JP6199020B2 - Production method of ashless coal - Google Patents

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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。   The present invention relates to a method for producing ashless coal for obtaining ashless coal from which ash is removed from coal.

無灰炭の製造方法として、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載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を抽出し、石炭成分が抽出されたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液部と、溶剤に不溶な石炭成分を含む非溶液部とに分離した後、分離された溶液部から溶剤を分離して無灰炭を得る、というものである。特許文献1に記載の無灰炭の製造方法は、溶液部と非溶液部との分離に重力沈降法を採用するに際し、一般炭に粘結炭を混合した石炭を無灰炭の原料として用いることを特徴としている。   As a method for producing ashless coal, for example, there is one described in Patent Document 1. The method for producing ashless coal described in Patent Document 1 is prepared by mixing coal and a solvent to prepare a slurry, heating the resulting slurry to extract a coal component soluble in the solvent, and extracting the coal component. The slurry is separated into a solution part containing a coal component soluble in the solvent and a non-solution part containing a coal component insoluble in the solvent, and then the solvent is separated from the separated solution part to remove ashless coal. It is to get. The method for producing ashless coal described in Patent Document 1 uses, as a raw material for ashless coal, coal obtained by mixing caking coal with general coal when adopting the gravity sedimentation method for separating the solution portion and the non-solution portion. It is characterized by that.

特許文献1に記載の製造方法によると、重力沈降法の実施に際し、溶剤不溶成分の沈降速度が向上し、その結果、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。   According to the production method described in Patent Document 1, the sedimentation rate of the solvent-insoluble component is improved when the gravity sedimentation method is performed, and as a result, ashless coal from which ash is sufficiently removed is produced with high efficiency and at low cost. be able to.

特開2009−227718号公報JP 2009-227718 A

前記したように、特許文献1では、一般炭に粘結炭を混合した石炭を原料として用いることで、溶剤不溶成分の沈降速度を向上させている。しかしながら、例えば石炭の産地で無灰炭を製造する場合には、原料(石炭)の炭種を種々選択できる余地はない。すなわち、無灰炭を製造する際、特許文献1に記載されているように、一般炭に粘結炭を混合することが困難であることがある。   As described above, in Patent Document 1, the sedimentation rate of the solvent-insoluble component is improved by using coal obtained by mixing caking coal with general coal as a raw material. However, for example, when producing ashless coal in the coal production area, there is no room for selecting various types of raw material (coal). That is, when manufacturing ashless coal, as described in Patent Document 1, it may be difficult to mix caking coal with steam coal.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、例えば原料(石炭)の炭種を種々選択できる余地がない石炭の産地で無灰炭を製造する場合であっても、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる無灰炭の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose thereof is, for example, a case where ashless coal is produced in a coal production area where there is no room for selecting various types of raw material (coal). Another object of the present invention is to provide a method for producing ashless coal, which can produce ashless coal from which ash is sufficiently removed at high efficiency and at low cost.

本発明は、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、前記抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程と、前記分離工程で分離された溶液から溶剤を蒸発分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程と、を備える、無灰炭の製造方法である。この無灰炭の製造方法は、石炭と溶剤とを混合する前に、所定の閾値以上の粒度の石炭を分離する原料分離工程をさらに備え、前記原料分離工程で分離された、前記所定の閾値以上の粒度の石炭を用いて前記抽出工程を行うことで、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性を向上させることを特徴とする。 The present invention includes an extraction step for extracting a coal component soluble in a solvent by heating a slurry obtained by mixing coal and a solvent, and a slurry obtained in the extraction step with a coal component soluble in a solvent. A separation step of separating the solution into a solid content concentrate in which a coal component insoluble in the solvent is concentrated, and obtaining ashless coal by evaporating and separating the solvent from the solution separated in the separation step A process for producing ashless coal. Method of manufacturing ashless coal prior to mixing the coal and solvent, further comprising a source separation step of separating the coal more granularity predetermined threshold, separated by the material separation process, the predetermined threshold value By performing the said extraction process using the coal of the above particle size, the cohesiveness of the coal component insoluble in a solvent is improved.

