JPH06287567A - Coal liquefaction - Google Patents

Coal liquefaction

Info

Publication number
JPH06287567A
JPH06287567A JP7978893A JP7978893A JPH06287567A JP H06287567 A JPH06287567 A JP H06287567A JP 7978893 A JP7978893 A JP 7978893A JP 7978893 A JP7978893 A JP 7978893A JP H06287567 A JPH06287567 A JP H06287567A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coal
slurry
solvent
liquefaction
radiation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP7978893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mutsumaro Kawabata
睦麿 川端
Mitsuhiro Sakawa
光弘 坂輪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP7978893A priority Critical patent/JPH06287567A/en
Publication of JPH06287567A publication Critical patent/JPH06287567A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To liquefy coal at high conversion in high yields by irradiating a coal slurry prepared by mixing feed coal with a solvent and a catalyst with a radiation and subjecting the irradiated slurry to a coal liquefaction reaction in a reducing gas atmosphere. CONSTITUTION:A coal slurry is obtained by feeding a coal slurry obtained by mixing dried feed coal with a solvent in a solvent/coal weight ratio of 1.0-4.0 and 0.5-5wt.%, based on dry coal, fine catalyst particles having a content of 16mum or smaller particles of 90% or above to a preparation tank 9, and mixing the mixture at 40-100 deg.C under a pressure of 1-10 atm in an inert gas atmosphere. The obtained slurry is sent to an irradiator 42 through a circulation pump 41 and a pipe 11 and is irradiated at a dose of 10<2>-10<10> R at 40-100 deg.C under a pressure of 1-10 atm. This slurry is pressurized with a high-pressure pump 12 to 100-200 atm, heated with a heater 16 to 350-450 deg.C, fed to a coal liquefaction tower 10 and subjected to a coal liquefaction reaction at 400-500 deg.C for 40-80min in a reducing gas atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、放射線を用いてなる新
規な石炭液化方法に関するものである。さらに詳述すれ
ば、石炭、溶剤および触媒を混合して調製した石炭スラ
リーに事前処理として一定量の放射線を照射した後に、
還元性ガス雰囲気下、高温高圧条件下で石炭液化反応さ
せる石炭の液化方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel coal liquefaction method using radiation. More specifically, after irradiating a certain amount of radiation as a pretreatment to a coal slurry prepared by mixing coal, a solvent and a catalyst,
The present invention relates to a coal liquefaction method in which a coal liquefaction reaction is performed under a reducing gas atmosphere under high temperature and high pressure conditions.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、石油資源の枯渇および石油価格の
高騰に伴って代替エネルギーの必要性が認識されるよう
になり、その代替エネルギーの1つとして石炭の液化反
応についても数多くの研究がなされている。
2. Description of the Related Art In recent years, the need for alternative energy has come to be recognized with the exhaustion of petroleum resources and the rise in oil prices, and many studies have been conducted on the liquefaction reaction of coal as one of the alternative energy. ing.

【0003】こうした石炭液化方法に関しては、現在ま
でに、石炭、溶剤および触媒を混合して調製したスラリ
ーを高温、高圧で触媒の存在下、水素添加により液化反
応させ、得られた液化油を軽質油、中質油、重質油(残
渣を含む)に分離精製し、得られた該液化油の内、重質
油(残渣を含む)に対しては、減圧蒸留により重質油と
残渣成分とを分離した後、得られた重質油は水素化反応
塔で水素化反応を行い、得られた溶剤を戻して、再び石
炭液化用溶剤として循環使用する石炭液化方法などが良
く知られている。こうした石炭の液化においては、石炭
液化用溶剤に石炭液化生成重質油を水素化した油を用
い、これと原料石炭、触媒などを混合してスラリーを調
製した後、液化反応に供することにより、該石炭液化用
溶剤の水素供与能力の増大による液化反応時の水素移動
の円滑化を図り、もって液化反応を促進することとして
いるものである。
Regarding such a coal liquefaction method, to date, a slurry prepared by mixing coal, a solvent and a catalyst is subjected to a liquefaction reaction by hydrogenation in the presence of a catalyst at a high temperature and a high pressure, and a liquefied oil obtained is lightened. Oil, medium oil, and heavy oil (including residue) are separated and refined. Of the obtained liquefied oil, heavy oil (including residue) is distilled under reduced pressure to remove heavy oil and residual components. After separation of and, the obtained heavy oil is subjected to a hydrogenation reaction in a hydrogenation reaction tower, the solvent obtained is returned, and a coal liquefaction method in which it is circulated again as a coal liquefaction solvent is well known. There is. In the liquefaction of such coal, an oil obtained by hydrogenating a coal liquefaction-produced heavy oil is used as a solvent for coal liquefaction, a raw coal, a catalyst, and the like are mixed to prepare a slurry, and then subjected to a liquefaction reaction, It is intended to facilitate the transfer of hydrogen during the liquefaction reaction by increasing the hydrogen donating ability of the coal liquefaction solvent, thereby promoting the liquefaction reaction.

【0004】図2は、従来技術として知られている石炭
液化方法における石炭液化装置の一実施態様を示す概略
図である。
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a coal liquefaction apparatus in a coal liquefaction method known as the prior art.

【0005】図2より、従来法における石炭液化装置5
1の構成としては、石炭貯蔵槽2、溶剤貯蔵槽3および
触媒貯蔵槽4が設けられ、これらはすべて配管5、6お
よび7により攪拌機8を備えてなる石炭スラリー調製槽
9の上頭部にそれぞれ連結されている。また該石炭スラ
リー調製槽9の底槽部は、石炭液化反応塔10の底塔部
に配管11で連結されており、該配管11の経路上に
は、高圧ポンプ12が設けられている。さらに水素貯蔵
槽13に配管14が連結され、該配管14の他端は高圧
水素ガスが供給できるように該高圧ポンプ12より該反
応塔10側の該上記配管11経路上に連結されている。
また、該反応塔10側の該配管11の外周部には加熱器
16が設けられている。次に該石炭液化反応塔10の頭
塔部は分離器17の上部に配管18により連結されてい
る。さらに該分離器17の上部が減圧弁を経て常圧蒸留
塔19に、分離器17の下部が減圧弁を経て減圧蒸留塔
20にそれぞれ配管21、22により連結され、該常圧
蒸留塔19の頭塔部および底塔部が生成ガス捕集器2
3、軽中質油捕集器24および水捕集器25にそれぞれ
配管26、27および28により連結されている。一
方、上記減圧蒸留塔20の底塔部は残渣捕集器29に、
減圧蒸留塔20の頭塔部は一旦常圧に戻された後、常圧
ポンプを経て水素化反応塔30の頭塔部にそれぞれ配管
31および32で連結され、該水素化反応塔30の底塔
部が上記溶剤貯蔵槽3と配管33で連結されている。
From FIG. 2, the coal liquefaction apparatus 5 in the conventional method is shown.
As the structure of 1, a coal storage tank 2, a solvent storage tank 3 and a catalyst storage tank 4 are provided, and these are all provided on the upper head of a coal slurry preparation tank 9 equipped with an agitator 8 through pipes 5, 6 and 7. Each is connected. Further, the bottom tank portion of the coal slurry preparation tank 9 is connected to the bottom tower portion of the coal liquefaction reaction tower 10 by a pipe 11, and a high pressure pump 12 is provided on the path of the pipe 11. Further, a pipe 14 is connected to the hydrogen storage tank 13, and the other end of the pipe 14 is connected to the path of the pipe 11 on the reaction tower 10 side from the high pressure pump 12 so that high pressure hydrogen gas can be supplied.
Further, a heater 16 is provided on the outer peripheral portion of the pipe 11 on the reaction tower 10 side. Next, the head tower part of the coal liquefaction reaction tower 10 is connected to the upper part of the separator 17 by a pipe 18. Further, the upper part of the separator 17 is connected to the atmospheric distillation column 19 via the pressure reducing valve, and the lower part of the separator 17 is connected to the vacuum distillation column 20 via the pressure reducing valve by pipes 21 and 22, respectively. The head tower section and the bottom tower section are the product gas collector 2
3, light and medium oil collector 24 and water collector 25 are connected by pipes 26, 27 and 28, respectively. On the other hand, the bottom column of the vacuum distillation column 20 is connected to the residue collector 29,
After the head part of the vacuum distillation column 20 is once returned to normal pressure, it is connected to the head part of the hydrogenation reaction column 30 via a normal pressure pump by pipes 31 and 32, respectively, and the bottom of the hydrogenation reaction column 30 is connected. The tower portion is connected to the solvent storage tank 3 by a pipe 33.

【0006】上記構成を有する石炭液化装置51を用い
て石炭液化を行う方法について詳述する。
A method for liquefying coal by using the coal liquefying apparatus 51 having the above structure will be described in detail.

【0007】まず、石炭貯蔵槽2から原料石炭、溶剤貯
蔵槽3から石炭液化用の循環溶剤がそれぞれ配管5、6
を通じて石炭スラリー調製槽9に送られ、さらに触媒貯
蔵槽4より、液化油収率を上げるために、触媒が同時に
配管7を通じて、通常常圧下で約60℃程度に加温され
た石炭スラリー調製槽9に添加され、攪拌機8を用いて
混合され、石炭スラリーが調製される。
First, the raw coal from the coal storage tank 2 and the circulating solvent for coal liquefaction from the solvent storage tank 3 are pipes 5 and 6, respectively.
To the coal slurry preparation tank 9 through which the catalyst is simultaneously heated from the catalyst storage tank 4 through the pipe 7 at about 60 ° C. under normal pressure at the same time to increase the liquefied oil yield. 9 and mixed using a stirrer 8 to prepare a coal slurry.

【0008】ここで、石炭貯蔵槽2に貯蔵される原料石
炭としては、石炭液化反応で水素化分解反応を行わせる
ために、石炭中に含まれる5〜30重量%の水分を通常
1〜2重量%まで乾燥した後、150μm以下の粒度の
石炭粒子の収率が80%以上となるように粉砕された石
炭である。該石炭の粉砕には、ロッドミル、ボールミ
ル、振動ミルまたはディスクミルなどのいずれの粉砕機
をも用いることができる。
Here, as the raw material coal stored in the coal storage tank 2, in order to carry out the hydrocracking reaction in the coal liquefaction reaction, the water content of 5 to 30% by weight contained in the coal is usually 1-2. It is coal that has been dried to a weight percentage and then pulverized so that the yield of coal particles with a particle size of 150 μm or less is 80% or more. For crushing the coal, any crusher such as a rod mill, a ball mill, a vibration mill or a disc mill can be used.

【0009】上記石炭スラリーの濃度は、前記原料石炭
の乾燥重量に対する前記溶剤の重量比(溶剤/原料石
炭)で通常、1.0〜3.0程度の範囲であり、触媒の
添加量は、無水、無灰ベースの原料石炭に対して通常1
〜5%程度の範囲となるように調製される。
The concentration of the coal slurry is usually in the range of about 1.0 to 3.0 in terms of the weight ratio of the solvent to the dry weight of the raw material coal (solvent / raw material coal), and the amount of catalyst added is Usually 1 for dry, ashless base coal
It is prepared so as to be in the range of about 5%.

【0010】また、触媒としては、主に比較的安価で入
手の容易な鉄系触媒が用いられており、具体的には、合
成硫化鉄触媒または天然鉄鉱石触媒などが使用されてい
る。
Further, as the catalyst, an iron-based catalyst which is relatively inexpensive and easily available is mainly used, and specifically, a synthetic iron sulfide catalyst or a natural iron ore catalyst is used.

