JP5641581B2 - 無灰炭の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、石炭から灰分を除去した無灰炭を得るための無灰炭の製造方法に関する。

無灰炭の製造方法としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。この無灰炭の製造方法は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製し、得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分（以下、溶剤可溶成分）を抽出し、溶剤可溶成分が抽出されたスラリーを、溶剤可溶成分を含む溶液部と溶剤に不溶な石炭成分（以下、溶剤不溶成分）を含む固形分濃縮液とに分離し、分離された溶液部から溶剤を分離回収して無灰炭を得るものである。溶液部から溶剤を分離回収して無灰炭を得る方法としては、例えば特許文献１に記載された噴霧乾燥法がある。この噴霧乾燥法によれば、無灰炭中の有機物と無機物とが分離して析出し、溶剤可溶成分を含む溶液中に少量混入した微細な無機物、および溶剤中に溶けた金属成分の除去が容易となる。

特開２００５−１２０１８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された噴霧乾燥法を用いて溶剤を分離回収する場合、溶液部に含まれる溶剤の重量割合が大きい場合などには、蒸発させる溶剤量が多くなってしまい、溶剤を十分に分離回収できないおそれがある。その場合、回収できない溶剤量の分、新規溶剤を加える必要があり、無灰炭の製造コストが上がってしまう。

そこで、溶剤の回収率を向上させるために、溶剤を分離回収する工程を複数備え、溶剤を複数回に分けて回収する方法が考えられる。例えば、単純に、噴霧乾燥法により溶剤を分離回収して得られた無灰炭から当該無灰炭中に残存する溶剤を再度噴霧乾燥法により分離回収する方法が考えられる。しかしながら、噴霧乾燥法を用いて得られる無灰炭は粉粒状（固体）であるため、当該無灰炭を再度噴霧乾燥法により分離する場合には、当該粉粒状（固体）の無灰炭を一旦液状に戻してから分離槽内に供給する必要がある。そのため、この方法では、無灰炭の製造効率が悪くなり、無灰炭の製造コストが上がってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶剤回収率を向上させることができ、かつ、無灰炭を効率よく製造できる、無灰炭の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の無灰炭の製造方法は、石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程と、前記抽出工程にて前記石炭成分が抽出されたスラリーから前記石炭成分を含む溶液部を分離する分離工程と、前記分離工程にて分離された溶液部から溶剤を分離回収して無灰炭を得る無灰炭取得工程とを備えている。そして、前記無灰炭取得工程は、溶剤の蒸気圧よりも低い圧力に減圧することにより、前記溶液部から溶剤を蒸発分離させて固体の無灰炭を得る第１溶剤分離工程と、前記第１溶剤分離工程にて得られた固体の無灰炭を加熱して、当該無灰炭中に残存する溶剤を蒸発分離させる第２溶剤分離工程とを有している。

本発明によれば、溶剤回収率を向上させることができ、かつ、無灰炭を効率よく製造できる。

本発明の実施形態に係る無灰炭の製造装置を示す概略図である。 図１に示す無灰炭の製造装置に使用されるスチームチューブドライヤの概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 溶剤残存率の測定結果を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無灰炭の製造装置１を示す概略図である。

（無灰炭の製造装置１の構成）
無灰炭の製造装置１は、図１に示すように、石炭を貯蔵および切出しする石炭ホッパ２と、溶剤を貯留する溶剤タンク３と、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製するスラリー調製槽４と、調製されたスラリーを移送するポンプ５と、移送されたスラリーを加熱する予熱器６と、加熱されたスラリーから溶剤可溶成分を抽出する抽出槽７と、溶剤可溶成分が抽出されたスラリーを重力沈降法により溶剤可溶成分を含む溶液部（上澄み液）と溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液とに分離する重力沈降槽８と、分離された溶液部を濾過するフィルターユニット９と、濾過された溶液部から溶剤を分離回収して無灰炭（ＨＰＣ：Hyper coal）を得るフラッシャー１０及びスチームチューブドライヤ１１と、重力沈降槽８にて分離された固形分濃縮液から溶剤を分離回収して副生炭（ＲＣ：Residue coal）を得る溶剤分離器１２とを有している。

