JP2018009066A - Production method of ashless coal and production equipment for ashless coal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無灰炭の製造方法及び無灰炭の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing ashless coal and an apparatus for producing ashless coal.
石炭は、火力発電やボイラーの燃料又は化学品の原料として幅広く利用されており、環境対策の一つとして石炭中の灰分を効率的に除去する技術の開発が強く望まれている。例えば、ガスタービン燃焼による高効率複合発電システムでは、LNG等の液体燃料に代わる燃料として、灰分が除去された無灰炭(HPC)を使用する試みがなされている。また高炉用コークス等の製鉄用コークスの原料炭として、無灰炭を使用する試みがなされている。 Coal is widely used as a raw material for fuel or chemicals for thermal power generation and boilers, and as one of environmental measures, development of a technology for efficiently removing ash in coal is strongly desired. For example, in a high-efficiency combined power generation system using gas turbine combustion, attempts have been made to use ash-free charcoal (HPC) from which ash has been removed as a fuel to replace liquid fuel such as LNG. Attempts have also been made to use ashless coal as coking coal for ironmaking coke such as blast furnace coke.
無灰炭の製造方法としては、重力沈降法を用いてスラリーから溶剤に可溶な石炭成分(以下、溶剤可溶成分とも言う)を含む溶液を分離する方法が提案されている(例えば特開2009−227718号公報)。この方法は、石炭及び溶剤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可溶成分を抽出する抽出工程とを備える。さらにこの方法は、抽出工程で溶剤可溶成分が抽出されたスラリーから溶剤可溶成分が溶解した溶液を分離する溶液分離工程と、溶液分離工程で分離された溶液から溶剤を分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程とを備える。 As a method for producing ashless coal, a method of separating a solution containing a coal component soluble in a solvent (hereinafter also referred to as a solvent-soluble component) from a slurry using a gravity sedimentation method has been proposed (for example, JP, A 2009-227718). This method includes a slurry preparation step in which coal and a solvent are mixed to prepare a slurry, and an extraction step in which the slurry obtained in the slurry preparation step is heated to extract a solvent-soluble component. Further, this method includes a solution separation step for separating the solution in which the solvent-soluble component is dissolved from the slurry from which the solvent-soluble component has been extracted in the extraction step, and an ashless by separating the solvent from the solution separated in the solution separation step. And an ashless coal acquisition step for obtaining charcoal.
上記無灰炭取得工程で得られる無灰炭は、溶剤を分離した段階では高温状態にあり、流動性を有している。この無灰炭を製品として安全に回収するには、上記高温の無灰炭を冷却し、固化する必要がある。 The ashless coal obtained in the ashless coal acquisition step is in a high temperature state at the stage of separating the solvent and has fluidity. In order to safely recover the ashless coal as a product, it is necessary to cool and solidify the high temperature ashless coal.
この無灰炭の冷却には、水を用いた間接冷却法が一般に用いられる。上記間接冷却法では、例えば無灰炭をスクリューコンベア内部に供給し、このスクリューコンベア外壁やシャフトに冷却水を供給することで無灰炭を冷却する。また、この冷却水は冷却塔設備に送られ、冷却された後に再利用されるが、この再利用の際の冷却コストの観点から、供給される冷却水と回収される冷却水との温度差は比較的低く設定されている。 An indirect cooling method using water is generally used for cooling the ashless coal. In the indirect cooling method, for example, ashless coal is supplied into the screw conveyor, and the ashless coal is cooled by supplying cooling water to the outer wall or shaft of the screw conveyor. In addition, this cooling water is sent to the cooling tower equipment and reused after being cooled. From the viewpoint of the cooling cost at the time of reuse, the temperature difference between the supplied cooling water and the recovered cooling water. Is set relatively low.
ところが、このように供給される冷却水と回収される冷却水との温度差を低く設定すると、単位量当たりの冷却水により回収できる熱量が限られる。このため、高温で大きな熱量を有する無灰炭を冷却するためには、比較的多量の冷却水を循環させる必要がある。また、冷却水により回収された無灰炭の熱量は再利用されることなく冷却塔設備で廃棄される。このため、製造コスト低減の観点から無灰炭の冷却に必要な冷却水の低減及び無灰炭の熱量の再利用が望まれている。 However, if the temperature difference between the cooling water supplied and the recovered cooling water is set low, the amount of heat that can be recovered by the cooling water per unit amount is limited. For this reason, in order to cool the ashless coal which has a large calorie | heat amount at high temperature, it is necessary to circulate a comparatively large amount of cooling water. Moreover, the calorie | heat amount of the ashless coal collect | recovered with cooling water is discarded by a cooling tower installation, without being reused. For this reason, reduction of the cooling water required for cooling of ashless coal and reuse of the calorie | heat amount of ashless coal are desired from a viewpoint of manufacturing cost reduction.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、無灰炭の冷却に必要な冷却水の低減及び無灰炭の熱量の再利用により無灰炭の製造コストを低減できる無灰炭の製造方法及び無灰炭の製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above-described circumstances, and can reduce the production cost of ashless coal by reducing the cooling water necessary for cooling the ashless coal and reusing the heat of the ashless coal. It aims at providing the manufacturing method of ash coal, and the manufacturing apparatus of ashless coal.
上記課題を解決するためになされた発明は、石炭及び溶剤を混合する工程と、上記混合工程で得られるスラリーを加熱する工程と、上記加熱工程で得られる石炭成分が溶剤に溶解した溶液をスラリーから分離する工程と、上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる工程と、上記蒸発工程で得られる液状の無灰炭を冷却媒体と熱交換する工程とを備え、上記熱交換工程における冷却媒体を上記混合工程における溶剤として用いる無灰炭の製造方法である。 The invention made in order to solve the above problems is a slurry mixing step of mixing coal and a solvent, a step of heating the slurry obtained in the mixing step, and a solution in which the coal component obtained in the heating step is dissolved in the solvent. A step of evaporating the solvent from the solution separated in the separation step, and a step of heat-exchanging the liquid ashless coal obtained in the evaporation step with a cooling medium. It is a manufacturing method of ashless coal which uses a cooling medium as a solvent in the above-mentioned mixing process.
当該無灰炭の製造方法は、熱交換工程において無灰炭を冷却する冷却媒体を上記混合工程における溶剤として用いる。当該無灰炭の製造方法は、このように混合工程で用いる溶剤で無灰炭を冷却するので、新たに冷却媒体を導入することなく冷却水の使用量を低減できる。また、当該無灰炭の製造方法は、熱交換工程において無灰炭の熱量を回収した冷却媒体を混合工程における溶剤として用いるので、無灰炭の熱量が再利用され、混合工程で得られるスラリーの温度が高められる。これにより加熱工程で加熱に必要な熱量が低減できる。従って、当該無灰炭の製造方法を用いることで無灰炭の製造コストを低減できる。 In the method for producing ashless coal, a cooling medium that cools ashless coal in the heat exchange step is used as a solvent in the mixing step. Since the ashless coal manufacturing method cools the ashless coal with the solvent used in the mixing step as described above, the amount of cooling water used can be reduced without newly introducing a cooling medium. Moreover, since the manufacturing method of the said ashless coal uses the cooling medium which collect | recovered the calorie | heat amount of ashless coal in the heat exchange process as a solvent in a mixing process, the calorie | heat amount of ashless coal is reused and the slurry obtained by a mixing process The temperature of is increased. This can reduce the amount of heat required for heating in the heating step. Therefore, the production cost of ashless coal can be reduced by using the method for producing ashless coal.
上記加熱工程、上記分離工程、又は上記蒸発工程で溶剤を回収する工程をさらに備え、上記回収工程で回収した溶剤を上記熱交換工程の冷却媒体として用いるとよい。上記加熱工程、上記分離工程、又は上記蒸発工程で回収される溶剤を回収して上記熱交換工程の冷却媒体として用いることで、新たに供給する冷却媒体の使用量を低減できる。 A step of recovering the solvent in the heating step, the separation step, or the evaporation step may be further provided, and the solvent recovered in the recovery step may be used as a cooling medium in the heat exchange step. By recovering the solvent recovered in the heating step, the separation step, or the evaporation step and using it as a cooling medium in the heat exchange step, the amount of cooling medium to be newly supplied can be reduced.
上記課題を解決するためになされた別の発明は、石炭及び溶剤を混合する混合部と、上記混合部で得られるスラリーを加熱する加熱部と、上記加熱部で得られる石炭成分が溶剤に溶解した溶液をスラリーから分離する固液分離部と、上記固液分離部で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる溶剤分離部と、上記溶剤分離部で得られる液状の無灰炭を冷却媒体と熱交換する熱交換部と、上記熱交換部で熱交換後の冷却媒体を上記混合部へ供給する冷却媒体送出流路とを備える無灰炭の製造装置である。 Another invention made in order to solve the above problems is that a mixing unit for mixing coal and a solvent, a heating unit for heating slurry obtained in the mixing unit, and a coal component obtained in the heating unit are dissolved in the solvent. A solid-liquid separation unit for separating the solution from the slurry, a solvent separation unit for evaporating the solvent from the solution separated by the solid-liquid separation unit, and a liquid ashless coal obtained by the solvent separation unit as a cooling medium and a heat An apparatus for producing ashless coal, comprising: a heat exchanging part to be exchanged; and a cooling medium delivery channel for supplying a cooling medium after heat exchange in the heat exchanging part to the mixing part.
当該無灰炭の製造装置は、熱交換部で熱交換後の冷却媒体を上記混合部へ供給する冷却媒体送出流路を備えるので、無灰炭を冷却する冷却媒体を上記混合部における溶剤として用いることができる。このため、当該無灰炭の製造装置を用いることで、新たに冷却媒体を導入することなく冷却水の使用量が低減できる。また、当該無灰炭の製造装置は、無灰炭の熱量を回収した冷却媒体を混合部で混合される溶剤として用いることができるので、無灰炭の熱量をスラリーの加熱に再利用できる。従って、当該無灰炭の製造装置を用いることで、無灰炭の製造コストが低減できる。 Since the ashless coal manufacturing apparatus includes a cooling medium delivery channel that supplies the cooling medium after heat exchange in the heat exchange unit to the mixing unit, the cooling medium for cooling the ashless coal is used as a solvent in the mixing unit. Can be used. For this reason, the usage-amount of cooling water can be reduced by using the said ashless coal manufacturing apparatus, without introduce | transducing a cooling medium newly. Moreover, since the said ashless coal manufacturing apparatus can use the cooling medium which collect | recovered the calorie | heat amount of ashless coal as a solvent mixed in a mixing part, the calorie | heat amount of ashless coal can be reused for heating of a slurry. Therefore, the production cost of ashless coal can be reduced by using the ashless coal production apparatus.