【0011】こうして得られた石炭スラリーは、高圧ポ
ンプ12で150〜190kg/cm2 の圧力に昇圧さ
れ、系内に装入される。その際、水素貯蔵槽13の水素
をコンプレッサーなどにて同じ圧力に昇圧し、得られた
高圧水素ガスを系内に供給して水素雰囲気とする。その
後、石炭スラリーは、さらに加熱器16により380〜
450℃に加熱された後、石炭液化反応塔10で該水素
ガスと反応して水素化分解する。
The coal slurry thus obtained is pressurized by the high-pressure pump 12 to a pressure of 150 to 190 kg / cm 2 and charged into the system. At that time, the hydrogen in the hydrogen storage tank 13 is pressurized to the same pressure by a compressor or the like, and the obtained high-pressure hydrogen gas is supplied into the system to form a hydrogen atmosphere. Thereafter, the coal slurry is further heated by the heater 16 to 380 to 380.
After being heated to 450 ° C., the coal liquefaction reaction tower 10 reacts with the hydrogen gas to hydrocrack.

【0012】この際の水素化分解は、通常、反応温度が
430〜470℃、圧力が150〜190kg/cm2
で行われ、かかる分解反応によって原料石炭の液化反応
が進行する。
In the hydrogenolysis at this time, the reaction temperature is usually 430 to 470 ° C. and the pressure is 150 to 190 kg / cm 2.
The liquefaction reaction of the raw material coal proceeds by the decomposition reaction.

【0013】石炭液化反応後の生成物は、配管18を通
じて該分離器17に送られ、該分離器17によって、生
成ガス、水および軽中質油(通常C5 〜260℃未満の
沸点留分)からなる成分と重質油(通常260℃以上の
沸点留分)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、配
管21を通じ、減圧弁を経て常圧蒸留塔19に送られ、
生成ガス、水および軽中質油成分に分離され生成ガス捕
集器23、軽中質油捕集器24および水捕集器25に分
離捕集される。
The product after the coal liquefaction reaction is sent to the separator 17 through a pipe 18, and the separator 17 produces product gas, water and light and medium oil (usually a boiling point fraction of C 5 to less than 260 ° C.). 2) and a heavy oil (usually a boiling point fraction of 260 ° C. or higher) and a residue. Of these, the components consisting of the produced gas, water, and light-medium oil are sent to the atmospheric distillation column 19 through the pipe 21, through the pressure reducing valve,
The produced gas, water, and light / medium oil components are separated and separated and collected in the produced gas collector 23, the light / medium oil collector 24, and the water collector 25.

【0014】さらに軽中質成分は必要に応じて軽質油と
中質油に蒸留操作により分離され、それぞれ所定の製品
油として回収することができる。
Further, the light / medium component can be separated into a light oil and a medium oil by a distillation operation, if necessary, and can be recovered as predetermined product oils.

【0015】一方、重質油および残渣からなる成分は、
配管22を通じ、減圧弁を経て減圧蒸留塔20に送ら
れ、該減圧蒸留塔20で減圧蒸留(10〜50torr
まで減圧)され、538℃以上の沸点留分のものは液化
残渣として配管31を通じて残渣捕集器29に排出され
除去される。
On the other hand, the component consisting of heavy oil and residue is
It is sent to the vacuum distillation column 20 through a pipe 22 through a pressure reducing valve, and in the vacuum distillation column 20, vacuum distillation (10 to 50 torr) is performed.
Those having a boiling point of 538 ° C. or higher are discharged to a residue collector 29 through a pipe 31 and removed as a liquefaction residue.

【0016】他方、260〜538℃未満の沸点留分の
重質油は、一旦常圧に戻した後、配管32経路上に設け
られた高圧ポンプ(図示せず)および加熱器(図示せ
ず)により高温高圧下に保持され、Ni−Mo等の触媒
を充填した固定床の水素化反応塔30に送られて、水素
雰囲気下、通常300〜380℃、80〜120気圧で
該水素化反応塔30中で通常LHSVが1〜2時間、水
素ガスと反応させて水素化反応を行うことにより水素供
与性を高め、テトラリンなどの成分からなる溶剤を生成
することができる。得られた該溶剤は、配管33を通じ
て溶剤貯蔵槽3に戻すことにより石炭液化用溶剤として
循環使用されるものである。
On the other hand, heavy oil having a boiling point of less than 260 to 538 ° C. is once returned to normal pressure, and then a high pressure pump (not shown) and a heater (not shown) provided on the pipe 32 path. ) Is sent under high temperature and high pressure to a fixed bed hydrogenation reaction column 30 filled with a catalyst such as Ni-Mo, and the hydrogenation reaction is usually performed in a hydrogen atmosphere at 300 to 380 ° C and 80 to 120 atm. In the column 30, LHSV is usually reacted with hydrogen gas for 1 to 2 hours to carry out a hydrogenation reaction to enhance the hydrogen donating property, and a solvent composed of a component such as tetralin can be produced. The obtained solvent is circulated and used as a coal liquefaction solvent by returning it to the solvent storage tank 3 through the pipe 33.

【0017】しかしながら、こうした水素供与能力を有
する石炭液化用溶剤によって水素移動の円滑化を図るこ
とで液化反応をより向上させる従来法の石炭の液化技術
では、経済性の面において、なお石油の代替エネルギー
として実用化できるレベルまで達しておらず、より良好
な転化率および液化油収率を得ることのできる石炭の液
化方法の開発が期待されているのが現状である。
However, in the conventional coal liquefaction technology in which the liquefaction reaction is further improved by facilitating the transfer of hydrogen by the coal liquefaction solvent having such a hydrogen donating ability, in view of economy, it is still a substitute for petroleum. It is the current situation that the development of a coal liquefaction method capable of obtaining a better conversion rate and liquefied oil yield is not reached to a level where it can be put to practical use as energy.

【0018】また、上述の石油代替エネルギーの1つと
して研究されている石炭の液化反応のように微粉石炭、
石炭系溶剤および触媒を混合したスラリーを還元性雰囲
気下、高温高圧条件で石炭の液化、特に水素化分解を通
じて燃料油(軽質油、中質油)を製造する方法とは全く
別のプロセスとして、石炭を水素や触媒を用いずにアン
トラセン油や石油系重質油などの溶剤を用いて高温で分
解抽出して液化することでコロイド燃料または広い意味
での重質油燃料を製造する溶剤抽出による石炭液化方法
が知られている。
Fine coal, such as the liquefaction reaction of coal, which has been studied as one of the above-mentioned alternative energy sources for petroleum,
As a completely different process from the method of producing fuel oil (light oil, medium oil) through liquefaction of coal under high temperature and high pressure conditions, especially hydrocracking, in a reducing atmosphere, a slurry in which a coal-based solvent and a catalyst are mixed, Solvent extraction to produce colloidal fuel or heavy oil fuel in a broad sense by decomposing and liquefying coal at high temperature using solvent such as anthracene oil or petroleum heavy oil without hydrogen or catalyst A coal liquefaction method is known.

【0019】上記溶剤抽出による石炭の液化方法では、
溶剤抽出にかなりの高温を必要とする点を改良する方法
として、溶剤存在下の石炭に放射線を照射することで石
炭の溶剤抽出を促進する方法が特開昭56−13559
5号に記載されている。
In the method for liquefying coal by the above solvent extraction,
As a method for improving the point that a considerably high temperature is required for solvent extraction, there is a method of accelerating the solvent extraction of coal by irradiating the coal in the presence of solvent with radiation.
No. 5 is described.

【0020】上記石炭の溶剤抽出に放射線を用いる液化
方法によれば、高分子量体が、室温付近においても、電
離性放射線によって分解されることに着目し、この知見
に基づき、高分子量体の石炭を熱分解に代わって放射線
を照射することにより低分子量体を生成させることで、
高温状態にすることなく共存する溶剤中への溶解性を増
加することができ、また高温条件で放射線照射を併用し
た場合には所望の重質油燃料の収率を高めることができ
るとするものである。
According to the above-mentioned liquefaction method using radiation for solvent extraction of coal, it is noted that the high molecular weight substance is decomposed by ionizing radiation even at around room temperature, and based on this finding, the high molecular weight coal is By generating a low molecular weight substance by irradiating with radiation instead of thermal decomposition,
It is possible to increase the solubility in a coexisting solvent without bringing it to a high temperature state, and to increase the yield of a desired heavy oil fuel when radiation irradiation is also used at a high temperature condition. Is.

【0021】しかしながら、上記石炭の溶剤抽出による
液化方法では、石炭からコロイド燃料や重質油燃料を製
造することを目的とするため、条件次第で放射線照射に
より分解された分子が重合する場合でも特に問題となら
ないが、この石炭の溶剤抽出に放射線を用いる液化方法
を石炭から燃料油(軽質油、中質油)を製造する方法に
適用するには、照射時の温度、圧力条件が非常に広く、
また適正な照射条件も明示されておらず、重合を起こす
ような条件下では燃料油の収率が逆に低下する等、より
良好な転化率および液化油収率を得ることのできる石炭
の液化方法とはできないものであった。
However, the above-mentioned method for liquefying coal by solvent extraction is intended to produce a colloidal fuel or a heavy oil fuel from coal, and therefore, even when molecules decomposed by irradiation with radiation are polymerized depending on conditions. Although it is not a problem, in order to apply this liquefaction method using radiation for solvent extraction of coal to the method of producing fuel oil (light oil, medium oil) from coal, the temperature and pressure conditions during irradiation are extremely wide. ,
Also, proper irradiation conditions are not specified, and the yield of fuel oil decreases conversely under conditions that cause polymerization, such as liquefaction of coal that can obtain better conversion and liquefied oil yield. It couldn't be a method.

【0022】さらに、上記放射線を用いる液化方法で
は、常温常圧下では、所望の重質油燃料の溶剤可溶分の
収率は、約2〜13重量%(また放射線を用いる場合
が、放射線を用いない場合に比して溶剤可溶分の増加量
が0.5〜5重量%)と低く、石炭を重質油燃料油とし
て十分に活用できておらず、また、上記放射線を用いる
液化方法において、より高収率を得ようとすれば、石炭
の溶剤抽出による液化反応条件を高温高圧下とし、これ
に放射線照射(必要により長時間照射)を行うことで得
られるが、そのためには通常の石炭の溶剤抽出による液
化反応装置に高温高圧装置および放射線装置を組み合わ
せなければならないが、こうしたプロセスは極めて複雑
化することが考えられ、また多くの解決すべき新たな課
題も生じると思われるが、こうしたプロセスについては
何等記載がされていない。
Further, in the liquefaction method using the above-mentioned radiation, the yield of the solvent-soluble component of the desired heavy oil fuel is about 2 to 13% by weight under normal temperature and pressure. The amount of increase in solvent-soluble content is as low as 0.5 to 5% by weight as compared with the case where it is not used, coal cannot be fully utilized as a heavy fuel oil, and the above-mentioned radiation-based liquefaction method is used. In order to obtain a higher yield, in order to obtain a higher yield, the liquefaction reaction condition by solvent extraction of coal can be obtained by subjecting it to high temperature and high pressure and irradiating it (long irradiation if necessary). The coal liquefaction reactor for solvent extraction of coal must be combined with high temperature and high pressure equipment and radiation equipment, but these processes are likely to be extremely complicated, and many new problems to be solved will also arise. For such a process it has not been what, etc. described.

