JP5255303B2 - Production method of ashless coal - Google Patents

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Description

本発明は、石炭から無灰炭を製造する無灰炭の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing ashless coal that produces ashless coal from coal.

石炭は、火力発電やボイラーの燃料、または、化学品の原料として幅広く利用されている。この石炭中には、灰分が含まれているが、近年においては、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。また、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(Liquefied Natural Gas)等の液体燃料に替わる燃料として、いわゆる無灰炭(ハイパーコール)を使用する試みがなされており、この無灰炭を得る技術の確立が重要な課題となっている。   Coal is widely used as a fuel for thermal power generation and boilers, or as a raw material for chemicals. In this coal, ash is contained, but in recent years, as one of environmental measures, development of a technique for efficiently removing ash in the coal is strongly desired. Further, in a high efficiency combined power generation system using gas turbine combustion, an attempt has been made to use so-called ashless coal (hypercoal) as a fuel to replace liquid fuel such as LNG (Liquid Natural Gas). Establishing the technology to obtain is an important issue.

ここで、無灰炭とは、石炭を溶剤で抽出処理し、この溶剤に溶ける成分だけを分離して、その後、溶剤を除去することによって、製造されたものである(例えば、特許文献1参照)。この無灰炭は、石炭中の灰分が溶剤に溶けないため、実質的に灰分を含まないことから、ガスタービン直噴燃料用途への利用を始めとして、燃焼効率の向上や石炭灰の低減等、環境負荷低減型の石炭利用技術に関して注目を集めている。また、この無灰炭は、加熱下で高い流動性を示し、熱流動性に優れることから、コークス原料としての適用が期待される等、様々な用途への適用性の検討が行われている。   Here, ashless coal is produced by extracting coal with a solvent, separating only the components soluble in the solvent, and then removing the solvent (see, for example, Patent Document 1). ). Because this ashless coal does not dissolve in the solvent, the ashless coal does not substantially contain ash, so it can be used for gas turbine direct injection fuel applications, improving combustion efficiency, reducing coal ash, etc. Attention has been focused on environmentally friendly coal utilization technology. In addition, since this ashless coal exhibits high fluidity under heating and is excellent in thermal fluidity, its applicability to various uses is being studied, such as expected application as a coke raw material. .

そして、このような無灰炭の一般的な製造方法では、石炭を溶剤抽出したスラリーを重力沈降法等で固液分離し、固形分である灰分を重力沈降させた後、分離した液体成分を濾過することにより、液体成分に含まれる灰分を除去することが行われている。このような製造方法により、無灰炭中の灰分濃度を0.06質量%程度にまで低減させている(例えば、非特許文献1参照)。
特開2001−26791号公報 日本エネルギー学会関西支部 第50回研究発表会 要旨集 p19−22
In such a general production method of ashless coal, slurry obtained by solvent extraction of coal is subjected to solid-liquid separation by gravitational sedimentation or the like, and ash that is solid content is gravity settled. The ash contained in the liquid component is removed by filtering. By such a manufacturing method, the ash content concentration in ashless coal is reduced to about 0.06 mass% (for example, refer nonpatent literature 1).
JP 2001-26791 A Abstracts of the 50th Annual Meeting of the Japan Institute of Energy Kansai Branch p19-22

しかしながら、従来の無灰炭の製造方法では、以下に示す問題がある。
前記したとおり、従来の無灰炭の製造方法においては、固液分離の後、液体成分を濾過する工程を経ている。ここで、固形分である灰分を重力沈降させる固液分離において、粒子の小さい灰分は、上昇流速に伴った上昇により、また、溶液中のブラウン運動による分散状態にあることにより、上澄み液であるオーバーフローに混入して回収される。そして、このオーバーフローをフィルターで濾過することで、固液分離において除去することのできなかった灰分を、ある程度は取り除くことができる。しかし、特に粒径が小さい灰分については、濾過により除去することは困難である。
However, the conventional method for producing ashless coal has the following problems.
As described above, in the conventional method for producing ashless coal, after the solid-liquid separation, a process of filtering the liquid component is performed. Here, in the solid-liquid separation in which the solid ash is gravity settled, the ash with small particles is the supernatant liquid due to the rise with the rising flow velocity and the dispersion due to the Brownian motion in the solution. Collected in the overflow. Then, by filtering this overflow with a filter, the ash that could not be removed in the solid-liquid separation can be removed to some extent. However, it is difficult to remove particularly ash having a small particle diameter by filtration.

また、フィルターを複数用いた多段濾過を行った場合においても、粒径の小さい灰分は、フィルターを通過してしまうため、除去することができない。特にフィルターの網目長以下である0.5μm程度以下の粒径の灰分は、濾過による除去が困難であり、最終的に無灰炭に含まれることになる。その結果、従来の技術では、無灰炭中の灰分濃度は、0.06質量%程度にまでしか低減することができない。そこで、無灰炭の品質をさらに向上させるため、無灰炭中の灰分濃度をさらに低減させる技術の開発が望まれている。   Even when multistage filtration using a plurality of filters is performed, ash with a small particle diameter passes through the filter and cannot be removed. In particular, ash having a particle size of about 0.5 μm or less, which is less than the mesh length of the filter, is difficult to remove by filtration, and is eventually contained in ashless coal. As a result, with the conventional technology, the ash concentration in ashless coal can be reduced only to about 0.06% by mass. Therefore, in order to further improve the quality of ashless coal, development of a technology for further reducing the ash concentration in the ashless coal is desired.

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、濾過により、石炭成分が抽出された液体成分に含まれる、特に粒径の小さい灰分まで除去することで、灰分濃度の極めて低い無灰炭を製造する無灰炭の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to remove even ash having a particularly small particle size by filtration to remove ash contained in the liquid component from which the coal component has been extracted. It is providing the manufacturing method of ashless coal which manufactures low ashless coal.

本願発明者らは、前記課題を解決するため、以下に述べる事項について検討を行った。
本発明に係る無灰炭の製造方法は、濾過を2回行うものであるが、まず、高温状態において濾過により除去できるものを予め取り除くことで、最終的に得られる無灰炭の回収率が向上する。これは、濾過による石炭成分のロスの割合は、除去される灰分量に対して一定であるが、低温状態になるほど、石炭成分のロスの割合は、非常に大きくなるためである。よって、無灰炭の回収率を向上させるには、低温濾過を行う時点で低灰分条件にしておくことが非常に有利である。また、濾液中に、一度濾過で通過した灰分粒子のみを含む状態で低温にすることで、フィルターを通過可能な微粒子のみに抽出成分が析出し、この微粒子粒径が大きくなる。1回の濾過のみを行う場合は、抽出成分の析出が、微細な粒子から巨大な粒子まで、まんべんなく起こるため、フィルターを通過可能な微粒子の微粒子粒径の成長率が小さくなり、濾過によって取り除くことができなくことが懸念される。
そこで、本願発明者らは鋭意研究した結果、濾過を2回行い、かつ、2回目の濾過で濾過する濾液の温度を、1回目で濾過する液体成分の温度よりも低くすることで、灰分濃度の極めて低い無灰炭を製造する無灰炭の製造方法を発明するに至った。
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application have studied the matters described below.
The method for producing ashless coal according to the present invention performs filtration twice, but first, by removing in advance a material that can be removed by filtration in a high temperature state, the recovery rate of ashless coal finally obtained is improves. This is because the rate of loss of coal components due to filtration is constant with respect to the amount of ash to be removed, but the rate of loss of coal components increases as the temperature decreases. Therefore, in order to improve the recovery rate of ashless coal, it is very advantageous to use low ash conditions at the time of low temperature filtration. In addition, when the filtrate contains only ash particles that have been filtered once, the extraction component is deposited only on the fine particles that can pass through the filter, and the particle size of the fine particles increases. When only one filtration is performed, the precipitation of the extracted components occurs evenly from fine particles to huge particles, so the growth rate of the fine particle size of the fine particles that can pass through the filter is reduced and removed by filtration. There is a concern that it will not be possible.
Therefore, as a result of intensive studies, the inventors of the present application conducted filtration twice, and by making the temperature of the filtrate filtered in the second filtration lower than the temperature of the liquid component filtered in the first filtration, the ash concentration The inventors have invented a method for producing ashless coal that produces ashless coal with a very low ash.

