JP2874777B2 - 石炭の液化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石炭の液化方法に関し、詳細には褐炭等石
炭粉末を水素添加してナフサ等の油分を得る方法におい
て、水添・蒸留後得られる蒸留残渣を有効に利用する石
炭の液化方法に関する。

（従来の技術） 従来、石炭の液化方法は、原料石炭、触媒及び溶剤を
含む混合体を、水添し、蒸留してナフサ、中質油、及
び、蒸留残渣（灰分等の不溶分の他に油成分の重質液化
物を含有している混合物）を分離して得、該蒸留残渣か
ら脱灰処理して灰分等を分離して重質液化物を得るもの
である。或いは、更に該重質液化物を２次水添し、蒸留
してナフサを得るものである。

上記脱灰処理には、溶剤脱灰法が採用され、第２図に
示す如く蒸留残渣に溶剤を添加し、高温高圧下で蒸留残
渣中の重質液化物を溶解・抽出し、沈降槽（１）で灰分
等を沈降させ、灰分等が濃縮されたスラリ（以降、灰分
濃縮スラリという）と、灰分等を殆ど含まない上澄み液
（即ち、重質液化物溶解液）とに分離する方法によって
行われている。分離された上澄み液は沈降槽（１）上部
から取出され、灰分濃縮スラリは沈降槽（１）下部から
抜き出される。

かかる脱灰処理方法において、蒸留残渣に添加する溶
剤（以降、脱灰溶剤という）としては、その沸点が低い
もの程、灰分の凝集が生じ易くなるので、灰分等が沈降
し易くなり、そのため脱灰率が高くなる。それ故に、脱
灰率を高めるためには、比較的低沸点のものを使用する
のがよいとされている。例えば、オーストラリア特許52
611号には、沸点154℃以下の脱灰溶剤を用いる脱灰処理
方法が開示されている。尚、脱灰率とは、（灰分濃縮ス
ラリ中の灰分量／蒸留残渣中の灰分量）×100（％）の
値である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、沸点154℃以下の脱灰溶剤を用いる場
合は、溶剤の抽出能が低いので重質液化物中の比較的重
質な組成物が未溶解のまま残留し、灰分粒子の表面に存
在する。かかる未溶解残留物は、脱灰処理温度では軟化
溶融状態であり、接着性を有する物質（以降、融着性物
質という）である。故に、各灰分粒子は該融着性物質に
より接着された状態で凝集し、沈降する。その結果、沈
降槽下部に灰分濃縮スラリが溜まり、灰分を含む該未溶
解物はさらに成長し塊状、或いは、極めて高粘度層を形
成する。そのため、この灰分濃縮スラリを沈降槽下部か
ら抜き出す際、沈降槽の抜き出し口やそれに接続された
配管の中に未溶解物が詰まり、灰分濃縮スラリの抜き出
し（以降、スラリ抜き出しという）が出来なくなった
り、安定して該抜き出しを行うことが極めて困難になっ
たりする。

このように沸点154℃以下の脱灰溶剤を用いる脱灰処
理方法は、脱炭率は高くなるが、安定してスラリ抜き出
しを行うことが極めて困難になるという問題点がある。

但し、沸点154℃以下の溶剤であっても、トルエン等
のように芳香族性の高い溶剤は抽出能が高いので、かか
る低沸点・高芳香族性溶剤を脱灰溶剤に用いた場合は比
較的安定してスラリ抜き出しを行うことができるように
なる。

ところが、かかる低沸点・高芳香族性溶剤を脱灰溶剤
として用いる方法（以降、Ａ法という）では、かかる溶
剤は石炭液化プロセスの中で少ししか発生（自生）しな
いので、脱灰溶剤をプロセスの系外から別途準備しなけ
ればならないという問題点がある。この問題点は石炭液
化プロセスの複雑化だけでなく、経済性の低下に繋がる
ので、深刻な問題点である。

又、蒸留残渣中の重質液化物の性状は種々変化するの
で、脱灰溶剤としては該性状変化に対応し得るものでな
ければならない。しかし、低沸点・高芳香族性溶剤は、
該性状によっては脱灰率および／又は描出能が低下する
ため、低沸点・高芳香族性溶剤を脱灰溶剤として用いる
Ａ法の場合は、重質液化物の性状変化に対応し得ないと
いう問題点もある。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は従来のものがもつ以上のような問題点を
解消し、脱灰溶剤を全て石炭液化プロセス系内から得る
ことができ、又、常に高水準の脱炭率を確保でき、更
に、安定してスラリ抜き出しを行うことができる石炭の
液化方法を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は次のような構
成の石炭の液化方法としている。

