(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を乾留してコークスを製造する際に副生するコールタールを加熱して、フラッシュ蒸留塔の上部に吹き込みコールタール中に残存する低沸点物を分離・排出するコークス炉装入炭添加用の粘結補助剤の製造方法において、前記フラッシュ蒸留塔下部から蒸気を吹き込むと共に、該フラッシュ蒸留塔における前記コールタール吹き込み位置と蒸気吹き込み位置との間をチムニートレイにて上下の２室に仕切り、該フラッシュ蒸留塔内の圧力を５０〜２００トール、コールタールの加熱温度を１７０〜２００℃とすることを特徴とする装入炭添加用の粘結補助剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石炭を乾留してコークスを製造する際に副生するコールタールを原料とするコークス炉装入炭添加用の粘結補助剤の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭を乾留してコークスを製造する場合、色々な種類の石炭を混合して使用するが、コークスの強度を向上させるために、粘結性の強い石炭が一緒に使用されている。この粘結炭の使用量は要求されるコークスの強度と関係があり、粘結炭の混合割合が高いほど、製品コークスの強度が向上する。しかしながら、粘結炭の埋蔵量は非粘結炭の埋蔵量に比べてかなり少なく価格が高いため、製品コークスの製造コストを引き下げるためには、出来るだけ粘結炭の混合割合を減らす必要がある。
【０００３】
この粘結炭の混合割合を減らすために、コークスを製造する際に副生するコールタールの粘結性を利用する目的で、コールタールのまま又は蒸留操作により低沸点物を除去して、装入炭に添加する方法が採用されている。
【０００４】
装入炭に水分を除去しただけのコールタールを粘結補助剤として添加する方法は、処理費用が安価である。しかし、コールタール中の低沸点物には、ベンゼンのように人体に有害な成分やフェノール類やナフタリン等の悪臭成分が含まれているので、作業環境上好ましくない。また、コールタール中の低沸点物はコールタールを添加した装入炭を搬送するコンベヤーのゴム製ベルトを膨潤させ、寿命を短くするという欠点を有している。
【０００５】
一方、コールタール中の低沸点物を取り除くには、コールタールを蒸留する必要がある。図２に現在一般に採用されているコールタール中の低沸点物を分離除去しているフラッシュ蒸留法の一例を示す。
この図に示すように、低沸点物を蒸発させて分離するためのフラッシュ蒸留塔４以外に、この蒸留塔に装入するコールタールを加熱するための加熱炉３が必要であり、パイプスチル式の加熱炉が一般に採用されている。
【０００６】
この方式では、蒸留操作により低沸点物を蒸発させるための潜熱を装入コールタールの顕熱で補うため、加熱炉において装入コールタールは３００〜３５０℃の高温に加熱されている。また、コールタールを高温に加熱するので、加熱炉のチューブ内で水分が蒸発しコールタールの加熱条件が不安定になるのを防ぐために、コールタール中の水分を前もって除去しておく必要があり、脱水塔２の設置が必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、コールタールは加熱炉のチューブ内で加熱されて高温になるので、コールタール中の不飽和炭化水素化合物の一部が熱重合して高沸点物を生成する。本来コールタールはその含有する低沸点物の除去量が多いほど粘度が高くなるという性質を有するが、熱重合物が生成することによって、更に粘度が上昇する。
【０００８】
低沸点物を除去したコールタールを装入炭に添加混合する場合、コールタール中の低沸点物の含有量が少ないほどコークス炉の操業・環境の面からは好ましいが、反面粘度の低い方が装入炭に添加混合し易いので、現状の加熱炉を用いたコールタールの加熱方式は、熱重合による粘度の上昇があるので好ましくない。
【０００９】
また、パイプスチル式加熱炉でコールタールを加熱する場合には、加熱炉のチューブ内壁でコーキングが起こらないように、コールタールのチューブ内流速を速くするように計画されるので、コールタール中のスラッジ分によるチューブの磨耗を防止する目的で、遠心分離機を用いスラッジ分を前もって除去している。この分離したスラッジ分は装入炭に混合するために、低沸点物を除去したコールタールに再度混入されている。
このように、現状の加熱炉を用いたコールタールの加熱方式は、スラッジ分を除去し、また添加するという非効率な作業も余儀なくされている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するものであって、スラッジ分を含有したままのコールタールを加熱炉を使用せずに出来るだけ低い温度で低沸点物を除去することによって、熱重合を起こさない低粘度の粘結補助剤を製造する方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本来、コールタールは加熱されると、コールタール中の不飽和炭化水素化合物が熱重合反応を起こして高沸点炭化水素化合物へと変化し、この反応速度は温度が高くなるほど速くなるという性質を有している。