すなわち、本発明に係る無灰炭の製造方法は、スラリー加熱工程と、分離工程と、第1濾過工程と、第2濾過工程と、無灰炭取得工程と、を含み、前記第2濾過工程で濾過する濾液の温度が、前記第1濾過工程で濾過する液体成分の温度よりも低いことを特徴とする。   That is, the method for producing ashless coal according to the present invention includes a slurry heating step, a separation step, a first filtration step, a second filtration step, and an ashless coal acquisition step, and the second filtration step. The temperature of the filtrate to be filtered is lower than the temperature of the liquid component to be filtered in the first filtration step.

このような製造方法によれば、スラリー加熱工程において、石炭と芳香族溶剤とを混合したスラリーが加熱処理され、分離工程において、スラリー加熱工程で加熱処理されたスラリーが、石炭が溶解した液体成分と、灰分および不溶石炭を含む固体成分と、に分離される。そして、第1濾過工程において、分離工程で分離された液体成分が濾過され、液体成分に含まれる所定以上の粒径の灰分が除去される。また、第2濾過工程で濾過する濾液の温度を、第1濾過工程で濾過する液体成分の温度よりも低くすることで、濾液中の抽出成分が灰分周囲へ析出し、灰分を含む微粒子粒径が大きくなる。これにより、第2濾過工程において、第1濾過工程で濾過された濾液を、さらに濾過することで灰分を含む微粒子が除去され、第1濾過工程で除去できなかった灰分が除去される。そして、無灰炭取得工程において、第2濾過工程で濾過された濾液から芳香族溶剤が除去され、無灰炭が製造される。   According to such a manufacturing method, in the slurry heating step, a slurry in which coal and an aromatic solvent are mixed is heat-treated, and in the separation step, the slurry heat-treated in the slurry heating step is a liquid component in which coal is dissolved. And a solid component containing ash and insoluble coal. Then, in the first filtration step, the liquid component separated in the separation step is filtered, and ash having a particle size of a predetermined size or more contained in the liquid component is removed. Further, by making the temperature of the filtrate filtered in the second filtration step lower than the temperature of the liquid component filtered in the first filtration step, the extracted component in the filtrate is precipitated around the ash content, and the particle size of the fine particles containing the ash content Becomes larger. Thus, in the second filtration step, the filtrate filtered in the first filtration step is further filtered to remove fine particles containing ash, and the ash that could not be removed in the first filtration step is removed. And in an ashless coal acquisition process, an aromatic solvent is removed from the filtrate filtered at the 2nd filtration process, and ashless coal is manufactured.

本発明に係る無灰炭の製造方法によれば、固液分離した液体成分に含まれる、特に粒径の小さい灰分まで除去することができるため、灰分濃度の極めて低い無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。   According to the method for producing ashless coal according to the present invention, it is possible to remove even ash having a particularly small particle size, which is contained in the liquid component subjected to solid-liquid separation. And it can be manufactured at low cost.

次に、図面を参照して本発明に係る無灰炭の製造方法ついて詳細に説明する。なお、参照する図面において、図1は、無灰炭の製造方法の工程を説明するフローチャート、図2は、重力沈降法を行うための固液分離装置を示す模式図である。   Next, a method for producing ashless coal according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a flowchart for explaining the steps of the method for producing ashless coal, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a solid-liquid separation device for performing a gravity sedimentation method.

≪無灰炭の製造方法≫
図1に示すように、無灰炭の製造方法は、スラリー加熱工程(S1)と、分離工程(S2)と、第1濾過工程(S3)と、第2濾過工程(S4)と、無灰炭取得工程(S5)と、を含むものである。
以下、各工程について説明する。
≪Production method of ashless coal≫
As shown in FIG. 1, the method for producing ashless coal includes a slurry heating step (S1), a separation step (S2), a first filtration step (S3), a second filtration step (S4), and an ashless coal. A charcoal acquisition step (S5).
Hereinafter, each step will be described.

<スラリー加熱工程(S1)>
スラリー加熱工程(S1)は、石炭と芳香族溶剤とを混合してスラリーを調製し、その石炭と芳香族溶剤を含むスラリーを加熱処理する工程である。そして、スラリーを加熱処理することによって、石炭成分が芳香族溶剤に加熱抽出される。
<Slurry heating step (S1)>
The slurry heating step (S1) is a step of preparing a slurry by mixing coal and an aromatic solvent, and heating the slurry containing the coal and the aromatic solvent. And a coal component is heat-extracted by the aromatic solvent by heat-processing a slurry.

原料となる石炭(以下、「原料石炭」ともいう)は、軟化溶融性をほとんど持たない非微粘結炭や、一般炭、低品位炭である褐炭、亜瀝青炭等の劣質炭を使用することが好ましい。これらのような安価な石炭を使用することにより、無灰炭をさらに安価に製造することができるため、さらに経済性の向上を図ることができる。しかし、用いる石炭は、これら劣質炭に限るものではなく、瀝青炭を使用してもよい。   Coal to be used as raw material (hereinafter also referred to as “raw coal”) should be non-slightly caking coal that has little softening and melting properties, or low quality coal such as lignite or sub-bituminous coal. Is preferred. By using inexpensive coal such as these, ashless coal can be produced at a lower cost, so that economic efficiency can be further improved. However, the coal used is not limited to these inferior coals, and bituminous coals may be used.

なお、ここでの劣質炭とは、非微粘結炭、一般炭、低品位炭等の石炭をいう。また、低品位炭とは、20質量%以上の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭のことである。このような低品位炭には、例えば、褐炭、亜炭、亜瀝青炭がある。例えば、褐炭には、ビクトリア炭、ノースダコタ炭、ベルガ炭等があり、亜瀝青炭には、西バンコ炭、ビヌンガン炭、サマランガウ炭等がある。低品位炭は前記例示のものに限定されず、多量の水分を含有し、脱水することが望まれる石炭は、いずれも本発明のいう低品位炭に含まれる。   In addition, inferior coal here means coals, such as a non-slightly caking coal, a general coal, and a low grade coal. The low-grade coal is coal that contains 20% by mass or more of water and is desired to be dehydrated. Examples of such low-grade coal include lignite, lignite, and sub-bituminous coal. For example, lignite coal includes Victoria coal, North Dakota coal, Belga coal, etc., and sub-bituminous coal includes West Banco coal, Binungan coal, Samarangau coal, and the like. The low-grade coal is not limited to those exemplified above, and any coal containing a large amount of water and desired to be dehydrated is included in the low-grade coal referred to in the present invention.

