CN105164234A - 无灰煤的制造方法 - Google Patents

Abstract

在本发明中，在溶剂分离器中，一边将喷雾嘴的喷口的固体成分浓缩浆料的压力保持在溶剂的蒸气压以上，一边在设定为低于固体成分浓缩浆料的饱和压力的闪蒸槽内，从喷雾嘴使固体成分浓缩浆料喷雾，从而将溶剂从固体成分浓缩浆料中蒸发分离。由此，防止喷雾嘴的堵塞，并且减少溶剂的挥发所需要的投入能量，同时使溶剂挥发的装置简化。

Description

无灰煤的制造方法

技术领域

本发明涉及用于从煤中除去灰分而得到无灰煤的无灰煤的制造方法。

背景技术

专利文献1中公开有一种无灰煤的制造方法。在该制造方法中，是将燃料煤中混合有粘结煤的煤原料与溶剂混合而调制浆料，加热所得到的浆料，萃取可溶于溶剂的煤成分，并由萃取煤成分后的浆料通过重力沉降法，对于含有可溶于溶剂的煤成分的溶液，含有不溶于溶剂的煤成分的固体成分浓缩浆料进行分离，从分离出的溶液中分离溶剂而得到无灰煤。另外，从分离出的固体成分浓缩浆料中分离溶剂而得到萃余煤。

无灰煤和萃余煤在其制造过程中，作为溶质而存在于有机溶剂中，但若除去溶剂并进行冷却，则成为固体状。作为除去溶剂(回收)的方法，在专利文献2中，公开有一种喷雾干燥方法，其是将预热的溶液从喷雾嘴喷雾到配设在主体容器内的捕集板上，利用来自捕集板的传热而使溶液中的溶剂蒸发的方法。另外，在专利文献3中，公开有一种溶剂回收方法，其是使用使溶液旋转的旋转分散机构，朝向溶剂分离塔的被加热的内壁使溶液分散，从而使溶液中的溶剂挥发的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2009-227718号公报

专利文献2：日本国特开2007-3039号公报

专利文献3：日本国特开2009-226259号公报

但是，在专利文献2中，存在喷雾嘴堵塞这样的问题。喷雾嘴的堵塞是由于在喷口之前溶剂挥发，气体成分绝热膨胀，溶液的温度降低，固体成分析出而产生的。

另外，在专利文献2和专利文献3中，主要是利用外热而使溶剂挥发，在处理途中没有利用溶液具有的热量和压力。但是，假设是大量生产的连续过程时，则存在以下可能性，即，通过利用处理途中的溶液·固体成分浓缩浆料的特性、溶液·固体成分浓缩浆料具有的热量和压力，能够如上述使溶剂挥发的装置简略化，或减少用于使溶剂挥发而投入的能量。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无灰煤的制造方法，其可以防止喷雾嘴的堵塞，并且减少溶剂的挥发所需要的投入能量，使溶剂挥发的装置简化。

本发明的无灰煤的制造方法，其特征在于，具备如下工序：混合煤和溶剂而得到浆料的浆料调制工序；加热所述浆料而萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序；将经由所述萃取工序而得到的浆料，分离成溶解有可溶于溶剂的煤成分的溶液、和浓缩有不溶于溶剂的煤成分的固体成分浓缩浆料的分离工序；从经由所述分离工序分离出的溶液中蒸发分离溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序；从经由所述分离工序分离出的固体成分浓缩浆料中蒸发分离溶剂而得到萃余煤的萃余煤取得工序，所述分离工序在加压到溶剂的蒸气压以上的状况下进行，在所述萃余煤取得工序中，一边将喷雾嘴的喷口的固体成分浓缩浆料的压力保持在溶剂的蒸气压以上，一边在设定为低于固体成分浓缩浆料的饱和压力的闪蒸槽内，从所述喷雾嘴使固体成分浓缩浆料喷雾，从而使溶剂从固体成分浓缩浆料中蒸发分离。

根据本发明的无灰煤的制造方法，能够防止喷雾嘴的堵塞，并且能够减少溶剂的挥发所需的投入能量，使溶剂挥发的装置简化。

附图说明

图1是无灰煤制造设备的模式图。

图2是喷嘴流量的评价结果的图。

图3是表示固体成分浓缩浆料的闪蒸试验的试验结果的图。

图4是表示溶液的闪蒸试验的试验结果的图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边对于本发明优选的实施的方式进行说明。

