JPS5947292A - 含水石炭類の液化法 - Google Patents

含水石炭類の液化法

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JPS5947292A
JPS5947292A JP15670282A JP15670282A JPS5947292A JP S5947292 A JPS5947292 A JP S5947292A JP 15670282 A JP15670282 A JP 15670282A JP 15670282 A JP15670282 A JP 15670282A JP S5947292 A JPS5947292 A JP S5947292A
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hydrogen
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gas
drying
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Ryozo Kirie
桐榮 良三
Hajime Takado
肇 田門
Saburo Matsumiya
松宮 三郎
Katsuya Uehara
上原 勝也
Hidehiko Sugimura
杉村 秀彦
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MITSUI SEKITAN EKIKA KK
Toyo Engineering Corp
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MITSUI SEKITAN EKIKA KK
Toyo Engineering Corp
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

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】 本発明は含水石炭類の通気乾燥を含む含水石炭類の改良
された液化法に関する。
石炭類は、一般に、そのま〜または液化処理後、燃料あ
るいはその他種々の目的に利用されている。
この場合、エネルギー効率を高めるために、採掘された
石炭は、通常、灰分除去あるいは脱水をして使用される
。灰分の除去は石炭粒子を小さくして選炭するのが効率
の点で好ましいが、選炭には水を用いるのが通常である
から、選炭後の石炭には多量の水が付着し、ある種の石
炭では付着水分が、20重量%す、上にも達する。また
、ある種の褐炭では水分が、20〜70重量係に静刃気
ものもある。
このような石炭の乾燥法としては(])気流乾燥法、(
2)油中乾燥法および(3)加圧水蒸気法などの乾燥法
が知られている。気流乾燥法は現在広く用いられている
が、空気と燃料との混合から得られる熱風中には、過剰
の酸素が残存していることと、通常熱風温度が高く、石
炭類は酸化され、また揮発成分の一部は分解、ガス化し
て逸散する。酸化された石炭類は常温においても酸化が
進行し、自然発火し易くなるので貯炭設備には巨額の費
用を必要とする。さらに、このような石炭を原料として
液化を行なうと製品得率の低下および水素消費量の増加
を招き、経済的に非常に不利となる。
油中乾燥法および加圧水蒸気法は原理的に石炭類を酸化
せずに乾燥することができるが、従来の方法ではいずれ
も脱水後の石炭類の水分が/θ重−M′係前後にもなる
。従って、これらの石炭を液化する場合は、石炭正味の
供給量低下に伴なって設備が巨大化し、また液化反応に
太き(影響する反応塔内での水素分圧が水蒸気によって
低下するので、より高圧が必要となる。さらに、この方
法で分離された水にはフェノール類、クレゾール類、フ
ミン酸などの水溶性有機化合物が多量に含まれるのでこ
の分離水の処理費用が大きくなる。近年開発されつ〜あ