石炭を溶解する芳香族溶剤としては、一般的には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の1環芳香族化合物や、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の2環芳香族化合物等が用いられる。また、2環芳香族化合物には、その他脂肪族側鎖をもつナフタレン類、また、これにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖をもつアルキルベンゼンが含まれる。なお、非水素供与性溶剤である2環芳香族化合物が好ましい。   Generally, aromatic solvents that dissolve coal include monocyclic aromatic compounds such as benzene, toluene, and xylene, and bicyclic aromatic compounds such as naphthalene, methylnaphthalene, dimethylnaphthalene, and trimethylnaphthalene. . The bicyclic aromatic compound includes other naphthalenes having an aliphatic side chain, and biphenyl and alkylbenzene having a long aliphatic side chain. A bicyclic aromatic compound which is a non-hydrogen donating solvent is preferable.

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ため、溶剤に抽出される石炭成分の割合(以下、「抽出率」ともいう)が高く、また、蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。そして、この回収した溶剤は、経済性の向上を図るため、循環して繰り返し使用することもできる。   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. Since this non-hydrogen donating solvent is stable even in a heated state and has excellent affinity with coal, the proportion of coal components extracted into the solvent (hereinafter also referred to as “extraction rate”) is high. It is a solvent that can be easily recovered by methods such as distillation. The recovered solvent can be circulated and used repeatedly in order to improve economy.

芳香族溶剤は、沸点が180〜330℃のものが好ましい。沸点が180℃未満であると、加熱抽出の際、または、後記する分離工程(S2)での必要圧力が高くなり、また、芳香族溶剤を回収する工程で揮発による損失が大きくなり、芳香族溶剤の回収率が低下する。さらに、加熱抽出での抽出率が低下する。一方、330℃を超えると、後記する液体成分および固体成分からの芳香族溶剤の分離が困難となり、芳香族溶剤の回収率が低下する。   The aromatic solvent preferably has a boiling point of 180 to 330 ° C. When the boiling point is less than 180 ° C., the required pressure in the heat extraction or in the separation step (S2) described later increases, and the loss due to volatilization increases in the step of recovering the aromatic solvent. Solvent recovery is reduced. Furthermore, the extraction rate in the heat extraction decreases. On the other hand, when it exceeds 330 ° C., it becomes difficult to separate the aromatic solvent from the liquid component and solid component described later, and the recovery rate of the aromatic solvent is lowered.

芳香族溶剤に対する石炭濃度は、原料石炭の種類にもよるが、乾燥炭基準で10〜50質量%の範囲が好ましく、11〜25質量%の範囲がより好ましい。芳香族溶剤に対する石炭濃度が10質量%未満であると、芳香族溶剤の量に対し、芳香族溶剤に抽出する石炭成分の割合が少なくなり、経済的ではない。一方、石炭濃度は高いほど好ましいが、50質量%を超えると、スラリーの粘度が高くなり、スラリーの移動や分離工程(S2)での液体成分と固体成分との分離が困難となりやすい。   Although the coal density | concentration with respect to an aromatic solvent is based also on the kind of raw material coal, the range of 10-50 mass% is preferable on the basis of dry coal, and the range of 11-25 mass% is more preferable. When the coal concentration with respect to the aromatic solvent is less than 10% by mass, the proportion of the coal component extracted into the aromatic solvent is less than the amount of the aromatic solvent, which is not economical. On the other hand, the higher the coal concentration, the better. However, when it exceeds 50% by mass, the viscosity of the slurry becomes high, and it becomes difficult to move the slurry and separate the liquid component and the solid component in the separation step (S2).

スラリー加熱工程(S1)でのスラリーの加熱処理(加熱抽出)は、300〜420℃の範囲とするのが好ましい。加熱温度をこの範囲とすることにより、石炭を構成する分子間の結合が緩み、緩和な熱分解が起こり、抽出率が最も高くなる。加熱温度が300℃未満では、石炭を構成する分子間の結合を弱めるのに不十分であり、抽出率が低下する。一方、420℃を超えると、石炭の熱分解反応が非常に活発になり、生成した熱分解ラジカルの再結合が起こるため、抽出率が低下する。   The slurry heat treatment (heat extraction) in the slurry heating step (S1) is preferably in the range of 300 to 420 ° C. By setting the heating temperature within this range, the bonds between the molecules constituting the coal are loosened, mild thermal decomposition occurs, and the extraction rate becomes the highest. If heating temperature is less than 300 degreeC, it is inadequate to weaken the coupling | bonding between the molecules which comprise coal, and an extraction rate falls. On the other hand, if it exceeds 420 ° C., the pyrolysis reaction of coal becomes very active, and recombination of the generated pyrolysis radical occurs, so that the extraction rate decreases.

加熱時間(抽出時間)は、溶解平衡に達するまでの時間が規準であるが、それを実現することは経済的に不利である。従って、石炭の粒子径、芳香族溶剤の種類等の条件によって異なるので一概には言えないが、通常は、予熱器を通過して、所定の抽出温度に到達後、10〜60分程度である。加熱時間が10分未満であると、石炭成分の抽出が不十分となりやすく、一方、60分を超えても、それ以上抽出が進行しないため、経済的ではない。   The heating time (extraction time) is a criterion for reaching the dissolution equilibrium, but it is economically disadvantageous to realize it. Therefore, since it varies depending on conditions such as the particle size of the coal, the type of aromatic solvent, etc., it can not be said unconditionally. Usually, after passing through a preheater and reaching a predetermined extraction temperature, it is about 10 to 60 minutes. . If the heating time is less than 10 minutes, the extraction of the coal component tends to be insufficient, while if it exceeds 60 minutes, the extraction does not proceed any further, which is not economical.

また、分離工程(S2)へ移行する前に、この加熱したスラリーを冷却処理により、石炭から溶出した溶質が再析出しない程度の温度、例えば200〜360℃程度まで冷却してもよい。スラリーを冷却することで、その後の取り扱いが容易となり、また、過度な熱分解を避けることができる。その他、沈降槽の圧力を下げたり、バルブ等の仕様の水準を下げたりすることができる。なお、ここでのスラリーの冷却温度については、後記する第1濾過工程(S3)で濾過する液体成分の温度、および、第2濾過工程(S4)で濾過する濾液の温度を考慮して、適宜調整すればよい。   Further, before the transition to the separation step (S2), this heated slurry may be cooled to a temperature at which the solute eluted from the coal does not reprecipitate, for example, about 200 to 360 ° C. By cooling the slurry, subsequent handling becomes easy and excessive thermal decomposition can be avoided. In addition, the pressure in the sedimentation tank can be lowered, and the specification level of valves and the like can be lowered. In addition, about the cooling temperature of a slurry here, the temperature of the liquid component filtered by the 1st filtration process (S3) mentioned later and the temperature of the filtrate filtered by the 2nd filtration process (S4) are considered suitably. Adjust it.

なお、この加熱抽出の際、石炭の熱分解により、主に平均沸点(Tb50:50%留出温度)が200〜300℃にある芳香族に豊富な成分が生成し、好適に芳香族溶剤の一部として利用することができる。   In this heating extraction, the coal is thermally decomposed to produce aromatic-rich components mainly having an average boiling point (Tb50: 50% distillation temperature) of 200 to 300 ° C. Can be used as part.

加熱抽出は、非還元性雰囲気で行うことが好ましい。具体的には、不活性ガスの存在下で行う。加熱抽出の際、酸素に接触すると、発火する恐れがあるため危険であり、また、水素を用いた場合には、コストが高くなるためである。   Heat extraction is preferably performed in a non-reducing atmosphere. Specifically, it is performed in the presence of an inert gas. This is because contact with oxygen during heating extraction is dangerous because it may ignite, and the cost increases when hydrogen is used.

