JPS5945027B2 - 粉末化した褐炭の熱処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体炭素含有物質をその分解により破壊処理す
る方法に関し、より詳しくは微粒状かつ炭の熱処理法に
関する。

本発明はエネルギー及び化学産業に特に有用であり、高
カロリー固体及び合成液体燃料並びに、後に工業的、化
学的原料に処理される他の気体及び液体生成物の併産に
使用できる。

固体並びに液体生成物及び重質タールや熱分解凝縮水の
ような低品位生成物を含む有用な生成物が生成される微
粒状固体燃料を熱分解又は熱処理する方法は技術的に周
知である。

８４００ ｋｃａｌ ／ｋｇ程度の重質タールの燃焼熱
は生成される生成物の燃焼熱（その燃焼熱は６４００〜
６７００ ｋｃａｌ／ｋｙである）よりも高いことが公
知であるけれども、その利用には重大な問題が存在する
。

この問題は通常の状態の下でタールが固着性粘性物質で
あり配管系を通して送出するには流動性ではな（また輸
送利器に装荷し消費者に送るには十分な固体でもないこ
とに由来する。

従って、重質タールを液体ボイラ燃料として使用すると
きには加熱により液体に変換すべきであり、それには当
然追加の資本及び運転費用が必要になる。

しかも消費者に重質タールを送出する問題がある。

従って、燃料の熱処理による燃焼熱が８４００ｋｃ ａ
ｌ ／ｋｇである生成物は実際上燃料として使用でき
ない。

また熱分解凝縮水はそれに溶解した約４．５％のフェノ
ールが含まれ、それは有用な生成物である。

しかし熱分解凝縮水からフェノールを分離するためには
複雑な手順に頼らねばならず、それがまた相当の資本及
び運転費用を必要とする。

さらに、パイロゼン水からフェノールを分解した後、廃
水池に処分する前にそれを精製しなげればならない。

世界の天然エネルギー源が少くなりつつあるため、多量
の低品位燃料の処理が重要になりつつある。

特に燃料の熱処理で生ずる低品位生成物である重質ター
ル及び熱分解凝縮水を利用する問題がより１重要になる
。

第ｉ段階で石炭をガス状熱担体により２００〜５００℃
の温度に１秒未満で加熱し、次いで熱担体を石炭から分
離し、第二段階で石炭をガス状熱担体により烈しい熱分
解が生じ固体部分及び蒸気−ガス部分からなる蒸気−ガ
ス懸濁物が形成される５００〜８００℃の温度に１秒未
満で加熱し、蒸気−ガス部分を凝縮させ、ガス、有用液
体生成物を得、重質タール及び熱分解凝縮水のような低
品位生成物をそれから分離することを含む微粒状かつ炭
の熱処理法は技術的に公知である（発明者証第３３５２
６７号）。

上記方法の実現で他の有用な生成物とともに、利用上ま
だ解決されていない問題が存在する重質タール及び熱分
解凝縮水のような低品位生成物の生成もまた可能になる
。

本発明には微粒状かつ炭を熱処理する方法の対策が意図
され、従来の方法と等しい動力入力で、従来の方法で生
成される固体生成物よりも燃焼熱がより高い固体生成物
の製造が保証される。

本発明は第一段階で石炭をガス状熱担体により２００〜
５００℃の温度に１秒未満で加熱し、その後廃熱担体を
石炭から分離する、第二段階で石炭をガス状担体により
石炭の烈しい熱分解が起り、固体部分及び蒸気−ガス部
分を含有する蒸気−ガス懸濁物が形成される５００〜８
００℃の温度に１秒未満で加熱する、蒸気−ガス部分を
凝縮させてガス、有用な液体生成物を得、また重質ター
ル及び熱分解凝縮水のような低品位生成物をそれから分
離することを含む微粒状かつ炭を熱処理する方法の対策
にあり、本発明によれば、第二段階の加熱において微粒
状かつ炭の熱処理低品位生成物が空気酸素を含有するガ
ス状担体の流れに噴霧される。

