JPS6032668B2 - 褐炭の液化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は褐炭、亜炭、亜経青炭などの水分を多量に含む
低級石炭類（以下、、単に褐炭という）の液化方法、詳
しくは褐炭を効果的に脱水して液化するとともに、脱水
および液化工程に必要な圧力や熱量を相互に有効に利用
する褐炭の液化方法に関するものである。

石炭類を液化する方法としては、今日までに多くの方法
が提案されているが、これら先行技術においては液化の
前処理として石炭類に含まれている水分を除去するため
に、水分を蒸発させる方法がとられていた。

すなわち、石炭類を予め気流乾燥などの方法で蒸発乾燥
してから、液化反応を行なうために必要な溶剤と混合す
る方法や、石炭類を高温の溶剤と混合したり、石炭類と
溶剤との混合物である流動体を加熱したりすることによ
り水分を蒸発させる方法が用いられていた。これらの蒸
発乾燥法では、水分を蒸発させるために多大な潜熱を必
要とするので経済的に不利であり、とくに水分の多い褐
炭などの石炭化度の低い石炭類においては問題がある。
たとえばオーストラリアのある種の褐炭では、無水褐炭
ｌｋ９に対して２ｋ９もの水分が包蔵されており、この
水分を蒸発させるために必要な熱量は褐炭の発熱量の２
５％にも達する。また褐炭などの低石炭化度の石炭類に
は、カルボキシル基、水酸基、カルボニル基などの含酸
素官能基が多く含まれ、酸素含有率が高い。このため液
化反応の前処理として褐炭などを油性の液体として流動
化しようとすると、褐炭などを構成する殆どの石炭水素
類が親油性であるのに対し、カルボキシル基などの含酸
素官能基は親水性であってて油性の液となじみ難く、流
動体が不安定であったり、流動体の安定のための界面活
性剤の消費量が大であったりする問題点がある。さらに
液化反応の際、含有酸素が液化用の添加水素または溶剤
中の水素と反応して水となり、高価な水素を浪費する問
題点がある。本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、褐炭などの低石炭化度の石炭類を水分が
蒸発し得ない雰囲気で昇温させると、石炭化度が進行し
含有水分が液状のまま脱水する現象を有効に利用するこ
とにより、熱消費、水素消費、添加剤消費を大幅に少な
くすることができる褐炭などの液化方法を提供せんとす
るものである。

以下、本発明の構成を低級石炭類として褐炭を処理する
場合について図面に基づいて説明する。第１図に示すよ
うに、生褐炭はたとえば振動スクリーンのような分級器
１および緑式ミルなどの破砕機２により破砕、分級調整
された後、後述の廃水（分離水）と櫨杵槽３内で瀦梓、
混合されて水・褐炭スラリーに調製される。この水・褐
炭スラリーはポンプ４によりたとえば５０ｋ９／泳Ｇの
高圧に昇圧された後、熱交換器５，６に送入され、前記
５０ｋ９／塊Ｇの高圧における飽和温度より低い温度ま
で、たとえば２６０００前後まで昇温されて褐炭中の水
分が液状で脱水される。このようにして脱水による濃度
低下および昇温による粘度低下がなされた水・褐炭スラ
リーをサイクロンなどの固液分離器７に導入して分離水
と褐炭濃厚相とに分離し、分離水を熱交換器５に導入し
て前記ポンプ４により昇圧された水・褐炭スラリーと熱
交換させた後、前記蝿梓槽３に導入して破砕された褐炭
に混合して水・褐炭スラリーの水の供給源とする。一方
、分離された褐炭濃厚相を後述の液化による生成油など
からなる溶剤と混合して流動体を調製し気液分離器８に
送入する。気液分離器８内は僅かに減圧（水・褐炭スラ
リー温度における水の飽和圧力以下）されており、水・
褐炭スラリー中の残水分を蒸発させてさらに含有水分を
低下させる。液化生成油などからなる溶剤が高温である
場合には、その保有熱を熱源とすることにより水・褐炭
スラリー中の残水分を蒸発させて脱水することができる
。なお脱水率をさらに良好にするために、溶剤の温度が
高温であっても気液分離器８内を僅かに減圧することも
ある。気液分離器８で分離された気相は分縮器９で冷却
され、水分が凝縮されて揮発性製品（一部排ガスを含む
）が回収される。１川ま気液分離器、１１は揮発性製品
回収管、１２は廃水抜出管である。