加熱抽出で用いる不活性ガスとしては、安価な窒素を用いることが好ましいが、特に限定されるものではない。また、加熱抽出での圧力は、加熱抽出の際の温度や用いる芳香族溶剤の蒸気圧にもよるが、1.0〜2.0MPaが好ましい。圧力が芳香族溶剤の蒸気圧より低い場合には、芳香族溶剤が揮発して液相に閉じ込められず、抽出できない。芳香族溶剤を液相に閉じ込めるには、芳香族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。   As the inert gas used in the heat extraction, inexpensive nitrogen is preferably used, but is not particularly limited. The pressure in the heat extraction is preferably 1.0 to 2.0 MPa, although it depends on the temperature at the time of heat extraction and the vapor pressure of the aromatic solvent used. When the pressure is lower than the vapor pressure of the aromatic solvent, the aromatic solvent volatilizes and is not trapped in the liquid phase and cannot be extracted. In order to confine the aromatic solvent in the liquid phase, a pressure higher than the vapor pressure of the aromatic 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.

<分離工程(S2)>
分離工程(S2)は、前記スラリー加熱工程(S1)で加熱処理されたスラリーを、液体成分と固体成分とに分離する工程である。
ここで、液体成分とは、石炭が溶解した溶液、すなわち、芳香族溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液をいい、固体成分とは、芳香族溶剤に不溶な灰分と不溶石炭を含むスラリーをいう。
<Separation step (S2)>
The separation step (S2) is a step of separating the slurry heat-treated in the slurry heating step (S1) into a liquid component and a solid component.
Here, the liquid component means a solution in which coal is dissolved, that is, a solution containing a coal component extracted into an aromatic solvent, and the solid component means a slurry containing ash and insoluble coal insoluble in an aromatic solvent. Say.

分離工程(S2)でスラリーを液体成分と固体成分とに分離する方法としては、特に限定されるものではないが、重力沈降法を用いることが好ましい(重力沈降法については、後記する)。   The method for separating the slurry into a liquid component and a solid component in the separation step (S2) is not particularly limited, but it is preferable to use a gravity sedimentation method (the gravity sedimentation method will be described later).

スラリーを液体成分と固体成分とに分離する方法としては、各種の濾過方法や遠心分離による方法が一般的に知られている。しかしながら、濾過による方法ではフィルターの頻繁な交換が必要であり、また、遠心分離による方法では未溶解石炭成分による閉塞が起こりやすく、これらの方法を工業的に実施するのは容易ではない。従って、流体の連続操作が可能であり、低コストで大量の処理にも適している重力沈降法を用いることが好ましい。これにより、重力沈降槽の上部からは、芳香族溶剤に抽出された石炭成分を含む溶液である液体成分(以下、「上澄み液」ともいう)を、重力沈降槽の下部からは芳香族溶剤に不溶な灰分と不溶石炭を含むスラリーである固体成分(以下、「固形分濃縮液」ともいう)を得ることができる。   As a method for separating a slurry into a liquid component and a solid component, various filtration methods and centrifugal separation methods are generally known. However, the filtration method requires frequent replacement of the filter, and the centrifugation method tends to cause clogging with undissolved coal components, and it is not easy to implement these methods industrially. Therefore, it is preferable to use a gravity sedimentation method that allows continuous operation of fluid and is suitable for a large amount of processing at low cost. Thus, from the upper part of the gravity sedimentation tank, the liquid component (hereinafter also referred to as “supernatant liquid”), which is a solution containing the coal component extracted into the aromatic solvent, is transferred to the aromatic solvent from the lower part of the gravity sedimentation tank. A solid component (hereinafter also referred to as “solid content concentrate”) that is a slurry containing insoluble ash and insoluble coal can be obtained.

また、液体成分を第1濾過工程(S3)へ移行する前に、この加熱状態にある液体成分を冷却処理により、石炭から溶出した溶質が再析出しない程度の温度、例えば200〜360℃程度まで冷却してもよい。液体成分を冷却することで、その後の取り扱いが容易となり、また、過度な熱分解を避けることができる。その他、濾過の際の圧力を下げたり、バルブ等の仕様の水準を下げたりすることができる。なお、ここでの液体成分の冷却温度については、後記する第2濾過工程(S4)で濾過する濾液の温度を考慮して、適宜調整すればよい。   In addition, before the liquid component is transferred to the first filtration step (S3), the liquid component in the heated state is cooled to a temperature at which the solute eluted from the coal does not reprecipitate, for example, about 200 to 360 ° C. It may be cooled. By cooling the liquid component, subsequent handling becomes easy and excessive thermal decomposition can be avoided. In addition, the pressure at the time of filtration can be lowered, and the specification level of valves and the like can be lowered. In addition, what is necessary is just to adjust suitably about the cooling temperature of the liquid component here in consideration of the temperature of the filtrate filtered by the 2nd filtration process (S4) mentioned later.

<第1濾過工程(S3)>
第1濾過工程(S3)は、前記分離工程(S2)で分離された前記液体成分を濾過する工程である。
液体成分を濾過する方法としては、特に限定されるものではなく、一般的に用いる濾過方法で行えばよい。例えば、後記するように、固液分離装置にフィルターユニットを設けることで、簡便に、かつ連続的に濾過を行うことができる。
<First filtration step (S3)>
The first filtration step (S3) is a step of filtering the liquid component separated in the separation step (S2).
The method for filtering the liquid component is not particularly limited, and a commonly used filtration method may be used. For example, as will be described later, by providing a filter unit in the solid-liquid separator, it is possible to perform filtration simply and continuously.

濾過に用いるフィルターとしては、紙、布、メンブレン、セラミックス、ステンレス鋼、銅等の材質のものを用いることができる。フィルターはカートリッジ式でもよいが、連続的に操業する場合に、フィルター交換の手間を考慮して、連続的にフィルターを供給できる構造のものが好ましい。また、フィルターとして使用するろ紙、ろ布、メンブレンフィルター、セラミックスフィルター、ステンレス鋼フィルター、銅フィルター等としては、例えば、フィルターの目の孔径が、0.5μm程度の目の細かなものを使用することができる。
第1濾過工程(S3)による濾過により、液体成分に含まれる粒径0.5μm程度を超える灰分を除去することができる。
As a filter used for filtration, a material such as paper, cloth, membrane, ceramics, stainless steel, or copper can be used. The filter may be of a cartridge type, but in the case of continuous operation, it is preferable that the filter can be continuously supplied in consideration of filter replacement. In addition, as filter paper, filter cloth, membrane filter, ceramics filter, stainless steel filter, copper filter, etc. used as a filter, for example, use a fine filter with a pore size of about 0.5 μm. Can do.
By the filtration in the first filtration step (S3), ash content exceeding about 0.5 μm in particle size contained in the liquid component can be removed.

<第2濾過工程(S4)>
第2濾過工程(S4)は、前記第1濾過工程(S3)で濾過された濾液(第1濾液)を、さらに濾過する工程である。
第1濾液を濾過する方法としては、特に限定されるものではなく、前記した第1濾過工程(S3)と同様の方法で行えばよい。
また、第2濾過工程(S4)においても、第1濾過工程(S3)と同様に、固液分離装置にフィルターユニットを設けることで、簡便に、かつ連続的に濾過を行うことができる。以下に述べる温度以外のその他の条件についても、第1濾過工程(S3)に合わせて行えばよい。
第2濾過工程(S4)による濾過により、液体成分(第1濾液)に含まれる粒径0.5μm程度を以下の灰分を除去することができる。
<Second filtration step (S4)>
The second filtration step (S4) is a step of further filtering the filtrate (first filtrate) filtered in the first filtration step (S3).
The method for filtering the first filtrate is not particularly limited, and may be performed in the same manner as in the first filtration step (S3).
Also in the second filtration step (S4), as in the first filtration step (S3), by providing a filter unit in the solid-liquid separator, it is possible to perform filtration simply and continuously. What is necessary is just to carry out according to a 1st filtration process (S3) also about other conditions other than the temperature described below.
By the filtration in the second filtration step (S4), the following ash can be removed from the particle size of about 0.5 μm contained in the liquid component (first filtrate).

