(57)【要約】【課題】無灰炭の製造工程中の条件設定により、無灰炭の軟化溶融性を容易に調整する方法を提供すること。【解決手段】無灰炭の製造工程中の、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液から溶剤を分離する蒸留工程において、所望の軟化溶融性を有する無灰炭となるように蒸留温度を調節することで、前記溶液から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無灰炭の軟化溶融性の調整方法であって、
溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液から溶剤を分離する蒸留工程において、所望の軟化溶融性を有する無灰炭となるように蒸留温度を調節することで、前記溶液から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整することを特徴とする、無灰炭の軟化溶融性の調整方法。
【請求項２】
石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された溶液から溶剤を分離する蒸留工程と、
を備える、無灰炭の製造方法において、
所望の軟化溶融性を有する無灰炭を得るための前記蒸留工程における蒸留温度を決定する蒸留温度検討段階を有し、
前記蒸留温度検討段階にて決定した蒸留温度で前記蒸留工程を行うことで、前記溶液から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整することを特徴とする、無灰炭の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の無灰炭の製造方法において、
前記蒸留工程は、
蒸留法により溶剤が残存する無灰炭を得る溶剤分離第１工程と、
無灰炭に残存する溶剤を蒸発分離する溶剤分離第２工程と、
を有し、
前記蒸留温度検討段階にて決定した蒸留温度で前記溶剤分離第１工程を行うことで、前記溶液から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整することを特徴とする、無灰炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭から灰分を除去した無灰炭（改質炭とも呼ばれる）を得るための無灰炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無灰炭の製造方法として、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の無灰炭の製造方法は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製し、得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出し、石炭成分が抽出されたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液部と、溶剤に不溶な石炭成分を含む非溶液部とに分離した後、分離された溶液部から溶剤を分離して無灰炭を得る、というものである。特許文献１に記載の無灰炭の製造方法では、溶液部と非溶液部との分離に重力沈降法を採用するに際し、一般炭に粘結炭を混合した石炭を無灰炭の原料として用いることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２７７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にも記載されているように、無灰炭は、製鉄用コークスの原料として特に重要な品質である軟化溶融性に優れ、原料石炭が軟化溶融性を有しなくとも、得られた無灰炭は良好な軟化溶融性を有する。そのため、製鉄用コークス製造用の粘結剤として無灰炭を使用することが提案されている。
また、無灰炭を、製鉄用電気炉・キャパシタなどの電極材料として使用することも提案されている。
【０００５】
