JPS6286093A - 低炭化度石炭の流体化方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、発熱量が５０００ｋｃａ　ｌ／ｋｇ以下であ
る亜瀝青炭、褐炭、亜炭の低炭化度石炭を流体化する方
法に関し、更に詳しくは、低炭化度石炭を流動性に富み
かつ燃焼性も優れた液体燃料にすることができる流体化
方法に関する。

［従来技術１ 最近各国では、石炭粉を水と混合して流動性を付与しコ
ノ石炭−水の混合物（ＣＷＭ：　Ｃｏａｌ　Ｗａｔｅｒ
Ｍｉｘｔｕｒｅと相称される）を液体燃料として使用す
る研究が旺盛である０例えば、好青炭を２００メツシユ
　（タイラー篩）程度に微粉砕して微粉炭とし、この微
粉炭１００重量部に水５０〜１００重量部と少量の界面
活性剤を配合して全体を流体化し、これを直接ボイラー
燃料として使用する事例（エネルギー誌、１８巻、７号
、３８頁、　１１３５年を参照）やディーゼル燃料とし
て使用する事例　［ケミカルエンジニアリング、１２号
、！８頁、　１９８４年（Ｃ：ｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉ
ｎｅｅｒｉｎｇ、　Ｎｏ、１２．　ｐｐ１８．１９８４
）］が知られている。

また、石炭を流体化した液体燃料としては、石炭粉にＣ
重油を混合して成る泥炭油も知られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、この混炭油は常温で半固体であり、使用
に際しては常に７０℃以上の温度に加熱することが必要
となる。

これに反し、前述した（ＪＭは、発熱時のカロリー低下
はまぬがれないものの、しかし常温下で流動性を有する
ため、貯蔵、輸送、燃料供給に関しては既存の石油関連
設備をそのまま利用することができ、その実用化は極め
て近い将来のことと期待されている。

ところが、このＣｌＩＩＭの流動性と燃焼性とを同時に
満足させるという観点に立った場合、用いる石炭種には
相反する条件が必要となり、この条件を満足させるため
には使用する石炭種は可成り厳しい制限を受けることに
なってその汎用性に欠ける。

例えば、各種の石炭粉にそれと等清の水を混合して成る
混合物の常温下における粘度をａｌｌｌ定した場合、石
炭種が無煙炭、Ｍ前像、亜瀝青炭、褐炭、亜炭の順に低
炭化度のものほど混合物の粘度が増大してその流動性は
低下する。これは、低炭化度の石炭種はど含有酸素が多
く水酸基やカルボキシル基のような親木基を多量に含ん
でいて、その結果、石炭粉に余分の水が包蔵されて粘度
上昇を招くためであると考えられる。

他方、燃焼性とくにディーゼル燃料の適性の指標を示す
発火遅れ時間に関しては、無煙炭、瀝胃炭、亜瀝前像、
褐炭、亜炭の順に短縮する。すなわち、低炭化度の石炭
種はど着火性は優れている　（燃料協会誌、２２巻、　
　１１号、８３６頁、　　１９４３年参照）。このこと
は、例えば褐炭の水分を除去してそれを微粉化し、この
褐炭微粉を大気中で多量に貯蔵しておくと自然発火する
という経験的事実からしても明らかである。

このように、燃焼性とりわけ着火性が優れたＣＩを製造
すべく石炭種として低炭化度石炭を用いると、そのＣＷ
Ｍの流動性は低下して実用性が阻害される。たしかに、
流動性を増すために更に多量の水を配合すればよいこと
はたしかであるが、しかしそれでは燃料としての使用価
値は低下してしまう。

本発明は、このような問題を解決し、着火性に優れた低
炭化度石炭を用いるにもかかわらず、流動性が優れたＣ
ＷＭを製造する方法の提供を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねる
過程で、低炭化度石炭に含有されている酸素成分を例え
ば−酸化炭素、炭酸ガスとして所定量まで除去すれば、
親木基の作用に基づく水の包蔵は抑制され、もってその
粘度増大の停止、それゆえ流動性の向上効果を得ること
ができるとの着想を抱き本発明方法を開発するに到った
。