ここで、第2濾過工程(S4)では、前記第1濾過工程(S3)で濾過された濾液の温度を、前記第1濾過工程(S2)で濾過する液体成分の温度よりも低い状態で濾過する(濾液冷却工程)。   Here, in the second filtration step (S4), the temperature of the filtrate filtered in the first filtration step (S3) is filtered in a state lower than the temperature of the liquid component to be filtered in the first filtration step (S2). (Filtrate cooling step).

無灰炭製造の工程においては、一般的に、石炭の抽出率は380℃付近にて最大値をとる(例えば、特開平2005−120185号公報参照)。つまり、温度を低下させることにより、抽出成分の芳香族溶剤への溶解度は小さくなり、固形分として析出することになる。この抽出成分の析出は、溶液中の固形分である灰分周囲に起こるため、この抽出成分の析出により、灰分を含む微粒子粒径が大きくなる。この微粒子粒径が大きくなることにより、灰分のフィルターの通過性が低くなり、第1濾液中の灰分は、濾過により除去することが可能となる。これにより、灰分濃度の極めて低い(例えば、 0.020質量%以下)無灰炭を製造することができる。   In the ashless coal production process, generally, the extraction rate of coal takes a maximum value in the vicinity of 380 ° C. (see, for example, JP-A-2005-120185). That is, by lowering the temperature, the solubility of the extracted component in the aromatic solvent is reduced and it is precipitated as a solid content. Since the precipitation of the extracted component occurs around the ash which is a solid content in the solution, the particle size of the fine particles containing the ash is increased by the precipitation of the extracted component. By increasing the particle size of the fine particles, the filterability of the ash content is lowered, and the ash content in the first filtrate can be removed by filtration. Thereby, ashless coal with extremely low ash concentration (for example, 0.020% by mass or less) can be produced.

第2濾過工程(S4)で濾過する濾液(第1濾液)の温度は、前記液体成分の温度よりも100℃以下低いことが好ましく、150℃以下低いことがより好ましい。さらには、190℃以下低いことが好ましい。また、第1濾液の温度の下限値は、20℃程度が好ましい。
ただし、第1濾液の温度が低くなるほど、抽出成分の析出が多くなるため、灰分除去においては優位であるものの、抽出成分の析出も多くなり、無灰炭の回収率の減少を引き起こす。そのため、第1濾液の温度は、灰分除去の可能な範囲で高い方が好ましい。
The temperature of the filtrate (first filtrate) to be filtered in the second filtration step (S4) is preferably 100 ° C. or lower and more preferably 150 ° C. or lower than the temperature of the liquid component. Furthermore, it is preferably 190 ° C. or lower. Further, the lower limit value of the temperature of the first filtrate is preferably about 20 ° C.
However, the lower the temperature of the first filtrate, the more the extracted components are deposited, which is advantageous in ash removal, but the extracted components are also deposited more frequently, causing a reduction in the ashless coal recovery rate. Therefore, it is preferable that the temperature of the first filtrate is as high as possible in the range where ash removal is possible.

後記するように、温度を低下させるには、冷却器を用いることができる。なお、濾液を冷却するために、上澄み液受器(図2参照)に冷却機構を設けておいてもよい。
しかしながら、上澄み液受器に一旦濾液を入れた際、ある程度自然冷却されるため、冷却器や冷却機構等を設けない構成としてもよい。また、濾液を上澄み液受器中に回収した後、しばらく放置することで、所望の温度まで、自然冷却させてもよい。
As will be described later, a cooler can be used to lower the temperature. In addition, in order to cool a filtrate, you may provide the cooling mechanism in the supernatant liquid receiver (refer FIG. 2).
However, when the filtrate is once put into the supernatant liquid receiver, it is naturally cooled to some extent, so that a configuration without a cooler, a cooling mechanism, or the like may be used. Moreover, after collecting a filtrate in a supernatant liquid receiver, it may be naturally cooled to a desired temperature by leaving it for a while.

また、濾過による灰分除去の効果を高める方法として、温度低下によって、抽出成分が多く析出する石炭を原料に添加することが挙げられる。このようにすることで、析出量の少ない原料石炭を用いた場合に、抽出成分の析出量を増加させることができ、灰分のフィルターの通過性を低くすることができる。好ましくは、高温域で析出が起る石炭を用いる。なお、この場合にも、無灰炭の回収率を考慮して、温度条件を適宜調整する。   Further, as a method for enhancing the effect of removing ash by filtration, there is a method of adding coal, in which a large amount of extracted components are precipitated, to the raw material due to a decrease in temperature. By doing in this way, when raw coal with little precipitation amount is used, the precipitation amount of an extraction component can be increased and the permeability of the filter of an ash content can be made low. Preferably, coal in which precipitation occurs in a high temperature region is used. In this case as well, the temperature condition is adjusted as appropriate in consideration of the recovery rate of ashless coal.

このような、第1濾過工程(S3)、および、第2濾過工程(S4)は、例えば、重力沈降法を行うための固液分離装置において、分離工程(S2)に連続して行うことができる。
以下、重力沈降法の一例について、図1、2を参照して説明する。
図2に示すように、重力沈降法では、固液分離装置100において、まず、石炭スラリー調製槽1で、無灰炭の原料である粉体の石炭と芳香族溶剤とを混合し、スラリーを調製する。次に、ポンプ2によって、石炭スラリー調製槽1からスラリーを予熱器3に所定量供給し、スラリーを300〜420℃まで加温する。そして、加温したスラリーを抽出槽4に所定量供給し、攪拌機10で攪拌しながら300〜420℃で所定時間加熱した後、必要に応じて、冷却器7aにより、所定温度に冷却する(スラリー加熱工程(S1))。なお、スラリーを冷却するために、抽出槽4に冷却機構を設けておいてもよい。そして、この抽出処理を行ったスラリーを、重力沈降槽5へ供給して、スラリーを上澄み液と固形分濃縮液とに分離し(分離工程(S2))、重力沈降槽5の下部に沈降した固形分濃縮液を固形分濃縮液受器6に排出するとともに、上部の上澄み液をフィルターユニット8aへ所定量排出する。
Such a 1st filtration process (S3) and a 2nd filtration process (S4) can be performed continuously to a separation process (S2), for example in a solid-liquid separation device for performing gravity sedimentation. it can.
Hereinafter, an example of the gravity sedimentation method will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, in the gravity sedimentation method, in the solid-liquid separation device 100, first, coal in a powder that is a raw material of ashless coal and an aromatic solvent are mixed in a coal slurry preparation tank 1, Prepare. Next, a predetermined amount of slurry is supplied from the coal slurry preparation tank 1 to the preheater 3 by the pump 2, and the slurry is heated to 300 to 420 ° C. Then, a predetermined amount of the heated slurry is supplied to the extraction tank 4 and heated at 300 to 420 ° C. for a predetermined time while being stirred by the stirrer 10, and then cooled to a predetermined temperature by the cooler 7a as necessary (slurry). Heating step (S1)). Note that a cooling mechanism may be provided in the extraction tank 4 in order to cool the slurry. And the slurry which performed this extraction process is supplied to the gravity sedimentation tank 5, and a slurry is isolate | separated into a supernatant liquid and solid content concentrated liquid (separation process (S2)), and settled in the lower part of the gravity sedimentation tank 5. The solid concentrate is discharged to the solid concentrate receiver 6 and the upper supernatant liquid is discharged to the filter unit 8a by a predetermined amount.

