改質石炭製造装置
【課題】自然発火のおそれを確実に抑制された改質石炭を製造することができる改質石炭製造装置を提供する。
【解決手段】低質炭１を乾燥させる乾燥器本体１１１等と、乾燥された乾燥炭２を乾留する乾留器本体１２１等と、乾留された乾留炭３を圧縮成形するブリケッタ１３１等とを備えている改質石炭製造装置１００において、水酸基を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤１０２を含む雰囲気中で低質炭１を乾燥させるように乾燥用ガス供給源１１５から送給されて加熱器１１６で加熱された乾燥用ガス１０１にラジカル捕捉剤１０２を供給するラジカル捕捉剤供給器１１７を備えている。
【解決手段】低質炭１を乾燥させる乾燥器本体１１１等と、乾燥された乾燥炭２を乾留する乾留器本体１２１等と、乾留された乾留炭３を圧縮成形するブリケッタ１３１等とを備えている改質石炭製造装置１００において、水酸基を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤１０２を含む雰囲気中で低質炭１を乾燥させるように乾燥用ガス供給源１１５から送給されて加熱器１１６で加熱された乾燥用ガス１０１にラジカル捕捉剤１０２を供給するラジカル捕捉剤供給器１１７を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質石炭製造装置に関し、特に、褐炭や亜瀝青炭等のような多孔質で水分含有量の多い低品位石炭（低質炭）を改質する場合に適用すると有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
褐炭や亜瀝青炭等のような多孔質で水分含有量の多い低品位石炭（低質炭）は、埋蔵量が多いものの、単位重量当たりの発熱量が低いと共に、輸送効率が悪いため、加熱処理して乾燥させることにより、単位重量当たりの発熱量を高めると共に、圧縮成形することにより、ハンドリング性を高めるようにしている。
【０００３】
ところで、加熱処理された上記低質炭は、水と反応して水和物を形成しやすくなると共に、表面のカルボキシル基等が離脱して表面にラジカル等を生じることにより表面の活性が高くなって空気中の酸素と反応しやすくなってしまうことから、上記反応に伴う反応熱によって自然発火してしまうおそれがある。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１等においては、重質油分を溶媒油分に混合した混合油中に低質炭を加えて加熱（１００〜２５０℃）して、細孔内から水分を気化蒸発させると共に、当該細孔内に上記混合油を浸入させた後、固液分離して乾燥させることにより、上記細孔内を含めた表面全体を上記混合油で被覆して外気から遮蔽して自然発火を抑制した改質石炭を製造することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２３３３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１等に記載されている従来の方法においては、前記低質炭を被覆している前記混合油が衝撃等によって剥離してしまうと、当該剥離した部分が外気と接触するようになってしまい、自然発火を起こしてしまうおそれがあった。
【０００７】
このようなことから、本発明は、自然発火のおそれを確実に抑制された改質石炭を製造することができる改質石炭製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る改質石炭製造装置は、石炭を乾燥させる乾燥手段と、乾燥された前記石炭を乾留する乾留手段と、乾留された前記石炭を圧縮成形する圧縮成形手段とを備えている改質石炭製造装置において、水酸基を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤を含む雰囲気中で前記石炭を乾燥させるように当該ラジカル捕捉剤を前記乾燥手段の雰囲気に供給する第一のラジカル捕捉剤供給手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
第二番目の発明に係る改質石炭製造装置は、第一番目の発明において、前記乾燥手段が、内部に前記石炭を供給される本体と、加熱された乾燥用ガスを前記本体の内部に供給する乾燥用ガス供給手段とを備え、前記第一のラジカル捕捉剤供給手段が、前記ラジカル捕捉剤を内蔵すると共に前記乾燥用ガス供給手段からの前記乾燥用ガス中に前記ラジカル捕捉剤をガス状に含有させるように当該ラジカル捕捉剤を当該乾燥用ガスに供給するものであることを特徴とする。
【００１０】
第三番目の発明に係る改質石炭製造装置は、第一番目の発明において、前記乾燥手段が、内部に前記石炭を供給される本体と、加熱された乾燥用ガスを前記本体の内部に供給する乾燥用ガス供給手段とを備え、前記第一のラジカル捕捉剤供給手段が、前記乾留手段で生成した乾留ガスの少なくとも一部を前記乾燥用ガス中に加える第一の乾留ガス分取供給手段を備えたものであることを特徴とする。
【００１１】