製鉄用コークス製造用の原料（粘結剤）として無灰炭を使用する場合、その軟化溶融性は良好である（高い）ことが要求される。一方、製鉄用電気炉・キャパシタなどの電極材料として無灰炭を使用する場合、その軟化溶融性は低いほうが好ましい。このように、用途により無灰炭に必要とされる軟化溶融性が異なる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１には、無灰炭の軟化溶融性をコントロールする方法は記載されていない。より詳細には、無灰炭の製造工程中の条件設定により、無灰炭の軟化溶融性をコントロールすることは特許文献１に記載されていない。
【０００７】
ここで、原料石炭の軟化溶融性を分析するなどして、その結果をもとに原料石炭の炭種を選択したり、異なる軟化溶融性の石炭を原料石炭に混ぜたりすることで、無灰炭の軟化溶融性をコントロールすることはでき得る。しかしながら、これら方法は、いずれも原料石炭の物性のみに依存する方法であり、所望の軟化溶融性を有する無灰炭を得るための原料石炭が、無灰炭の用途により決定されてしまうので好ましくない。例えば、石炭の産地で無灰炭を製造する場合、原料（石炭）の炭種を種々選択できる余地がないからである。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、無灰炭の製造工程中の条件設定により、無灰炭の軟化溶融性を容易に調整する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無灰炭の軟化溶融性の調整方法であって、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液から溶剤を分離する蒸留工程において、所望の軟化溶融性を有する無灰炭となるように蒸留温度を調節することで、前記溶液から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明を無灰炭の製造方法としてとらえることもできる。その場合、本発明は、石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程と、前記抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程と、前記分離工程で分離された溶液から溶剤を分離する蒸留工程と、を備える、無灰炭の製造方法である。この無灰炭の製造方法は、所望の軟化溶融性を有する無灰炭を得るための前記蒸留工程における蒸留温度を決定する蒸留温度検討段階を有し、前記蒸留温度検討段階にて決定した蒸留温度で前記蒸留工程を行うことで、前記溶液から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、無灰炭の製造工程中の条件設定により、無灰炭の軟化溶融性を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る無灰炭の製造方法を説明するための無灰炭製造設備を示すブロック図である。
【図２】フラッシュ蒸留（フラッシュ蒸留槽内の圧力：常圧）後の試料の軟化溶融性の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、無灰炭の製造工程を、順を追って説明しつつ、その説明の中で、無灰炭（ＨＰＣ）の軟化溶融性の調整方法について触れることとする。
【００１４】
図１に示すように、無灰炭製造設備１００は、無灰炭製造工程の上流側から順に、石炭ホッパ１・溶剤タンク２、スラリー調製槽３、移送ポンプ４、予熱器５、抽出槽６、重力沈降槽７、フィルターユニット８、フラッシュ蒸留槽９、および薄膜蒸留槽１１を備えている。なお、副産物として得られる副生炭（ＲＣ）は、重力沈降槽７の下流側に配置された、フラッシュ蒸留槽１０、および乾燥機１２にて、溶剤不溶成分濃縮液（固形分濃縮液）から溶剤が蒸発分離させられることで得られる。
【００１５】
ここで、無灰炭の製造方法は、蒸留温度検討段階、抽出工程、分離工程（溶剤可溶成分分離工程）、および蒸留工程（溶剤分離工程）を有する。以下、蒸留温度検討段階および各工程について説明する。なお、本製造方法において原料とされる石炭に、特に制限はなく、抽出率（溶剤に抽出される石炭の可溶成分の割合）の高い瀝青炭を用いてもよいし、より安価な劣質炭（亜瀝青炭、褐炭）を用いてもよい。また、無灰炭とは、実質的に灰分を含まない改質炭のことをいい、具体的には、灰分が５重量％以下、好ましくは３重量％以下のもののことをいう。