【0023】したがって、石炭の液化、特に水素化分解
を通じて燃料油(軽質油、中質油)を製造する方法を適
用するにあたっては、重合を起こさない適正な照射条件
の設定、さらに常温常圧下での液化油収率の向上または
高温高圧下での簡単なプロセスの構築など上記方法と同
様な課題の解決が必要であり、今日、上記放射線を用い
る液化方法に基づいて、より良好な転化率および高い液
化油収率を達成できる燃料油(軽質油、中質油)の製造
方法を容易に発明することはなお困難であるのが現状で
ある。
Therefore, when applying the method for producing fuel oil (light oil, medium oil) through liquefaction of coal, particularly hydrocracking, appropriate irradiation conditions are set so that polymerization does not occur, and further, at normal temperature and normal pressure. It is necessary to solve the same problems as the above method such as improvement of the liquefied oil yield or construction of a simple process under high temperature and high pressure, and today, based on the above liquefaction method using radiation, a better conversion rate and At present, it is still difficult to easily invent a method for producing a fuel oil (light oil, medium oil) that can achieve a high liquefied oil yield.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】上記問題点に鑑み、本
発明の目的は、石油代替エネルギーの1つとして、微粉
石炭、石炭系溶剤および触媒を混合したスラリーを還元
性ガス雰囲気下、高温高圧条件で石炭の液化、特に水素
化分解を通じて燃料油(軽質油、中質油)を製造する液
化方法において、比較的簡単なプロセスを用いて、より
良好な転化率および液化油収率を得ることのできる石炭
の液化方法を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is, as one of petroleum alternative energy, a slurry obtained by mixing pulverized coal, a coal-based solvent and a catalyst in a reducing gas atmosphere at high temperature and high pressure. Liquefaction method of producing fuel oil (light oil, medium oil) through coal liquefaction under conditions, especially hydrocracking, to obtain better conversion and liquefied oil yield by using relatively simple process It is intended to provide a coal liquefaction method that can be performed.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、微粉石炭、石炭系溶剤および触媒を
混合した石炭スラリーを還元性ガス雰囲気下、高温高圧
条件で石炭の液化、特に水素化分解を通じて燃料油(軽
質油、中質油)を製造する新規な石炭液化方法について
鋭意研究した。特に、石炭スラリーの段階で放射線を照
射することにより化学反応がおこり、石炭性状が変化す
ることに着目して、石炭の液化反応の事前処理技術に放
射線照射を応用すべく種々検討した。その結果、石炭ス
ラリーに放射線を照射することにより、単位骨格構造が
芳香族性に富む多環構造をなしていて、それらが架橋で
つながって高分子体を形成している石炭中に溶剤が浸透
し、あるいは、そのような石炭中の分子の結合が切れて
イオンや遊離基を生成し、石炭構造を予め緩和させるこ
とで溶剤が石炭に膨潤した状態を形成できることがわか
った。これにより該石炭スラリーを還元性ガス雰囲気
下、高温高圧条件で石炭の液化、特に水素化分解が起こ
り易くなるため、液化油収率が向上でき、反応条件もマ
イルド化できて、さらにこの事前処理部分(低温低圧)
のプロセスを追加するだけですむから、非常にシンプル
なプロセスとすることができる。こうした知見に基づき
本発明を完成するに至ったものである。
In order to achieve the above object, the inventors of the present invention liquefy coal in a reducing gas atmosphere under high temperature and high pressure conditions using a coal slurry in which pulverized coal, a coal-based solvent and a catalyst are mixed. In particular, we have intensively researched a new coal liquefaction method for producing fuel oil (light oil, medium oil) through hydrocracking. Especially, focusing on the fact that a chemical reaction occurs by irradiation with radiation at the stage of coal slurry and the properties of coal change, various studies were conducted to apply irradiation to the pretreatment technology of the liquefaction reaction of coal. As a result, by irradiating the coal slurry with radiation, the unit skeleton structure has a polycyclic structure rich in aromaticity, and the solvent penetrates into coal forming a polymer by connecting them with a bridge. However, it has been found that the solvent can form a swollen state in coal by preliminarily relaxing the coal structure by breaking the bond of molecules in the coal to generate ions and free radicals. This facilitates liquefaction of coal, particularly hydrocracking under high-temperature and high-pressure conditions of the coal slurry under a reducing gas atmosphere, so that the liquefied oil yield can be improved and the reaction conditions can be mild, and this pretreatment Part (low temperature and low pressure)
Since it is only necessary to add the process of, it can be a very simple process. The present invention has been completed based on these findings.

【0026】すなわち、本発明の目的は、(1)原料石
炭、溶剤および触媒を混合した石炭スラリーに放射線を
照射し、その後に還元性ガス雰囲気の高温高圧条件下で
石炭液化反応させることを特徴とする石炭液化方法によ
り達成される。
That is, the object of the present invention is to (1) irradiate a coal slurry in which a raw material coal, a solvent and a catalyst are mixed, with radiation, and then carry out a coal liquefaction reaction under high temperature and high pressure conditions in a reducing gas atmosphere. It is achieved by the coal liquefaction method.

【0027】また、本発明においては、(2)放射線の
照射による放射線量が、102 〜1010レントゲンの範
囲であり、(3)放射線照射時の温度が、40〜100
℃、圧力が1〜10気圧であることが好ましい。
In the present invention, (2) the radiation dose by irradiation with radiation is in the range of 10 2 to 10 10 roentgens, and (3) the temperature at the time of irradiation with radiation is 40 to 100.
It is preferable that the temperature and the pressure are 1 to 10 atmospheres.

【0028】本発明の目的は、(4)石炭スラリーを循
環させながら放射線を照射する上記(1)ないし(3)
のいずれか一つに示す石炭液化方法によっても達成され
る。
The object of the present invention is (4) the irradiation of radiation while circulating the coal slurry (1) to (3).
It is also achieved by the coal liquefaction method shown in any one of.

【0029】本発明においては、(5)石炭スラリーの
濃度が、原料石炭の乾燥重量に対する溶剤の重量比(溶
剤/原料石炭)で1.0〜4.0の範囲であり、(6)
触媒が、16μm以下の収率90%以上の微粒子である
ことが好ましい。
In the present invention, (5) the concentration of the coal slurry is 1.0 to 4.0 in the weight ratio of the solvent to the dry weight of the raw coal (solvent / coal of the raw material), and (6)
It is preferable that the catalyst be fine particles having a yield of 90% or more and 16 μm or less.

【0030】さらに、本発明においては、(7)石炭ス
ラリーに対する触媒の配合量が、原料石炭の乾燥重量に
対して0.5〜5重量%であり、(8)石炭液化反応時
の高温高圧条件が、温度400〜500℃で、圧力10
0〜200気圧であることが好ましい。
Further, in the present invention, (7) the blending amount of the catalyst with respect to the coal slurry is 0.5 to 5% by weight based on the dry weight of the raw coal, and (8) the high temperature and high pressure during the coal liquefaction reaction. The conditions are a temperature of 400 to 500 ° C. and a pressure of 10
The pressure is preferably 0 to 200 atm.

【0031】[0031]

【作用】本発明は、微粉石炭、石炭系溶剤および触媒を
混合した石炭スラリーを還元性ガス雰囲気下、高温高圧
条件で石炭の液化、特に水素化分解を通じて燃料油(軽
質油、中質油)を製造する石炭液化方法において、石炭
スラリーの段階で放射線を照射することにより、石炭構
造を予め緩和させ、溶剤が石炭に膨潤した状態を形成さ
せ、これにより該石炭スラリーを還元性ガス雰囲気下、
高温高圧条件で石炭の水素化分解の効率化を図ることで
液化油収率が向上でき、反応条件もマイルド化でき、さ
らに事前処理部分(低温低圧)のプロセスを追加するだ
けの非常にシンプルなプロセスからなる石炭液化方法で
ある。
According to the present invention, a coal slurry in which pulverized coal, a coal-based solvent, and a catalyst are mixed is liquefied under high-temperature and high-pressure conditions under a reducing gas atmosphere, and particularly fuel oil (light oil, medium oil) is obtained through hydrocracking. In the coal liquefaction method for producing, by irradiating the stage of the coal slurry, the coal structure is relaxed in advance, the solvent is swollen to form a state of coal, thereby the coal slurry under a reducing gas atmosphere,
By improving the efficiency of hydrocracking of coal under high temperature and high pressure conditions, the yield of liquefied oil can be improved, the reaction conditions can be made mild, and the process of the pretreatment part (low temperature and low pressure) can be added. It is a coal liquefaction method consisting of a process.

【0032】以下、本発明を実施態様に基づき、より詳
細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the embodiments.

【0033】図1は、本発明に係る石炭液化方法に用い
られる石炭液化装置の一実施態様の構成を模式的に表わ
す使用状態図である。
FIG. 1 is a state of use diagrammatically showing the construction of an embodiment of a coal liquefaction apparatus used in a coal liquefaction method according to the present invention.

【0034】図1に示すように本発明に係わる石炭液化
装置1としては、石炭スラリー調製槽9から高圧ポンプ
12までの配管11経路上に循環ポンプ41、放射線照
射装置42および自動弁43を設け、弁43と石炭スラ
リー調製槽9の間の配管11上に設置した放射線照射装
置42以外の構成は、上述した図2に示す従来法による
石炭液化装置51と同様の構成を有するものである。な
お、図1において、図2に示す石炭液化装置51におけ
る構成部材と同一の構成部材には同一の符号を付してあ
る。
As shown in FIG. 1, as a coal liquefaction apparatus 1 according to the present invention, a circulation pump 41, a radiation irradiation device 42 and an automatic valve 43 are provided on a pipe 11 route from a coal slurry preparation tank 9 to a high pressure pump 12. The configuration other than the radiation irradiation device 42 installed on the pipe 11 between the valve 43 and the coal slurry preparation tank 9 has the same configuration as the above-described conventional coal liquefaction device 51 shown in FIG. In FIG. 1, the same components as those in the coal liquefaction device 51 shown in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.

【0035】上記構成を有する石炭液化装置1を使用し
て、本発明の方法に基づいて石炭を液化して液化油等を
得るには、一定の粒度以下に粉砕された石炭粒子が石炭
貯蔵槽2より配管5を通じて、また水素移動の円滑化を
図るために溶剤が溶剤貯蔵槽3より配管6を通じて、さ
らに液化油収率を上げるために触媒が触媒貯蔵槽4より
配管7を通じて石炭スラリー調製槽9に送られ、一定の
槽内雰囲気、圧力および温度条件に保持されながら攪拌
機8により混合され一定濃度の石炭スラリーが造られ
る。
In order to obtain liquefied oil and the like by liquefying coal according to the method of the present invention using the coal liquefaction apparatus 1 having the above-mentioned structure, coal particles crushed to a certain particle size or less are used in the coal storage tank. 2 through the pipe 5, the solvent from the solvent storage tank 3 through the pipe 6 for facilitating the transfer of hydrogen, and the catalyst through the catalyst storage tank 4 and the pipe 7 for increasing the liquefied oil yield. 9, the mixture is mixed by the stirrer 8 while maintaining a constant tank atmosphere, pressure and temperature conditions to produce a coal slurry having a constant concentration.

【0036】ここで、石炭貯蔵槽2に貯蔵される本発明
の石炭液化方法に使用される原料石炭としては、特に限
定されるものでなく、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭等のすべ
てに利用できる。好ましくは、含酸素量の少ない瀝青
炭、亜瀝青炭等である。
Here, the raw material coal stored in the coal storage tank 2 and used in the coal liquefaction method of the present invention is not particularly limited, and can be used for all bituminous coals, subbituminous coals, brown coals and the like. Preference is given to bituminous coal, subbituminous coal and the like having a low oxygen content.