第四番目の発明に係る改質石炭製造装置は、第一番目の発明において、前記ラジカル捕捉剤を含む雰囲気中で前記石炭を圧縮成形するように当該ラジカル捕捉剤を前記圧縮成形手段の雰囲気に供給する第二のラジカル捕捉剤供給手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第五番目の発明に係る改質石炭製造装置は、第四番目の発明において、前記第二のラジカル捕捉剤供給手段が、前記乾留手段で生成した乾留ガスの少なくとも一部を前記圧縮成形手段に供給する第二の乾留ガス分取供給手段を備えたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る改質石炭製造装置によれば、乾燥工程において、石炭の細孔内を含めた表面全体に存在する酸素含有官能基等と水素結合している化学結合水をラジカル捕捉剤と容易に置換することができるので、（１）脱水率を大幅に向上させる、（２）水和物の生成を阻害する、（３）ラジカル捕捉剤を石炭の細孔内を含めた表面全体に存在させることができると共に、乾留工程において、乾留に伴って表面だけでなく内部にまで生成したラジカルを上記ラジカル捕捉剤で捕捉して失活させることができる。したがって、本発明に係る改質石炭製造装置は、（１）石炭中にラジカルをほとんど存在させることなく失活させることができる、（２）石炭に新たなラジカルが発生することを大幅に抑制することができる、（３）万が一、石炭に新たなラジカルが発生したとしても即時に失活させることができるので、自然発火のおそれを確実に抑制した改質石炭を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る改質石炭製造装置の第一番目の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る改質石炭製造装置の第二番目の実施形態の概略構成図である。
【図３】本発明に係る改質石炭製造装置の第三番目の実施形態の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る改質石炭製造装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する実施形態のみに限定されるものではない。
【００１６】
〈第一番目の実施形態〉
本発明に係る改質石炭製造装置の第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、褐炭や亜瀝青炭等のような多孔質で水分含有量の多い低品位石炭（低質炭）１を低質炭受入口から内部に供給される乾燥器本体１１１には、窒素ガス等の不活性ガスや空気等からなる乾燥用ガス１０１を当該乾燥器本体１１１の内部に送給する乾燥用ガス供給源１１５が加熱器１１６を介してガス受入口に連結されている。この加熱器１１６と上記乾燥器本体１１１との間には、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高いアルコールやフェノール等のような水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤１０２を前記乾燥用ガス１０１にガス状に含有させるように供給する第一のラジカル捕捉剤供給手段であるラジカル捕捉剤供給器１１７が介在している。上記乾燥器本体１１１のガス送出口は、冷却器１１２、回収器１１３、吸着器１１４を介して外部へ連絡している。
【００１８】
前記乾燥器本体１１１の乾燥炭送出口には、当該乾燥器本体１１１で乾燥された乾燥炭２を乾留する乾留器本体１２１の乾燥炭受入口が連絡している。この乾留器本体１２１のガス送出口は、冷却器１２２、回収器１２３、吸着器１２４を介して外部へ連絡している。
【００１９】
前記乾留器本体１２１の乾留炭送出口には、当該乾留器本体１２１で乾留された乾留炭３を圧縮して塊状に成形するブリケッタ１３１の乾留炭受入口が連絡している。このブリケッタ１３１の成形炭送出口には、当該ブリケッタ１３１で圧縮成形された成形炭４を回収する回収容器１３５が連絡している。
【００２０】
なお、本実施形態においては、前記乾燥用ガス供給源１１５、前記加熱器１１６等により乾燥用ガス供給手段を構成し、当該乾燥用ガス供給手段、前記乾燥器本体１１１、前記冷却器１１２、前記回収器１１３、前記吸着器１１４等により乾燥手段を構成し、前記乾留器本体１２１、前記冷却器１２２、前記回収器１２３、前記吸着器１２４等により乾留手段を構成し、前記ブリケッタ１３１、前記回収容器１３５等により圧縮成形手段を構成している。
【００２１】
このような本実施形態に係る改質石炭製造装置１００を使用した改質石炭製造方法を次に説明する。
【００２２】
前記乾燥器本体１１１の内部に低質炭１を送給すると共に、前記乾燥用ガス供給源１１５から乾燥用ガス１０１を送給して前記加熱器１１６を流通させると、当該乾燥用ガス１０１は、加熱（約１００〜２５０℃程度）された後、ラジカル捕捉剤供給器１１７でラジカル捕捉剤１０２を供給（例えば、乾燥用ガスとの合計量に対する割合で約５〜２５wt.％程度（好ましくは約１０〜２０wt.％程度））させながら上記乾燥器本体１１１の内部に送給されることにより、当該乾燥器本体１１１内をラジカル捕捉剤含有雰囲気にしつつ当該乾燥器本体１１１内の低質炭１を加熱する。
【００２３】
これにより、上記低質炭１は、細孔内を含めた表面全体に物理的に存在している水分が、熱エネルギで気化蒸発して離脱すると共に、細孔内を含めた表面全体に存在する酸素含有官能基（例えば、カルボキシル基やカルボニル基やヒドロキシル基やアルコキシル基等）等と水素結合している化学結合水が、ガス化で細部にまで侵入しやすいだけでなく水よりも親和性の高い前記ラジカル捕捉剤１０２と容易に置換されて離脱するようになる。
【００２４】
このため、上記低質炭１は、物理的に存在している水分だけでなく化学的に存在している水分も離脱して、含有する水分が著しく低減されると共に、上記ラジカル捕捉剤１０２が、細孔内を含めた表面全体に存在して、水和物の生成を阻害するようになる。
【００２５】
なお、前記乾燥器本体１１１内で上記低質炭１の乾燥に供された上記乾燥用ガス１０１は、前記冷却器１１２で冷却（例えば、約６０〜８０℃程度）され、余剰となった上記ラジカル捕捉剤１０２が水分と共に前記回収器１１３に回収され、前記吸着器１１４で浄化処理された後、外部へ排出される。
【００２６】
