各種石炭およびその炭化物のガス化反応に関する基礎的研究

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(1) 炭化物の反応性:昨年度は高島炭炭化物(1,000℃)のガス化過程をSEMによりin situ方式で観察した結果、炭化物のガス化反応はそのintrinsicchenical reactivityが著しく小さくない限り、ほとんど外部表面で進行するものであって、孔隙内反応の寄与は小さいものであると推察した。本年度はBlue Creek炭(C%90)および太平洋炭(C%78)を追加して同様の観察を行うとともに、ガス化の進行に伴う内部孔隙構造の変化状況をガス吸着法によって追跡して検討を加えた。高島炭炭化物を酸素プラズマで30%ガス化しても細孔の発達はほとんどみられなかったが、【CO_2】でガス化すると細孔が発達して比表面積は大きくなり、その程度は950℃よりも850℃で著しかった。このように950℃における【CO_2】ガス化では、完全に拡散律速と考えられる酸素プラズマの場合とは異なるが、850℃におけるよりは化学反応性の寄与率は明らかに小さいことが示された。Blue Creek炭についても1,050℃以上で同様のことが認められたが、これはBlue Creek炭が高島炭よりも石炭化度が高いことによるものであると考えられる。一方太平洋炭については、ガス化の進行に伴って反応による侵蝕とは別に新しい亀裂が生じ、これらの粘結性コークス(前述の2炭種)とその反応性を同列の基準で論ずることは危険であることが判った。(2) 多孔性炭素粒の流動特性:各種炭化物の流動状況を大型装置と小型装置で比較すると、流動特性値の絶対値は異なるが、その傾向は全く同じであることが確認できた。粒子形状係数(Φs)と流動時空隙率(Emf)の関係においても同様のことが指摘されたが、大型と小型のΦsの値を比較すると、モデル物質については両者の間に差異はないが、炭化物粒子にあっては大型の方が小さくなった。さらに混合物を流動させると、porosityの大きな粒子がセル上層部にきわめて速やかに集約され、この傾向は特に表面の荒い炭素粒ほど著しいことを認めた。