(57)【要約】【課題】優れた品質を備えるカーボンブラックを高効率に得ることができるカーボンブラックの製造方法を提供する。【解決手段】溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程（Ｓ１）と、スラリー調製工程（Ｓ１）で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う抽出工程（Ｓ２）と、抽出工程（Ｓ２）で得られたスラリーを、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する分離工程（Ｓ３）と、分離工程（Ｓ３）で得られた抽出炭溶液を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する熱分解工程（Ｓ４）と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
2008291082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う抽出工程と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する分離工程と、
前記分離工程で得られた抽出炭溶液を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する熱分解工程と、
を含むことを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
【請求項２】
溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う抽出工程と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、抽出炭溶液と非抽出炭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抽出炭溶液から前記溶剤を分離して抽出炭を得る抽出炭取得工程と、
前記抽出炭取得工程で得られた抽出炭を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する熱分解工程と、
を含むことを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
【請求項３】
溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う抽出工程と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、抽出炭溶液と非抽出炭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抽出炭溶液から前記溶剤の一部を分離して抽出炭濃縮液を得る抽出炭濃縮液取得工程と、
前記抽出炭濃縮液取得工程で得られた抽出炭濃縮液を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する熱分解工程と、
を含むことを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
【請求項４】
溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う抽出工程と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、抽出炭溶液と非抽出炭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抽出炭溶液から前記溶剤を分離して抽出炭を得る抽出炭取得工程と、
前記抽出炭取得工程で得られた抽出炭を溶剤に溶解して、再溶解抽出炭溶液を得る再溶解抽出炭溶液取得工程と、
前記再溶解抽出炭溶液取得工程で得られた再溶解抽出炭溶液を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する熱分解工程と、
を含むことを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
【請求項５】
溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う抽出工程と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、抽出炭溶液と非抽出炭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抽出炭溶液から前記溶剤を分離して抽出炭を得る抽出炭取得工程と、
前記抽出炭取得工程で得られた抽出炭を微粉砕して、微粉砕抽出炭を得る微粉砕抽出炭取得工程と、
前記微粉砕抽出炭取得工程で得られた微粉砕抽出炭を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する熱分解工程と、
を含むことを特徴とするカーボンブラックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭を原料としたカーボンブラックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーボンブラックは、例えば、タイヤやゴムの補強材、印刷インキや塗料の黒色顔料、樹脂接着剤、乾電池材料、導電材料等として、種々の分野で幅広く用いられており、特に、タイヤやゴムの補強材として、主に使用されている。
【０００３】