(无灰煤的制造方法)

用于本实施方式的无灰煤的制造方法的无灰煤制造设备100，如图1所示，从无灰煤(HPC)制造工序的上游侧起按顺序，具备煤斗1·溶剂罐2、浆料调制槽3、输送泵4、预热器5、萃取槽6、重力沉降槽7、过滤器单元8、和溶剂分离器9、10。

无灰煤的制造方法具有浆料调制工序、萃取工序、分离工序、无灰煤取得工序、和萃余煤取得工序。以下，对于各工序进行说明。还有，在本制造方法中，对于作为原料的煤没有特别限制，可以使用萃取率高的烟煤，也可以使用更廉价的高灰煤(次烟煤，褐煤)。另外，所谓无灰煤是指灰分为5重量％以下，优选为3重量％以下的煤。

(浆料调制工序)

浆料调制工序是混合煤和溶剂而调制浆料的工序。该浆料调制工序，在图1中，由浆料调制槽3实施。作为原料的煤从煤斗1被投入浆料调制槽3中，并且从溶剂罐2向浆料调制槽3投入溶剂。投入到浆料调制槽3的煤和溶剂，被搅拌机3a混合而成为由煤和溶剂构成的浆料。

煤对于溶剂的混合比率，例如，以干煤标准计为10～50重量％，更优选为20～35重量％。

(萃取工序)

萃取工序是加热经由浆料调制工序得到的浆料，萃取(使之溶解于溶剂)可溶于溶剂的煤成分的工序。该萃取工序，在图1中，由预热器5和萃取槽6实施。由浆料调制槽3调制的浆料被输送泵4供给到预热器5，被加热至既定温度后，被供给到萃取槽6，一边由搅拌机6a搅拌，一边以既定温度保持而进行萃取。

加热混合煤和溶剂所得到的浆料而萃取可溶于溶剂的煤成分时，对于煤拥有大的溶解力的溶剂，大部分情况下，是将芳香族溶剂(供氢性或非供氢性的溶剂)与煤混合，对其加热，萃取煤中的有机成分。

非供氢性溶剂主要是从煤的干馏生成物中精炼出的、以双环芳香族为主的作为溶剂的煤衍生物。该非供氢性溶剂在加热状态下仍稳定，因为与煤的亲和性优异，所以萃取到溶剂中的可溶成分(在此为煤成分)的比例(以下，也称为萃取率)高，另外，也是可以很容易地通过蒸馏等的方法回收的溶剂。作为非供氢性溶剂的主要成分，可列举作为双环芳香族的萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等，作为其他的非供氢性溶剂的成分，包含具有脂肪族侧链的萘类、蒽类、芴类，另外还包含其中具有联苯和长链脂肪族侧链的烷基苯。

还有，上述的说明中，阐述的是以非供氢性化合物作为溶剂使用的情况，但是作为溶剂，当然也可以使用以四氢萘为代表的供氢性的化合物(含煤液化油)。使用供氢性溶剂时，无灰煤的收获率提高。

另外，溶剂的沸点没有特别限制。从萃取工序和分离工序中的压力降低、萃取工序中的萃取率、无灰煤取得工序等之中的溶剂回收率等观点出发，例如，优选使用沸点为180～300℃，特别是240～280℃的溶剂。在本实施方式中，溶剂的沸点是242℃左右。

萃取工序中的浆料的加热温度，只要是溶剂可溶成分能够溶解，便不特别加以限制，从溶剂可溶成分的充分溶解和萃取率提高的观点出发，例如，为300～420℃，更优选为360～400℃。

另外，加热时间(萃取时间)也没有特别限制，但从充分的溶解和萃取率提高的观点出发，例如，为10～60分钟。加热时间在图1中，是在预热器5和萃取槽6中加热的合计时间。

萃取槽6内的压力，虽然也根据萃取时的温度和使用的溶剂的蒸气压而有所不同，但优选为1.0～2.0MPa。萃取槽6内的压力比溶剂的蒸气压低时，溶剂挥发而无法限制在液相，不能进行萃取。为了使溶剂限于液相，需要比溶剂的蒸气压更高的压力。另一方面，若压力过高，则机器的成本、运转成本变高，是不经济的。

(分离工序)

