JPH0823018B2 - 液化用石炭の前処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 産業上の利用分野 本発明は直接液化用原料石炭の前処理方法に関するも
のである。

従来の技術 石炭の液化は、高分子炭素質化合物である固体石炭か
ら液体燃料や合成化学原料を製造する事を目的としたも
ので、これまで数多くの液化方法が提案されている。こ
れらの液化方法はその原理によって直接液化法および間
接液化法の２つに大別される。

このうち直接液化法は、通常高温高圧下で気体水素ま
たは水素添加した溶剤により石炭の熱分解フラグメント
を安定化させるものである。

この場合固体石炭を定量的に高圧反応系に送り込むた
め、通常石炭を先ず微粉砕し溶剤と共にスラリー化す
る。この石炭スラリーを予熱器を経て高温高圧の反応器
に送入し、水素と反応させて液化する。反応器流出物は
減圧してガス成分を除去した後、必要に応じてさらに液
化不溶分や鉱物成分を除去し、最終的に蒸留工程で軽質
油、重質油等に分留する。

このような液化プロセスの工業化において特に問題と
なる事としては、まず石炭中に含有される鉱物成分の存
在に起因する液化プロセス系内の摩耗、固形分の沈積に
よる閉塞及び腐食が挙げられる。

石炭はその賦存状態や採掘条件により異なるが一般に
５〜40％程度の鉱物成分を含んでいる。

摩耗は高圧系の反応器前後で著しく発生し、このため
高圧スラリー送入ポンプや反応後の減圧のために用いる
バルブの材質の選定には特に注意が払われてきた。また
反応器中の固形分の沈積（主にCaの炭素塩の生成のため
と考えられている）に対しては、国内のいくつかのテス
トプラントにおいて反応器下部から定期的に固形分を抜
き出すことによって対処した例がある。

また腐食に関しては米国SRC法のテストプラントにお
ける蒸留塔の塩素による応力腐食割れの報告がある。

これら鉱物成分の存在に起因した諸問題は使用する炭
種によっても異なるが、基本的には液化反応前に鉱物成
分を低減しておくことによって相当改善されることにな
る。

他方一般にこのような液化反応では供給石炭量に対し
て２〜８重量％の水素が消費され、この水素は液化産物
コストの主要な部分を占める。

従って油収率／水素消費量比の向上が大きな問題とな
る。

組織学的に言って、液化反応性の高いビトリニット・
エグジニットグループに比べて反応性の劣るイナーチニ
ットグループの含有量は日本炭の場合の数％のものから
豪州炭の場合の50％以上のものまで極めて広範囲にわた
っている。

そこで液化工程における油収率／水素消費量比の向上
のためには、液化反応性の低いイナーチニットグループ
の低減が有効であると考えられる。

従来鉱物成分含有量の多い石炭は選炭処理がなされて
いるが、この選炭処理は主に鉱物成分の除去を目的に行
われ、選炭された精炭においても一般に５〜15％の鉱物
成分を含んでいる。また液化反応性の低いイナーチニッ
トグループは発熱量回収の見地からコークス用または燃
焼用石炭の前処理においては除去対象とされていなかっ
た。

発明が解決しようとする問題点 本発明者らは、石炭が液化反応性の高いビトリニット
及びエグジニットグループ並びにそれらより反応性の劣
るイナーチニットグループ、さらにこれらに鉱物成分を
加えた４成分から構成されている事に着目し、液化プロ
セスの経済性及び操業性の向上のためにはイナーチニッ
トグループ及び鉱物成分双方の除去が必要と考え、比重
分離法、浮選法、加圧浮選法、水中造粒法等、種々の前
処理方法によって液化用石炭の脱イナーチニット・脱灰
試験を行い、さらに得られた精炭について液化試験を行
って油収率／水素消費量比の向上度合を測定したが、そ
れぞれ一長一短があることがわかった。

例えば比重分離法を用いればイナーチニットグループ
及び鉱物成分双方の含有率を低下させることが可能であ
るが、除去率を高めると精炭回収率が急速に低下する。

原料炭として豪州亜瀝青炭を使用し、水と325メッシ
ュ以下の微細磁鉄鉱との混合により比重を1.39と1.33と
に調整した重液剤を用いた比重分離産物精炭Ａおよび精
炭Ｂとを原料として、３オートクレーブを用い、石炭
試料200g、テトラリン600g、触媒として赤泥10gおよび
イオウ1g、水素初圧70Kg/cm²、昇温速度５℃／分、反応
温度450℃、反応時間60分の条件で水素添加して液化試
験を行った結果を第１表に示す。