ここで、無灰炭(ハイパーコール、HPC)とは、石炭を改質した改質炭の一種であり、溶剤を用いて石炭から灰分と非溶解性成分とを可能な限り除去した改質炭である。しかしながら、無灰炭の流動性や膨張性を著しく損ねない範囲で、無灰炭は灰分を含んでもよい。一般に石炭は7質量%以上20質量%以下の灰分を含むが、無灰炭においては2質量%程度、場合によっては5%質量程度の灰分を含んでもよい。なお、「灰分」とは、JIS−M8812:2004に準拠して測定される値を意味する。 Here, ashless coal (Hypercoal, HPC) is a type of modified coal obtained by reforming coal, and a modified coal that removes ash and insoluble components from coal as much as possible using a solvent. It is. However, the ashless coal may contain ash as long as the fluidity and expansibility of the ashless coal are not significantly impaired. In general, coal contains ash content of 7% by mass or more and 20% by mass or less, but ashless coal may contain ash content of about 2% by mass, and in some cases about 5% by mass. The “ash” means a value measured according to JIS-M8812: 2004.
以上説明したように、本発明の無灰炭の製造方法及び製造装置は、無灰炭の冷却に必要な冷却水の低減及び無灰炭の熱量の再利用ができる。従って、本発明の無灰炭の製造方法及び製造装置を用いることで、冷却水の使用及びスラリーの加熱熱量に伴う無灰炭の製造コストを低減できる。 As described above, the method and apparatus for producing ashless coal according to the present invention can reduce the cooling water necessary for cooling the ashless coal and reuse the heat quantity of the ashless coal. Therefore, by using the method and apparatus for producing ashless coal of the present invention, the production cost of ashless coal associated with the use of cooling water and the heat of heating of the slurry can be reduced.
以下、本発明に係る無灰炭の製造装置及び製造方法の実施形態について詳説する。 Hereinafter, the embodiment of the manufacturing apparatus and manufacturing method of ashless coal concerning the present invention is explained in full detail.
〔無灰炭の製造装置〕
図1の無灰炭の製造装置は、石炭供給部1と、溶剤供給部2と、混合部3と、ポンプ4と、加熱部5と、固液分離部6と、第1溶剤分離部7と、第2溶剤分離部8と、熱交換部9とを主に備える。また、当該無灰炭の製造装置は、溶剤を熱交換部9へ供給する冷却媒体供給流路100と、加熱部5で回収される溶剤を熱交換部9へ供給する第1溶剤回収流路101と、固液分離部6で回収される溶剤を熱交換部9へ供給する第2溶剤回収流路102と、第1溶剤分離部7で回収される溶剤を熱交換部9へ供給する第3溶剤回収流路103と、第2溶剤分離部8で回収される溶剤を熱交換部9へ供給する第4溶剤回収流路104と、熱交換部9で熱交換後の冷却媒体を溶剤供給部2へ供給する冷却媒体送出流路110とを備える。
[Production equipment for ashless coal]
The ashless coal production apparatus of FIG. 1 includes a
<石炭供給部>
石炭供給部1は、石炭を混合部3へ供給する。石炭供給部1としては、常圧状態で使用される常圧ホッパー、常圧状態及び加圧状態で使用される加圧ホッパー等の公知の石炭ホッパーを用いることができる。
<Coal supply department>
The
石炭供給部1から供給する石炭としては、様々な品質の石炭を用いることができる。例えば無灰炭の抽出率の高い瀝青炭や、より安価な劣質炭(亜瀝青炭や褐炭)が好適に用いられる。また、石炭を粒度で分類すると、細かく粉砕された石炭が好適に用いられる。ここで「細かく粉砕された石炭」とは、例えば石炭全体の質量に対する粒度1mm未満の石炭の質量割合が80%以上である石炭を意味する。また、石炭供給部1から供給する石炭として塊炭を用いることもできる。ここで「塊炭」とは、例えば石炭全体の質量に対する粒度5mm以上の石炭の質量割合が50%以上である石炭を意味する。塊炭は、細かく粉砕された石炭に比べて石炭の粒度が大きいため、後述する固液分離部6での分離を効率化することができる。ここで、「粒度(粒径)」とは、JIS−Z8815(1994)のふるい分け試験通則に準拠して測定した値をいう。なお、石炭の粒度による仕分けには、例えばJIS−Z8801−1(2006)に規定する金属製網ふるいを用いることができる。
As coal supplied from the
また、溶出時間の短縮という観点から、石炭供給部1から供給する石炭として劣質炭を多く含むものを用いることが好ましい。供給する石炭全体における劣質炭の割合の下限としては、80質量%が好ましく、90質量%がより好ましい。供給する石炭に含まれる劣質炭の割合が上記下限未満であると、溶剤可溶成分を溶出する時間が長くなるおそれがある。
Moreover, it is preferable to use what contains many inferior quality coal as coal supplied from the
上記劣質炭の炭素含有率の下限としては、70質量%が好ましい。一方、上記劣質炭の炭素含有率の上限としては、85質量%が好ましく、82質量%がより好ましい。上記劣質炭の炭素含有率が上記下限未満であると、溶剤可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記劣質炭の炭素含有率が上記上限を超えると、供給する石炭のコストが高くなるおそれがある。 The lower limit of the carbon content of the inferior coal is preferably 70% by mass. On the other hand, the upper limit of the carbon content of the inferior coal is preferably 85% by mass, and more preferably 82% by mass. There exists a possibility that the elution rate of a solvent soluble component may fall that the carbon content rate of the said inferior coal is less than the said minimum. Conversely, if the carbon content of the inferior coal exceeds the upper limit, the cost of the supplied coal may increase.
なお、石炭供給部1から混合部3へ供給する石炭として、少量の溶剤を混合してスラリー化した石炭を用いてもよい。石炭供給部1からスラリー化した石炭を混合部3へ供給することにより、混合部3において石炭が溶剤と混合し易くなり、石炭をより早く溶解させることができる。ただし、スラリー化する際に混合する溶剤の量が多いと、加熱部5でスラリーを溶出温度まで昇温するための熱量が不必要に大きくなるため、製造コストが増大するおそれがある。
In addition, as coal supplied to the mixing
<溶剤供給部>
溶剤供給部2は、溶剤を混合部3へ供給する。上記溶剤供給部2は、溶剤を貯留する溶剤タンクを有し、この溶剤タンクから溶剤を混合部3へ供給する。
<Solvent supply unit>
The solvent supply unit 2 supplies the solvent to the
石炭と混合する溶剤は、石炭を溶解するものであれば特に限定されないが、例えば石炭由来の2環芳香族化合物が好適に用いられる。この2環芳香族化合物は、基本的な構造が石炭の構造分子と類似していることから石炭との親和性が高く、比較的高い抽出率を得ることができる。石炭由来の2環芳香族化合物としては、例えば石炭を乾留してコークスを製造する際の副生油の蒸留油であるメチルナフタレン油、ナフタレン油等を挙げることができる。 Although the solvent mixed with coal will not be specifically limited if coal is melt | dissolved, For example, the bicyclic aromatic compound derived from coal is used suitably. Since this bicyclic aromatic compound has a basic structure similar to the structural molecule of coal, it has a high affinity with coal and can obtain a relatively high extraction rate. Examples of the bicyclic aromatic compound derived from coal include methyl naphthalene oil and naphthalene oil, which are distilled oils of by-products when carbon is produced by carbonization to produce coke.
上記溶剤の沸点は、特に限定されないが、例えば上記溶剤の沸点の下限としては、180℃が好ましく、230℃がより好ましい。一方、上記溶剤の沸点の上限としては、300℃が好ましく、280℃がより好ましい。上記溶剤の沸点が上記下限未満であると、溶剤が揮発し易くなるため、スラリー中の石炭と溶剤との混合比の調製及び維持が困難となるおそれがある。逆に、上記溶剤の沸点が上記上限を超えると、溶剤可溶成分と溶剤との分離が困難となるため、溶剤の回収率が低下するおそれがある。 The boiling point of the solvent is not particularly limited. For example, the lower limit of the boiling point of the solvent is preferably 180 ° C, more preferably 230 ° C. On the other hand, the upper limit of the boiling point of the solvent is preferably 300 ° C and more preferably 280 ° C. If the boiling point of the solvent is less than the lower limit, the solvent is likely to volatilize, and it may be difficult to prepare and maintain the mixing ratio of coal and solvent in the slurry. Conversely, if the boiling point of the solvent exceeds the upper limit, separation of the solvent-soluble component from the solvent becomes difficult, and the solvent recovery rate may be reduced.