このようなカーボンブラックの製造方法としては、オイルファーネス法、サーマル法、チャネル法等があるが、現在はオイルファーネス法が生産量の９０％以上を占めている。オイルファーネス法の原料としては、石炭系のクレオソート油、石油系のエチレンボトム油、ＦＣＣ分解油等が用いられるが、いずれも精製工程における副生物であり、コークス製造や石油精製の動向に大きく左右されるという問題がある。
【０００４】
そこで、カーボンブラックの製造に使用する原料を安定して確保する観点から、また、製造コストの低減を図る観点から、石炭を原料としたカーボンブラックの製造方法が種々検討されている。
このような石炭を原料としたカーボンブラックの製造方法としては、石炭を微粉砕して用いる方法や、石炭を熱分解する方法等が挙げられる。
【０００５】
例えば特許文献１には、石炭を微粉砕して用いる方法として、原料である石炭を適度な粒度に粉砕して乾留処理し、この乾留処理した石炭粉末を表面処理剤で処理し、この表面処理剤で改質されたカーボンブラックを得る方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、石炭を熱分解する方法として、炭素質材料から約１％未満の灰分を含有するカーボンブラックの製造方法において、該炭素質材料を酸素と２，２００°Ｆ乃至３，０００°Ｆ（約１，２０４℃乃至１，６４９℃）の温度において反応させるカーボンブラックの製造方法が開示されている。また、特許文献３には、石炭を、１０秒以下の時間で６００〜１０００℃まで昇温する急速熱分解して得られるタールから油分を分取し、これをカーボンブラックの原料油とするカーボンブラック原料油の製造方法が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献４には、原料である石炭を適度な粒度に粉砕した後、水と混合してスラリーとし、このスラリーを反応炉内に導入して熱分解によりカーボンブラックを得る方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平２−２０２９５８号公報（第３頁左上欄２行目〜左下欄１１行目）
【特許文献２】特開昭６１−２７５３６２号公報（第２頁左下欄１０行目〜第３頁左上欄１８行目）
【特許文献３】特許第２７４５６５３号公報（第２頁左欄７行目〜第２頁右欄７行目）
【特許文献４】特公平４−１４１４７号公報（第１頁右欄６行目〜第３頁左欄３行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来のカーボンブラックの製造方法では、以下に示す問題があった。
原料である石炭を微粉砕して用いる製造方法では、石炭中の灰分の分離が難しく、カーボンブラックに含まれる灰分を低減することができないため、高品質なカーボンブラックの製造に供することができないという問題があった。
また、石炭を熱分解することにより、カーボンブラックを製造する方法では、熱分解の制御が難しいという問題およびカーボンブラックの収率が低いという問題があった。さらに、石炭粒子をそのまま用いて熱分解を行う方法においては、反応温度、圧力、滞留時間や石炭の粒径等をコントロールしなければならず、緻密な操作条件制御が必要であるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた品質を備えるカーボンブラックを高効率に得ることができるカーボンブラックの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係るカーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程と、抽出工程と、分離工程と、熱分解工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
このような手順によれば、スラリー調製工程において、溶剤と、カーボンブラックの原料である石炭とが混合され、スラリーが調製される。また、抽出工程において、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱処理することで、溶剤に抽出される石炭成分が溶剤中に高効率で抽出される。さらに、分離工程において、抽出工程で得られたスラリーが、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である抽出炭溶液と、溶剤に不溶な石炭成分を含むスラリーである非抽出炭濃縮液とに分離される。そして、熱分解工程において、分離工程で分離された抽出炭溶液に含まれる抽出炭が熱分解され、カーボンブラックが製造される。
【００１３】
本発明の請求項２に係るカーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程と、抽出工程と、分離工程と、抽出炭取得工程と、熱分解工程と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
このような手順によれば、スラリー調製工程において、溶剤と、カーボンブラックの原料である石炭とが混合され、スラリーが調製される。また、抽出工程において、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱処理することで、溶剤に抽出される石炭成分が溶剤中に高効率で抽出される。さらに、分離工程において、抽出工程で得られたスラリーが、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である抽出炭溶液と、溶剤に不溶な石炭成分を含むスラリーである非抽出炭濃縮液とに分離される。そして、抽出炭取得工程において、分離工程で分離された抽出炭溶液から溶剤が分離され、抽出炭が製造される。また、熱分解工程において、抽出炭取得工程で得られた抽出炭が熱分解され、カーボンブラックが製造される。
【００１５】
