JP2014065823A - Production method of ashless coal - Google Patents

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康爾 堺
Noriyuki Okuyama
憲幸 奥山
Takuya Yoshida
拓也 吉田
Shigeru Kinoshita
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of ashless coal in which ashless coal with an ash content satisfactorily removed can be produced with high efficiency and at low cost even when the ashless coal is produced, for example, at a place of production of coal where there is no margin to variously select a coal kind of a raw material (coal).SOLUTION: A production method of ashless coal includes: an extract process in which slurry obtained by mixing coal and solvent is heated to extract a coal component soluble in a solvent; a separation process in which the slurry obtained by the extract process is separated to a solution containing the coal component soluble to the solvent and a solid content concentration fluid in which a coal component insoluble to the solvent is concentrated; and an ashless coal acquisition process in which the solvent is separated by evaporation from the solution separated in the separation process to obtain ashless coal. The production method of ashless coal further includes a fineness adjustment process in which fineness adjustment of coal is performed by, for example, comminution before mixing the coal and the solvent, so that cohesiveness of the coal component insoluble to the solvent is improved by the fineness adjustment process.

Description

本発明は、石炭から灰分を除去した無灰炭を得るための無灰炭の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing ashless coal for obtaining ashless coal from which ash is removed from coal.

無灰炭の製造方法として、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載の無灰炭の製造方法は、石炭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、石炭成分が抽出されたスラリーを、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に分離した後、分離された溶液部から溶剤を分離して無灰炭を得る、というものである。特許文献1に記載の無灰炭の製造方法は、溶液部と非溶液部との分離に重力沈降法を採用するに際し、一般炭に粘結炭を混合した石炭を無灰炭の原料として用いることを特徴としている。   As a method for producing ashless coal, for example, there is one described in Patent Document 1. The method for producing ashless coal described in Patent Document 1 is prepared by mixing coal and a solvent to prepare a slurry, heating the resulting slurry to extract a coal component soluble in the solvent, and extracting the coal component. The slurry is separated into a solution part containing a coal component soluble in the solvent and a non-solution part containing a coal component insoluble in the solvent, and then the solvent is separated from the separated solution part to remove ashless coal. It is to get. The method for producing ashless coal described in Patent Document 1 uses, as a raw material for ashless coal, coal obtained by mixing caking coal with general coal when adopting the gravity sedimentation method for separating the solution portion and the non-solution portion. It is characterized by that.

特許文献1に記載の製造方法によると、重力沈降法の実施に際し、溶剤不溶成分の沈降速度が向上し、その結果、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。   According to the production method described in Patent Document 1, the sedimentation rate of the solvent-insoluble component is improved when the gravity sedimentation method is performed, and as a result, ashless coal from which ash is sufficiently removed is produced with high efficiency and at low cost. be able to.

特開2009−227718号公報JP 2009-227718 A

前記したように、特許文献1では、一般炭に粘結炭を混合した石炭を原料として用いることで、溶剤不溶成分の沈降速度を向上させている。しかしながら、例えば石炭の産地で無灰炭を製造する場合には、原料(石炭)の炭種を種々選択できる余地はない。すなわち、無灰炭を製造する際、特許文献1に記載されているように、一般炭に粘結炭を混合することが困難であることがある。   As described above, in Patent Document 1, the sedimentation rate of the solvent-insoluble component is improved by using coal obtained by mixing caking coal with general coal as a raw material. However, for example, when producing ashless coal in the coal production area, there is no room for selecting various types of raw material (coal). That is, when manufacturing ashless coal, as described in Patent Document 1, it may be difficult to mix caking coal with steam coal.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、例えば原料(石炭)の炭種を種々選択できる余地がない石炭の産地で無灰炭を製造する場合であっても、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる無灰炭の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose thereof is, for example, a case where ashless coal is produced in a coal production area where there is no room for selecting various types of raw material (coal). Another object of the present invention is to provide a method for producing ashless coal, which can produce ashless coal from which ash is sufficiently removed at high efficiency and at low cost.

本発明は、石炭と溶剤とを混合して得られる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と、前記抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程と、前記分離工程で分離された溶液から溶剤を蒸発分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程と、を備える無灰炭の製造方法である。この無灰炭の製造方法は、石炭と溶剤とを混合する前に石炭の粒度の調整を行う粒度調整工程をさらに備え、前記粒度調整工程により、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性を向上させることを特徴とする。   The present invention includes an extraction step for extracting a coal component soluble in a solvent by heating a slurry obtained by mixing coal and a solvent, and a slurry obtained in the extraction step with a coal component soluble in a solvent. A separation step of separating the solution into a solid content concentrate in which a coal component insoluble in the solvent is concentrated, and obtaining ashless coal by evaporating and separating the solvent from the solution separated in the separation step And a process for producing ashless coal. The method for producing ashless coal further includes a particle size adjusting step for adjusting the particle size of the coal before mixing the coal and the solvent, and improves the cohesiveness of the coal component insoluble in the solvent by the particle size adjusting step. It is characterized by that.

前記粒度調整工程によって溶剤に不溶な石炭成分の凝集性が向上することで、分離工程における当該石炭成分の分離効率が向上する。その結果、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率で製造することができる。この製造方法では、特許文献1に記載の粘結炭のようなものの使用は不要である。すなわち、本発明によれば、例えば原料(石炭)の炭種を種々選択できる余地がない石炭の産地で無灰炭を製造する場合であっても、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。なお、特許文献1に記載の粘結炭は一般炭よりも高価である。本発明ではこのような高価な粘結炭を用いる必要がない。この観点からも本発明によれば、灰分が十分に除去された無灰炭を安価に製造することができる。   By improving the cohesiveness of the coal component insoluble in the solvent by the particle size adjusting step, the separation efficiency of the coal component in the separation step is improved. As a result, ashless coal from which ash has been sufficiently removed can be produced with high efficiency. In this manufacturing method, the use of the caking coal described in Patent Document 1 is unnecessary. That is, according to the present invention, for example, even when ashless coal is produced in a coal production area where there is no room for various types of raw material (coal), ashless coal from which ash is sufficiently removed can be obtained. It can be manufactured with high efficiency and at low cost. Note that the caking coal described in Patent Document 1 is more expensive than steam coal. In the present invention, it is not necessary to use such expensive caking coal. Also from this viewpoint, according to the present invention, ashless coal from which ash is sufficiently removed can be produced at low cost.