【００１６】
（蒸留温度検討段階）
蒸留温度検討段階は、所望の軟化溶融性を有する無灰炭を得るために、上記した蒸留工程（溶剤分離工程、詳しくは後述する）における蒸留温度を決定するための段階である。なお、抽出工程、分離工程（溶剤可溶成分分離工程）、および蒸留工程は、無灰炭を製造するために毎回行われる一連の連続する工程であるが、この蒸留温度検討段階は、毎回行われる一連の連続する工程として行われる必要はない。この蒸留温度検討段階は、例えば、無灰炭の製造において同じ原料（石炭）を使用し続ける場合は、少なくとも１回行えばよいものである。
【００１７】
蒸留温度検討段階は、より具体的には、原料（石炭）について、蒸留温度と、その原料（石炭）から得られる無灰炭の軟化溶融性との関係の基礎データを取得し、取得した基礎データに基づいて蒸留工程での蒸留温度を決定する段階である。後に説明する図２に示したデータは、基礎データの一例である。蒸留温度検討段階にて決定した蒸留温度で蒸留工程を行う、すなわち、所望の軟化溶融性を有する無灰炭となるように蒸留温度を調節する。これにより、溶液（溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液）から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整するのである。
【００１８】
実験により検証した結果を後述するが、本発明者らは、無灰炭の軟化溶融性に関して鋭意検討した結果、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液から溶剤を分離する蒸留工程においてその蒸留温度を調節することで、得られる無灰炭の軟化溶融性を所望のものに調整することができることを見出したのである。
【００１９】
なお、蒸留温度検討段階で用いる溶剤は、抽出工程で使用する溶剤を用いる。また、蒸留温度検討段階での圧力設定は、蒸留工程での圧力設定と同じとする。
【００２０】
（抽出工程）
抽出工程は、石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する工程である。本実施形態において、この抽出工程は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する（溶剤に溶解させる）抽出本工程（溶剤可溶成分抽出工程）とに分かれている。
【００２１】
<スラリー調製工程>
スラリー調製工程は、図１中、スラリー調製槽３で実施される。原料である石炭が石炭ホッパ１からスラリー調製槽３に投入されるとともに、溶剤タンク２からスラリー調製槽３に溶剤が投入される。スラリー調製槽３に投入された石炭および溶剤は、攪拌機３ａで混合されて石炭と溶剤とからなるスラリーとなる。
【００２２】
溶剤に対する石炭の混合比率は、例えば、乾燥炭基準で１０〜５０重量％であり、より好ましくは、２０〜３５重量％である。
【００２３】
<抽出本工程>
抽出本工程は、図１中、予熱器５および抽出槽６で実施される。スラリー調製槽３にて調製されたスラリーは、移送ポンプ４によって、予熱器５に供給されて所定温度まで加熱された後、抽出槽６に供給され、攪拌機６ａで攪拌されながら所定温度で保持されて抽出が行われる。
【００２４】
石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出するにあたっては、石炭に対して大きな溶解力を持つ溶媒、多くの場合、芳香族溶剤（水素供与性あるいは非水素供与性の溶剤）と石炭とを混合して、それを加熱し、石炭中の有機成分を抽出することになる。
【００２５】
