(57)【要約】  石炭類を安価に液化でき、しかも十分に実用的な収率でもって石炭類を液化できるようにした液化方法を提供する。  石炭類を、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実、ジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数の液化助剤及び分解触媒の存在下、常圧で、４００°Ｃ〜５６０Ｃ°の範囲内の設定温度に加熱することによって石炭類を熱分解し、石炭類に由来する油分を含む熱分解油を得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭類を、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実、ジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数の液化助剤及び分解触媒の存在下、常圧で、４００°Ｃ〜５６０°Ｃの範囲内の設定温度に加熱することによって石炭類を熱分解し、石炭類に由来する油分を含む熱分解油を得るようにしたことを特徴とする石炭類の液化方法。
【請求項２】
石炭と液化助剤とを、重量比で７０：３０〜２０：８０の範囲内の比率で熱分解するようにした請求項１記載の石炭類の液化方法。
【請求項３】
分解触媒に、石炭及び液化助剤に対して２重量％以上１５重％以下の範囲内の量の消石灰を用いるようにした請求項２記載の石炭類の液化方法。
【請求項４】
石炭又は石炭の熱分解残渣の表面の全部又は一部が、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実、ジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数を熱分解した熱分解油、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実、ジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数の熱分解かん液及び／又はプラスチック融液によって被覆されていることを特徴とする、耐自然発火性に優れた石炭系材料。
【請求項５】
上記石炭が褐炭又は歴青炭である請求項３記載の、耐自然発火性に優れた石炭系材料。
【請求項６】
石炭を、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実及びジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数の液化助剤及び分解触媒の存在下、常圧で、４００°Ｃ〜５６０°Ｃの範囲内の設定温度に加熱することによって石炭を熱分解して石炭に由来する油分を含む熱分解油を得て、該熱分解油によって石炭又は石炭の熱分解残渣の表面の全部又は一部を被覆するようにしたことを特徴とする、耐自然発火性に優れた石炭系材料の製造方法。
【請求項７】
廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実及びジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数を熱分解開始温度直前の温度まで加熱することによって熱分解かん液を得て、該熱分解かん液によって石炭又は石炭の熱分解残渣の表面の全部又は一部を被覆するようにしたことを特徴とする、耐自然発火性に優れた石炭系材料の製造方法。
【請求項８】
石炭を加熱して乾燥させた後、プラスチック融液によって石炭の表面の全部又は一部を被覆するようにしたことを特徴とする、耐自然発火性に優れた石炭系材料の製造方法。
【請求項９】
上記石炭が褐炭又は歴青炭である請求項６ないし８のいずれかに記載の、耐自然発火性に優れた石炭系材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は石炭類の液化方法、耐自然発火性に優れた石炭系材料及びその製造方法に関し、特に石炭類を安価に液化でき、しかも十分に実用的な収率でもって石炭類を液化できるようにした液化方法、その液化方法を利用して褐炭や歴青炭の耐自然発火性を向上できるようにした石炭系材料及びそれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  液化石炭はこれを燃焼させたときにイオウ酸化物などの環境汚染物質の発生が少なく、クリーンなエネルギー源として知られている。【０００３】  従来より、（１）４００°Ｃ〜６００°Ｃの温度、最高圧力７００気圧の条件下で、石炭に水素を反応させて液化する方法、（２）石炭とプラスチックを３５０°Ｃ〜５００°Ｃ、５０気圧〜３５０気圧で、触媒の存在下、水素雰囲気中で同時に分解させるようにした方法、（３）８００°Ｃ〜１２００°Ｃの温度、２０気圧〜３０気圧の条件下で石炭をガス化して合成ガスを製造し、この合成ガスを反応させて炭化水素を合成する方法、が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２０２３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  しかし、前述の石炭の液化方法（１）（２）は液化石炭の収率は高いものの、高温・高圧下又は高圧下で石炭を液化する必要があって、製造設備が大型・複雑となるので、液化石炭が高価となって実用的でなく、大幅なコストダウンが求められていた。  