分离工序是将经由萃取工序得到的浆料，通过重力沉降法，分离成溶解有可溶于溶剂的煤成分的溶液，和浓缩有不溶于溶剂的煤成分(溶剂不溶成分，例如灰分)的固体成分浓缩浆料(溶剂不溶成分浓缩液)的工序。该分离工序在图1中，由重力沉降槽7实施。由萃取工序得到的浆料，在重力沉降槽7内在重力作用下，被分离成作为溶液的上清液和固体成分浓缩浆料。重力沉降槽7的上部的上清液，根据需要经过过滤单元8，被排出到溶剂分离器9，同时沉降到重力沉降槽7的下部的固体成分浓缩浆料被排出到溶剂分离器10。

重力沉降法是通过将浆料保持在槽内，利用重力来使溶剂不溶成分沉降·分离的方法。比重比溶解有可溶于溶剂的煤成分的溶液大的溶剂不溶成分(例如灰分)因重力而沉降到重力沉降槽7的下部。通过一边向槽内连续地供给浆料，一边从上部连续地的排出上清液，从下部连续地排出固体成分浓缩浆料，从而可以进行连续性的分离处理。

在重力沉降槽7内，为了防止从煤中溶出的溶剂可溶成分的再析出，优选预先保温(或加热)或加压。保温(加热)温度例如为300～380℃，槽内压力例如为1.0～3.0MPa。在本实施方式中，浆料被加热和加压至380℃、2MPa，以使供给到溶剂分离器9的溶液和供给到溶剂分离器10的来自固体成分浓缩浆料溶剂不发生蒸发分离。

还有，作为从经由萃取工序得到的浆料中分离含有溶解于溶剂的煤成分的溶液的方法，除了重力沉降法以外，还有过滤法、离心分离法等。

(无灰煤取得工序)

无灰煤取得工序，是从经由分离工序分离出的溶液(上清液)中蒸发分离溶剂而得到无灰煤(HPC)的工序。该无灰煤取得工序，在图1中，由溶剂分离器9实施。由重力沉降槽7分离的溶液，经过滤单元8过滤后，被供给到溶剂分离器9，在溶剂分离器9内从上清液中蒸发分离溶剂。在此，使用过滤单元8的过滤工序也可以省略。另外，溶剂从溶液的蒸发分离，优选在氮等的不活泼气体的存在下进行。在本实施方式中，溶剂分离器9是用于闪蒸法的闪蒸槽。闪蒸法是在闪蒸槽内喷雾或喷射溶液而使溶剂蒸发分离的方法。溶剂分离器9具备对溶液进行喷雾的喷雾嘴或喷射嘴、和对溶液进行喷雾或喷射的闪蒸槽。

还有，从溶液(上清液)中分离溶剂和方法，并不限于闪蒸法，能够使用一般的蒸馏法、蒸发法等。由溶剂分离器9分离的溶剂，被返回溶剂罐2，循环反复使用。还有，优选循环使用溶剂，但并非必须(在后述的萃余煤取得工序中也同样)。从上清液中分离溶剂，能够得到实质上不含灰分的无灰煤(HPC)。

无灰煤几乎不含灰分，毫无水分，显示出比焦煤更高的发热量。此外，作为炼铁用焦炭的原料特别重要的品质，即软化熔融性(流动性)得到大幅改善，即使焦煤不具有软化熔融性，所得到的无灰煤(HPC)也具有良好的软化熔融性。因此，无灰煤例如能够作为焦炭原料的混煤使用。另外，几乎不含灰分的无灰煤，因为燃烧效率高且能够减少煤灰的发生，所以，作为利用燃气涡轮燃烧的高效率复合发电系统的燃气涡轮直喷燃料的用途也受到注目。

在此，在加压到作为溶剂的蒸气压以上的压力的2MPa的状况下，在重力沉降槽7被分离的溶液处于380℃、2MPa，溶剂没有蒸发分离的状态。使这样的溶液，在设定为低于溶液的饱和压力的压力的闪蒸槽内，例如设定为常压的闪蒸槽内从喷雾嘴进行喷雾。还有，由于蒸气压下降现象，溶液的饱和压力比溶剂的蒸气压低。使处于溶剂未蒸发分离的状态下的溶液在闪蒸槽内喷雾，曝露在低于溶液的饱和压力的状态下，溶液成为非平衡状态。然后，溶剂从溶液蒸发分离，溶剂蒸气再发生绝热膨胀，从而过渡到这一压力下的平衡状态。从非平衡状态向平衡状态过渡(溶剂的挥发)所需的时间，即弛豫时间，短达0.01～0.1秒左右，因此与现有的传热工序比较，会在极短时间内产生挥发现象。因此，利用从非平衡状态向平衡状态的过渡，能够使溶剂瞬间从溶液蒸发分离。