所定の閾値以上の粒度の石炭を用いて前記抽出工程を行うと、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性が向上する。これにより、前記分離工程における溶剤に不溶な石炭成分の分離効率が向上する。その結果、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。
ここで、この製造方法では、特許文献1に記載の粘結炭のようなものの使用は不要である。すなわち、本発明によれば、例えば原料(石炭)の炭種を種々選択できる余地がない石炭の産地で無灰炭を製造する場合であっても、粘結炭のようなものをいっさい用いずに灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。なお、特許文献1に記載の粘結炭は一般炭よりも高価である。本発明ではこのような高価な粘結炭を用いる必要がない。すなわち、この観点からも本発明によれば、灰分が十分に除去された無灰炭を安価に製造することができる。
また、所定の閾値以上の粒度の石炭を用いて前記抽出工程を行うことで、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性が向上することに加えて、溶剤に可溶な石炭成分の抽出率が高まる。本発明によれば、溶剤に可溶な石炭成分の抽出率が高まるという観点からも、無灰炭を高効率で製造することができる。
When the extraction step is performed using coal having a particle size equal to or larger than a predetermined threshold, the cohesiveness of coal components insoluble in the solvent is improved. Thereby, the separation efficiency of the coal component insoluble in the solvent in the separation step is improved. As a result, ashless coal from which ash is sufficiently removed can be produced with high efficiency and at low cost.
Here, in this manufacturing method, the use of the caking coal described in Patent Document 1 is unnecessary. That is, according to the present invention, for example, even when ashless coal is produced in a coal production area where there is no room for selecting various types of raw material (coal), nothing like caking coal is used. In addition, ashless coal from which ash is sufficiently removed can be produced at high efficiency and at low cost. Note that the caking coal described in Patent Document 1 is more expensive than steam coal. In the present invention, it is not necessary to use such expensive caking coal. That is, also from this viewpoint, according to the present invention, ashless coal from which ash is sufficiently removed can be produced at low cost.
Moreover, by performing the said extraction process using the coal of the particle size more than a predetermined | prescribed threshold value, in addition to the cohesiveness of the coal component insoluble in a solvent improving, the extraction rate of the coal component soluble in a solvent increases. . According to the present invention, ashless coal can be produced with high efficiency from the viewpoint of increasing the extraction rate of coal components soluble in a solvent.

本発明の一実施形態に係る無灰炭の製造方法を説明するための無灰炭製造設備を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the ashless coal manufacturing equipment for demonstrating the manufacturing method of the ashless coal which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明に係る製造方法により溶剤に不溶な石炭成分の沈降性(分離性、沈降速度)が向上することの検証実験の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the verification experiment that the sedimentation (separation property, sedimentation speed) of the coal component insoluble in a solvent improves with the manufacturing method which concerns on this invention. 石炭の粒径分布を示すグラフである。It is a graph which shows the particle size distribution of coal. 沈降性検証実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of a sedimentation verification experiment.

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。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、無灰炭製造設備100は、無灰炭(HPC)製造工程の上流側から順に、石炭ホッパ1・溶剤タンク2、スラリー調製槽3、移送ポンプ4、予熱器5、抽出槽6、重力沈降槽7、フィルターユニット8、および溶剤分離器9・10を備えている。   As shown in FIG. 1, the ashless coal production facility 100 includes a coal hopper 1, a solvent tank 2, a slurry preparation tank 3, a transfer pump 4, a preheater 5, in order from the upstream side of the ashless coal (HPC) production process. An extraction tank 6, a gravity settling tank 7, a filter unit 8, and solvent separators 9 and 10 are provided.

ここで、本実施形態の無灰炭の製造方法は、原料分析段階、粉砕工程、原料分離工程、抽出工程、分離工程(溶剤可溶成分分離工程)、無灰炭取得工程、および副生炭取得工程を有する。以下、原料分析段階および各工程について説明する。なお、本製造方法において原料とする石炭に、特に制限はなく、抽出率(溶剤に抽出される石炭の可溶成分の割合)の高い瀝青炭を用いてもよいし、より安価な劣質炭(亜瀝青炭、褐炭)を用いてもよい。また、無灰炭とは、灰分が5重量%以下、好ましくは3重量%以下のもののことをいう。   Here, the method for producing ashless coal of the present embodiment includes a raw material analysis stage, a pulverization process, a raw material separation process, an extraction process, a separation process (solvent-soluble component separation process), an ashless coal acquisition process, and a by-product coal. It has an acquisition process. Hereinafter, the raw material analysis stage and each process will be described. In addition, there is no restriction | limiting in particular in the coal used as a raw material in this manufacturing method, Bituminous coal with a high extraction rate (ratio of the soluble component of the coal extracted to a solvent) may be used, and cheaper inferior quality coal (sublimation). (Bituminous coal, brown coal) may be used. The ashless coal means ash content of 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less.