一方、気液分離器８からの流動体、すなわち油・褐炭ス
ラリーは十分高温、高圧であるが、必要ならばさらに液
化反応に好適な温度、圧力まで加熱、昇温させるととも
に、水素供給管１３により必要量の水素を添加し液化反
応器１４に送入して液化させる。１５は昇圧ポンプ、１
６は加熱器である。

液化反応物は前記熱交換器６に導入されて水・褐炭スラ
リーと熱交換し、水・褐炭スラリーを昇満させるととも
に、液化反応物は蒸留に好適な温度まで低下される。つ
いでこの液化反応物は固液分離器１７に導入されて液状
液化反応物、固状液化残燈、液化中に生成した水に分離
される。１８は液化残澄抜出管、１９は廃水抜出管であ
る。

液状液化反応物物は蒸留塔２０‘こ送入され蒸留されて
軽質油、重質油などの液化反応物油を得るとともに、こ
の液化反応油、たとえば軽質油の一部または全部、要す
るに少なくとも一部分を前記溶剤の少はくとも一部分と
して循環使用して油、褐炭スラリー調製に供する。この
ように溶剤として、液化反応油のみを用いる場合、また
は液化反応油と液化用溶剤供給管２１から供給される溶
剤とを用いる場合がある。２２は隆質油抜出管、２３は
童質油抜出管、２４は昇圧ポンプである。

なお固液分離器１７で分離された液化残燈は、既存のガ
ス化技術により ．を製造して液化工程において使用す
る水素源とすることもできる。前記燈梓槽３において、
水・褐炭スラリー調製の際の余剰水はサイクロンなどの
固液分離器２５に送入されて、褐炭粒子を分離、回収し
た後、廃水抜出管２６により廃棄される。なお液状脱水
工程における操作温度を上げれば、それに従って脱水量
も増加し殆ど無水の脱水炭を得ることができるが、脱水
炭粒子間に水分が拘束されるため気液分離器８などの粒
子間拘束水を除去する手段を設ける方が好ましい。液状
脱水工程での操作圧力は、液化工程での操作圧力に前記
気液分離器８などにおける圧力降下を加えた圧力とすれ
ば、液化工程前の昇圧、昇温を省略することもできる。
ただし温度維持するための加熱が必要であることはいう
までもない。脱水を充分に高温・高圧で行うように操作
条件を設定しておけば、液化工程で温度を上昇させる必
要は殆どなくなる。ただし本発明においては、液化の製
品油の温度を熱回収して脱水を行っているので、温度維
持のため液化工程で外部からの熱供給は必要である。い
ずれにせよ、液状脱水工程を経た水・褐炭スラリーは高
温、高圧を維持しているため、液化工程で必要とする高
温、高圧にするためのェネルギを著しく節約することが
できる。つぎに本発明の他の実施態棒を ２ に つ、
て説明する。本実施態様は、気液分離器８において流動
体（油・褐炭スラリー）から分離された気相と、ポンプ
４により高圧に昇圧された水・褐炭スラリーとを熱交換
器２７において熱交換させて、気相を冷却、分縦させる
とともに、水・褐炭スラリーを子熱するようにして、さ
らに熱の有効利用をはるかにしたものである。他の構成
、作用は第１図に示す場合と同様である。本発明は上記
のように構成されているから、前処理としての脱水工程
において、褐炭を非蒸発雰囲気で加熱すると含有水分が
液状で脱水し、従釆の蒸発乾燥法に比べて脱水に消費さ
れるェネルギが半分以下となり、しかも水・褐炭スラリ
ーの加熱源として高温の離脱水分および高温の液化反応
物を使用するため、系外から加えるべき熱量はきわめて
少なく、経済上著しく有利である。

またこの脱水工程を経て生成される水・褐炭スラリーは
、サイクロンなどの圃液分離器７によって水が液状で分
離されるため蒸発による温度低下がなく、かつ高温度の
ため粘度が小さく、しかも脱水分による濃度低下のため
固液分離の効率が高い。しかもこのように固液分離効率
が高いために、この工程に続く気液分離器８での蒸発水
分量が少なくなるので、気液分離器８での温度、圧力の
低下が小さく、気液分離器８からのスラリーは高温、高
圧を維持しており、液化工程に導入される際に加えるべ
きェネルギが少なくて済む。このため従来の蒸発乾燥法
や液状脱水法によって一旦生成された脱水炭を液化する
のに比べて著しく有利である。一方、水・褐炭スラリー
からは、熱交換器５を経てさらに鷹梓槽３に返送されて
その顕熱が十分に回収される。