另外，从喷雾嘴将溶液进行喷雾时，将喷雾嘴的喷口(喷出口)的溶液的压力保持在溶剂的蒸气压以上。具体来说，喷口的溶液的压力能够处于1.1～2.0MPa左右。

在此，喷雾嘴的堵塞存在因以下原因而发生的情况，即，由于在喷口之前溶液的压力会低于溶液的饱和压力而溶剂挥发，气体成分发生绝热膨胀而溶液的温度降低，固体成分析出，从而喷雾嘴的堵塞发生。因此，将喷口的溶液的压力保持在溶剂的蒸气压以上，以便使溶剂不会在喷口之前挥发。由此，能够防止喷雾嘴的堵塞。

还有，由于蒸气压下降现象，导致溶液的饱和压力比溶剂的蒸气压低。因此，如果将喷口的溶液的压力保持在溶液的饱和压力以上，则溶剂不会挥发。因此，通过将喷口的溶液的压力保持在溶液的饱和压力以上，能够在喷口之前使溶剂不挥发。

另外，供给到溶剂分离器9的溶液的温度和压力的值、以及闪蒸槽内的温度和压力的值，考虑闪蒸槽内的溶液的等焓变化和溶剂的沸点上升现象而分别设定。溶液的等焓变化形成的溶液的温度和溶剂含有率的关系，能够基于热力学进行推算。另外，可溶于溶剂的煤成分溶解于溶剂而产生的溶剂的沸点上升现象的沸点，能够由煤成分的重量摩尔浓度进行推定。在本实施方式中，溶剂的沸点从242℃左右上升至280～290℃。而后，通过向闪蒸槽内的喷雾而得到的无灰煤的溶剂含有率，为基于热力学计算出的溶剂含有率的推算曲线，与根据沸点上升而设想的沸点曲线的交点附近的值，或在没有交点时，为两曲线间的值。因此，考虑到闪蒸槽内的溶液的等焓变化，和溶剂的沸点上升现象，通过分别设定供给到溶剂分离器9的溶液的温度和压力的值、以及闪蒸槽内的温度和压力的值，能够调整所得到的无灰煤的溶剂含有率。具体来说，供给到溶剂分离器9的溶液的溶剂含有率为40重量％、62.5重量％时，使供给到溶剂分离器9的溶液的温度和压力为360℃、2MPa，使闪蒸槽内为280～290℃、常压，能够得到考虑了等焓变化和沸点上升现象的根据气液平衡曲线而推算的0.6重量％、4.1重量％、7.8重量％、10.3重量％的无灰煤。

还有，也可以在溶剂分离器9的下游侧，设置与溶剂分离器9不同的闪蒸槽和薄膜蒸馏装置，从出自溶剂分离器9的溶液中进一步使溶剂蒸发分离。如此，通过多次进行溶剂从溶液的蒸发分离，能够使无灰煤取得工序中得到的无灰煤的溶剂含有率达到既定值以下，例如为20重量％以下。

(萃余煤取得工序)

萃余煤取得工序是从经由分离工序分离出的固体成分浓缩浆料中，蒸发分离溶剂而得到萃余煤的工序。该萃余煤取得工序在图1中，由溶剂分离器10实施。在重力沉降槽7被分离的固体成分浓缩浆料被供给到溶剂分离器10，在溶剂分离器10内，溶剂从固体成分浓缩浆料中被蒸发分离。在此，溶剂从固体成分浓缩浆料中的蒸发分离，优选在氮等的不活泼气体的存在下进行。在本实施方式中，溶剂分离器10是用于闪蒸法的闪蒸槽。溶剂分离器10具备对溶液进行喷雾的喷雾嘴，和溶液进行喷雾闪蒸槽。

还有，从固体成分浓缩浆料中分离溶剂的方法，不限定于闪蒸法，与所述无灰煤取得工序同样，能够使用一般的蒸馏法、蒸发法。由溶剂分离器10分离的溶剂，返回溶剂罐2，循环反复使用。通过溶剂的分离，能够由固体成分浓缩浆料，得到含有灰分等的溶剂不溶成分浓缩的萃余煤(RC，也称残煤)。

