉壁カーボンが多く含まれているものと考えられる。従って、実施例１の炉壁カーボンの収集方法によれば、炉壁カーボンだけを選択的に、高純度で収集することができる。このように、高純度で収集された炉壁カーボンは、実炉の操業に最適な石炭を選択する等の目的のために、好適に利用することができる。
【符号の説明】
【0072】
１０ 炉壁カーボン収集用容器
１２ 底部
１４ 石炭焼成部
１６ 炉壁カーボン付着部
１８ 蓋部
２０ 密閉容器
２２ スペーサ部
３０ 石炭
４０ 石英ガラス製試験管
４２ 断熱材
５０ 加熱器
１２ 底部
１４ 石炭焼成部
１６ 炉壁カーボン付着部
１８ 蓋部
２０ 密閉容器
２２ スペーサ部
３０ 石炭
４０ 石英ガラス製試験管
４２ 断熱材
５０ 加熱器
【要約】
【課題】 より短時間でより多くの炉壁カーボンを収集することを可能とする炉壁カーボン収集用容器を提供すること。
【解決手段】 石炭をコークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集するための容器であって、煉瓦で構成され、底部上に配置された中空円柱状の石炭焼成部と、石炭焼成部上に配置された中空円柱状の炉壁カーボン付着部と、蓋部とからなる密閉容器と、密閉容器内に封入された円柱状のスペーサ部とを備え、石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部の外径が２０ｍｍ以上５２ｍｍ以下、石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部の壁の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下、石炭焼成部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、炉壁カーボン付着部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、スペーサ部の外壁と、石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部の内壁との隙間が１ｍｍ以上５ｍｍ以下、スペーサ部の高さが３５ｍｍ以上５５ｍｍ以下である炉壁カーボン収集用容器。
【選択図】 図１
【解決手段】 石炭をコークス化する際に発生する炉壁カーボンを収集するための容器であって、煉瓦で構成され、底部上に配置された中空円柱状の石炭焼成部と、石炭焼成部上に配置された中空円柱状の炉壁カーボン付着部と、蓋部とからなる密閉容器と、密閉容器内に封入された円柱状のスペーサ部とを備え、石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部の外径が２０ｍｍ以上５２ｍｍ以下、石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部の壁の厚さが１ｍｍ以上５ｍｍ以下、石炭焼成部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、炉壁カーボン付着部の高さが３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、スペーサ部の外壁と、石炭焼成部及び炉壁カーボン付着部の内壁との隙間が１ｍｍ以上５ｍｍ以下、スペーサ部の高さが３５ｍｍ以上５５ｍｍ以下である炉壁カーボン収集用容器。
【選択図】 図１
【図1】
【図2】
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【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