非水素供与性溶剤は、主に石炭の乾留生成物から精製した、２環芳香族を主とする溶剤である石炭誘導体である。この非水素供与性溶剤は、加熱状態でも安定であり、石炭との親和性に優れている。そのため、この非水素供与性溶剤を用いると抽出率が高まる。また、この非水素供与性溶剤は、蒸留などの方法で容易に回収可能な溶剤である。非水素供与性溶剤の主な成分としては、２環芳香族であるナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、トリメチルナフタレン等が挙げられ、その他の非水素供与性溶剤の成分として、脂肪族側鎖を有するナフタレン類、アントラセン類、フルオレン類、また、これらにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖を有するアルキルベンゼンが含まれる。
【００２６】
なお、上記の説明では非水素供与性化合物を溶剤として用いる場合について述べたが、テトラリンを代表とする水素供与性の化合物（石炭液化油を含む）を溶剤として用いてもよいことは勿論である。水素供与性溶剤を用いた場合、無灰炭の収率が向上する。
【００２７】
また、溶剤の沸点は特に制限されるものではない。抽出本工程および分離工程での圧力低減、抽出本工程での抽出率、蒸留工程などでの溶剤回収率などの観点から、例えば、１８０〜３００℃、特に２４０〜２８０℃の沸点（常圧下）の溶剤が好ましく使用される。
【００２８】
抽出本工程でのスラリーの加熱温度は、溶剤可溶成分が溶解され得る限り特に制限されず、溶剤可溶成分の十分な溶解と抽出率の向上の観点から、例えば、３００〜４２０℃であり、より好ましくは、３６０〜４００℃である。
【００２９】
また、加熱時間（抽出時間）もまた特に制限されるものではないが、十分な溶解と抽出率の向上の観点から、例えば、１０〜６０分間である。加熱時間は、図１中、予熱器５および抽出槽６での加熱時間を合計したものである。
【００３０】
なお、抽出本工程は、窒素などの不活性ガスの存在下で行う。抽出槽６内の圧力は、抽出の際の温度や用いる溶剤の蒸気圧にもよるが、１．０〜２．０ＭＰａが好ましい。抽出槽６内の圧力が溶剤の蒸気圧より低い場合には、溶剤が揮発して液相に閉じ込められず、抽出できない。溶剤を液相に閉じ込めるには、溶剤の蒸気圧より高い圧力が必要となる。一方、圧力が高すぎると、機器のコスト、運転コストが高くなり、経済的ではない。
【００３１】
なお、本実施形態のように、石炭と溶剤とを混合した後に、得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出するのではなく、溶剤のみを先に加熱し、加熱された高温（例えば３８０℃）の溶剤中に石炭を供給（乾燥状態のまま供給）して、石炭を混合・加熱し、石炭中の溶剤可溶成分を溶剤で抽出するようにしてもよい。
【００３２】
（分離工程）
分離工程（溶剤可溶成分分離工程）は、抽出工程で得られたスラリーを、例えば重力沈降法により、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液（溶剤不溶成分濃縮液）とに分離する工程である。この分離工程は、図１中、重力沈降槽７で実施される。抽出工程で得られたスラリーは、重力沈降槽７内で、重力にて、溶液としての上澄み液と、固形分濃縮液とに分離される。重力沈降槽７の上部の上澄み液は、必要に応じてフィルターユニット８を経て、フラッシュ蒸留槽９へ送られる。重力沈降槽７の下部に沈降した固形分濃縮液はフラッシュ蒸留槽１０へ送られる。
【００３３】
重力沈降法は、スラリーを槽内に保持することにより、重力を利用して溶剤不溶成分を沈降・分離させる方法である。溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液よりも比重が大きい、溶剤不溶成分（例えば灰分）は重力沈降槽７の下部に重力により沈降する。スラリーを槽内に連続的に供給しながら、上澄み液を上部から、固形分濃縮液を下部から連続的に排出することにより、連続的な分離処理が可能である。
【００３４】
重力沈降槽７内は、石炭から溶出した溶剤可溶成分の再析出を防止するため、保温（または加熱）したり、加圧したりしておくことが好ましい。保温（加熱）温度は、例えば、３００〜３８０℃であり、槽内圧力は、例えば、１．０〜３．０ＭＰａとされる。
【００３５】
なお、抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法以外に、濾過法、遠心分離法などがある。
【００３６】