このように乾燥されて上記ラジカル捕捉剤１０２を細部にまで導入された乾燥炭２は、前記乾燥器本体１１１から前記乾留器本体１２１へ送給され、さらに加熱（例えば、３００〜４００℃）されて乾留されることにより、乾留ガス５が発生する。この乾留ガス５は、前記冷却器１２２で冷却（例えば、約６０〜８０℃程度）されて、液分５ａが前記回収器１２３に回収された後、液化しなかったガス分５ｂが前記吸着器１１４で浄化処理されてから外部へ排出される。
【００２７】
このとき、上記乾燥炭２は、上記乾留に伴って物理的な形態を変化させながら熱分解することにより、前記酸素含有官能基等の開裂や縮合等を生じ、表面だけでなく内部にまでラジカルを生じるものの、前記乾燥処理の際に、細部にまで侵入させた前記ラジカル捕捉剤１０２が、表面だけでなく内部に存在する上記ラジカルまでも捕捉して失活させるようになる。
【００２８】
なお、上記乾留に伴って発生した乾留油６は、前記乾留器本体１２１から外部へ送出されて回収される。
【００２９】
このように乾留されて表面だけでなく内部に存在するラジカルまでも失活された乾留炭３は、前記ブリケッタ１３１に送給されて、塊状に圧縮成形された後、成形炭４となって改質石炭として前記回収容器１３５に回収される。
【００３０】
つまり、本実施形態においては、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物からなる前記ラジカル捕捉剤１０２を乾燥用ガス１０１中にガス状に供給することにより、当該ラジカル捕捉剤１０２を含む雰囲気中で低質炭１を乾燥させるようにしたのである。
【００３１】
このため、本実施形態では、乾燥工程において、低質炭１の細孔内を含めた表面全体に存在する酸素含有官能基等と水素結合している化学結合水を上記ラジカル捕捉剤１０２と容易に置換することができるので、（１）脱水率を大幅に向上させる、（２）水和物の生成を阻害する、（３）ラジカル捕捉剤１０２を低質炭１の細孔内を含めた表面全体に存在させることができると共に、乾留工程において、乾留に伴って表面だけでなく内部にまで生成したラジカルを上記ラジカル捕捉剤１０２で捕捉して失活させることができる。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、（１）成形炭４中にラジカルをほとんど存在させることなく失活させることができる、（２）成形炭４に新たなラジカルが発生することを大幅に抑制することができる、（３）万が一、成形炭４に新たなラジカルが発生したとしても即時に失活させることができるので、自然発火のおそれを確実に抑制した成形炭４を容易に製造することができる。
【００３３】
なお、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤１０２としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、フェノール、クレゾール、エチルヒドロキシベンゼン、メチルクレゾール、メチルエチルフェノール、ジメチルクレゾール、ナフトール、ジヒドロキシベンゼン等を挙げることができる。
【００３４】
〈第二番目の実施形態〉
本発明に係る改質石炭製造装置の第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。ただし、前述した第一番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００３５】
図２に示すように、前記乾留器本体１２１のガス送出口と前記冷却器１２２との間は、前記乾燥器本体１１１のガス受入口と前記加熱器１１６との間に第一の乾留ガス分取供給手段である第一の送給ブロア２１７を介して連結されており、前述した第一番目の実施形態におけるラジカル捕捉剤供給器１１７は省略されている。
【００３６】
このような本実施形態においては、前記第一の送給ブロア２１７等により第一のラジカル捕捉剤供給手段を構成している。
【００３７】
つまり、前述した第一番目の実施形態に係る改質石炭製造装置１００においては、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤１０２をラジカル捕捉剤供給器１１７によって乾燥用ガス１０１中にガス状に供給することにより、当該ラジカル捕捉剤１０２を含む雰囲気中で低質炭１を乾燥させるようにしたが、本実施形態に係る改質石炭製造装置２００においては、前記乾留ガス５が、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高いアルコールやフェノール等のような水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を含有することから、当該乾留ガス５の一部を前記第一の送給ブロア２１７によって分取して乾燥用ガス１０１中に加えるようにしたのである。
【００３８】
したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、乾留ガス５をラジカル捕捉剤１０２として利用することができるので、ラジカル捕捉剤１０２をわざわざ別途用意する必要がなく、前述した第一番目の実施形態の場合よりも、低コスト化を図ることができる。
【００３９】
〈第三番目の実施形態〉
本発明に係る改質石炭製造装置の第三番目の実施形態を図３に基づいて説明する。ただし、前述した第一，二番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施形態の場合と同様な符号を用いることにより、前述した第一，二番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００４０】