萃余煤虽然包含灰分，但毫无水分，也充分具有发热量。萃余煤不显示软化熔融性，但因为含氧官能基脱离，所以作为混煤使用时，不会阻碍该混煤所含的其他的煤的软化熔融性。因此，该萃余煤与通常的非微粘结煤同样，能够作为焦炭原料的混煤的一部分使用，另外，也可以不用作焦炭炼焦煤，而是作为各种燃料用途使用。

在此，由重力沉降槽7分离的固体成分浓缩浆料，处于380℃、2MPa，以及被加压到溶剂的蒸气压以上的压力，溶剂没有蒸发分离的状态。使这样的固体成分浓缩浆料在设定为低于固体成分浓缩浆料的饱和压力的压力的闪蒸槽内，例如设定为常压的闪蒸槽内从喷雾嘴进行喷雾。使处于溶剂没有蒸发分离的状态下的固体成分浓缩浆料在闪蒸槽内喷雾，曝露在低于饱和压力的状态下，固体成分浓缩浆料成为非平衡状态。而后，溶剂从固体成分浓缩浆料蒸发分离，过渡到这一压力下的平衡状态。从非平衡状态向平衡状态的过渡(溶剂的挥发)所需要的时间，即弛豫时间短达0.01～0.1秒左右，因此与现有的传热工序比较，会在极短时间内发生挥发现象。因此，利用从非平衡状态向平衡状态的过渡，能够使溶剂瞬间从固体成分浓缩浆料中蒸发分离。

另外，从喷雾嘴使固体成分浓缩浆料喷雾时，将喷雾嘴的喷口(喷出口)的固体成分浓缩浆料的压力保持在溶剂的蒸气压以上。具体来说，就是喷口固体成分浓缩浆料的压力能够处于1.1～2.0MPa左右。

在此，喷雾嘴的堵塞有因为如下原因而发生的情况，即，在喷口之前，固体成分浓缩浆料的压力低于饱和压力而溶剂挥发，固体成分浓缩浆料中的液相减少、流动性降低或丧失。因此，将喷口的固体成分浓缩浆料的压力保持在溶剂的蒸气压以上，使溶剂不会在喷口之前挥发。由此，能够防止喷雾嘴的堵塞。

另外，在溶剂分离器10中，溶剂从固体成分浓缩浆料蒸发分离而得到萃余煤后，向闪蒸槽内导入氮气等的不活泼气体，用不活泼气体置换闪蒸槽内的溶剂蒸气，使萃余煤与不活泼气体接触。还有，也可以在溶剂分离器10的下游侧另行设置萃余煤收容槽，向该槽内导入不活泼气体。这时，槽内的压力低于溶剂的蒸气压。

在此，萃余煤为多孔质粒子，有吸附溶剂的性质。因此，在溶剂蒸气的气氛中，可知萃余煤吸附蒸气达5重量％左右。因此，使蒸发分离溶剂而得到的萃余煤与不活泼气体接触，由此从萃余煤的周围排除溶剂蒸气，以不活泼气体置换吸附在细孔内的溶剂蒸气。由此，能够使萃余煤的溶剂含有率降低至2重量％左右。

(喷嘴流量评价)

接下来，分别评价喷雾嘴没有发生堵塞时，喷雾嘴的喷口直径与在喷雾嘴流通的溶液和固体成分浓缩浆料的流量的关系。该评价通过如下方式进行，即，以X岩层煤(日文原文：X岩层煤(日文原文：エクトラ一タ炭，Xstratacoal)作为焦煤时的溶液和固体成分浓缩浆料，以使溶剂不挥发的方式，分别使其处于360℃、2MPaG的高温高压状态，使这些溶液和固体成分浓缩浆料从喷雾嘴向闪蒸槽分别进行喷雾。评价结果显示在图2中。

喷雾嘴未发生堵塞，即，喷雾嘴内没有发生溶剂的挥发时的喷口直径与溶液的流量的关系，可知为溶液的流量(kg/h)＝229×喷口直径(mm)-100。另外，喷雾嘴没有发生堵塞时的喷口直径与固体成分浓缩浆料的流量的关系，可知为固体成分浓缩浆料的流量(kg/h)＝321×喷口直径(mm)-226。满足这些关系时，喷口的上游侧的压力为2MPaG，下游侧的压力为大气压。如此，在喷口，溶液和固体成分浓缩浆料为塞流状态，即，喷口的溶液的压力和固体成分浓缩浆料的压力分别保持在溶剂的蒸气压以上，喷雾嘴内不会发生溶剂的挥发。