すなわち、本発明の低炭化度石炭の流体化方法は、いわ
ゆるＣＷ）Ｉｔを製造する方法であって、低炭化度石炭
の粗粒に４８０℃以下の温度で乾溜処理を施して酸素含
量１０重量％以下の多孔質半成コークスとする第１の工
程；得られた半成コースに、該半成コークスの１０重量
％以下に相当する量の中性油または天然軽油を含浸せし
める第２の工程；および、木または炭素数３以下の低級
アルコールを添加して流体化する第３の工程；とからな
ることを特徴とする。

まず、第１の工程は、低炭化度石炭の粗粒を低温乾溜し
て含有酸素を除去し多孔質の半成コークスとする工程で
ある。

用いる低炭化度石炭としては、発熱量が５０００ｋｃａ
ｌ／ｋｇ以下の低品位炭で、具体的には固定炭素４５〜
５０％の亜瀝青炭、固定炭素４０〜４５％の褐炭。

固定炭素４０％以下の亜炭をあげることができる。

これらはそれぞれ単独で用いてもよいし、　２種以上適
宜に混合して用いてもよい。

石炭粉はその粒度を径３０ｍ１１１以下に粗粉砕して使
用することが好ましい。粒度が３０ｍｍより粗い粒の場
合には、後述の条件下ではその内部にまで充分な乾溜効
果が及ばず含有酸素の除去は困難となって得られたＣＷ
Ｍの流動性を向上せしめる点で不都合である。好ましく
は径２５ｍｍ以下である。

乾溜処理によって多孔質の粗粒半成コークスが生成する
。本発明においては、この半成コークスは、それに含有
されている酸素量が１０重量％以下であることが必要で
ある。含有酸素量が１０重量％より多い場合は、いまだ
親水性が高い性状を示し、ＣＩＩＩＭにしたときその流
動性が不充分である。

酸素含有量が５〜１０重量％であるような半成コークス
が好適である。

そのためには、乾溜時に温度１時間を適切に管理するこ
とが必要である。とくに屹溜温度は重要で、　　４８０
’Ｃ以下の温度に管理されるべきである。

温度が４８０℃よりも高い場合は、石炭中の揮発分が過
分解して副生ずるタールの収量が減少するだけでなく、
副生ずる半成コークスも酸素量が５重量％以下となり着
火性が低下するような問題が生起するので不都合である
０通常、４３０〜４６０℃であることが好適である。ま
た、乾溜時間は、乾溜温度との関係で適宜法められるべ
きであるが、炭種により差があるが通常、３０〜１２０
分である。なお、乾溜方法は石炭乾溜時に適用される公
知の装置を用いた常法であって何ら不都合はない。

第２の工程は、第１の工程で得られた多孔質の半成コー
クスに後“述する中性油または天然軽油を所定量含浸せ
しめて、原料とした石炭種よりもその発熱量が低下して
いるこの半成コークスの発熱量を若干向上せしめかつ着
火性を向上せしめる工程である。

この工程で用いる中性油としては、例えばセタン価：３
０〜５０；８点３００〜３５０℃の溜升で硫黄分０．５
％以下という性状を有するものが好適である。また、天
然軽油としては、セタン価：４０〜ｅｏ；　４点３００
〜３５０℃の溜升で硫黄分０．１％以下という性状を有
するものが好適である。これら中性油、天然軽油はそれ
ぞれ単独で含浸せしめてもよいし、または２種以上を適
宜に混合して含浸せしめてもよい。

これらの中性油、天然軽油は着火性が優れているので、
これらを含浸せしめた半成コークスは、それを高温の空
気中に噴霧したとき爆発的に着火し同時にコークス粉も
微粉化してそれは瞬間的に燃焼する。

