JPH0142993B2 - - Google Patents

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JPH0142993B2
JPH0142993B2 JP9738580A JP9738580A JPH0142993B2 JP H0142993 B2 JPH0142993 B2 JP H0142993B2 JP 9738580 A JP9738580 A JP 9738580A JP 9738580 A JP9738580 A JP 9738580A JP H0142993 B2 JPH0142993 B2 JP H0142993B2
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JP
Japan
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coal
lignite
solvent
liquefaction process
water
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JP9738580A
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English (en)
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JPS5723679A (en
Inventor
Hikoo Matsura
Michio Kurihara
Tatsuo Hara
Fuminobu Ono
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Development Co Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Electric Power Development Co Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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Publication date
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石炭液化の前処理または前液化工程
に適した石炭・溶剤ペーストの製造方法、詳しく
は褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭などの石炭、とくに低
廉な褐炭を有効に利用するため、褐炭などの石炭
(以下、褐炭と略記する)を非蒸発脱水処理した
後、脱水褐炭と液化工程からの循環溶剤とを湿式
ミル装置に供給して粒度調製を行いつつ、軽度な
熱分解を生じさせてカルボキシル基などを減少さ
せることにより、本液化工程における経済性およ
び収率の向上をはかるようにした石炭(褐炭)・
溶剤ペーストの製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
従来から、水分を多量に含有する石炭を液化さ
せて有効利用する技術は、既に一般に知られてい
る。とくに、低廉な褐炭を有効に利用し液化油収
率を向上させることは、褐炭液化油のコストを引
き下げ、資源の有効な利用法になる。
〔発明が解決しようとする課題〕
褐炭はカルボキシル基(―COOH基)、水酸基
(―OH基)、カルボニル基(―CO基)などの官
能基の形で酸素を多量に含有し、これらの親水性
官能基の存在により毛細管中に多量の水分を含有
し、一部の褐炭は含水率が約60重量%にも達する
場合がある。このため褐炭を直接水添液化する
と、液化溌応工程においてカルボキシル基などが
熱、水素などによつて離脱し、二酸化炭素および
水蒸気が発生して、水添液下の際の水素消費量を
大きくし経済性を悪くするとともに、液化反応生
成物が多量の二酸化炭素や水蒸気を含むために液
下油収率が低下し、さらにこれら副産物の処理費
用が大であるという不都合があつた。
また褐炭を非蒸発脱水して水分60〜70重量%か
ら20重量%前後にすると、脱水褐炭の気孔率が50
〜70%と大きくなり、この脱水褐炭を液化溶剤で
ある循環溶剤と混合してスラリを調製する段階
で、粘度が非常に大きくなつて、褐炭・溶剤比の
向上が困難であり、またスラリ調製段階で触媒添
加を行うような場合、触媒は気孔率が大きいの
で、さらに粘度が大きくなり、液下反応に必要な
高圧を得るための昇圧ポンプに問題が生じて連続
運転性が損われるなどの不都合があつた。第1図
は、本発明者らが行つた試験の結果を示す曲線図
で、粉体と溶剤とでスラリを調製する際におけ
る、粉体添加量とスラリ粘度との関係を示してい
る。実線は、コークス粉などの高気孔率(60〜70
%)の微粒粉体と重質油とでスラリを調製した場