本発明の請求項３に係るカーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程と、抽出工程と、分離工程と、抽出炭濃縮液取得工程と、熱分解工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
このような手順によれば、スラリー調製工程において、溶剤と、カーボンブラックの原料である石炭とが混合され、スラリーが調製される。また、抽出工程において、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱処理することで、溶剤に抽出される石炭成分が溶剤中に高効率で抽出される。さらに、分離工程において、抽出工程で得られたスラリーが、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である抽出炭溶液と、溶剤に不溶な石炭成分を含むスラリーである非抽出炭濃縮液とに分離される。そして、抽出炭濃縮液取得工程において、分離工程で分離された抽出炭溶液から溶剤の一部が分離され、抽出炭濃縮液が製造される。また、熱分解工程において、抽出炭濃縮液取得工程で得られた抽出炭濃縮液に含まれる抽出炭が熱分解され、カーボンブラックが製造される。
【００１７】
本発明の請求項４に係るカーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程と、抽出工程と、分離工程と、抽出炭取得工程と、再溶解抽出炭溶液取得工程と、熱分解工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
このような手順によれば、スラリー調製工程において、溶剤と、カーボンブラックの原料である石炭とが混合され、スラリーが調製される。また、抽出工程において、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱処理することで、溶剤に抽出される石炭成分が溶剤中に高効率で抽出される。さらに、分離工程において、抽出工程で得られたスラリーが、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である抽出炭溶液と、溶剤に不溶な石炭成分を含むスラリーである非抽出炭濃縮液とに分離される。そして、抽出炭取得工程において、分離工程で分離された抽出炭溶液から溶剤が分離され、抽出炭が製造される。また、再溶解抽出炭溶液取得工程において、抽出炭取得工程で得られた抽出炭が溶剤に溶解される。さらに、熱分解工程において、再溶解抽出炭溶液取得工程で得られた再溶解抽出炭溶液に含まれる抽出炭が熱分解され、カーボンブラックが製造される。
【００１９】
本発明の請求項５に係るカーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程と、抽出工程と、分離工程と、抽出炭取得工程と、微粉砕抽出炭取得工程と、熱分解工程と、を含むことを特徴とする。
【００２０】
このような手順によれば、スラリー調製工程において、溶剤と、カーボンブラックの原料である石炭とが混合され、スラリーが調製される。また、抽出工程において、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱処理することで、溶剤に抽出される石炭成分が溶剤中に高効率で抽出される。さらに、分離工程において、抽出工程で得られたスラリーが、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である抽出炭溶液と、溶剤に不溶な石炭成分を含むスラリーである非抽出炭濃縮液とに分離される。そして、抽出炭取得工程において、分離工程で分離された抽出炭溶液から溶剤が分離され、抽出炭が製造される。また、微粉砕抽出炭取得工程において、抽出炭取得工程で得られた抽出炭が微粉砕される。さらに、熱分解工程において、微粉砕抽出炭取得工程で得られた微粉砕抽出炭が熱分解され、カーボンブラックが製造される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るカーボンブラックの製造方法によれば、石炭を、溶剤を用いて加熱抽出することで、抽出炭等の溶剤抽出物質を得て、この得られた溶剤抽出物質を原料として用いることにより、カーボンブラック中の灰分を低減することができる。そのため、簡便かつ高効率に、石炭から高品質のカーボンブラックを製造することができる。また、抽出炭等の溶剤抽出物質は、軟化溶融性に優れるため、カーボンブラックを高収率で製造することができる。さらに、安価な石炭を用いても、高品質のカーボンブラックを高収率で製造することができるため、経済性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、図面を参照して本発明に係るカーボンブラックの製造方法について詳細に説明する。なお、参照する図面において、図１は、本発明の第１実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、図２は、本発明の第２実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、図３は、本発明の第３実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、図４は、本発明の第４実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、
