JPH03181593A - 石炭の液化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は液化生成油の収率向上をはかる石炭の液化方
法に係り、石炭液化プロセスにおける固液分離工程での
液化残渣の分離を蒸留塔により安定かつ効率的に行うこ
とを可能とした石炭液化方法に関する。

従来の技術 石炭の液化プロセスは、石炭の液化を行なう液化反応工
程、その液化生成物のうちスラリーがら液と残渣を分離
する固液分離工程、および液化生成油の一部に水素を付
加して液化に適した溶剤に。

改質する溶剤水素化工程がら構成されている。

液化反応工程では、石炭と液化促進触媒、および液化生
成油を主成分とする液化用溶剤が供給され、水素加圧下
で石炭の液化が行なわれる。

固液分離工程では、液化生成物のうちガス、水を分離し
た後のスラリーがら液と残渣を分離し、さらにその液を
分別して一部を液化用溶剤として循環使用する。

溶剤水素化工程では、上記液化用溶剤および水素化促進
触媒が供給され、水素加圧下で液化用溶剤に水素が付加
されて液化に適した性状に改質される。

このような石炭の液化プロセスは、ぞの建設費が高価な
こと、１炭種でプロセスに供する多量の石炭の確保が困
難なこと等から、広範囲の石炭に対して適用可能である
ことが望まれる。

また、石炭の液化プロセスでは、固液分離工程での液化
残渣の分離を安全かつ効率的に行なうことが、液化生成
油の収率向上を図るために必要である。

従来、固液分離方法としては、濾過法、重力沈降法、お
よび遠心分離法等が用いられていたが、濾過法では濾過
速度とフィルターの目詰りの問題、重力沈降法は沈降速
度と分離効率の問題、遠心分離法では分離効率の問題が
それぞれ解決されないために、いずれも実用化には至っ
ていない。

このため、固液分離方法して一般的に蒸留法が用いられ
ている。

発明が解決しようとする課題 液化スラリーの固液分離方法として採用されている蒸留
法は、蒸留塔底部より抜き出す残渣の流動性を確保する
ため、若干の液化生成油を液化残渣に混入させる必要が
ある。

特に、高灰分で液化残渣の生成量が少ない石炭を液化す
る場合には、蒸留塔底部抜出し残渣の灰分が３５重量％
以上になると流動性が著しく低下するため、蒸留塔の分
離効率を低下させて多量の液化生成油を液化残渣に混入
させる運転を余儀なくされ、このために液化生成油収率
が減少するという問題を有する。

この問題を解決する方法として、液化プロセス供給前に
比重分離等によって石炭の灰分を除去する方法、あるい
は蒸留に先立って遠心分離等によって液化スラリー中の
灰分を除去して蒸留塔底部抜出し残渣の流動性を改善す
る方法が考えられる。

しかし、石炭の灰分を除去する方法では、プロセスに供
給する石炭量以上の処理能力を有する新たな設備を必要
とし、また液化スラリー中の灰分を除去する方法では、
遠心分離操作における液化生成油の損失量が多くなるた
め、いずれも広範囲の石炭に対して安定かつ効率的な分
離操作を行なうことが困難であった。

この発明は、このような実情よりみて、蒸留に先立って
遠心分離によって液化スラリー中の灰分を減じて蒸留塔
に導入する方式における問題を解決すべく、広範囲の石
炭に対して安定かつ効率的な分離操作が可能な２段固液
分離方法によって液化生成油収率の向上がはかられる石
炭液化方法を提案しようとするものである。

課題を解決するための手段 この発明者らは、前記事実を踏まえて鋭意検討した結果
、蒸留塔入側で液化スラリーを軽度に遠心分離した後蒸
留することによって、蒸留塔底部より抜き出す残渣の灰
分含有率を２０〜３５重量％に制御することが可能とな
り、さらに遠心分離後の灰分を多く含む成分に液化反応
工程で生成した水を添加して再度遠心分離することによ
って、灰分等の固体に付着した液化生成油の回収が可能
となることを見い出した。

すなわち、この発明は、固液分離工程における遠心分離
機による第１段の軽度な分離操作と、この分離成分の処
理能力を有する蒸留塔による第２段の分離操作からなる
２段固液分離方法に特徴を有するもので、その要旨は、
液化スラリーを遠心分離機によって、液化生成油を多く
含みかつ蒸留塔で底部抜き出し残渣の灰分含有率が２０
〜３５重量％となるように軽度に脱灰された灰分の少な
い成分と、灰分を多く含む成分とに分離し、このうち灰
分の少ない成分を蒸留塔に供給して固液分離することを
特徴とし、また遠心分離後の灰分を多く含む成分は、液
化反応工程で生成した水を添加して再度遠心分離した後
、遠心分離後の灰分の少ない成分を蒸留塔または気液分
離器等の液化生成油分離装置に供給して液化生成油分を
回収することを特徴とする石炭の液化方法である。