ガス状熱担体の流れに重質タールを供給することは有利
であり、そのガス状熱担体中の酸素含量は予め定めた温
度で重質タールの熱分解処理を行なうのに十分である。

重質タールの熱分解により、揮発性成分が遊離してそれ
が燃焼し、それによりガス状熱担体の温度が上昇する。

さらに高カロリー燃料である固体部分が形成される。

ガス状熱担体の流れに熱分解凝縮水を供給することは良
好な実務であり、ガス状熱担体はその流れに沿ってまず
熱分解凝縮水、次いで重質タールが供給される。

これがプールに処分する前に熱分解凝縮水を精製する必
要を防止する。

さらに、熱分解凝縮水中に溶解している有機溶媒を有用
な生成物に転換できる。

次に添付図面に関連させた本発明の実施態様の以下の記
載に言及して本発明を説明する。

微粒状かつ炭を熱処理する方法を実現するときに石炭の
第一段階の加熱に用いる室１を含む装置が使用される。

その装置はターンスタイルフィーダ３を通して室１に通
ずるホッパ２を有する。

ガス状熱担体を供給する装置（示してない）の連結管４
は室１に切線方向に接する。

廃ガス熱担体の排出のためは室１にはその中に同軸に受
け、サイクロン（示してない）に連絡する管５が設置さ
れる。

燃料の第二段階の加熱に用いる室７はフィーダ６を通し
て室１に連結される。

石炭の第二段階の加熱に用いる室７に接してガス状熱担
体を室７に送る装置８があり、ガス状熱担体の流れには
低品位生成物が供給される。

装置８は石炭の第二段階の加熱に用いる室７に接線方向
に接している配管系９である。

配管系９には燃料をその中で燃焼させスタックガスを形
成させる室１０、噴霧器１２を通して熱分解凝縮水を供
給する室１１及び噴霧器１４を通して重質タールを供給
する室１３が設置される。

室１０には空気酸素との混合状態の燃料を燃焼するのに
用いるバーナ１５が組み込まれる。

かつ炭の熱分解で生ずる蒸気ガス混合物を排出させるた
め燃料の第二段階の加熱に用いる室７にはその中に同軸
に位置し配管系を通してサイクロン（示してない）に連
絡する管１６が設置される。