(原料分析段階)
原料分析段階は、溶剤に不溶な石炭成分(石炭中の溶剤不溶成分、例えば石炭の灰分)の沈降性分析を石炭の粒度別に行う段階である。なお、必要に応じて、石炭を粉砕した上で沈降性分析を行う。
(Raw material analysis stage)
The raw material analysis stage is a stage in which sedimentation analysis of coal components insoluble in solvents (solvent insoluble components in coal, for example, ash content of coal) is performed for each coal particle size. In addition, sedimentation analysis is performed after pulverizing coal as needed.

具体的には、原料分析段階は、原料(石炭)について、予め、溶剤に不溶な石炭成分の沈降性と、石炭の粒度との関係の基礎データを取得しておく段階である。後に示す図4に示したデータは、基礎データの一例である。原料分析段階で取得した基礎データ(分析結果データ)に基づいて、後の原料分離工程で分離して抽出工程で用いる、溶剤に不溶な石炭成分の沈降性が良い石炭の粒度(粒度範囲)を決定する。   Specifically, the raw material analysis stage is a stage in which basic data on the relationship between the sedimentation property of the coal component insoluble in the solvent and the coal particle size is obtained in advance for the raw material (coal). The data shown in FIG. 4 shown later is an example of basic data. Based on the basic data (analysis result data) acquired in the raw material analysis stage, the particle size (size range) of coal with good sedimentation of coal components insoluble in the solvent, separated in the subsequent raw material separation step and used in the extraction step decide.

ここで、実験により検証した結果を後述するが、本発明者らは、溶剤に不溶な石炭成分の沈降性に関して鋭意検討した結果、溶剤に不溶な石炭成分の沈降性は、原料である石炭の粒子径が微細であると良い傾向を示すのであるが、極端に微細であると沈降性は反対に悪化することを見出した。
一般的に粒子の凝集性は、その粒度が細かい(小さい)方が高くなる。凝集性が高いと、液体中における粒子の沈降性がよくなる、すなわち沈降速度が大きくなる。粒子同士が強く凝集して塊となり、その径が大きくなるからである。一方で、石炭に関しては、その粒子径が極端に微細であると、溶剤に不溶な石炭成分の凝集が十分に進行せず(凝集性が低く)、沈降性が反対に悪化することがある。
Here, although the result verified by experiment is mentioned later, as a result of earnestly examining the sedimentation property of the coal component insoluble in the solvent, the present inventors found that the sedimentation property of the coal component insoluble in the solvent It was found that the fine particle size tends to be good, but the sedimentation property is worsened when the particle size is extremely fine.
Generally, the fineness (smallness) of the particle size becomes higher as the particle cohesiveness. When the cohesion is high, the sedimentation property of the particles in the liquid is improved, that is, the sedimentation rate is increased. This is because the particles strongly aggregate to form a lump and the diameter increases. On the other hand, regarding coal, if the particle size is extremely fine, aggregation of coal components insoluble in the solvent does not proceed sufficiently (low aggregation), and sedimentation may be worsened.

すなわち、原料分析段階で行う上記した沈降性分析は、沈降性が悪化する所定の閾値(粒度の閾値)を調べるとともに、この閾値未満の粒度の石炭が100重量%の石炭よりも、溶剤に不溶な石炭成分の沈降性が良い石炭の粒度範囲(例えば、所定の閾値以上の粒度の石炭)を決定するためのものである。 That is, in the sedimentation analysis described above performed in the raw material analysis stage, a predetermined threshold value (particle size threshold value) at which the sedimentation property deteriorates is examined, and coal having a particle size less than this threshold value is insoluble in a solvent than 100% by weight coal. This is for determining a coal particle size range (for example, coal having a particle size equal to or larger than a predetermined threshold) with good sedimentation properties of coal components.