本発明の一実施形態に係る無灰炭の製造方法を説明するための無灰炭製造設備を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the ashless coal manufacturing equipment for demonstrating the manufacturing method of the ashless coal which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明に係る製造方法により溶剤に不溶な石炭成分の沈降性(分離性、沈降速度)が向上することの検証実験の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the verification experiment that the sedimentation (separation property, sedimentation speed) of the coal component insoluble in a solvent improves with the manufacturing method which concerns on this invention. 原料である石炭の粉砕後の粒度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the particle size distribution after the grinding | pulverization of the coal which is a raw material. 沈降性(分離性、沈降速度)検証実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of sedimentation property (separability, sedimentation speed) verification experiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、無灰炭製造設備100は、無灰炭(HPC)製造工程の上流側から順に、石炭ホッパ1・溶剤タンク2、スラリー調製槽3、移送ポンプ4、予熱器5、抽出槽6、重力沈降槽7、フィルターユニット8、および溶剤分離器9・10を備えている。   As shown in FIG. 1, the ashless coal production facility 100 includes a coal hopper 1, a solvent tank 2, a slurry preparation tank 3, a transfer pump 4, a preheater 5, in order from the upstream side of the ashless coal (HPC) production process. An extraction tank 6, a gravity settling tank 7, a filter unit 8, and solvent separators 9 and 10 are provided.

ここで、本実施形態の無灰炭の製造方法は、粒度調整工程、抽出工程、分離工程、無灰炭取得工程、および副生炭取得工程を有する。以下、各工程について説明する。なお、本製造方法において原料とする石炭に、特に制限はなく、抽出率(溶剤に抽出される石炭の可溶成分の割合)の高い瀝青炭を用いてもよいし、より安価な劣質炭(亜瀝青炭、褐炭)を用いてもよい。また、無灰炭とは、灰分が5重量%以下、好ましくは3重量%以下のもののことをいう。   Here, the manufacturing method of the ashless coal of this embodiment has a particle size adjustment process, an extraction process, a separation process, an ashless coal acquisition process, and a byproduct coal acquisition process. Hereinafter, each step will be described. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the coal used as a raw material in this manufacturing method, Bituminous coal with a high extraction rate (ratio of the soluble component of the coal extracted to a solvent) may be used, and cheaper inferior quality coal (sublimation). (Bituminous coal, brown coal) may be used. The ashless coal means ash content of 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less.

(粒度調整工程)
原料である石炭と溶剤とを混合する、後述するスラリー調製工程を行う前に、先ず、石炭の粒度の調整を行う(粒度調整工程)。これにより、溶剤に不溶な石炭成分(溶剤不溶成分、例えば灰分)の凝集性を向上させる。
(Granularity adjustment process)
Before performing the slurry preparation process mentioned later which mixes coal and a solvent which are raw materials, the particle size of coal is first adjusted (particle size adjustment process). This improves the cohesiveness of coal components that are insoluble in the solvent (solvent-insoluble components such as ash).

石炭の粒度の調整は、例えば、石炭を粉砕することでその粒度(粒径)を調整する。粒度調整のための石炭の粉砕機(不図示)は、石炭ホッパ1とスラリー調製槽3との間に設置されてもよいし、石炭ホッパ1よりも上流側に設置されてもよい。なお、石炭と溶剤とを混合する前に石炭を粉砕できればよいので、粉砕機の設置位置は、上記した位置に限定されるものではない。   Adjustment of the particle size of coal adjusts the particle size (particle size) by grind | pulverizing coal, for example. A coal pulverizer (not shown) for particle size adjustment may be installed between the coal hopper 1 and the slurry preparation tank 3 or may be installed upstream of the coal hopper 1. In addition, since coal should just be grind | pulverized before mixing coal and a solvent, the installation position of a grinder is not limited to an above-described position.

ここで、粒径が3mm以下の石炭粒子が90重量%以上となるように石炭の粒度の調整(例えば粉砕)が行われることが好ましい。
より好適には、粒径が1mm以下の石炭粒子が90重量%以上、かつ最大粒径が3mm以下となるように石炭の粒度の調整を行う。
さらに好適には、最大粒径が、1mm以下、最も好ましくは0.5mm以下となるように、すなわち、全ての石炭粒子の粒径が1mm以下、最も好ましくは0.5mm以下となるように、石炭の粒度の調整を行うと良い。
Here, it is preferable to adjust (for example, pulverize) the particle size of the coal so that the coal particles having a particle size of 3 mm or less are 90% by weight or more.
More preferably, the coal particle size is adjusted so that coal particles having a particle size of 1 mm or less are 90% by weight or more and the maximum particle size is 3 mm or less.
More preferably, the maximum particle size is 1 mm or less, most preferably 0.5 mm or less, that is, the particle size of all coal particles is 1 mm or less, most preferably 0.5 mm or less. It is good to adjust the grain size of coal.

石炭粒子の粒径が3mm以下であるか否か、粒径が1mm以下であるか否か、などの粒径を検証する場合、例えば、JIS A 1102に規定されたふるい分け試験により粒径の検証を行う。   When verifying the particle size such as whether the particle size of the coal particles is 3 mm or less or whether the particle size is 1 mm or less, for example, the particle size is verified by a screening test specified in JIS A 1102 I do.