溶剤供給部2における溶剤の温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。一方、上記溶剤の温度の上限としては、220℃が好ましく、170℃がより好ましい。上記溶剤の温度が上記下限未満であると、後述する加熱部5でスラリーを溶出温度まで昇温するための熱量が大きくなるため、製造コストが増大するおそれがある。逆に、上記溶剤の温度が上記上限を超えると、溶剤が揮発し易くなるため、スラリー中の石炭と溶剤との混合比の調製及び維持が困難となるおそれがある。
As a minimum of the temperature of the solvent in solvent supply part 2, 40 ° C is preferred and 50 ° C is more preferred. On the other hand, the upper limit of the temperature of the solvent is preferably 220 ° C, more preferably 170 ° C. When the temperature of the solvent is lower than the lower limit, the amount of heat for raising the slurry to the elution temperature in the
<混合部>
混合部3は、石炭供給部1より供給される石炭及び溶剤供給部2から供給される溶剤を混合する。
<Mixing section>
The
上記混合部3は、調製槽31を有する。この調製槽31には、供給管を介して上記溶剤及び石炭が供給される。調製槽31は、供給された溶剤及び石炭が混合されたスラリーを貯留する。また、上記調製槽31は、撹拌機31aを有している。調製槽31は、混合したスラリーを撹拌機31aで撹拌しながら保持することによりスラリーの混合状態を維持する。
The
調製槽31におけるスラリー中の無水炭基準での石炭濃度の下限としては、10質量%が好ましく、13質量%がより好ましい。一方、上記石炭濃度の上限としては、25質量%が好ましく、20質量%がより好ましい。上記石炭濃度が上記下限未満であると、後述する加熱部5で溶出される溶剤可溶成分の溶出量がスラリー処理量に対して少なくなるため、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。逆に、上記石炭濃度が上記上限を超えると、溶剤中で上記溶剤可溶成分が飽和するため、上記溶剤可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。
As a minimum of coal concentration on the basis of anhydrous coal in the slurry in
なお、混合部3の調製槽31で調製されたスラリーは、供給管を介して加熱部5へ送られる。
The slurry prepared in the
<ポンプ>
ポンプ4は、混合部3から加熱部5へスラリーを供給する供給管に配設されている。このポンプ4は、混合部3の調製槽31に貯留されているスラリーを、供給管を介して加熱部5へ圧送する。
<Pump>
The pump 4 is disposed in a supply pipe that supplies slurry from the mixing
上記ポンプ4の種類は、供給管を介して上記スラリーを加熱部5へ圧送できるものであれば特に限定されないが、例えば容積型ポンプ又は非容積型ポンプを用いることができる。より具体的には、容積型ポンプとしてダイヤフラムポンプやチューブフラムポンプ等を用いることができ、非容積型ポンプとして渦巻ポンプ等を用いることができる。
The type of the pump 4 is not particularly limited as long as the slurry can be pumped to the
<加熱部>
加熱部5は、上記混合部3で得られるスラリーを加熱する。この加熱により溶剤に可溶な石炭成分を石炭から溶出することができる。上記加熱部5は、予熱器51及び抽出槽52を有する。
<Heating section>
The
予熱器51は、スラリーを所定温度まで加熱する。予熱器51は、予熱器51内を通過するスラリーを加熱できるものであれば特に限定されないが、例えば抵抗加熱式ヒーターや誘導加熱コイルが挙げられる。また、熱媒を用いて加熱を行ってもよい。例えば予熱器51を通過するスラリーの流路の周囲に加熱管を配し、この加熱管に蒸気、油等の熱媒を供給することで予熱器51内を通過するスラリーを加熱することができる。
The preheater 51 heats the slurry to a predetermined temperature. Although the
予熱器51による加熱後のスラリーの温度の下限としては、300℃が好ましく、360℃がより好ましい。一方、上記スラリーの温度の上限としては、溶出可能な温度であれば特に限定されないが、420℃が好ましく、400℃がより好ましい。上記スラリーの温度が上記下限未満であると、石炭を構成する分子間の結合を十分に弱められず、溶出率が低下するおそれがある。逆に、上記スラリーの温度が上記上限を超えると、スラリーの温度を維持するための熱量が不必要に大きくなるため、製造コストが増大するおそれがある。
As a minimum of the temperature of the slurry after the heating by the
抽出槽52には、上記予熱器51で加熱されたスラリーが供給される。上記抽出槽52では、このスラリーの温度を保持しながら溶剤に可溶な石炭成分が石炭から溶出される。また、上記抽出槽52は、撹拌機52aを有している。この撹拌機52aによりスラリーを撹拌することで上記溶出を促進できる。
The slurry heated by the
加熱部5での加熱時間は、特に限定されないが、溶剤可溶成分の抽出量と抽出効率との観点から10分以上70分以下が好ましい。ここで、「加熱部5での加熱時間」は、予熱器51及び抽出槽52での加熱時間を合計したものである。
Although the heating time in the
また、加熱部5の抽出槽52で加熱されるスラリーに含まれる溶剤は、その一部が蒸発する。この蒸発した溶剤は300℃以上420℃以下程度の蒸気であり、抽出槽52の上部に溜まり、第1溶剤回収流路101を介して熱交換部9へ供給される。具体的には、第1溶剤回収流路101は冷却媒体供給流路100に接続されており、上記溶剤は第1溶剤回収流路101上に配設された熱交換器101aにより冷却され液化された後、冷却媒体として熱交換部9へ供給される。
A part of the solvent contained in the slurry heated in the
この抽出槽52から回収される溶剤の温度は、冷却後において100℃以上150℃以下程度である。また、回収される上記溶剤の量は、製造される無灰炭1kg当たりについて0.5kg以上0.7kg以下程度である。
The temperature of the solvent recovered from the
<固液分離部>
固液分離部6は、上記加熱部5で得られる石炭成分が溶剤に溶解した溶液と、溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液とをスラリーから分離する。なお、溶剤不溶成分とは、主に抽出用溶剤に不溶な灰分と不溶石炭とで構成されており、抽出用溶剤も含まれている抽出残分をいう。
<Solid-liquid separation unit>
The solid-
固液分離部6における上記分離は、具体的には重力沈降法により行うことができる。ここで重力沈降法とは、重力を利用して固形分を沈降させて固液分離する分離方法である。
Specifically, the separation in the solid-
当該無灰炭の製造装置は、スラリーを固液分離部6内に連続的に供給しながら、溶剤可溶成分を含む溶液を上部から排出し、溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液を下部から排出することができる。これにより連続的な固液分離処理が可能となる。
The ashless coal manufacturing apparatus discharges a solution containing a solvent-soluble component from the top while continuously supplying slurry into the solid-
溶剤可溶成分を含む溶液は、固液分離部6の上部に溜まる。この溶液は必要に応じてフィルターユニットを用いて濾過した後、第1溶剤分離部7に排出される。一方、溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液は、固液分離部6の下部に溜まり、第2溶剤分離部8に排出される。
The solution containing the solvent-soluble component accumulates at the top of the solid-
固液分離部6内でスラリーを維持する時間は、特に限定されないが、例えば30分以上120分以下であり、この時間内で固液分離部6内の沈降分離が行われる。なお、石炭として塊炭を使用する場合には、沈降分離が効率化されるので、固液分離部6内でスラリーを維持する時間を短縮できる。
Although the time which maintains a slurry in the solid-
固液分離部6内は、加熱及び加圧することが好ましい。固液分離部6内の加熱温度の下限としては、300℃が好ましく、350℃がより好ましい。一方、固液分離部6内の加熱温度の上限としては、420℃が好ましく、400℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限未満であると、溶剤可溶成分が再析出し、分離効率が低下するおそれがある。逆に、上記加熱温度が上記上限を超えると、加熱のための運転コストが高くなるおそれがある。
The inside of the solid-
また、固液分離部6内の圧力の下限としては、1MPaが好ましく、1.4MPaがより好ましい。一方、上記圧力の上限としては、3MPaが好ましく、2MPaがより好ましい。上記圧力が上記下限未満であると、溶剤可溶成分が再析出し、分離効率が低下するおそれがある。逆に、上記圧力が上記上限を超えると、加圧のための運転コストが高くなるおそれがある。
Moreover, as a minimum of the pressure in the solid-
なお、上記溶液及び固形分濃縮液を分離する方法としては、重力沈降法に限られず、例えば濾過法や遠心分離法を用いてもよい。固液分離方法として濾過法や遠心分離法を用いる場合、固液分離部6として濾過器や遠心分離器などが使用される。
In addition, as a method of isolate | separating the said solution and solid content concentrate, it is not restricted to a gravity sedimentation method, For example, you may use the filtration method and the centrifugation method. When a filtration method or a centrifugation method is used as the solid-liquid separation method, a filter, a centrifuge, or the like is used as the solid-
また、固液分離部6で加熱されるスラリーに含まれる溶剤は、その一部が蒸発する。この蒸発した溶剤は300℃以上420℃以下程度の蒸気であり、固液分離部6の上部に溜まり、第2溶剤回収流路102を介して熱交換部9へ供給される。具体的には、第2溶剤回収流路102は冷却媒体供給流路100に接続されており、上記溶剤は第2溶剤回収流路102上に配設された熱交換器102aにより冷却され液化された後、冷却媒体として熱交換部9へ供給される。
A part of the solvent contained in the slurry heated in the solid-
この固液分離部6から回収される溶剤の温度は、冷却後において100℃以上150℃以下程度であり、常圧で液体である。また、回収される上記溶剤の量は、製造される無灰炭1kg当たりについて0.5kg以上0.7kg以下程度である。
The temperature of the solvent recovered from the solid-
<第1溶剤分離部>
第1溶剤分離部7は、上記固液分離部6で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる。この溶剤の蒸発分離により無灰炭(HPC)が得られる。
<First solvent separation unit>
The first solvent separation unit 7 evaporates the solvent from the solution separated by the solid-
このようにして得られる無灰炭は、灰分が5質量%以下又は3質量%以下であり、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、また例えば原料石炭よりも高い発熱量を示す。さらに無灰炭は、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、例えば原料石炭よりも遥かに優れた流動性を示す。従って無灰炭は、コークス原料の配合炭として使用することができる。 The ashless coal thus obtained has an ash content of 5% by mass or less or 3% by mass or less, contains almost no ash, has no moisture, and exhibits a higher calorific value than, for example, raw coal. Furthermore, ashless coal has a significantly improved softening and melting property, which is a particularly important quality as a raw material for iron-making coke, and exhibits fluidity far superior to, for example, raw material coal. Therefore, ashless coal can be used as a blended coal for coke raw materials.
溶剤を蒸発分離する方法としては、一般的な蒸留法や蒸発法(スプレードライ法等)を含む分離方法を用いることができる。上記溶液からの溶剤の分離により、上記溶液から実質的に灰分を含まない無灰炭を得ることができる。 As a method for evaporating and separating the solvent, a separation method including a general distillation method or an evaporation method (spray drying method or the like) can be used. By separating the solvent from the solution, ashless coal substantially free of ash can be obtained from the solution.
なお、第1溶剤分離部7で得られる無灰炭は液状であり、その温度は200℃以上350℃以下程度である。 In addition, the ashless coal obtained in the 1st solvent separation part 7 is a liquid, The temperature is about 200 degreeC or more and 350 degrees C or less.
また、第1溶剤分離部7で蒸発させた溶剤は、250℃以上350℃以下程度の蒸気であり、第3溶剤回収流路103を介して熱交換部9へ供給される。具体的には、第3溶剤回収流路103は冷却媒体供給流路100に接続されており、上記溶剤は第3溶剤回収流路103上に配設された熱交換器103aにより冷却され液化された後、冷却媒体として熱交換部9へ供給される。
Further, the solvent evaporated in the first solvent separation unit 7 is a vapor of about 250 ° C. or more and 350 ° C. or less, and is supplied to the heat exchange unit 9 via the third
この第1溶剤分離部7から回収される溶剤の温度は、冷却後において180℃以上250℃以下程度である。また、回収される上記溶剤の量は、製造される無灰炭1kg当たりについて8kg以上12kg以下程度である。 The temperature of the solvent recovered from the first solvent separation unit 7 is about 180 ° C. or higher and 250 ° C. or lower after cooling. The amount of the solvent recovered is about 8 kg or more and 12 kg or less per 1 kg of ashless coal to be produced.
<第2溶剤分離部>
第2溶剤分離部8は、固液分離部6で分離された上記固形分濃縮液から、溶剤を蒸発分離させて副生炭(RC)を得る。
<Second solvent separation unit>
The second
副生炭は、軟化溶融性は示さないが、含酸素官能基が脱離されている。そのため、副生炭は、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しない。従ってこの配合炭は、コークス原料の配合炭の一部として使用することもできる。なお、配合炭は回収せずに廃棄してもよい。 By-product charcoal does not show softening and melting properties, but the oxygen-containing functional groups are eliminated. Therefore, by-product coal does not inhibit the softening and melting properties of other coals contained in this blended coal when used as a blended coal. Therefore, this blended coal can also be used as a part of the blended coal of the coke raw material. The coal blend may be discarded without being collected.
