JP2958725B2 - 石炭とプラスチックの同時液化方法 - Google Patents
石炭とプラスチックの同時液化方法Info
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、石炭とプラスチックの
同時液化方法に関し、さらに詳しくは、オクタン価が高
く軽質留分の割合が高い燃料として好適な液体油分およ
び化学原料として好適な脂肪族系炭化水素例えばアルカ
ンやアルケン等を多量に含有する液化油を得ることがで
きる石炭とプラスチックの同時液化方法に関するもので
ある。
同時液化方法に関し、さらに詳しくは、オクタン価が高
く軽質留分の割合が高い燃料として好適な液体油分およ
び化学原料として好適な脂肪族系炭化水素例えばアルカ
ンやアルケン等を多量に含有する液化油を得ることがで
きる石炭とプラスチックの同時液化方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来技術】石炭またはプラスチックを単独で液化する
方法としては、従来、以下の３とおりの方法が知られて
いる。 (a) 石炭を４００〜６００°Ｃの反応温度、最高７００
気圧の圧力下で水素と反応させて液化する方法。
方法としては、従来、以下の３とおりの方法が知られて
いる。 (a) 石炭を４００〜６００°Ｃの反応温度、最高７００
気圧の圧力下で水素と反応させて液化する方法。
【０００３】(b) プラスチックを、窒素雰囲気中、常圧
または減圧下、昇温しながら熱分解させて、液化する方
法。 (c)石炭を８００〜１４００°Ｃの反応温度、２０〜３
０気圧の圧力下でガス化して合成ガスを製造し、この合
成ガスを反応させて炭化水素を合成する方法。 しかしながら、上記(a)の方法では、高価な水素を多量
に使用し、ガスや有機物残渣等の生成量が多くてオイル
分の生成収率が低く、また高価な触媒を多量に添加する
必要があって、液化油の製造コストが嵩むという欠点が
あり、また得られた液化油は、石油と比較した場合、芳
香族系炭化水素の含有比率が高く、さらにまた、石炭の
水素による水素化反応は、発熱反応であるために、反応
の際に、液化反応器を冷却する設備を必要とする欠点が
あった。
または減圧下、昇温しながら熱分解させて、液化する方
法。 (c)石炭を８００〜１４００°Ｃの反応温度、２０〜３
０気圧の圧力下でガス化して合成ガスを製造し、この合
成ガスを反応させて炭化水素を合成する方法。 しかしながら、上記(a)の方法では、高価な水素を多量
に使用し、ガスや有機物残渣等の生成量が多くてオイル
分の生成収率が低く、また高価な触媒を多量に添加する
必要があって、液化油の製造コストが嵩むという欠点が
あり、また得られた液化油は、石油と比較した場合、芳
香族系炭化水素の含有比率が高く、さらにまた、石炭の
水素による水素化反応は、発熱反応であるために、反応
の際に、液化反応器を冷却する設備を必要とする欠点が
あった。
【０００４】つぎに、上記(b)の方法では、脂肪族系炭
化水素例えばアルカンやアルケンが液化生成物として得
られるが、熱分解に大量の熱を必要とし、この熱は原料
プラスチックを一部燃焼させるか、あるいは外部熱源か
ら供給する必要があり、さらに、オイル分の生成収率が
低くまた重質留分の割合が多く、したがって、製造コス
トが嵩むという欠点があった。
化水素例えばアルカンやアルケンが液化生成物として得
られるが、熱分解に大量の熱を必要とし、この熱は原料
プラスチックを一部燃焼させるか、あるいは外部熱源か
ら供給する必要があり、さらに、オイル分の生成収率が
低くまた重質留分の割合が多く、したがって、製造コス
トが嵩むという欠点があった。
【０００５】さらに、上記(c)の方法では、上記(a)の方
法と比較した場合、オイル分の生成収率が高く、生成液
化油において、脂肪族炭化水素特にアルカンやアルケン
の含有比率が高く、化学原料として使用するうえで好ま
しいが、合成ガスの製造と合成ガスの反応という２段階