次に、無灰炭の製造方法について説明する。本発明の無灰炭の製造方法は、抽出工程、分離工程、および無灰炭取得工程を有する。以下、各工程について説明する。原料とする石炭には、特に制限はなく、抽出率（無灰炭回収率）の高い瀝青炭を用いても良いし、より安価な劣質炭（亜瀝青炭、褐炭）を用いても良い。

（抽出工程）
抽出工程は、石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤可溶成分を抽出する工程である。本実施形態において、この抽出工程は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、スラリー調製工程にて得られたスラリーを加熱して溶剤可溶成分を抽出する溶剤可溶成分抽出工程とに分かれている。

ここで、溶剤可溶成分とは、溶剤により石炭の抽出を行うことにより、溶剤に溶解され得る石炭成分であり、分子量が比較的小さく、架橋構造が発達していない石炭中の有機成分に由来するものである。

石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤可溶成分を抽出するにあたっては、石炭に対して大きな溶解力を持つ溶媒、多くの場合、芳香族溶剤（水素供与性あるいは非水素供与性の溶剤）と石炭を混合して、それを加熱し、石炭中の有機成分を抽出することになる。

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、溶剤に抽出される可溶成分（ここでは石炭成分）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。非水素供与性溶剤の主な成分としては、２環芳香族であるナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、トリメチルナフタレン等が挙げられ、その他の非水素供与性溶剤の成分として、脂肪族側鎖を有するナフタレン類、アントラセン類、フルオレン類、また、これらにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖を有するアルキルベンゼンが含まれる。
なお、上記の説明では非水素供与性化合物を溶剤として用いる場合について述べたが、テトラリンを代表とする水素供与性の化合物（石炭液化油を含む）を溶剤として用いても良いことは勿論である。水素供与性溶剤を用いた場合、無灰炭の収率が向上する。

また、溶剤の沸点は特に制限されるものではないが、抽出工程および分離工程での圧力低減、抽出工程での抽出率、無灰炭取得工程等での溶剤回収率などの観点から、例えば、１８０〜３００℃、特に２４０〜２８０℃の沸点の溶剤が好ましく使用される。

（スラリー調製工程）
スラリー調製工程は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製する工程であり、図１中、スラリー調製槽４で行われる。石炭ホッパ２から石炭がスラリー調製槽４に投入されると共に、溶剤タンク３から溶剤がスラリー調製槽４に投入される。スラリー調製槽４に投入された石炭および溶剤は、攪拌機（不図示）で混合され、スラリーとなる。

溶剤に対する石炭の混合比率は、特に限定されないが、例えば、乾燥炭基準で１０〜５０ｗｔ％の範囲が好ましく、１５〜３５ｗｔ％の範囲がより好ましい。

（溶剤可溶成分抽出工程）
溶剤可溶成分抽出工程は、図１中、予熱器６および抽出槽７で行われる。スラリー調製槽４にて調製されたスラリーは、ポンプ５によって、一旦、予熱器６に供給されて所定温度まで加熱された後、抽出槽７に供給され、攪拌機７ａで攪拌されながら所定温度で保持されて抽出が行われる。なお、予熱器６は設置されていなくてもよい。

溶剤可溶成分抽出工程でのスラリーの温度は、溶剤可溶成分が溶解され得る限り特に制限されないが、溶剤可溶成分の十分な抽出の観点から、例えば３００〜４２０℃の範囲、より好ましくは３５０〜４００℃の範囲としている。

また、加熱時間（抽出時間）もまた特に制限されるものではないが、十分な溶解と抽出率の観点から５〜６０分間の範囲が好ましく、２０〜４０分間の範囲がより好ましい。なお、予熱器６で一旦加熱した場合の加熱時間は、予熱器６での加熱時間および抽出槽７での加熱時間を合計したものである。