図３に示すように、前記乾留器本体１２１のガス送出口と前記冷却器１２２との間は、さらに、前記ブリケッタ１３１の乾留炭受入口に第二の乾留ガス分取供給手段である第二の送給ブロア３３７を介して連結されている。上記ブリケッタ１３１の成形炭送出口は、気固分離器３３８の受入口に接続している。この気固分離器３３８は、ガス送出口が、冷却器３３２、回収器３３３、吸着器３３４を介して外部へ連絡し、固体送出口が、前記回収容器１３５に連絡している。
【００４１】
このような本実施形態においては、前記ブリケッタ１３１、前記冷却器３３２、前記回収器３３３、前記吸着器３３４、前記回収容器１３５、前記気固分離器３３８等により圧縮成形手段を構成し、前記第二の送給ブロア３３７等により第二のラジカル捕捉剤供給手段を構成している。
【００４２】
つまり、本実施形態に係る改質石炭製造装置３００は、前述した第二番目の発明に係る改質石炭製造装置２００において、さらに、上記乾留ガス５の一部を前記第二の送給ブロア３３７によって分取して前記ブリケッタ１３１の内部の雰囲気に供給するようにしたのである。
【００４３】
このため、本実施形態に係る改質石炭製造装置３００においては、さらに、乾留炭３を圧縮成形するときの雰囲気中に、水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を含有する前記乾留ガス５を存在させることができるので、水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物をさらに侵入させながら乾留炭３を圧縮成形して成形炭４を製造することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態によれば、前述した第一，二番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を成形炭４中にさらに侵入させることができるので、自然発火のおそれをさらに確実に抑制した成形炭４を容易に製造することができる。
【００４５】
〈他の実施形態〉
なお、前述した第一，二番目の実施形態においては、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を含有する乾留ガス５を前記乾留器本体１２１から前記乾燥用ガス１０１中や前記ブリケッタ１３１内にそのまま供給するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記回収器１２３で回収した前記乾留ガス５の前記液分５ａから、蒸留等によって、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を単離して前記乾燥用ガス１０１中や前記ブリケッタ１３１の内部の雰囲気にガス状に供給するようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る改質石炭製造装置は、自然発火のおそれを確実に抑制した改質石炭を容易に製造することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 低質炭（低品位石炭）
２ 乾燥炭
３ 乾留炭
４ 成形炭（改質石炭）
５ 乾留ガス
５ａ 液分
５ｂ ガス分
６ 乾留油
１００ 改質石炭製造装置
１０１ 乾燥用ガス
１０２ ラジカル捕捉剤
１１１ 乾燥器本体
１１２ 冷却器
１１３ 回収器
１１４ 吸着器
１１５ 乾燥用ガス供給源
１１６ 加熱器
１１７ ラジカル捕捉剤供給器
１２１ 乾燥器本体
１２２ 冷却器
１２３ 回収器
１２４ 吸着器
１３１ ブリケッタ
１３５ 回収容器
２００ 改質石炭製造装置
２１７ 第一の送給ブロア
３００ 改質石炭製造装置
３３２ 冷却器
３３３ 回収器
３３４ 吸着器
３３７ 第二の送給ブロア
３３８ 気固分離器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質石炭製造装置に関し、特に、褐炭や亜瀝青炭等のような多孔質で水分含有量の多い低品位石炭（低質炭）を改質する場合に適用すると有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
褐炭や亜瀝青炭等のような多孔質で水分含有量の多い低品位石炭（低質炭）は、埋蔵量が多いものの、単位重量当たりの発熱量が低いと共に、輸送効率が悪いため、加熱処理して乾燥させることにより、単位重量当たりの発熱量を高めると共に、圧縮成形することにより、ハンドリング性を高めるようにしている。
【０００３】
ところで、加熱処理された上記低質炭は、水と反応して水和物を形成しやすくなると共に、表面のカルボキシル基等が離脱して表面にラジカル等を生じることにより表面の活性が高くなって空気中の酸素と反応しやすくなってしまうことから、上記反応に伴う反応熱によって自然発火してしまうおそれがある。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１等においては、重質油分を溶媒油分に混合した混合油中に低質炭を加えて加熱（１００〜２５０℃）して、細孔内から水分を気化蒸発させると共に、当該細孔内に上記混合油を浸入させた後、固液分離して乾燥させることにより、上記細孔内を含めた表面全体を上記混合油で被覆して外気から遮蔽して自然発火を抑制した改質石炭を製造することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２３３３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１等に記載されている従来の方法においては、前記低質炭を被覆している前記混合油が衝撃等によって剥離してしまうと、当該剥離した部分が外気と接触するようになってしまい、自然発火を起こしてしまうおそれがあった。
【０００７】