【0037】該原料石炭としては、液化反応で水素化分
解反応を行わせるために、石炭中に含まれる5〜30重
量%の水分を通常1〜2重量%まで乾燥した後、通常1
50μm以下の粒度の石炭粒子の収率が80%以上、好
ましくは150μm以下の粒度の石炭粒子の収率が90
%以上、より好ましくは150μm以下の粒度の石炭粒
子の収率が100%となるように粉砕された石炭であ
る。該原料石炭が150μm以下の粒度の石炭粒子の収
率80%未満である場合には、操業上トラブルが発生し
易く、また液化反応が十分でないなど好ましくない。該
石炭の粉砕には、ロッドミル、ボールミル、振動ミル、
ディスクミルなどのいずれの粉砕機をも用いることがで
きる。
As the raw material coal, in order to carry out the hydrocracking reaction in the liquefaction reaction, usually 5 to 30% by weight of water contained in the coal is dried to 1 to 2% by weight, and then usually 1
The yield of coal particles having a particle size of 50 μm or less is 80% or more, and preferably the yield of coal particles having a particle size of 150 μm or less is 90.
%, More preferably coal pulverized so that the yield of coal particles having a particle size of 150 μm or less is 100%. If the yield of the raw material coal is less than 80% of the coal particles having a particle size of 150 μm or less, operational troubles are likely to occur and the liquefaction reaction is not sufficient, which is not preferable. For pulverizing the coal, a rod mill, a ball mill, a vibration mill,
Any crusher such as a disc mill can be used.

【0038】また、本発明に用いられる溶剤としては、
水素供与能のある油、例えばテトラリン、テトラヒドロ
アントラセンなど芳香族成分の含有量の高い油を用いこ
とが望ましく、例えば、本発明の方法により得られる重
質油を水素化することにより得られる石炭系溶剤(テト
ラリンなどを含む)などを用いることができる。該石炭
系溶剤を循環使用することにより該溶剤を別途用意する
必要もなくコストの低減が図れるものである。
Further, as the solvent used in the present invention,
It is desirable to use an oil having a hydrogen donating ability, for example, an oil having a high content of aromatic components such as tetralin and tetrahydroanthracene. For example, a coal-based oil obtained by hydrogenating the heavy oil obtained by the method of the present invention. A solvent (including tetralin and the like) can be used. By circulating and using the coal-based solvent, it is possible to reduce the cost without the need to separately prepare the solvent.

【0039】また、触媒としては、特に限定されるもの
ではないが、触媒能を有する金属種としては、例えば、
鉄、ニッケル、モリブデン、チタン、バナジウムおよび
ランタンなどが挙げられ、好ましくは、比較的安価で入
手しやすく、石炭液化反応で触媒作用の大きい鉄、ニッ
ケルなどであることから、通常、鉄系触媒、ニッケル系
触媒、コバルト系触媒、チタン系触媒、ゼオライト系触
媒、モリブデン触媒、バナジウム触媒、コバルト−モリ
ブデン系触媒およびランタン触媒などを用いることがで
きるが、このましくは比較的安価で入手の容易な鉄系触
媒が望ましく、具体的には、合成硫化鉄触媒、水酸化鉄
または天然鉄鉱石触媒などが挙げられる。
The catalyst is not particularly limited, but examples of the metal species having catalytic ability include, for example,
Iron, nickel, molybdenum, titanium, vanadium and lanthanum, and the like, preferably, relatively inexpensive and easily available, iron with a large catalytic action in the coal liquefaction reaction, nickel, etc., usually an iron-based catalyst, A nickel-based catalyst, a cobalt-based catalyst, a titanium-based catalyst, a zeolite-based catalyst, a molybdenum catalyst, a vanadium catalyst, a cobalt-molybdenum-based catalyst, a lanthanum catalyst, or the like can be used, but is preferably relatively inexpensive and easily available. Iron-based catalysts are desirable, and specific examples thereof include synthetic iron sulfide catalysts, iron hydroxide or natural iron ore catalysts.

【0040】次に、石炭スラリー調製槽9での該石炭ス
ラリーの濃度は、原料石炭の乾燥重量に対する溶剤の重
量比(溶剤/原料石炭)で通常1.0〜4.0、好まし
くは1.0〜2.0、より好ましくは1.0〜1.5の
範囲である。該濃度が原料石炭の乾燥重量に対する溶剤
の重量比(溶剤/原料石炭)で4.0を越える場合に
は、経済性が悪くなり過ぎ、反応効率が低下し、また原
料石炭の乾燥重量に対する溶剤の重量比(溶剤/原料石
炭)で1.0未満では、該スラリーの粘度が大きくな
り、撹拌による混合が均一になり難く長時間を要し、ま
た配管内での流動性が低下するため配管詰まりが発生す
るなど好ましくない。
Next, the concentration of the coal slurry in the coal slurry preparation tank 9 is usually 1.0 to 4.0, preferably 1. 0 in the weight ratio of the solvent to the dry weight of the raw coal (solvent / coal of raw material). The range is 0 to 2.0, and more preferably 1.0 to 1.5. If the concentration ratio of the solvent to the dry weight of the raw coal exceeds 4.0 (solvent / coal of the raw material), the economical efficiency becomes too poor, the reaction efficiency is lowered, and the solvent to the dry weight of the raw coal is reduced. If the weight ratio (solvent / coal of raw material) is less than 1.0, the viscosity of the slurry becomes large, and mixing due to stirring is difficult to be uniform, and it takes a long time. It is not preferable such as clogging.

【0041】また、石炭スラリー調製槽9の石炭スラリ
ーへの触媒の添加量は、前記石炭粒子の乾燥重量に対し
て、通常0.5〜5重量%、好ましくは1〜4重量%、
より好ましくは2〜3重量%の範囲である。該添加量が
0.5重量%未満の場合には、添加による充分な効果が
得られず、また5重量%を越える場合には、添加量に見
合っただけの効果の増加が得られず、また経済性も悪く
なる。
The amount of catalyst added to the coal slurry in the coal slurry preparation tank 9 is usually 0.5 to 5% by weight, preferably 1 to 4% by weight, based on the dry weight of the coal particles.
It is more preferably in the range of 2 to 3% by weight. When the addition amount is less than 0.5% by weight, sufficient effect due to the addition cannot be obtained, and when it exceeds 5% by weight, the effect corresponding to the addition amount cannot be increased. In addition, the economic efficiency will be poor.

【0042】一方、該触媒の大きさは、用いる種類によ
って異なるが、通常16μm以下の収率が90%以上、
好ましくは10μm以下の収率が90%以上、より好ま
しくは1μm以下の収率が90%以上である。該触媒の
大きさが16μm以下の収率90%未満の場合には、触
媒能が低下するなど好ましくない。
On the other hand, the size of the catalyst varies depending on the kind to be used, but usually the yield of 16 μm or less is 90% or more,
The yield of 10 μm or less is preferably 90% or more, more preferably the yield of 1 μm or less is 90% or more. If the size of the catalyst is less than 16 μm and the yield is less than 90%, the catalytic activity is deteriorated, which is not preferable.

【0043】また、石炭スラリー調製槽9の槽内雰囲
気、圧力および温度条件は、槽内雰囲気としては、通常
は不活性ガス雰囲気、好ましくは還元性ガス雰囲気、よ
り好ましくは水素ガス含有雰囲気であり、温度は通常4
0〜100℃、好ましくは50〜80℃、より好ましく
は50〜70℃で、圧力は通常1〜10気圧、好ましく
は1〜5気圧、より好ましくは1〜2気圧である。
The atmosphere, pressure and temperature conditions of the coal slurry preparation tank 9 are usually an inert gas atmosphere, preferably a reducing gas atmosphere, and more preferably a hydrogen gas-containing atmosphere. , Temperature is usually 4
The temperature is 0 to 100 ° C., preferably 50 to 80 ° C., more preferably 50 to 70 ° C., and the pressure is usually 1 to 10 atm, preferably 1 to 5 atm, more preferably 1 to 2 atm.

【0044】該温度が40℃未満の場合には、撹拌に充
分な石炭スラリー濃度が得られず、また100℃を越え
る場合には、石炭の膨潤現象により石炭粒子の体積分率
が増加し、見掛けのスラリー濃度が上昇し、スラリーの
粘度が上昇すること、および溶剤が気化して石炭および
触媒の投入口が湿って投入時に閉塞するなど好ましくな
い。
When the temperature is lower than 40 ° C., the coal slurry concentration sufficient for stirring cannot be obtained, and when it exceeds 100 ° C., the volume fraction of coal particles increases due to the swelling phenomenon of coal, It is not preferable that the apparent slurry concentration is increased, the viscosity of the slurry is increased, and that the solvent is vaporized and the charging ports of the coal and the catalyst are wet and clogged at the time of charging.

【0045】また上記圧力が1気圧未満では、圧力変動
により負圧となって空気を混入し、石炭を酸化させる可
能性があるなど好ましくなく、また、10気圧を越える
場合には、これに見合うだけの効果が得られず、安全性
の面からも好ましくない。
Further, if the pressure is less than 1 atm, it is not preferable because the pressure may be changed to a negative pressure to mix air and oxidize coal, and if it exceeds 10 atm, it is suitable. It is not preferable from the standpoint of safety, because the above effect cannot be obtained.

【0046】次に、石炭スラリー調製槽9で得られた石
炭スラリーは、石炭スラリー調製槽9から循環ポンプ4
1により一定の速度で配管11内を搬送されながら放射
線照射装置42に送られ、一定の放射線量を照射された
後、弁43を高圧ポンプ12に石炭スラリーが流れるよ
うに開いて、高圧ポンプ12を通じて該石炭スラリーが
液化反応系に送られるか、あるいは一定の放射線量が照
射されるまで、弁43を配管44に搬送されるべく閉止
し、該配管44を通じて石炭スラリー調製槽9に戻され
循環される。該循環を繰り返すことで該石炭スラリー調
製槽9で得られた石炭スラリー全てが一定の放射線量を
照射された後、弁43を高圧ポンプ12に石炭スラリー
が流れるように開いて、高圧ポンプ12を通じて該石炭
スラリーが液化反応系に送られてもよい。
Next, the coal slurry obtained in the coal slurry preparation tank 9 is supplied from the coal slurry preparation tank 9 to the circulation pump 4
1 is sent to the radiation irradiator 42 while being transported in the pipe 11 at a constant speed and irradiated with a constant radiation dose, and then the valve 43 is opened to allow the coal slurry to flow to the high pressure pump 12, and the high pressure pump 12 Until the coal slurry is sent to the liquefaction reaction system through the pipe or is irradiated with a constant radiation dose, the valve 43 is closed so as to be conveyed to the pipe 44, and is returned to the coal slurry preparation tank 9 through the pipe 44 for circulation. To be done. By repeating the circulation, all the coal slurry obtained in the coal slurry preparation tank 9 is irradiated with a constant radiation dose, and then the valve 43 is opened to allow the coal slurry to flow to the high pressure pump 12, and the high pressure pump 12 is used. The coal slurry may be sent to the liquefaction reaction system.

【0047】ここで放射線照射装置42において、配管
11内を流れる該石炭スラリーに照射される放射線量
は、用いる石炭種等により異なるが、通常102 〜10
10レントゲン、好ましくは104 〜108 、より好まし
くは105 〜107 の範囲である。該放射線量が102
レントゲン未満である場合には、十分な石炭性状の変化
を行うことができず、該石炭スラリーを用いて液化反応
を行っても、目的とする液状油収率を増加することがで
きず、また放射線量が1010レントゲンを越える場合に
は、石炭性状を変える上では特に問題がないが、放射線
装置が大型化もしくは放射線照射に長時間を要するな
ど、装置もしくは放射線照射工程にコストが掛かり、ま
た安全性の面からも好ましくない。
In the radiation irradiator 42, the radiation dose applied to the coal slurry flowing through the pipe 11 varies depending on the type of coal used, but is usually 10 2 -10.
The range is 10 roentgens, preferably 10 4 to 10 8 , and more preferably 10 5 to 10 7 . The radiation dose is 10 2
If it is less than roentgen, it is not possible to sufficiently change the coal properties, even if the liquefaction reaction using the coal slurry, it is not possible to increase the target liquid oil yield, and When the radiation dose exceeds 10 10 roentgen, there is no particular problem in changing the coal properties, but the cost of the device or the irradiation process is high, such as the size of the radiation device being large or the irradiation of radiation requiring a long time. It is not preferable in terms of safety.

