JPH03243691A - 酸型酸化鉄触媒を用いる石炭と歴青物質との共液化方法 - 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】 （技術分野） 本発明は、酸型酸化鉄触媒を用いる石炭と歴青物質との
共液化方法に関するものである。

（従来技術及びその問題点） 石炭の液化は、石炭の複雑な構造を熱分解させてガソリ
ンやナフサ、加えて、ジーゼル油やジェット燃料といっ
た液体燃料を効率よく製造することを主な目的として行
われるものである。石炭の主たる化学構造は芳香族類で
あるため熱分解によってラジカルを生成し易い。反応系
内で熱分解ラジカルをそのまま放置すれば一旦生成した
熱分解ラジカルはラジカル間で再結合して安定化し、原
料石炭より大きな分子量を持つ化合物を生成する、いわ
ゆる、コーキング現象を引き起こすため目的には沿わな
くなる。このコーキング現象を避けて目的を達成するた
めには熱分解ラジカルに水素を添加してラジカルの安定
化を行うことが不可欠である。

ラジカルの水素添加には２つの方法がある。その１つは
高圧水素ガス共存下で石炭の熱分解を行ってラジカルを
水素ガスによって水素添加する方法で、他の１つはあら
かじめ水素化処理して水素を富化させた溶媒を用い、こ
の溶媒の水素によってラジカルの水素添加を行う方法で
ある。

実際の石炭液化法は高圧水素ガスと水素富化溶媒とが共
存している系で行なわれている。このため、反応後、水
素を放出してしまった溶媒を回収して再び水素化処理を
行ってその水素共与性を高めるための溶媒循環プロセス
が必要になる。

一方、石炭を歴青物質と共に共液化する方法が知られて
いる。この共液化の目的は石炭液化で行っている溶媒循
環プロセスを省略してプロセスを筒素化することにある
。すなわち、歴青物質は、それ白身、水素／炭素（Ｈ／
Ｃ）原子比が高く、既に、十分に水素富化された化合物
であるため、歴青物質を水素供与性溶媒として用いるな
らば改めてその水素化前処理を必要としないからである
。

このようなプロセスが有効に機能するにはそのプロセス
に適した触媒の共存が不可欠である。これまで用いられ
てきた触媒といえば、酸化鉄−硫黄系、赤泥−硫黄系並
びに天然硫化鉄や合成硫化鉄系等の硫化物系触媒がその
主なものである。

しかしながら、このような硫化物系触媒では未だ満足す
べき結果は得られていない。

（発明の課題） 本発明は、石炭と歴青物質を共液化する方法において、
高活性の触媒を用いることにより、その共液化反応を効
率よく行う方法を提供することをその課題とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記課題を解決すへく鋭意研究を重ねた
結果、酸型酸化鉄触媒を用いることによりその課題を解
決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、酸型酸化鉄触媒を用いるこ
とを特徴とする石炭と歴青物質の共成化方法が提供され
る。

本発明で用いる歴青物質としては、石油系及び石炭系の
アスファルトやピッチ、石油の蒸留残渣、負 タールサントビチューメン、真岩油等が挙げられる。歴
青物質は、水素／炭素原子比（）ｌ／Ｃ原子比）の高い
ものが好ましく、一般には、Ｈ／Ｃ原子比が１．５以上
のものが有利に用いられる。石炭としては、従来一般に
用いられている泥炭や、褐炭、亜歴青炭、歴青炭が用い
られる。石炭と歴青物質の使用割合は、石炭１００重量
部に対し、歴青物質１００〜２，０００重量部、好まし
くは１５０〜１，０００重量部の割合である。

本発明で用いる酸型酸化鉄触媒は硫酸第２鉄に鯖を混合
し、これを水に溶解させた後、加熱し、得られた沈殿を
濾過し、水洗し、乾燥及び焼成することによって製造す
るもので、アンモニア水やか性アルカリを用いる従来法
とは異る方法で得ることができる。焼成温度は、３５０
〜７５０℃、好ましくは４００〜５００℃である。