このようなことから、本発明は、自然発火のおそれを確実に抑制された改質石炭を製造することができる改質石炭製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る改質石炭製造装置は、石炭を乾燥させる乾燥手段と、乾燥された前記石炭を乾留する乾留手段と、乾留された前記石炭を圧縮成形する圧縮成形手段とを備えている改質石炭製造装置において、水酸基を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤を含む雰囲気中で前記石炭を乾燥させるように当該ラジカル捕捉剤を前記乾燥手段の雰囲気に供給する第一のラジカル捕捉剤供給手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
第二番目の発明に係る改質石炭製造装置は、第一番目の発明において、前記乾燥手段が、内部に前記石炭を供給される本体と、加熱された乾燥用ガスを前記本体の内部に供給する乾燥用ガス供給手段とを備え、前記第一のラジカル捕捉剤供給手段が、前記ラジカル捕捉剤を内蔵すると共に前記乾燥用ガス供給手段からの前記乾燥用ガス中に前記ラジカル捕捉剤をガス状に含有させるように当該ラジカル捕捉剤を当該乾燥用ガスに供給するものであることを特徴とする。
【００１０】
第三番目の発明に係る改質石炭製造装置は、第一番目の発明において、前記乾燥手段が、内部に前記石炭を供給される本体と、加熱された乾燥用ガスを前記本体の内部に供給する乾燥用ガス供給手段とを備え、前記第一のラジカル捕捉剤供給手段が、前記乾留手段で生成した乾留ガスの少なくとも一部を前記乾燥用ガス中に加える第一の乾留ガス分取供給手段を備えたものであることを特徴とする。
【００１１】
第四番目の発明に係る改質石炭製造装置は、第一番目の発明において、前記ラジカル捕捉剤を含む雰囲気中で前記石炭を圧縮成形するように当該ラジカル捕捉剤を前記圧縮成形手段の雰囲気に供給する第二のラジカル捕捉剤供給手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第五番目の発明に係る改質石炭製造装置は、第四番目の発明において、前記第二のラジカル捕捉剤供給手段が、前記乾留手段で生成した乾留ガスの少なくとも一部を前記圧縮成形手段に供給する第二の乾留ガス分取供給手段を備えたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る改質石炭製造装置によれば、乾燥工程において、石炭の細孔内を含めた表面全体に存在する酸素含有官能基等と水素結合している化学結合水をラジカル捕捉剤と容易に置換することができるので、（１）脱水率を大幅に向上させる、（２）水和物の生成を阻害する、（３）ラジカル捕捉剤を石炭の細孔内を含めた表面全体に存在させることができると共に、乾留工程において、乾留に伴って表面だけでなく内部にまで生成したラジカルを上記ラジカル捕捉剤で捕捉して失活させることができる。したがって、本発明に係る改質石炭製造装置は、（１）石炭中にラジカルをほとんど存在させることなく失活させることができる、（２）石炭に新たなラジカルが発生することを大幅に抑制することができる、（３）万が一、石炭に新たなラジカルが発生したとしても即時に失活させることができるので、自然発火のおそれを確実に抑制した改質石炭を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る改質石炭製造装置の第一番目の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明に係る改質石炭製造装置の第二番目の実施形態の概略構成図である。
【図３】本発明に係る改質石炭製造装置の第三番目の実施形態の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る改質石炭製造装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は、図面に基づいて説明する実施形態のみに限定されるものではない。
【００１６】
〈第一番目の実施形態〉
本発明に係る改質石炭製造装置の第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。
【００１７】
図１に示すように、褐炭や亜瀝青炭等のような多孔質で水分含有量の多い低品位石炭（低質炭）１を低質炭受入口から内部に供給される乾燥器本体１１１には、窒素ガス等の不活性ガスや空気等からなる乾燥用ガス１０１を当該乾燥器本体１１１の内部に送給する乾燥用ガス供給源１１５が加熱器１１６を介してガス受入口に連結されている。この加熱器１１６と上記乾燥器本体１１１との間には、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高いアルコールやフェノール等のような水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤１０２を前記乾燥用ガス１０１にガス状に含有させるように供給する第一のラジカル捕捉剤供給手段であるラジカル捕捉剤供給器１１７が介在している。上記乾燥器本体１１１のガス送出口は、冷却器１１２、回収器１１３、吸着器１１４を介して外部へ連絡している。
【００１８】
前記乾燥器本体１１１の乾燥炭送出口には、当該乾燥器本体１１１で乾燥された乾燥炭２を乾留する乾留器本体１２１の乾燥炭受入口が連絡している。この乾留器本体１２１のガス送出口は、冷却器１２２、回収器１２３、吸着器１２４を介して外部へ連絡している。
【００１９】
前記乾留器本体１２１の乾留炭送出口には、当該乾留器本体１２１で乾留された乾留炭３を圧縮して塊状に成形するブリケッタ１３１の乾留炭受入口が連絡している。このブリケッタ１３１の成形炭送出口には、当該ブリケッタ１３１で圧縮成形された成形炭４を回収する回収容器１３５が連絡している。
【００２０】