作　　　　用 液化スラリーを遠心分離するに際し、蒸留塔底部より抜
出す残渣の灰分含有率が２０〜３５重量％になるように
遠心分離機を制御することとしたのは、蒸留塔底部抜出
し残渣の灰分含有率が２０重量％未満になると、蒸留塔
操作温度における粘度が１ｐｏｉｓｅ以下になり、通常
の残液抜き出しポンプでは取り扱えなくなり、他方、３
５重量％を超えると前記したごとく、蒸留塔底部抜出し
残渣の流動性が著しく低下し、多量の液化生成油を液化
残渣に混入して灰分含有率を低下させる運転を予備なく
されるためである。

この発明では、石炭液化スラリーを遠心分離機による第
１段の軽度な分離操作により灰分の少ない灰分と灰分を
多く含む灰分とに分離し、灰分の少ない成分を蒸留塔に
よる第２段の分離操作により固液分離するので、蒸留塔
底部抜出し残渣の流動性が低下することがなくなり、安
定がっ効率的な分離操作が可能となる。

第１段の遠心分離機で生じた灰分を多く含む灰分は、液
化反応工程で生成した水を添加して再度遠心分離したの
ち、当該成分中の液化生成油分を回収するので経済的で
ある。

実　　　施　　　例 第１図はこの発明の一実施例装置を示すフローシートで
あり、（１）は石炭スラリー調製槽、（２〉は予熱器、
（３）は液化反応塔、（４）は高温気液分離器、（５）
は遠心分離機、（６）は蒸留塔、（７〉は溶剤水素化反
応塔、（８ンは低温気液分離器をそれぞれ示す。

先ず、石炭（１０）と液化促進触媒（１１）および液化
用溶剤（１２）を石炭スラリー調製槽（１）に供給して
石炭スラリーを調製する。この石炭スラリーにおける各
重量比は、公知の条件と大差はなく、好ましくは石炭１
ｋｇに対して液化促進触媒１０〜５０ｇ、液化用溶剤１
〜２ｋｇである。

次に、この石炭スラリーを予熱器（２）に供給して加熱
した後液化反応塔（３〉で液化し、液化反応物を高温気
液分離器（４）と低温気液分離器（８）でガス（Ｇｌ）
、水（Ｈｌ）およびスラリー（Ｓ　Ｌ）に分離する。

なお、液化反応条件は、特に限定されずに従来から用い
られている条件で良く、好ましくは反応温度４３０−４
６０℃、反応圧力１５０〜１９０ｋｇ／ｃｍ”Ｇ、反応
時間０．５〜２．０ｈ程度である。

続いて、高・低温気液分離器によりガス、水を分離した
後の液化スラリー（Ｓｌ）を遠心分離機（５）に供給し
、液化生成油を多く含みかつ蒸留塔で底部抜出残渣の灰
分含有率が２０〜３５重量％となるように軽度に脱灰さ
れた灰分（Ｓ２）と、灰分を多く含む灰分（Ｓ３）とに
分離し、このうち灰分（Ｓ２）を蒸留塔（６）に供給す
る。

この成分（Ｓ２）の灰分含有率は、供給する蒸留塔の分
離性能によって異なるが、従来から用いられている減圧
蒸留塔または水蒸気蒸留塔の場合は２０重量％以下、好
ましくは５〜１０重量％程度である。

なお、成分（Ｓ２）の灰分含有率が２０重量％以上にな
ると、蒸留塔底部抜出し残渣の灰分含有率が３５重量％
以上になるので好ましくなく、また当該成分（Ｓ２）の
灰分含有率が著しく低下すると、成分（Ｓ３）に混入す
る液化生成油量が著しく増加し、第２次の遠心分離負荷
が大きくなると共に液化生成油の損失量が多くなるため
好ましくない。

一方、灰分を多く含む成分（Ｓ３）は、液化反応工程で
生成した水を添加して再度遠心分離した後、蒸留塔（６
）または低温気液分離器（８）等の液化生成油分離装置
に供給する。このとき、成分（Ｓ３）に液化反応工程で
生成した水を加えることによって、液相の比重が低下し
て分離効率が向上すると共に、水に溶解する液化生成油
分の回収が期待出来る。

蒸留塔（６〉では、これらを固液分離して液化生成油（
Ｓ）と灰分含有率２０〜３５重量％の液化残渣（Ｓ′）
とに分離し、生成油（Ｓ）のうち一部を溶剤水素化反応
塔（７）に供給する。

次に、第１表に分析値を示すカナダ産バドルリバー炭を
用いて、第２表に示す反応条件で液化実験を行なった結
果について説明する。

まず、得られた液化スラリーを遠心分離機を通さずに蒸
留塔に供給して、蒸留塔のみで固液分離を行なった。

このとき、底部より残渣の抜き出しが不能となるまで蒸
留塔の熱負荷を徐々に高めながら定期的に残渣を採取し
、蒸留塔操作温度における粘度を測定した結果を第２図
に示す。

第２図より、蒸留塔の熱負荷が高くなり底部抜き出し残
渣の灰分含有率が高くなるにつれて粘度が上昇し、灰分
が３５重量％を超えると底部抜出しポンプの能力を超え
、４０重量％になると抜き出し不能となることが認めら
れる。