合、破線は、石炭などの低気孔率(10%以下)の
微粒粉体と重質油とでスラリを調製した場合を示
している。第1図において、粉体添加量をたとえ
ば40重量%とすると、高気孔率スラリは、低気孔
率スラリの約3倍の粘度になることがわかる。
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、ス
ラリ調製段階において、石炭・溶剤系の軽度な熱
分解反応を生じさせ、石炭粒子を完全に溶解させ
てペーストを調製し、残留水分、含有炭酸類を除
去することにより、気孔率の高いスラリ状で高粘
度になり易い石炭を低溶剤比でも処理することが
でき、かつ液化工程における液化油収率を向上さ
せることができる石炭・溶剤ペーストの製造方法
を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕
上記の目的を達成するために、本発明の石炭・
溶剤ベーストの製造方法は、水分を多量に含有す
る石炭を原料とする石炭液化工程において、石炭
を水蒸気または高温水により高圧下にて加熱して
非蒸発脱水を行つた後、脱水石炭と液化工程から
の循環溶剤とを湿式ミル装置に供給し液化工程に
適合した粒度調製を行いつつ、常圧下、温度250
〜450℃、反応時間0.2〜2時間の条件で軽度な熱
分解を行わせて、液化反応器に供給可能な粘度を
有する石炭・溶剤ペーストを調製し残留水分、含
有炭酸類を除去するものである。
従来の石炭の液化工程における予熱は、循環溶
剤自身の持つ熱により供給微粉炭を予熱する(こ
の場合70〜80℃)ものである。また、高水分の褐
炭等を液化工程に送る場合、液化反応塔で必要な
430〜500℃の熱をスラリに与えるため、加熱炉に
て加熱するが、脱水褐炭は20重量%位の水分を含
んでおり、加熱炉内での水蒸気分圧上昇防止のた
め、別に予熱炉を持ち水分の蒸発フラツシユ等の
手段で水分を除去しておく必要がある。
通常、予熱炉とは、上記の目的のものであり、
この予熱炉では、水分の蒸発に必要な100℃以上
150℃位までの温度領域で実施されるのが通常で
ある。しかし、高水分褐炭を非蒸発褐炭を非蒸発
脱水し、そのまま微粉砕しても気孔率の大きさは
変らず、上記の通常操作では、高濃度スラリは製
造し得ず、液化収率の低下を余儀なくされ、ま
た、上記の操作温度では、褐炭に含まれる水分を
形成するヘテロ原子を完全に追い出すことは不可
能である。
本発明の場合は、塊状非蒸発脱水褐炭と循環溶
剤とを、ボールミル内で粉砕・混合しながら、液
化反応温度より低く、従来の予熱温度より高い温
度で時間をかけて軽度な熱分解を生ぜしめ(軽度
なソリボリシス反応に近い)、褐炭中の水分をヘ
テロ原子の形で蒸発させ分離し、水分のない石
炭・溶剤ペースト(膨潤炭に近い)を作り、次工
程の加熱炉へ導き、液化所定温度に昇温し水添反
応塔へ送るものである。
したがつて、従来の液化における予熱は水分除
去のためであり、次工程の加熱炉での熱負荷が大
きいが、本発明の方法の場合は、軽度熱分解炉に
熱負荷をかけ、加熱炉での熱負荷を軽減するもの
である。前述の如く、褐炭中の残留水分の原因で
あるカルボキシル基、水酸基、カルボニル基など
のヘテロ原子は、従来の蒸発・フラツシユ法では
取り去ることは困難で、褐炭自身を軽度に熱分解
することにより、始めて完全除去し得るものであ
り、液化収率向上のためには重要な手法である。
本願明細書において、軽度と称したのは、通常
熱分解450〜500℃では熱分解による液の生成とと
もに、ガスの発生や重質分生成もともなうため、
ガス・重質分の発生のない熱分解温度で、時間を
かけて溶剤と反応さす(常圧であるため)と云う
意味で、軽度と云う表現を用いたもので、予熱と
云う主旨とはかけ離れており、むしろ、2段液化
法で1段目の常圧低温液化と表現してもよいもの
である。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第2図は本発明の製造工程の一例を示
している。水分を多量に含有する褐炭(原炭)は
まずクラツシヤで粗粉砕され、ついで水蒸気また
は高温水により高圧下にて加熱されて非蒸発脱水
処理された後、常圧下にて脱水褐炭と水とに分離
される。褐炭は前述のようにカルボキシル基、水
酸基、カルボニル基などの官能基の形で酸素を含
有し、これらの親水性官能基の存在により毛細管
中に多量の水分を含有しているので、水分が蒸発
し得ない非蒸発雰囲気、たとえば飽和水蒸気雰囲
気で昇温させると、カルボキシル基などの官能基
が分解して二酸化炭素を主体とした分解ガスを発
生するとともに、水分が液状で離脱する。したが
つて蒸発潜熱を与えなくても脱水することがで
き、脱水された水分と原料褐炭の加熱に使用され
た水蒸気の凝縮水との混合物(熱水)の熱回収も
可能であり、かつ原料褐炭中の酸素含有率が低下
するので、液化工程で添加する水素の消費量を低
減することができるなどの利点がある。脱水褐炭
