石炭の用途とは? 石炭ガスとは?

石炭は、石油とともに古くから燃料として使われてきました。
現在は、電力や石油・天然ガスなどの利用がさかんになってきたために
燃料としての石炭の重要性は少なくなりました。

しかし、石炭は、燃料としてだけでなく
石油・天然ガスとともに、化学工業の原料として、現在でも使われています。




石炭の乾留

石炭を細かく砕いて試験管に入れ、ガラス管のついた栓をした装置をつくり
ガスバーナーで熱します。
はじめは無色の気体がでますが、しばらくして黄色い煙がではじめます。
この煙に火をつけると勢いよく燃えます。

さらに熱し続けると、煙の色が黄色からうすい紫色にかわります。
この煙もよく燃えます。さらに熱し続けて
煙のでが悪くなったらバーナーの火を消します。

試験管を観察すると、底に黒灰色の硬いかたまりが残り
試験管の入口には黒くてねばり気のある液状の物がたまっています。

このとき、はじめにでてきた無色の気体は水蒸気や二酸化炭素です。
黄色い煙はタールの蒸気をふくんだ石炭ガス
うす紫色の煙は水素をたくさんふくむ石炭ガスです。
また、試験管に残った固体はコークス、液体はタールです。

このように石炭を蒸し焼きにすることを石炭の乾留といいます。
石炭を乾留すると、石炭ガスを発生して、コークスとタールができます。

石炭の乾留は、温度が300℃ぐらいからはじまります。
分解の進み方は温度が上がるにつれて激しくなり
500℃ぐらいでガスやタールがもっともよく発生し、600℃になると
タールはでつくしてしまいます。

しかし、コークスの中には、まだガスになる成分が分解せずに残っているので

600℃以上に温度が上がっても、ガスはでます。
そして1000℃ぐらいで、ガスはほとんどでつくしてしまいます。

乾留のうち、600℃ぐらいで乾留するのを低温乾留といい
1000℃ぐらいで乾留するのを高温乾留といいます。

高温乾留は古くからおこなわれている重要な方法で
現在でも、都市ガスエ業・コールタールエ業・製鉄業などでさかんに使われています。

高温乾留では、弱粘結炭か強粘結炭を原料とします。
高温乾留でできるガスは、石炭ガスまたはコークス炉ガスとよばれます。

タールはコールクールとよばれ、低温乾留の場合よりとれる量は少ないのですが
高温のために成分の炭化水素が変化して、ベンゼン系炭化水素を多くふくんでいます。

乾留をおこなうには、ふつう、耐火レンガでつくった容器の中に石炭を入れ
外側から熱します。高温乾留を、大規模におこなう装置としては
コークス炉が使われています。



石炭ガス

石炭ガスの成分は、水素40~50パーセント、メタン30~40パーセント
一酸化炭素7~10パーセント、重炭化水素(エタンやエチレン)3~7パーセントで
そのほか二酸化炭素や窒素・酸素なども、少しですがふくまれています。

現在、製鉄会社では、石炭ガスを平炉・コークス炉などの燃料として使っています。
また都市ガスエ業では、石炭ガスを都市ガスの主成分として利用しています。

むかしは、都市ガスとして石炭ガスをそのまま使っていましたが
最近では、石炭ガスのほかに、発生炉ガス・増熱水性ガス・油ガス・LPガス(液化石油ガス)・天然ガスなども利用されるようになりました。

そのため、都市ガスの成分としては、石炭ガスの割合は減ってきましたが
それでも40パーセント以上をしめています。

石炭ガスは水素を多くふくむので、合成化学工業の原料として利用されます。
最近では、製鉄工場であまった石炭ガスを原料として利用する化学工業が
いくつもできました。







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