次に、液化スラリーを遠心分離機に供給して軽度に遠心
分離した後、灰分の少ない成分（ｓ２）を蒸留塔に供給
し、灰分を多く含む成分（ｓ３）は液化反応工程で生成
した水を加えて、再度遠心分離した後この灰分の少ない
成分を蒸留塔に供給して、２段固液分離方法を実施した
。

このとき、液化スラリーの遠心分離時間を変化させて、
灰分含有率の異なる成分を作成して蒸留塔に供給し、そ
のときの蒸留塔底部抜出し残渣の灰分含有率と、遠心分
離後の成分（ｓ３）生成量との関係を調査した結果を第
３図に示す。

第３図より、成分（Ｓ２＞の天分含有率が高くなるにつ
れて蒸留塔底部抜出し残渣の灰分含有率は減少するが、
第２次の遠心分離が必要な成分（３３）生成量が増加し
、これに液化生成油が多く混入することが認められる。

また、固液分離を蒸留塔のみで行なった場合、遠心分離
機を加えた２段固液分離方法のうち第１次遠心分離後の
成分（Ｓ２）のみを蒸留塔に供給した場合、および遠心
分離後の成分（Ｓ３）を第２次遠心分離しその成分（Ｓ
２〉も蒸留塔に供給した場合の、液化生成物収率の比較
を第３表に、蒸留塔抜出し残渣の分析結果を第４表にそ
れぞれ示す。

第３表および第４表より、蒸留塔のみで固液分離を行な
った場合は、液化生成油収率は無水石炭当たり最高３４
．７重量％であったが、このとき蒸留塔底部抜き出し残
渣の灰分含有率は４３．１重量％に達し、まもなく蒸留
塔底部より抜き出し不能となった。

これに対して、遠心分離機を加えた２段固液分離方法を
実施した場合は、第１次遠心分離戒分（Ｓ２）のみを蒸
留塔に供給すると液化生成油収率は３１．６重量％とな
り、蒸留塔のみで固液分離を行なった場合と比べて若干
低下したが、蒸留塔底部より連続的に安定して残渣を抜
出すことが出来た。

さらに、第２次遠心分離戒分（Ｓ３）も蒸留塔に供給す
ると、液化生成油収率は４４．４重量％に達すると共に
、このときの蒸留塔底部抜き出し残渣の灰分含有率は３
０．　ＯｆＥ量％で良好な流動性を示した。

以上の結果より、この発明による２段固液分離方法の有
効性が確認された。

第 表 （ｉｔ％、　ｄｒｙ） 第 表 （重量％〉 発明の詳細 な説明したごとく、この発明は遠心分離機による第１段
の軽度な分離操作と、この分離成分の処理能力を有する
蒸留塔による第２段の分離操作からなる２段固液分離方
法により、液化残渣の性状に対応した安定かつ効率的な
分離操作が可能となるため、広範囲の石炭から高波化生
成油収率を得るために必要な技術的、経済的に好適な液
化プロセスを提供する極めて優れた発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例装置を示すフローシート、
第２図はこの発明の実施例における蒸留塔操作温度にお
ける粘度と灰分含有率の関係を示す図、第３図は同じ〈
実施例における蒸留塔抜き出し残渣の灰分含有率と遠心
分離後の固形成分生成量の関係を示す図である。 １・・石炭スラリー調製槽 ３・・・液化反応塔 ５・・・遠心分離器 ７・溶剤水素化反応塔 ２・・・予熱器 ４・・・高温気液分離器 ６・・・蒸留塔 第２図 第３図 蒸留塔抜き出し残渣の灰分含有率（ｗｔＰろ）自発手続
補正書 １゜ 事件の表示 平底１年 特許願 第３２１９５８号 ２゜ 発明の名称 石炭の液化方法 ３゜ 補正をする者 ４゜ 代 理 人 ５゜ 補正の対象 １、本願明Ｎ５書第１２頁１１行ｒ４３．１重量％」を
ｒ４１．３重量％」と、同第１７行ｒ３１．６重量％」
をｒ３１．９重量％」と、それぞれ補正する。 ２、同明細書第１５頁１５行「遠心分離後の固形成分」
を「第１次遠心分離後の灰分を多く含む成分の」と補正
する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭液化プロセスの固液分離工程において、液化スラリ
   ーを、蒸留塔で沸点５３８℃までの液化生成油と液化残
   渣とに分離するに際し、蒸留塔底部より抜き出す残渣の
   灰分含有率が２０〜３５重量％になるように予め液化ス
   ラリーを遠心分離した後、灰分の少ない成分を蒸留塔に
   供給することを特徴とする石炭の液化方法。 ２ 液化スラリーの遠心分離後の灰分を多く含む成分に液化
   反応工程で生成した水を添加して再度遠心分離し、遠心
   分離後の灰分の少ない成分を液化プロセスに再循環する
   ことを特徴とする請求項１記載の石炭の液化方法。