(固体成分浓缩浆料的闪蒸试验)

接下来，进行使溶剂未蒸发分离的状态的固体成分浓缩浆料在常压的闪蒸槽内喷雾，其后，向闪蒸槽内导入氮气的闪蒸试验。该试验结果显示在图3中。

具体来说，将以X岩层煤(日文原文：エクトラ一タ炭，Xstratacoal)作为焦煤，溶剂含有率为31～36重量％的固体成分浓缩浆料，在360℃、2MPaG的条件下供给到喷雾嘴，在常压的闪蒸槽内进行喷雾，喷雾结束后向闪蒸槽内导入210～340℃的氮气。

由图3可知，使溶剂没有蒸发分离的状态的固体成分浓缩浆料曝露在低于饱和压力的状态下，利用由此形成的非平衡状态向平衡状态的过渡，由此溶剂从固体成分浓缩浆料中瞬间蒸发分离，能够使溶剂含有率降低至10重量％以下。另外可知，用喷雾结束后导入到闪蒸槽内的氮气，从固体成分浓缩浆料的周围排除溶剂蒸气，以氮气置换吸附在细孔内的溶剂蒸气，能够使萃余煤的溶剂含有率降低。特别是可知，使氮气[mol]除以萃余煤[kg]的值在25～35[mol/kg]的范围，可知萃余煤的溶剂含有率降低至2重量％左右。

(溶液的闪蒸试验)

接下来，进行将溶剂没有蒸发分离的状态的溶液在常压的闪蒸槽内喷雾的闪蒸试验。其试验结果显示在图4中。

首先，进行使X岩层煤(日文原文：エクトラ一夕炭，Xstratacoal)作为焦煤时的溶液进行粗蒸馏的常压粗蒸馏试验，确认根据溶液的温度和溶液的总重量计算出的溶液的溶剂浓度的经时变化。其结果是图4的A～C。由此结果，能够取得根据沸点上升设想出的沸点曲线。

接着，将以X岩层煤(日文原文：エクトラ一夕炭，Xstratacoal)作为焦煤，溶剂浓度为62.5重量％、40重量％的溶液分别作为试料，以360℃、2MPaG的条件供给到喷雾嘴，进行在常压的闪蒸槽内进行喷雾的闪蒸试验，确认喷雾中的闪蒸槽内的平均温度与喷雾后从闪蒸槽内回收的试样的的溶剂含有率的关系。其结果是图4中的凡例○和△。通过该闪蒸试验，在闪蒸槽内的平均温度为280～290℃下，能够得到溶剂含有率10.3重量％、7.8重量％、4.1重量％、0.6重量％的无灰煤。

接着，将溶剂浓度为62.5重量％、360℃、2MPaG的溶液，和溶剂浓度为40重量％、360℃、2MPaG的溶液，分别减压至常压，基于热力学，计算等焓变化时的溶液的温度与溶剂含有率的关系。其计算值是图4中的曲线D和曲线E。

由图4可知，将溶剂没有蒸发分离的状态的溶液曝露在低于饱和压力的状态下，利用由此形成的非平衡状态向平衡状态的等焓变化中的过渡，能够使溶剂从溶液中瞬间蒸发分离。另外可知，通过闪蒸试验得到的无灰煤的溶剂含有率，基于热力学计算出的溶剂含有率的推算曲线D、E，与常压粗蒸馏试验中得到的沸点曲线的交点附近的值，或者，在没有交点时，为两曲线间的值。

(效果)

如以上所述，根据本实施方式的无灰煤的制造方法，在萃余煤取得工序中，将喷雾嘴的喷口(喷出口)的固体成分浓缩浆料的压力保持在溶剂的蒸气压以上。在此，喷雾嘴的堵塞，存在因以下原因而发生的情况，即，在喷口之前，固体成分浓缩浆料的溶剂的压力低于饱和压力而溶剂挥发，固体成分浓缩浆料中的液相成分减少，流动性降低或丧失。因此，通过将喷口的固体成分浓缩浆料的压力保持在溶剂的蒸气压以上，使溶剂不会在喷口之前挥发。由此，能够防止喷雾嘴的堵塞。