なお、本実施形態においては、前記乾燥用ガス供給源１１５、前記加熱器１１６等により乾燥用ガス供給手段を構成し、当該乾燥用ガス供給手段、前記乾燥器本体１１１、前記冷却器１１２、前記回収器１１３、前記吸着器１１４等により乾燥手段を構成し、前記乾留器本体１２１、前記冷却器１２２、前記回収器１２３、前記吸着器１２４等により乾留手段を構成し、前記ブリケッタ１３１、前記回収容器１３５等により圧縮成形手段を構成している。
【００２１】
このような本実施形態に係る改質石炭製造装置１００を使用した改質石炭製造方法を次に説明する。
【００２２】
前記乾燥器本体１１１の内部に低質炭１を送給すると共に、前記乾燥用ガス供給源１１５から乾燥用ガス１０１を送給して前記加熱器１１６を流通させると、当該乾燥用ガス１０１は、加熱（約１００〜２５０℃程度）された後、ラジカル捕捉剤供給器１１７でラジカル捕捉剤１０２を供給（例えば、乾燥用ガスとの合計量に対する割合で約５〜２５wt.％程度（好ましくは約１０〜２０wt.％程度））させながら上記乾燥器本体１１１の内部に送給されることにより、当該乾燥器本体１１１内をラジカル捕捉剤含有雰囲気にしつつ当該乾燥器本体１１１内の低質炭１を加熱する。
【００２３】
これにより、上記低質炭１は、細孔内を含めた表面全体に物理的に存在している水分が、熱エネルギで気化蒸発して離脱すると共に、細孔内を含めた表面全体に存在する酸素含有官能基（例えば、カルボキシル基やカルボニル基やヒドロキシル基やアルコキシル基等）等と水素結合している化学結合水が、ガス化で細部にまで侵入しやすいだけでなく水よりも親和性の高い前記ラジカル捕捉剤１０２と容易に置換されて離脱するようになる。
【００２４】
このため、上記低質炭１は、物理的に存在している水分だけでなく化学的に存在している水分も離脱して、含有する水分が著しく低減されると共に、上記ラジカル捕捉剤１０２が、細孔内を含めた表面全体に存在して、水和物の生成を阻害するようになる。
【００２５】
なお、前記乾燥器本体１１１内で上記低質炭１の乾燥に供された上記乾燥用ガス１０１は、前記冷却器１１２で冷却（例えば、約６０〜８０℃程度）され、余剰となった上記ラジカル捕捉剤１０２が水分と共に前記回収器１１３に回収され、前記吸着器１１４で浄化処理された後、外部へ排出される。
【００２６】
このように乾燥されて上記ラジカル捕捉剤１０２を細部にまで導入された乾燥炭２は、前記乾燥器本体１１１から前記乾留器本体１２１へ送給され、さらに加熱（例えば、３００〜４００℃）されて乾留されることにより、乾留ガス５が発生する。この乾留ガス５は、前記冷却器１２２で冷却（例えば、約６０〜８０℃程度）されて、液分５ａが前記回収器１２３に回収された後、液化しなかったガス分５ｂが前記吸着器１１４で浄化処理されてから外部へ排出される。
【００２７】
このとき、上記乾燥炭２は、上記乾留に伴って物理的な形態を変化させながら熱分解することにより、前記酸素含有官能基等の開裂や縮合等を生じ、表面だけでなく内部にまでラジカルを生じるものの、前記乾燥処理の際に、細部にまで侵入させた前記ラジカル捕捉剤１０２が、表面だけでなく内部に存在する上記ラジカルまでも捕捉して失活させるようになる。
【００２８】
なお、上記乾留に伴って発生した乾留油６は、前記乾留器本体１２１から外部へ送出されて回収される。
【００２９】
このように乾留されて表面だけでなく内部に存在するラジカルまでも失活された乾留炭３は、前記ブリケッタ１３１に送給されて、塊状に圧縮成形された後、成形炭４となって改質石炭として前記回収容器１３５に回収される。
【００３０】
つまり、本実施形態においては、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物からなる前記ラジカル捕捉剤１０２を乾燥用ガス１０１中にガス状に供給することにより、当該ラジカル捕捉剤１０２を含む雰囲気中で低質炭１を乾燥させるようにしたのである。
【００３１】
このため、本実施形態では、乾燥工程において、低質炭１の細孔内を含めた表面全体に存在する酸素含有官能基等と水素結合している化学結合水を上記ラジカル捕捉剤１０２と容易に置換することができるので、（１）脱水率を大幅に向上させる、（２）水和物の生成を阻害する、（３）ラジカル捕捉剤１０２を低質炭１の細孔内を含めた表面全体に存在させることができると共に、乾留工程において、乾留に伴って表面だけでなく内部にまで生成したラジカルを上記ラジカル捕捉剤１０２で捕捉して失活させることができる。
【００３２】
したがって、本実施形態によれば、（１）成形炭４中にラジカルをほとんど存在させることなく失活させることができる、（２）成形炭４に新たなラジカルが発生することを大幅に抑制することができる、（３）万が一、成形炭４に新たなラジカルが発生したとしても即時に失活させることができるので、自然発火のおそれを確実に抑制した成形炭４を容易に製造することができる。
【００３３】
なお、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤１０２としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、フェノール、クレゾール、エチルヒドロキシベンゼン、メチルクレゾール、メチルエチルフェノール、ジメチルクレゾール、ナフトール、ジヒドロキシベンゼン等を挙げることができる。
【００３４】
〈第二番目の実施形態〉
本発明に係る改質石炭製造装置の第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。ただし、前述した第一番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００３５】