なお、抽出工程、分離工程(溶剤可溶成分分離工程)、および無灰炭取得工程は、毎回行われる一連の連続する工程であるが、この原料分析段階は、毎回行われる一連の連続する工程として行われる必要はない。例えば、原料分析段階は、無灰炭の製造において同じ原料(石炭)を使用し続ける場合は、少なくとも1回行えばよいものである。   In addition, although an extraction process, a separation process (solvent soluble component separation process), and an ashless coal acquisition process are a series of continuous processes performed each time, this raw material analysis stage is a series of continuous processes performed every time. There is no need to be done as. For example, the raw material analysis step may be performed at least once when the same raw material (coal) is continuously used in the production of ashless coal.

また、原料分析段階における沈降性分析は、後述する抽出工程で使用する溶剤を用い、加熱温度や圧力も抽出工程(抽出本工程)と同等の条件となるように条件設定を行う。   In addition, in the sedimentation analysis in the raw material analysis stage, a solvent used in an extraction process described later is used, and conditions are set so that the heating temperature and pressure are equivalent to those in the extraction process (extraction main process).

また、原料分析段階において、石炭の粒度は、原料石炭全体の粒度分布等に応じ適宜設定すればよく、また、粒度範囲を変えて複数回の分析を繰り返し行ってもよい。   In the raw material analysis stage, the coal particle size may be set as appropriate according to the particle size distribution of the entire raw material coal, etc., and the analysis may be repeated a plurality of times by changing the particle size range.

(粉砕工程)
後述する原料分離工程を行う前に、石炭(原料)の粉砕を行う(粉砕工程)。この粉砕工程で粉砕された石炭から、この次の原料分離工程にて、所定の閾値以上の粒度の石炭を分離する。粉砕工程では、後述するスラリー調製工程にて石炭をスラリー化した際に、そのハンドリング性(ポンプからの送液性,閉塞発生頻度の低減)が良好となる程度まで石炭の粉砕を行う。すなわち、当該粉砕工程を実施することで、石炭をスラリー化した際のハンドリング性が向上する。具体的には、粉砕機(不図示)により、例えば最大粒子径が1mm〜5mm程度の粒径になるように石炭を粉砕する。なお、最大粒子径が1mm〜5mm程度の粒径になるように石炭を粉砕するといっても、1mm〜5mm程度の粒径以下の石炭が100重量%になるというものではない。もちろん粒径が1mm未満の石炭も多く存在する。なお、この粉砕工程は必須の工程ではない。例えば、採取した石炭(原料)をそのまま用いても、後述するスラリー調製工程にて石炭をスラリー化した際に、そのハンドリング性において支障がないものであれば、粉砕工程を省略してもよい。
(Crushing process)
Before performing the raw material separation step described later, coal (raw material) is pulverized (pulverization step). From the coal pulverized in this pulverization step, coal having a particle size equal to or larger than a predetermined threshold is separated in the next raw material separation step. In the pulverization step, when coal is slurried in a slurry preparation step described later, the coal is pulverized to such an extent that its handling properties (liquidity from the pump, reduction of clogging frequency) are improved. That is, by carrying out the pulverization step, the handling property when coal is slurried is improved. Specifically, the coal is pulverized by a pulverizer (not shown) so that the maximum particle size is, for example, about 1 mm to 5 mm. Note that even if coal is pulverized so that the maximum particle diameter is about 1 mm to 5 mm, coal having a particle diameter of about 1 mm to 5 mm or less is not 100% by weight. Of course, there are many coals having a particle size of less than 1 mm. This pulverization step is not an essential step. For example, even if the collected coal (raw material) is used as it is, if the coal is slurried in a slurry preparation step described later, the pulverization step may be omitted as long as there is no problem in handling properties.

(原料分離工程)
原料である石炭と溶剤とを混合する、後述するスラリー調製工程を行う前に、先ず、所定の閾値以上の粒度の石炭を分離する(原料分離工程)。具体的には、例えば、所定の閾値以上の粒度の石炭が95重量%以上になるように石炭を分離する。なお、「所定の閾値以上の粒度の石炭」とは、前記した原料分析段階で得られた基礎データ(分析結果データ)に基づいて決定された粒度範囲の石炭のことである。また、抽出率向上の観点からも微細な粒子径を有するものは抽出率が低下傾向を示すことから、分離することで収率の向上効果も得られる。
(Raw material separation process)
Before performing a slurry preparation step, which will be described later, which mixes coal as a raw material and a solvent, first, coal having a particle size equal to or larger than a predetermined threshold is separated (raw material separation step). Specifically, for example, coal is separated so that coal having a particle size of a predetermined threshold value or more becomes 95% by weight or more. “Coal having a particle size equal to or greater than a predetermined threshold” refers to coal having a particle size range determined based on the basic data (analysis result data) obtained in the raw material analysis stage. Further, from the viewpoint of improving the extraction rate, those having a fine particle size show a tendency for the extraction rate to decrease, so that an effect of improving the yield can also be obtained by separation.