（蒸留工程（無灰炭取得工程））
蒸留工程は、分離工程で分離された溶液（上澄み液）から溶剤を分離して無灰炭（ＨＰＣ）を得る工程である。本実施形態において、この蒸留工程は、第１蒸留工程（溶剤分離第１工程）と、第２蒸留工程（溶剤分離第２工程）とに分かれている。
【００３７】
<第１蒸留工程>
第１蒸留工程は、図１中、フラッシュ蒸留槽９で実施される。すなわち、本実施形態では、第１蒸留工程としてフラッシュ蒸留法が用いられている。重力沈降槽７で分離された溶液は、フィルターユニット８で濾過された後、フラッシュ蒸留槽９に供給され、フラッシュ蒸留槽９内で上澄み液から溶剤が蒸発分離される。
【００３８】
なお、フラッシュ蒸留法とは、高温高圧状態の溶液を、これよりも低圧条件下に解放することで溶液中の溶剤を沸騰・揮発させて連続蒸留を行うという蒸留法である。重力沈降槽７で分離された溶液を、重力沈降槽７内よりも低圧のフラッシュ蒸留槽９内に噴霧させることで、溶液中の溶剤を沸騰・揮発させて分離する。
【００３９】
フラッシュ蒸留槽９内の圧力は、前記した蒸留温度検討段階で設定された圧力とされ、常圧（０．１ＭＰａ）とされたり、常圧よりも低い圧力（減圧状態）とされたりする。さらには、真空であってもよい。
【００４０】
フラッシュ蒸留槽９内の温度、すなわち蒸留温度は、前記した蒸留温度検討段階にて決定された温度とされる。例えば、１６０〜３００℃の範囲の中の所定の温度となるように、フラッシュ蒸留槽９内の温度は調整される。この第１蒸留工程により、得られる無灰炭の軟化溶融性が調整される。
【００４１】
フラッシュ蒸留槽９内の温度の調整方法にはいくつかある。例えば、フラッシュ蒸留槽９の周囲に加熱器（不図示）を取り付け、この加熱器による加熱でフラッシュ蒸留槽９内の温度を調整してもよい。また、重力沈降槽７とフラッシュ蒸留槽９との間に加熱器（不図示）などを設けて、フラッシュ蒸留槽９に供給する溶液の温度を調整することで、フラッシュ蒸留槽９内の温度を調整してもよい。
【００４２】
フラッシュ蒸留槽９内の温度は、フラッシュ蒸留槽９内の気相部の温度としてもよいし、フラッシュ蒸留槽９内の液相部（溶液）の温度としてもよい。フラッシュ蒸留槽９内の気相部の温度とフラッシュ蒸留槽９内の液相部（溶液）の温度とはほぼ等しいからである。
【００４３】
フラッシュ蒸留槽９にて分離された溶剤は、溶剤タンク２に戻されて、循環して繰り返し使用することができる。
【００４４】
<第２蒸留工程>
第２蒸留工程は、第１蒸留工程で得られた溶液（液状の無灰炭）に残存する溶剤を分離する工程であり、図１中、薄膜蒸留槽１１で実施される。すなわち、本実施形態では、第２蒸留工程として薄膜蒸留法が用いられている。薄膜蒸留法とは、スクレーパ１１ａ（ワイパーともいう）を収容した薄膜蒸留槽１１の上部から薄膜蒸留槽１１内に蒸留対象（本実施形態ではフラッシュ蒸留槽９からの溶液）を導入し、薄膜蒸留槽１１の内壁にスクレーパ１１ａにて蒸留対象の薄膜を形成させ連続蒸留を行うという蒸留法である。
【００４５】
薄膜蒸留槽１１内の圧力は、常圧（０．１ＭＰａ）とされたり、常圧よりも低い圧力（減圧状態）とされたりする。
【００４６】
薄膜蒸留槽１１の内壁の温度は、残存する溶剤を蒸発分離させてその結果得られる無灰炭の溶剤含有率が例えば２ｗｔ％以下となるような温度に設定される。なお、薄膜蒸留槽１１の内壁の温度（蒸留温度）および圧力は、無灰炭の軟化溶融性に影響を与えない温度および圧力とされることが好ましい。前記した第１蒸留工程を行うことで、無灰炭の軟化溶融性は調整済みであるからである。薄膜蒸留槽１１の内壁の温度の調整方法としては、例えば、前記したフラッシュ蒸留槽９の場合と同様、薄膜蒸留槽１１の周囲に加熱器（不図示）を取り付け、この加熱器による加熱で薄膜蒸留槽１１の内壁の温度を調整する方法が挙げられる。
【００４７】
なお、溶液（上澄み液）から溶剤を分離する方法は、一般的な蒸留法を用いることができる。すなわち、第１蒸留工程および第２蒸留工程で採用する蒸留法は、前記した蒸留法に限定されることはない。
【００４８】
さらには、第２蒸留工程を乾燥工程とする、すなわち、例えば薄膜蒸留槽１１の代わりに後述する乾燥機１２を配置して、当該乾燥機１２にて残存する溶剤を蒸発させて、製品として要求される所望の溶剤含有率（例えば２ｗｔ％以下）の無灰炭としてもよい。