の反応プロセスを包含するために、製造プロセスが煩雑
となり、しかも、石炭をガス化する際に大量の酸素を供
給し石炭を部分酸化するために、上記(a)の方法に比べ
液体燃料の製造コストがさらに嵩み、また上記(c)の方
法で得られた液化油は、オクタン価の低い油分が多いの
で、さらに、異性化、アルキル化等のアップグレーデイ
ングによりオクタン価を高める必要があるという問題点
があった。
法と比較した場合、オイル分の生成収率が高く、生成液
化油において、脂肪族炭化水素特にアルカンやアルケン
の含有比率が高く、化学原料として使用するうえで好ま
しいが、合成ガスの製造と合成ガスの反応という２段階
の反応プロセスを包含するために、製造プロセスが煩雑
となり、しかも、石炭をガス化する際に大量の酸素を供
給し石炭を部分酸化するために、上記(a)の方法に比べ
液体燃料の製造コストがさらに嵩み、また上記(c)の方
法で得られた液化油は、オクタン価の低い油分が多いの
で、さらに、異性化、アルキル化等のアップグレーデイ
ングによりオクタン価を高める必要があるという問題点
があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、石炭
とプラスチックを同時に液化する方法を提供し、合わせ
て、上記した従来の石炭またはプラスチックを単独で液
化する方法と比較して、水素および触媒の添加量が少な
く、かつ簡単な製造プロセスにより、オクタン化の高い
また軽質留分の割合の高い油分および脂肪族炭化水素特
にアルカンやアルケンを多量に含有する液化油を安価に
製造することのできる方法を提供することである。
とプラスチックを同時に液化する方法を提供し、合わせ
て、上記した従来の石炭またはプラスチックを単独で液
化する方法と比較して、水素および触媒の添加量が少な
く、かつ簡単な製造プロセスにより、オクタン化の高い
また軽質留分の割合の高い油分および脂肪族炭化水素特
にアルカンやアルケンを多量に含有する液化油を安価に
製造することのできる方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、上記課
題は、石炭とプラスチックを、反応温度３５０〜５００
°Ｃ、圧力５０〜３５０気圧の下で、触媒の存在下、水
素雰囲気中で同時に分解させることを特徴とする石炭と
プラスチックの同時液化方法によって解決される。
題は、石炭とプラスチックを、反応温度３５０〜５００
°Ｃ、圧力５０〜３５０気圧の下で、触媒の存在下、水
素雰囲気中で同時に分解させることを特徴とする石炭と
プラスチックの同時液化方法によって解決される。
【０００８】本発明において、石炭とプラスチックの重
量比は、石炭とプラスチックの種類により異なり、任意
でよいが、好ましくは、石炭／プラスチックの重量比で
３９／１〜５／３５とするのがよく、原理的には、石炭
の水素による水素化反応の発熱量とプラスチックの熱分
解反応に必要な熱量とが相殺するように混合するのが最
適である。
量比は、石炭とプラスチックの種類により異なり、任意
でよいが、好ましくは、石炭／プラスチックの重量比で
３９／１〜５／３５とするのがよく、原理的には、石炭
の水素による水素化反応の発熱量とプラスチックの熱分
解反応に必要な熱量とが相殺するように混合するのが最
適である。
【０００９】反応温度および反応圧力は、原料とする石
炭とプラスチックの種類により幾分異なるが、通常、３
５０〜５００°Ｃの範囲、５０〜３５０気圧の範囲であ
る。本発明において、石炭は、歴青炭、亜歴青炭または
かっ炭のいずれであってもよい。本発明のおいて、プラ
スチックは、重合しうる材料または高分子材料を重合ま
たは加工の特定の段階で流動成形し、軟質もしくは硬質
固体あるいは気泡体としたものであれば、特に限定され
ず、廃プラスチックも対象として適している。
炭とプラスチックの種類により幾分異なるが、通常、３
５０〜５００°Ｃの範囲、５０〜３５０気圧の範囲であ
