JPS647117B2

JPS647117B2 -

Info

Publication number: JPS647117B2
Application number: JP5033080A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Komyama; Shoichi Ooi; Noriaki Oonishi; Shinya Mori; Tadanobu Takada; Isao Kubo
Original assignee: MITSUI KOZAN KASEI KK
Current assignee: MITSUI KOZAN KASEI KK
Priority date: 1980-04-18
Filing date: 1980-04-18
Publication date: 1989-02-07
Also published as: JPS56147888A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、含水石炭類の液化法に関し、更に詳
しくは含水石炭類と溶剤および本工程で得られる
脱水スラリーを含む混合スラリーを100〜350℃の
温度に加熱し、含水石炭類を効率良く脱水すると
ともに、この脱水されたスラリーを水素加圧下で
加熱し効率良く石炭類を液化する方法の関するも
のである。石炭は採掘後、出来る丈灰分を除去するために
選炭を行なう。選炭は石炭粒子が小さい程選別効
率が高く、しかも、選別には通常水が用いられ
る。したがつて、選炭後の石炭には多量の水が付
着し、この付着水分は通常20重量％以上にも達す
る。一方ある種の褐炭では水分が20〜65重量％に
達するものもある。このような石炭類を乾燥する
方法として、従来、気流乾燥法油中乾燥法等
の乾燥方法が知られている。気流乾燥法は東ドイ
ツ、オーストラリアなどで行なわれているが、乾
燥中に石炭類が酸化されるという弊害がある。石
炭類は酸化れると自然発火し易くなり、貯炭に多
大な労力を要するばかりでなく、このような石炭
類を液化用原料として使用すると石炭の溶解率が
低下し、且つ、石炭液化の経済性に大きな影響を
及ぼす水素消費量が増加るという欠点がある。こ
の点油中乾燥法は石炭類を酸化せずに乾燥でき
る。従来、油中乾燥法としては、特開昭53−
112902，特開昭53−125406，特開昭54−66904な
どが知られている。しかし、これらの方法はいず
れも脱水後の石炭類中の水分が約重量％前後と高
いものであり、このように水分の高い石炭類を液
化する場合、正味の石炭供給量が減少することに
よる設備能力の低下、及び水蒸気分圧の増加によ
る水素分圧のためにより高圧に耐え得る液化設備
を必要とし設備費等の増大は避けられない。本発明者らは、このような従来法の欠点を克服
するとともに、石炭類の液化効率をより向上し得
る方法について鋭意研究を重ねた結果、含水石炭
類と溶剤および本工程で得られる脱水スラリーを
含む混合スラリーを100〜350℃に加熱することに
より、石炭類の脱水率および液化率を向上し得る
全く新規な含水石炭類の液化法を見出し本発明を
完成するに至つた。即ち、本発明は含水石炭類と溶剤および本工程
で得られる脱水スラリーを含む混合スラリーを
100〜350℃の温度に加熱し、気液分離により水蒸
気を含む気相と脱水スラリーとに分け、該脱水ス
ラリーの１部を該混合スラリー調製用に使用し、
残りの脱水スラリーの一部もしくは全部を水素加
圧下で加熱して石炭溶液となし、石炭溶液から不
