JP2009215402A - 無灰炭の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】石炭原料と溶剤とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程;前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程;前記抽出工程で得られたスラリーから、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液部と、溶剤に不溶な石炭成分を含む非溶液部とを分離する分離工程;および前記分離工程で分離された溶液部から溶剤を分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程;を含み、前記溶剤として、ビフェニル系芳香族炭化水素類が20%以上含まれる溶剤を用いることを特徴とする無灰炭の製造方法。
【選択図】図1
Description
例えば、石炭原料と溶剤とを混合してスラリーを調製し、得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出し、該スラリーから、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液部と、溶剤に不溶な石炭成分を含む非溶液部とを分離した後、該溶液部から溶剤を分離して無灰炭を得る無灰炭の製造方法が知られている(特許文献1)。そのような方法において、溶剤としては、沸点範囲が180℃以上200℃以下から選択される沸点〜300℃以上330℃以下から選択される沸点である石炭由来の油分が使用される。しかしながら、上記した方法では、溶剤に可溶な石炭成分を十分に抽出することはできなかった。
石炭原料と溶剤とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程;
前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程;
前記抽出工程で得られたスラリーから、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液部と、溶剤に不溶な石炭成分を含む非溶液部とを分離する分離工程;および
前記分離工程で分離された溶液部から溶剤を分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程;
を含み、
前記溶剤として、ビフェニル系芳香族炭化水素類が20%以上含まれる溶剤を用いることを特徴とする無灰炭の製造方法に関する。
本明細書中、溶剤不溶成分は、溶剤により石炭の溶解・抽出を行っても、溶剤に溶解されずに残る灰分や該灰分を含む石炭(すなわち灰炭)などの石炭成分であり、主として石炭に含まれていた無機成分に由来するものである。一方、溶剤可溶成分は、溶剤に溶解され得る石炭成分であり、主として石炭に含まれていた有機成分に由来するものである。
スラリー調製工程は、石炭原料と溶剤とを混合してスラリーを調製する工程であり、図1中、スラリー調製槽1で実施される。
また例えば、区分B1およびB2に分類される石炭として、いわゆる「れき青炭」のうち、発熱量8400kcal/kg以上を示すものが挙げられる。
また例えば、区分Cに分類される石炭として、いわゆる「れき青炭」のうち、発熱量8100kcal/kg以上8400kcal/kg未満を示すものが挙げられる。
また例えば、区分Dに分類される石炭として、いわゆる「亜れき青炭」のうち、発熱量7800kcal/kg以上8100kcal/kg未満を示すものが挙げられる。
また例えば、区分Eに分類される石炭として、いわゆる「亜れき青炭」のうち、発熱量7300kcal/kg以上7800kcal/kg未満を示すものが挙げられる。
また例えば、区分F1に分類される石炭として、いわゆる「褐炭」のうち、発熱量6800以上7300kcal/kg未満を示すものが挙げられる。
また例えば、区分F2に分類される石炭として、いわゆる「褐炭」のうち、発熱量5800以上6800kcal/kg未満を示すものが挙げられる。
発熱量(補正無水無灰ベース)=発熱量/(100−1.08×灰分−水分)×100
石油原料を蒸留する際、留出温度範囲を選択する。詳しくは、留出温度範囲の中央値が250℃以上、特に260〜330℃となり、かつ留出温度範囲の下限値が230℃以上、特に240〜300℃となるような留出温度範囲内の留出成分を本発明の溶剤として使用できる。中央値または下限値が低すぎる留出温度範囲の留出成分は、ビフェニル系芳香族炭化水素類の含有量が少なすぎて、本発明の溶剤として使用できない。一方、中央値または下限値が高すぎる留出温度範囲の留出成分は、溶剤回収において回収率が小さくなり、本発明の溶剤として使用できない。留出温度範囲の中央値または/および下限値を上記範囲内でより高く設定すると、縮合三環系芳香族炭化水素類の含有量は少なくなり、縮合二環系芳香族炭化水素類や一環系芳香族炭化水素類の含有量が少なくなる。溶剤回収の観点から好ましい留出温度範囲の幅は100℃以下、特に30〜80℃である。