中性油、天然軽油の半成コークスへの含浸量は、半成コ
ークスの１０重量％以下の量に設定される。この量が１
０重量％より多い場合は、半成コークスを微粉砕した場
合相互に粘着し、ＣＷＭとした場合半成コークス粉の分
散性が低下するような事態が生じはじめて不都合である
。５〜１０重量％であることが好ましい。

なお、この第２の工程においては、第１の工程で得られ
た半成コークスと上記中性油、天然軽油とを混合して成
るスラリーをボールミルのような攪拌・粉砕装置にかけ
て半成コークスを微粉砕して１例えば粒度が２００メツ
シユより細かいものが７０〜８０％となるような状態に
し、ここに多量の氷を添加して例えばホモジナイザーで
激しく攪拌すると、半成コークス中に含有されている灰
分が水相中に抽出される。ついで全体を静置槽に導き、
半成コークス微粉を含む油層と灰分を含む水層に分離し
、油層は次の工程へ、水層は灰分回収工程へと移送する
。また、炭種によっては半成コークスをまず水若しくは
低濃度の塩酸のような無機酸で洗浄して脱灰し、ついで
乾燥したのちに中性油若しくは天然軽油を含浸せしめて
もよい。

例えば、原料の石炭として天北炭を用いた場合、これに
はホウ素やゲルマニウムのような有用物質が灰分として
含有されているので、上記した処置を施すことによりこ
れら有用物質を回収できその経済的メリットを得ること
ができる。

第３の工程は、前段工程で得られた半成コークスニ、水
または炭素数３以下の低級アルコールを加えて流体化す
る工程である。

前段の工程で得られた半成コークスはそれ自体では流動
性を備えない、したがって、これに水または低級アルコ
ールを所定量添加して流動性を付与する。

低級アルコールとしては、炭素数が３以下であるもの、
具体的にはメチルアルコール、エチルアルコール、プロ
ピルアルコールの　１種または２種以上を適宜に混合し
たものが用いられる。炭素数が４以上のアルコールの場
合は、その粘性が高くなるので、得られるＯＷＮの流動
性が低下して目的達成が困難になる。上記した低級アル
コールを用いると、水を用いた場合に比べて、当然のこ
とではあるが、得られたＣＷＭの発熱量は増大する。

これらの水、低級アルコールの添加量は、ＣＷＭの流動
性、燃焼性に影響を与えるが、通常、半成コークス　１
００重量部に対し、水の場合は３０〜５０重量部、低級
アルコールの場合は５０〜１００重量部であることが好
ましい、いずれの場合も上記した下限値より少ない添加
量であると流動性の低下を招き、上限の値を超えると流
動性は向上するものの逆に燃焼性は低下する。

なお、本発明を北海道天北炭、アラスカベルガ炭等低品
位炭を対象に実施する場合、冬季は水媒体では凍結のお
それがあるのでアルコール中休またはアルール水溶液を
使用することが望ましい。

［発明の実施例］ 水分１４．９重量％、灰分１３，２重量％、揮発分３７
．７重量％、固定炭素３４゜２重量％から成り発熱量が
４９８０ｋｃａ　１７ｋｇの天北炭を用意した。

粒度を３ｈｍ以下に調整した一ヒ記天北炭　１００重量
部をレトルト内にいれ、４５０°Ｃで　１００分間乾溜
した。

得られた乾溜生成物は、■灰分を２０．３重量％含有し
含有酸素９．５重量％で発熱量が５０３０に：ａｌ／ｋ
ｇの半成コークス６５重量部、パり低温タール８．２重
量部、０５７分７．５重が部、■水分１８．３重礒部で
あった。

この半成コークス６５重量部に、低温タール中の中性油
　（セタン価：３０）８重量部と低温タールを　３５０
℃までに漂出する軽油分　（セタン価：３５）３４重量
部とを添加し、全体をボールミルにかけて　２００メツ
シユより細かい半成コークスを７０〜８０重量％含有す
るスラリーとした。