図５は、本発明の第５実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャート、図６は、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法を用いた場合のカーボンブラックの製造方法の工程を説明する模式図、図７は、反応炉内に供給するカーボンブラックの原料の製造工程についての概略を示す模式図である。
【００２３】
［第１実施形態］
まず、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第１実施形態について説明する。
図１に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程（Ｓ１）と、抽出工程（Ｓ２）と、分離工程（Ｓ３）と、熱分解工程（Ｓ４）と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
【００２４】
＜スラリー調製工程（Ｓ１）＞
スラリー調製工程（Ｓ１）は、溶剤と石炭とを混合してスラリーを調製する工程である。
【００２５】
石炭を溶解する溶剤としては、２環芳香族を主とする非水素供与性溶剤を用いることが好ましい。
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ため、溶剤に抽出される石炭成分の割合（以下、「抽出率」ともいう）が高く、また、蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。そして、この回収した溶剤は、経済性の向上を図るため、循環使用することもできる。
非水素供与性溶剤の主たる成分としては、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、その他脂肪族側鎖をもつナフタレン類、また、これにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖をもつアルキルベンゼンが含まれる。
【００２６】
非水素供与性溶剤は、沸点が１８０〜３３０℃のものが好ましい。沸点が１８０℃未満であると、抽出工程（Ｓ２）、分離工程（Ｓ３）での必要圧力が高くなり、また、溶剤を回収する工程で揮発による損失が大きくなり、溶剤の回収率が低下する。さらに、抽出工程（Ｓ２）での抽出率が低下する。一方、３３０℃を超えると、後述する抽出炭溶液および非抽出炭濃縮液からの溶剤の分離が困難となり、溶剤の回収率が低下する。
【００２７】
また、石炭を溶解する溶剤としては、前記非水素供与性溶剤の他、ベンゼン、トルエン、キシレン等の１環芳香族化合物や、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ピリジン等の極性溶剤等を使用することもできる。
【００２８】
カーボンブラックの原料とする石炭（以下、「原料石炭」ともいう）は、軟化溶融性をほとんど持たない非微粘結炭や、一般炭、低品位炭である褐炭、亜瀝青炭等の劣質炭を使用することが好ましい。これらのような安価な石炭を使用することにより、カーボンブラックを安価に製造することができるため、経済性の向上を図ることができる。しかし、用いる石炭は、これら劣質炭に限るものではなく、必要に応じて、粘結炭を使用しても良い。
【００２９】
なお、ここでの劣質炭とは、非微粘結炭、一般炭、低品位炭（褐炭、亜瀝青炭等）等の石炭をいう。また、低品位炭とは、２０％以上の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭のことである。このような低品位炭には、例えば、褐炭、亜炭、亜瀝青炭等がある。例えば、褐炭には、ビクトリア炭、ノースダコタ炭、ベルガ炭等があり、亜瀝青炭には、西バンコ炭、ビヌンガン炭、サマランガウ炭等がある。低品位炭は上記例示のものに限定されず、多量の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭は、いずれも本発明のいう低品位炭に含まれる。
【００３０】
溶剤に対する石炭濃度は、原料石炭の種類にもよるが、乾燥炭基準で１０〜３０質量％の範囲が好ましく、１５〜２５質量％の範囲がより好ましい。溶剤に対する石炭濃度が１０質量％未満であると、溶剤の量に対し、溶剤に抽出する石炭成分の割合が少なくなり、経済的ではない。一方、石炭濃度は高いほど好ましいが、３０質量％を超えると、調製したスラリーの粘度が高くなり、スラリーの移動や分離工程（Ｓ３）での抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液との分離が困難となりやすい。
【００３１】
＜抽出工程（Ｓ２）＞
抽出工程（Ｓ２）は、前記スラリー調製工程（Ｓ１）で得られたスラリーを加熱して抽出処理を行う工程である。この抽出処理により、石炭成分を溶剤中に抽出する。
石炭成分を溶剤に抽出することにより、高品質のカーボンブラックを高効率で得ることができる。
【００３２】
抽出工程（Ｓ２）でのスラリーの加熱温度は、３００〜４２０℃の範囲が好ましい。加熱温度が３００℃未満であると、石炭を構成する分子間の結合を弱めるのに不十分であり、原料石炭として劣質炭を使用した場合、得られる無灰炭の再固化温度を強粘結炭の再固化温度と同等まで高めることが困難となりやすい。一方、４２０℃を超えると、石炭の熱分解反応が非常に活発になり、生成した熱分解ラジカルの再結合が起こるため、抽出率が低下しやすい。
【００３３】
抽出工程（Ｓ２）でのスラリーの加熱時間は、３〜６０分の範囲が好ましい。加熱時間が３分未満であると、抽出処理が不十分なことがあり、抽出率が低下しやすい。一方、加熱時間が６０分を超えると、熱分解反応が進行しすぎて、ラジカル重合反応が進み、抽出率が低下しやすい。
【００３４】
なお、この抽出工程（Ｓ２）における抽出の際、石炭の熱分解により、主に平均沸点（Ｔｂ５０：５０％留出温度）が２００〜３００℃にある芳香族に豊富な成分が生成し、好適に溶剤の一部として利用することができる。