図２に示すように、前記乾留器本体１２１のガス送出口と前記冷却器１２２との間は、前記乾燥器本体１１１のガス受入口と前記加熱器１１６との間に第一の乾留ガス分取供給手段である第一の送給ブロア２１７を介して連結されており、前述した第一番目の実施形態におけるラジカル捕捉剤供給器１１７は省略されている。
【００３６】
このような本実施形態においては、前記第一の送給ブロア２１７等により第一のラジカル捕捉剤供給手段を構成している。
【００３７】
つまり、前述した第一番目の実施形態に係る改質石炭製造装置１００においては、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤１０２をラジカル捕捉剤供給器１１７によって乾燥用ガス１０１中にガス状に供給することにより、当該ラジカル捕捉剤１０２を含む雰囲気中で低質炭１を乾燥させるようにしたが、本実施形態に係る改質石炭製造装置２００においては、前記乾留ガス５が、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高いアルコールやフェノール等のような水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を含有することから、当該乾留ガス５の一部を前記第一の送給ブロア２１７によって分取して乾燥用ガス１０１中に加えるようにしたのである。
【００３８】
したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、乾留ガス５をラジカル捕捉剤１０２として利用することができるので、ラジカル捕捉剤１０２をわざわざ別途用意する必要がなく、前述した第一番目の実施形態の場合よりも、低コスト化を図ることができる。
【００３９】
〈第三番目の実施形態〉
本発明に係る改質石炭製造装置の第三番目の実施形態を図３に基づいて説明する。ただし、前述した第一，二番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施形態の場合と同様な符号を用いることにより、前述した第一，二番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。
【００４０】
図３に示すように、前記乾留器本体１２１のガス送出口と前記冷却器１２２との間は、さらに、前記ブリケッタ１３１の乾留炭受入口に第二の乾留ガス分取供給手段である第二の送給ブロア３３７を介して連結されている。上記ブリケッタ１３１の成形炭送出口は、気固分離器３３８の受入口に接続している。この気固分離器３３８は、ガス送出口が、冷却器３３２、回収器３３３、吸着器３３４を介して外部へ連絡し、固体送出口が、前記回収容器１３５に連絡している。
【００４１】
このような本実施形態においては、前記ブリケッタ１３１、前記冷却器３３２、前記回収器３３３、前記吸着器３３４、前記回収容器１３５、前記気固分離器３３８等により圧縮成形手段を構成し、前記第二の送給ブロア３３７等により第二のラジカル捕捉剤供給手段を構成している。
【００４２】
つまり、本実施形態に係る改質石炭製造装置３００は、前述した第二番目の発明に係る改質石炭製造装置２００において、さらに、上記乾留ガス５の一部を前記第二の送給ブロア３３７によって分取して前記ブリケッタ１３１の内部の雰囲気に供給するようにしたのである。
【００４３】
このため、本実施形態に係る改質石炭製造装置３００においては、さらに、乾留炭３を圧縮成形するときの雰囲気中に、水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を含有する前記乾留ガス５を存在させることができるので、水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物をさらに侵入させながら乾留炭３を圧縮成形して成形炭４を製造することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態によれば、前述した第一，二番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を成形炭４中にさらに侵入させることができるので、自然発火のおそれをさらに確実に抑制した成形炭４を容易に製造することができる。
【００４５】
〈他の実施形態〉
なお、前述した第一，二番目の実施形態においては、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を含有する乾留ガス５を前記乾留器本体１２１から前記乾燥用ガス１０１中や前記ブリケッタ１３１内にそのまま供給するようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記回収器１２３で回収した前記乾留ガス５の前記液分５ａから、蒸留等によって、ラジカルと反応しやすいと共に有機物との親和性が水よりも高い水酸基（−ＯＨ）を有する有機化合物を単離して前記乾燥用ガス１０１中や前記ブリケッタ１３１の内部の雰囲気にガス状に供給するようにすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る改質石炭製造装置は、自然発火のおそれを確実に抑制した改質石炭を容易に製造することができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１ 低質炭（低品位石炭）
２ 乾燥炭
３ 乾留炭
４ 成形炭（改質石炭）
５ 乾留ガス
５ａ 液分
５ｂ ガス分
６ 乾留油
１００ 改質石炭製造装置
１０１ 乾燥用ガス
１０２ ラジカル捕捉剤
１１１ 乾燥器本体
１１２ 冷却器
１１３ 回収器
１１４ 吸着器
１１５ 乾燥用ガス供給源
１１６ 加熱器
１１７ ラジカル捕捉剤供給器
１２１ 乾燥器本体
１２２ 冷却器
１２３ 回収器
１２４ 吸着器
１３１ ブリケッタ
１３５ 回収容器