一般的に粒子の凝集性は、その粒度が細かい(小さい)方が高くなる。凝集性が高いと、液体中における粒子の沈降性がよくなる、すなわち沈降速度が大きくなる。粒子同士が強く凝集して塊となり、その径が大きくなるからである。一方で、粒子の沈降速度は、その粒度が粗い(大きい)方が大きくなると考えられる。これらより、中途半端に粒度が細かい(小さい)粒子の場合、その凝集性が低く、これよりも粒度が粗い(大きい)粒子よりも沈降速度が低下してしまうことがある。   Generally, the fineness (smallness) of the particle size becomes higher as the particle cohesiveness. When the cohesion is high, the sedimentation property of the particles in the liquid is improved, that is, the sedimentation rate is increased. This is because the particles strongly aggregate to form a lump and the diameter increases. On the other hand, the sedimentation rate of particles is considered to be larger when the particle size is coarser (larger). From these, in the case of halfway fine particles (small), the cohesiveness is low, and the sedimentation rate may be lower than particles with coarser (larger) particle sizes.

よって、粒径ができるだけ小さくなるように、すなわち、最大粒径が小さく、かつ平均粒径が小さくなるように石炭を粉砕(粒度調整)すればよいのだが、これでは粉砕に要する費用が高くなってしまう。以上より、凝集性が低下する(沈降速度が著しく低下する)粒径よりは細かい(小さい)粒径となるように、石炭を粉砕することになる。これより、前記したように、例えば、粒径が3mm以下の石炭粒子が90重量%以上となるように石炭の粉砕を行う。沈降性(沈降速度)の検証結果については後述する。   Therefore, coal may be pulverized (particle size adjustment) so that the particle size is as small as possible, that is, the maximum particle size is small and the average particle size is small, but this increases the cost required for pulverization. End up. From the above, coal is pulverized so that the particle size is smaller (smaller) than the particle size in which the cohesiveness is reduced (the sedimentation rate is significantly reduced). Thus, as described above, for example, coal is pulverized so that coal particles having a particle size of 3 mm or less are 90% by weight or more. The verification result of sedimentation property (sedimentation velocity) will be described later.

なお、石炭の粒度の調整は、粉砕によることのみに限られるものではない。例えば、石炭を破砕することなく、ふるいを用いて石炭の粒度の調整を行ってもよい。この場合、所定の粒度域の石炭のみを用いる、すなわち石炭の一部のみを用いることとなる。そのため、石炭全てを用いることが可能な粉砕による粒度調整のほうが、ふるいによる粒度調整よりも優れる。   The adjustment of the coal particle size is not limited to pulverization. For example, the coal particle size may be adjusted using a sieve without crushing the coal. In this case, only coal having a predetermined particle size range is used, that is, only a part of the coal is used. Therefore, the particle size adjustment by pulverization that can use all coal is superior to the particle size adjustment by sieving.

(抽出工程)
抽出工程は、石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する工程である。この抽出工程は、例えば粉砕により粒度調整がなされた石炭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と、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本工程(溶剤可溶成分抽出工程)とに分かれている。
(Extraction process)
An extraction process is a process of extracting the coal component soluble in a solvent by heating the slurry obtained by mixing coal and a solvent. This extraction step includes, for example, a slurry preparation step of preparing a slurry by mixing coal having a particle size adjusted by pulverization and a solvent, and a slurry component that is soluble in the solvent by heating the slurry obtained in the slurry preparation step. It is divided into the extraction main process (solvent soluble component extraction process) to extract.

<スラリー調製工程>
スラリー調製工程は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製する工程である。このスラリー調製工程は、図1中、スラリー調製槽3で実施される。原料である石炭が石炭ホッパ1からスラリー調製槽3に投入されるとともに、溶剤タンク2からスラリー調製槽3に溶剤が投入される。スラリー調製槽3に投入された石炭および溶剤は、攪拌機3aで混合されて石炭と溶剤とからなるスラリーとなる。
<Slurry preparation process>
The slurry preparation step is a step of preparing a slurry by mixing coal and a solvent. This slurry preparation process is implemented in the slurry preparation tank 3 in FIG. Coal as a raw material is charged into the slurry preparation tank 3 from the coal hopper 1, and a solvent is charged into the slurry preparation tank 3 from the solvent tank 2. The coal and solvent charged into the slurry preparation tank 3 are mixed by the stirrer 3a to become a slurry composed of coal and solvent.

溶剤に対する石炭の混合比率は、例えば、乾燥炭基準で10〜50重量%であり、より好ましくは、20〜35重量%である。   The mixing ratio of coal with respect to the solvent is, for example, 10 to 50% by weight on the basis of dry coal, and more preferably 20 to 35% by weight.

<抽出本工程>
抽出本工程は、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(溶剤に溶解させる)工程である。この抽出本工程は、図1中、予熱器5および抽出槽6で実施される。スラリー調製槽3にて調製されたスラリーは、移送ポンプ4によって、予熱器5に供給されて所定温度まで加熱された後、抽出槽6に供給され、攪拌機6a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。
<Extraction main process>
This extraction step is a step of heating the slurry obtained in the slurry preparation step to extract a coal component soluble in the solvent (dissolve in the solvent). This extraction main process is implemented in the preheater 5 and the extraction tank 6 in FIG. The slurry prepared in the slurry preparation tank 3 is supplied to the preheater 5 by the transfer pump 4 and heated to a predetermined temperature, then supplied to the extraction tank 6, and held at the predetermined temperature while being stirred by the stirrer 6a. Extraction is performed.