【００３５】
抽出工程（Ｓ２）は、不活性ガスの存在下で行うことが好ましい。
抽出工程（Ｓ２）で酸素に接触すると、発火する恐れがあるため危険であり、また、水素を用いた場合には、コストが高くなるためである。
抽出工程（Ｓ２）で用いる不活性ガスとしては、安価な窒素を用いることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、抽出工程（Ｓ２）での圧力は、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。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。
【００３６】
＜分離工程（Ｓ３）＞
分離工程（Ｓ３）は、前記抽出工程（Ｓ２）で得られたスラリーを、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する工程である。
ここで、抽出炭溶液とは、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液をいい、非抽出炭濃縮液とは、溶剤に不溶な石炭成分（灰分を含む石炭、すなわち灰炭）を含むスラリーをいう。
【００３７】
分離工程（Ｓ３）でスラリーを抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法としては、特に限定されるものではないが、重力沈降法を用いることが好ましい（重力沈降法については、後述する）。
スラリーを抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法としては、各種の濾過方法や遠心分離による方法が一般的に知られており、これらの方法を用いてもよい。しかしながら、濾過による方法ではフィルタの頻繁な交換が必要であり、また、遠心分離による方法では未溶解石炭成分による閉塞が起こりやすいという問題もある。従って、流体の連続操作が可能であり、低コストで大量の処理にも適している重力沈降法を用いることが好ましい。これにより、重力沈降槽の上部からは、溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である抽出炭溶液を、重力沈降槽の下部からは溶剤に不溶な石炭成分を含むスラリーである非抽出炭濃縮液を得ることができる。
【００３８】
抽出炭溶液に溶解されている抽出炭は、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、また、原料石炭よりも高い発熱量を示す。さらに、カーボンブラックの原料として特に重要な品質である軟化溶融性が大幅に改善され、原料石炭よりも遥かに優れた性能（流動性）を示す。従って、この抽出炭は、カーボンブラックの原料炭として好適であり、この抽出炭が溶解した抽出炭溶液を、そのまま原料として使用することもできる。
【００３９】
抽出炭溶液に含まれる抽出炭は、灰分濃度が石炭の１／１０〜１／１００と少なく、０．１質量％（乾燥炭質量基準）以下にすることも可能であるため（特開２００５−１２０１８５号公報参照）、カーボンブラック中の灰分を低減することができる。また、ＮＭＲ（核磁気共鳴）分析によれば、抽出炭の約９０％が芳香族性の炭素であり、平均して４〜６環程度の芳香環が縮合しているため、カーボンブラック収率が高くなる。
【００４０】
そして、後述するように、この抽出炭溶液および非抽出炭濃縮液から蒸留法等を用いて溶剤を分離・回収し、抽出炭溶液からは灰分のない抽出炭を得ることができる。また、必要に応じて、非抽出炭濃縮液からは、灰分の濃縮された非抽出炭を得ることができる。
【００４１】
＜熱分解工程（Ｓ４）＞
熱分解工程（Ｓ４）は、前記分離工程（Ｓ３）で得られた抽出炭溶液を反応炉内に供給し、熱分解によりカーボンブラックを製造する工程である。
【００４２】
熱分解工程（Ｓ４）では、まず、反応炉に燃料油（またはガス）と空気を導入し、この燃料油（またはガス）を完全燃焼させて、反応炉内に、１３００〜１７００℃の高温燃焼ガス雰囲気を形成する。次に、この反応炉内に抽出炭溶液を、例えば、スプレーノズルから噴霧することにより供給することで、抽出炭溶液に含まれる抽出炭が熱分解され、カーボンブラックが生成する。
【００４３】
反応炉内の温度が１３００℃未満では、熱分解が促進されず、カーボンブラックの収率が低下しやすくなり、一方、１７００℃を超えると、熱分解の制御が難しく、また、燃料費が多くかかり、生産性が低下しやすくなる。
【００４４】
そして、カーボンブラックを含んだガスを反応炉内後段で水噴射等により、４００℃以下まで急冷し、バグフィルター等で生成したカーボンブラックを回収する。
【００４５】
抽出炭溶液をそのまま使用することにより、反応炉内に供給する際に、噴霧しやすく、均一反応させやすい。また、ハンドリングが向上する。
このように、抽出炭溶液をそのまま使用することができるが、後述するように、抽出炭溶液から溶剤を分離・回収して、溶剤を循環利用してもよい。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第２実施形態について説明する。
図２に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程（Ｓ２１）と、抽出工程（Ｓ２２）と、分離工程（Ｓ２３）と、抽出炭取得工程（Ｓ２４）と、熱分解工程（Ｓ２５）と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
【００４７】