固形分濃縮液から溶剤を分離する方法としては、第1溶剤分離部7の分離方法と同様に、一般的な蒸留法や蒸発法(スプレードライ法等)を用いることができる。溶剤の分離及び回収により、固形分濃縮液から灰分等を含む溶剤不溶成分が濃縮された副生炭を得ることができる。 As a method for separating the solvent from the solid concentrate, a general distillation method or an evaporation method (spray drying method or the like) can be used as in the separation method of the first solvent separation unit 7. By separation and recovery of the solvent, by-product charcoal in which solvent-insoluble components including ash and the like are concentrated from the solid concentrate can be obtained.
また、第2溶剤分離部8で蒸発させた溶剤は、250℃以上350℃以下程度の蒸気であり、第4溶剤回収流路104を介して熱交換部9へ供給される。具体的には、第4溶剤回収流路104は冷却媒体供給流路100に接続されており、上記溶剤は第4溶剤回収流路104上に配設された熱交換器104aにより冷却され液化された後、冷却媒体として熱交換部9へ供給される。
Further, the solvent evaporated in the second
この第2溶剤分離部8から回収される溶剤の温度は、冷却後において130℃以上180℃以下程度であり、常圧で液状となる。また、回収される上記溶剤の量は、製造される無灰炭1kg当たりについて1kg以上1.5kg以下程度である。
The temperature of the solvent recovered from the second
<熱交換部>
熱交換部9は、上記第1溶剤分離部7で得られる液状の無灰炭を冷却媒体と熱交換して冷却する。この熱交換により固形の無灰炭(HPC)を得る。また、熱交換部9は、直列に接続された第1熱交換器91と第2熱交換器92とを有する。
<Heat exchange part>
The heat exchanging unit 9 cools the liquid ashless coal obtained in the first solvent separating unit 7 by exchanging heat with a cooling medium. By this heat exchange, solid ashless coal (HPC) is obtained. The heat exchange unit 9 includes a
第1熱交換器91及び第2熱交換器92に用いる熱交換器としては、冷却式スチールベルトコンベアや二重管式スクリューコンベア等の公知の熱交換器を用いることができる。例えば二重管式スクリューコンベアを用いる場合、スクリューコンベア内部(シェル側)に被冷却物である無灰炭を供給し、スクリューコンベア外壁やシャフトに冷却媒体を供給することで熱交換を行える。
As a heat exchanger used for the
(第1熱交換器)
第1熱交換器91では、第1溶剤分離部7で得られる無灰炭が冷却される。また、第1熱交換器91の冷却媒体としては、混合部3で溶剤として利用するので、石炭を溶解するもの(石炭可溶液)であれば特に限定されないが、混合部3で混合される溶剤と同じ種類のものを用いるとよい。
(First heat exchanger)
In the
上記冷却媒体の熱交換部9の流入口における温度の上限としては、200℃が好ましく、150℃がより好ましい。上記冷却媒体の流入口における温度が上記上限を超えると、無灰炭との温度差が小さくなり過ぎるため、無灰炭との熱交換効率が低下し、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。一方、上記冷却媒体の流入口における温度の下限は特に限定されないが、例えば室温(25℃)とできる。上記冷却媒体の流入口における温度が上記下限未満であると、冷却媒体を強制的に冷却する必要が生じる場合があり、冷却のための運転コストが高くなるおそれがある。 The upper limit of the temperature at the inlet of the heat exchange section 9 for the cooling medium is preferably 200 ° C, more preferably 150 ° C. If the temperature at the inlet of the cooling medium exceeds the above upper limit, the temperature difference with ashless coal becomes too small, so the heat exchange efficiency with ashless coal is reduced, and the production efficiency of ashless coal may be reduced. There is. On the other hand, the lower limit of the temperature at the inlet of the cooling medium is not particularly limited, and can be, for example, room temperature (25 ° C.). If the temperature at the inlet of the cooling medium is lower than the lower limit, it may be necessary to forcibly cool the cooling medium, which may increase the operating cost for cooling.
上記冷却媒体の熱交換部9の流出口における温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。一方、上記冷却媒体の流出口における温度の上限としては、250℃が好ましく、220℃がより好ましい。上記冷却媒体の流出口における温度が上記下限未満であると、上記冷却媒体を多量に必要とするため、当該無灰炭の製造装置が冷却媒体を処理しきれず、無灰炭の熱量が十分に再利用できないおそれがある。逆に、上記冷却媒体の流出口における温度が上記上限を超えると、無灰炭との温度差が小さくなり過ぎるため、熱交換器の必要伝熱面積が大きくなり、熱交換器の製造コストが増加したり、熱交換器を設計できなくなったりするおそれがある。 The lower limit of the temperature at the outlet of the heat exchange section 9 for the cooling medium is preferably 40 ° C, more preferably 50 ° C. On the other hand, the upper limit of the temperature at the outlet of the cooling medium is preferably 250 ° C, more preferably 220 ° C. If the temperature at the outlet of the cooling medium is less than the lower limit, a large amount of the cooling medium is required, so that the ashless coal manufacturing apparatus cannot process the cooling medium, and the ashless coal has a sufficient amount of heat. May not be reusable. On the contrary, if the temperature at the outlet of the cooling medium exceeds the upper limit, the temperature difference from ashless coal becomes too small, the required heat transfer area of the heat exchanger becomes large, and the manufacturing cost of the heat exchanger is reduced. There is a risk that it may increase or the heat exchanger cannot be designed.
上記冷却媒体の熱交換部9の流出口における温度と流入口における温度との差の下限としては、15℃が好ましく、20℃がより好ましい。一方、上記温度差の上限としては、90℃が好ましく、70℃がより好ましい。上記温度差が上記下限未満であると、上記冷却媒体を多量に必要とするため、当該無灰炭の製造が冷却媒体を処理しきれず、無灰炭の熱量が十分に再利用できないおそれがある。逆に、上記温度差が上記上限を超えると、熱交換器の必要伝熱面積が大きくなり、熱交換器の製造コストが増加したり、熱交換器を設計できなくなったりするおそれがある。 The lower limit of the difference between the temperature at the outlet and the temperature at the inlet of the heat exchanger 9 of the cooling medium is preferably 15 ° C, more preferably 20 ° C. On the other hand, the upper limit of the temperature difference is preferably 90 ° C, more preferably 70 ° C. If the temperature difference is less than the lower limit, a large amount of the cooling medium is required. Therefore, the manufacture of the ashless coal cannot process the cooling medium, and the heat of the ashless coal may not be sufficiently reused. . Conversely, if the temperature difference exceeds the upper limit, the necessary heat transfer area of the heat exchanger increases, which may increase the manufacturing cost of the heat exchanger or make it impossible to design the heat exchanger.
上記冷却媒体の熱交換部9の流入口における温度は、熱交換部9における冷却前の無灰炭の温度より低く設定される。その温度差の下限としては、100℃が好ましく、150℃がより好ましい。上記温度差が上記下限未満であると、無灰炭の熱量が冷却媒体に十分に回収されず、無灰炭の熱量の再利用が不十分となるおそれがある。また、冷却前の無灰炭の温度が300℃以上350℃以下程度であるため、上記温度差を上記下限未満とすると、溶剤の温度が沸点を超え、無灰炭の熱量の再利用が不十分となるおそれがある。一方、上記温度差の上限としては、特に限定されないが、通常300℃以下である。 The temperature of the cooling medium at the inlet of the heat exchange unit 9 is set lower than the temperature of the ashless coal before cooling in the heat exchange unit 9. As a minimum of the temperature difference, 100 ° C is preferred and 150 ° C is more preferred. If the temperature difference is less than the lower limit, the heat quantity of the ashless coal may not be sufficiently recovered in the cooling medium, and the reuse of the heat quantity of the ashless coal may be insufficient. In addition, since the temperature of the ashless coal before cooling is about 300 ° C. or higher and about 350 ° C. or lower, if the temperature difference is less than the lower limit, the temperature of the solvent exceeds the boiling point and recycling of the heat of the ashless coal is not possible. May be sufficient. On the other hand, the upper limit of the temperature difference is not particularly limited, but is usually 300 ° C. or lower.
上記冷却媒体の熱交換部9の流出口における温度は、第1熱交換器91における冷却後の無灰炭の温度より低い。その温度差の下限としては、3℃が好ましく、5℃がより好ましい。一方、上記温度差の上限としては、80℃が好ましく、40℃がより好ましく、10℃がさらに好ましい。上記温度差が上記下限未満であると、熱交換器の必要伝熱面積が大きくなり、熱交換器の製造コストが増加したり、熱交換器を設計できなくなったりするおそれがある。逆に、上記温度差が上記上限を超えると、無灰炭の熱量が冷却媒体に十分に回収されないため、無灰炭の熱量の再利用が不十分となるおそれがある。
The temperature of the cooling medium at the outlet of the heat exchange unit 9 is lower than the temperature of the ashless coal after cooling in the
無灰炭1kg当たりの冷却媒体の供給量の下限としては、0.4kgが好ましく、0.5kgがより好ましい。一方、上記供給量の上限としては、15kgが好ましく、12kgがより好ましく、5kgがさらに好ましい。上記供給量が上記下限未満であると、無灰炭の熱量が冷却媒体に十分に回収されず、無灰炭の熱量の再利用が不十分となるおそれがある。逆に、上記供給量が上記上限を超えると、熱交換後の冷却媒体の温度が十分に高まらず、無灰炭の熱量の再利用が不十分となるおそれがある。 As a minimum of the supply amount of the cooling medium per 1 kg of ashless coal, 0.4 kg is preferred and 0.5 kg is more preferred. On the other hand, the upper limit of the supply amount is preferably 15 kg, more preferably 12 kg, and even more preferably 5 kg. When the supply amount is less than the lower limit, the heat quantity of the ashless coal is not sufficiently recovered in the cooling medium, and the reuse of the heat quantity of the ashless coal may be insufficient. On the contrary, when the supply amount exceeds the upper limit, the temperature of the cooling medium after heat exchange is not sufficiently increased, and the reuse of the heat amount of ashless coal may be insufficient.