スラリー中の石炭は、抽出槽6内にて互いに衝突することで凝集していく。石炭(原料)の粒径が小さいほど抽出槽6内の固体数が増加するため、抽出本工程での衝突機会が多くなる。すなわち、石炭(原料)の粒径が小さいほど凝集性が高い。   Coal in the slurry is agglomerated by colliding with each other in the extraction tank 6. Since the number of solids in the extraction tank 6 increases as the particle size of the coal (raw material) decreases, the chance of collision in the extraction main process increases. That is, the smaller the coal (raw material) particle size, the higher the cohesiveness.

石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出するにあたっては、石炭に対して大きな溶解力を持つ溶媒、多くの場合、芳香族溶剤(水素供与性あるいは非水素供与性の溶剤)と石炭とを混合して、それを加熱し、石炭中の有機成分を抽出することになる。   When extracting coal components that are soluble in the solvent by heating the slurry obtained by mixing coal and solvent, a solvent with a large dissolving power for coal, often an aromatic solvent (hydrogen donating property) Or a non-hydrogen-donating solvent) and coal are mixed and heated to extract organic components in the coal.

非水素供与性溶剤は、主に石炭の乾留生成物から精製した、2環芳香族を主とする溶剤である石炭誘導体である。この非水素供与性溶剤は、加熱状態でも安定であり、石炭との親和性に優れている。そのため、この非水素供与性溶剤を用いると抽出率が高まる。また、この非水素供与性溶剤は、蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。非水素供与性溶剤の主な成分としては、2環芳香族であるナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、トリメチルナフタレン等が挙げられ、その他の非水素供与性溶剤の成分として、脂肪族側鎖を有するナフタレン類、アントラセン類、フルオレン類、また、これらにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖を有するアルキルベンゼンが含まれる。   The non-hydrogen donating solvent is a coal derivative which is a solvent mainly composed of a bicyclic aromatic and purified mainly from a coal carbonization product. This non-hydrogen donating solvent is stable even in a heated state and has an excellent affinity for coal. Therefore, when this non-hydrogen donating solvent is used, the extraction rate is increased. The non-hydrogen donating solvent is a solvent that can be easily recovered by a method such as distillation. Main components of the non-hydrogen donating solvent include bicyclic aromatic naphthalene, methyl naphthalene, dimethyl naphthalene, trimethyl naphthalene and the like, and other non-hydrogen donating solvent components have aliphatic side chains. Naphthalenes, anthracenes, fluorenes, and these include biphenyl and alkylbenzenes having long aliphatic side chains.

なお、上記の説明では非水素供与性化合物を溶剤として用いる場合について述べたが、テトラリンを代表とする水素供与性の化合物(石炭液化油を含む)を溶剤として用いてもよいことは勿論である。水素供与性溶剤を用いた場合、無灰炭の収率が向上する。   In the above description, the case where a non-hydrogen-donating compound is used as a solvent has been described, but it is needless to say that a hydrogen-donating compound (including coal liquefied oil) typified by tetralin may be used as a solvent. . When a hydrogen donating solvent is used, the yield of ashless coal is improved.

また、溶剤の沸点は特に制限されるものではない。抽出本工程および分離工程での圧力低減、抽出本工程での抽出率、無灰炭取得工程などでの溶剤回収率などの観点から、例えば、180〜300℃、特に240〜280℃の沸点の溶剤が好ましく使用される。   Further, the boiling point of the solvent is not particularly limited. From the viewpoint of pressure reduction in the extraction main step and separation step, extraction rate in the extraction main step, solvent recovery rate in the ashless coal acquisition step, etc., for example, a boiling point of 180 to 300 ° C., particularly 240 to 280 ° C. A solvent is preferably used.

抽出本工程でのスラリーの加熱温度は、溶剤可溶成分が溶解され得る限り特に制限されず、溶剤可溶成分の十分な溶解と抽出率の向上の観点から、例えば、300〜420℃であり、より好ましくは、360〜400℃である。   The heating temperature of the slurry in this extraction step is not particularly limited as long as the solvent-soluble component can be dissolved, and is, for example, 300 to 420 ° C. from the viewpoint of sufficient dissolution of the solvent-soluble component and improvement of the extraction rate. More preferably, it is 360-400 degreeC.

また、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向上の観点から、例えば、10〜60分間である。加熱時間は、図1中、予熱器5および抽出槽6での加熱時間を合計したものである。   Also, the heating time (extraction time) is not particularly limited, but is, for example, 10 to 60 minutes from the viewpoint of sufficient dissolution and improvement of the extraction rate. The heating time is the total heating time in the preheater 5 and the extraction tank 6 in FIG.

なお、抽出本工程は、窒素などの不活性ガスの存在下で行う。抽出槽6内の圧力は、抽出の際の温度や用いる溶剤の蒸気圧にもよるが、1.0〜2.0MPaが好ましい。抽出槽6内の圧力が溶剤の蒸気圧より低い場合には、溶剤が揮発して液相に閉じ込められず、抽出できない。溶剤を液相に閉じ込めるには、溶剤の蒸気圧より高い圧力が必要となる。一方、圧力が高すぎると、機器のコスト、運転コストが高くなり、経済的ではない。   This extraction step is performed in the presence of an inert gas such as nitrogen. The pressure in the extraction tank 6 is preferably 1.0 to 2.0 MPa, although it depends on the temperature at the time of extraction and the vapor pressure of the solvent used. When the pressure in the extraction tank 6 is lower than the vapor pressure of the solvent, the solvent volatilizes and is not confined in the liquid phase, so that extraction cannot be performed. In order to confine the solvent in the liquid phase, a pressure higher than the vapor pressure of the solvent is required. On the other hand, if the pressure is too high, the cost of the equipment and the operating cost increase, which is not economical.