【0048】また上記放射線照射装置42における放射
線の照射時の温度は、上述の石炭スラリー調製槽9と同
じ温度条件とすることが好ましい。これは、放射線源が
高温により溶融する等の危険性を防止する観点ならびに
該温度条件を変化させると該放射線の照射時に余分の装
置を要するため好ましくない。同様に放射線の照射時の
圧力も、循環ポンプにより加圧される圧力分だけ石炭ス
ラリー調製槽9圧力よりも若干加圧状態となる以外は、
上述の石炭スラリー調製槽9と同じ圧力条件とすること
が好ましい。これは配管11が破裂などした場合に高圧
スラリーが放射線源に危害を与える等の危険性を防止す
る観点ならびに該条件を変化させると該放射線の照射時
に余分の装置を要するため好ましくない。
The temperature at the time of irradiation of radiation in the radiation irradiation device 42 is preferably the same temperature condition as that of the coal slurry preparation tank 9 described above. This is not preferable because a radiation source is prevented from being melted by a high temperature, and when the temperature condition is changed, an extra device is required for irradiation of the radiation. Similarly, the pressure at the time of irradiation of radiation is slightly higher than the pressure of the coal slurry preparation tank 9 by the pressure increased by the circulation pump.
It is preferable to set the same pressure conditions as those of the coal slurry preparation tank 9 described above. This is not preferable from the viewpoint of preventing the danger that the high-pressure slurry will damage the radiation source when the pipe 11 is ruptured, and changing the conditions requires an extra device when irradiating the radiation.

【0049】さらに、上記放射線としては、コバルト6
0等を線源として得られるγ線、β線、電子線またはX
線などの比較的高エネルギーな放射線を利用することが
できる。さらに該線源には原子炉の運転や核燃料再処理
等により生じる放射性廃棄物等も有効利用することがで
きる。
Further, as the above-mentioned radiation, cobalt 6
Γ rays, β rays, electron beams or X rays obtained by using 0 etc. as a radiation source
It is possible to use relatively high energy radiation such as rays. Further, radioactive waste generated by the operation of a nuclear reactor, reprocessing of nuclear fuel, etc. can be effectively used as the radiation source.

【0050】また、本発明に用いられる放射線照射装置
42としては、特に限定されるものでなく、既存の放射
線装置が利用でき、例えば、配管11の周囲に同心円状
に鉛で遮蔽され、外部には放射線が漏れない円筒型の固
定装置を設け、該円筒型の固定装置の内周部にのみβ線
など特定な放射線のみ透過する窓を設けて該固定装置に
コバルト60等の線源を装填し、被照射物である石炭ス
ラリーを該配管11内を通すことで、該石炭スラリーに
一定量の放射線量を照射することができ、一度の照射で
は所定の放射線量を照射できない場合に限り該石炭スラ
リーを循環するものである。なお、上記構造の装置の場
合には、該放射線が照射される配管11の部分の材質は
長時間放射線の照射を受けることで熱を帯びないよう冷
却することが望ましい。また、好ましくは、該該固定装
置全体を水槽中に置くものである。これにより水中に放
射線源を置くこととなり、水を冷却剤および減速剤等に
用いることができ好ましいからである。なお本発明に用
いられる放射線照射装置42は、上記構成の装置に制限
されるものでなく、あらゆる放射源を利用する既存の放
射線装置が利用できることは言うまでもない。
The radiation irradiator 42 used in the present invention is not particularly limited, and an existing radiation irradiator can be used. For example, the radiation irradiator 42 is concentrically shielded with lead around the pipe 11 and externally exposed. Is equipped with a cylindrical fixing device that does not leak radiation, and a window through which only specific radiation such as β rays is transmitted is provided only on the inner peripheral part of the cylindrical fixing device, and the fixing device is loaded with a source of cobalt 60 or the like. However, by passing the coal slurry that is the irradiation target through the pipe 11, it is possible to irradiate the coal slurry with a certain amount of radiation, and only when the predetermined amount of radiation cannot be irradiated with one irradiation. It circulates a coal slurry. In the case of the device having the above structure, it is desirable that the material of the portion of the pipe 11 to which the radiation is applied is cooled so as not to be heated by being irradiated with the radiation for a long time. Further, preferably, the whole fixing device is placed in a water tank. This is because the radiation source is placed in the water, and the water can be used as a cooling agent, a moderator, and the like, which is preferable. Needless to say, the radiation irradiating device 42 used in the present invention is not limited to the device having the above-mentioned configuration, and an existing radiation device using any radiation source can be used.

【0051】次に、上記照射線照射された石炭スラリー
は、高圧ポンプ12で一定の圧力に昇圧され、系内に装
入される。その際、水素貯蔵槽13の水素をコンプレッ
サーなどにより昇圧し、同じ圧力の高圧還元性ガスを系
内に供給して還元性ガス雰囲気とする。さらに加熱器1
6により一定の温度に加熱された後、石炭液化反応塔1
0に一定のスラリー装入速度で装入され、還元性ガス雰
囲気下で該水素ガスと反応させて水素化分解させるもの
である。
Next, the coal slurry irradiated with the above-mentioned irradiation rays is pressurized to a constant pressure by the high-pressure pump 12 and charged into the system. At that time, the hydrogen in the hydrogen storage tank 13 is pressurized by a compressor or the like, and a high pressure reducing gas having the same pressure is supplied into the system to form a reducing gas atmosphere. Further heater 1
After being heated to a constant temperature by 6, the coal liquefaction reaction tower 1
It is charged at 0 at a constant slurry charging rate, and is reacted with the hydrogen gas in a reducing gas atmosphere to hydrocrack.

【0052】ここで、高圧ポンプ12による昇圧は、通
常100〜200気圧、好ましくは130〜190気
圧、より好ましくは160〜180気圧である。該高圧
ポンプ12としては、例えば、プランジャータイプのス
ラリーポンプを用いることができ、該プランジャーによ
ってスラリーが吸引および圧縮され、ピストンフローと
なって石炭液化反応塔10に供給されるものである。
The pressure increase by the high-pressure pump 12 is usually 100 to 200 atm, preferably 130 to 190 atm, more preferably 160 to 180 atm. As the high-pressure pump 12, for example, a plunger type slurry pump can be used, and the slurry is sucked and compressed by the plunger to be supplied as a piston flow to the coal liquefaction reaction tower 10.

【0053】また、上記石炭スラリーに供給される高圧
還元性ガスは、上記石炭スラリーの圧力と同じガス圧力
となるように調整して供給されるものである。該還元性
ガスとしては、水素ガスおよび水素ガスに本発明の液化
反応後に回収されるリサイクル水素ガスを混合したもの
(この場合、水素ガス純度80%以上で可)を用いるこ
とができる。
The high-pressure reducing gas supplied to the coal slurry is adjusted so as to have the same gas pressure as the pressure of the coal slurry. As the reducing gas, hydrogen gas and a mixture of hydrogen gas and recycled hydrogen gas recovered after the liquefaction reaction of the present invention (in this case, hydrogen gas purity of 80% or more is acceptable) can be used.

【0054】さらに上記加熱器16としては、特に限定
されるものでなく、誘導式ヘリカルコイル等を用いるこ
とができる。該加熱器16により、石炭スラリーは、通
常350〜450℃、好ましくは380〜430℃、よ
り好ましくは、390〜410℃に加熱される。該加熱
温度が350℃未満の場合には、石炭液化反応塔10に
装入後、水素化分解に適した温度に達するまで時間を要
するため好ましくなく、450℃を越える場合には、配
管11内で水素化分解を生じ、配管11に損傷を招く恐
れがあるため好ましくない。
Further, the heater 16 is not particularly limited, and an induction type helical coil or the like can be used. The heater 16 heats the coal slurry to 350 to 450 ° C, preferably 380 to 430 ° C, and more preferably 390 to 410 ° C. If the heating temperature is lower than 350 ° C., it is not preferable because it takes time to reach a temperature suitable for hydrocracking after charging the coal liquefaction reaction tower 10, and if it exceeds 450 ° C. This is not preferable because it may cause hydrocracking and damage the pipe 11.

【0055】また、石炭液化反応塔10での、反応温度
は、通常400〜500℃、好ましくは400〜460
℃、より好ましくは440〜460℃であり、また圧力
は、上述の高圧ポンプ12による昇圧により得られた圧
力と同じであり、反応時間(反応塔滞留時間)は、通常
40〜80分、好ましくは50〜70分、より好ましく
は50〜60分(またはスラリー装入速度が、100〜
130kg/hr、好ましくは100〜120kg/h
r、より好ましくは100〜110kg/hr)であ
る。かかる分解反応条件によって、原料石炭の液化反応
が進行するものである。上記反応温度が400℃未満で
は、石炭液化反応が不十分となり未反応の石炭スラリー
が多くなり液化油の収率が低下し、また500℃を越え
る場合には、水素化反応により生成した液化油がさらに
分解を受け、主にガス化が進行するなど液化油の収率が
低下するため好ましくない。また、ガス圧力が、100
気圧未満では、水素分圧の低下により石炭液化反応が不
十分となり液化油の収率が低下し、また、圧力が200
気圧を越える場合には、液化油がさらに分解しやすくな
り、かつ設備費が高くなって経済的に好ましくない。さ
らに反応時間(反応塔滞留時間)が、40分未満の場合
には石炭液化反応が不十分となり液化油の収率が低下
し、80分を越える場合には、生成した液化油がさらに
分解を受けてガス化するなど液化油の収率が低下し、あ
るいはむだな設備費がかかるため好ましくない。
The reaction temperature in the coal liquefaction reaction tower 10 is usually 400 to 500 ° C., preferably 400 to 460.
C., more preferably 440 to 460 ° C., the pressure is the same as the pressure obtained by pressurization by the high-pressure pump 12 described above, and the reaction time (reaction tower residence time) is usually 40 to 80 minutes, preferably Is 50 to 70 minutes, more preferably 50 to 60 minutes (or the slurry charging rate is 100 to 70 minutes).
130 kg / hr, preferably 100-120 kg / h
r, more preferably 100 to 110 kg / hr). Under the decomposition reaction conditions, the liquefaction reaction of the raw coal proceeds. If the reaction temperature is lower than 400 ° C., the coal liquefaction reaction becomes insufficient and the amount of unreacted coal slurry increases to lower the yield of liquefied oil. If it exceeds 500 ° C., the liquefied oil produced by the hydrogenation reaction Is further decomposed, and the yield of liquefied oil is reduced, mainly due to the progress of gasification, which is not preferable. The gas pressure is 100
If the pressure is less than atmospheric pressure, the hydrogen liquefaction will be insufficient and the liquefaction reaction of coal will be insufficient and the yield of liquefied oil will be reduced.
When the pressure exceeds the atmospheric pressure, the liquefied oil is more likely to be decomposed and the equipment cost is increased, which is not economically preferable. Further, when the reaction time (reaction tower residence time) is less than 40 minutes, the coal liquefaction reaction becomes insufficient and the yield of liquefied oil decreases, and when it exceeds 80 minutes, the produced liquefied oil is further decomposed. It is not preferable because the yield of liquefied oil is lowered by receiving and gasifying it, or unnecessary equipment costs are required.