さらにかつ炭の第二段階の加熱に用いる室７には得られ
た固体生成物を室７かも排出するのに用いるターンスタ
イル調整装置１７が設置される。

本発明によれば微粒状かつ炭の熱処理の方法は次のよう
に実現される。

１ｕ未満の粒度な有する微粒状かつ炭を、乾燥のために
約１１０℃に予熱し、その後フィーダ３によりホッパ２
からかつ炭の第一段階の加熱に用いる室１中へ供給する
。

同時に５００℃より低くない温度を有するスタックガス
形態の酸素を含まない熱担体を連結管４を通して室１に
送入する。

熱担体はかつ炭の第一段階の加熱に用いる室１に接線方
向に入り、微粒状かつ炭の粒子を誘引する。

遠心力及び重力の作用下にかつ炭粒子は室の壁の方へ投
げ出され渦中を下降する。

微粒状かつ炭は熱担体により２００〜５００℃の温度に
加熱される。

約３５０℃の温度に冷却した排ガス状熱担体は管５を通
してサイクロン（示してない）中へ排出される。

熱担体によって運ばれる微粒状かつ炭部分は従来の方法
でそれから分離される。

フィーダ６はかつ炭の第一段階の加熱に用いる室１から
処理中のかつ炭をかつ炭の第二段階の加熱に用いる室７
に供給する。

石炭と同時にガス状熱担体を装置８を通して第二段階の
加熱に用いる室γ中へ供給する。

本発明によればガスのような燃料の燃焼により、及びス
タックガスの形成により得られるガス状熱担体に低品位
生成物が供給される。

この手順は次のように行なわれる。空気酸素と混合され
た可燃ガス又は他の燃料はバーナ１５に供給される。

可燃ガスの５０％以上が室１０中で燃焼し、それにより
空気酸素を含有するガス状熱担体が形成される。

可燃物の約５０％が室１０中で燃焼し熱担体を形成する
のでこの室中の温度は約１２００℃に達する。

熱担体の形成が行なわれる室１０中の燃焼の過程及び温
度は従来の方法で、従来の装置により調整されることに
注意すべきであり、従って当業者に明らかであろう。

熱担体の形成が行なわれる室１０からガス状熱担体は熱
分解凝縮水処理に用いる室１１に入る。

同時にガス状熱担体の流れに噴霧器１２を通して熱分解
凝縮水が供給される。

熱分解凝縮水の処理に用いる室１１において、水の蒸発
並びにそれに溶解している有機物質、特にフェノールの
酸化熱分解が起る。

有機物質の熱分解でその一部は変換し、他の一部は燃焼
し、また他の部分は得られるコークスの微粒子上に炭素
として析出する。

熱分解凝縮水の処理により、ガス状熱担体の温度は約１
０００℃に低下する。

１０００℃の温度を有するガス状熱担体は重質タールの
処理が行なわれる室１３に供給される。

室１３には加熱された後液体を構成する重質タールが噴
霧器１４を通して連続的に供給される。

高温及び酸化媒質のために（ガス状熱担体流が酸素を含
有する）、室１３中で重質タールの酸化熱分解が起る。

この場合に液体有機化合物の部分転化が生じ、ガスは燃
焼する。

ガスのあと燃え及び重質タールの分解後に分離した可燃
物の部分燃焼の結果、熱担体の温度は１２００℃に上昇
する。

ガス状熱担体は熱分解凝縮水及び重質タールの熱処理の
結果得られたその中に含有される前記の粒子とともに石
炭の第二段階の加熱に用いる室７に入り、そこでガス状
熱担体の酸素が完全に反応し、熱担体はフィーダ６によ
り供給される処理中のかつ炭と混合する。

かつ炭の固体粒子はガス流により回転させられ熱ガス状
熱担体を通して室７の中心からその周囲に移動する。

ガス状熱担体はその熱をかつ炭に与えてそれを５００〜
８００℃の温度に加熱する。

この場合にかつ炭の烈しい熱分解が起り、微粒子形態の
固体生成物（コークス）と蒸気ガス混合物とを含有する
蒸気−ガス懸濁物が生ずる。

得られた固体生成物はかつ炭の第二段階の加熱に用いる
室７からターンスタイル調整装置１７により排出される
。

同時に、得られた蒸気−ガス混合物は管１６を通ってサ
イクロン（示してない）に排出され固体粒子が除去され
る。

精製された蒸気−ガス懸濁物を凝縮に送り有用な液体生
成物を生成させ、これらの有用な液体生成物から重質タ
ール及び熱分解凝縮水の形態の低品位生成物を分離させ
る。

そのようにして得られた重質タール及び熱分解凝縮水の
ような低品位生成物はそれぞれ室１１及び室１３に送ら
れガス状熱担体の流れの中へ供給される。

例 発熱量３５００ ｋｃａｌ ／に９ 、含水量３２〜３
８％、灰分８％及び硫黄含量０．５％を有するかつ炭を
１ｍｍ未満の粒度まで微粉砕し、１１０℃の温度に予熱
した。

得られたかつ炭を５００℃より低（ない温度を有するス
タックガスのようなガス状熱担体により渦流中で加熱す
るため室１に送った。

１秒未満（約０．３秒）で石炭は２００〜５００℃の温
度にすなわち石炭の熱分解が始まる温度に、加熱された
。

非常に早く加熱されるので、石炭はその組成が事実上変
化しなかった。

これは処理中の石炭１ｔが熱分解凝縮水、ガス及び随伴
石炭からなる塊を２０ｋｇ生じたにすぎないからである
。

約３５０℃の温度を有する排ガス状熱担体が加熱された
石炭から分離された。

熱分解開始の温度に加熱された石炭をかつ炭の第二段階
の加熱に用いる室７に送り、そこで約１０００℃の温度
を有するガス状熱担体により加熱した。

０．３秒の間にかつ炭は５００〜８００℃の温度に加熱
された。

本発明により可燃ガス１０ｋｇ当り空気１００ｋｇを含
有するガス状熱担体の流れに１を当り熱分解凝縮水５０
ｋｇを供給した。

ガスの燃焼と同時に水の蒸発並びに水中に溶解している
有機物質の分離及び酸化熱分解が生じた。

従って水の蒸発が一般に約６００ ｋｃａｌ ７ｋｇを
必要とするけれども、この場合に熱分解凝縮水中に溶解
しているフェノールの燃焼のため蒸発のためのエネルギ
ーの消費は単に１５０〜２００ ｋ、ｃａｌ／ｋｇであ
ったにすぎない。