本発明の触媒を用いる石炭及び歴青物質の共液化は、従
来公知の方法に従って実施することができる。この場合
、水素圧力は１０〜３０ＭＰａ、好ましくは１５−３５
−３Ｏであり、反応温度は３５０−５２７℃、好ましく
は４００〜４５０℃である。反応時間は、３０〜９０分
間、好ましくは４０〜６０分間である。

（実施例） 次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１ １００ｇの硫酸第２鉄含水塩と２５０ｇの尿素とを混合
しこれを脱イオン水に溶解して全量を２リツトルにする
。この水溶液を温浴中で９０℃以上に加熱する。望まし
くは、９３−９５℃で２時間以上加熱すると褐色の沈で
んが沈降してくる。これをろ過、水洗し、得られたケー
キを一旦１２０℃で数時間乾燥した後、電気炉で５００
℃、３時間加熱すると約５０５０−７Ｏ／ｇの表面積を
有する赤褐色の酸型酸化鉄触媒が得られる。走査型電子
顕微鏡で観察するとこの触媒は直径約２−３ミクロンの
比較的均一なビーズ型粒子から成っていることが特徴的
である。

次に、前記で得た酸型触媒を用いて以下のように石炭−
ビチューメンの共液化反応を行った。

実験装置として電気炉加熱方式の５００ｍ１振どう式オ
ートクレーブを用い、これに所定量の石炭、ビチューメ
ン、触媒及び水素ガスを充填して一定の昇温速度で反応
温度まで昇温した後、一定時間反応温度に保持して十分
に反応を進行させる。反応終了後、ただちに電気炉の加
熱を停止して放冷する。この場合に用いた反応条件を以
下にまとめた。ただし、触媒（ａ）及び触媒（ｂ）は公
知触媒で、本発明による酸型酸化鉄触媒（ｃ）との比較
のための触媒として用いた。

反応条件： 石炭：バトルリバー炭（１０ｇ） 歴青物質：コールドレイク産 タールサントビチューメンの 減圧ボトム油（１５ｇ）、沸点域、５２４℃以上 触媒（ａ）：赤泥（２，５ｇ）及び硫黄（０’、２５ｇ
）触媒（ｂ）二二硫化鉄（１，４９ｇ） 触媒（Ｃ）　：　！Ｉｔ型酸型鉄化鉄触媒、７５ｇ）水
素初圧：　１００Ｋｇ／ｃｍ 反応圧：最大２２０Ｋｇ／ｃｍ２ 昇温速度＝３℃／ｍｉｎ 反応温度＝４５０℃ 反応時間＝６０分間 次に、反応生成物の分析方法について以下に示す。

反応生成物を室温でトルエン抽出してトルエン可溶分（
ＴＳ）と不溶分（ＴＩ）とに分別する。

（ＴＩ）分を電気炉で焼成して灰分量を求め、灰分基準
の反応率の計算に資した。

（ＴＳ）分は室温で正ヘキサン抽出して正ヘキサン可溶
分（ＴＳ−Ｈ５）と不溶分（ＴＳ−ＨＩ）とに分別する
。

（ＴＳ−Ｈ５）分は蒸留ガスクロマトグラフィーによっ
て５留分（沸点２００℃以下、２００℃−３２５℃、３
２５℃〜４００℃、４００℃〜５３８℃及び５３８℃以
上）に分割して反応結果を評価した。

前記のように反応を行って得られた反応生成物の分析結
果を使用した触媒との関連で表−１に示す。

また、表−２に（ＴＳ−Ｈ５）分の蒸留分割の結果を示
す。

表−１ 表−２ 〔発明の効果〕 以上の実施例に示した実験結果かられかるように、本発
明による酸型酸化鉄触媒を用いることにより、従来の触
媒では達成することが出来なかった石炭及び歴青物質中
のプレアスファルテンのような高沸点化合物を分解して
（ＴＳ−Ｈ５）分に示されるような低沸点化合物を効率
よく得ることが出来る。加えて、分解によるガス量の生
成も少ないため消費した高価な水素ガスの有効利用率も
高めることが出来る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸型酸化鉄触媒を用いることを特徴とする石炭と
   歴青物質との共液化方法。