なお、本実施形態のように、石炭と溶剤とを混合した後に、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のではなく、溶剤のみを先に加熱し、加熱された高温(例えば380℃)の溶剤中に石炭を供給(乾燥状態のまま供給)して、石炭を混合・加熱し、石炭中の溶剤可溶成分を溶剤で抽出するようにしてもよい。   As in this embodiment, after mixing coal and solvent, the obtained slurry is not heated to extract coal components soluble in the solvent, but only the solvent is heated first and heated. Alternatively, coal may be supplied into a solvent at a high temperature (for example, 380 ° C.) (supplied in a dry state), the coal may be mixed and heated, and solvent-soluble components in the coal may be extracted with the solvent.

(分離工程)
分離工程は、抽出工程で得られたスラリーを、例えば重力沈降法により、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液(溶剤不溶成分濃縮液)とに分離する工程である。この分離工程は、図1中、重力沈降槽7で実施される。抽出工程で得られたスラリーは、重力沈降槽7内で、重力にて、溶液としての上澄み液と、固形分濃縮液とに分離される。重力沈降槽7の上部の上澄み液は、必要に応じてフィルターユニット8を経て、溶剤分離器9へ送られる。重力沈降槽7の下部に沈降した固形分濃縮液は溶剤分離器10へ送られる。
(Separation process)
In the separation step, the slurry obtained in the extraction step is subjected to, for example, a gravity sedimentation method, a solution containing a coal component soluble in a solvent, and a solid concentrate (solvent insoluble component concentrate) in which a coal component insoluble in a solvent is concentrated. ). This separation step is performed in the gravity settling tank 7 in FIG. The slurry obtained in the extraction step is separated into a supernatant liquid as a solution and a solid content concentrated liquid by gravity in the gravity settling tank 7. The supernatant liquid in the upper part of the gravity sedimentation tank 7 is sent to the solvent separator 9 through the filter unit 8 as necessary. The solid concentration liquid settled in the lower part of the gravity settling tank 7 is sent to the solvent separator 10.

重力沈降法は、スラリーを槽内に保持することにより、重力を利用して溶剤不溶成分を沈降・分離させる方法である。溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液よりも比重が大きい、溶剤不溶成分(例えば灰分)は重力沈降槽7の下部に重力により沈降する。スラリーを槽内に連続的に供給しながら、上澄み液を上部から、固形分濃縮液を下部から連続的に排出することにより、連続的な分離処理が可能である。   The gravitational sedimentation method is a method in which a slurry is retained in a tank to settle and separate solvent-insoluble components using gravity. A solvent-insoluble component (for example, ash) having a specific gravity greater than that of a solution containing a coal component that is soluble in the solvent is settled by gravity in the lower part of the gravity settling tank 7. A continuous separation process is possible by continuously discharging the supernatant from the top and the solid concentrate from the bottom while continuously supplying the slurry into the tank.

また、スラリーは、重力沈降槽7内で静置されるため、溶剤不溶成分の凝集状態は、抽出本工程後もそのまま維持されやすい。静置状態では、凝集状態を解く力がほとんど加わらないためである。このように、重力沈降法によると、溶剤に不溶な石炭成分の分離工程における分離効率がより向上する。なお、静置するとは、攪拌など何も行わずそのまま静かにおいておくことをいう。   Further, since the slurry is allowed to stand in the gravity settling tank 7, the aggregation state of the solvent-insoluble component is easily maintained as it is after the extraction main process. This is because in the stationary state, almost no force is applied to solve the aggregation state. Thus, according to the gravity sedimentation method, the separation efficiency in the separation process of the coal component insoluble in the solvent is further improved. In addition, leaving still means that it does not perform anything such as agitation and is left as it is.

重力沈降槽7内は、石炭から溶出した溶剤可溶成分の再析出を防止するため、保温(または加熱)したり、加圧したりしておくことが好ましい。保温(加熱)温度は、例えば、300〜380℃であり、槽内圧力は、例えば、1.0〜3.0MPaとされる。   The gravity sedimentation tank 7 is preferably kept warm (or heated) or pressurized in order to prevent reprecipitation of solvent-soluble components eluted from coal. The heat retention (heating) temperature is, for example, 300 to 380 ° C., and the tank internal pressure is, for example, 1.0 to 3.0 MPa.

なお、抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法以外に、濾過法、遠心分離法などがある。   As a method of separating the slurry obtained in the extraction step into a solution containing a coal component soluble in a solvent and a solid concentrate concentrated with a coal component insoluble in the solvent, filtration is performed in addition to the gravity sedimentation method. Method and centrifugation.

(無灰炭取得工程)
無灰炭取得工程は、分離工程で分離された溶液(上澄み液)から溶剤を蒸発分離して無灰炭(HPC)を得る工程である。この無灰炭取得工程は、図1中、溶剤分離器9で実施される。重力沈降槽7で分離された溶液は、フィルターユニット8で濾過された後、溶剤分離器9に供給され、溶剤分離器9内で上澄み液から溶剤が蒸発分離される。
(Ashless coal acquisition process)
The ashless coal acquisition step is a step of obtaining ashless coal (HPC) by evaporating and separating the solvent from the solution (supernatant liquid) separated in the separation step. This ashless charcoal acquisition process is performed by the solvent separator 9 in FIG. The solution separated in the gravity settling tank 7 is filtered by the filter unit 8 and then supplied to the solvent separator 9, and the solvent is evaporated and separated from the supernatant in the solvent separator 9.