その上、フェノールの熱分解が不溶性残留物の形成を生
じた。

微粒状重質タール７５ｋｇをガス状熱担体に供給するた
め噴霧器１４を通して室１３に装入した。

高温度と酸化性媒質（ガス状熱担体流が空気酸素を含有
した）のために、重質タールの熱分解、液体有機化合物
の部分転化及び熱担体のガスの燃焼が生じた。

重質タールの熱分解はコークス粒子の形状の固体部分の
形成を生じた。

この場合に分離した可燃物は部分燃焼し、それによりガ
ス状熱担体の温度は約１２００℃に上昇した。

従って燃料の熱処理の生成物を含む熱担体が第二段階の
加熱に用いる室７に送られ、その室中でかつ炭は得られ
たガス状熱担体により石炭が分解する５００〜８００℃
の温度に加熱され、従って微粒子形態の固体生成物及び
蒸気−ガス混合物を含む蒸気−ガス懸濁物が生じた。

蒸気−ガス混合物（＝部）を精製凝縮に送り、ガス、有
用液体生成物を得、またそれから重質タール及び熱分解
凝縮水のような低品位生成物を分離した。

得られた低品位生成物は処理のために室１１及び１３に
供給した。

同時に得られた固体生成物は調整装置１７によりかつ炭
の第二段階の加熱に用いた室７から取り出された。

提案した方法、すなわち重質タール及び熱分解凝縮水の
熱分解処理の実現は固体生成物６０〜８０％、すなわち
重質タール７５ｋｇから５０ｋｇを生じた。

約８２００〜８４００ｋｃａｌ／ｋｇの発熱容量を有す
る固体生成物が微粒状かつ炭の熱処理生成物上に析出し
た。

従って得られた生成物にはかつ炭の熱処理生成物及び重
質タールの熱分解処理生成物が含まれる。

上記の第１の生成物の発熱容量が約６４００−６７００
ｋｃａｌ／ｋｇであり、上記の第２の生成物の発熱容
量が約８２００〜８４００ ｋｃａｌ ７ｋｇであるの
で、全体の発熱容量は約６９３０ ｋｃａｌ ７ｋｇで
あり、それは従来の方法で得られる６ ４００〜６７０
０ ｋｃａｌ ７ｋｇの発熱容量を有する固体生成物よ
りも２３０ ｋｃａｌＡｇ高い。

これは固体部分の１８％の増加を生ずる。また、増加し
た発熱容量を有する固体生成物の収率は動力消費に何ら
の増加なく、すなわち低品位生成物の組成の一部である
可燃物の燃焼により達成される。

処理の燃料としてのかつ炭はこの特定の例における単な
る例証の目的でなされている。

しかし、他のどの燃料も処理材料として使用できること
ば当業者に明らかであろう。

この点を考慮し従来の条件に従って装入燃料並びに低品
位生成物の処理は従来の方法で維持される温度及び時間
の運転条件で行なわれている。

【図面の簡単な説明】

図は微粒状かつ炭の熱処理の装置を示す。 １・・・・・・第一段階加熱室、７・・・・・・第二段
階加熱室、１０・・・・・・スタックガス形成室、１１
・・・・・・熱分解凝縮水供給室、１３・・−・・・重
質タール供給室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第一の段階では粉末化した褐炭をガス状の熱キャリ
   ヤーによって一秒より少い時間内に２００〜５００”Ｃ
   の温度迄加熱し、次に前記熱キャリヤーを褐炭から分離
   し、次に第二の段階では褐炭をガス状熱キャリヤーによ
   って１秒より少ない時間内に５００〜８００℃の温度迄
   加熱し、この加熱によって褐炭は激しく熱分解して固体
   部分と蒸気ガス部分とを含む蒸気−ガス懸濁体を生成し
   、次に前記蒸気−ガス部分を凝縮させてガス及び液体生
   成物を得、次に前記液体生成物から重タール及び熱によ
   って生成された水のような低級生成物を分離することを
   含む粉末化した褐炭の熱処理法において、加熱の第二段
   階が粉末化した褐炭の熱処理の低級生成物を空気中の酸
   素を含むガス状キャリヤの流れの中に噴霧することを特
   徴とする粉末化した褐炭の熱処理法。 ２ ガス状熱担体の流れに重質タールを供給しその熱分
   解を起させる特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ ガス状熱担体に熱によって生成された水が供給され
   、ガス熱担体が初めに熱によって生成された水が、次い
   で重質樹脂が流れに沿って供給される特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の方法。