【００４９】
<無灰炭（ＨＰＣ）の用途>
無灰炭（ＨＰＣ）は、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、原料石炭よりも高い発熱量を示す。前記したように、無灰炭の用途としては、製鉄用コークス製造用の粘結剤、製鉄用電気炉・キャパシタなどの電極材料としての用途がある。さらには、ガスタービン燃焼による高効率複合発電システムのガスタービン直噴燃料としての用途も注目されている。
【００５０】
（副生炭取得工程）
副生炭取得工程は、分離工程（溶剤可溶成分分離工程）で分離された固形分濃縮液から溶剤を蒸発分離して副生炭を得る工程である。この副生炭取得工程は、図１中、フラッシュ蒸留槽１０および乾燥機１２で実施される。乾燥機１２としては例えばスチームチューブドライヤが用いられる。重力沈降槽７で分離された固形分濃縮液はフラッシュ蒸留槽１０に供給され、フラッシュ蒸留槽１０内で固形分濃縮液から溶剤が蒸発分離される。その後、乾燥機１２に入れられて、残存する溶剤が蒸発分離される。これらにより副生炭の溶剤含有率は例えば２ｗｔ％以下に調整される。なお、副生炭取得工程は、必須の工程ではない。
【００５１】
フラッシュ蒸留槽１０にて分離された溶剤は、溶剤タンク２に戻されて、循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離により、固形分濃縮液から灰分などを含む溶剤不溶成分が濃縮された副生炭（ＲＣ、残渣炭ともいう）を得ることができる。
【００５２】
<副生炭（ＲＣ）の用途>
副生炭は、灰分が含まれるものの水分が皆無であり、発熱量も十分に有している。副生炭は軟化溶融性を示さないが、含酸素官能基が脱離されているため、配合炭として用いた場合に、この配合炭に含まれる他の石炭の軟化溶融性を阻害するようなものではない。したがって、この副生炭は、通常の非微粘結炭と同様に、コークス原料の配合炭の一部として使用することができ、また、コークス原料炭とせずに、各種の燃料用として使用することも可能である。
【００５３】
（蒸留温度と無灰炭の軟化溶融性との関係に関する検証実験）
<実験１>
まず試験方法について説明する。前記した分離工程（溶剤可溶成分分離工程）で分離された溶液（上澄み液、抽出物（溶剤可溶石炭成分）と溶剤との混合物）として、ベンチスケールの設備で製造したものを用いた。なお、溶剤として、２環芳香族であるメチルナフタレンを主成分とする石炭から精製した油分（石炭誘導体）を用いた。この溶剤（純溶剤）の沸点は約２４２℃である。
【００５４】
この溶液を、常圧下で温度を変えてフラッシュ蒸留した（図１中のフラッシュ蒸留槽９での操作に相当する）。その後、得られた無灰炭の溶剤含有率がすべて同じとなるように１６０℃で真空乾燥を行った後に、ギーセラー流動度計で流動度を測定した。
なお、得られた無灰炭の溶剤含有率がすべて同じとなるようにするのは、同条件の溶剤含有率で軟化溶融性を比較するためと、製品としての無灰炭は、その溶剤含有率を例えば２％以下にしなければならない、という要求があるからである。１６０℃で真空乾燥を行うことにより、無灰炭の溶剤含有率は０．１ｗｔ％以下となる。１６０℃での真空乾燥は、無灰炭の軟化溶融性に影響を与えない操作である。
【００５５】
測定結果を図２に示している。なお、図２中に、蒸留温度とともにフラッシュ後（蒸留後）の溶剤含有率を示している。フラッシュ後の無灰炭の溶剤含有率とは、１６０℃で真空乾燥を行う前の無灰炭の溶剤含有率のことである。
【００５６】
図２からわかるように、例えば２８１℃で蒸留した場合、２９３℃で蒸留した場合に比べて、製品としての無灰炭の軟化点を１００℃低くすることができる。すなわち、本実験（実験１）より、蒸留温度と無灰炭の軟化溶融性との間には、明確に区別できる規則的な関係があることがわかる。これより、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液から溶剤を分離する蒸留工程においてその蒸留温度を調節することで、得られる無灰炭の軟化溶融性を所望のものに調整することができるのである。