抽出工程は、前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して、溶剤に可溶な石炭成分(溶剤可溶成分)を抽出する工程であり、図1中、予熱器3および抽出槽4で実施される。詳しくは、スラリー調製槽1で調製されたスラリーは、ポンプ2によって、一旦、予熱器3に供給されて所定温度まで加熱された後、抽出槽4に供給され、攪拌機40で攪拌されながら所定温度で保持されて抽出が行われる。
加熱時間(抽出時間)もまた特に制限されるものではないが、十分な溶解と抽出率の観点から好ましくは20〜60分間であり、特に20〜40分間の範囲とする。加熱時間は図1中、予熱器3および抽出槽4での加熱時間を合計したものである。
分離工程は、前記抽出工程で得られたスラリーから、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液部と、溶剤に不溶な石炭成分を含む非溶液部とを分離する工程である。ここで、溶液部とは、溶剤可溶成分が溶解された溶液部分をいう。非溶液部とは、溶剤不溶成分または当該溶剤不溶成分を含むスラリー部分をいう。図1中、分離工程は固液分離装置5で実施され、詳しくはスラリーから分離された溶液部は、必要に応じてフィルターユニット6を経て、溶剤分離器7へ排出されるとともに、分離された非溶液部は溶剤分離器8へ排出される。
無灰炭取得工程は、前記分離工程で分離された溶液部から溶剤を分離して改質炭である無灰炭を得る工程であり、図1中、溶剤分離器7で実施される。
副生炭取得工程は、必要により実施され、前記分離工程で分離された非溶液部から溶剤を分離して副生炭を得る工程であり、図1中、溶剤分離器8で実施される。
原料石炭として、亜れき青炭Gを用いた。当該石炭は日本の石炭分類法(JIS M 1002−1978)において区分Dに分類されるものであった。
溶剤S;
ナフサを水素化処理して表1に示す残渣を得た。表1は元素分析結果である。当該残渣を溶剤Sとして用いた。
溶剤S1;
溶剤Sの蒸留を行い、220℃までに留出した成分を溶剤S1として用いた。
溶剤S2;
溶剤Sの蒸留を行い、220℃〜260℃の留出成分を溶剤S2として用いた。
溶剤S3;
溶剤Sの蒸留を行い、260℃〜330℃の留出成分を溶剤S3として用いた。
溶剤HPC−RS;
メチルナフタレンを97%以上含む溶剤である。
使用した溶剤の組成を表2に示した。組成は、GC/MS測定(アジレント社製6890型ガスクロマトグラフ、5973N型質量分析計)によって測定した。
原料石炭として、れき青炭Kを用いた。当該石炭は日本の石炭分類法(JIS M 1002−1978)において区分B2に分類されるものであった)。
溶剤S、S2およびS3はそれぞれ実験例1においてと同様のものを用いた。
溶剤S4;
溶剤Sの蒸留を行い、240℃〜280℃の留出成分を溶剤S4として用いた。
溶剤S5;
溶剤Sの蒸留を行い、280℃〜330℃の留出成分を溶剤S5として用いた。
使用した溶剤の組成を表3に示した。組成は実験例1と同様の方法によって測定した。
溶剤S3とS4とでは、ビフェニル系芳香族炭化水素類の濃度はほぼ等しいが、縮合三環系芳香族炭化水素類の濃度上昇に伴って抽出率の増加が認められる。
一方、溶剤S2、S3およびS4の比較により、縮合二環系芳香族炭化水素類の濃度増加が抽出率増加を引き起こすことは認められない。
Claims (5)
- 石炭原料と溶剤とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程;
前記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程;
前記抽出工程で得られたスラリーから、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液部と、溶剤に不溶な石炭成分を含む非溶液部とを分離する分離工程;および
前記分離工程で分離された溶液部から溶剤を分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程;
を含み、
前記溶剤として、ビフェニル系芳香族炭化水素類が20%以上含まれる溶剤を用いることを特徴とする無灰炭の製造方法。 - 前記溶剤に縮合三環系芳香族炭化水素類が10%以上含まれることを特徴とする請求項1に記載の無灰炭の製造方法。
- 溶剤におけるビフェニル系芳香族炭化水素類、縮合三環系芳香族炭化水素類、一環系芳香族炭化水素類および縮合二環系芳香族炭化水素類の合計含有量が50%以上である請求項1または2に記載の無灰炭の製造方法。
- 前記分離工程で分離された非溶液部から溶剤を分離して副生炭を得る副生灰炭取得工程をさらに含む請求項1〜3のいずれかに記載の無灰炭の製造方法。
- 分離された溶剤をスラリー調製工程へ循環させることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の無灰炭の製造方法。
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