溶液(上澄み液)から溶剤を分離する方法は、一般的な蒸留法、蒸発法などを用いることができる。溶剤分離器9にて分離された溶剤は、溶剤タンク2に戻されて、循環して繰り返し使用することができる。上澄み液から溶剤を分離することで、実質的に灰分を含まない無灰炭(HPC)を得ることができる。無灰炭は、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、原料石炭よりも高い発熱量を示す。さらに、製鉄用コークスの原料として特に重要な品質である軟化溶融性が大幅に改善され、原料石炭が軟化溶融性を有しなくとも、得られた無灰炭(HPC)は良好な軟化溶融性を有する。したがって、無灰炭は、例えばコークス原料の配合炭として使用することができる。また、灰分をほとんど含まない無灰炭は、燃焼効率が高く且つ石炭灰の発生を低減できるので、ガスタービン燃焼による高効率複合発電システムのガスタービン直噴燃料としての用途も注目されている。   As a method for separating the solvent from the solution (supernatant liquid), a general distillation method, evaporation method or the like can be used. The solvent separated by the solvent separator 9 can be returned to the solvent tank 2 and circulated for repeated use. By separating the solvent from the supernatant, ashless charcoal (HPC) substantially free of ash can be obtained. Ashless coal contains almost no ash, has no moisture, and exhibits a higher calorific value than raw coal. Furthermore, the softening and melting property, which is a particularly important quality as a raw material for coke for iron making, has been greatly improved, and the obtained ashless coal (HPC) has good softening and melting properties even if the raw material coal does not have softening and melting properties. Have Therefore, ashless coal can be used, for example, as a blended coal for coke raw materials. In addition, ashless coal containing almost no ash content has high combustion efficiency and can reduce the generation of coal ash. Therefore, the use of ashless coal as a gas turbine direct injection fuel in a high-efficiency combined power generation system based on gas turbine combustion has attracted attention.

(副生炭取得工程)
副生炭取得工程は、分離工程で分離された固形分濃縮液から溶剤を蒸発分離して副生炭を得る工程である。この副生炭取得工程は、図1中、溶剤分離器10で実施される。重力沈降槽7で分離された固形分濃縮液は溶剤分離器10に供給され、溶剤分離器10内で固形分濃縮液から溶剤が蒸発分離される。なお、副生炭取得工程は、必須の工程ではない。
(By-product coal acquisition process)
The byproduct charcoal acquisition step is a step of obtaining byproduct charcoal by evaporating and separating the solvent from the solid concentrate separated in the separation step. This byproduct charcoal acquisition step is performed by the solvent separator 10 in FIG. The solid content concentrate separated in the gravity sedimentation tank 7 is supplied to the solvent separator 10, and the solvent is evaporated and separated from the solid content concentrate in the solvent separator 10. In addition, a byproduct charcoal acquisition process is not an essential process.

固形分濃縮液から溶剤を分離する方法は、前記した無灰炭取得工程と同様に、一般的な蒸留法、蒸発法などを用いることができる。溶剤分離器10にて分離された溶剤は、溶剤タンク2に戻されて、循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離により、固形分濃縮液からは灰分などを含む溶剤不溶成分が濃縮された副生炭(RC、残渣炭ともいう)を得ることができる。副生炭は、灰分が含まれるものの水分が皆無であり、発熱量も十分に有している。副生炭は軟化溶融性を示さないが、含酸素官能基が脱離されているため、配合炭として用いた場合に、この配合炭に含まれる他の石炭の軟化溶融性を阻害するようなものではない。したがって、この副生炭は、通常の非微粘結炭と同様に、コークス原料の配合炭の一部として使用することができ、また、コークス原料炭とせずに、各種の燃料用として使用することも可能である。   As a method for separating the solvent from the solid concentrate, a general distillation method, evaporation method, or the like can be used as in the above-described ashless coal acquisition step. The solvent separated by the solvent separator 10 is returned to the solvent tank 2 and can be circulated and used repeatedly. By separating the solvent, by-product charcoal (also referred to as RC or residual charcoal) in which solvent-insoluble components including ash and the like are concentrated can be obtained from the solid concentrate. By-product charcoal contains ash, but has no water and has a sufficient calorific value. By-product coal does not exhibit softening and melting properties, but the oxygen-containing functional groups are eliminated, so that when used as a blended coal, it inhibits the softening and melting properties of other coals contained in this blended coal. It is not a thing. Therefore, this by-product coal can be used as a part of the blended coal of the coke raw material, as in the case of ordinary non-slightly caking coal, and is used for various fuels without using the coke raw coal. It is also possible.

(検証実験)
本発明に係る製造方法により溶剤に不溶な石炭成分(例えば灰分)の沈降性(分離性、沈降速度)が向上することを検証した。図2〜図4を参照しつつ説明する。
(Verification experiment)
It verified that the sedimentation property (separability, sedimentation speed) of the coal component (for example, ash content) insoluble in a solvent improved by the manufacturing method which concerns on this invention. This will be described with reference to FIGS.

粒径が3mm以下の石炭粒子が90重量%以上となるように粉砕した石炭(以下、「実施例石炭1」と呼ぶ)、最大粒径が1mm以下となるように粉砕した石炭(以下、「実施例石炭2」と呼ぶ)、および最大粒径が0.5mm以下となるように粉砕した石炭(以下、「実施例石炭3」と呼ぶ)、という計3種類の石炭を用意した。最大粒子径の調整は粉砕機通過後の試料をスクリーンにかけ,スクリーン上に残った試料を再度粉砕機に投入するという操作で調整した。つまりJIS A 1102に示される篩い分け操作の類似作業を粉砕時に同時に行った。実施例石炭1調整時には目開き3mm,実施例石炭2には1mm,実施例石炭3には0.5mmのスクリーンを使用した。これら3種類の粒度分布を図3に示す。粒度分布はJIS A 1102に示される篩い分け操作を行い調べた。   Coal pulverized such that coal particles having a particle size of 3 mm or less are 90% by weight or more (hereinafter referred to as “Example coal 1”), coal pulverized so that the maximum particle size is 1 mm or less (hereinafter, “ Example coal 2 ”) and coal pulverized so as to have a maximum particle size of 0.5 mm or less (hereinafter referred to as“ example coal 3 ”) were prepared in total. The maximum particle size was adjusted by an operation in which the sample after passing through the pulverizer was put on a screen and the sample remaining on the screen was put into the pulverizer again. That is, a similar operation of the sieving operation shown in JIS A 1102 was performed simultaneously with pulverization. When adjusting Example Coal 1, a screen with an opening of 3 mm, Example Coal 2 with 1 mm, and Example Coal 3 with a 0.5 mm screen was used. These three types of particle size distributions are shown in FIG. The particle size distribution was examined by performing a sieving operation shown in JIS A1102.