つぎに、このスラリー　１１０重量部に水２００重量部
を添加して激しく攪拌し半成コークス中の灰分を抽出し
た。８２０３０．１重量％、　ＧｅＯ２０，０００３重
量％含有する灰分９．１重量部が抽出された。半成コー
クスの損失量は５重量部であった。

全体を静置槽に導き油層と水層に分離し、更に半成コー
クス粉６５重量部を炉別した。得られた半成コークス中
の上記中性油および軽油の含浸量は合計で１０重量％で
あった。

ついで、この半成コークス６５重量部に水３２重置部と
低温タール中の酸性油および塩基性油３．２重量部とを
添加して激しく攪拌しＣＷＭ　　１００重量部を得た。

このＣＷＭは、２５℃における粘度が９８５ｃｐ　、ま
た発熱量は４５３０ｋｃａ　１７ｋｇであり、流動性、
燃焼性はいずれも満足すべきものであった。

また、発熱ｌ　８０００ｋｃａｌ／ｋｇ、含有酸素量１
０重量％以下で着火性に劣る瀝青炭にたいして上記と同
様を製造することができる。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明方法は以下の効果
を奏してその工業的価値が大である。

（［）低炭化度石炭から流動性、燃焼性が優れたＣＷＭ
を高収率　（実施例の場合的９５％）で製造することか
でさる。

（２）乾燥した低炭化度石炭の微粉の場合に多発する貯
蔵中若しくは輸送中の自然発火の虞れは皆無であり、む
しろ重油よりも安全である。

（３）　ＣＷＭに調製する際には添加した酸性油および
１１Ｘ基性油が分散安定剤として機走するので、従来の
Ｃｌ１１Ｍ製造時に使用されていた各種の高価な界面活
性剤を用いることが不要若しくは大幅に節約される。

（４）半成コークスには着火性に優れる中性油。

天然軽油が含浸されているので、高温空気中への噴霧時
には爆発的な着火現象が起こりコークス粉も更に微粉化
して瞬間的に燃焼し、船舶用ディーＪ／　１１／工・ハ
゛ンンの凍土４と１．てイφ…可イ酔である−（５）ま
た、微粉化しても完全な球状にならない半成コークスで
はあっても、この半成コークスの表面には上記した油分
が吸着していてそれが潤滑剤として機能するので、ＯＷ
Ｎの連続輸送時、各種配管の屈曲部、バルブシート等の
部位の摩損は低減される。

（６）現在、石炭価格は山元では１０ドル以下であるが
、輸送、積降しの度に５ドル程度の経費が上積みされて
いる。したがって、石炭積出港で本発明方法を実施すれ
ば大型タンカーの使用が可能となり、輸送、積降しに要
する費用を繕以下に節減することができ、たとえ、発熱
量の低下という問題はあっても、そのことを補ってあま
りあるという経済メリットがある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、低炭化度石炭の粗粒に４８０℃以下の温度で乾溜処
   理を施して酸素含量１０重量％以下の多孔質半成コーク
   スとする第１の工程； 得られた半成コースに、該半成コークスの１０重量％以
   下に相当する量の中性油または天然軽油を含浸せしめる
   第２の工程； および、 水または炭素数３以下の低級アルコールを添加して流体
   化する第３の工程；とからなることを特徴とする低炭化
   度石炭の流体化方法。 ２、該低炭化度石炭が、亜瀝青炭、褐炭、亜炭の群から
   選ばれる少なくとも１種である特許請求の範囲第１項記
   載の低炭化度石炭の流体化方法。 ３、第１の工程と第２の工程の間に、半成コークスを微
   粉砕しついで水で脱灰する工程が付加される特許請求の
   範囲第１項記載の低炭化度石炭の流体化方法。