熱交換部9で冷却媒体として使用された冷却媒体は、冷却媒体送出流路110を介して溶剤供給部2へ供給される。上記冷却媒体を溶剤供給部2へ供給することで、冷却媒体で使用された冷却媒体が溶剤供給部2から混合部3へ供給され、溶剤の一部又は全部として用いられる。
The cooling medium used as the cooling medium in the heat exchange unit 9 is supplied to the solvent supply unit 2 via the cooling
上記冷却媒体は、冷却媒体供給流路100を介して供給される。冷却媒体供給流路100には、第1溶剤回収流路101、第2溶剤回収流路102、第3溶剤回収流路103、及び第4溶剤回収流路104が接続されており、それぞれで回収された溶剤を熱交換部9に供給可能に構成されている。また、冷却媒体供給流路100の上流側から必要に応じて新たな冷却媒体が供給できる。
The cooling medium is supplied via the cooling
第1熱交換器91における冷却後の無灰炭の温度の下限としては、50℃が好ましく、60℃がより好ましい。一方、上記冷却後の無灰炭の温度の上限としては、280℃が好ましく、260℃がより好ましい。冷却後の無灰炭の温度が上記下限未満であると、冷却前後の無灰炭の温度差が大きくなる。この冷却前後の温度差に応じて熱交換の時間を長くしたり供給する冷却媒体の量を増加させたりする必要があるため、温度差が大きくなり過ぎると、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。逆に、冷却後の無灰炭の温度が上記上限を超えると、無灰炭の熱量が冷却媒体に回収され難くなり、十分に再利用できないおそれがある。
As a minimum of the temperature of the ashless coal after cooling in the
第1熱交換器91における冷却前後の無灰炭の温度差の下限としては、30℃が好ましく、40℃がより好ましい。また、上記無灰炭の温度差の上限としては、250℃が好ましく、240℃がより好ましい。上記無灰炭の温度差が上記下限未満であると、無灰炭の熱量が冷却媒体に十分に回収されず、無灰炭の熱量の再利用が不十分となるおそれがある。また、後述する第2熱交換器92に比較的温度の高い無灰炭が供給されるため、冷却媒体として用いる冷却水の使用量が増加し、冷却水の使用量低減効果が不足するおそれがある。一方、冷却前後の無灰炭の温度差に応じて熱交換の時間を長くしたり供給する冷却媒体の量を増加させたりする必要があるため、上記無灰炭の温度差が上記上限を超えると、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。
As a minimum of a temperature difference of ashless coal before and behind cooling in the
(第2熱交換器)
第2熱交換器92では、第1熱交換器91で冷却された無灰炭をさらに冷却する。また、第2熱交換器92では、冷却媒体として混合部3で溶剤として利用しないもの、例えば水(冷却水)を用いる。
(Second heat exchanger)
In the
上記冷却水の熱交換部9の流入口における温度の上限としては、50℃が好ましく、40℃がより好ましく、30℃がさらに好ましい。上記冷却水の流入口における温度が上記上限を超えると、無灰炭との間で効率よく熱交換が行えず、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。一方、上記冷却水の流入口における温度の下限は特に限定されないが、例えば室温(25℃)とできる。上記冷却水の流入口における温度が上記下限未満であると、冷却水の温度を強制的に下げる必要が生じる場合があり、冷却水の温度を下げるための運転コストが高くなるおそれがある。 As an upper limit of the temperature in the inflow port of the heat exchanger 9 of the cooling water, 50 ° C. is preferable, 40 ° C. is more preferable, and 30 ° C. is more preferable. If the temperature at the cooling water inlet exceeds the above upper limit, heat exchange cannot be efficiently performed with ashless coal, and the production efficiency of ashless coal may be reduced. On the other hand, the lower limit of the temperature at the cooling water inflow port is not particularly limited, and may be, for example, room temperature (25 ° C.). If the temperature at the cooling water inlet is less than the lower limit, it may be necessary to forcibly lower the temperature of the cooling water, which may increase the operating cost for lowering the temperature of the cooling water.
上記冷却水の熱交換部9の流出口における温度の下限としては、30℃が好ましく、40℃がより好ましい。一方、上記冷却水の流出口における温度の上限としては、60℃が好ましく、50℃がより好ましい。上記冷却水の流出口における温度が上記下限未満であると、無灰炭を所望の温度まで冷却するために多量の冷却水が必要となるため、冷却水の使用量低減効果が不足するおそれがある。逆に、上記冷却水の流出口における温度が上記上限を超えると、冷却水の温度を下げるための運転コストが高くなるため、冷却水の再利用が困難となる。このため、新たな冷却水が必要となり、冷却水の使用量低減効果が不足するおそれがある。 The lower limit of the temperature at the outlet of the heat exchanger 9 of the cooling water is preferably 30 ° C, more preferably 40 ° C. On the other hand, the upper limit of the temperature at the cooling water outlet is preferably 60 ° C, more preferably 50 ° C. If the temperature at the outlet of the cooling water is less than the lower limit, a large amount of cooling water is required to cool the ashless coal to a desired temperature. is there. On the other hand, when the temperature at the outlet of the cooling water exceeds the upper limit, the operating cost for lowering the temperature of the cooling water increases, making it difficult to reuse the cooling water. For this reason, new cooling water is required, and the effect of reducing the amount of cooling water used may be insufficient.
上記冷却水の熱交換部9の流出口における温度と流入口における温度との差の下限としては、5℃が好ましく、7℃がより好ましい。一方、上記温度差の上限としては、15℃が好ましく、13℃がより好ましい。上記温度差が上記下限未満であると、無灰炭を所望の温度まで冷却するために多量の冷却水が必要となるため、冷却水の使用量低減効果が不足するおそれがある。逆に、上記温度差が上記上限を超えると、冷却水の温度を下げるための運転コストが高くなり過ぎるおそれがある。 The lower limit of the difference between the temperature at the outlet of the heat exchanger 9 and the temperature at the inlet is preferably 5 ° C, more preferably 7 ° C. On the other hand, the upper limit of the temperature difference is preferably 15 ° C and more preferably 13 ° C. If the temperature difference is less than the lower limit, a large amount of cooling water is required to cool the ashless coal to a desired temperature, and therefore the effect of reducing the amount of cooling water used may be insufficient. Conversely, if the temperature difference exceeds the upper limit, the operating cost for reducing the temperature of the cooling water may become too high.
上記冷却水の熱交換部9の流入口における温度は、第2熱交換器92における冷却前の無灰炭の温度以下に設定される。その温度差の上限としては、200℃が好ましく、190℃がより好ましい。上記温度差が上記上限を超えると、無灰炭を所望の温度まで冷却するために多量の冷却水が必要となるため、冷却水の使用量低減効果が不足するおそれがある。一方、上記温度差の下限としては、無灰炭が安全に取り扱える温度まで冷却されている限り特に限定されず、0℃であってもよい。つまり、例えば第1熱交換器91で無灰炭が十分に冷却されている場合、第2熱交換器92で冷却を行わなくともよい。
The temperature at the inlet of the heat exchanger 9 of the cooling water is set to be equal to or lower than the temperature of the ashless coal before cooling in the
上記冷却水の熱交換部9の流出口における温度は、第2熱交換器92における冷却後の無灰炭の温度以下である。その温度差の下限としては、10℃が好ましく、20℃がより好ましい。上記温度差が上記下限未満であると、熱交換に要する時間が大きくなり過ぎ、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。一方、上記温度差の上限としては、無灰炭が安全に取り扱える温度まで冷却されている限り特に限定されないが、例えば40℃とできる。
The temperature at the outlet of the heat exchanger 9 of the cooling water is equal to or lower than the temperature of the ashless coal after cooling in the
無灰炭1kg当たりの冷却水の供給量の上限としては、7kgが好ましく、6.5kgがより好ましい。上記供給量が上記上限を超えると、冷却水の使用量低減効果が不足するおそれがある。一方、上記供給量の下限としては、無灰炭が安全に取り扱える温度まで冷却されている限り特に限定されず、0kg、つまり第2熱交換器92で冷却を行わなくともよい。
As an upper limit of the amount of cooling water supplied per kg of ashless coal, 7 kg is preferable, and 6.5 kg is more preferable. If the supply amount exceeds the upper limit, the cooling water usage reduction effect may be insufficient. On the other hand, the lower limit of the supply amount is not particularly limited as long as the ashless coal is cooled to a temperature at which it can be safely handled, and 0 kg, that is, the
熱交換部9における冷却後の無灰炭の温度の下限としては、40℃が好ましく、50℃がより好ましい。一方、上記冷却後の無灰炭の温度の上限としては、100℃が好ましく、80℃がより好ましい。冷却後の無灰炭の温度が上記下限未満であると、冷却前後の無灰炭の温度差が大きくなる。この冷却前後の温度差に応じて熱交換の時間を長くしたり供給する冷却水の量を増加させたりする必要があるため、温度差が大きくなり過ぎると、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。逆に、冷却後の無灰炭の温度が上記上限を超えると、冷却後の固形の無灰炭を安全に取り扱えないおそれがある。 As a minimum of the temperature of the ashless coal after cooling in heat exchange part 9, 40 ° C is preferred and 50 ° C is more preferred. On the other hand, as an upper limit of the temperature of the ashless coal after cooling, 100 ° C is preferable, and 80 ° C is more preferable. When the temperature of the ashless coal after cooling is less than the lower limit, the temperature difference between the ashless coal before and after cooling becomes large. Since it is necessary to lengthen the time for heat exchange or increase the amount of cooling water to be supplied according to the temperature difference before and after cooling, if the temperature difference becomes too large, the production efficiency of ashless coal decreases. There is a fear. Conversely, if the temperature of the ashless coal after cooling exceeds the above upper limit, the solid ashless coal after cooling may not be handled safely.
熱交換部9における冷却前後の無灰炭の温度差の上限としては、300℃が好ましく、250℃がより好ましい。上記温度差が上記上限を超えると、無灰炭を所望の温度まで冷却するために多量の冷却水が必要となるため、冷却水の使用量低減効果が不足するおそれがある。一方、上記温度差の下限としては、無灰炭が安全に取り扱える温度まで冷却されている限り特に限定されないが、通常150℃程度である。
As an upper limit of the temperature difference of the ashless coal before and behind cooling in the
無灰炭が熱交換部9により冷却される時間の下限としては、5分が好ましく、10分がより好ましい。一方、上記冷却時間の上限としては、30分が好ましく、20分がより好ましい。上記冷却時間が上記下限未満であると、無灰炭を所望の温度まで急速に冷却する必要が生じるため、多量の冷却媒体が必要となり、無灰炭の製造コストが上昇するおそれがある。逆に、上記冷却時間が上記上限を超えると、冷却時間が不要に長くなるため、無灰炭の製造効率が低下するおそれがある。
As a minimum of time when ashless coal is cooled by
熱交換部9で無灰炭が冷却される時間に対する第1熱交換器91で無灰炭が冷却される時間の比の下限としては、10%が好ましく、13%がより好ましい。上記冷却時間の比が上記下限未満であると、溶剤により回収される熱量が減少するため、無灰炭の熱量の再利用が不十分となるおそれがある。一方、上記冷却時間の比の上限は無灰炭を所望の温度まで冷却できる限り特に限定されず、100%であってもよい。なお、上記冷却時間の比は、例えば図1の熱交換部9であれば、第1熱交換器91で無灰炭が冷却される部分(第1冷却ゾーン)の長さと、第2熱交換器92で無灰炭が冷却される部分(第2冷却ゾーン)の長さとの比により制御できる。具体的には、熱交換部9を通過する無灰炭の流速を一定として、第1冷却ゾーンと第2冷却ゾーンとの長さの和に対する第1冷却ゾーンの長さの比を上記冷却時間の比の範囲内とすればよい。
The lower limit of the ratio of the time during which the ashless coal is cooled in the
〔無灰炭の製造方法〕
当該無灰炭の製造方法は、混合工程と、加熱工程と、分離工程と、第1蒸発工程と、第2蒸発工程と、回収工程と、熱交換工程とを備える。当該無灰炭の製造方法は、図1の無灰炭の製造装置を用いて行うことができる。
[Production method of ashless coal]
The method for producing ashless coal includes a mixing step, a heating step, a separation step, a first evaporation step, a second evaporation step, a recovery step, and a heat exchange step. The said ashless coal manufacturing method can be performed using the manufacturing apparatus of ashless coal of FIG.
