JPH10298558A - 石炭の液化方法 - Google Patents

石炭の液化方法

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JPH10298558A
JPH10298558A JP10924297A JP10924297A JPH10298558A JP H10298558 A JPH10298558 A JP H10298558A JP 10924297 A JP10924297 A JP 10924297A JP 10924297 A JP10924297 A JP 10924297A JP H10298558 A JPH10298558 A JP H10298558A
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JP
Japan
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coal
hydrogen
slurry
solvent
gas
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Withdrawn
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JP10924297A
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English (en)
Inventor
Mutsumaro Kawabata
睦麿 川端
Kunihiro Imada
邦弘 今田
Kenji Iguchi
憲二 井口
Yoshinobu Nogami
義信 野上
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MITSUI SEKITAN EKIKA KK
Nippon Steel Corp
Original Assignee
MITSUI SEKITAN EKIKA KK
Nippon Steel Corp
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は石炭濃度が40wt%以上のスラリ
ーにおいて、石炭液化反応時に気相および液相から供給
される水素量を増加させることにより、高液化油収率を
得られる方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 高石炭濃度スラリーを液化反応させるに
あたり、スラリー調製用溶剤として水素供与能の高いも
のを用いることや、液化反応条件でガス液比の増加や供
給する水素ガス濃度の増加や水素圧力の増加等により、
高液化油収率が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭液化プロセス
に於いて、石炭と溶剤と触媒を混合した石炭スラリーを
液化反応させて燃料油等を得る、石炭の液化方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】石炭液化プロセスにおいて、反応域への
水素ガス供給量を制御する方法として特公平5−183
5号公報が知られている。この公報においては、反応域
への水素ガス供給量を制御して循環溶剤量を一定に保つ
ことを特徴としており、石炭濃度が増加すること等によ
る反応系への水素供給量を増加させる手段を懸念する必
要はなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平5−1
835号公報の方法では、水素供給量についてのみ記述
されているだけで、高濃度スラリーを液化反応させる記
述がないため、この時の水素供給量の効果については不
明である。従って、本発明は高濃度スラリー時でも、液
化反応効率を低下させない様に、水素を液化反応系に供
給させる石炭液化方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、石炭濃度を増加させて液化試験を行
い、以下に示す石炭液化方法を発明するに至った。本発
明の手段としては、石炭と溶剤と触媒とを混合して調製
したスラリーを水素ガスと共に高温、高圧条件下で液化
反応させて得られた液化油を、常圧ないし減圧下で軽質
油,中質油,重質油を主体とした製品油に蒸留分離して
回収する石炭液化方法において、スラリーの石炭濃度す
なわち、石炭/(石炭+溶剤)、(但し触媒は乾燥石炭
に対し1〜3wt%添加している)が40wt%以上で
ある石炭スラリーを用いて石炭液化反応を行う際に、供
給ガスの水素ガス濃度を85〜100vol%の範囲に
すること、ガス液比を700〜1500Nl/kgの範
囲にすること、反応圧力を170〜250kg/cm2
Gの範囲にすること、石炭スラリー調製用の溶剤として
芳香族炭素指数(fa)が0.4〜0.6の範囲または
/および水素供与能指数(PDQI)が10〜20mg
/lの範囲の性状の溶剤を用い、このスラリーを反応さ
せること、の4つの操作因子のうちのいずれか1つ、ま
たは2つ以上の操作因子を組み合わせて行うことを特徴
とする石炭液化方法である。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明で水素補償を行う理由は、
同一量のスラリーを液化させる場合、石炭濃度の増加と
ともに石炭処理量が増加するために、同一条件では反応
に供する水素量が減少することにより液化反応効率が低
下するため、不足した水素を補うことにより、液化反応
効率を回復させるためである。すなわち、石炭濃度の増
加により単位石炭量当たりの気体水素量が減少し、さら