なお、溶剤可溶成分抽出工程は、窒素などの不活性ガスの存在下で行うことが好ましい。抽出工程での圧力は、抽出の際の温度や用いる溶剤の蒸気圧にもよるが、１．０〜２．０ＭＰａの範囲が好ましい。抽出槽７内の圧力が溶剤の蒸気圧より低い場合には、溶剤が揮発して液相に閉じ込められず、抽出できない。溶剤を液相に閉じ込めるには、溶剤の蒸気圧より高い圧力が必要となる。一方、圧力が高すぎると、機器のコスト、運転コストが高くなり、経済的ではない。

なお、本実施形態のように、石炭と溶剤とを混合した後に、得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出するのではなく、溶剤のみを先に加熱し、加熱された高温（例えば３８０℃）の溶剤中に石炭を供給（乾燥状態のまま供給）して、石炭を混合・加熱し、石炭中の溶剤可溶成分を溶剤で抽出するようにしてもよい。

溶剤のみを先に加熱し、加熱された高温（例えば３８０℃）の溶剤中に石炭を供給する（乾燥状態のまま供給する）方法としては、例えば次のような方法がある。ポンプ５の上流側には石炭ホッパ２を配置せず、予熱器６と抽出槽７とを接続する管１３の中に、または抽出槽７内に、石炭を直接供給できるように石炭ホッパ２（例えば、ロックホッパ）を配置する。このとき、例えば、管１３または抽出槽７と、石炭ホッパ２との接続部を窒素などの不活性ガスで加圧して、溶剤などが石炭ホッパ２内へ逆流してこないようにする。なお、この方法によると、溶剤などが石炭ホッパ２内へ逆流してこないように、管１３または抽出槽７と、石炭ホッパ２との接続部を窒素などの不活性ガスで加圧する必要があるが、スラリー調製槽４を省略できる。

さらに、抽出槽７を配置しない方法もある。例えば、予熱器６と重力沈降槽８とを直接接続する管を設け、当該管の中に石炭を直接供給できるように石炭ホッパ２（例えば、ロックホッパ）を配置する。このとき、例えば、当該管と石炭ホッパ２との接続部を窒素などの不活性ガスで加圧して、溶剤などが石炭ホッパ２内へ逆流してこないようにする。この方法によると、溶剤などが石炭ホッパ２内へ逆流してこないように、当該管と石炭ホッパ２との接続部を窒素などの不活性ガスで加圧する必要があるが、スラリー調製槽４に加えて抽出槽７をも省略できる。

（分離工程）
分離工程は、抽出工程にて溶剤可溶成分が抽出されたスラリーを重力沈降法により溶剤可溶成分を含む溶液部（上澄み液）と溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液とに分離する工程であり、図１中、重力沈降槽８で行われる。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。スラリーを槽内に連続的に供給しながら、溶剤可溶成分を含む溶液部を上部から、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ので、連続的な分離処理が可能となる。

溶剤可溶成分を含む溶液部は、重力沈降槽８の上部に溜まり、必要に応じてフィルターユニット９にて濾過された後、フラッシャー１０に排出される。一方、溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液は、重力沈降槽８の下部に溜まり、溶剤分離器１２に排出される。なお、分離方法としては、重力沈降法に限られず、例えば濾過法や遠心分離法により分離してもよい。その場合、重力沈降槽に代わる固液分離装置として濾過器や遠心分離器などが使用される。

ここで、溶剤不溶成分とは、溶剤により石炭成分の抽出を行っても、溶剤に溶解されずに残る灰分や当該灰分を含む石炭（即ち、副生炭）などの石炭成分（固形分）であり、分子量が比較的大きく、架橋構造が発達した有機成分に由来するものである。

重力沈降槽８内は、溶剤可溶成分の再析出を防止するため、保温や加熱または／および加圧しておくことが好ましい。加熱温度は、３００〜４２０℃の範囲が好ましく、圧力は、１．０〜３．０ＭＰａの範囲が好ましく、１．７〜２．３Ｍｐａの範囲がより好ましい。また、重力沈降槽８内でスラリーを維持する時間は、特に制限されるものではないが、およそ３０〜１２０分間で沈降分離を行うことができる。