なお、スラリー調製工程（Ｓ２１）、抽出工程（Ｓ２２）、分離工程（Ｓ２３）については、前記第１実施形態（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、熱分解工程（Ｓ２５）については、反応炉内に、抽出炭溶液ではなく、抽出炭を供給すること以外については、前記第１実施形態（Ｓ４）と同様であるので、ここでは、説明を省略する。
【００４８】
＜抽出炭取得工程（Ｓ２４）＞
抽出炭取得工程（Ｓ２４）は、前記分離工程（Ｓ２３）で分離された抽出炭溶液から溶剤を分離して抽出炭を得る工程である。
【００４９】
抽出炭溶液から溶剤を分離する方法は、一般的な蒸留法や蒸発法（スプレードライ法等）等を用いることができ、分離して回収された溶剤は、例えば、溶剤供給槽（図６参照）へ循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離・回収により、抽出炭溶液からは、実質的に灰分を含まない抽出炭を得ることができる。
【００５０】
この抽出炭は、前記説明したとおり、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、また、原料石炭よりも高い発熱量を示す。そして、原料石炭よりも遥かに優れた性能（流動性）を示すため、カーボンブラックの原料炭として好適である。
【００５１】
このようにして得られた抽出炭は、反応炉内に供給されるが、抽出炭は２００〜３００℃で軟化溶融性を示すため（特開２００６−０７０１８２号公報参照）、抽出炭溶液から溶剤が回収された直後の抽出炭は、溶融状態にある。したがって、従来のオイルファーネス法と同様に、反応炉内への液状での供給が可能である。
【００５２】
抽出炭を使用することにより、カーボンブラックの原料炭としての標準製品をそのまま使用することができ、また、溶剤を再利用することができる。
【００５３】
なお、必要に応じて、前記抽出炭取得工程（Ｓ２４）において、抽出炭を得ることに加え、前記分離工程（Ｓ２３）で分離された非抽出炭濃縮液から溶剤を分離して非抽出炭を製造してもよい（非抽出炭取得工程）。
【００５４】
非抽出炭濃縮液から溶剤を分離する方法は、前記した抽出炭取得工程（Ｓ２４）と同様に、一般的な蒸留法や蒸発法等を用いることができ、分離して回収された溶剤は、例えば、溶剤供給槽（図６参照）へ循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離・回収により、非抽出炭濃縮液からは灰分が濃縮された非抽出炭を得ることができる。
【００５５】
この非抽出炭は、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。軟化溶融性についてはこれを示さないが、含酸素官能基が脱離されているため、各種の燃料用として利用することも可能である。
なお、抽出炭溶液から灰分のない抽出炭のみをカーボンブラックの原料炭用として製造し、非抽出炭濃縮液からは溶剤のみを回収し、灰分の濃縮された非抽出炭は、通常の石炭と同様に、燃料として使用できる。
【００５６】
［第３実施形態］
次に、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第３実施形態について説明する。
図３に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程（Ｓ３１）と、抽出工程（Ｓ３２）と、分離工程（Ｓ３３）と、抽出炭濃縮液取得工程（Ｓ３４）と、熱分解工程（Ｓ３５）と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
【００５７】
なお、スラリー調製工程（Ｓ３１）、抽出工程（Ｓ３２）、分離工程（Ｓ３３）については、前記第１実施形態（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、熱分解工程（Ｓ３５）については、反応炉内に、抽出炭溶液ではなく、抽出炭濃縮液を供給すること以外については、前記第１実施形態（Ｓ４）と同様であるので、ここでは、説明を省略する。
【００５８】
＜抽出炭濃縮液取得工程（Ｓ３４）＞
抽出炭濃縮液取得工程（Ｓ３４）は、前記分離工程（Ｓ３３）で分離された抽出炭溶液から溶剤の一部を分離して抽出炭濃縮液を得る工程である。
【００５９】
前記第２実施形態での抽出炭取得工程（Ｓ２４）においては、抽出炭溶液から溶剤を全て分離・回収し、この回収した溶剤を、必要に応じて循環利用しているが、溶剤は、その全てを分離・回収しなくてもよく、一部だけを分離・回収してもよい。溶剤の一部を分離・回収することにより、回収した溶剤を循環利用できる。
また、抽出炭濃縮液を使用することにより、反応炉内に供給する際に、噴霧しやすく、均一反応させやすい。
【００６０】
ここで、溶剤の一部とは、特に限定される量ではなく、溶剤回収装置等の性能やカーボンブラックの実際の製造工程における環境、設備、製造状況等にあわせ、適宜、調節すればよい。
【００６１】
［第４実施形態］
次に、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第４実施形態について説明する。
図４に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程（Ｓ４１）と、抽出工程（Ｓ４２）と、分離工程（Ｓ４３）と、抽出炭取得工程（Ｓ４４）と、再溶解抽出炭溶液取得工程（Ｓ４５）と、熱分解工程（Ｓ４６）と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
【００６２】