また、石炭の液化方法（３）では合成ガスの製造と反応という２段階の反応プロセスを必要とし、製造プロセスが煩雑になるので、コスト高となっていた。【０００６】  本発明はかかる問題点に鑑み、コスト高を招来することなく、しかも充分に実用的な収率でもって石炭類を液化できるようにした石炭類の液化方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  そこで、本発明に係る石炭類の液化方法は、石炭類を、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実、ジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数の液化助剤及び分解触媒の存在下、常圧で、４００°Ｃ〜５６０°Ｃの範囲内の設定温度に加熱することによって石炭類を熱分解し、石炭類に由来する油分を含む熱分解油を得るようにしたことを特徴とする。【０００８】  本発明の特徴の１つは廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実及びジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数の液化助剤及び分解触媒の存在下に、石炭を、常圧、４００°Ｃ〜５６０°Ｃの範囲内の設定温度で熱分解し、石炭類に由来する油分を含む熱分解油を得るようにした点にある。【０００９】  これにより、常圧における熱分解によって液化石炭を得ることができるので、高温・高圧又は高圧下で製造する場合のような大型で複雑な製造設備を必要とせず、コスト高を招来することがない。【００１０】  本願発明者の実験によれば、液化石炭の収率は本件発明では石炭換算で８％以上と、石炭だけを熱分解したときの収率１．４％に比較して大幅に高く、充分に実用的であることが確認された。【００１１】  また、本発明の方法は歴青（アスファルト）にも適用できることが分かった。本願発明では石炭及び歴青を含むという意味で石炭類と表記している。【００１２】  石炭に対する液化助剤の割合は、液化石炭の収率に密接に関係し、液化助剤が多い方が収率も大きくなる。そこで、石炭と液化助剤とを、重量比で７０：３０〜２０：８０の範囲内の比率とするのがよい。液化助剤が３０重量％未満では収率が極端に低くなり、８０重量％を越えると、収率の増大に比較して液化助剤の使用量が多くなりすぎ、経済的でないからである。【００１３】  また、分解触媒には消石灰、ゼオライト、シリカ、アルミナ等を用いることができる。消石灰の場合、石炭及び液化助剤に対して２重量％以上１５重量％以下の範囲内の量を添加するのがよい。【００１４】  ところで、褐炭や粉粒状の歴青炭などの低品位の石炭を石炭ヤードに蓄積していると、低品位石炭が自然発火する現象が知られている。【００１５】  本願発明者が本願発明に係る石炭の液化方法の実験を行っていたところ、熱分解油、好ましくは熱分解油のうちの３５０°Ｃ以上の高沸点留分、熱分解かん液、プラスチック融液で低品位石炭の表面を覆うと、低品位石炭の自然発火を防止できることを知見するに至った。その理由は詳細には特定できていないが、加熱によって脱水した低品位石炭の細孔に、熱分解高沸点凝縮液、熱分解かん液又はプラスチック融液が侵入して細孔を閉塞することによって自然発火を防止又は抑制するものと考えられる。【００１６】  したがって、褐炭や粉粒状の歴青炭など低品位石炭を原料とし、液化助剤及び分解触媒の存在下に加熱し、熱分解油、好ましくは３５０°Ｃ以上の高沸点留分や熱分解かん液を得て石炭又は石炭の熱分解残渣の表面を被覆するようにするか、又はプラスチック融液によって石炭又は石炭の熱分解残渣の表面を被覆するようにすると、耐自然発火性に優れた石炭系材料を製造することが���きる。【００１７】  本発明に係る、耐自然発火性に優れた石炭系材料は、石炭又は石炭の熱分解残渣の表面の全部又は一部が、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実、ジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数を熱分解した熱分解油、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実、ジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数の熱分解かん液及び／又はプラスチック融液によって覆われていることを特徴とする。