るフラッシュ乾燥法においても、同様に分離水の処理が
必要である。
本発明は石炭の酸化を防止することができ、液化におけ
る水素消費量の増加を防雨することができ、さらに液化
率の低下を防雨し得る含水石炭類の液化法を提供しよう
とするものである。
本発明の含水石炭類の液化法は含水石炭類を、200°
Cす、下の温度の熱気流と接触させて乾燥し、ついで乾
燥石炭類を溶剤中で水素加圧下に加熱して石炭溶液とす
ることを特徴とするものである。
さらに、本発明は大部分の水分が通気乾燥により除去さ
れた石炭類中になおも残存する若干の水分を、触媒の存
在下または不存在下にこの石炭類を溶剤中で加熱して水
蒸気相と石炭スラリー相とに分離することにより除去し
、ついで石炭スラリーを水素加圧下に加熱して石炭溶液
とすることをも特徴とする。
本発明において含水石炭と接触せしめられる熱気流の温
度を、200℃以下に制限することによって物温を73
0°C以下に保ち、気流中に酸素が存在してもそれによ
る石炭の酸化を防止し、組成の変化を防止することがで
き、従って液化率の低下を防止することができる。気流
温度が200°C以−」二となると石炭の組成に変化が
起こり、液化率が低下する。好ましい熱気流温度は30
°〜790°Cである。
本発明において用いられる石炭は水分が70重量%以七
〇粘結炭、非粘結炭、褐炭、亜炭および草炭であるが、
特に褐炭は本発明の方法により組成変化を起こすことな
く容易に乾燥、液化される。
本発明で用いられる熱気流は空気または不活性ガス気流
であるが、具体的にはボイラーの空気熱交換器からの熱
空気ボイラーの燃焼廃ガス、石炭液化の際に発生する二
酸化炭素などである。これらは適宜混合して用いること
もできる。
通気乾燥されて大部分の水分が除去され、なおもS〜7
5重量係静刃気を含有する乾燥石炭に溶剤を加え、さら
に液化用触媒を添加または添加せずに、得られた石炭ス
ラリーを700〜300℃に加熱して水蒸気相と石炭ス
ラリー相とに分離して除去してもよい。
用いられる溶剤は沸点が7g03以上の炭化水素油、例
えば石炭乾留タールもしくはその分留物、沸点200°
C以上の石油系重質油、石炭液化工程において生成され
る石炭の分解生成油、またはこれらの溶剤の水添生成物
、あるいはこれらの混合物である。さらに、脱水後の石
炭ヌラIJ−1液化工程においてガス分離した後の固体
を含む石炭溶液も溶剤として用いることができる。
なお、油中乾燥を行なわず通気乾燥のみを行なう場合、
乾燥石炭は溶剤および所望により触媒を添加されて石炭
スラリーとされる。この石炭スラリーおよび上記油中乾
燥からの石炭スラリー中の溶剤と乾燥石炭との重量比は
/:07〜0.5が好ましく、特に/:0.7!i〜0
゜グが好ましい。石炭スラリー調製時の温度は、気泡の
発生を防ぐために700°C以下とするのが好ましい。
液化用触媒としては鉄、モリブデン、コバルト、ニッケ
ル、アルミニウム、ケイ素などの酸化物、水酸化物、硫
化物およびその還元物などが用いられ、添加量は乾燥石
炭の、2−3静刃気である。
乾燥石炭を含むスラリーは、ついで水素加圧下に加熱さ
れて石炭の解重合、溶解が起こり、液化される。水素分
圧は好ましくは30気圧以上、特に70〜300気圧が
好ましい。反応温度は300゜〜に00℃が好ましく、
特に1Ioo°〜’790℃が好ましい。反応時間は7
0〜720分が好まし℃)得られた反応混合物は水素、
低級炭化水素、二酸化炭素硫化水素などのガス混合物と
石炭溶液とに分離される。この石炭溶液は未溶解石炭、
灰分などの不溶性物質から分離され、蒸留に付されて常
温で液体の石炭液化生成物と常温で固体の石炭液化生成
物とに分離される。
本発明によれば、含水石炭類の乾燥が後述する実施例か
ら明らかなように、石炭類の組成の実質的変化なしに行
なわれ、しかも石炭液化に際しての石炭の転化率および
製品得率も真空乾燥を用いて得られた乾燥石炭のそれと
実質的に変らない。
また乾燥石炭の水分もS重量%以下であるから石炭液化