２００ 改質石炭製造装置
２１７ 第一の送給ブロア
３００ 改質石炭製造装置
３３２ 冷却器
３３３ 回収器
３３４ 吸着器
３３７ 第二の送給ブロア
３３８ 気固分離器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を乾燥させる乾燥手段と、
乾燥された前記石炭を乾留する乾留手段と、
乾留された前記石炭を圧縮成形する圧縮成形手段と
を備えている改質石炭製造装置において、
水酸基を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤を含む雰囲気中で前記石炭を乾燥させるように当該ラジカル捕捉剤を前記乾燥手段の雰囲気に供給する第一のラジカル捕捉剤供給手段を備えている
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の改質石炭製造装置において、
前記乾燥手段が、
内部に前記石炭を供給される本体と、
加熱された乾燥用ガスを前記本体の内部に供給する乾燥用ガス供給手段と
を備え、
前記第一のラジカル捕捉剤供給手段が、
前記ラジカル捕捉剤を内蔵すると共に前記乾燥用ガス供給手段からの前記乾燥用ガス中に前記ラジカル捕捉剤をガス状に含有させるように当該ラジカル捕捉剤を当該乾燥用ガスに供給するものである
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の改質石炭製造装置において、
前記乾燥手段が、
内部に前記石炭を供給される本体と、
加熱された乾燥用ガスを前記本体の内部に供給する乾燥用ガス供給手段と
を備え、
前記第一のラジカル捕捉剤供給手段が、
前記乾留手段で生成した乾留ガスの少なくとも一部を前記乾燥用ガス中に加える第一の乾留ガス分取供給手段を備えたものである
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載の改質石炭製造装置において、
前記ラジカル捕捉剤を含む雰囲気中で前記石炭を圧縮成形するように当該ラジカル捕捉剤を前記圧縮成形手段の雰囲気に供給する第二のラジカル捕捉剤供給手段を備えている
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の改質石炭製造装置において、
前記第二のラジカル捕捉剤供給手段が、
前記乾留手段で生成した乾留ガスの少なくとも一部を前記圧縮成形手段に供給する第二の乾留ガス分取供給手段を備えたものである
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項１】
石炭を乾燥させる乾燥手段と、
乾燥された前記石炭を乾留する乾留手段と、
乾留された前記石炭を圧縮成形する圧縮成形手段と
を備えている改質石炭製造装置において、
水酸基を有する有機化合物からなるラジカル捕捉剤を含む雰囲気中で前記石炭を乾燥させるように当該ラジカル捕捉剤を前記乾燥手段の雰囲気に供給する第一のラジカル捕捉剤供給手段を備えている
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の改質石炭製造装置において、
前記乾燥手段が、
内部に前記石炭を供給される本体と、
加熱された乾燥用ガスを前記本体の内部に供給する乾燥用ガス供給手段と
を備え、
前記第一のラジカル捕捉剤供給手段が、
前記ラジカル捕捉剤を内蔵すると共に前記乾燥用ガス供給手段からの前記乾燥用ガス中に前記ラジカル捕捉剤をガス状に含有させるように当該ラジカル捕捉剤を当該乾燥用ガスに供給するものである
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の改質石炭製造装置において、
前記乾燥手段が、
内部に前記石炭を供給される本体と、
加熱された乾燥用ガスを前記本体の内部に供給する乾燥用ガス供給手段と
を備え、
前記第一のラジカル捕捉剤供給手段が、
前記乾留手段で生成した乾留ガスの少なくとも一部を前記乾燥用ガス中に加える第一の乾留ガス分取供給手段を備えたものである
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載の改質石炭製造装置において、
前記ラジカル捕捉剤を含む雰囲気中で前記石炭を圧縮成形するように当該ラジカル捕捉剤を前記圧縮成形手段の雰囲気に供給する第二のラジカル捕捉剤供給手段を備えている
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【請求項５】
請求項４に記載の改質石炭製造装置において、
前記第二のラジカル捕捉剤供給手段が、
前記乾留手段で生成した乾留ガスの少なくとも一部を前記圧縮成形手段に供給する第二の乾留ガス分取供給手段を備えたものである
ことを特徴とする改質石炭製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２０１９４７（Ｐ２０１１−２０１９４７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６８０６５（Ｐ２０１０−６８０６５）
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【特許番号】特許第４７１９２９８号（Ｐ４７１９２９８）
【特許公報発行日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２４日（２０１０．３．２４）
【特許番号】特許第４７１９２９８号（Ｐ４７１９２９８）
【特許公報発行日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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