（無灰炭取得工程）
無灰炭取得工程は、分離工程にて分離された溶液部（上澄み液）から溶剤を分離回収して無灰炭を得る工程である。本実施形態において、この無灰炭取得工程は、溶剤の蒸気圧よりも低い圧力に減圧することにより、溶液部から溶剤を蒸発分離させて固体（粉粒状）の無灰炭を得る第１溶剤分離工程と、第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭を加熱して、当該無灰炭中に残存する溶剤を再度蒸発分離させる第２溶剤分離工程とに分かれている。

（第１溶剤分離工程）
第１溶剤分離工程は、分離工程にて分離された溶液部からフラッシュ蒸留法により溶剤を蒸発分離させる工程であり、図１中、フラッシャー１０で行われる。フラッシュ蒸留法とは、蒸留対象（本発明では分離工程にて分離された溶液部）をフラッシャー内（例えば、フラッシャーの内壁面）に霧状に噴射（フラッシュ）させることで、蒸留対象から沸点の低い物質（本発明では溶剤）を蒸発分離する蒸留法である。

本発明においては、フラッシャー１０内の圧力が溶剤の蒸気圧（例えば、溶剤の温度が３８０℃の場合１．０ＭＰａ）よりも低い圧力（例えば、０．１ＭＰａ）に減圧されることにより、フラッシャー１０内に供給された溶液部に含まれる溶剤が蒸発分離される。分離された溶剤は回収され、スラリー調製槽４に循環され繰り返し使用される。なお、第１溶剤分離工程は、溶剤回収の観点から、窒素などの不活性ガス存在下で行われることが好ましい。

なお、フラッシャー１０内に供給される前の溶液部は、溶剤の蒸気圧よりも高い圧力（例えば、３８０℃の場合２．０ＭＰａ）に加圧されており、液状である。また、フラッシャー１０内に供給される前の溶液部の温度は、例えば３００℃とされている。

第１溶剤分離工程においては、固体（粉粒状）の無灰炭が得られる。これは、フラッシャー１０内の圧力が溶剤の蒸気圧よりも低い圧力であること、及び無灰炭が溶剤の蒸発により顕熱を奪われることにより、無灰炭の温度が無灰炭が流動性を示す温度よりも低い温度（例えば、１５０〜２３０℃程度）まで低下するからである。特に、本発明では、フラッシャー１０内の圧力を、大気圧と同程度または大気圧以下にまで減圧させている。そのため、無灰炭は固体となると共に、当該無灰炭中に残存する溶剤の割合（残存率）も低減される。その結果、第２溶剤分離工程において、当該無灰炭が加熱源（本発明では、スチームチューブドライヤ１１のチューブ２３）に融着又は析出して、熱交換効率が低下し、溶剤回収率が低下することが抑制される。なお、フラッシャー１０内の圧力は、無灰炭が固体として得られるのであれば、大気圧よりも高い圧力（溶剤の蒸気圧より低い圧力に限る）としてもよい。また、フラッシャー１０内は、フラッシャー１０内に無灰炭が融着又は析出するのを防止する観点から、１０〜２３０℃程度とすることができる。

ここで、第１溶剤分離工程にて得られる固体の無灰炭とは、具体的には、粒径（最大長さ）が数ｍｍ以下程度の粉粒状であり、おおよそ数μｍ〜数百μｍ程度になる。

第１溶剤分離工程にて得られる無灰炭中に残存する溶剤の残存率は、無灰炭が固体であれば特に限定されないが、第２溶剤分離工程において、無灰炭が加熱源に融着又は析出するのを防止する観点から、１０ｗｔ％以下であることが好ましい。ここでいう「無灰炭中に残存する溶剤の残存率」とは、無灰炭と無灰炭中に残存する溶剤との混合物に対する無灰炭中に残存する溶剤の割合を意味する。

無灰炭中に残存する溶剤の残存率を１０ｗｔ％以下とする方法としては、フラッシャー１０内の圧力を、大気圧と同程度または大気圧以下にまで減圧させる方法があるが、この際に、例えば従来技術のように１度で溶剤を略１００ｗｔ％（９９ｗｔ％以上）分離させる場合の時間と略同じ時間で蒸発分離を行うことが好ましい。