灰分除去率を高くするにつれてイナーチニット含有量
も減少し、その精炭を液化した場合の油収率／水素消費
量比は向上するが、灰分除去率を高めると精炭回収率が
急速に低下する難点がある。

浮選法及び加圧浮選法においても同様な傾向が認めら
れた。

次に水中造粒法を用いて同様な試験を行った結果を第
２表に示す。

第２表中の精炭Ｃおよび精炭Ｄは、造粒用添加油とし
て石炭液化溶剤を用い、これを乾燥原料炭に対して40重
量％加え、乾燥原料炭の水中濃度20重量％、造粒攪拌回
転数毎分1600回、造粒時間15分および120分で得たもの
である。

水中造粒法を用いた場合は、灰分除去率を高めること
により精炭回収率の低下はゆるやかであるが、その精炭
を液化した場合の油収率／水素消費量比の向上は全く認
められない。

このように公知の前処理法は一長一短があり、液化プ
ラントの経済性および操業性の改善効果の高い液化用原
料石炭の前処理法としては満足すべきものではない。

発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明による液化用石炭の前処理方法は、原料石炭を
比重分離法に次いで水中造粒法により逐次処理すること
よりなる。

以下本発明の実施態様の一つを第１図により詳細に説
明する。

原料炭はライン20より粉砕機１に供給し、粉砕後５〜
10mm目の振動篩２で篩別して、篩上の石炭はライン21に
より粉砕機１に循環し、篩下の石炭は0.3〜0.7mm目の振
動篩３に供給し、篩下の微粉炭はライン23により排出
し、篩上の石炭はライン24から重液サイクロン（比重分
離器）４に供給し、重液溜７からライン25により送られ
て来る重液剤により低比重の浮揚炭と高比重のズリとに
分離する。

石炭には、ビトリニット、エクジニット等の活性成分
のほか不活性なイナーチニット成分及び灰分が含まれて
いるが、ビトリニット、エクジニット等の活性成分は低
比重の浮揚炭側に濃縮され、不活性なイナーチニット成
分及び灰分は高比重の 側に濃縮される。

低比重の浮揚炭・重液混合物はライン26により脱液洗
浄篩５に送り、ここでライン28から供給される水で洗浄
し、分離された重液剤はライン30により重液溜７に送
る。

高比重の はライン27により脱液洗浄篩６に送り、ライン28から供
給される水で洗浄し、脱液された重液剤はライン33によ
り重液溜７に送る。

また各脱液洗浄篩５及び６での洗浄水による希釈重液
剤はそれぞれライン31により磁化器８を通して濃縮器９
に送る。濃縮器９で濃縮された重液は磁気選鉱機10に送
り重液剤と微粉炭・鉱物質等とに分離する。分離された
重液剤はデンシファイヤー11に送り過剰の水を除いた後
脱磁器12を通して重液溜７に送る。

重液剤としては、磁鉄鉱、黄鉄鉱焼滓、赤泥、硫酸鉄
等の鉄系のスラリーが好ましく、その比重が1.5以下，
好ましくは1.4以下のものを使用するのがよい。

このようにしてライン29からはビトリニット及びエク
ジニット成分が濃縮された浮揚炭が得られるので、これ
をライン23からの篩下炭と共に微粉砕機13で微粉砕し、
造粒機14に送り適当なバインダーを用いて造粒する。第
１図ではライン34から供給される石炭の液化工程で得ら
れた重質油をバインダーとして使用する場合を示してあ
る。

造粒物は脱液篩15で付着した水分及び鉱物質を分離し
た後液化工程へ送る。

一方ライン32からの 研はガス化反応器16に送り、酸素富化ガスで燃焼し、水
性ガラス反応器17でCOを水素に転換し、液化工程に送入
して水素添加反応に使用する。

実施例１ 豪州亜瀝青炭を直径0.5〜5mmに粉砕したものを、重液
剤で処理して比重分離した後、粉砕で生じる約10％の比
重分離では扱えない−0.5mmの篩下炭と合せて微粉砕
し、さらに液化工程からの重質油をバインダーとして水
中造粒し、付着した水分及び鉱物質を分離した。操作条
件を変えることにより得られた精炭Ｅ及びＦを原料とし
て、３オートクレーブを用い、石炭試料200g、テトラ
リン600g、触媒として赤泥10gおよびイオウ1g、水素初
圧70Kg/cm²、昇温速度５℃／分、反応温度450℃、反応
時間60分の条件で水素添加して液化試験を行った結果を
第３表に示す。