にスラリーの固液比が変化しているため、溶剤量が減少
する。この溶剤は水素供与性溶剤を用いているため、水
素供与能が同一であれば、溶剤量の減少が液化反応効率
の低下につながる。従って、石炭濃度の増加によって生
じる水素の相対的な不足による液化反応効率の低下を解
消するため、気相水素量および液相水素量を増加させる
ことにより液化反応効率を回復させることができる。
【0006】また、本発明では石炭濃度を40wt%以
上に限定している。この理由は、図1に示す様に石炭濃
度が40wt%以下の場合では、水素の補償の有無にか
かわらず、液化油収率にはほとんど影響がなかったため
である。これは、石炭濃度が40wt%以下の場合では
石炭処理量が少ないために、単位石炭量当たりの気体水
素量および水素供与性溶剤量が充分に存在する状態であ
るため、水素の補償が有効に作用しなかった。しかし、
石炭濃度が40wt%以上の場合では、水素を補わない
場合は液化油収率が低下したのに対し、水素を補った場
合は液化油収率が回復した。従って、本発明の様に石炭
濃度が40wt%以上の高濃度スラリーを液化反応させ
る場合は、気体水素量を増加させること、溶剤水素量を
増加させること、およびその両方を実施することによ
り、液化反応効率を低下させないことが可能となる。
【0007】ここで、気体水素の増加手段として供給ガ
スの還元性ガス濃度の増加、ガス液化の増加、反応圧力
の増加が挙げられる。また、溶剤水素の増加手段として
水素供与能の高い溶剤を用いることが挙げられる。ここ
で、各操作因子の範囲の理由について説明する。まず、
供給ガスの水素ガス濃度を85〜100vol%とした
が、上限濃度を100vol%としたのは液化反応が最
も促進される条件であり、下限濃度を85vol%とし
たのは、これより低いと水素量が不足して液化反応効率
が急激に低下するためである。
【0008】次に、ガス液比を700〜1500Nl/
kgとしたが、上限値を1500Nl/kgとしたの
は、これより高いガス液比にすると気液平衡の関係から
溶剤が過度に蒸発し、反応塔内のガスホールドアップが
増加することにより反応塔内の液量が減少し、有効に反
応する固液量の減少により反応効率が悪くなるためであ
り、また下限値を700Nl/kgとしたのは、これよ
り低いガス液比にすると水素量が不足して液化反応効率
が急激に低下するためである。
【0009】次に、反応圧力を170〜250kg/c
2 Gとしたが、上限値を250kg/cm2 Gとした
のは、これより高い反応圧力では反応塔廻りの材質等に
かかる設備費用が高くなって、経済性が悪くなるためで
あり、また下限値を170kg/cm2 Gとしたのは、
これより低い反応圧力では水素量が不足して反応効率が
急激に悪くなるためである。
【0010】次に、スラリー調製用の溶剤の性状を芳香
族炭素指数(fa)が0.4〜0.6の範囲または/お
よび水素供与能指数(PDQI)が10〜20mg/l
の範囲としたが、faの上限値を0.6とした理由は、
これより高いfaでは水素供与量が不足することで反応
効率が悪くなるためであり、また下限値を0.4とした
のは、これより低いfaまで水素化することは、経済的
に不利であるとともに、過度の水素化による水素化分解
反応が促進されて水素供与能が低下するためである。P
DQIの上限値を20mg/lとしたのは、これより高
いPDQIにするためには過度の水素化が必要であり、
経済的に不利になるためであり、下限値を10mg/l
としたのは、これより低いPDQIでは水素供与量が不
足することで反応効率が急激に悪くなるためである。
【0011】以下、本発明の具体例を図面に基づいて詳
細に説明する。図3は本発明にかかる石炭液化プロセス
のフローシートである。図3に示す様に、芳香族炭素指
数(fa)が0.4〜0.6の範囲または/および水素
供与能指数(PDQI)が10〜20mg/lの範囲の
性状の溶剤2を先ずスラリー調製槽4へ供給し、その後
に石炭1と触媒3をスラリー調製槽4へ供給し、攪拌器
5によって攪拌混合しながら、循環ポンプ6を用いて循
環して、40wt%以上の石炭濃度のスラリーとする。
こうして得られた石炭スラリーは、高圧スラリーポンプ
8で170〜250kg/cm2 Gの圧力に昇圧され
る。その際、水素ガス7と液化反応生成ガス16の一部
を混合し、85〜100vol%の水素濃度に調整した
後、該ガスをコンプレッサー等により170〜250k
g/cm2 Gに昇圧し、得られたガスとスラリーをガス
液比が700〜1500Nl/kgになる様に混合した
状態で、スラリー加熱器9で昇温した後、液化反応塔1
0に装入され、高温,高圧条件下で該ガスと見掛の反応
時間として1Hr液化反応させるものである。
【0012】上記液化反応により得られた液化油を含有
する生成物は、高温分離器11に送られ、生成ガス,
水,および軽中質油からなる成分と、重質油および残渣
からなる成分とに分離される。このうち生成ガス,水,
および軽中質油からなる成分は、減圧弁12を経て常圧
蒸留塔13に送られ、生成ガス16、生成水17および
軽質油18、中質油19に分離される。
【0013】一方、重質油および残渣からなる成分は減
圧弁14を経て減圧蒸留塔15へ供給され、減圧蒸留さ
れ重質油20と残渣21に分離される。この重質油20
は水素ガス23とともに高圧ポンプ22および加熱器2
4により高温,高圧条件でNi−Mo等の触媒を充填し
た固定床の水素化反応塔25に送られ、300〜380
℃、80〜120気圧、LHSVが0.5〜2時間の条
件で、水素化反応を行うことにより、水素供与性溶剤を
生成し、得られた溶剤は減圧弁26で減圧後、スラリー
調製用の溶剤2として使用する。
【0014】