即ち、本発明に係る石炭の液化方法は、原料石炭、触
媒及び溶剤を含む混合体を、水添し、蒸留してナフサ、
中質油及び蒸留残渣を分離して得、該蒸留残渣を溶剤で
脱灰処理して灰分等の不溶物を合むスラリと、重質液化
物溶解液とに分離し、該重質液化物溶解液から溶剤を分
離して重質液化物を得、或いは更に該重質液化物を２次
水添し、蒸留してナフサ及び中質油を得る石炭の液化方
法において、前記ナフサから平均沸点:155〜220℃、酸
素含有量:5wt％以下，望ましくは4wt％以下、且つ芳香
族炭素と全炭素との比:0.2〜0.6に調整された溶剤を
得、該溶剤を用いて前記脱灰処理を行うことを特徴とす
る石炭の液化方法である。

（作用） 本発明に係る石炭の液化方法は、以上説明したよう
に、水添後の蒸留で得られるナフサから平均沸点:155〜
220℃、酸素合有量:5wt％以下，望ましくは4wt％以下、
且つ芳香族炭素と全炭素との比:0.2〜0.6に調整された
溶剤を得、該溶剤を用いて脱灰処理を行うようにしてい
る。

かかる脱灰溶剤は、Ａ法に係る低沸点・高芳香族性溶
剤と異なり、芳香族炭素と全炭素との比（以降、芳香族
性指数という）が中程度であり、比較的芳香族性が小さ
いので、水添で生成される液化油から蒸留で多量に得ら
れる。故に、脱灰溶剤を石炭液化プロセス系内から全て
得ることができ、プロセス系外から別途準備する必要が
ない。但し、芳香族性係数を小さくするだけでは、抽出
能減少作用を有する飽和炭化水素の割合が多くなるた
め、安定してスラリ抜き出しを行うことが難しくなる
が、同時に溶剤の平均沸点を高くする事により、後述の
如く抽出能が大幅に向上するので、安定してスラリ抜き
出しを行うことができるようにし得る。

また、かかる脱灰溶剤は、Ａ法に係る低沸点・高芳香
族性溶剤に比較し、沸点が高いので、溶剤の抽出能が高
く、重質液化物中の比較的重質な組成物をも溶解し、そ
のため融着性物質が残留しない。その結果、灰分を主成
分とする各未溶解粒子は接着されない状態で凝集し、沈
降し、沈降槽下部に灰分濃縮スラリとなって溜まる。こ
のスラリ中の未溶解粒子は凝集しているが、融着性物質
により接着されたものではないので、容易に灰分の凝集
を解除し、個々の粒子に分離することができ、そのため
灰分濃縮スラリを流動性の優れたものにし得る。それ
故、灰分濃縮スラリを沈降槽下部から抜き出す際、沈降
槽の抜き出し口やそれに接続された配管を閉塞すること
なく、安定してスラリ抜き出しを行うことができるよう
になる。但し、平均沸点を高くするだけでは、脱灰率が
低下することになるが、同時に溶剤中の酸素含有量を低
くすることにより、後述の如く脱灰率が高くなるので、
Ａ法による場合と同水準もしくはそれ以上の脱灰率を確
保し得る。

更に、かかる脱灰溶剤は、酸素含有量が低いので、下
記の如く脱灰率が高くなる。即ち、溶剤中の酸素は、酸
素含有化合物として存在し、その化合物の殆どはフェノ
ールやクレゾール等のようなフェノール類である。かか
る酸素含有化合物は、脱灰率を低下させる作用があり、
その程度は酸素含有化合物の量および該化合物中の酸素
量の関数であるので、溶剤中の酸素含有量に比例するこ
とになる。故に、溶剤中の酸素含有量を低くすると、脱
灰率が高くなる。但し、酸素含有量を低くするだけで
は、抽出能が低下し、安定してスラリ抜き出しを行うこ
とが難しくなるが、同時に溶剤の平均沸点を高くしてい
るので、前述の如く抽出能が大幅に向上し、安定してス
ラリ抜き出しを行うことができるようになる。

以上説明したように、本発明に係る石炭の液化方法
は、脱灰溶剤の芳香族性指数を小さくするだけでなく、
同時に酸素含有量を低くし、且つ平均沸点を高くする事
により、かかる溶剤諸元の短所を互いに補完しながら、
長所を相乗的に発揮させるものである。それ故総合的に
は、脱灰溶剤を全てプロセス系内から得ることができる
だけでなく、常に高水準の脱灰率を確保し得、且つ安定
してスラリ抜き出しを行うことができるようになるので
ある。更に、常に高水準の脱灰率を確保し得るため、重
質液化物の性状変化に対応し得るようになるのである。