【0056】また、本発明では、触媒を図1に示すよう
に原料石炭、溶剤を混合した石炭スラリーに添加し、混
合した石炭スラリーの状態で、石炭液化反応塔10に供
給して石炭液化反応させる代わりに、原料石炭、溶剤を
混合した石炭スラリーとは別に直接石炭液化反応塔10
に供給して石炭液化反応させることもできる。この場合
の添加条件や反応条件等については、上述の触媒を石炭
スラリーの状態で石炭液化反応塔10に供給する場合と
同様に設定することができる。
Further, in the present invention, the catalyst is added to the coal slurry in which the raw coal and the solvent are mixed as shown in FIG. 1, and the mixed coal slurry is supplied to the coal liquefaction reaction tower 10 to carry out the coal liquefaction reaction. Instead of the raw coal and the coal slurry in which the solvent is mixed, the direct coal liquefaction reaction tower 10 is used instead.
It is also possible to supply the coal to a coal liquefaction reaction. In this case, addition conditions and reaction conditions can be set in the same manner as in the case where the above-mentioned catalyst is supplied to the coal liquefaction reaction tower 10 in the state of coal slurry.

【0057】続いて、上記石炭液化反応により得られた
生成物は、従来法と同様にして、配管18を通じて高温
分離器17送られ、該高温分離器17において生成ガス
(高圧ガスを含む)、水および軽中質油(通常C5 〜2
60℃未満の沸点留分)からなる成分と重質油(通常2
60℃以上の沸点留分)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、配管21を通じ、減圧弁を経て常圧蒸留塔1
9に送られ、生成ガス、水および軽中質油成分に分離さ
れ生成ガス捕集器23、軽中質油捕集器24および水捕
集器25に分離捕集される。
Subsequently, the product obtained by the coal liquefaction reaction is sent to the high temperature separator 17 through the pipe 18 in the same manner as in the conventional method, and the product gas (including the high pressure gas) is supplied to the high temperature separator 17. water and Keichu quality oil (typically C 5 to 2
Components consisting of boiling point fractions below 60 ° C) and heavy oil (usually 2
It is separated into a component consisting of a boiling point fraction of 60 ° C. or higher) and a residue. Of these, the components consisting of the produced gas, water and light and medium oil are passed through the pipe 21 and through the pressure reducing valve to the atmospheric distillation column 1.
9 and is separated into product gas, water and light / medium oil components, and separated and collected by a product gas collector 23, a light / medium oil collector 24 and a water collector 25.

【0058】ここで、生成ガスと共に回収される還元性
ガスは、さらに分離精製した後、リサイクル使用するこ
とができる。
Here, the reducing gas recovered together with the produced gas can be recycled for further separation and purification.

【0059】さらに上記軽中質成分は必要に応じて軽質
油(通常C5 〜220℃未満の沸点留分)と中質油(通
常220〜260℃未満の沸点留分)に通常用いられて
いる蒸留操作により分離され、それぞれ所定の製品油と
して回収することができる。
Further, the above light-to-medium component is usually used in light oil (usually a boiling point fraction of C 5 to less than 220 ° C.) and medium oil (usually a boiling point fraction of 220 to less than 260 ° C.), if necessary. It can be separated by the distillation operation and recovered as a predetermined product oil.

【0060】一方、上記重質油および残渣からなる成分
は、配管22を通じ、減圧弁を経て減圧蒸留塔20に送
られ、該減圧蒸留塔20で減圧蒸留(10〜80tor
rまで減圧)され、538℃以上の沸点留分のものは液
化残渣として配管31を通じて残渣捕集器29に排出さ
れ除去される。
On the other hand, the components consisting of the heavy oil and the residue are sent to the vacuum distillation column 20 through the pressure reducing valve through the pipe 22, and the vacuum distillation column 20 performs vacuum distillation (10 to 80 torr).
Those having a boiling point fraction of 538 ° C. or higher are discharged to a residue collector 29 through a pipe 31 and removed as a liquefaction residue.

【0061】他方、260〜538℃未満の沸点留分の
重質油は、一旦常圧に戻した後、配管32経路上に設け
られた高圧ポンプ(図示せず)および加熱器(図示せ
ず)により高温高圧下に保持され、アルミナ担体にNi
−Mo触媒またはCo−Mo触媒などを担持させたもの
を充填した固定床の水素化反応塔30に送られ、水素雰
囲気下、通常270〜380℃、80〜120気圧で該
水素化反応塔30で通常LHSVが1〜2時間、水素ガ
スと反応させて水素化反応を行うことにより水素供与性
を高めてなるテトラリンなどの成分からなる水素化溶剤
を生成することができる。得られた該溶剤は、配管33
を通じて溶剤貯蔵槽3に戻すことにより石炭液化用溶剤
として循環使用されるものである。
On the other hand, the heavy oil having a boiling point of less than 260 to 538 ° C. is once returned to normal pressure, and then a high pressure pump (not shown) and a heater (not shown) provided on the pipe 32 path. ) Is kept under high temperature and high pressure, and Ni on the alumina carrier.
The hydrogenation reaction column 30 is sent to a fixed bed hydrogenation reaction column 30 filled with a material carrying a —Mo catalyst or a Co—Mo catalyst, and the hydrogenation reaction column 30 is usually under a hydrogen atmosphere at 270 to 380 ° C. and 80 to 120 atm. In general, LHSV is reacted with hydrogen gas for 1 to 2 hours to carry out a hydrogenation reaction, whereby a hydrogenation solvent composed of a component such as tetralin and having an increased hydrogen donating property can be produced. The obtained solvent is pipe 33
It is circulated and used as a coal liquefaction solvent by returning to the solvent storage tank 3 through.

【0062】[0062]

【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.

【0063】実施例1 図1に示す本発明に係る石炭液化方法に用いられる石炭
液化装置1を用いて、石炭液化反応を行った。
Example 1 A coal liquefaction reaction was carried out using the coal liquefaction apparatus 1 used in the coal liquefaction method according to the present invention shown in FIG.

【0064】本実施例1では、ロッドミル粉砕機を用い
て瀝青炭を150μm以下の粒度(収率80%)に粉砕
した3種類(A炭、B炭およびC炭、各石炭種の性状を
表1に示す)の原料石炭を10tずつ用いて、それぞれ
石炭液化を行った。いずれの液化反応も、まず石炭貯蔵
槽2の上記原料石炭が配管5を通じて、また溶剤貯蔵槽
3の石炭系溶剤(テトラリンを含む)が配管6を通じ
て、さらに触媒貯蔵槽4より16μm以下の収率が90
%の合成硫化鉄触媒の粒子が配管7を通じて石炭スラリ
ー調製槽9(槽内;還元性ガス雰囲気、60℃、1気
圧)に送られ、攪拌機8により混合され、石炭スラリー
濃度が前記原料石炭の乾燥重量に対する前記溶剤の重量
比(溶剤/原料石炭)1.5で、石炭スラリーへの触媒
の添加量が、前記原料石炭粒子の乾燥重量に対して3重
量%とする石炭スラリーを作製した。
In the present Example 1, bituminous coal was pulverized to a particle size of 150 μm or less (yield 80%) using a rod mill pulverizer and the properties of three types (A coal, B coal and C coal, each coal type) are shown in Table 1. Liquefaction was performed using 10 t of each of the raw material coals shown in FIG. In each of the liquefaction reactions, the raw material coal in the coal storage tank 2 is first passed through the pipe 5, the coal-based solvent (including tetralin) in the solvent storage tank 3 is passed through the pipe 6, and the yield of the catalyst storage tank 4 is 16 μm or less. Is 90
% Of the particles of the synthetic iron sulfide catalyst are sent to the coal slurry preparation tank 9 (in the tank; reducing gas atmosphere, 60 ° C., 1 atm) through the pipe 7 and mixed by the stirrer 8 so that the coal slurry concentration is the same as that of the raw coal. A coal slurry was prepared in which the weight ratio of the solvent to the dry weight (solvent / raw coal) was 1.5 and the amount of the catalyst added to the coal slurry was 3% by weight based on the dry weight of the raw coal particles.

【0065】続いて、石炭スラリー調製槽9で得られた
石炭スラリーは、石炭スラリー調製槽9から循環ポンプ
41により一定の速度で配管11内を搬送されながら放
射線照射装置42(装置内;常温、1気圧、配管11
内;60℃、1.5気圧)に送られ、該石炭スラリーに
106 レントゲンの放射線量が照射されるまで、弁43
を閉止して配管44を通じて石炭スラリー調製槽9に戻
され循環された(なお、下記放射線装置を用いたため3
0〜40回、石炭スラリーを循環させることで所定の放
射線量を照射できた)。該循環を繰り返すことで該石炭
スラリー調製槽9で得られた石炭スラリー全てが106
レントゲンの放射線量を照射された時点で、放射線の照
射を停止し、該弁43を高圧ポンプ12に石炭スラリー
が流れるように開いて、高圧ポンプ12を通じて石炭ス
ラリーを液化反応系に送った。
Subsequently, the coal slurry obtained in the coal slurry preparation tank 9 is conveyed from the coal slurry preparation tank 9 through the pipe 11 at a constant speed by the circulation pump 41 while the radiation irradiation device 42 (inside the device; at room temperature, 1 atm, piping 11
Valve; until the irradiation of the coal slurry with a radiation dose of 10 6 roentgen was performed.
Was closed and returned to the coal slurry preparation tank 9 through the pipe 44 and circulated (since the radiation device described below was used, 3
A predetermined radiation dose could be applied by circulating the coal slurry 0 to 40 times). By repeating the circulation, all the coal slurry obtained in the coal slurry preparation tank 9 is 10 6
When the radiation dose of X-ray was irradiated, the irradiation of radiation was stopped, the valve 43 was opened to the high pressure pump 12 so that the coal slurry could flow, and the coal slurry was sent to the liquefaction reaction system through the high pressure pump 12.

【0066】なお、本実施例の放射線照射装置42に
は、配管11の周囲に同心円状に鉛で遮蔽され、外部に
は放射線が漏れない円筒型の固定装置を設け、該円筒型
の固定装置の内周部にのみγ線のみ透過する窓を設けて
該固定装置にコバルト60の線源を装填し、被照射物で
ある石炭スラリーを該配管11内に通すことで、該石炭
スラリーに1010レントゲンの放射線量を照射すること
ができる装置を用いた。
The radiation irradiating device 42 of this embodiment is provided with a cylindrical fixing device which is concentrically shielded by lead around the pipe 11 and does not leak radiation to the outside. A window through which only γ-rays are transmitted is provided only on the inner peripheral part of the container, the fixing device is loaded with a cobalt 60 radiation source, and the coal slurry, which is the irradiation target, is passed through the pipe 11 to obtain 10 A device capable of irradiating a radiation dose of 10 roentgen was used.

【0067】次に、上記石炭スラリーは、上記切換弁4
3を切り替えて、プランジャータイプのスラリーポンプ
である高圧ポンプ12に送られ、該高圧ポンプ12のプ
ランジャーによって石炭スラリーは吸引および圧縮され
て170気圧まで昇圧されピストンフローとなって石炭
液化反応塔10に供給される。その際、水素貯蔵槽13
の水素をコンプレッサーにより170気圧の高圧水素ガ
ス(水素ガス純度99%以上)とし、これを系内に供給
して、水素雰囲気にする。さらに加熱器16により40
0℃まで加熱された後、石炭液化反応塔10(塔内;4
50℃、170気圧)に水素雰囲気下で、スラリー装入
速度100〜110kg/hr(反応塔滞留時間60
分)として装入され、該水素雰囲気ガスと反応させて水
素化分解を行った。
Next, the coal slurry is transferred to the switching valve 4
3 is switched to be sent to a high-pressure pump 12 which is a plunger type slurry pump, and the coal slurry is sucked and compressed by the plunger of the high-pressure pump 12 to a pressure of 170 atm and becomes a piston flow to form a coal liquefaction reaction tower. Supplied to 10. At that time, the hydrogen storage tank 13
The hydrogen of (1) was made into a high pressure hydrogen gas of 170 atm (hydrogen gas purity of 99% or more) by a compressor, and this was supplied into the system to make a hydrogen atmosphere. In addition, 40 by the heater 16
After being heated to 0 ° C., the coal liquefaction reaction tower 10 (inside the tower; 4
Slurry charging rate 100 to 110 kg / hr (reaction tower residence time 60) under hydrogen atmosphere at 50 ° C. and 170 atm.
Min) and reacted with the hydrogen atmosphere gas to carry out hydrocracking.