本発明は、蒸留操作で必要な低沸点物を蒸発させるための潜熱を、フラッシュ蒸留塔上部に装入するコールタールと該蒸留塔上部塔底のコールタールの両者を加熱することによって温度の上昇したコールタールの顕熱で補うと共に、該蒸留塔を減圧状態に保ち、かつ該蒸留塔塔底に水蒸気を吹き込みコールタール中の低沸点物の分圧を低下させることによって、低い温度でコールタール中の低沸点物を除去することを特徴としている。
【００１２】
図１に本発明のコールタール中の低沸点物の除去方法の一例を示す。
図において原料コールタール１３は、加圧脱水槽１において含有水分の一部が除去され、フラッシュ蒸留塔４から抜き取られた高沸点タール１５と熱交換し、コールタール加熱器６において水蒸気で１７０〜２００℃に加熱された後、フラッシュ蒸留塔４に装入され、塔内に設置された棚段を流下する間に水分と低沸点物の一部が蒸発し分離される。
【００１３】
このフラッシュ蒸留塔４は、塔下部からの蒸気を通すための開孔部を有し、棚段を流下してきたコールタールを溜めることの出来るチムニートレイ２１によって上・下部の２室に仕切られ、かつ５０〜２００トールの減圧状態に保たれている。
【００１４】
棚段を流下して上部塔底に溜まったコールタールは、低沸点物の蒸発により装入温度より１０〜２５℃低下しているので、塔より抜き取られコールタール中間加熱器７にて水蒸気で再度１７０〜２００℃に加熱された後、フラッシュ蒸留塔４の下部に装入され、棚段を流下する間に低沸点物の残りが蒸発分離されて、高沸点タール１５となる。
【００１５】
フラッシュ蒸留塔４の下部から抜き取られた高沸点タール１５は高沸点タール熱交換器５に送られ、装入コールタール１３と熱交換し１００〜１２０℃に冷却された後、粘結補助剤として回収される。
【００１６】
なお、フラッシュ蒸留塔に装入するコールタールの温度が１７０℃未満では必要な蒸発量を確保することが困難であり、装入するコールタールの温度を２００℃超にするには高温の水蒸気を必要とするので、経済的でない。
また、フラッシュ蒸留塔の圧力を５０トール未満にするには大がかりな真空発生設備が必要であり、２００トール超では蒸発量を確保することが困難なので、好ましくない。
【００１７】
このように、フラッシュ蒸留塔内の圧力を５０〜２００卜ールとしてフラッシュ蒸留を２段階に分けて行うことによって、コールタールの加熱温度を低く抑えることができる。この結果、水蒸気での加熱ができ、コールタール加熱器６やコールタール中間加熱器７のチューブの表面温度を低く抑えることができるので、熱重合を起こさせずに容易に低沸点物を分離除去することが可能である。
また、コールタール加熱器６やコールタール中間加熱器７は水蒸気を加熱源としているので、加熱炉の場合のようにチューブ内の流速を速くする必要がなく、スラッジ分を含んだままでの加熱が可能である。
【００１８】
【実施例】
表１に本発明の方法で製造した高沸点タールと、従来の方法で製造した高沸点タールの粘度を示す。両者は同一のスラッジを含有したコールタールを使用し、共に１５ vol％の低沸点物を蒸発分離した後の高沸点タールの粘度である。
【００１９】
本発明方法の操作条件は、フラッシュ蒸留塔上部及び下部へのコールタールの装入温度は共に１８０℃、フラッシュ蒸留塔の圧力は１００トールであり、フラッシュ蒸留塔上部塔底のコールタールの温度は１５９℃であった。
また、従来方法の操作条件は、フラッシュ蒸留塔へのコールタールの装入温度は３２０℃、フラッシュ蒸留塔の圧力は大気圧であった。
【００２０】
この表からも分かるように、本発明方法で製造された高沸点タールの方が従来法にて製造された高沸点タールに比べて明らかに粘度が低く、熱影響の受け方が少なかったといえる。
【００２１】
尚、本実施例において、フラッシュ蒸留塔の上部及び下部へ装入するコールタールの加熱にはいずれも水蒸気を利用した間接加熱で行ったが、本発明の加熱方法としてはこれに限られたものではなく、例えば燃料を使用した加熱装置や、各種排ガス及び排液の廃熱を回収利用するための熱交換器を使用しても本発明と同じ作用・効果を奏する。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の方法を採用すれば、低粘度でしかも低沸点物の含有量の少ない装入炭添加用の粘結補助剤の製造が可能である。また、スラッジを含んだままの処理が可能であることから、無駄な工程がなく合理的で、省エネルギー型の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粘結補助剤製造法の説明図。
【図２】従来法の粘結補助剤製造法の説明図。
【符号の説明】
１：加圧脱水槽      ２：脱水塔      ３：加熱炉
４：フラッシュ蒸留塔          ５：高沸点タール熱交換器
６：コールタール加熱器        ７：コールタール中間加熱器
８：凝縮器                    ９：コールタール装入ポンプ
１０：脱水タール装入ポンプ    １１：高沸点タールポンプ
１２：真空ポンプ              １３：原料コールタール
１４：脱水タール              １５：高沸点タール
１６：凝縮液      １７：分離水      １８：水蒸気
１９：燃料        ２０：冷却水      ２１：チムニートレイ
【図１】
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【図２】
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