る。本発明において、石炭は、歴青炭、亜歴青炭または
かっ炭のいずれであってもよい。本発明のおいて、プラ
スチックは、重合しうる材料または高分子材料を重合ま
たは加工の特定の段階で流動成形し、軟質もしくは硬質
固体あるいは気泡体としたものであれば、特に限定され
ず、廃プラスチックも対象として適している。
【００１０】触媒としては鉄−イオウ系触媒を使用する
が、鉄−イオウ系触媒として、具体的には、ＦｅＳ2 ，
Ｆｅ2 Ｏ3 ＋Ｓ，Ｆｅ（ＯＨ）2 ＋Ｓ，赤泥＋Ｓおよび
鉄鉱石＋Ｓ等が挙げられる。これら鉄−イオウ系触媒の
添加量は、好ましくは、原料の石炭当たり０．１〜１０
ｗｔ％とするのがよい。
が、鉄−イオウ系触媒として、具体的には、ＦｅＳ2 ，
Ｆｅ2 Ｏ3 ＋Ｓ，Ｆｅ（ＯＨ）2 ＋Ｓ，赤泥＋Ｓおよび
鉄鉱石＋Ｓ等が挙げられる。これら鉄−イオウ系触媒の
添加量は、好ましくは、原料の石炭当たり０．１〜１０
ｗｔ％とするのがよい。
【００１１】本発明において、好ましくは、石炭の液化
で得られる液化油の一部をプラスチックの熱分解で生成
するアルカンやアルケン類でアルキル化して、最終生成
液化油において、オクタン価の高い炭化水素の含有率を
高めるため、プラスチックの種類によっては、アルキル
化触媒を鉄−イオウ触媒とともに用いるのが有効であ
る。
で得られる液化油の一部をプラスチックの熱分解で生成
するアルカンやアルケン類でアルキル化して、最終生成
液化油において、オクタン価の高い炭化水素の含有率を
高めるため、プラスチックの種類によっては、アルキル
化触媒を鉄−イオウ触媒とともに用いるのが有効であ
る。
【００１２】アルキル化触媒としては、、シリカ−アル
ミナ触媒、固形リン酸触媒、塩化アルミニウム、塩化水
素、フッ化水素およびアルミナからなる群から選択され
る一種または複数種の触媒が用いられる。アルキル化触
媒の添加量は、好ましくは、原料のプラスチック当たり
０．０１〜２０ｗｔ％とするのがよいが、あるいは、反
応器内へ一定量封入した形でも使用できる。
ミナ触媒、固形リン酸触媒、塩化アルミニウム、塩化水
素、フッ化水素およびアルミナからなる群から選択され
る一種または複数種の触媒が用いられる。アルキル化触
媒の添加量は、好ましくは、原料のプラスチック当たり
０．０１〜２０ｗｔ％とするのがよいが、あるいは、反
応器内へ一定量封入した形でも使用できる。
【００１３】以下、図面を参照しながら、本発明の工程
について説明する。図１は、本発明の石炭とプラスチッ
クの同時液化方法の一例を示す工程図である。石炭１
は、循環溶剤５および触媒４とスラリー状に混合され、
水素３とともに予熱器６を経て反応器７に送られる。
について説明する。図１は、本発明の石炭とプラスチッ
クの同時液化方法の一例を示す工程図である。石炭１
は、循環溶剤５および触媒４とスラリー状に混合され、
水素３とともに予熱器６を経て反応器７に送られる。
【００１４】一方、プラスチック２は、石炭１、触媒４
および循環溶剤５を混合した上記スラリー中または、予
熱器６と反応器７との間のライン、あるいは、反応器７
へ、直接供給される。反応器７では、石炭とプラスチッ
クは、水素雰囲気中、３５０〜５００°Ｃに加温され、
５０〜３５０気圧に加圧され、液化される。
および循環溶剤５を混合した上記スラリー中または、予
熱器６と反応器７との間のライン、あるいは、反応器７
へ、直接供給される。反応器７では、石炭とプラスチッ
クは、水素雰囲気中、３５０〜５００°Ｃに加温され、
５０〜３５０気圧に加圧され、液化される。
【００１５】反応器７で液化され、反応器７を出た液化
生成物８は、オイル分９、ガス＋水１０および有機物残
渣１１を含有する。オイル分９の一部（重質油分）は、
蒸留等で分離し、循環溶剤５として使用する。この時、
循環溶剤５の性能向上のため、水素化処理あるいは重質
ｎ−アルカン分の除去処理等を行えば、さらに、有効で
ある。
生成物８は、オイル分９、ガス＋水１０および有機物残