第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭中に残存する溶剤の割合（残存率）を低減させることで、無灰炭中に溶剤が残存することによる無灰炭の軟化温度の低下を抑制できる。そのため、加熱（例えば２００〜２３０℃程度）してもほとんど溶融性を示さない無灰炭を得ることができる。その結果、第２溶剤分離工程において、加熱源に無灰炭が融着又は析出することを抑制できる。

なお、本実施形態においては、第１溶剤分離工程における溶剤の蒸発分離にフラッシュ蒸留法を用いているが、減圧により溶剤を蒸発分離させる方法であれば特に限定されず、例えば、真空蒸留法等を用いてもよい。

（第２溶剤分離工程）
第２溶剤分離工程は、第１溶剤分離工程にて得られた固体の無灰炭（溶剤が残存した無灰炭）から当該無灰炭中に含まれる溶剤をスチームチューブドライヤを利用した蒸留法により蒸発分離させる工程であり、図１中、スチームチューブドライヤ１１で行われる。スチームチューブドライヤを利用した蒸留法とは、固体の蒸留対象（本発明では第１溶剤分離工程にて得られた固体の無灰炭）をドライヤ内で間接加熱して、蒸留対象から沸点の低い物質（本発明では溶剤）を蒸発分離する方法である。

以下、スチームチューブドライヤ１１を利用した蒸留法について図２を参照しつつ詳しく説明する。図２は、スチームチューブドライヤ１１の概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

第１溶剤分離工程にて得られた固体の無灰炭は、スクリューコンベア２２によりドライヤ本体２１に投入される（スクリューコンベア２２以外の方法により投入されてもよい）。ドライヤ本体２１に投入された無灰炭は、ドライヤ本体２１が回転することにより攪拌されながら、高温のスチーム（例えば、２１５℃や２２５℃）が流れる複数のチューブ２３と接触することで間接加熱される。チューブ２３は、図２（ｂ）に示すように、ドライヤ本体２１内部の外周側に複数設けられている。そして、チューブ２３との接触により無灰炭中に残存する溶剤は蒸発分離される。その結果、溶剤が略１００ｗｔ％分離された無灰炭が得られる。また、分離された溶剤は、ドライヤ本体２１内を流れる不活性ガス（例えば、窒素）により回収され、スラリー調製槽４に循環されて繰り返し使用される。なお、ドライヤ本体２１は、供給口２４ａから供給された無灰炭が、排出口２４ｂ側から排出されるよう、排出口２４ｂが下方となるように傾いて設置される。

スチームチューブドライヤ１１を利用した蒸留法を用いることにより、第１溶剤分離工程にて得られた固体の無灰炭を固体の状態のまま、ドライヤ本体２１に投入できる。また、加熱により溶剤を蒸発分離させているので、蒸発分離を行う時間を短縮できる。

なお、本実施形態においては、第２溶剤分離工程においてスチームチューブドライヤ１１を利用した蒸留法を用いたが、固体の無灰炭を投入でき、かつ、加熱により溶剤を蒸発分離させる蒸留法であれば、その他の方法を用いてもよい。

上述した第１溶剤分離工程および第２溶剤分離工程により、溶液部から実質的に灰分を含まず、かつ、溶剤が略１００％分離された無灰炭を得ることができる。最終的に得られる（第２溶剤分離工程で加熱して再度蒸発分離させた後の）無灰炭中の溶剤の残存率は２ｗｔ％以下であり、好ましくは１ｗｔ％以下である。

ここで、無灰炭（最終的に得られる無灰炭）とは、灰分が５ｗｔ％以下、好ましくは３ｗｔ％以下であるものをいい、無灰炭の水分量は、１．０％以下であり、通常、０．５％以下となる。このように無灰炭は、灰分をほとんど含まず、水分は皆無である。また例えば原料炭よりも高い発熱量を示す。さらに、製鉄用コークスの原料として特に重要な品質である軟化溶融性が大幅に改善され、例えば原料炭よりも遥かに優れた性能（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。