は液化工程からの循環溶剤とともに、ボールミル
装置などの湿式ミル装置に供給され、液化工程に
適合した粒度調製が行われつつ、この粒度調製工
程と並行して常圧下、温度250〜450℃、好ましく
は350〜430℃、反応時間0.2〜2時間、好ましく
は0.5〜1.5時間の条件で軽度な熱分解が行われ、
すなわち湿式粉砕・熱分解が行われて、液化反応
器に供給可能な粘度を有する石炭・溶剤ペースト
が調製される。なお湿式粉砕・熱分解の際に、非
蒸発脱水でとりきれなかつた二酸化炭素および水
蒸気が、熱分解により離脱し褐炭中のヘテロ原子
を放出し、褐炭のグレードを向上させることがで
きる。ついで褐炭・溶剤ペーストに水素を添加
し、さらに予熱して反応器内で液化し、反応生成
物を分留し、その留出油の一部または/および反
応生成物の一部を前記循環溶剤として使用する。
この場合、留出油または/および反応生成物の熱
量を有効に利用することができるので、きわめて
熱経済的であるという利点がある。
第3図は湿式ミル装置、すなわち湿式粉砕・熱
分解装置の一例を示している。1は加熱炉で、こ
の加熱炉1内に円筒状の湿式ボールミル2が配置
されている。この湿式ボールミル2の一端には供
給スクリユー3が接続され、湿式ボールミル2の
他端には中間タンク4が接続されている。脱水炭
投入口5から投入される粗粉砕脱水炭および溶剤
入口6から導入される循環溶剤は、供給スクリユ
ー3により混合されながら湿式ボールミル2内に
供給され、ここで粉砕、混合されるとともに、所
定温度に加熱されて熱分解される。すたわち褐炭
に含まれる残留水分およびカルボキシル基などに
基因する二酸化炭素を除去処理する。湿式ミル装
置で調製された褐炭・溶剤ペーストは、中間タン
ク4内に流入して一旦貯留され、ついで高圧ポン
プ7にて予熱器、反応器(図示せず)へ送られて
液化される。湿式粉砕・熱分解工程にて発生する
ガスは、中間タンク4の上部から抜き出されてコ
ンデンサ8に導入され、このコンデンサ8内で凝
縮した液体のうち油分は中間タンク4に戻され、
水分は水分抜出管9により系外に抜き出され、同
時に二酸化炭素、硫化水素などの酸性ガスは酸性
ガス抜出管10により系外に抜き出される。11
は中間タンクに接続された循環ポンプ、12は加
熱炉のバーナ、13は加熱炉の排気口である。
本発明において湿式ボールミルを用いるのは、
湿式ボールミルは褐炭を液化工程に必要な粒度に
調製しつつ、軽度な熱分解を生じさせるに適合し
た構造であり、粉砕兼適度な混合効果を与え、し
かも連続的に処理し得るからである。本発明の方
法を液化前処理として利用する場合、従来の固
液・気相3成分からなる均一混合を保ちつつ液化
する方法に比べて、ペースト・気相のみの処理に
なり、とくに固体に神経を使う必要がなくなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の方法は、湿式粉
砕・熱分解工程において褐炭に含まれる残留水分
およびカルボキシル基のようなヘテロ原子を、本
液化工程の前に予め除去するものであるから、本
液化工程における液化油収率を向上させることが
できるとともに、水素消費量を低減することがで
きるなどの効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図は粉体と溶剤とでスラリを調製する際に
おける粉体添加量とスラリ粘度との関係を示す曲
線図で、実線は高気孔率スラリ、破線は低気孔率
スラリを示している。第2図は本発明の方法の一
例を示す製造工程図、第3図は湿式粉砕・熱分解
装置の一例を示す説明図である。 1…加熱炉、2…湿式ボールミル、3…供給ス
クリユー、4…中間タンク、5…脱水炭投入口、
6…溶剤入口、7…高圧ポンプ、8…コンデン
サ、9…水分抜出管、10…酸性ガス抜出管、1
1…循環ポンプ、12…バーナ、13…排気口。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 水分を多量に含有する石炭を原料とする石炭
    液化工程において、石炭を水蒸気または高温水に
    より高圧下にて加熱して非蒸発脱水を行つた後、
    脱水石炭と液化工程からの循環溶剤とを湿式ミル
    装置に供給し液化工程に適合した粒度調製を行い
    つつ、常圧下、温度250〜450℃、反応時間0.2〜
    2時間の条件で軽度な熱分解を行わせて、液下反
    応器に供給可能な粘度を有する石炭・溶剤ペース
    トを調製し残留水分、含有炭酸類を除去すること
    を特徴とする石炭・溶剤ペーストの製造方法。
JP9738580A 1980-07-16 1980-07-16 Preparation of paste of coal and solvent Granted JPS5723679A (en)

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