渣１１を含有する。オイル分９の一部（重質油分）は、
蒸留等で分離し、循環溶剤５として使用する。この時、
循環溶剤５の性能向上のため、水素化処理あるいは重質
ｎ−アルカン分の除去処理等を行えば、さらに、有効で
ある。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例をのべる。実施例 １ 石炭、ＦｅＳ2 、循環溶剤を重量比で２：０．０６：６
の割合でスラリー状に混合し、さらに重量比２の割合で
廃プラスチックをスラリーに加え，石炭：ＦｅＳ2 ：循
環溶剤：廃プラスチックの重量比が２：０．０６：６：
２の混合物スラリーを得、石炭、ＦｅＳ2 、循環溶剤お
よび廃プラスチックをそれぞれ０．２kg/hr 、０. ００
６kg/hr 、０．６kg/hr 、０．２kg/hr の流量で予熱器
を経て反応器に送った。水素も５００l/hrの流量で同様
にして反応器に供給した。
の割合でスラリー状に混合し、さらに重量比２の割合で
廃プラスチックをスラリーに加え，石炭：ＦｅＳ2 ：循
環溶剤：廃プラスチックの重量比が２：０．０６：６：
２の混合物スラリーを得、石炭、ＦｅＳ2 、循環溶剤お
よび廃プラスチックをそれぞれ０．２kg/hr 、０. ００
６kg/hr 、０．６kg/hr 、０．２kg/hr の流量で予熱器
を経て反応器に送った。水素も５００l/hrの流量で同様
にして反応器に供給した。
【００１７】実効容積１ｌの反応器内で、供給された石
炭および廃プラスチックは、反応温度４５０°Ｃ、反応
圧力１７０気圧で連続的に分解された。上記操作条件を
下記表１に示す。
炭および廃プラスチックは、反応温度４５０°Ｃ、反応
圧力１７０気圧で連続的に分解された。上記操作条件を
下記表１に示す。
【００１８】
【００１９】比較例 比較のため、従来法による石炭の液化をおこなった。即
ち、石炭：ＦｅＳ2 、および循環溶剤を重量比で４：
０．１２：６の割合でスラリー状に混合し、それぞれ
０．４kg/hr 、０. ０１２kg/hr 、０．６kg/hrの流量
で予熱器を経て反応器に送った。水素も５００l/hrの流
量で同様に反応器に供給した。
ち、石炭：ＦｅＳ2 、および循環溶剤を重量比で４：
０．１２：６の割合でスラリー状に混合し、それぞれ
０．４kg/hr 、０. ０１２kg/hr 、０．６kg/hrの流量
で予熱器を経て反応器に送った。水素も５００l/hrの流
量で同様に反応器に供給した。
【００２０】実効容積１ｌの反応器内で供給された石炭
は、反応温度４５０°Ｃ、反応圧力１７０気圧で連続的
に分解された。操作条件は原料供給量および触媒供給量
を除いて、上記石炭と廃プラスチックの同時液化方法と
同一であった。操作条件を下記表３に示す。
は、反応温度４５０°Ｃ、反応圧力１７０気圧で連続的
に分解された。操作条件は原料供給量および触媒供給量
を除いて、上記石炭と廃プラスチックの同時液化方法と
同一であった。操作条件を下記表３に示す。
【００２１】
【００２２】上記実施例１の石炭と廃プラスチックの同
時液化方法で生成する生成物の成分構成および反応熱
と、上記比較例の従来法による石炭の液化で生成する生
成物の成分構成および反応熱を対比して表４に示す。
時液化方法で生成する生成物の成分構成および反応熱
と、上記比較例の従来法による石炭の液化で生成する生
成物の成分構成および反応熱を対比して表４に示す。
【００２３】
【００２４】上記表３より、本発明に従う石炭と廃プラ
スチックの同時液化方法では、従来の石炭液化方法と比
較した場合、オイル分の生成収率が向上するとともに、
ガス＋水および有機物残渣の生成収率が低減され、液化
の際に消費される水素の量が低減され、しかも、生成す
るオイル分の内、沸点２２０°Ｃ以下の軽質油分が増加
し、脂肪族炭化水素特にアルカンやアルケン分が増加
し、さらには、反応器内の反応熱は吸熱側（理想的には
±０がよい）となることが明らかである。
スチックの同時液化方法では、従来の石炭液化方法と比