【００１８】  また、本発明に係る、耐自然発火性に優れた石炭系材料の製造方法は、石炭を、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実及びジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数の液化助剤及び分解触媒の存在下、常圧で、４００°Ｃ〜５６０°Ｃの範囲内の設定温度に加熱することによって石炭を熱分解して石炭に由来する油分を含む熱分解油を得て、該熱分解油で石炭又は石炭の熱分解残渣の表面の全部又は一部を覆うようにしたことを特徴とする。【００１９】  さらに、本発明に係る、耐自然発火性に優れた石炭系材料の製造方法は、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実及びジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数を熱分解開始温度直前の温度まで加熱することによって熱分解かん液を得て、該熱分解かん液で石炭又は石炭の熱分解残渣の表面の全部又は一部を覆うようにしたことを特徴とする。【００２０】  また、本発明に係る、耐自然発火性に優れた石炭系材料の製造方法は、石炭を加熱して乾燥させた後、プラスチック融液にて石炭の表面の全部又は一部を覆うようにしたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る石炭類の液化方法の好ましい実施形態を模式的に示す工程図である。
【図２】第２の実施形態を実施するための熱分解槽の１例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】  以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るバッチ式の石炭類の液化方法を模式的に示す。図において、原料には、破砕した石炭（２０重量％〜７０重量％）、廃プラスチック、植物性廃食用油、動物性廃食用油、廃タイヤ、パーム果実、ココヤシ果実及びジャトロファ果実の群から選ばれる１又は複数（８０重量％〜３０重量％）、消石灰（石炭及び廃プラスチック等に対して２重量％〜１５重量％）を混合したものを用いる。
【００２３】  石炭を液化するにあたり、貯蔵槽１５からの熱分解軽質・中質油を、貯蔵槽１７からの熱分解重質油を燃料とする加熱炉１８によって約５６０°Ｃに加熱し、熱分解軽質・中質油の高温蒸気を熱分解槽１０のジャケット１１及び蛇管に供給して熱分解槽１０を加熱する。
【００２４】  熱分解槽１０が充分に加熱されると、原料を投入する。すると、原料の水分は蒸発して熱分解槽１０から排出され、原料がさらに加熱されると、廃プラスチックは溶融され、植物性廃食用油や動物性廃食用油、廃タイヤ、廃潤滑油、パーム果実、ココヤシ果実及びジャトロファ果実は温度上昇される。廃プラスチック等が熱分解開始温度に達すると、熱分解が開始され、熱分解油ガスが発生する。
【００２５】  熱分解油ガスは蒸留塔１３に導入される一方、貯蔵槽１５からの熱分解軽質・中質油がポンプ１６によって送給され、加熱炉１８によって約５６０°Ｃに加熱され、蒸留塔１３の蛇管に供給されており、熱分解油ガスは３５０°Ｃ以下の低沸点留分と、３５０°Ｃ以上の高沸点留分に分留され、低沸点留分は熱分解重質油として貯蔵槽１７に貯蔵される。３５０°Ｃ以上の高沸点留分は凝縮器１４にて低温の熱分解軽質・中質油と熱交換されて軽質・中質油に凝縮され、貯蔵槽１５に送られて貯蔵される。
【００２６】  原料が十分に高い温度に達すると、プラスチック融液などや消石灰の存在下に、常圧液相内で、石炭が熱分解され始め、温度上昇に伴って石炭の熱分解が進行する。石炭が約５６０°Ｃに達し、５〜１０時間が経過すると、十分な量の石炭が熱分解され、石炭の熱分解油ガスを含むガスが蒸留塔１３で分留されることとなる。
【００２７】  熱分解槽１０に残った熱分解残渣はスクリューコンベア１２によって槽外に排出され、冷却される。熱分解残渣を活性炭などの用途に利用する場合にはそのまま排出する。
【００２８】  熱分解残渣を石炭ヤードなどに保管して燃料として利用する場合、自然発火が懸念される。かかる場合には蒸留塔１３内の３５０°Ｃ以上の高沸点留分を熱分解槽１０内の熱分解残渣に供給して熱分解残渣の表面を被覆し、耐自然発火性を付与する。
【００２９】  １回分の原料の熱分解が終了すると、次の原料を投入し、熱分解を行う。
【００３０】  図２は連続式の石炭炉類の液化方法の好ましい実施形態を模式的に示し、図において図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。本例では熱分解槽１０の前段に乾燥炉２０が設けられ、乾燥炉２０に原料が投入されて乾燥された後、原料はスクリューコンベア２２によって熱分解槽１０に連続的に投入される。乾燥炉２０のジャケット２１には高温蒸気が供給され、又熱分解槽１０内には熱分解軽質・中質油の高温蒸気が直接吹き込まれるようになっている。
【００３１】  （実施例１）  石炭７０．４ｇ、廃食用油６３．６ｇ、消石灰７．６ｇを原料とし、本発明の方法によって熱分解し、水分、油分、残渣及びガスの量を測定して液化石炭の収率を求めた。      （ｇ）全体（ｗｔ％）  廃食用油由来（ｇ）  石炭由来（ｇ）  石炭収率（％）水分：    ６．０      ４．５油分：  ５７．６    ４３．０      ４７．４          １０．２      １４．５残渣：  ６４．４    ４８．１ガス：    ６．０      ４．５計  ：  １３４．０  １００