【実施例】内径0.8m、高さ1.2m、内容積600
lからなるスラリー調製槽に、先ず沸点260℃〜53
8℃の液化重質油を水素化した、faが0.6,PDQ
Iが10(mg/l)の溶剤を180kg供給した後
に、攪拌装置を攪拌した状態で100メッシュ以下の粒
度に粉砕され、水分を1.5wt%まで乾燥したA炭を
乾燥炭基準で180kgと合成硫化鉄触媒が添加され
る。すなわち、石炭濃度50wt%のスラリーを調製す
る。この時の合成硫化鉄触媒の添加量は乾燥基準でA炭
の3wt%の量を添加する。ここで調製されたスラリー
は、攪拌装置によって混合されるとともに、循環ポンプ
によって循環混合される。このスラリーを所定時間混合
した後、水素濃度90vol%、反応温度465℃、反
応圧力170kg/cm2 G、ガス液比(G/L)70
0Nl/kgの条件で液化反応させた。また、比較とし
て上記条件の水素濃度だけを85vol%にした条件
(以降基準条件と呼ぶ)で石炭濃度が30および40w
t%にした条件でも同様に反応させた。その結果、得ら
れた製品油の無水無灰炭当たり(daf basis)
の収率は、図1に示す様に石炭濃度を高くすると低下す
るものの、さらに水素濃度を高くすると、ほぼ石炭濃度
が40wt%時の収率に回復できた。
【0015】同様にG/Lのみを1100Nl/kgに
変化させた条件、反応圧力のみを200kg/cm2
に変化させた条件、溶剤の性状のみをfaが0.45で
かつPDQIが15(mg/l)に変化させた条件およ
びこれらをすべて組合わせた条件の結果もあわせて図1
に示す。その結果、各条件ともほぼ石炭濃度が40wt
%時の基準条件の収率付近に回復でき、特に組合せ条件
ではやや高い液化油収率が得られた。また、石炭処理量
が増加しているので、実際に得られる製品油の量として
は、増加している。これを図2に石炭濃度40wt%時
の液化油収量を基準とした時の各条件での収量の比(以
降相対収量と呼ぶ)として示すが、いずれの条件も石炭
濃度が増加するほど、相対収量が多くなった。
【0016】
【発明の効果】本発明により高濃度スラリーでも反応効
率を維持できるため、多くの製品油が得られ、また設備
の縮小化も可能である。従って、液化油の大幅なコスト
低減が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】水素増加条件での実施例の結果を示す図であ
る。(液化油収率)
【図2】水素増加条件での実施例の結果を示す図であ
る。(液化油相対収量)
【図3】本発明の石炭液化プロセスのプロセスフローを
示す図である。
【符号の説明】
1 石炭 2 溶剤 3 触媒 4 スラリー調製槽 5 攪拌装置 6 スラリー循環ポンプ 7 水素ガス 8 高圧スラリーポンプ 9 スラリー加熱器 10 液化反応塔 11 高温分離器 12 減圧弁 13 常圧蒸留塔 14 減圧弁 15 減圧蒸留塔 16 生成ガス 17 生成水 18 軽質油 19 中質油 20 重質油 21 残渣 22 高圧ポンプ 23 水素ガス 24 加熱器 25 水素化反応塔 26 減圧弁
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年5月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】ここで、気体水素の増加手段として供給ガ
スの還元性ガス濃度の増加、ガス液の増加、反応圧力
の増加が挙げられる。また、溶剤水素の増加手段として
水素供与能の高い溶剤を用いることが挙げられる。ここ
で、各操作因子の範囲の理由について説明する。まず、
供給ガスの水素ガス濃度を85〜100vol%とした
が、上限濃度を100vol%としたのは液化反応が最
も促進される条件であり、下限濃度を85vol%とし
たのは、これより低いと水素量が不足して液化反応効率
が急激に低下するためである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C10G 1/00 C10G 1/00 E (72)発明者 井口 憲二 千葉県千葉市花見川区幕張本郷7−26−1 (72)発明者 野上 義信 千葉県木更津市清見台南3−3−14

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭と溶剤と触媒とを混合して調製した
    スラリーを水素ガスと共に高温、高圧条件下で液化反応
    させて得られた液化油を常圧ないし減圧下で軽質油、中
    質油、重質油を主体とした製品油に蒸留分離して回収す
    る石炭液化方法において、乾燥石炭に対して1〜3wt
    %の触媒を添加しているスラリーの石炭濃度すなわち石
    炭/(石炭+溶剤)が40wt%以上である石炭スラリ
    ーを用いて石炭液化反応を行う際に、(イ)供給ガスの
    水素ガス濃度を85〜100vol%の範囲とする、
    (ロ)ガス液比を700〜1500Nl/kgの範囲と
    する、(ハ)反応圧力を170〜250kg/cm2
    の範囲とする、(ニ)石炭スラリー調製用の溶剤とし
    て、芳香族炭素指数(fa)が0.4〜0.6の範囲ま
    たは/および水素供与能指数(PDQI)が10〜20
    mg/lの範囲の性状の溶剤を用いて、スラリーを反応
    させる、のうちのいずれか1つまたは2つ以上を行うこ
    とを特徴とする石炭液化方法。
JP10924297A 1997-04-25 1997-04-25 石炭の液化方法 Withdrawn JPH10298558A (ja)

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