較した場合、オイル分の生成収率が向上するとともに、
ガス＋水および有機物残渣の生成収率が低減され、液化
の際に消費される水素の量が低減され、しかも、生成す
るオイル分の内、沸点２２０°Ｃ以下の軽質油分が増加
し、脂肪族炭化水素特にアルカンやアルケン分が増加
し、さらには、反応器内の反応熱は吸熱側（理想的には
±０がよい）となることが明らかである。
【００２５】即ち、本発明の石炭と廃プラスチックの同
時液化方法は、石炭単独の液化方法と比較した場合、Ｈ
／Ｃ比（水素と炭素の含有比）が、石炭では０．６〜
１．１であるのに対し、廃プラスチックでは１．５〜
２．０と高いので、生成する液化油当たりの水素の消費
量が少なく、また廃プラスチックの高温高圧下での熱分
解による液化油の収率は、石炭の液化による液化油の収
率より高く、しかも、廃プラスチックの熱分解を高温高
圧下で行うので、ガスおよび有機物残渣の生成率を低減
でき、液化油中の軽質油分を増加させることができる。
さらに、生成液化油当たりのＦｅＳ2 触媒の添加量も低
減できるばかりでなく、石炭液化の反応熱が廃プラスチ
ックの熱分解に使用されるので、反応器の除熱が可能で
ある。
時液化方法は、石炭単独の液化方法と比較した場合、Ｈ
／Ｃ比（水素と炭素の含有比）が、石炭では０．６〜
１．１であるのに対し、廃プラスチックでは１．５〜
２．０と高いので、生成する液化油当たりの水素の消費
量が少なく、また廃プラスチックの高温高圧下での熱分
解による液化油の収率は、石炭の液化による液化油の収
率より高く、しかも、廃プラスチックの熱分解を高温高
圧下で行うので、ガスおよび有機物残渣の生成率を低減
でき、液化油中の軽質油分を増加させることができる。
さらに、生成液化油当たりのＦｅＳ2 触媒の添加量も低
減できるばかりでなく、石炭液化の反応熱が廃プラスチ
ックの熱分解に使用されるので、反応器の除熱が可能で
ある。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたとおり、本発明の石炭とプラ
スチックの同時液化方法では、石炭とプラスチックを、
触媒の存在下で同時に液化する際に、触媒例えば鉄−イ
オウ系触媒が主として石炭の液化を促進し、また石炭の
液化反応が発熱反応であるために、石炭の液化により、
プラスチックの熱分解のための熱エネルギーが供給さ
れ、プラスチックは熱分解されて脂肪族炭化水素を生成
する。そして、この脂肪族炭化水素により、石炭の液化
で生じた液化油の一部がアルキル化されるために、オク
タン価の高い油分および脂肪族炭化水素特にアルカンや
アルケンの含有率の高い液化油が得られる。即ち、プラ
スチックの熱分解に必要な分解熱を石炭液化の反応熱で
賄えるので、熱効率が高く、経済性に優れ、また、プラ
スチックの熱分解を高温高圧下で行うので、ガスおよび
有機物残渣の生成が低減され、軽質オイル分の多い液化
油を製造することができ、この液化油をオクタン価の高
い液体燃料として利用できる。また、脂肪族炭化水素特
にアルカンやアルケンは、分離すれば、化学原料として
使用でき、さらに、本発明では、石炭とプラスチックを
同時に液化できるので、設備の運転費を低減することが
できる。そしてまた、特に廃プラスチックは、石炭に比
較して廉価であるので、原料費も低減することができ
る。
スチックの同時液化方法では、石炭とプラスチックを、
触媒の存在下で同時に液化する際に、触媒例えば鉄−イ
オウ系触媒が主として石炭の液化を促進し、また石炭の
液化反応が発熱反応であるために、石炭の液化により、
プラスチックの熱分解のための熱エネルギーが供給さ
れ、プラスチックは熱分解されて脂肪族炭化水素を生成
する。そして、この脂肪族炭化水素により、石炭の液化
で生じた液化油の一部がアルキル化されるために、オク
タン価の高い油分および脂肪族炭化水素特にアルカンや
アルケンの含有率の高い液化油が得られる。即ち、プラ
スチックの熱分解に必要な分解熱を石炭液化の反応熱で