【0068】続いて、上記石炭液化反応により得られた
生成物は、配管18を通じて高温分離器17に送られ、
該高温分離器17において生成ガス、水および軽中質油
(C5 〜260℃未満の沸点留分)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た。このうち生
成ガス、水および軽中質油からなる成分は、配管21を
通じて減圧した後、常圧蒸留塔19に送られ、生成ガ
ス、水および軽中質油(液化油)成分に分離され生成ガ
ス捕集器23、軽中質油捕集器24および水捕集器25
に分離捕集された。ここで、生成ガスと共に回収される
含水素ガスは、さらに分離精製した後、リサイクル水素
ガスとして循環使用した。
Subsequently, the product obtained by the above coal liquefaction reaction is sent to the high temperature separator 17 through the pipe 18.
In the high-temperature separator 17, the product gas, water, and light and medium-grade oil (boiling point of C 5 to less than 260 ° C.) were separated into components and heavy oil and components consisting of residues. Of these, the components consisting of generated gas, water and light medium oil are decompressed through a pipe 21 and then sent to an atmospheric distillation column 19 where they are separated into generated gas, water and light medium oil (liquefied oil) components and generated. Gas collector 23, light and medium oil collector 24, and water collector 25
Was collected separately. Here, the hydrogen-containing gas recovered together with the produced gas was further separated and purified, and then circulated and used as a recycled hydrogen gas.

【0069】一方、重質油(260℃以上の沸点留分)
および残渣からなる成分は、配管22を通じて減圧した
後、減圧蒸留塔20に送られ、該減圧蒸留塔20で減圧
蒸留(10〜50torrまで減圧)され、538℃以
上の沸点留分のものは液化残渣として配管31を通じて
残渣捕集器29に排出され除去された。
On the other hand, heavy oil (boiling point above 260 ° C.)
The components consisting of the residue and the residue are depressurized through a pipe 22, and then sent to a vacuum distillation column 20 and subjected to vacuum distillation (reduced pressure to 10 to 50 torr) in the vacuum distillation column 20 to liquefy those having a boiling point of 538 ° C. or higher. The residue was discharged to the residue collector 29 through the pipe 31 and removed.

【0070】他方、260〜538℃未満の沸点留分の
重質油は、一旦常圧に戻した後、配管32経路上に設け
られた高圧ポンプ(図示せず)および加熱器(図示せ
ず)により高温高圧下に保持され、Ni−Mo触媒を充
填した固定床の水素化反応塔30に送られ、水素雰囲気
下、通常300〜380℃で80〜120気圧下で該水
素化反応塔30中でLHSVが1時間、水素ガスと反応
させて水素化反応を行うことにより水素供与性を高めて
なるテトラリンなどを含む成分からなる石炭系溶剤を生
成した。得られた該溶剤は、配管33を通じて溶剤貯蔵
槽3に戻すことにより石炭液化用溶剤として循環使用し
た。
On the other hand, the heavy oil having a boiling point of less than 260 to 538 ° C. is once returned to normal pressure, and then a high pressure pump (not shown) and a heater (not shown) provided on the pipe 32 path. ) Is sent under high temperature and high pressure to a fixed bed hydrogenation reaction column 30 filled with a Ni—Mo catalyst, and the hydrogenation reaction column 30 is usually heated to 300 to 380 ° C. and 80 to 120 atm under a hydrogen atmosphere. In this, LHSV was reacted with hydrogen gas for 1 hour to carry out a hydrogenation reaction, thereby producing a coal-based solvent composed of a component containing tetralin or the like having an improved hydrogen donating property. The obtained solvent was circulated and used as a coal liquefaction solvent by returning it to the solvent storage tank 3 through the pipe 33.

【0071】以上、3種類(A炭、B炭およびC炭)の
原料石炭を10tずつ用いて、それぞれ石炭液化を行
い、得られた液化油(軽中質油)の収率をそれぞれ算出
した。得られた結果より図3に各石炭種に対する液化油
収率を表すグラフを示す。
The above three types (coal A, coal B and coal C) of raw material coal were used to liquefy each of the coals by 10 tons, and the yields of the resulting liquefied oil (light medium oil) were calculated. . From the obtained results, FIG. 3 shows a graph showing the liquefied oil yield for each coal type.

【0072】比較例1 図2に示す従来の石炭液化方法に用いられる石炭液化装
置51を用いて、石炭液化反応を行った。
Comparative Example 1 A coal liquefaction reaction was carried out using the coal liquefaction apparatus 51 used in the conventional coal liquefaction method shown in FIG.

【0073】本比較例1では、ロッドミル粉砕機を用い
て瀝青炭を150μm以下の粒度(収率80%)に粉砕
した3種類(A炭、B炭およびC炭、各石炭種の性状を
表1に示す)の原料石炭を10tずつ用いて、それぞれ
石炭液化を行った。いずれの液化反応も、まず石炭貯蔵
槽2の上記原料石炭が配管5を通じて、また溶剤貯蔵槽
3の石炭系溶剤(テトラリンを含む)が配管6を通じ
て、さらに触媒貯蔵槽4より16μm以下の収率が90
%の合成硫化鉄触媒の粒子が配管7を通じて石炭スラリ
ー調製槽9(槽内;還元性雰囲気、60℃、1気圧)に
送られ、攪拌機8により混合され、石炭スラリー濃度が
前記原料石炭の乾燥重量に対する前記溶剤の重量比(溶
剤/原料石炭)1.5で、石炭スラリーへの触媒の添加
量が、前記原料石炭粒子の乾燥重量に対して3重量%と
する石炭スラリーを作製した。
In this Comparative Example 1, bituminous coal was pulverized to a particle size of 150 μm or less (yield 80%) using a rod mill pulverizer, and the properties of three types (A coal, B coal and C coal, each coal type) are shown in Table 1. Liquefaction was performed using 10 t of each of the raw material coals shown in FIG. In each of the liquefaction reactions, the raw material coal in the coal storage tank 2 is first passed through the pipe 5, the coal-based solvent (including tetralin) in the solvent storage tank 3 is passed through the pipe 6, and the yield of the catalyst storage tank 4 is 16 μm or less. Is 90
% Of the particles of the synthetic iron sulfide catalyst are sent to the coal slurry preparation tank 9 (in the tank; reducing atmosphere, 60 ° C., 1 atm) through the pipe 7 and mixed by the stirrer 8 so that the coal slurry concentration is the dryness of the raw coal. A coal slurry was prepared in which the weight ratio of the solvent to the weight (solvent / raw coal) was 1.5 and the amount of the catalyst added to the coal slurry was 3% by weight based on the dry weight of the raw coal particles.

【0074】次に、上記石炭スラリーは、プランジャー
タイプのスラリーポンプである高圧ポンプ12に送ら
れ、該高圧ポンプ12のプランジャーによって該石炭ス
ラリーは吸引および圧縮されて170気圧まで昇圧さ
れ、ピストンフローとなって石炭液化反応塔10に供給
される。その際、水素貯蔵槽13の水素をコンプレッサ
ーにより170気圧の高圧水素ガス(水素ガス純度99
%以上)とし、これを系内に供給して、水素雰囲気にす
る。さらに加熱器16により400℃まで加熱された
後、石炭液化反応塔10(塔内;450℃、170気
圧)に水素雰囲気下で、スラリー装入速度100〜11
0kg/hr(反応塔滞留時間60分)として装入さ
れ、該水素ガスと反応させて水素化分解を行った。
Next, the coal slurry is sent to a high-pressure pump 12 which is a plunger type slurry pump, and the coal slurry is sucked and compressed by the plunger of the high-pressure pump 12 so as to have a pressure of 170 atm and a piston. It becomes a flow and is supplied to the coal liquefaction reaction tower 10. At that time, the hydrogen in the hydrogen storage tank 13 was compressed by a compressor into a high pressure hydrogen gas of 170 atm (hydrogen gas purity 99
% Or more) and supply this into the system to make a hydrogen atmosphere. After being further heated to 400 ° C. by the heater 16, the coal liquefaction reaction tower 10 (inside the tower; 450 ° C., 170 atm) under a hydrogen atmosphere, the slurry charging rate 100 to 11
It was charged at 0 kg / hr (reaction tower residence time 60 minutes) and reacted with the hydrogen gas for hydrocracking.

【0075】続いて、上記石炭液化反応により得られた
生成物は、配管18を通じて高温分離器17に送られ、
該高温分離器17において生成ガス、水および軽中質油
(C5 〜260℃未満の沸点留分)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た。このうち生
成ガス、水および軽中質油からなる成分は、配管21を
通じ、減圧した後に常圧蒸留塔19に送られ、生成ガ
ス、水および軽中質油(液化油)成分に分離され生成ガ
ス捕集器23、軽中質油捕集器24および水捕集器25
に分離捕集された。ここで、生成ガスと共に回収される
含水素ガスは、さらに分離精製した後、リサイクル水素
ガスとして循環使用した。
Subsequently, the product obtained by the above coal liquefaction reaction is sent to the high temperature separator 17 through the pipe 18.
In the high-temperature separator 17, the product gas, water, and light and medium-grade oil (boiling point of C 5 to less than 260 ° C.) were separated into components and heavy oil and components consisting of residues. Of these, the components consisting of the generated gas, water and light medium oil are decompressed through the pipe 21 and then sent to the atmospheric distillation column 19, where they are separated into the generated gas, water and light medium oil (liquefied oil) components and generated. Gas collector 23, light and medium oil collector 24, and water collector 25
Was collected separately. Here, the hydrogen-containing gas recovered together with the produced gas was further separated and purified, and then circulated and used as a recycled hydrogen gas.

【0076】一方、重質油(260℃以上の沸点留分)
および残渣からなる成分は、減圧した後、配管22を通
じて減圧蒸留塔20に送られ、該減圧蒸留塔20で減圧
蒸留(10〜50torrまで減圧)され、538℃以
上の沸点留分のものは液化残渣として配管31を通じて
残渣捕集器29に排出され除去された。
On the other hand, heavy oil (boiling point above 260 ° C.)
After being decompressed, the components consisting of the residue and the residue are sent to the vacuum distillation column 20 through a pipe 22, and are subjected to vacuum distillation (reduced pressure to 10 to 50 torr) in the vacuum distillation column 20 to liquefy those having a boiling point of 538 ° C. or higher. The residue was discharged to the residue collector 29 through the pipe 31 and removed.

【0077】他方、260〜538℃未満の沸点留分の
重質油は、一旦常圧に戻した後、配管32経路上に設け
られた高圧ポンプ(図示せず)および加熱器(図示せ
ず)により高温高圧下に保持され、Ni−Mo触媒を充
填した固定床の水素化反応塔30に送られ、水素雰囲気
下、300〜380℃、80〜120気圧で該水素化反
応塔30でLHSVが1間、水素ガスと反応させて水素
化反応を行うことにより水素供与性を高めてなるテトラ
リンなどを含む成分からなる石炭系溶剤を生成した。得
られた該溶剤は、配管33を通じて溶剤貯蔵槽3に戻す
ことにより石炭液化用溶剤として循環使用された。
On the other hand, the heavy oil having a boiling point of less than 260 to 538 ° C. is once returned to normal pressure, and then a high pressure pump (not shown) and a heater (not shown) provided on the pipe 32 path. ) Is sent under high temperature and high pressure to a fixed bed hydrogenation reaction column 30 filled with a Ni-Mo catalyst, and the hydrogenation reaction column 30 is subjected to LHSV at 300 to 380 ° C. and 80 to 120 atm under a hydrogen atmosphere. For 1 hour, the hydrogenation reaction was carried out by reacting with hydrogen gas to produce a coal-based solvent composed of a component containing tetralin or the like having an improved hydrogen donating property. The obtained solvent was circulated and used as a coal liquefaction solvent by returning it to the solvent storage tank 3 through the pipe 33.