<混合工程>
混合工程では、石炭及び溶剤を混合する。具体的には、石炭供給部1から供給される石炭及び溶剤供給部2から供給される溶剤を混合部3の調製槽31により混合してスラリーとする。
<Mixing process>
In the mixing step, coal and solvent are mixed. Specifically, the coal supplied from the
<加熱工程>
加熱工程では、上記混合工程で得られるスラリーを加熱する。具体的には以下の手順で行う。まず、混合工程で調製されたスラリーを、ポンプ4によって加熱部5の予熱器51に供給し、所定温度まで加熱する。その後、スラリーを抽出槽52に供給し、撹拌機52aで撹拌しながら所定温度で保持して抽出を行う。
<Heating process>
In the heating step, the slurry obtained in the mixing step is heated. Specifically, the following procedure is performed. First, the slurry prepared in the mixing step is supplied to the
<分離工程>
分離工程では、上記加熱工程で得られる石炭成分が溶剤に溶解した溶液と、溶剤不溶性分を含む固形分濃縮液とをスラリーから分離する。具体的には、抽出槽52から排出されるスラリーを供給し、固液分離部6内で例えば重力沈降法により供給されたスラリーを上記溶液及び固形分濃縮液に分離する。
<Separation process>
In the separation step, a solution in which the coal component obtained in the heating step is dissolved in a solvent and a solid concentration liquid containing a solvent-insoluble component are separated from the slurry. Specifically, the slurry discharged from the
<第1蒸発工程>
第1蒸発工程では、上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる。具体的には、固液分離部6で分離された溶液を第1溶剤分離部7に供給し、第1溶剤分離部7で溶剤を蒸発させる。これにより上記溶液を溶剤と無灰炭とに分離する。なお、この第1蒸発工程において得られる無灰炭は液状である。
<First evaporation step>
In the first evaporation step, the solvent is evaporated from the solution separated in the separation step. Specifically, the solution separated by the solid-
<第2蒸発工程>
第2蒸発工程では、上記分離工程で分離した上記固形分濃縮液から溶剤を蒸発させる。具体的には、固液分離部6で分離された固形分濃縮液を第2溶剤分離部8に供給し、第2溶剤分離部8で溶剤を蒸発させて溶剤と副生炭とに分離する。
<Second evaporation step>
In the second evaporation step, the solvent is evaporated from the solid content concentrate separated in the separation step. Specifically, the solid concentration liquid separated by the solid-
<回収工程>
回収工程では、加熱工程、分離工程、第1蒸発工程、及び第2蒸発工程で溶剤を回収する。具体的には、以下のようにして各工程で溶剤を回収する。上記加熱工程での回収では、加熱部5の加熱により蒸発する溶剤を第1溶剤回収流路101を介して回収する。また、上記分離工程での回収では、固液分離部6で加熱により蒸発する溶剤を第2溶剤回収流路102を介して回収する。また、上記第1蒸発工程での回収では、第1溶剤分離部7で蒸発分離された溶剤を第3溶剤回収流路103を介して回収する。また、上記第2蒸発工程での回収では、第2溶剤分離部8で蒸発分離された溶剤を第4溶剤回収流路104を介して回収する。これらの回収した溶剤は、後述する熱交換工程の冷却媒体として用いる。
<Recovery process>
In the recovery process, the solvent is recovered in the heating process, the separation process, the first evaporation process, and the second evaporation process. Specifically, the solvent is recovered in each step as follows. In the recovery in the heating step, the solvent that is evaporated by the heating of the
当該無灰炭の製造方法では、このように各工程で回収される溶剤を熱交換工程の冷却媒体として用いることで、冷却媒体として新たに供給する溶剤の使用量を低減できる。また、加熱工程及び分離工程で回収される溶剤は温度が比較的低いので、この溶剤を単独又は混合して用いることで熱交換工程での熱交換の効率低下を抑止できる。また、第1蒸発工程及び第2蒸発工程で回収される溶剤は、溶剤の量が比較的多いので新たに供給する溶剤の使用量を特に低減できる。さらに、各工程での加熱により溶剤の温度が上昇するが、この熱量を有する溶剤を熱交換部9を経て混合部3に供給することで、無灰炭の熱量に加え、各工程で加熱により消費される熱量の一部を再利用することができる。
In the method for producing ashless coal, the amount of solvent newly supplied as the cooling medium can be reduced by using the solvent recovered in each step as the cooling medium in the heat exchange step. Moreover, since the temperature of the solvent recovered in the heating step and the separation step is relatively low, a decrease in the efficiency of heat exchange in the heat exchange step can be suppressed by using this solvent alone or in combination. In addition, since the amount of the solvent recovered in the first evaporation step and the second evaporation step is relatively large, the amount of the newly supplied solvent can be particularly reduced. Furthermore, the temperature of the solvent rises due to heating in each step. By supplying the solvent having this heat amount to the
<熱交換工程>
熱交換工程では、上記第1蒸発工程で得られる液状の無灰炭を冷却媒体と熱交換する。具体的には、第1蒸発工程で得られる無灰炭を、混合工程で溶剤として利用する冷却媒体を用いて熱交換部9の第1熱交換器91で冷却した後、混合工程で利用しない冷却媒体を用いて第2熱交換器92でさらに冷却する。
<Heat exchange process>
In the heat exchange step, the liquid ashless coal obtained in the first evaporation step is heat exchanged with the cooling medium. Specifically, the ashless coal obtained in the first evaporation step is cooled by the
この熱交換により冷却過程において液状であった無灰炭は、150℃以上200℃以下の温度で固化が始まり、最終的に100℃以下に冷却され、固体となる。これにより固形の無灰炭を得る。得られる固形の無灰炭は、例えば熱交換器として二重管式スクリューコンベアを用いる場合、スクリューコンベアにより押し出され回収される。 As a result of this heat exchange, the ashless coal that has been liquid in the cooling process begins to solidify at a temperature of 150 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and is finally cooled to 100 ° C. or lower and becomes solid. Thereby, solid ashless coal is obtained. The obtained solid ashless coal is extruded and collected by a screw conveyor, for example, when using a double tube screw conveyor as a heat exchanger.
なお、第1熱交換器91で使用した冷却媒体は、冷却媒体送出流路110を介して溶剤供給部2へ供給される。上記冷却媒体を溶剤供給部2へ供給することで、上記冷却媒体が混合部3へ供給され、溶剤の一部又は全部として用いられる。
Note that the cooling medium used in the
〔利点〕
当該無灰炭の製造装置は、熱交換部9の熱交換後の冷却媒体を上記混合部3へ供給する冷却媒体送出流路110を備えるので、無灰炭を冷却する冷却媒体を上記混合部3における溶剤として用いることができる。このため、当該無灰炭の製造装置を用いることで、新たに冷却媒体を導入することなく冷却水の使用量が低減できる。また、当該無灰炭の製造装置は、無灰炭の熱量を回収した溶剤を、混合部3で混合される溶剤として用いることができるので、無灰炭の熱量をスラリーの加熱に再利用できる。従って、当該無灰炭の製造装置を用いることで無灰炭の製造コストが低減できる。
〔advantage〕
Since the ashless coal manufacturing apparatus includes the cooling
また、当該無灰炭の製造方法は、混合工程で用いる溶剤で無灰炭を冷却するので、新たに冷却媒体を導入することなく冷却水の使用量を低減できる。また、当該無灰炭の製造方法は、無灰炭の熱量を再利用することで、混合工程で得られるスラリーの温度が高められる。これにより加熱工程で加熱に必要な熱量が低減できる。従って、当該無灰炭の製造方法を用いることで無灰炭の製造コストを低減できる。 Moreover, since the manufacturing method of the said ashless coal cools ashless coal with the solvent used at a mixing process, it can reduce the usage-amount of cooling water, without introduce | transducing a cooling medium newly. Moreover, the manufacturing method of the said ashless coal raises the temperature of the slurry obtained by a mixing process by reusing the calorie | heat amount of ashless coal. This can reduce the amount of heat required for heating in the heating step. Therefore, the production cost of ashless coal can be reduced by using the method for producing ashless coal.
[その他の実施形態]
なお、本発明の無灰炭の製造装置及び無灰炭の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。
[Other Embodiments]
In addition, the manufacturing apparatus of ashless coal and the manufacturing method of ashless coal of this invention are not limited to the said embodiment.
上記実施形態では、無灰炭の製造装置が、第1溶剤回収流路、第2溶剤回収流路、第3溶剤回収流路、及び第4溶剤回収流路を備える場合を説明したが、上記溶剤回収流路はその一部又は全てを備えなくともよい。 In the above embodiment, the case where the ashless coal manufacturing apparatus includes the first solvent recovery channel, the second solvent recovery channel, the third solvent recovery channel, and the fourth solvent recovery channel is described. The solvent recovery channel may not include a part or all of the solvent recovery channel.
また、上記実施形態では、無灰炭の製造方法として加熱工程、分離工程、第1蒸発工程、及び第2蒸発工程で回収される溶剤を全て熱交換工程の冷却媒体として用いる場合を説明したが、溶剤の一部又は全部を回収しなくともよい。例えば特定の工程において回収される溶剤のみを用いてもよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where all the solvent collect | recovered by a heating process, a separation process, a 1st evaporation process, and a 2nd evaporation process was used as a cooling medium of a heat exchange process as a manufacturing method of ashless coal. It is not necessary to recover part or all of the solvent. For example, you may use only the solvent collect | recovered in a specific process.
上記実施形態では、熱交換部が第1熱交換器と第2熱交換器とを有し、第1熱交換器では冷却媒体として混合部で利用する溶剤を用い、第2熱交換器では冷却媒体として混合部で利用しない冷却水を用いる場合を説明したが、第1熱交換器及び第2熱交換器共に混合部で利用する冷却媒体を用いてもよい。例えば第1熱交換器の冷却媒体として比較的温度の高い第3溶剤回収流路、及び第4溶剤回収流路により回収された溶剤を用い、第2熱交換器の冷却媒体として比較的温度の低い第1溶剤回収流路及び第2溶剤回収流路を用いることで、固形の無灰炭(HPC)を得ることができる。また、第1熱交換器及び第2熱交換器の冷却媒体を共に溶剤とする場合、冷却に使用した溶剤はいずれも上記混合工程における溶剤として用いることができる。 In the above embodiment, the heat exchanging unit has the first heat exchanger and the second heat exchanger, the first heat exchanger uses the solvent used in the mixing unit as a cooling medium, and the second heat exchanger cools. Although the case where the cooling water not used in the mixing unit is used as the medium has been described, a cooling medium used in the mixing unit may be used for both the first heat exchanger and the second heat exchanger. For example, the solvent recovered by the third solvent recovery channel and the fourth solvent recovery channel having a relatively high temperature are used as the cooling medium of the first heat exchanger, and the temperature of the second heat exchanger is relatively low. By using the low first solvent recovery channel and the second solvent recovery channel, solid ashless coal (HPC) can be obtained. Moreover, when using both the cooling medium of a 1st heat exchanger and a 2nd heat exchanger as a solvent, the solvent used for cooling can be used as a solvent in the said mixing process.