溶性物質を分離し又は分離せずして、該石炭溶液
から石炭の解重合物及び溶剤を回収することを特
徴とする含水石炭類の液化法であり回収溶剤はス
ラリー調製用溶剤として使用し得ることは勿論で
ある。本発明で用いる溶剤とは石炭乾留タール又はそ
の分留物、石油系重質油、石炭液化工程で生成す
る油およびこれらの水添生成物のうち少なくとも
１種類以上をさす。即ち、上記溶剤のうち１種類
でも２種類以上の混合油でも差支えない。また、含水石炭類とは水分10重量％以上を含む
粘結炭、非粘結炭、褐炭、亜炭および草炭であ
る。次に本発明の方法を第１図に示した本発明の１
実施態様に基づいて詳細に説明する。含水石炭類と溶剤を含水石炭類対溶剤比（重量
比）が１／0.7〜１／10好ましくは１／１〜１／
４になるよう混合し、ボールミル、タワーミル等
の適当な粉砕機１を用いて粉砕し、スラリー化す
る。なお、この際、石炭液化用触媒を粉砕機に入
れて、同時にスラリー化してもよい。粉砕機とし
てボールミルを用いた場合、スラリー中に気泡が
含まれこのスラリーをポンプで送給するとポンプ
がキヤビテーシヨンを起こす場合がある。したが
つて、ボールミルで粉砕後、上記気泡を除去する
ためにスラリーをスラリー槽２に導き、脱気する
ことが好ましい。この場合、スラリーを30〜50℃
に加温すると都合が良い。この際の脱気時間はス
ラリーの性状により異なるが約１〜３時間であ
る。一方、タワーミル等の粉砕機ではスラリー中
に気泡が入ることは少なく、通常、脱気の必要は
ない。しかし、この場合でもポンプの負荷を軽減
するためスラリーを30〜50℃に加温するのが好ま
しい。スラリーを加温する場合、本工程で得られ
る水蒸気を含む気相又は脱水スラリーを用いるこ
ともできる。なお、スラリーを50℃以上に加温す
るのはスラリー中に気泡が発生するので好ましく
ない。このようにして調製したスラリーをスラリー槽
で脱水スラリーと混合する。脱水スラリーとの混
合割合は未脱水スラリー１部に対して脱水スラリ
ーを、通常0.2部以上好ましくは0.5部以上10部以
下とするのが良い。脱水スラリーの混合割合が
0.2部以下の場合、含水石炭類の脱水率が低下す
るとともに液化率も低下する。また10部以上のと
きは含水石炭類の処理能力が減少し設備的に不経
済となる。未脱水スラリーと脱水スラリーを混合
するににはスラリー槽で行うこともできるし、ポ
ンプの吐出側に供給することにより混合すること
もできる。また前述の方法とは異なるが、脱水ス
ラリーを粉砕機に供給して同様のことを行うこと
もできる。未脱水スラリーと脱水スラリーの混合
スラリーをポンプで昇圧し、第１加熱炉３で100
〜350℃、好ましくは130〜250℃に加熱する。加
熱温度100℃未満では脱水率が悪く、350℃以上で
は圧力が高くなりすぎ経済的でない。又圧力はコ
ーキングを防ぐため通常、加熱後のスラリーの温
度における水の飽和水蒸気圧付近又はそれ以上が
適当である。飽和水蒸気圧より著しく低い圧力で
行なう場合、加熱炉がコーキングを起こしやすく
なる。したがつて、この場合の加熱方法は加熱炉
でなく、熱媒を用いた熱交換器等で加熱するのが
好ましい。加熱された混合スラリーを圧力調節弁
を通して第１気液分離器４に送り、ここで水蒸気
と溶剤を含む気相と脱水スラリーとに分離する。
気相は冷却して凝縮させて油水分離器６に送る。
この際凝縮器にて脱水前のスラリーとの熱交換を
行なうこともできる。また、気相を蒸留装置５に
かけて重質油を分離し、軽質油と水との混合物を
油水分離器６に送ることもできる。油水分離器で