また、上述のように、無灰炭取得工程が２段階の溶剤分離工程を有することにより、第１溶剤分離工程で回収しきれない溶剤を第２溶剤分離工程で回収できる。このように溶剤分離工程を２段としたのは、本来であれば、第１溶剤分離工程でなるべく溶剤を取りきってしまいたいが、第１溶剤分離工程だけでは、無灰炭中に溶剤が一部残存する場合があるからである。そのため、第２溶剤分離工程で加熱することにより、溶剤の除去率を高めている。そしてその結果、十分に溶剤を回収でき、従来技術（例えば、特許文献１）に比べて、溶剤回収率を向上させることができる。なお、無灰炭取得工程が３段階以上の溶剤分離工程を有するようにしてもよい。

（副生炭取得工程）
副生炭取得工程は、分離工程にて重力沈降槽８により分離された固形分濃縮液から溶剤を蒸発分離させて副生炭を得る工程であり、図１中、溶剤分離器１２で実施される。なお、副生炭取得工程はなくてもよい。

固形分濃縮液から溶剤を分離する方法は、一般的な蒸留法や蒸発法を用いることができ、例えば、前記したフラッシュ蒸留法が用いられる。分離して回収された溶剤は、スラリー調製槽４へ循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離回収により、固形分濃縮液からは灰分等を含む溶剤不溶成分が濃縮された副生炭（ＲＣ、残渣炭ともいう）を得ることができる。副生炭は、灰分が含まれるものの水分が皆無であり、発熱量も十分に有している。副生炭は軟化溶融性は示さないが、含酸素官能基が脱離されているため、配合炭として用いた場合に、この配合炭に含まれる他の石炭の軟化溶融性を阻害するようなものではない。従って、この副生炭は、通常の非微粘結炭と同様に、コークス原料の配合炭の一部として使用することができ、また、コークス原料炭とせずに、各種の燃料用として利用することも可能である。なお、副生炭は、回収せずに廃棄しても良い。

また、副生炭取得工程が、固形分濃縮液から溶剤を蒸発分離させる１段目の溶剤分離工程と、当該溶剤分離工程にて得られた副生炭から当該副生炭中に残存する溶剤を蒸発分離させる２段目の溶剤分離工程とに分かれていてもよい。即ち、副生炭取得工程が２段階の溶剤分離工程を有していてもよい。その結果、１段目の溶剤分離工程で回収しきれない溶剤を２段目の溶剤分離工程で回収できる。したがって、副生炭取得工程においても、溶剤回収率を向上させることができる。なお、副生炭取得工程が３段階以上の溶剤分離工程を有するようにしてもよい。

ここで、副生炭取得工程が２段階の溶剤分離工程を有する場合、１段目の溶剤分離工程において、固体の副生炭を得ることが好ましく、さらに副生炭中に残存する溶剤の残存率が１０ｗｔ％以下であることが好ましい。その結果、２段目の溶剤分離工程にて、副生炭が加熱源（例えば、スチームチューブドライヤのチューブ）に融着又は析出して、熱交換効率が低下し、溶剤回収率が低下することを抑制できる。

なお、上述した無灰炭取得工程と同様、１段目の溶剤分離工程にはフラッシュ蒸留法を用いることが好ましく、２段目の溶剤分離工程にはスチームチューブドライヤを利用した蒸留法を用いることが好ましい。

（実施例）
（実施例１）
無灰炭取得工程における溶剤回収途中の無灰炭（第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭）として、無灰炭中に溶剤をそれぞれ５ｗｔ％、１０ｗｔ％、１５ｗｔ％残存させた無灰炭を調製した。無灰炭はいずれも固体である。そして、調製したそれぞれの無灰炭について、スチームチューブドライヤのスチーム圧力２．０５ＭＰａの条件に相当する２１５℃程度まで昇温させ、乾燥試験を行った。無灰炭は丸底フラスコに投入し、丸底フラスコをマントルヒーターに設置して昇温を行った。なお、丸底フラスコ内は窒素雰囲気下とした。