また、上記熱交換部が有する熱交換器の数は2に限定されず、1又は3以上であってもよい。 Further, the number of heat exchangers included in the heat exchange unit is not limited to 2, and may be 1 or 3 or more.
また、上記実施形態では、無灰炭の製造方法として第2蒸発工程を備える場合を説明したが、例えば副生炭を利用しない場合、この第2蒸発工程は省略可能である。第2蒸発工程を行わない場合、無灰炭の製造装置は、第2熱交換器及び第4溶剤回収流路を備えなくともよい。 Moreover, in the said embodiment, although the case where a 2nd evaporation process was provided as a manufacturing method of ashless coal was demonstrated, for example, when not using a byproduct coal, this 2nd evaporation process is omissible. When not performing a 2nd evaporation process, the manufacturing apparatus of ashless coal does not need to be equipped with a 2nd heat exchanger and a 4th solvent collection | recovery flow path.
また、上記実施形態では、無灰炭の製造装置の調製部が調製槽を有する構成について説明したが、この構成に限らず、溶剤と石炭との混合ができれば、調製槽を省略してもよい。例えばラインミキサーにより上記混合が完了するような場合には、調製槽を省略して供給管と固液分離部との間にラインミキサーを備える構成としてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the preparation part of the manufacture apparatus of ashless coal demonstrated the structure which has a preparation tank, if not only this structure but mixing of a solvent and coal can be performed, a preparation tank may be abbreviate | omitted. . For example, when the above mixing is completed by a line mixer, the preparation tank may be omitted and a line mixer may be provided between the supply pipe and the solid-liquid separation unit.
また、上記実施形態では、分離工程を連続処理で行う方法を示したが、分離工程を連続処理で行なわず、例えば固液分離部にスラリーを貯留し分離を行うことを繰り返すバッチ処理としてもよい。 In the above-described embodiment, the method of performing the separation step by continuous processing has been described. However, the separation step may not be performed by continuous processing, and for example, batch processing may be performed in which slurry is stored and separated in a solid-liquid separation unit. .
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限
定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
[比較例1]
シミュレーションにより熱交換部で無灰炭を300℃から70℃まで、35℃の冷却水のみを用いて冷却する場合に必要な冷却水の量を算出した。算出において、無灰炭の製造量は10,000kg/hとした。また、冷却水の熱交換器の流出口における温度と流入口における温度との差は10℃とした。
[Comparative Example 1]
The amount of cooling water required for cooling the ashless coal from 300 ° C. to 70 ° C. using only 35 ° C. cooling water was calculated by simulation. In the calculation, the production amount of ashless coal was set to 10,000 kg / h. The difference between the temperature at the outlet of the cooling water heat exchanger and the temperature at the inlet was 10 ° C.
シミュレーションにより得られた必要な冷却水量は82,800kg/hであった。なお、冷却水の流入口と流出口との温度差を10℃としたので、無灰炭を300℃から70℃まで冷却するために必要な熱量は828,000kcal/hである。 The required amount of cooling water obtained by simulation was 82,800 kg / h. Since the temperature difference between the cooling water inlet and outlet is 10 ° C., the amount of heat required to cool the ashless coal from 300 ° C. to 70 ° C. is 828,000 kcal / h.
また、上記シミュレーション結果から算出した無灰炭及び冷却水の温度変化を図2に示す。図2においてグラフの横軸は熱交換部の冷却ゾーンにおける位置(熱交換部の入口からの距離)を表し、左端は熱交換部の入口を意味し、グラフの右端は熱交換部の出口を意味する。 Moreover, the temperature change of the ashless coal calculated from the said simulation result and cooling water is shown in FIG. In FIG. 2, the horizontal axis of the graph represents the position of the heat exchange section in the cooling zone (distance from the inlet of the heat exchange section), the left end means the inlet of the heat exchange section, and the right end of the graph shows the outlet of the heat exchange section. means.
[実施例1]
シミュレーションにより熱交換部で無灰炭を300℃から70℃まで、無灰炭の抽出に用いる溶剤(1−メチルナフタレン)のみを冷却媒体として用いて冷却する場合に必要な溶剤の量及び溶剤の温度上昇を算出した。算出において、無灰炭の製造量は10,000kg/hとした。また、無灰炭の冷却に必要な熱量は比較例1と同じ828,000kcal/hであり、供給する溶剤の温度は35℃とした。なお、冷却ゾーンの長さ(熱交換部の入口と出口との距離)は比較例1と同様とした。
[Example 1]
The amount of solvent and the amount of solvent required for cooling by using only the solvent (1-methylnaphthalene) used for extraction of ashless coal from 300 ° C to 70 ° C and extracting ashless coal in the heat exchange section by simulation The temperature rise was calculated. In the calculation, the production amount of ashless coal was set to 10,000 kg / h. The amount of heat necessary for cooling the ashless coal was 828,000 kcal / h, which was the same as in Comparative Example 1, and the temperature of the solvent supplied was 35 ° C. The length of the cooling zone (distance between the inlet and outlet of the heat exchange unit) was the same as in Comparative Example 1.
シミュレーションの結果、必要な溶剤の量は100,000kg/hであり、溶剤は60℃まで加熱された。また、シミュレーション結果から算出した無灰炭及び溶剤の温度変化を図3に示す。 As a result of the simulation, the amount of the required solvent was 100,000 kg / h, and the solvent was heated to 60 ° C. Moreover, the temperature change of ashless coal and a solvent computed from the simulation result is shown in FIG.
[実施例2]
シミュレーションにより、加熱工程で回収される溶剤を用いて300℃の無灰炭を冷却し、さらに冷却水を用いて無灰炭を70℃まで冷却する場合に、冷却ゾーン全体における溶剤により無灰炭を冷却するゾーン(第1冷却ゾーン)の長さの割合、溶剤の温度上昇、及び必要な冷却水の量を、溶剤の温度上昇が最大となるように算出した。加熱工程で回収される溶剤の温度を120℃、溶剤の量を6,000kg/hとした。また、冷却ゾーンの全体の長さは比較例1と同様とし、また、冷却水により無灰炭を冷却するゾーン(第2冷却ゾーン)における冷却水の流入口における温度は35℃とし、冷却水の流出口における温度と流入口における温度との差は10℃とした。
[Example 2]
According to the simulation, when the ashless coal at 300 ° C. is cooled using the solvent recovered in the heating process and further cooled to 70 ° C. using the cooling water, the ashless coal is cooled by the solvent in the entire cooling zone. The ratio of the length of the zone for cooling (first cooling zone), the temperature rise of the solvent, and the amount of cooling water required were calculated so that the temperature rise of the solvent was maximized. The temperature of the solvent recovered in the heating step was 120 ° C., and the amount of the solvent was 6,000 kg / h. The entire length of the cooling zone is the same as in Comparative Example 1, and the temperature at the cooling water inlet in the zone (second cooling zone) in which ashless coal is cooled with cooling water is 35 ° C. The difference between the temperature at the outlet and the temperature at the inlet was 10 ° C.
シミュレーションの結果、第1冷却ゾーンは、冷却ゾーン全体の25%であり、残り75%が第2冷却ゾーンとなった。また、第1冷却ゾーンを通過する際の無灰炭の温度は250℃であり、溶剤は180℃まで加熱された。また、第2冷却ゾーンで必要となる冷却水の量は、64,800kg/hであった。また、上記シミュレーション結果から算出した無灰炭、溶剤及び冷却水の温度変化を図4に示す。 As a result of the simulation, the first cooling zone was 25% of the entire cooling zone, and the remaining 75% became the second cooling zone. Moreover, the temperature of the ashless coal at the time of passing through the 1st cooling zone was 250 degreeC, and the solvent was heated to 180 degreeC. The amount of cooling water required in the second cooling zone was 64,800 kg / h. Moreover, the temperature change of ashless coal, a solvent, and cooling water computed from the said simulation result is shown in FIG.
[実施例3]
シミュレーションにより、加熱工程及び第2蒸発工程で回収される溶剤を混合して用い、300℃の無灰炭を冷却し、さらに冷却水を用いて無灰炭を70℃まで冷却する場合に、冷却ゾーン全体における第1冷却ゾーンの長さの割合、溶剤の温度上昇、及び必要な冷却水の量を、溶剤の温度上昇が最大となるように算出した。加熱工程で回収される溶剤の温度を120℃、溶剤の量を6,000kg/hとし、第2蒸発工程で回収される溶剤の温度を150℃、溶剤の量を11,000kg/hとした。これらの溶剤を混合することで冷却媒体用の溶剤として、140℃で17,000kg/hの溶剤が得られる。また、冷却ゾーンの全体の長さは比較例1と同様とし、また、第2冷却ゾーンにおける冷却水の熱交換器の流入口における温度は35℃とし、冷却水の熱交換器の流出口における温度と流入口における温度との差は10℃とした。
[Example 3]
In the simulation, when the solvent recovered in the heating step and the second evaporation step is mixed and used, the ashless coal at 300 ° C. is cooled and the ashless coal is cooled to 70 ° C. using cooling water. The ratio of the length of the first cooling zone in the entire zone, the temperature rise of the solvent, and the amount of cooling water required were calculated so as to maximize the temperature rise of the solvent. The temperature of the solvent recovered in the heating step was 120 ° C., the amount of the solvent was 6,000 kg / h, the temperature of the solvent recovered in the second evaporation step was 150 ° C., and the amount of the solvent was 11,000 kg / h. . By mixing these solvents, a solvent of 17,000 kg / h is obtained at 140 ° C. as a solvent for the cooling medium. Further, the entire length of the cooling zone is the same as in Comparative Example 1, and the temperature at the inlet of the cooling water heat exchanger in the second cooling zone is 35 ° C., and at the outlet of the cooling water heat exchanger. The difference between the temperature and the temperature at the inlet was 10 ° C.