ここで、「所定の閾値」(原料石炭の粒径の下限値)は、例えば、0.075mmであったり、0.15mmであったりする。後述する抽出工程における溶剤に可溶な石炭成分の抽出率向上の観点からは、閾値を0.075mmとすることが好ましい。一方、原料石炭の粒径の上限値は、下限値を0.075mmとした場合には、例えば0.15mmとしたり0.25mmmとしたりする。下限値を0.15mmとした場合には、上限値を例えば0.25mmとする。なお、下限値をどのような値とした場合においても、所定の閾値以上であって、且つ所定の上限値以下の粒度の石炭が90重量%以上となるように石炭を分離することが好ましい。所定の上限値とは、例えば0.5mmであり、5.0mm程度とすることもできる。 Here, the “ predetermined threshold value” (the lower limit value of the particle size of the raw coal) is, for example, 0.075 mm or 0.15 mm. From the viewpoint of improving the extraction rate of coal components soluble in the solvent in the extraction step described later, the threshold is preferably set to 0.075 mm. On the other hand, the upper limit of the particle size of the raw coal is, for example, 0.15 mm or 0.25 mm when the lower limit is 0.075 mm. When the lower limit is set to 0.15 mm, the upper limit is set to 0.25 mm, for example. Note that in the case of the any value the lower limit is also a predetermined threshold value or more, and coal predetermined upper limit value or less granularity it is preferred to separate the coal so that 90 wt% or more. The predetermined upper limit value is, for example, 0.5 mm, and can be about 5.0 mm.

石炭の粒径が0.075mm以上であるか否か、0.15mm以下であるか否かなど、石炭の粒径を検証する場合、例えば、JIS A 1102に規定されたふるい分け試験を用いる。   When verifying the particle size of coal, such as whether the particle size of coal is 0.075 mm or more, or 0.15 mm or less, for example, a screening test defined in JIS A 1102 is used.

石炭の分離には例えば篩い(不図示)を用いる。篩いは、例えば、石炭ホッパ1よりも上流側に設置され、例えば、所定の閾値未満の粒度の石炭(無灰炭の製造に用いない粒度の石炭)を篩いにより除去する。そして、無灰炭の製造に用いる、所定の閾値以上の粒度の石炭が、石炭ホッパ1に投入されるようにする。なお、石炭と溶剤とを混合する前に必要な石炭を分離できればよいので、篩いの設置位置は、石炭ホッパ1の上流側に限定されるものではない。 For example, a sieve (not shown) is used for separating coal. For example, the sieve is installed on the upstream side of the coal hopper 1, and for example, coal having a particle size less than a predetermined threshold (coal having a particle size not used for producing ashless coal) is removed by sieving. And the coal of the particle size more than a predetermined threshold used for manufacture of ashless coal is thrown into the coal hopper 1. In addition, since it is sufficient that the necessary coal can be separated before mixing the coal and the solvent, the installation position of the sieve is not limited to the upstream side of the coal hopper 1.

篩い以外の分離手段(分離方法)としてはスクリーンが挙げられる。これら以外の分離方法として、選炭方法として用いられる沈降分離方法を用いてもよい。この沈降分離方法は、沈降範囲によって粒子径の範囲を限定(小さい範囲の粒子と大きな範囲の粒子とを同時に除去できる)できるため用いることができる。さらには、サイクロン等の遠心力を利用した分離方法も用いることができる。
所定の閾値以上の粒度の石炭とは、所定の閾値以上の粒度の石炭全てである場合もあるし、所定の閾値以上の特定範囲の粒度(所定の閾値(下限値)だけでなく上限値もある粒度範囲)の石炭である場合もある。
Examples of separation means (separation method) other than sieving include a screen. As a separation method other than these, a sedimentation separation method used as a coal preparation method may be used. This sedimentation separation method can be used because the range of the particle diameter can be limited by the sedimentation range (a small range of particles and a large range of particles can be removed simultaneously). Furthermore, a separation method using centrifugal force such as a cyclone can be used.
The coal predetermined threshold or more particle size, to also be a coal all over granularity predetermined threshold, even the upper limit value as well as a predetermined threshold value or more specific range of particle size (a predetermined threshold (lower limit) It may be coal of a certain particle size range).