前記溶剤中の酸素含有量に関し、これが5wt％を超え
ると、第４図の試験結果に示す如く、脱灰処理・溶剤回
収後の重質液化物中灰分濃度が急激に増大し、充分な脱
灰率を確保し得なくなるので、酸素含有量は5wt％以下
にする必要がある。更に、4wt％以下ではＡ法による場
合と同等もしくはそれ以上の高水準の脱灰率が安定して
得られるので、4wt％以下にしたほうが望ましい。尚、
上記第４図の試験での脱灰処理は、脱灰温度:250℃，蒸
留残渣量（wt）／脱灰溶剤量（wt）:1/4,静置時間（即
ち、重質液化物を当該温度で攪拌抽出し、攪拌停止後の
経過時間）:5分の脱灰条件で、脱灰溶剤中の酸素含有量
をパラメータとして行ったものである。

溶剤の平均沸点に関し、これが220℃を超えると、灰
分等の沈降速度の低下に起因して充分な脱灰率が得られ
なくなり、一方155℃未満では抽出能が低下し、安定し
てスラリ抜き出しを行うことが難しくなるので、平均沸
点は155〜220℃にする必要がある。尚、160〜180℃では
確実に脱灰率を高くし得るようになるので、160〜180℃
にした方が望ましい。

芳香族性炭素量に関し、これが0.6超の場合はかなり
高芳香族性の溶剤であり、そのため水添生成物の液化油
から蒸留で溶剤を多量に得ることが難しくなり、一方0.
2未満になると抽出能が低下し、安定してスラリ抜き出
しを行うことが難しくなるので、芳香族性指数は0.2〜
0.6にする必要がある。尚、0.5以下ではより確実に安定
してスラリ抜き出しを行うことができ、0.3以上のもの
はより確実に蒸留で多量に得られるようになるので、0.
3〜0.5にした方が望ましい。

尚、本発明に係る石炭の液化方法は、１段液化法に限
定されるものではなく、２段液化法あるいは３段以上の
液化法の場合も含むものである。例えば、２段液化法の
場合は、１段目では水添（即ち１次水添）、蒸留してナ
フサ、中質油及び蒸留残渣を得、該蒸留残渣を脱灰処理
して重質液化物溶解液を得、該重質液化物溶解液から溶
剤を分離して重質液化物を得、２段目では該重質液化物
を水添（即ち２次水添）し、蒸留してナフサ及び中質油
を得ることになるが、２段目で得られるナフサから溶剤
を得、該溶剤を上記脱灰処理に用いてもよいし、１段目
で得られるナフサから溶剤を得、該溶剤を上記脱灰処理
に用いてもよい。

又、上記の如く本発明において、脱灰溶剤を得るため
に対象とするナフサは、１段目で得られるナフサに限定
されるものではなく、２段以上の液化法の場合は２段目
以上で得られるナフサも対象となり得るものである。

（実施例） 第１実施例 粉砕及び脱水されたモーウェル褐炭、触媒及び溶剤と
の混合体を、１次水添し、蒸留してナフサ、中質油及び
蒸留残渣に分離した。

上記ナフサから平均沸点:160℃、酸素含有量:0.8wt
％、芳香族性指数:0.46の溶剤を得、これを脱灰溶剤と
して準備した。尚、該溶剤は多量に得ることができた。

前記蒸留後の蒸留残渣を粉砕後沈降槽に移し、この蒸
留残渣に対し、上記ナフサから得た脱灰溶剤を４倍量添
加し、250℃にし、攪拌しつつ蒸留残渣中の重質液化物
を溶解・抽出した後、攪拌を停止し沈降槽内で灰分等を
沈降させ、５分後にスラリと、上澄み液とに分離した。
尚、この抽出・沈降・分離はバッチ処理法で行った。

沈降槽上部から取出した上澄み液から溶剤を分離して
重質液化物を得たところ、その結果、蒸留残渣中に存在
していた重質液化物の85％に相当する重質液化物が得ら
れた。即ち、重質液化物の回収率は85％であった。この
値は、Ａ法による場合のその値に比較して高い。

一方、上澄み液から回収した重質液化物中の灰分含有
率は5000ppmであり、脱灰率は96.3％であった。この脱
灰率の値は、Ａ法による同一処理の場合のその値と同水
準である。

次いで、沈降槽下部から灰分濃縮スラリの抜き出しを
行った。このとき、灰分濃縮スラリは優れた流動性を有
し、沈降槽の抜き出し口やそれに接続された配管を閉塞
することなく、安定してスラリを抜き出すことができ
た。