なお、スラリー調製工程（Ｓ４１）、抽出工程（Ｓ４２）、分離工程（Ｓ４３）については、前記第１実施形態（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）、抽出炭取得工程（Ｓ４４）については、前記第２実施形態（Ｓ２４）と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、熱分解工程（Ｓ４６）については、反応炉内に、抽出炭溶液ではなく、再溶解抽出炭溶液を供給すること以外については、前記第１実施形態（Ｓ４）と同様であるので、ここでは、説明を省略する。
【００６３】
＜再溶解抽出炭溶液取得工程（Ｓ４５）＞
再溶解抽出炭溶液取得工程（Ｓ４５）は、前記抽出炭取得工程（Ｓ４４）で得られた抽出炭を溶剤に溶解して、再溶解抽出炭溶液を得る工程である。
【００６４】
抽出炭を溶解する溶剤は、前記第１実施形態のスラリー調製工程（Ｓ１）で説明した溶剤と同様である。また、未使用の溶剤を用いてもよく、抽出炭溶液や非抽出炭濃縮液から分離・回収された溶剤を循環利用してもよい。
【００６５】
このようにして得られた再溶解抽出炭溶液は、前記したように、反応炉内に供給されるが、抽出炭を溶剤に溶解させて用いれば、ハンドリングはさらに向上する。また、カーボンブラックの原料炭としての標準製品を使用することができ、さらに、反応炉に供給する際に、噴霧しやすく、均一反応させやすい。
【００６６】
［第５実施形態］
次に、本発明に係るカーボンブラックの製造方法についての第５実施形態について説明する。
図５に示すように、カーボンブラックの製造方法は、スラリー調製工程（Ｓ５１）と、抽出工程（Ｓ５２）と、分離工程（Ｓ５３）と、抽出炭取得工程（Ｓ５４）と、微粉砕抽出炭取得工程（Ｓ５５）と、熱分解工程（Ｓ５６）と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
【００６７】
なお、スラリー調製工程（Ｓ５１）、抽出工程（Ｓ５２）、分離工程（Ｓ５３）については、前記第１実施形態（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）、抽出炭取得工程（Ｓ５４）については、前記第２実施形態（Ｓ２４）と同様であるので、ここでは説明を省略する。また、熱分解工程（Ｓ５６）については、反応炉内に、抽出炭溶液ではなく、微粉砕抽出炭を供給すること以外については、前記第１実施形態（Ｓ４）と同様であるので、ここでは、説明を省略する。
【００６８】
＜微粉砕抽出炭取得工程（Ｓ５５）＞
微粉砕抽出炭取得工程（Ｓ５５）は、前記抽出炭取得工程（Ｓ５４）で得られた抽出炭を微粉砕して、微粉砕抽出炭を得る工程である。
【００６９】
抽出炭は、ハードグローブ指数（ＨＧＩ）が１００以上（普通の石炭は５０前後）で非常に粉砕しやすい。ここで、ハードグローブ指数（ＨＧＩ）とは、粉砕性を表わす指数であり、この数値が大きいほど、粉砕性がよいことを示すものである。したがって、抽出炭は、粉砕性に優れるため、抽出炭取得工程（Ｓ５４）で得られた抽出炭を粉砕して微粉化し、この微分化した抽出炭（微粉砕抽出炭）を反応炉内に供給することも可能である。微粉砕抽出炭を用いることにより、抽出炭が熱分解されやすく、効率的にカーボンブラックを生成させることができる。また、カーボンブラックの原料炭としての標準製品を使用することができ、さらに、反応炉への供給の際に、操作が容易である。
なお、反応炉への供給は、例えば、微粉炭吹き込みにより行うことができる。
【００７０】
微粉砕抽出炭の平均粒径は、特に限定されるものではなく、反応炉の形式、加熱温度、抽出炭中の成分の量等により適宜調整すればよいが、通常１００μｍ程度以下、好ましくは、７０μｍ以下、さらに好ましくは、２０μｍ以下となるように調整する。粒径をこのように調整することにより、熱分解反応を均一に行うことができる。
【００７１】
抽出炭の粉砕方法としては、従来公知の方法を用いればよく、例えば、スクリーンミル等の衝撃式粉砕機や、マイクロナイザー等のジェット粉砕機ならびに、チューブミルやポットミル等のボールミル粉砕機等を単独、あるいは、適宜組み合わせて用いることができる。
【００７２】
なお、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、他の工程を含めてもよい。例えば、前記のようにして得られたカーボンブラックに対し、さらに振動式湿式分級器や風選塔等を用い、カーボブラック中に存在する異物を除去したり、通常用いられる酸化剤により、表面を改質するための処理を施したりする工程を含めてもよい。
【００７３】
次に、図６を参照し、カーボンブラックの製造方法の工程の一例を、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法を用いた場合を例として説明する。
【００７４】
図６に示すように、まず、固液分離装置１００において、石炭供給槽１、溶剤供給槽２からそれぞれ所定量の石炭、溶剤をスラリー調製槽３に供給し、石炭／溶剤スラリーを調製する。次に、このスラリーを、ポンプ（図示省略）によって、スラリー調製槽３から予熱器４に所定量供給し、予熱器４で所定温度に加熱する。そして、加熱したスラリーを３００〜４２０℃に加熱された抽出槽５に所定量供給し、所定の滞留時間で抽出処理を行った後、この抽出処理されたスラリーを沈降槽６に供給し、抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液に分離する。
【００７５】
非抽出炭濃縮液は、沈降槽６下部から非抽出炭濃縮液受器７に排出された後、必要に応じて、非抽出炭濃縮液溶剤回収装置８で溶剤が分離・回収され、非抽出炭濃縮液から非抽出炭が得られる。抽出炭溶液は、沈降槽６上部から抜き出されて抽出炭溶液受器９に供給された後、抽出炭溶液溶剤回収装置１０で溶剤が分離・回収され、抽出炭溶液から抽出炭が得られる。なお、２００〜３００℃程度に保たれた抽出炭溶液溶剤回収装置１０内で、抽出炭は溶融状態になっており、そのまま反応炉２０に供給される。