工程に好適に用いられ、さらに油中乾燥法を組み合せた
場合でも、大部分の水分は通気乾燥により除去されてい
るので、分離水も少量なので、その処理の問題もあまり
大きい問題ではない。
以下に本発明の一実施態様を添付図面を参照して説明す
る。通気乾燥器λヘライン/から含水石炭が供給される
。一方、ライン/Sから乾燥用気流としての空気が後述
するライン/7からの二酸化酸素とともに加熱器/乙で
200°C以下の温度、好ましくは汐0°〜790℃に
加熱されて通気乾燥器ユに供給され、含水石炭と接触し
てこれを乾燥する。通気乾燥器ユは固定床式、移動床式
、ロータリードライヤー、流動乾燥器、気流乾燥器など
種々の型式のものが用いられる。
通気乾燥器スを出た含水率が3重量%以下の乾燥石炭は
スラリー調製槽グに導入され、゛ライン/IIからの循
環溶剤および液化用触媒と混合され、700°C以下の
温度において石炭スラリーが調製される。溶剤と乾燥石
炭との重量比は、特に/:θ15〜011が好ましい。
液化用触媒としては例えば、鉄、モリブデン、コバルト
、ニッケル、アルミニウム、シリコンなどの酸化物、水
酸比物または硫化物もしくはその還元物が、好ましくは
乾燥石炭のλ〜汐重静刃気いられる。
スラリー調製槽りからのスラリ〜はスラリーポンプで加
熱4左へ導入される。一方、ライン2/およびス乙から
水素が加熱器Sへ供給され、特に好ましくは、圧カフ0
〜300気圧において1loo。
7− 〜1190°Cの温度に加熱される。加熱器りで加熱さ
れたスラリーは反応4乙に70〜720分滞留し、この
間に石炭中の有機物の解重合溶剤中への溶解および水素
化反応が起こる。この水素化反応はスラリーに添加され
た液化用触媒により促進される。
反応4乙を出た反応混合物は気液分離器7において生成
した二酸化炭素、硫化水素および低級炭化水素並びに未
反応水素からなるガス状生成物を液状生成物から分離す
る。分離された気相は、ライン/gを経てガス分離設備
7gに送られ、こ又で低級炭化水素、二酸化炭素および
硫化水素のそれぞれを公知の手段によって未反応水素か
ら分離する。低級炭化水素の一部はライン/qを経て水
素製造設備20に送られ、こ〜でスチームリホーミング
によって水素に転化される。この水素の量は反応によっ
て消費された水素量に相当する。水素製造設備20で製
造された水素はライン2/を経てガス分離設備/gで分
離され、ラインツ乙を経て加熱器3へ循環される水素と
ともに、加熱器g− 5に導入される。残りの低級炭化水素はライン23から
系外に排出されて種々の目的に用いられる。
水素製造設備20においては後述するライン//からの
残渣と石炭の混合物を部分酸化して水素を製造してもよ
い。ガス分離設備/gにおいて分離された二酸化炭素は
ライン/7を経て乾燥用気流として加熱器/乙へ送られ
てライン/Sからの空気と混合される。また、硫化水素
はライン2.2を経て系外へ排出される。
気液分離器7で分離された液化生成物はラインワを経て
固液分離器10に送られ、未溶解石炭および灰分などの
不溶性物質が石炭液状生成物および溶剤からなる石炭溶
液から分離される。固液分離装置としては、濾過器、遠
心分離機液体サイクロンなどが用いられる。分離された
固体残渣はライン//から系外に排出されるか前述した
ように水素製造に用いられる。一方、石炭溶液はライン
/2を経て蒸留塔に送られ、こ〜で溶剤および常温で液
体の液状製品並びに常温で固体の蒸留釜残とに分離する
。分離された溶剤はライン/lを経て循環溶剤としてス
ラリー調製槽グに循環される。
常温で液体の液状製品および常温で固体の蒸留釜残は、
それぞれライン、!りおよび、25を経て系外に取り出
される。
以下実施例によって本発明をさらに説明するが本発明は
これらによって限定されるものではなし)実施例/ A、含水石炭の乾燥 次に示す分析値を有するモーウェル(Mo<well)
褐炭をg−,10メツシユに粉砕したものを底部に金網
を張った内径/’fcIrL、高さ/3儒の鉄製円筒容