另外，在萃余煤取得工序中，在设定为低于固体成分浓缩浆料的饱和压力的闪蒸槽内，从喷雾嘴使固体成分浓缩浆料喷雾。使溶剂没有蒸发分离的状态下的固体成分浓缩浆料在闪蒸槽内喷雾，曝露在低于饱和压力的状态下，固体成分浓缩浆料成为非平衡状态。而后，溶剂从固体成分浓缩浆料中蒸发分离，过渡到这一压力下的平衡状。因为从非平衡状态向平衡状态的过渡(溶剂的挥发)所需要的时间，即弛豫时间短达0.01～0.1秒左右，所以与现有的传热工序比较，会发生在极短时间内挥发的现象。因此，利用从非平衡状态向平衡状态的过渡，能够使溶剂从固体成分浓缩浆料瞬间蒸发分离。由此，不再需要加热固体成分浓缩浆料的传热工序及其所需机构，所以能够减少溶剂的挥发需要的投入能量，使溶剂挥发的装置简化。

另外，在萃余煤取得工序中，使溶剂从固体成分浓缩浆料蒸发分离而得到的萃余煤与不活泼气体接触。萃余煤是多孔质粒子，有吸附溶剂的性质。因此，在溶剂蒸气的气氛中，萃余煤吸附蒸气达5重量％左右。因此，使萃余煤与不活泼气体接触，从萃余煤的周围排除溶剂蒸气，以不活泼气体置换吸附在细孔内的溶剂蒸气。由此，能够减少萃余煤的溶剂含有率。

另外，在无灰煤取得工序中，将喷雾嘴的喷口(喷出口)的溶液的压力保持在溶剂的蒸气压以上。在此，喷雾嘴的堵塞，存在因如下原因而发生的情况，即，在喷口之前，溶液的压力低于饱和压力而溶剂挥发，气体成分发生绝热膨胀而溶液的温度降低，固体成分析出。因此，将喷口的溶液的压力保持在溶剂的蒸气压以上，不会使溶剂在喷口之前挥发。由此，能够防止喷雾嘴的堵塞。

另外，在无灰煤取得工序中，在设定为低于溶液的饱和压力的闪蒸槽内从喷雾嘴使溶液喷雾。使溶剂没有蒸发分离的状态下的溶液在闪蒸槽内喷雾，曝露在低于饱和压力的状态，溶液成为非平衡状态。而后，溶剂从溶液蒸发分离，溶剂蒸气再发生绝热膨胀，过渡到这一压力下的平衡状态。从非平衡状态向平衡状态的过渡(溶剂的挥发)所需要的时间，即弛豫时间短达0.01～0.1秒左右，因此与现有的传热工序比较，会在极短时间内发生挥发现象。因此，利用从非平衡状态向平衡状态的过渡，能够使溶剂瞬间从溶液中蒸发分离。由此，因为不再需要加热溶液的传热工序及其需要的机构，所以能够减少溶剂的挥发所需的投入能量，使溶剂挥发的装置简化。

另外，在无灰煤取得工序中，将喷口的溶液的压力保持在溶液的饱和压力以上。在此，由于蒸气压下降现象，导致溶液的饱和压力比溶剂的蒸气压低。因此，如果将喷口的溶液的压力保持在溶液的饱和压力以上，则溶剂不会挥发。由此，在比溶剂的蒸气压低的压力下，能够防止溶剂在喷口之前挥发。

另外，考虑闪蒸槽内的溶液的等焓变化和溶剂的沸点上升现象，分别设定供给到无灰煤取得工序的溶液的温度和压力的值、以及闪蒸槽内的温度和压力的值。溶液的等焓变化形成的溶液的温度与溶剂含有率的关系，能够基于热力学进行推算。另外，可溶于溶剂的煤成分溶解于溶剂而发生的溶剂的沸点上升现象中的沸点，能够根据煤成分的重量摩尔浓度推定。而且，通过向闪蒸槽内喷雾而得到的无灰煤的溶剂含有率，为基于热力学计算出的溶剂含有率的推算曲线与根据沸点上升设想的沸点曲线的交点附近的值，或者没有交点时，为两曲线间的值。因此，考虑闪蒸槽内的溶液的等焓变化和溶剂的沸点上升现象，分别设定供给到无灰煤取得工序的溶液的温度和压力的值、以及闪蒸槽内的温度和压力的值，能够调整在无灰煤取得工序中得到的无灰煤的溶剂含有率。