無灰炭中に溶剤をそれぞれ５ｗｔ％、１０ｗｔ％残存させた無灰炭については、２２０℃まで昇温しても無灰炭が融着することはなく、試験後も無灰炭投入時と同様の形状で回収できた。一方、無灰炭中に溶剤を１５ｗｔ％残存させた無灰炭については、１８０℃程度まで昇温させたところで無灰炭がやや融着することが確認された。この実験により、無灰炭の融着を生じさせないためには、無灰炭中に残存する溶剤の残存率を１０ｗｔ％以下にまで抑制することが好ましいことが判明した。

（実施例２）
次に、スチームチューブドライヤを用いて乾燥試験を行った。無灰炭取得工程における溶剤回収途中の無灰炭（第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭）として、無灰炭中に溶剤を１５ｗｔ％残存させた無灰炭を用いて、スチーム圧力２．０５ＭＰａ（２１５℃）の条件で行った。無灰炭は固体である。その結果、チューブの周囲に無灰炭がやや融着した。この実験により、無灰炭中に１５ｗｔ％残存させた無灰炭をスチームチューブドライヤに使用した場合には、蒸発分離を行うことはできるが、やや融着が生じることが実機においても判明した。

（実施例３）
スチームチューブドライヤを用いて乾燥試験を行った。今度は、無灰炭取得工程における溶剤回収途中の無灰炭（第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭）として、無灰炭中に溶剤を５ｗｔ％残存させた無灰炭を用いて、スチーム圧力２．０５ＭＰａ（２１５℃）、２．５５ＭＰａ（２２５℃）の２つの条件で行った。無灰炭は固体である。結果を図３に示す。図３に示すとおり、どちらの条件においても、乾燥開始から１２分後にかけて溶剤残存率（図３中、溶剤含有率と同義）の大幅な低下が認められ、１２分後には溶剤残存率が１ｗｔ％以下となった。乾燥開始から３０分後には溶剤残存率はさらに低下しており、０．１ｗｔ％程度となった。その後の値は略横ばいであった。この実験により、無灰炭中に溶剤を５ｗｔ％残存させた無灰炭であれば、どちらの温度条件においても、３０分程度という短時間で溶剤を略１００ｗｔ％回収できることが判明した。

（効果）
（効果１）
次に、本発明に係る無灰炭の製造方法の効果について説明する。本発明の無灰炭の製造方法においては、無灰炭取得工程が、溶液部から溶剤を蒸発分離させる第１溶剤分離工程と、第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭から当該無灰炭中に残存した溶剤を再度蒸発分離させる第２溶剤分離工程とに分かれている。また、第１溶剤分離工程においては、溶剤の蒸気圧よりも低い圧力に低減することにより、溶液部から溶剤を蒸発分離させている。さらに、第２溶剤分離工程においては、第１溶剤分離工程にて得られた固体の無灰炭を加熱して、当該無灰炭中に含まれる溶剤を蒸発分離させている。

したがって、第１溶剤分離工程で回収しきれない溶剤は、第２溶剤分離工程にて回収される。その結果、溶剤を十分に回収でき、従来技術（例えば、特許文献１）に比べて溶剤の回収率を向上させることができる。また、第１溶剤分離工程においては、蒸発分離の際に溶剤を加熱する必要がないので、加熱源を配備した蒸留法（例えば、スチームチューブドライヤを利用した蒸留法）を第１溶剤分離工程に用いる場合に比べて、無灰炭が融着或いは析出することを抑制できる。その結果、無灰炭を効率よく製造できる。さらに、第２溶剤分離工程においては、第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭を一旦液状に戻す操作を必要としない。また、第２溶剤分離工程に投入される無灰炭は、第１溶剤分離工程にて、ある程度溶剤が蒸発分離されており、かつ、固体である。したがって、加熱源に無灰炭が融着又は析出する割合を最小限に抑えることができる。その結果、熱交換効率を向上でき、溶剤回収率を向上できる。さらに、加熱により溶剤を蒸発分離させているので、蒸発分離を短時間で行うことができる。以上より、無灰炭を効率よく製造できる。