器に充填し、この容器な円囲に保温ヒーターを備えた内
径/3an、高さ30cmの鉄製管に装入して、加熱空
気を円筒形容器下部から通し第1表に示した条件により
乾燥した。なお比較のために熱気流を通気させる代りに
l10×11、O×’10cmの容積を持つ真空電気乾
燥器を使用し、/ mm H9で真空乾燥を行なった。
(a)  近成分析 湿  分 乙0重量%(原石炭ベース)揮発分 799
重量%(乾燥石炭ベース)固定炭素 グア7重量%(l
/) 真発熱量 2(B;OkcalAg(原石炭ベース)(
b)  元素分析 C乙q、 g ti  重量ヂ H’Ag乙 重量% N     O,、!; 3  重量%s     O
,3/  静刃気 o    21All−り 重量係 第1表 B、乾燥石炭の液化 上述した乾燥法により得られた乾燥石炭の375 、y
r 触媒として酸化鉄を03g、溶剤として石炭の分解
生成油を//、1.、tgを500 mlのオートクレ
ーブに装入し、水素を/ 、20 kgAcの初圧で封
入し、約90 Or、p、mで攪拌しながら3°Q/m
inの昇温速度で4t20℃まで昇温したこの温度に4
0分間保持したのち、室温まで急速に冷却した。
反応混合物を未反応水素および生成ガスと分離し、液状
生成物をr液を70■度、ボトム温度3SO℃で減圧蒸
留し、留出油と釜残(SRC)とに分留した。沢過残渣
を所定量のベンゼン、アセメンで洗浄後、減圧乾燥して
これを反応残渣とする。結果を第2表に示す。なお、実
験番号は乾燥試験の番号に対応する。
第λ表 ※ 石炭に対する消費水素の静刃気 第Ω表の結果から明らかなように、真空乾燥により乾燥
された褐炭と通気乾燥により乾燥された褐炭との間に石
炭の転化率、SRCの収率、水素の消費率において実質
的な相違は認められないが、22g℃の熱気流により通
気乾燥した場合は石炭の転化率、SRCの収率が低下し
水素の消費率が高くなるので不利となる。
実施例ユ 通気乾燥による褐炭の組成の変化を知るために、種々の
乾燥条件で熱空気流による乾燥を行なって、乾燥褐炭の
元素分析を行ない結果を第3表に示した。比較のために
真空乾燥による結果をも示しt4なお、褐炭は実施例/
において用いたのと同一のロットからのものであり、乾
燥操作は実施例/と同様である。
第3表の結果から明らかなように、乾燥法の相違による
褐炭の元素分析値、特に酸素の分析値における相違は実
質的に認められない。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施態様を示すフローシートである。 ス・・・・・通気乾燥器 ダ・・・・・・スラリー調製槽 S・・・・・・加熱器 乙・・・・・・反応器 7・・・・・・気液分離器 10・・・・・・固液分離器 /3・・・・・・蒸留塔 /乙・・・・・・加熱器 7g・・・・・・ガス分離設備 、20・・・・・・水素製造設備 特許出願人 東洋エンジニアリング株式会社 三井石炭液化株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 / 含水石炭類を200℃以下の温度の熱気流と接触さ
    せて乾燥し、ついで乾燥石炭類を溶剤中で水素加圧下に
    加熱して石炭溶液とすることを特徴とする含水石炭類の
    液化法。 ユ 含水石炭類を、200℃以下の温度の熱気流と接触
    させて乾燥し、なおも若干の水分を含む乾燥石炭類を触
    媒の存在下または不存在下に溶剤中で加熱して水蒸気相
    と石炭スラリー相とに分離することにより残存する水分
    を除去し、こうして得られた乾燥石炭のスラリーを水素
    加圧下に加熱して石炭溶液とすることを特徴とする含水
    石炭類の液化法。
JP15670282A 1982-09-10 1982-09-10 含水石炭類の液化法 Granted JPS5947292A (ja)

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