另外，在无灰煤取得工序中，在闪蒸槽内喷雾，从溶剂蒸发分离的溶液再进一步蒸发分离溶剂。具体来说，在溶剂分离器9的下游侧设置另外的闪蒸槽和薄膜蒸馏装置等，从出自溶剂分离器9的溶液中进一步蒸发分离溶剂。如此，通过多次进行溶剂从溶液的蒸发分离，能够使无灰煤取得工序中得到的无灰煤的溶剂含有率在既定值以下。

(本实施方式的变形例)

以上，说明了本发明的实施方式，但不过是例示具体例，并非特别限定本发明，具体的构成等可以适宜设计变更。另外，发明的实施的方式所述的作用及效果，不过是列举由本发明产生的最佳的作用及效果，本发明的作用及效果，并不限定为本发明的实施的方式所述的内容。

本申请基于2013年4月16日申请的日本专利申请(专利申请2013-085780)，其内容在此参照并援引。

产业上的可利用性

本发明对于由煤制造无灰煤的工序有效，可以减少溶剂的挥发所需的投入能量，并且使溶剂挥发的装置简化。

符号的说明

1煤斗

2溶剂罐

3浆料调制槽

3a搅拌机

4输送泵

5预热器

6萃取槽

6a搅拌机

7重力沉降槽

8过滤单元

9、10溶剂分离器

100无灰煤制造设备

Claims (6)

1.一种无灰煤的制造方法，其特征在于，具备如下工序：

混合煤和溶剂而得到浆料的浆料调制工序；

加热所述浆料而萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序；

将经由所述萃取工序而得到的浆料分离成溶解有可溶于溶剂的煤成分的溶液、和浓缩有不溶于溶剂的煤成分的固体成分浓缩浆料的分离工序；

从经由所述分离工序分离出的溶液中蒸发分离溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序；

从经由所述分离工序分离出的固体成分浓缩浆料中蒸发分离溶剂而得到萃余煤的萃余煤取得工序，

所述分离工序在加压到溶剂的蒸气压以上的状况下进行，

在所述萃余煤取得工序中，一边将喷雾嘴的喷口的固体成分浓缩浆料的压力保持在溶剂的蒸气压以上，一边在设定为低于固体成分浓缩浆料的饱和压力的闪蒸槽内，从所述喷雾嘴使固体成分浓缩浆料喷雾，从而使溶剂从固体成分浓缩浆料中蒸发分离。

2.根据权利要求1所述的无灰煤的制造方法，其特征在于，在所述萃余煤取得工序中，使从固体成分浓缩浆料中蒸发分离溶剂而得到的萃余煤与不活泼气体接触。

3.一种无灰煤的制造方法，其特征在于，具备如下工序：

混合煤和溶剂而得到浆料的浆料调制工序；

加热所述浆料而萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序；

将经由所述萃取工序而得到的浆料分离成溶解有可溶于溶剂的煤成分的溶液、和浓缩有不溶于溶剂的煤成分的固体成分浓缩浆料的分离工序；

从经由所述分离工序分离出的溶液中蒸发分离溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序，

所述分离工序在加压到溶剂的蒸气压以上的状况下进行，

在所述无灰煤取得工序中，一边将喷雾嘴的喷口的溶液的压力保持在溶剂的蒸气压以上，一边在设定为低于溶液的饱和压力的闪蒸槽内，从所述喷雾嘴使溶液喷雾，从而从溶液中使溶剂蒸发分离。

4.根据权利要求3所述的无灰煤的制造方法，其特征在于，在所述无灰煤取得工序中，将所述喷口的溶液的压力保持在溶液的饱和压力以上。

5.根据权利要求3或4所述的无灰煤的制造方法，其特征在于，考虑所述闪蒸槽内的溶液的等焓变化和溶剂的沸点上升现象，分别设定所述供给到无灰煤取得工序的溶液的温度和压力的值、以及所述闪蒸槽内的温度和压力的值。

6.根据权利要求3或4所述的无灰煤的制造方法，其特征在于，在所述无灰煤取得工序中，在所述闪蒸槽内喷雾，从溶剂蒸发分离后的溶液中，进一步使溶剂蒸发分离。