本発明の無灰炭の製造方法によれば、上述したとおり、溶剤回収率を向上させることができ、かつ、効率よく無灰炭を製造できる。特に、本発明においては、第１溶剤分離工程に減圧による蒸留法（例えば、フラッシュ蒸留法、真空蒸留法）を用い、第２溶剤分離工程に加熱による蒸留法（例えば、スチームチューブドライヤを利用した蒸留法）を用いているので、無灰炭の製造効率がよい。例えば、第１溶剤分離工程に加熱による蒸留法を用いた場合、加熱源に多くの無灰炭が融着又は析出してしまう欠点があるが、第１溶剤分離工程に減圧による蒸留法を用いているので、その心配がない。また、第２溶剤分離工程に減圧による蒸留法を用いた場合、第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭を一旦液状に戻す必要があり、また、蒸発時間も長くなるが、第２溶剤分離工程に加熱による蒸留法を用いているので、無灰炭を一旦液状に戻す必要がなく、蒸発時間も短くて済む。

（効果２）
本発明においては、大気圧以下に減圧して第１溶剤分離工程を行っている。よって、第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭中に残存する溶剤の残存率を低減できる。そのため、無灰炭中に溶剤が残存することによる無灰炭の軟化温度の低下を抑制できる。その結果、第２溶剤分離工程における加熱温度（例えば２００〜２３０℃程度）において、溶融性を低く抑えた無灰炭を得ることができる。したがって、第２溶剤分離工程において、加熱源に無灰炭が融着又は析出することをより抑制できる。

（効果３）
また、第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭中に残存する溶剤の残存率は１０ｗｔ％以下である。よって、第２溶剤分離工程における加熱温度（例えば２００〜２３０℃程度）に加熱しても、溶融性をほとんど示さない無灰炭を得ることができる。その結果、第２溶剤分離工程において、加熱源に無灰炭が融着又は析出することをより抑制できる。

（効果４）
また、第２溶剤分離工程における溶剤の蒸発分離にスチームチューブドライヤを利用した蒸留法を用いることによって、第１溶剤分離工程にて得られた固体の無灰炭を固体の状態で投入することができる。また、溶剤の蒸発分離を行う時間を短縮できる。その結果、効率よく無灰炭を製造できる。

（効果５）
また、第１溶剤分離工程における溶剤の蒸発分離にフラッシュ蒸留法を用いることによって、分離工程にて分離された液状の溶液部を、液状の状態のままフラッシャー内に投入でき、無灰炭の製造効率が良い。また、溶液部をフラッシャー内（例えば、フラッシャーの内壁面）に霧状に噴射（フラッシュ）させることで、溶液部の表面積を広げることができ、溶剤の蒸発分離を効率よく行うことができる。また、フラッシャー１０内を加熱する必要がないので、フラッシャー１０内に無灰炭が融着又は析出することを抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な態様に変更して実施することができるものである。

１ 無灰炭の製造装置
２ 石炭ホッパ
３ 溶剤タンク
４ スラリー調製槽
５ ポンプ
６ 予熱器
７ 抽出槽
８ 重力沈降槽
９ フィルターユニット
１０ フラッシャー
１１ スチームチューブドライヤ
１２ 溶剤分離器
１３ 管

Claims (3)

1. 石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程と、
   前記抽出工程にて前記石炭成分が抽出されたスラリーから前記石炭成分を含む溶液部を分離する分離工程と、
   前記分離工程にて分離された溶液部から溶剤を分離回収して無灰炭を得る無灰炭取得工程と、
   を備える、無灰炭の製造方法において、
   前記無灰炭取得工程は、
   溶剤の蒸気圧よりも低い圧力に減圧することにより、前記溶液部から溶剤を蒸発分離させて固体の無灰炭を得る第１溶剤分離工程と、
   前記第１溶剤分離工程にて得られた固体の無灰炭を加熱して、当該無灰炭中に残存する溶剤を蒸発分離させる第２溶剤分離工程と、
   を有する、無灰炭の製造方法。
2. 大気圧以下に減圧して前記第１溶剤分離工程を行う、請求項１に記載の無灰炭の製造方法。
3. 前記第１溶剤分離工程にて得られた無灰炭中に残存する溶剤の残存率が１０ｗｔ％以下である、請求項１又は２に記載の無灰炭の製造方法。

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