これら3種類の石炭について、それぞれ、溶剤を混合して、石炭濃度が20重量%dry(乾燥した石炭基準)のスラリーを調製した。溶剤として、2環芳香族であるメチルナフタレンを主成分とする石炭から精製した油分(石炭誘導体)を用いた。   Each of these three types of coal was mixed with a solvent to prepare a slurry having a coal concentration of 20 wt% dry (based on dry coal). As a solvent, an oil component (coal derivative) purified from coal containing methylnaphthalene, which is a bicyclic aromatic compound, as a main component was used.

実験で用いた縦長のオートクレーブ50は、円筒状の圧力容器であり、図2に示したように、底から所定の高さの計2個所から液体を抜けるようにした。また、オートクレーブ50の内部に攪拌機50aを設置している。オートクレーブ50は、その長手方向が鉛直方向と一致するように立設されている。   The vertically long autoclave 50 used in the experiment was a cylindrical pressure vessel, and as shown in FIG. 2, the liquid was allowed to escape from a total of two places at a predetermined height from the bottom. Further, a stirrer 50 a is installed inside the autoclave 50. The autoclave 50 is erected so that the longitudinal direction thereof coincides with the vertical direction.

調製したスラリーをオートクレーブ50の中に投入した。そして、溶剤可溶成分の抽出を、400℃で20分間行った。その後、350℃に温度を下げて攪拌を行い、サンプリング位置P1からサンプリング容器51aへ液体を抜き出して液面調整を行った。液面調整とは、このときのオートクレーブ50内の液面レベルを図2に示しているように、サンプリング位置P1のレベル(高さ)に液面がくるように液面レベルを調整することである。また、このときの液体に含有されている溶剤不溶成分の濃度C(初期濃度)を測定した。 The prepared slurry was put into the autoclave 50. And extraction of a solvent soluble component was performed for 20 minutes at 400 degreeC. Thereafter, the temperature was lowered to 350 ° C. and stirring was performed, and the liquid level was adjusted by extracting the liquid from the sampling position P1 to the sampling container 51a. Liquid level adjustment means that the liquid level in the autoclave 50 at this time is adjusted so that the liquid level comes to the level (height) of the sampling position P1, as shown in FIG. is there. Further, to determine the concentration C 0 of the solvent-insoluble component contained in the liquid at this time (initial concentration).

その後、攪拌を停止し、任意の時間tの間、液体を静置した。時間t後にサンプリング位置P2からサンプリング容器51bへ液体を採取し、その液体に含有されている溶剤不溶成分の濃度Cを測定した。 Then, stirring was stopped and the liquid was allowed to stand for an arbitrary time t. The liquid was collected into a sampling vessel 51b from the sampling position P2 after a time t, to measure the concentration C t of the solvent-insoluble component contained in the liquid.

そして、サンプリング位置P1とサンプリング位置P2との間の距離H(溶剤不溶成分が沈降した距離)と、静置時間tとから溶剤不溶成分の沈降速度[m/h]を算出した。また、初期濃度Cと静置時間t後の濃度Cとから溶剤不溶成分の沈降率[%]を算出した。結果を図4に示す。 Then, the sedimentation rate [m / h] of the solvent insoluble component was calculated from the distance H between the sampling position P1 and the sampling position P2 (the distance at which the solvent insoluble component settled) and the standing time t. Further, the sedimentation rate [%] of the solvent-insoluble component was calculated from the initial concentration C 0 and the concentration C t after the standing time t. The results are shown in FIG.

図4からわかるように、実施例石炭1であっても十分な沈降速度が得られた。実施例石炭2、3に関してはさらに沈降が速かった。また、実施例石炭2と実施例石炭3との間では沈降速度に大差がなかった。すなわち、石炭の粉砕に要する費用を考慮すると、最大粒径が1mm以下となるように石炭を粉砕することが好ましいことがわかる。   As can be seen from FIG. 4, even with Example Coal 1, a sufficient sedimentation rate was obtained. In Examples Coal 2 and 3, sedimentation was further rapid. Moreover, there was no big difference in the sedimentation speed between Example Coal 2 and Example Coal 3. That is, it is understood that it is preferable to pulverize coal so that the maximum particle size is 1 mm or less in consideration of the cost required for pulverizing coal.

(作用・効果)
本発明では、石炭と溶剤とを混合する前に石炭の粒度の調整を行うことで、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性を向上させる。溶剤に不溶な石炭成分の凝集性が向上することで、分離工程における当該石炭成分の分離効率(重力沈降法を用いた場合には沈降速度)が向上する。その結果、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率で製造することができる。この製造方法では、特許文献1に記載の粘結炭のようなものの使用は不要である。すなわち、本発明によれば、例えば原料(石炭)の炭種を種々選択できる余地がない石炭の産地で無灰炭を製造する場合であっても、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。
(Action / Effect)
In the present invention, by adjusting the particle size of the coal before mixing the coal and the solvent, the cohesiveness of the coal component insoluble in the solvent is improved. By improving the cohesiveness of the coal component insoluble in the solvent, the separation efficiency of the coal component in the separation step (sedimentation speed when using the gravity sedimentation method) is improved. As a result, ashless coal from which ash has been sufficiently removed can be produced with high efficiency. In this manufacturing method, the use of the caking coal described in Patent Document 1 is unnecessary. That is, according to the present invention, for example, even when ashless coal is produced in a coal production area where there is no room for various types of raw material (coal), ashless coal from which ash is sufficiently removed can be obtained. It can be manufactured with high efficiency and at low cost.