ここで、重力沈降槽5内は、原料の石炭から溶出した溶質の再析出を防止するため、スラリーを加熱した温度、スラリーを加熱した後に冷却した場合は、加熱後に冷却した温度に維持することが好ましく、また、圧力は、1.0〜2.0MPaの範囲とすることが好ましい。また、重力沈降槽5内において、所定の温度で維持する時間は、スラリーを上澄み液と固形分濃縮液とに分離するのに必要な時間であり、一般的に60〜120分であるが、特に限定されるものではない。   Here, in the gravity settling tank 5, in order to prevent reprecipitation of the solute eluted from the raw material coal, when the slurry is heated, and when the slurry is cooled after being cooled, the temperature is maintained after being heated. The pressure is preferably in the range of 1.0 to 2.0 MPa. Further, in the gravity settling tank 5, the time for maintaining at a predetermined temperature is the time required to separate the slurry into a supernatant and a solid concentrate, and is generally 60 to 120 minutes. It is not particularly limited.

なお、重力沈降槽5の数を増やすことにより、固形分濃縮液に同伴した芳香族溶剤に可溶な成分を回収することができるが、効率的に回収するには、重力沈降槽5を二段に配置するのが適当である。   It should be noted that by increasing the number of gravity sedimentation tanks 5, it is possible to recover components that are soluble in the aromatic solvent accompanying the solid concentration liquid. It is appropriate to arrange in steps.

そして、重力沈降槽5内から排出された上澄み液は、必要に応じて、冷却器7bにより、所定温度に冷却した後、フィルターユニット8aによって濾過され、濾液(第1濾液)として、上澄み液受器(第1濾液受器)9aに回収される(第1濾過工程(S3))。そして、上澄み液受器9aに回収された上澄み液(第1濾液)は、必要に応じて、冷却器7cにより、所定温度に冷却する。なお、上澄み液や、第1濾液を冷却するために、重力沈降槽5や、上澄み液受器9aに冷却機構を設けておいてもよい。また、冷却器7b、7cや冷却機構を用いずに、自然冷却させてもよい。そして、上澄み液受器9aに回収された第1濾液は、さらに、フィルターユニット8bに所定量排出されて濾過され、濾液(第2濾液)として、上澄み液受器9b(第2濾液受器)に回収される(第2濾過工程(S4))。   Then, the supernatant discharged from the gravity settling tank 5 is cooled to a predetermined temperature by the cooler 7b as necessary, and then filtered by the filter unit 8a to receive the supernatant as a filtrate (first filtrate). Is collected in a container (first filtrate receiver) 9a (first filtration step (S3)). And the supernatant liquid (1st filtrate) collect | recovered by the supernatant liquid receiver 9a is cooled to predetermined temperature with the cooler 7c as needed. In addition, in order to cool a supernatant liquid or a 1st filtrate, you may provide the cooling mechanism in the gravity sedimentation tank 5 or the supernatant liquid receiver 9a. Further, natural cooling may be performed without using the coolers 7b and 7c and the cooling mechanism. The first filtrate recovered in the supernatant liquid receiver 9a is further discharged to the filter unit 8b and filtered to obtain a supernatant (second filtrate) as a supernatant liquid receiver 9b (second filtrate receiver). (Second filtration step (S4)).

そして、以下に説明するように、この液体成分(第2濾液)、および、固体成分(固形分濃縮液)から蒸留法等を用いて芳香族溶剤を分離・回収し、液体成分(第2濾液)からは灰分濃度が極めて低い無灰炭を得る(無灰炭取得工程(S5))。また、必要に応じて、固体成分からは、灰分の濃縮された副生炭を得ることができる。
そして、固形分濃縮液受器6に排出された固形分濃縮液から分離・回収された芳香族溶剤および上澄み液受器9bに回収された上澄み液から分離・回収された芳香族溶剤は、必要に応じて、石炭スラリー調製槽1へ循環する(便宜上、図2の点線部分で示す)。
Then, as described below, the aromatic component is separated and recovered from this liquid component (second filtrate) and the solid component (solid content concentrate) using a distillation method or the like, and the liquid component (second filtrate) is collected. ) To obtain ashless coal having an extremely low ash concentration (ashless coal acquisition step (S5)). Moreover, by-product charcoal with which ash content was concentrated can be obtained from a solid component as needed.
The aromatic solvent separated and recovered from the solid concentrate discharged to the solid concentration receiver 6 and the aromatic solvent separated and recovered from the supernatant recovered in the supernatant receiver 9b are necessary. Accordingly, it is circulated to the coal slurry preparation tank 1 (shown by a dotted line portion in FIG. 2 for convenience).

<無灰炭取得工程(S5)>
無灰炭取得工程(S3)は、前記第2濾過工程(S4)で濾過された濾液(第2濾液)から芳香族溶剤を除去して、無灰炭を取得する工程である。
<Ashless charcoal acquisition process (S5)>
The ashless charcoal acquisition step (S3) is a step of acquiring ashless charcoal by removing the aromatic solvent from the filtrate (second filtrate) filtered in the second filtration step (S4).

第2濾液(上澄み液)から芳香族溶剤を分離して除去する方法は、一般的な蒸留法や蒸発法(スプレードライ法等)等を用いることができ、分離して回収された芳香族溶剤は石炭スラリー調製槽1(図2参照)へ循環して繰り返し使用することができる。芳香族溶剤の分離・回収により、第2濾液からは、灰分濃度が極めて低い無灰炭を得ることができる。この無灰炭は、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、原料石炭よりも遥かに優れた性能(熱流動性)を示す。   As a method for separating and removing the aromatic solvent from the second filtrate (supernatant liquid), a general distillation method or evaporation method (spray drying method, etc.) can be used, and the aromatic solvent separated and recovered. Can be circulated to the coal slurry preparation tank 1 (see FIG. 2) and repeatedly used. By separating and collecting the aromatic solvent, ashless coal having an extremely low ash concentration can be obtained from the second filtrate. This ashless coal contains almost no ash, has no moisture, and exhibits performance (thermal fluidity) far superior to that of raw coal.

なお、必要に応じて、前記無灰炭取得工程(S5)において、前記第2濾過工程(S3)で濾過された濾液から改質炭である無灰炭を取得することに加え、前記分離工程(S2)で分離された固体成分から芳香族溶剤を除去して、改質炭である副生炭を製造してもよい(副生炭取得工程)。   In addition, in the said ashless coal acquisition process (S5), in addition to acquiring the ashless coal which is modified coal from the filtrate filtered by the said 2nd filtration process (S3) as needed, the said separation process The aromatic solvent may be removed from the solid component separated in (S2) to produce by-product coal that is modified coal (by-product coal acquisition step).

この副生炭は、含酸素官能基が脱離されており、また、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。従って、この副生炭は、各種の燃料用等として利用することが可能である。   This by-product charcoal is free of oxygen-containing functional groups, has ash, has no water, and has a sufficient calorific value. Therefore, this byproduct charcoal can be used for various fuels.