賄えるので、熱効率が高く、経済性に優れ、また、プラ
スチックの熱分解を高温高圧下で行うので、ガスおよび
有機物残渣の生成が低減され、軽質オイル分の多い液化
油を製造することができ、この液化油をオクタン価の高
い液体燃料として利用できる。また、脂肪族炭化水素特
にアルカンやアルケンは、分離すれば、化学原料として
使用でき、さらに、本発明では、石炭とプラスチックを
同時に液化できるので、設備の運転費を低減することが
できる。そしてまた、特に廃プラスチックは、石炭に比
較して廉価であるので、原料費も低減することができ
る。
【図１】図１は、本発明の石炭と廃プラスチックの同時
液化方法の一例を示す工程図である。
液化方法の一例を示す工程図である。
１ 石炭 ２ プラスチック ３ 水素 ４ 触媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津久井 裕 千葉県市原市八幡海岸通１番地 三井造 船株式会社 千葉事業所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C10G 1/06 B01J 27/043 C10G 1/10
Claims (1)
- 【請求項１】 石炭とプラスチックを、反応温度３５０
〜５００°Ｃ、圧力５０〜３５０気圧で、触媒の存在
下、水素雰囲気中で同時に分解させることを特徴とする
石炭とプラスチックの同時液化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3332033A JP2958725B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 石炭とプラスチックの同時液化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3332033A JP2958725B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 石炭とプラスチックの同時液化方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05202365A JPH05202365A (ja) | 1993-08-10 |
| JP2958725B2 true JP2958725B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=18250389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3332033A Expired - Fee Related JP2958725B2 (ja) | 1991-12-16 | 1991-12-16 | 石炭とプラスチックの同時液化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2958725B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014185306A1 (ja) * | 2013-05-17 | 2014-11-20 | アースリサイクル株式会社 | 石炭類の液化方法、耐自然発火性に優れた石炭系材料及びその製造方法 |
| CN103627420B (zh) * | 2013-12-05 | 2016-01-20 | 六盘水师范学院 | 利用两段式处理工艺提高煤与废塑料共液化油收率的方法 |
-
1991
- 1991-12-16 JP JP3332033A patent/JP2958725B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH05202365A (ja) | 1993-08-10 |
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