は液温を80℃程度に保つことによつて容易に水と
溶剤とに分離できる。なお、蒸留装置５を通した
場合、重質油は缶出液として回収できるので油水
分離器における油水分離操作はさらに容易とな
る。このようにして回収れた溶剤は混合スラリー
調製用溶剤の１部として循環使用することもでき
る。一方、第１気液分離器４で分離した脱水スラ
リーは、１部は含水石炭類脱水のために粉砕機１
又はスラリー槽２もしくは、スラリー槽と第１加
熱器３の配管中に戻し循環使用する。残りは、そ
の一部もしくは全部をポンプで水素と共に水素分
圧30気圧以上好ましくは70〜300気圧の圧力下で
第２加熱炉７に導入する。第２加熱炉では温度
300〜500℃好ましくは400〜470℃の範囲に加熱
し、反応器８に導く。反応器に於ける溶解時間は
スラリーが漏過容易な粘度となるように設定す
る。好ましくは10分ないし120分である。以上の処理により石炭類中の有機物質を十分溶
剤中に溶解させ、第２気液分離器９によりガス状
生成物を分離する。分離したガス状生成物はガス
分離器１０により炭酸ス、硫化水素ガスを除去
し、ガス状炭化水素スは回収し、未消費の水素ガ
スは循環使用する。又、ガス状炭化水素ガス及び
水素を含む混合ガスを循環することもできる。一
方、ガス状生成物を分離した未溶解石炭分、灰
分、石炭類の液状生成物および溶剤からなる石炭
溶液は漏過器、遠心分離機、液体サイクロンまた
はルーマス法のような溶剤処理法による固液分離
装置１１にかけられ未溶解石炭分、灰分などの不
溶性物質を分離する。不溶性物質を分離した石炭
溶液あるいはまた、不溶性物質を分離しない石炭
溶液を蒸発器１２に導入し、常温液体の石炭液化
生成物及び溶剤を回収し、溶剤は再び混合スラリ
ー調製用溶剤として循環使用することができる。
さらに、釜残として常温固体の石炭液化生成物を
回収する。以上のような本発明の方法にしたがえば、水分
60重量％以上の含水石炭類を容易に水分５重量％
以下に脱水することができ、これらの石炭類を液
化する際、液化工程の設備費等の軽減をはかるこ
とができる。このように高い脱水率を得ることが
できるのは、本発明で用いる混合スラリーが含水
石炭類と溶剤を含むスラリーに脱水スラリーを加
えてなるためである。すなわち脱水スラリーは、
単に生スラリーと脱水スラリーからなる混合スラ
リーの水分を見掛上低くするばかりでなく、脱水
スラリー中にはすでに水と共沸混合物を形成する
成分がほとんど含まれていない。このため脱水率
を向上させることができる。さらに本発明で得ら
れる脱水スラリーを液化すると、従来になく高い
液化率を得ることができる。これは、単に石炭類
を溶剤中で脱水し、石炭類の酸化を防ぐばかりで
なく、脱水時の温度が100℃以上でしかも脱水ス
ラリーの一部を循環使用することによる。即ち、
石炭類を100℃以上の温度で長時間加熱すること
により石炭類中に溶剤が浸透するため石炭類の液
化率を向上させるものと考えられる。このように、本発明は技術的にも経済的にも極
めて優れた含水石炭類の液化法である。以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれにより限定されるものではな
い。実施例１水分60重量％の豪州産褐炭40Kgと本工程で得ら
れる褐炭の液状生成物60Kgをボールミルに入れ充
分混合粉砕して生スラリーを得た。この生スラリ
ー中の水分および褐炭含有率（無水褐炭換算）は
それぞれ24重量％、16重量％であつた。この生ス
ラリー50Kgと本工程で得られた脱水スラリー