また、粒径が3mm以下の石炭粒子が90重量%以上となるように石炭の粒度の調整を行うことで、分離工程において、溶剤に不溶な石炭成分を十分に分離することができる。   In addition, by adjusting the coal particle size so that the coal particles having a particle size of 3 mm or less are 90% by weight or more, coal components insoluble in the solvent can be sufficiently separated in the separation step.

さらに、粒径が1mm以下の石炭粒子が90重量%以上、かつ最大粒径が3mm以下となるように石炭の粒度の調整を行ったり、最大粒径が1mm以下となるように(全ての石炭粒子の粒径が1mm以下となるように)石炭の粒度の調整を行ったりすれば、溶剤に不溶な石炭成分をより速く分離することができる。   Furthermore, the coal particle size is adjusted so that the coal particle having a particle size of 1 mm or less is 90% by weight or more and the maximum particle size is 3 mm or less, or the maximum particle size is 1 mm or less (all coals If the particle size of the coal is adjusted so that the particle size of the particles is 1 mm or less, coal components insoluble in the solvent can be separated more quickly.

石炭の粒度の調整方法としては、石炭を粉砕する方法、ふるいにかける方法などがあるが、石炭を粉砕する方法によると、石炭全てを用いることができので、経済性において優れる。   As a method for adjusting the particle size of coal, there are a method of pulverizing coal, a method of sieving, and the like. However, according to the method of pulverizing coal, all the coal can be used, which is excellent in economic efficiency.

また、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程においては、重力沈降法、濾過法、遠心分離法などの方法を用いることができる。重力沈降法は、濾過法・遠心分離法よりも、その方法を実施するのに必要な設備費用・運転費用を低く抑えることができる。すなわち、分離工程において重力沈降法を用いれば、より安価に無灰炭を製造することができる。また、重力沈降法によると、溶剤不溶成分の凝集状態が維持されやすいため、分離工程における分離効率がより向上する。   In the separation step of separating the solution containing a coal component that is soluble in the solvent and the solid content concentrate in which the coal component insoluble in the solvent is concentrated, methods such as gravity sedimentation, filtration, and centrifugation are used. Can be used. The gravity sedimentation method can suppress the equipment cost and operation cost required to implement the method lower than the filtration method and the centrifugal separation method. That is, if the gravity sedimentation method is used in the separation step, ashless coal can be produced at a lower cost. Moreover, according to the gravity sedimentation method, the aggregation state of the solvent-insoluble component is easily maintained, so that the separation efficiency in the separation step is further improved.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .

1:石炭ホッパ
2:溶剤タンク
3:スラリー調製槽
4:移送ポンプ
5:予熱器
6:抽出槽
7:重力沈降槽
8:フィルターユニット
9、10:溶剤分離器
100:無灰炭製造設備
1: Coal hopper 2: Solvent tank 3: Slurry preparation tank 4: Transfer pump 5: Preheater 6: Extraction tank 7: Gravity settling tank 8: Filter unit 9, 10: Solvent separator 100: Ashless coal production equipment

Claims (6)

石炭と溶剤とを混合して得られる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と、
前記抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された溶液から溶剤を蒸発分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程と、
を備える、無灰炭の製造方法において、
石炭と溶剤とを混合する前に石炭の粒度の調整を行う粒度調整工程をさらに備え、
前記粒度調整工程により、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性を向上させることを特徴とする、無灰炭の製造方法。
An extraction step of heating a slurry obtained by mixing coal and a solvent to extract a coal component soluble in the solvent;
A separation step of separating the slurry obtained in the extraction step into a solution containing a coal component soluble in a solvent and a solid content concentrate in which a coal component insoluble in the solvent is concentrated;
Ashless coal acquisition step of obtaining ashless coal by evaporating and separating the solvent from the solution separated in the separation step;
In a method for producing ashless coal,
A particle size adjusting step for adjusting the particle size of the coal before mixing the coal and the solvent;
The method for producing ashless coal, wherein the coagulation property of a coal component insoluble in a solvent is improved by the particle size adjustment step.
請求項1に記載の無灰炭の製造方法において、
前記粒度調整工程で、粒径が3mm以下の石炭粒子が90重量%以上となるように石炭の粒度の調整を行うことを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of ashless coal of Claim 1,
The method for producing ashless coal, wherein the particle size of the coal is adjusted so that coal particles having a particle size of 3 mm or less are 90% by weight or more in the particle size adjusting step.
請求項2に記載の無灰炭の製造方法において、
前記粒度調整工程で、粒径が1mm以下の石炭粒子が90重量%以上、かつ最大粒径が3mm以下となるように石炭の粒度の調整を行うことを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of the ashless coal of Claim 2,
In the particle size adjusting step, the coal particle size is adjusted so that coal particles having a particle size of 1 mm or less are 90% by weight or more and the maximum particle size is 3 mm or less. .
請求項3に記載の無灰炭の製造方法において、
前記粒度調整工程で、最大粒径が1mm以下となるように石炭の粒度の調整を行うことを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of the ashless coal of Claim 3,
The method for producing ashless coal, wherein in the particle size adjustment step, the particle size of the coal is adjusted so that the maximum particle size is 1 mm or less.
請求項1〜4のいずれかに記載の無灰炭の製造方法において、
前記粒度調整工程で、石炭を粉砕することによりその粒度の調整を行うことを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of the ashless coal in any one of Claims 1-4,
The method for producing ashless coal, wherein the particle size is adjusted by pulverizing coal in the particle size adjusting step.
請求項1〜5のいずれかに記載の無灰炭の製造方法において、
前記分離工程において重力沈降法を用いることを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of the ashless coal in any one of Claims 1-5,
Gravity sedimentation method is used in the said separation process, The manufacturing method of ashless coal characterized by the above-mentioned.
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