なお、精炭Ｅおよび精炭Ｆは、それぞれ比重1.50およ
び1.40での比重剤を用いて比重分離したのち、精炭Ｅは
第２表中の精炭Ｄと精炭Ｆは精炭Ｃと同一条件（石炭液
化溶剤添加量40重量％、石炭濃度20重量％、攪拌回転数
毎分1600回、造粒時間15分および120分）での水中造粒
により製造した産物である。

作用 比重分離法では第１表に示された如く灰分除去率を高
くするにつれてイナーチニット含有量も減少し、その精
炭を液化した場合の油収率／水素消費量比は向上する
が、灰分除去率を高めると精炭回収率が急速に低下する
難点がある。また、実用的な装置では取扱いが困難−0.
5mmの微粉炭も約10％発生するため、この分の損失も加
えると比重分離法での精製炭回収率は更に低下すること
になる。

水中造粒法による場合は、比重分離法のような微粉炭
の損失もなく、第２表に示された如く灰分除去率を高め
ることによる精炭回収率の低下はゆるやかであるが、そ
の精炭を液化した場合の油収率／水素消費量比の向上は
全く認められない。

これに対し、第１表の比重分離法および第２表の水中
造粒法それぞれ単独の場合とほぼ同一の灰分レベルにな
るよう、比重分離法に次いで水中造粒法により逐次処理
する本発明方法では、第３表に示される如く灰分除去率
を高めることによる精炭回収率の低下が少なく、しかも
油収率／水素消費量比が向上している。

第２図は各種の液化用石炭前処理方法を用いた場合の
精炭回収率（横軸に示す）と、その精炭を水素添加して
液化した時の油収率／水素消費量比（縦軸に示す）との
関係を示すもので、Ａ及びＢは前処理として比重分離法
のみを用いた時のデータ（第１表参照）、Ｃ及びＤは前
処理として水中造粒法のみを用いた時のデータ（第２表
参照）、Ｅ及びＦは本発明により比重分離法に次いで水
中造粒法により逐次処理した時のデータ（第３表参照）
を示す。記号Ｇは原炭を直接液化した時のデータであ
る。

この図から、比重分離法に油収率／水素消費量比向上
効果のない水中造粒法を組み合わせた前処理をすること
により、ほぼ同一レベルの灰分の石炭を用いる場合、比
重分離法のみの場合よりも少ない原料炭損失（即ち高い
精炭回収率）で精炭の液化時における油収率／水素消費
量比を向上させ得ることがわかる。

発明の効果 本発明により前処理した石炭を原料とすれば、単位水
素消費量当りの油収率が向上し、また鉱物成分の含有率
が低下しているので液化プロセス系内の摩耗、固形分の
沈積による閉塞及び腐食が減少する。

後工程で水中造粒法を実施することにより、精炭の水
分含有率が低下する。即ち、比重分離での精製炭では産
物を篩い上で水を切っただけであるためその表面は水で
被われていて水分含有量は高いのに対して、水中造粒後
の精製炭は石炭表面が油で被われていて水分をはじいて
いるため、篩いによる水切りだけでも比重分離後の石炭
に比べて水分含有量が低い。このため水中造粒炭は液化
用にメリットがあるものである。

油収率が向上するので、液化装置をコンパクトにでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するプロセスフローを説明す
るための図、第２図は各種の液化用石炭前処理方法を用
いた場合の精炭回収率と、その精炭を水素添加して液化
した時の油収率／水素消費量比との関係を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 続木 直英 千葉県流山市松ヶ丘３丁目290番地 (56)参考文献 特開 昭60−212484（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】10mm目以下に粉砕した原料石炭を比重1.5
   以下の重液剤を用いる比重分離法により処理し、得られ
   た低比重の浮揚炭を微粉砕した後、水中造粒法により逐
   次処理することよりなる液化用石炭の前処理方法。