固体成分(固形分濃縮液)から芳香族溶剤を分離して除去する方法は、前記した液体成分から無灰炭を取得する無灰炭取得工程(S5)と同様に、一般的な蒸留法や蒸発法を用いることができ、分離して回収された芳香族溶剤は、石炭スラリー調製槽1(図2参照)へ循環して繰り返し使用することができる。芳香族溶剤の分離・回収により、固形分濃縮液からは灰分が濃縮された副生炭を得ることができる。   The method for separating and removing the aromatic solvent from the solid component (solid content concentrate) is similar to the above-described ashless coal acquisition step (S5) for acquiring ashless coal from the liquid component, The evaporation method can be used, and the aromatic solvent separated and recovered can be circulated to the coal slurry preparation tank 1 (see FIG. 2) and repeatedly used. By separation and recovery of the aromatic solvent, by-product charcoal enriched in ash can be obtained from the solid concentrate.

なお、分離工程(S2)で分離された液体成分から灰分のない無灰炭のみを製造し、固体成分からは芳香族溶剤のみ回収し、灰分の濃縮された副生炭は、廃棄してもよい。
また、前記した無灰炭および副生炭の取得における固液分離は、同じ装置を用いて、順次行うことができるが、それぞれ別の装置を用いて行ってもよい。また、無灰炭および副生炭の取得においては、同時に取得されるようにしてもよく、どちらか一方を先に取得するようにしてもよい。
In addition, only the ashless coal without ash is produced from the liquid component separated in the separation step (S2), only the aromatic solvent is recovered from the solid component, and the by-product coal enriched in ash is discarded. Good.
Moreover, although solid-liquid separation in acquisition of the above-mentioned ashless coal and by-product coal can be performed sequentially using the same apparatus, you may perform it using a respectively different apparatus. Moreover, in the acquisition of ashless coal and byproduct coal, you may make it acquire simultaneously, and you may make it acquire either one previously.

本発明は、以上説明したとおりであるが、本発明を行うにあたり、前記各工程に悪影響を与えない範囲において、前記各工程の間あるいは前後に、例えば、原料石炭を粉砕する石炭粉砕工程や、ごみ等の不要物を除去する除去工程や、得られた無灰炭を乾燥させる乾燥工程等、他の工程を含めてもよい。   Although the present invention is as described above, in carrying out the present invention, within the range that does not adversely affect the respective steps, for example, a coal pulverization step of pulverizing raw coal between or before and after the respective steps, Other steps such as a removal step of removing unnecessary substances such as garbage and a drying step of drying the obtained ashless coal may be included.

次に、本発明に係る無灰炭の製造方法について、実施例を挙げて具体的に説明する。
表1に示す性状の石炭を使用し、以下の実験を行った。
Next, an example is given and the manufacturing method of ashless coal concerning the present invention is explained concretely.
The following experiment was conducted using coal having the properties shown in Table 1.

Figure 0005255303
Figure 0005255303

[第1実施例]
原料石炭として、瀝青炭Bに瀝青炭Oを30質量%混合した石炭を用いた。
この原料石炭5kgに対し、6倍量(30kg)の芳香族溶剤(1−メチルナフタレン(新日鉄化学社製))を混合してスラリーを調製した。このスラリーを、窒素中、2.0MPaの圧力で加圧して、内容積30リットルのオートクレーブ中380℃、40分の条件で加熱処理(加熱抽出)した。このスラリーを350℃まで冷却し、2.0MPaの圧力、350℃に維持した重力沈降槽内で上澄み液と固形分濃縮液とに分離した。
[First embodiment]
As raw material coal, coal obtained by mixing 30% by mass of bituminous coal O with bituminous coal B was used.
A slurry was prepared by mixing 6 kg (30 kg) of an aromatic solvent (1-methylnaphthalene (manufactured by Nippon Steel Chemical Co., Ltd.)) with 5 kg of this raw material coal. This slurry was pressurized in nitrogen at a pressure of 2.0 MPa and heat-treated (heat extraction) in an autoclave with an internal volume of 30 liters at 380 ° C. for 40 minutes. The slurry was cooled to 350 ° C. and separated into a supernatant and a solid concentrate in a gravity sedimentation tank maintained at a pressure of 2.0 MPa and 350 ° C.

この上澄み液について、一部については、蒸留法で芳香族溶剤を分離・回収して、無灰炭(固液分離後無灰炭)を製造した。また、残りについては、上澄み液を250℃まで冷却し、濾過フィルターで濾過して(第1濾過)、濾液(第1濾液)を取得した。   About a part of this supernatant liquid, the aromatic solvent was separated and recovered by distillation to produce ashless coal (ashless coal after solid-liquid separation). Moreover, about the remainder, the supernatant liquid was cooled to 250 degreeC, and it filtered with the filtration filter (1st filtration), and obtained the filtrate (1st filtrate).

この第1濾液について、一部については、蒸留法で芳香族溶剤を分離・回収して、無灰炭(第1濾過後無灰炭)を製造した。また、残りについては、この第1濾液を60℃まで冷却し、濾過フィルターで濾過して(第2濾過)、濾液(第2濾液)を取得し、この第2濾液から蒸留法で芳香族溶剤を分離・回収して、無灰炭(第2濾過後無灰炭)を製造した。   About this 1st filtrate, the aromatic solvent was isolate | separated and collect | recovered with the distillation method about one part, and the ashless coal (the ashless coal after 1st filtration) was manufactured. For the rest, the first filtrate is cooled to 60 ° C., filtered through a filter (second filtration) to obtain a filtrate (second filtrate), and an aromatic solvent is obtained from this second filtrate by distillation. Was separated and recovered to produce ashless coal (ashless coal after second filtration).

このようにして得られた固液分離後無灰炭、第1濾過後無灰炭、および、第2濾過後無灰炭について、JISM8812に定められた方法で灰分濃度を測定した。なお、原料石炭の灰分濃度も測定した。灰分濃度が0.020質量%以下のものを灰分が極めて低いものとして、無灰炭の品質が良好とした。   The ash content of the ashless coal after solid-liquid separation, the ashless coal after the first filtration, and the ashless coal after the second filtration thus obtained was measured by the method defined in JISM8812. In addition, the ash concentration of raw material coal was also measured. The ash content was 0.020% by mass or less, and the ash content was very low.

また、灰分の減少率を以下の式により算出した。
固液分離後無灰炭の灰分減少率(質量%)=[1−(固液分離後無灰炭の灰分濃度(質量%)/原料石炭の灰分濃度(質量%))]×100
第1濾過後無灰炭の灰分減少率(質量%)=[1−(第1濾過後無灰炭の灰分濃度(質量%)/原料石炭の灰分濃度(質量%))]×100
第2濾過後無灰炭の灰分減少率(質量%)=[1−(第2濾過後無灰炭の灰分濃度(質量%)/原料石炭の灰分濃度(質量%))]×100
これらの結果を表2に示す。
Moreover, the decreasing rate of ash was calculated by the following formula.
Ash reduction rate of ashless coal after solid-liquid separation (mass%) = [1- (ash concentration of ashless coal after solid-liquid separation (mass%) / ash concentration of raw coal (mass%))] × 100
Ash reduction rate (mass%) of first ashless coal after first filtration = [1- (ash concentration of ashless coal after first filtration (mass%) / ash concentration of raw coal (mass%))] × 100
Ash reduction rate (mass%) of ashless coal after second filtration = [1- (ash concentration of ashless coal after second filtration (mass%) / ash concentration of raw coal (mass%))] × 100
These results are shown in Table 2.