第２実施例 第１実施例の場合と異なり、第３図に示す如き抽出槽
（２）および沈降槽（３）を有する連続装置を用いて、
重質液化物の抽出・灰分等の沈降・分離を連続して行っ
た。沈降槽（３）における液上昇速度は13cm/minとし
た。かかる点を除き、第１実施例の場合と同様の方法で
石炭の液化を実施した。

その結果、上澄み液から回収された重質液化物の回収
率は80％、重質液化物中の灰分含有率は2000ppmであ
り、脱灰率は98.5％であった。

又、沈降槽（３）下部に分離された灰分濃縮スラリは
優れた流動性を有し、沈降槽（３）の抜き出し口やそれ
に接続された配管を閉塞することなく、安定してスラリ
を抜き出すことができた。

第３実施例 第１実施例の場合と異なる点は、ナフサから種々の平
均沸点の脱灰溶剤を得、これらを用いて脱灰処理を行っ
たことである。即ち、ナフサから平均沸点:130〜220
℃、酸素含有量:4wt％以下、芳香族性指数:0.2〜0.6の
各種溶剤を得、これらを脱灰溶剤として脱灰処理を行っ
た。

かかる点を除き、第１実施例の場合と同様の方法で石
炭の液化を実施した。

その結果を、脱灰処理溶剤の沸点と上澄み液中の灰分
含有率との関係にして第１図に示す。

第１図から判るように、溶剤の平均沸点が高い程、灰
分含有率が高くなり、脱灰率が低下している。

沸点:220℃の溶剤の場合は、灰分含有率が1.3％とな
っており、220℃超の溶剤の場合は充分な脱灰率が得ら
れなくなることが判る。

又、沸点:155℃未満では、脱灰率が向上したが、抽出
能が低下したため、沈降槽下部に分離された灰分濃縮ス
ラリは灰分が塊状となり、流動性が無いものになった。
そのため、沈降槽下部からのスラリ抜き出しの際、沈降
槽の抜き出し口やそれに接続された配管が閉塞され、安
定してスラリを抜き出すことができなかった。

（発明の効果） 本発明に係る石炭の液化方法によれば、脱灰溶剤を全
て石炭液化プロセス系内から得ることができ、又、常に
高水準の脱灰率を確保でき、更に、安定してスラリ抜き
出しを行うことができるようになる。従って、石炭液化
プロセスの複雑化および経済性劣下やスラリ抜き出し上
のトラブルを招くことなく、高脱灰率の石炭液化を行う
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第３実施例に係る脱灰溶剤の沸点と上澄み液
中の灰分含有率との関係を示す図、第２図は、脱灰処理
工程を示すフローチャートの概要図、第３図は、第２実
施例に係る脱灰処理工程を示すフローチャートの概要
図、第４図は、溶剤中の酸素濃度と溶剤回収後の重質液
化物中の灰分濃度との関係を示す図である。 （１）……沈降槽 （２）……抽出槽 （３）……沈降槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 コスモ石油株式会社 東京都港区芝浦１丁目１番１号 (72)発明者 大隅 修 兵庫県神戸市垂水区多聞台１丁目２番10 号 (72)発明者 隅田 修一郎 兵庫県神戸市北区筑紫が丘８丁目６番地 の９ (72)発明者 平野 龍夫 兵庫県宝塚市高司３丁目３番20―605 (72)発明者 増田 薫 兵庫県神戸市垂水区高丸７丁目３―５― 513 (72)発明者 永江 信一 兵庫県神戸市東灘区北青木２丁目10― ６，Ｗ6712 (72)発明者 奥山 憲幸 兵庫県神戸市灘区篠原伯母野山町２―３ ―１ (56)参考文献 特開 昭59−84977（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C10G 1/06,1/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原料石炭、触媒及び溶剤を含む混合体を、
   水添し、蒸留してナフサ、中質油及び蒸留残渣を分離し
   て得、該蒸留残渣を溶剤で脱灰処理して灰分等の不溶物
   を含むスラリと、重質液化物溶解液とに分離し、該重質
   液化物溶解液から溶剤を分離して重質液化物を得、或い
   は更に該重質液化物を２次水添し、蒸留してナフサ及び
   中質油を得る石炭の液化方法において、前記ナフサから
   平均沸点:155〜220℃、酸素含有量:5wt％以下，望まし
   くは4wt％以下、且つ芳香族炭素と全炭素との比:0.2〜
   0.6に調整された溶剤を得、該溶剤を用いて前記脱灰処
   理を行うことを特徴とする石炭の液化方法。