シミュレーションの結果、第1冷却ゾーンは、冷却ゾーン全体の15%であり、残り85%が第2冷却ゾーンとなった。また、第1冷却ゾーンを通過する際の無灰炭の温度は210℃であり、溶剤は200℃まで加熱された。また、第2冷却ゾーンで必要となる冷却水の量は、50,400kg/hであった。また、上記シミュレーション結果から算出した無灰炭、溶剤及び冷却水の温度変化を図5に示す。 As a result of the simulation, the first cooling zone was 15% of the entire cooling zone, and the remaining 85% became the second cooling zone. Moreover, the temperature of the ashless coal at the time of passing through the 1st cooling zone was 210 degreeC, and the solvent was heated to 200 degreeC. The amount of cooling water required in the second cooling zone was 50,400 kg / h. Moreover, the temperature change of ashless coal, a solvent, and cooling water computed from the said simulation result is shown in FIG.
[評価]
上記シミュレーション結果を元に、溶剤の回収熱量及び冷却水の低減割合を評価した。
[Evaluation]
Based on the simulation results, the amount of recovered heat of the solvent and the reduction rate of the cooling water were evaluated.
<回収熱量>
溶剤の回収熱量としては、300℃の無灰炭から熱交換工程で回収する熱量と、加熱工程や第2蒸発工程で加熱された溶剤を用いることで各工程から回収する熱量とがある。これらをそれぞれ分けて評価した。
<Recovered heat amount>
The amount of heat recovered from the solvent includes the amount of heat recovered from 300 ° C. ashless coal in the heat exchange step and the amount of heat recovered from each step by using the solvent heated in the heating step or the second evaporation step. These were evaluated separately.
(熱交換工程からの回収効果)
熱交換工程において無灰炭を300℃から70℃まで冷却するために回収が必要な総熱量は828,000kcal/hである。比較例1においてこの総熱量は全て82,800kg/hの冷却水により回収される。各実施例において冷却水の温度変化を10℃で同一としているので、冷却水により回収される熱量は冷却水の量に比例する。このことから、実施例1〜3では、比較例1との冷却水量の比を用いて各実施例において冷却水により回収される熱量を算出し、その熱量を、総熱量である828,000kcal/hから減じた熱量を溶剤の回収熱量とした。この溶剤が回収した熱量によって加熱工程で必要となる熱量は低減される。この回収熱量による低減割合を熱回収を行わない場合の加熱工程での必要熱量を基準として算出した。結果を表1に示す。
(Recovery effect from heat exchange process)
The total amount of heat that needs to be recovered in order to cool the ashless coal from 300 ° C. to 70 ° C. in the heat exchange step is 828,000 kcal / h. In Comparative Example 1, all of this total heat is recovered by 82,800 kg / h of cooling water. In each embodiment, since the temperature change of the cooling water is the same at 10 ° C., the amount of heat recovered by the cooling water is proportional to the amount of the cooling water. From this, in Examples 1 to 3, the amount of heat recovered by the cooling water in each Example is calculated using the ratio of the amount of cooling water to Comparative Example 1, and the amount of heat is calculated as 828,000 kcal / The amount of heat subtracted from h was taken as the solvent recovery heat amount. The amount of heat required in the heating step is reduced by the amount of heat recovered by the solvent. The reduction ratio due to the recovered heat amount was calculated based on the necessary heat amount in the heating process when heat recovery was not performed. The results are shown in Table 1.
(加熱工程及び第2蒸発工程からの回収効果)
実施例2では加熱工程で回収される溶剤を用いる。また、実施例3では加熱工程及び第2蒸発工程で回収される溶剤を用いる。これらの溶剤は、各工程で加熱されているため、温度が高い。実施例2及び実施例3においては、この温度上昇した溶剤が持つ熱量によっても加熱工程で必要となる熱量は低減される。この加熱工程及び第2蒸発工程で加熱された溶剤により回収される熱量と、熱回収を行わない場合の加熱工程での必要熱量に対する上記回収熱量による低減割合とを算出した。結果を表1に示す。なお、実施例1及び比較例1では加熱工程及び第2蒸発工程の熱量は回収されないため、この回収熱量及び低減割合は共に0である。
(Recovery effect from heating process and second evaporation process)
In Example 2, the solvent recovered in the heating process is used. In Example 3, the solvent recovered in the heating step and the second evaporation step is used. Since these solvents are heated in each step, the temperature is high. In Example 2 and Example 3, the amount of heat required in the heating step is reduced also by the amount of heat of the solvent whose temperature has increased. The amount of heat recovered by the solvent heated in the heating step and the second evaporation step, and the reduction ratio due to the recovered heat amount with respect to the required amount of heat in the heating step when heat recovery is not performed were calculated. The results are shown in Table 1. In Example 1 and Comparative Example 1, since the heat amount of the heating step and the second evaporation step is not recovered, both the recovered heat amount and the reduction rate are 0.
(合計回収効果)
上記熱交換工程から回収する熱量による低減割合と、加熱工程及び第2蒸発工程から回収する熱量による低減割合との合計を、回収効果の合計として算出した。結果を表1に示す。
(Total collection effect)
The sum of the reduction ratio due to the amount of heat recovered from the heat exchange step and the reduction ratio due to the amount of heat recovered from the heating step and the second evaporation step was calculated as the total recovery effect. The results are shown in Table 1.
<冷却水の低減割合>
冷却水の低減割合は、比較例1を基準とし、比較例1の冷却水の流量に対して低減された冷却水の流量の比を算出した。結果を表1に示す。
<Reduction ratio of cooling water>
The reduction ratio of the cooling water was calculated based on the ratio of the cooling water flow rate reduced with respect to the cooling water flow rate of Comparative Example 1 with Comparative Example 1 as a reference. The results are shown in Table 1.
表1の結果より、実施例1〜3のシミュレーション結果によれば比較例1のシミュレーション結果に比べて無灰炭の冷却に必要な冷却水の量が低減でき、また無灰炭の熱量が溶剤に回収できている。これに対し、比較例1では冷却媒体として溶剤を用いないため、冷却水の使用量が低減できず、また無灰炭の熱量を回収して再利用することができない。以上から、冷却媒体として溶剤を用いることで、無灰炭の冷却に必要な冷却水の低減及び無灰炭の熱量の再利用ができることが分かる。 From the results of Table 1, according to the simulation results of Examples 1 to 3, the amount of cooling water required for cooling the ashless coal can be reduced compared to the simulation results of Comparative Example 1, and the calorific value of the ashless coal is the solvent. Can be recovered. On the other hand, in Comparative Example 1, since no solvent is used as the cooling medium, the amount of cooling water used cannot be reduced, and the heat of ashless coal cannot be recovered and reused. From the above, it can be seen that by using a solvent as the cooling medium, it is possible to reduce the cooling water necessary for cooling the ashless coal and to reuse the heat quantity of the ashless coal.
また、実施例2及び実施例3の結果から、加熱工程及び第2蒸発工程での加熱により熱量を有する溶剤を熱交換工程を経て加熱工程で用いることで、無灰炭の熱量に加え、各工程で加熱により消費される熱量の一部を再利用することができ、さらに熱回収効果を高められることが分かる。中でも実施例3では、第2蒸発工程で回収される溶剤の量が比較的多いので新たに供給する溶剤の使用量を特に低減できる上に、実施例1と同等の合計回収効果が得られることが分かる。 Moreover, from the results of Example 2 and Example 3, in addition to the calorific value of ashless coal by using a solvent having a calorific value by heating in the heating step and the second evaporation step in the heating step, It can be seen that a part of the heat consumed by heating in the process can be reused, and the heat recovery effect can be further enhanced. In particular, in Example 3, since the amount of the solvent recovered in the second evaporation step is relatively large, the amount of newly supplied solvent can be particularly reduced, and a total recovery effect equivalent to that in Example 1 can be obtained. I understand.
以上説明したように、本発明の無灰炭の製造方法及び製造装置は、無灰炭の冷却に必要な冷却水の低減及び無灰炭の熱量の再利用ができる。従って、本発明の無灰炭の製造方法及び製造装置を用いることで、冷却水の使用及びスラリーの加熱熱量に伴う無灰炭の製造コストを低減できる。 As described above, the method and apparatus for producing ashless coal according to the present invention can reduce the cooling water necessary for cooling the ashless coal and reuse the heat quantity of the ashless coal. Therefore, by using the method and apparatus for producing ashless coal of the present invention, the production cost of ashless coal associated with the use of cooling water and the heat of heating of the slurry can be reduced.
1 石炭供給部
2 溶剤供給部
3 混合部
31 調製槽
31a 撹拌機
4 ポンプ
5 加熱部
51 予熱器
52 抽出槽
52a 撹拌機
6 固液分離部
7 第1溶剤分離部
8 第2溶剤分離部
9 熱交換部
91 第1熱交換器
92 第2熱交換器
100 冷却媒体供給流路
101 第1溶剤回収流路
102 第2溶剤回収流路
103 第3溶剤回収流路
104 第4溶剤回収流路
101a、102a、103a、104a 熱交換器
110 冷却媒体送出流路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記混合工程で得られるスラリーを加熱する工程と、
上記加熱工程で得られる石炭成分が溶剤に溶解した溶液をスラリーから分離する工程と、
上記分離工程で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる工程と、
上記蒸発工程で得られる液状の無灰炭を冷却媒体と熱交換する工程と
を備え、
上記熱交換工程における冷却媒体を上記混合工程における溶剤として用いる無灰炭の製造方法。 Mixing coal and solvent;
Heating the slurry obtained in the mixing step,
Separating the solution in which the coal component obtained in the heating step is dissolved in a solvent from the slurry;
Evaporating the solvent from the solution separated in the separation step;
A step of heat-exchanging the liquid ashless coal obtained in the evaporation step with a cooling medium,
The manufacturing method of ashless coal which uses the cooling medium in the said heat exchange process as a solvent in the said mixing process.
上記回収工程で回収した溶剤を上記熱交換工程の冷却媒体として用いる請求項1に記載の無灰炭の製造方法。 A step of recovering the solvent in the heating step, the separation step, or the evaporation step;
The method for producing ashless coal according to claim 1, wherein the solvent recovered in the recovery step is used as a cooling medium in the heat exchange step.
上記混合部で得られるスラリーを加熱する加熱部と、
上記加熱部で得られる石炭成分が溶剤に溶解した溶液をスラリーから分離する固液分離部と、
上記固液分離部で分離した上記溶液から溶剤を蒸発させる溶剤分離部と、
上記溶剤分離部で得られる液状の無灰炭を冷却媒体と熱交換する熱交換部と、
上記熱交換部で熱交換後の冷却媒体を上記混合部へ供給する冷却媒体送出流路と
を備える無灰炭の製造装置。 A mixing section for mixing coal and solvent;
A heating unit for heating the slurry obtained in the mixing unit;
A solid-liquid separation unit for separating the solution obtained by dissolving the coal component obtained in the heating unit in a solvent from the slurry;
A solvent separation unit for evaporating the solvent from the solution separated by the solid-liquid separation unit;
A heat exchanging unit that exchanges heat between the liquid ashless coal obtained in the solvent separation unit and a cooling medium;
An apparatus for producing ashless coal, comprising: a cooling medium delivery flow path for supplying the cooling medium after heat exchange in the heat exchange section to the mixing section.
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