【００３２】  （実施例２）  石炭７０．８ｇ、ＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）７０．８ｇ、消石灰９．７ｇを原料とし、本発明の方法によって熱分解し、水分、油分、残渣及びガスの量を測定して液化石炭の収率を求めた。      （ｇ）  全体（ｗｔ％）  ＨＤＰＥ（ｇ）  石炭由来（ｇ）  石炭収率（％）水分：    ５．０      ３．５油分：  ６２．４    ４４．１      ５３．１          ９．３      １３．１残渣：  ６９．０    ４８．７ガス：    ６．２      ３．７計  ：１４１．６  １００
【００３３】  （実施例３）  石炭７０．０ｇ、タイヤ７０．０ｇ、消石灰７．０ｇを原料とし、本発明の方法によって熱分解し、水分、油分、残渣及びガスの量を測定して液化石炭の収率を求めた。      （ｇ）  全体（ｗｔ％）  タイヤ由来（ｇ）  石炭由来（ｇ）  石炭収率（％）水分：    ８．０      ５．７油分：  ２５．５    １８．２      １９．７            ５．８        ８残渣：１０２．０    １２．９ガス：    ４．５      ３．２計  ：１４０．０    １００
【００３４】  （比較例１）  石炭１０６．８を原料とし、本発明の方法によって熱分解し、水分、油分、残渣及びガスの量を測定して液化石炭の収率を求めた。      （ｇ）  全体（ｗｔ％）水分：    ３．０      ２．８油分：    １．５      １．４残渣：  ９０．５    ８４．７ガス：  １１．８    １１．０計  ：１０６．８    １００
【００３５】  以上のように、石炭を熱分解する場合に比較して収率が６．６％以上増加しており、８％以上の液化石炭の収率は十分に実用的な値であった。
【００３６】  （参考例１）  石炭７０．４ｇ、廃食用油６４．７ｇを原料とし、消石灰を添加した場合と添加しない場合について本発明の方法によって熱分解し、油化率を求めたところ、消石灰を添加した場合には油化率は４２．５ｗｔ％であるのに対し、消石灰を添加しない場合には油化率は３５．０ｗｔ％であり、消石灰の添加効果が確認された。
【００３７】  （参考例２）  石炭１０６．８ｇに消石灰５．３ｇを添加した場合と、石炭７６．８ｇに消石灰を添加しない場合について本発明の方法における温度、常圧及び時間の条件にしたがって熱分解し、水分、油分、残渣及びガスの量を測定した。        消石灰添加                消石灰非添加          （ｗｔ％）                （ｗｔ％）水分：      ２．８                    ２．５油分：      １．４                    １．７残渣：    ８４．７                  ８４．９ガス：    １１．０                  １０．９
【００３８】  油分の収率は１．４ｗｔ％と１．７ｗｔ％と、消石灰の添加・非添加でほとんど差が見られず、石炭の液化に寄与しているのは消石灰ではなく、廃プラスチックなどの液化助剤であることが分かった。
【００３９】  廃食用油１００．０ｇに、消石灰５．０ｇを添加した場合と、廃食用油１００．０ｇに消石灰を添加しない場合について本発明の方法における温度、常圧及び時間の条件にしたがって熱分解し、水分、油分、残渣及びガスの量を測定した。        消石灰添加                消石灰非添加          （ｗｔ％）                （ｗｔ％）水分：      ７．０                    ８．０油分：    ７４．５                  ６７．２残渣：      ３．２                    ４．２ガス：    １５．３                  ２０．６
【００４０】  消石灰の添加で７．３ｗｔ％増加していた。つまり、消石灰は廃食用油に対しては油分を増加させる働きをしている。消石灰等の分解触媒は石炭に対しては効果は見られないが、廃プラスチックや廃食用油等に対して効果を発揮し、石炭換算での収率を改善していることが理解される。また、油分の品質、特に硫黄分を改善しているので、消石灰などの分解触媒の添加は必要である。
【００４１】  なお、上記の例では固定式の熱分解槽を使用したが、流動層式の熱分解槽、キルン式の熱分解槽を使用することもできる。
【符号の説明】
【００４２】  １０      熱分解槽  １２      スクリューコンベア  １３      蒸留塔  ２０      乾燥炉
【図１】
2014185306.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
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