【００５７】
<実験２>
抽出物（溶剤可溶石炭成分）と溶剤との混合物である溶液の単蒸留を常圧で行い、異なる最終温度で蒸留操作を停止した後に、容器内に残った無灰炭の重量平均分子量を求めた。重量平均分子は、ＧＰＣ分析により求めた。なお、実験１と同様、ここで用いた溶液もベンチスケールの設備で製造したものである。溶剤に関しても実験１と同じである。ただし、実験１とは異なり、無灰炭の真空乾燥は行っていない。すなわち、表１に示す無灰炭の重量平均分子量は、真空乾燥を行わずにＧＰＣ分析を行って求めたものである。結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
表１から、蒸留温度が高いと無灰炭の重量平均分子量が大きくなることがわかる。この知見は、本発明者らが見つけた新しい知見である。蒸留温度が高いと無灰炭の重量平均分子量が大きくなるのは、蒸留温度が高いと重合反応が進みやすく、その結果、重量平均分子量が大きくなるからであると考えられる。一方で、物質は、その分子量が大きいと流動度が低くなる傾向を示すという知見は既に存在する。これら知見より（本実験（実験２）より）、蒸留温度が高いと、無灰炭の流動度、すなわち軟化溶融性は低くなることがわかった。
この実験結果は、溶剤に可溶な石炭成分が溶解した溶液から溶剤を分離する蒸留工程においてその蒸留温度を調節することで、得られる無灰炭の軟化溶融性を所望のものに調整することができる、ことを裏付けている。
【００６０】
（本発明の作用・効果）
本発明に係る無灰炭の軟化溶融性の調整方法は、無灰炭の製造工程（抽出工程、分離工程（溶剤可溶成分分離工程）、および蒸留工程（溶剤分離工程））中の蒸留工程において、所望の軟化溶融性を有する無灰炭となるように蒸留温度を調節することで、溶液（抽出物（溶剤可溶石炭成分）と溶剤との混合物）から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整する、という方法である。
ここで、蒸留温度と無灰炭の軟化溶融性との間には、明確に区別できる規則的な関係があることが、前記した実験結果よりわかった。
すなわち、本発明によると、無灰炭の製造工程中の条件設定により、無灰炭の軟化溶融性を容易に調整することができる。結果として、製鉄用コークス製造用の原料、製鉄用電気炉・キャパシタなどの電極材料など、用途に応じた軟化溶融性を有する無灰炭を容易に製造することができる。
【００６１】
また、本発明は無灰炭の製造方法でもある。この無灰炭の製造方法は、所望の軟化溶融性を有する無灰炭を得るための蒸留工程における蒸留温度を決定する蒸留温度検討段階を有し、蒸留温度検討段階にて決定した蒸留温度で蒸留工程を行うことで、溶液から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整する。
【００６２】
ここで、前記蒸留工程は、蒸留法により溶剤が残存する無灰炭を得る溶剤分離第１工程と、無灰炭に残存する溶剤を蒸発分離する溶剤分離第２工程とに分かれており、蒸留温度検討段階にて決定した蒸留温度で溶剤分離第１工程を行うことで、溶液から溶剤を分離してなる無灰炭の軟化溶融性を調整することが好ましい。
【００６３】
この構成によると、製品として要求される所望の溶剤含有率（例えば２ｗｔ％以下）および軟化溶融性の条件をいずれも満たした無灰炭を製造することができる。なお、溶剤分離第１工程を行うことで、製品として要求される所望の溶剤含有率（例えば２ｗｔ％以下）が得られる場合には、その後の溶剤分離第２工程の実施を省くことができる。すなわち、蒸留工程は、第１蒸留工程（溶剤分離第１工程）のみとすることができる場合もある。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【符号の説明】
【００６５】
１：石炭ホッパ
２：溶剤タンク
３：スラリー調製槽
４：移送ポンプ
５：予熱器
６：抽出槽
７：重力沈降槽
８：フィルターユニット
９、１０：フラッシュ蒸留槽
１１：薄膜蒸留槽
１２：乾燥機
１００：無灰炭製造設備
【図１】
2014185264.tif 000003
【図２】
2014185264.tif 000004