【0078】以上、3種類(A炭、B炭およびC炭)の
原料石炭を10tずつ用いて、それぞれ石炭液化を行
い、得られた液化油(軽中質油)の収率をそれぞれ算出
した。得られた結果より図3に各石炭種に対する液化油
収率を表すグラフを示す。
The above three types (coal A, coal B, and coal C) of raw material coal were used to liquefy each of the coals by 10 tons, and the yields of the obtained liquefied oil (light medium oil) were calculated. . From the obtained results, FIG. 3 shows a graph showing the liquefied oil yield for each coal type.

【0079】[0079]

【表1】 [Table 1]

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明の石炭液化反応では、液化反応の
事前処理として石炭スラリーに放射線を照射することに
より、石炭構造を予め緩和させることができ、その後、
液化反応での水素化分解の効率化を図ることができ、こ
れにより所望とする液化油収率をマイルドな条件(従来
に比しより低温低圧条件)でも向上させることができ、
経済性が向上する。
In the coal liquefaction reaction of the present invention, the coal structure can be relaxed in advance by irradiating the coal slurry with radiation as a pretreatment of the liquefaction reaction, and thereafter,
It is possible to improve the efficiency of hydrocracking in the liquefaction reaction, which makes it possible to improve the desired liquefied oil yield even under mild conditions (lower temperature and lower pressure conditions than before).
Economical efficiency is improved.

【0081】さらに放射線照射を行う事前処理部分は、
常温常圧に近く、これに要する装置等を含めたプロセス
もシンプルにでき、実機化しやすいものとすることがで
きる。
The pretreatment portion for further irradiation is as follows:
It is close to normal temperature and pressure, and the process including the equipment required for it can be simplified, and it can be easily realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る石炭液化方法に用いられる石炭
液化装置の一実施態様の構成を模式的に表わす使用状態
図である。
FIG. 1 is a use state diagram schematically showing a configuration of an embodiment of a coal liquefaction apparatus used in a coal liquefaction method according to the present invention.

【図2】 従来技術として開示されている石炭液化方法
における石炭液化装置の一実施態様を示す概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an embodiment of a coal liquefaction apparatus in a coal liquefaction method disclosed as a prior art.

【図3】 各石炭種に対する液化油収率を表すグラフを
示す。
FIG. 3 is a graph showing a liquefied oil yield for each coal type.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、51…石炭液化装置、 2…石炭貯蔵槽、3
…溶剤貯蔵槽、 4…触媒貯蔵槽、5〜
7、11、14、18、21、22、26〜28、31
〜33、44…配管、8…攪拌機、
9…石炭スラリー調製槽、10…石炭液化反応塔、
12…高圧ポンプ、13…水素貯蔵槽、
15、43…自動弁、16…加熱器、
17…分離器、19…蒸留塔、
20…減圧蒸留塔、23…生成ガス捕集器、
24…軽中質油捕集器、25…水捕集器、
29…残渣捕集器、30…水素化反応塔、
41…循環ポンプ、42…放射線照射装置。
1, 51 ... Coal liquefier, 2 ... Coal storage tank, 3
… Solvent storage tank, 4… Catalyst storage tank, 5 ~
7, 11, 14, 18, 21, 22, 26-28, 31
~ 33, 44 ... Piping, 8 ... Stirrer,
9 ... Coal slurry preparation tank, 10 ... Coal liquefaction reaction tower,
12 ... High-pressure pump, 13 ... Hydrogen storage tank,
15, 43 ... Automatic valve, 16 ... Heater,
17 ... Separator, 19 ... Distillation column,
20 ... Vacuum distillation column, 23 ... Product gas collector,
24 ... Light and medium oil collector, 25 ... Water collector,
29 ... Residue collector, 30 ... Hydrogenation reaction tower,
41 ... Circulation pump, 42 ... Radiation irradiation device.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原料石炭、溶剤および触媒を混合した石
炭スラリーに放射線を照射し、その後に還元性ガス雰囲
気の高温高圧条件下で石炭液化反応させることを特徴と
する石炭液化方法。
1. A coal liquefaction method, which comprises irradiating a coal slurry in which raw material coal, a solvent and a catalyst are mixed, with radiation, and then performing a coal liquefaction reaction under high temperature and high pressure conditions in a reducing gas atmosphere.
【請求項2】 放射線の照射による放射線量が、102
〜1010レントゲンの範囲である請求項1に記載の石炭
液化方法。
2. The radiation dose due to irradiation is 10 2
The coal liquefaction method according to claim 1, wherein the range is from 10 to 10 10 roentgen.
【請求項3】 放射線照射時の温度が、40〜100℃
であり、圧力が1〜10気圧である請求項1または2に
記載の石炭液化方法。
3. The temperature during irradiation with radiation is 40 to 100 ° C.
And the pressure is 1 to 10 atmospheres. The coal liquefaction method according to claim 1 or 2.
【請求項4】 石炭スラリーを循環させながら放射線を
照射する請求項1ないし3のいずれかに記載の石炭液化
方法。
4. The coal liquefaction method according to claim 1, wherein radiation is applied while circulating the coal slurry.
【請求項5】 石炭スラリーの濃度が、原料石炭の乾燥
重量に対する溶剤の重量比(溶剤/原料石炭)で1.0
〜4.0の範囲である請求項1ないし4のいずれかに記
載の石炭液化方法。
5. The concentration of the coal slurry is 1.0 in terms of the weight ratio of the solvent to the dry weight of the raw coal (solvent / raw coal).
The coal liquefaction method according to any one of claims 1 to 4, which is in the range of 4.0.
【請求項6】 触媒が、16μm以下の収率90%以上
の微粒子である請求項1ないし5のいずれかに記載の石
炭液化方法。
6. The coal liquefaction method according to claim 1, wherein the catalyst is fine particles of 16 μm or less and a yield of 90% or more.
【請求項7】 石炭スラリーに対する触媒の配合量が、
原料石炭の乾燥重量に対して0.5〜5重量%である請
求項1ないし6のいずれかに記載の石炭液化方法。
7. The amount of the catalyst blended in the coal slurry is
The coal liquefaction method according to any one of claims 1 to 6, which is 0.5 to 5% by weight based on the dry weight of the raw material coal.
【請求項8】 石炭液化反応時の高温高圧条件が、温度
400〜500℃で、圧力が100〜200気圧である
請求項1ないし7のいずれかに記載の石炭液化方法。
8. The coal liquefaction method according to claim 1, wherein the high temperature and high pressure conditions during the coal liquefaction reaction are a temperature of 400 to 500 ° C. and a pressure of 100 to 200 atm.
JP7978893A 1993-04-06 1993-04-06 Coal liquefaction Withdrawn JPH06287567A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7978893A JPH06287567A (en) 1993-04-06 1993-04-06 Coal liquefaction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7978893A JPH06287567A (en) 1993-04-06 1993-04-06 Coal liquefaction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06287567A true JPH06287567A (en) 1994-10-11

Family

ID=13699960

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7978893A Withdrawn JPH06287567A (en) 1993-04-06 1993-04-06 Coal liquefaction

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06287567A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005232259A (en) * 2004-02-18 2005-09-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method and apparatus for producing hydrophilic coal slurry
US7303597B2 (en) * 2002-10-15 2007-12-04 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Method and apparatus for continuously feeding and pressurizing a solid material into a high pressure system
US8307974B2 (en) 2011-01-21 2012-11-13 United Technologies Corporation Load beam unit replaceable inserts for dry coal extrusion pumps
JP2014172772A (en) * 2013-03-07 2014-09-22 Kobe Steel Ltd Fuel generation system and power generation system
US8851406B2 (en) 2010-04-13 2014-10-07 Aerojet Rocketdyne Of De, Inc. Pump apparatus including deconsolidator
JP2015038212A (en) * 2008-10-28 2015-02-26 キシレコ インコーポレイテッド Method for working material
US9932974B2 (en) 2014-06-05 2018-04-03 Gas Technology Institute Duct having oscillatory side wall

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7303597B2 (en) * 2002-10-15 2007-12-04 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Method and apparatus for continuously feeding and pressurizing a solid material into a high pressure system
US7615198B2 (en) 2002-10-15 2009-11-10 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Apparatus for continuously feeding and pressurizing a solid material into a high pressure system
US8011861B2 (en) 2002-10-15 2011-09-06 Pratt & Whitney Rocketdyne, Inc. Method and apparatus for continuously feeding and pressurizing a solid material into a high pressure system
JP2005232259A (en) * 2004-02-18 2005-09-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Method and apparatus for producing hydrophilic coal slurry
JP4529471B2 (en) * 2004-02-18 2010-08-25 株式会社Ihi Method and apparatus for producing hydrophilic coal slurry
JP2015038212A (en) * 2008-10-28 2015-02-26 キシレコ インコーポレイテッド Method for working material
JP2016199765A (en) * 2008-10-28 2016-12-01 キシレコ インコーポレイテッド Method for working material
US10035958B2 (en) 2008-10-28 2018-07-31 Xyleco, Inc. Processing materials
US8851406B2 (en) 2010-04-13 2014-10-07 Aerojet Rocketdyne Of De, Inc. Pump apparatus including deconsolidator
US8307974B2 (en) 2011-01-21 2012-11-13 United Technologies Corporation Load beam unit replaceable inserts for dry coal extrusion pumps
JP2014172772A (en) * 2013-03-07 2014-09-22 Kobe Steel Ltd Fuel generation system and power generation system
US9932974B2 (en) 2014-06-05 2018-04-03 Gas Technology Institute Duct having oscillatory side wall

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4234402A (en) Sulfur removal from crude petroleum
US4545879A (en) Hydrodesulphurization of hydrocracked pitch
US4148614A (en) Process for removing sulfur from coal
US4123230A (en) Sulfur removal from coal
EP1783194B1 (en) A process for direct liquefaction of coal
KR20110085838A (en) Additive for hydroconversion process and method for making and using same
US3813329A (en) Solvent extraction of coal utilizing a heteropoly acid catalyst
CN109082302B (en) Method for producing distillate oil by mild hydrogenation of inferior/heavy oil slurry bed
JPH0611403B2 (en) Method for producing hydrogenation catalyst and hydroconversion method using the same
JPH06287567A (en) Coal liquefaction
US5096569A (en) Catalytic hydropyrolysis of carbonaceous material with char recycle
CN107794073B (en) Coal liquefaction method and system
JP3715729B2 (en) Coal liquefaction method
JPH0798945B2 (en) Coal conversion method
US4326945A (en) Coal liquefaction process
JPH06287570A (en) Coal liquefaction
JP3277202B2 (en) Coal liquefaction method
DE3339139A1 (en) METHOD FOR DRYING AND DEOXYGENATING COAL LIQUIDATION OF PARTICULAR COALS
JP2014139268A (en) Coal liquefaction system, system for cracking heavy oil into light oil and low-grade coal reformation system
JPH06287569A (en) Coal liquefaction
JPS5889688A (en) Liquefaction of coal
JPH05320664A (en) Liquefaction of coal
Badger et al. Coal liquefaction with solvent augmentation by heavy oil residues in presence of disposable iron catalyst
AU696287B2 (en) Process of coal liquefaction
JPS59164387A (en) Liquefaction of coal

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20000704