[第2実施例]
原料石炭として、瀝青炭Mに瀝青炭Oを30質量%混合した石炭を用いた。
この原料石炭を用い、前記実施例と同様の方法で、上澄み液と固形分濃縮液を得た。
この上澄み液について、一部については、蒸留法で芳香族溶剤を分離・回収して、無灰炭(固液分離後無灰炭)を製造した。また、残りについては、上澄み液を250℃まで冷却し、濾過フィルターで濾過して(第1濾過)、濾液を取得した。この濾液について、一部については、蒸留法で芳香族溶剤を分離・回収して、無灰炭(第1濾過後無灰炭)を製造した。
[Second Embodiment]
As raw coal, coal obtained by mixing 30% by mass of bituminous coal O with bituminous coal M was used.
Using this raw material coal, a supernatant and a solid concentrate were obtained in the same manner as in the previous example.
About a part of this supernatant liquid, the aromatic solvent was separated and recovered by distillation to produce ashless coal (ashless coal after solid-liquid separation). Moreover, about the remainder, the supernatant liquid was cooled to 250 degreeC and filtered with the filtration filter (1st filtration), and the filtrate was acquired. About this filtrate, about one part, the aromatic solvent was isolate | separated and collect | recovered with the distillation method, and the ashless coal (the ashless coal after the 1st filtration) was manufactured.

このようにして得られた固液分離後無灰炭、および、第1濾過後無灰炭について、JISM8812に定められた方法で灰分濃度を測定した。なお、原料石炭の灰分濃度も測定した。灰分濃度が0.02質量%以下のものを灰分が極めて低いものとして、無灰炭の品質が良好とした。
また、灰分の減少率を算出した。なお、固液分離後無灰炭の灰分減少率、および、第1濾過後無灰炭の灰分減少率は、第1実施例と同様の式により求めた。
これらの結果を表2に示す。
The ash content of the ashless coal after solid-liquid separation and the ashless coal after the first filtration thus obtained were measured by the method defined in JIS M8812. In addition, the ash concentration of raw material coal was also measured. The ash content was 0.02% by mass or less and the ash content was very low, so that the quality of ashless coal was good.
Also, the reduction rate of ash was calculated. The ash content reduction rate of the ashless coal after solid-liquid separation and the ash content reduction rate of the ashless coal after the first filtration were obtained by the same formulas as in the first example.
These results are shown in Table 2.

Figure 0005255303
Figure 0005255303

表2に示すように、第1実施例では、固液分離後無灰炭では、灰分の減少率が94.86質量%であり、灰分濃度は0.380質量%であった。また、第1濾過後無灰炭では、灰分の減少率が99.46質量%であり、灰分濃度は0.040質量%であった。そして、第2濾過後無灰炭では、灰分の減少率が99.73質量%であり、灰分濃度は0.020質量%であった。よって、第1濾過、および、第2濾過を行うことで、灰分濃度が極めて低い、良好な品質の無灰炭を得ることができた。   As shown in Table 2, in the first example, in the ashless coal after solid-liquid separation, the reduction rate of ash was 94.86% by mass, and the ash concentration was 0.380% by mass. Moreover, in the ashless coal after the first filtration, the reduction rate of ash was 99.46% by mass, and the ash concentration was 0.040% by mass. And in the ashless coal after the 2nd filtration, the decreasing rate of ash was 99.73 mass%, and the ash concentration was 0.020 mass%. Therefore, by performing the first filtration and the second filtration, it was possible to obtain a good quality ashless coal having an extremely low ash concentration.

第2実施例では、固液分離後無灰炭では、灰分の減少率が95.36質量%であり、灰分濃度は0.510質量%であった。また、第1濾過後無灰炭では、灰分の減少率が99.64質量%であり、灰分濃度が0.040質量%であった。しかし、第2濾過を行っていないため、最終的な灰分濃度は、0.040質量%であり、灰分濃度が極めて低い、良好な品質の無灰炭は得られなかった。   In the second example, in the ashless coal after solid-liquid separation, the reduction rate of ash was 95.36% by mass, and the ash concentration was 0.510% by mass. In the ashless coal after the first filtration, the reduction rate of ash was 99.64% by mass, and the ash concentration was 0.040% by mass. However, since the second filtration was not performed, the final ash concentration was 0.040% by mass, and good quality ashless coal with an extremely low ash concentration was not obtained.

以上、本発明に係る無灰炭の製造方法について最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明したが、本発明の趣旨は前記した内容に限定されることなく、その権利範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈しなければならない。なお、本発明の内容は、前記した記載に基づいて広く改変・変更等することができることはいうまでもない。   As mentioned above, although the best embodiment and the example were shown and explained in detail about the manufacturing method of ashless coal concerning the present invention, the meaning of the present invention is not limited to the above-mentioned contents, and the scope of right is patent. It should be interpreted broadly based on the claims. Needless to say, the contents of the present invention can be widely modified and changed based on the above description.

無灰炭の製造方法の工程を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process of the manufacturing method of ashless coal. 重力沈降法を行うための固液分離装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the solid-liquid separator for performing a gravity sedimentation method.

符号の説明Explanation of symbols

S1 スラリー加熱工程
S2 分離工程
S3 第1濾過工程
S4 第2濾過工程
S5 無灰炭取得工程
1 石炭スラリー調製槽
2 ポンプ
3 予熱器
4 抽出槽
5 重力沈降槽
6 固形分濃縮液受器
7a、7b、7c 冷却器
8a 8b フィルターユニット
9a 上澄み液受器(第1濾液受器)
9b 上澄み液受器(第2濾液受器)
10 攪拌機
100 固液分離装置
S1 Slurry heating step S2 Separation step S3 First filtration step S4 Second filtration step S5 Ashless coal acquisition step 1 Coal slurry preparation tank 2 Pump 3 Preheater 4 Extraction tank 5 Gravity sedimentation tank 6 Solid concentration receiver 7a, 7b , 7c Cooler 8a 8b Filter unit 9a Supernatant liquid receiver (first filtrate receiver)
9b Supernatant receiver (second filtrate receiver)
10 Stirrer 100 Solid-liquid separator

Claims (1)

石炭と芳香族溶剤とを混合したスラリーを加熱処理するスラリー加熱工程と、
前記スラリー加熱工程で加熱処理されたスラリーを、石炭が溶解した液体成分と、灰分および不溶石炭を含む固体成分と、に分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された液体成分を濾過する第1濾過工程と、
前記第1濾過工程で濾過された濾液を、さらに濾過する第2濾過工程と、
前記第2濾過工程で濾過された濾液から芳香族溶剤を除去して、無灰炭を取得する無灰炭取得工程と、を含み、
前記第2濾過工程で濾過する濾液の温度が、前記第1濾過工程で濾過する液体成分の温度よりも低いことを特徴とする無灰炭の製造方法。
A slurry heating step in which a slurry in which coal and an aromatic solvent are mixed is heat-treated;
A separation step of separating the slurry heat-treated in the slurry heating step into a liquid component in which coal is dissolved and a solid component containing ash and insoluble coal;
A first filtration step of filtering the liquid component separated in the separation step;
A second filtration step of further filtering the filtrate filtered in the first filtration step;
Removing the aromatic solvent from the filtrate filtered in the second filtration step to obtain ashless coal,
A method for producing ashless coal, wherein the temperature of the filtrate filtered in the second filtration step is lower than the temperature of the liquid component filtered in the first filtration step.
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