さらに液化の際に添加される溶剤として、液化工程で生
成した軽質油などの少なくとも一部分を使用し、また添
加水素も液化工程での残笹を利用して製造できるので、
大量の添加油（溶剤）および水素を外部から導入する必
要がなく、きわめて経済的である。また脱水工程を経た
褐炭は、液状脱水現象特有の酸素含有基の減少などによ
る酸素含有量の低下が見られ、液化工程で添加される水
素のうち酸素と反応して浪費される割合が減じることが
でき、また脱水炭は親油性が増し、油・褐炭スラリーの
調製も容易である。上記の実施態様においては、液化法
として溶剤抽出法を用いる場合について説明したが、直
接水添法など他の液化法を用いて前処理として本発明に
おける液化脱水工程を組み合わせれば同様の効果を奏す
るものである。

つぎに本発明の実施例について説明する。

実施例 水分含有量６３％の生褐炭を破砕して１００ｋ９／Ｈｒ
の割合で損梓槽に供給し、以下第１図に示す装置を用い
て実験した。

各部（ａ〜ｊ）の流量は次表の如くであった。以上説明
したように、本発明の方法は液状脱水を採用しているの
で、熱消費量および水素消費量が少なく、また脱水工程
での高温、高圧を維持して液化工程に利用することがで
きるのでェネルギ消費量も少なくなり、さらに液状脱水
で生成する熱水・褐炭スラリーの予熱に使用しているの
で、液状脱水であることと相俊って熱経済性に優れてお
り、かつ熱水を熱回収した後は、これの一部を水・褐炭
スラリー調製用の水源として使用し、また液化工程での
抽出溶剤として、高温の液化反応物油を使用しているの
で、全体としてきわめて大幅な省エネルギ化をはかるこ
とができるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する装置の一例を示すフロ
ーシート、第２図は本発明の方法を実施する装置の他の
例を示すフローシートである。 １…分級器、２・・・破砕機、３・・・鷹伴槽、４・・
・ポンプ、５，６・・・熱交換器、７・・・固液分離器
、８・・・気液分離器、９・・・分縮器、１０・・・気
液分離器、１３・・・水素供給管、１４・・・液化反応
器、１５・・・昇圧ポンプ、１６・・・加熱器、１７・
・・園液分離器、２０・・・蒸留塔、２２・・・竪質油
抜出管、２３・・・重質油抜出管、２４・・・昇圧ポン
プ、２７・・・熱交換器。 第１図第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 破砕された褐炭と水とを混合して水・褐炭スラリー
   を調製し、この水・スラリーを高圧に昇圧した後、この
   圧力における飽和温度より低い温度まで昇温して褐炭中
   の水分を脱水し水・褐炭スラリーの褐炭濃度を低下させ
   、ついでこの水・褐炭スラリーを固液分離して分離水を
   前記昇圧された水・褐炭スラリーと熱交換させた後、前
   記破砕された褐炭に混合して水・褐炭スラリーの水の供
   給源とし、一方、分離された褐炭濃厚相を溶剤と混合し
   て流動体を調製し、この流動体を減圧することによりま
   たは／および溶剤の保有熱を熱源とすることにより残水
   分を蒸発させて分離し、分離した気相を冷却し水分を凝
   縮させて揮発性製品を回収し、一方、流動体を液化反応
   に好適な温度、圧力まで加熱、昇温させるとともに必要
   量の水素を添加して液化させた後、この液化反応物を前
   記水・褐炭スラリーと熱交換させて蒸留に好適な温度ま
   で低下せしめ、ついでこの液化反応物を蒸留して液化反
   応油を得るとともに、この液化反応油の少なくとも一部
   分を前記溶剤の少なくとも一部分として循環使用するこ
   とを特徴とする褐炭の液化方法。 ２ 流動体から分離された気相と、高圧に昇圧された水
   ・褐炭スラリーとを熱交換させて、気相を冷却、分縮さ
   せるとともに水・褐炭スラリーを予熱することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の褐炭の液化方法。