【００７６】
反応炉２０内は、燃料油（またはガス）を燃焼させて１３００〜１７００℃に加熱されており、抽出炭が、この反応炉２０内で熱分解されることで、カーボンブラックが生成する。そして、カーボンブラックを含んだガスを、反応炉２０内後段で冷却水を噴射することにより急冷し、バグフィルター２１で生成したカーボンブラックを回収する。
【００７７】
ここで、非抽出炭濃縮液溶剤回収装置８および抽出炭溶液溶剤回収装置１０で分離・回収された溶剤は、必要に応じて溶剤供給槽２へ循環され、再利用される。
【００７８】
なお、ここでは、抽出炭を、反応炉２０内に供給する場合（前記第２実施形態）を例に示しているが、カーボンブラックの原料として反応炉２０内に供給する溶剤抽出物質としては、抽出炭に限定されるものではない。以下、反応炉内に供給するカーボンブラックの原料について、図６、７を参照して説明する。
【００７９】
図７に示すように、原料である石炭を加熱抽出した後、固液分離し、抽出炭溶液から溶剤を回収して、抽出炭を得ると共に、非抽出炭濃縮液から溶剤を回収して非抽出炭が得られる。ここで、カーボンブラックの原料として反応炉２０内に供給する溶剤抽出物質としては、以下のものが挙げられる。
【００８０】
（ａ）石炭を加熱抽出した後、固液分離して得られた、溶剤回収する前の抽出炭溶液（原料１）、すなわち、抽出炭溶液受器９に供給された抽出炭溶液を、そのまま反応炉２０内に供給してもよい（前記第１実施形態）。
【００８１】
（ｂ）抽出炭溶液中の溶剤を全て回収した直後の溶融状態の抽出炭（原料２）、すなわち、抽出炭溶液溶剤回収装置１０において、溶剤を全て分離・回収して得られた抽出炭を、反応炉２０内に供給してもよい（前記第２実施形態）。
【００８２】
（ｃ）抽出炭溶液中の溶剤を一部回収して得られた、抽出炭が濃縮した抽出炭濃縮液（原料３）、すなわち、抽出炭溶液溶剤回収装置１０において、溶剤を一部だけ分離・回収し、抽出炭と溶剤が混合した状態の抽出炭濃縮液を、反応炉２０内に供給してもよい（前記第３実施形態）。
【００８３】
（ｄ）抽出炭に溶剤を加えて溶解させた再溶解抽出炭溶液（原料４）、すなわち、抽出炭溶液溶剤回収装置１０において、溶剤を全て分離・回収して得られた抽出炭を再度溶剤に溶解することで得られた再溶解抽出炭溶液を、反応炉２０内に供給してもよい（前記第４実施形態）。
【００８４】
（ｅ）抽出炭を粉砕処理した微粉の抽出炭（原料５）、すなわち、抽出炭溶液溶剤回収装置１０で溶剤が分離・回収されて得られた抽出炭を微粉砕することで得られた微粉砕抽出炭を、反応炉２０内に供給してもよい（前記第５実施形態）。
【００８５】
前記したとおり、本発明においては、反応炉２０内に供給するカーボンブラックの原料として、実際の製造工程における環境、設備、製造状況等にあわせ、前記した第１実施形態〜第５実施形態における原料１〜５（図７参照）を、適宜選択することができる。
【００８６】
以上、本発明に係るカーボンブラックの製造方法について最良の実施の形態を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されるものではない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の第２実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第３実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の第４実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第５実施形態に係るカーボンブラックの製造方法の工程を説明するフローチャートである。
【図６】抽出炭溶液と非抽出炭濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法を用いた場合のカーボンブラックの製造方法の工程を説明する模式図である。
【図７】カーボンブラックの原料として反応炉内に供給する溶剤抽出物質の製造工程についての概略を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８８】
Ｓ１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１、Ｓ５１  スラリー調製工程
Ｓ２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２、Ｓ５２  抽出工程
Ｓ３、Ｓ２３、Ｓ３３、Ｓ４３、Ｓ５３  分離工程
Ｓ４、Ｓ２５、Ｓ３５、Ｓ４６、Ｓ５６  熱分解工程
Ｓ２４、Ｓ４４、Ｓ５４  抽出炭取得工程
Ｓ３４  抽出炭濃縮液取得工程
Ｓ４５  再溶解抽出炭溶液取得工程
Ｓ５５  微粉砕抽出炭取得工程
１      石炭供給槽
２      溶剤供給槽
３      スラリー調製槽
４      予熱器
５      抽出槽
６      沈降槽
７      非抽出炭濃縮液受器
８      非抽出炭濃縮液溶剤回収装置
９      抽出炭溶液受器
１０    抽出炭溶液溶剤回収装置
２０    反応炉
２１    バグフィルター
１００  固液分離装置
【図１】
2008291082.tif 000003
【図２】
2008291082.tif 000004
【図３】
2008291082.tif 000005
【図４】
2008291082.tif 000006
【図５】
2008291082.tif 000007
【図６】
2008291082.tif 000008
【図７】
2008291082.tif 000009