【脱
水スラリー中の水分1.5重量％、褐炭含有量22.5
重量％（無水褐炭換算）】50Kgをスラリー槽で30
℃の温度で加温しながら混合し、同時にこの混合
スラリーの脱気を行なつた。この混合スラリーを
ポンプにより35Kg／cm²Ｇに昇圧し、供給量30Kg／
hrで加熱炉に供給した。第１加熱炉で235℃に加
熱したのち減圧弁を通して第１気液分離器に導入
し、ここで気相と脱水スラリーとに分離した。こ
の脱水スラリーの水分は1.1重量％、褐炭含有率
は22.5％重量であり、褐炭の水分としては4.7重
量％であつた。次いでこの脱水スラリーをポンプ
により昇圧し、150Kg／cm²Ｇの水素加圧下、２
Kg／hrの供給量で第２加熱炉に送り、ここで450
℃に加熱したのち、反応器内で１時間の滞留時間
をもたせた。溶解生成物は減圧して第２気液分離
器に送り、ガス状生成物を分離したのち、固液分
離器で未分解石炭分、灰分を別し、蒸発器によ
り液状生成物、溶剤および常温固体の液化生成物
を得た。このときの褐炭の溶解率は85.2重量％（無水無
灰褐炭換算）であつた。比較例１実施例１で用いたと同じ褐炭をあらかじめ真空
乾燥器で乾燥し、水分6.2重量％の乾燥褐炭を得
た。この乾燥褐炭22.5Kgと実施例１で用いたと同
じ褐炭からの液状生成物77.5Kgを混合しスラリー
を調製した。このスラリーを脱水せずに直接ポン
プにより加圧し、150Kg／cm²・Ｇ水素加圧下、２
Kg／hrの供給量で第２加熱炉に送つた。以下、実
施例１と同様の操作を行ない褐炭を溶解した。こ
の時の褐炭の溶解率は81.6重量％であつた。比較例２実施例１で用いたと同じ褐炭を空気中110℃温
度で１時間乾燥して水分5.3重量％の乾燥褐炭を
得た。この乾燥褐炭を比較例１と同様の操作によ
り150Kg／cm²・Ｇの水素加圧下、450℃の温度で１
時間溶解した。褐炭の溶解率は76.8重量％であつ
た。実施例１および比較例1.2から明らかな如く、
本発明の方法による含水石炭類の液化法は、真空
中（比較例１）および空気中（比較例２）で乾燥
した褐炭を液化した場合よりもはるかに高い溶解
率を示しており、従来法に比べて非常に優れたも
のである。実施例２実施例１で用いたと同じ生スラリー50Kgと脱水
スラリー90Kgからなる混合スラリーを実施例１と
同じ装置を用いた20Kg／cm²・Ｇの圧力下、200℃
の温度で加熱し脱水した。得られた脱水スラリー
の水分は1.1重量％、隔炭含有率は22.8重量％で
あり、褐炭の水分は4.6重量％であつた。この脱水スラリーを実施例１と同様に150Kg／
cm²・Ｇの水素加圧下、450℃で１時間溶解した。
褐炭の溶解率は86.7重量％であつた。実施例３実施例１で用いたと同じ生スモラリー60Kgと脱
水スラリー40Kgからなる混合スラリーを実施例１
と同じ装置を用い２Kg／cm²・Ｇの圧力下、155℃
の温度で加熱し脱水した。得られた脱水スラリー
の水分は0.6重量％、褐炭含有率は23.0重量％で
あり、褐炭の水分は2.5重量％であつた。この脱水スラリーを実施例１と同様に150Kg／
cm²・Ｇの水素加圧下、450℃で１時間溶解した。
褐炭の溶解率は84.5重量％であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施態様を示すフローシー
トである。１…粉砕機、２…スラリー槽、３…第１加熱
炉、４…第１気液分離器、５…蒸留装置、６…油
水分離器、７…第２加熱炉、８…反応器、９…第
２気液分離器、１０…ガス分離器、１１…固液分
離装置、１２…蒸発器。

Claims

【特許請求の範囲】

１含水石炭類と溶剤および本工程で得られる脱
水スラリーを含む混合スラリーを100〜350℃の温
度に加熱し、気液分離により水蒸気を含む気相と
脱水スラリーとに分け、該脱水スラリーの１部を
該混合スラリー調製用に使用し、該脱水スラリー
の残りの１部もしくは全部を水素加圧下で加熱し
て石炭溶液となし、石炭溶液から不溶性物質を分
離し又は分離せずして、該石炭溶液から石炭の解
重合物および溶剤を回収することを特徴とする含
水石炭類の液化法。