(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に可溶な石炭成分を抽出する工程である。前記した原料分離工程で分離された、所定の閾値以上の粒度の石炭を用いて(具体的には、例えば、所定の閾値以上の粒度の石炭が95重量%以上含まれている石炭を用いて)この抽出工程を行う。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、スラリー調製工程で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抽出本工程(溶剤可溶成分抽出工程)とに分かれている。
(Extraction process)
An extraction process is a process of extracting the coal component soluble in a solvent by heating the slurry obtained by mixing coal and a solvent. Using coal having a particle size equal to or greater than a predetermined threshold separated in the raw material separation step (specifically, for example, using coal containing 95% by weight or more of coal having a particle size equal to or greater than a predetermined threshold) ) Perform this extraction step. The extraction process consists of a slurry preparation process in which coal and a solvent are mixed to prepare a slurry, and an extraction main process (solvent soluble) in which the slurry obtained in the slurry preparation process is heated to extract a coal component soluble in the solvent. Component extraction step).

<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る。このスラリー調製工程は、図1中、スラリー調製槽3で実施される。原料である石炭が石炭ホッパ1からスラリー調製槽3に投入されるとともに、溶剤タンク2からスラリー調製槽3に溶剤が投入される。スラリー調製槽3に投入された石炭および溶剤は、攪拌機3aで混合されて石炭と溶剤とからなるスラリーとなる。
<Slurry preparation process>
The slurry preparation step is a step of preparing a slurry by mixing coal and a solvent. This slurry preparation process is implemented in the slurry preparation tank 3 in FIG. Coal as a raw material is charged into the slurry preparation tank 3 from the coal hopper 1, and a solvent is charged into the slurry preparation tank 3 from the solvent tank 2. The coal and solvent charged into the slurry preparation tank 3 are mixed by the stirrer 3a to become a slurry composed of coal and solvent.

溶剤に対する石炭の混合比率は、例えば、乾燥炭基準で10〜50重量%であり、より好ましくは、20〜35重量%である。   The mixing ratio of coal with respect to the solvent is, for example, 10 to 50% by weight on the basis of dry coal, and more preferably 20 to 35% by weight.

<抽出本工程>
抽出本工程は、スラリー調製工程で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(溶剤に溶解させる)工程である。この抽出本工程は、図1中、予熱器5および抽出槽6で実施される。スラリー調製槽3にて調製されたスラリーは、移送ポンプ4によって、予熱器5に供給されて所定温度まで加熱された後、抽出槽6に供給され、攪拌機6a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。
<Extraction main process>
This extraction step is a step of heating the slurry obtained in the slurry preparation step to extract a coal component soluble in the solvent (dissolve in the solvent). This extraction main process is implemented in the preheater 5 and the extraction tank 6 in FIG. The slurry prepared in the slurry preparation tank 3 is supplied to the preheater 5 by the transfer pump 4 and heated to a predetermined temperature, then supplied to the extraction tank 6, and held at the predetermined temperature while being stirred by the stirrer 6a. Extraction is performed.

スラリー中の石炭は、抽出槽6内にて互いに衝突することで凝集していく。石炭の粒径が小さいほど抽出槽6内の固体数が増加するため、抽出本工程での衝突機会が多くなる。すなわち、石炭の粒径が小さいほど凝集性が高いと考えれる。しかしながら、前記したように、石炭の粒径が極端に微細であると、溶剤に不溶な石炭成分の凝集が十分に進行せず(凝集性が低く)、沈降性が反対に悪化することがある。   Coal in the slurry is agglomerated by colliding with each other in the extraction tank 6. Since the number of solids in the extraction tank 6 increases as the particle size of the coal decreases, the chance of collision in the extraction main process increases. That is, the smaller the coal particle size, the higher the cohesion. However, as described above, if the particle size of the coal is extremely fine, aggregation of the coal component insoluble in the solvent does not proceed sufficiently (low aggregation property), and the sedimentation property may worsen on the contrary. .

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)と石炭とを混合して、それを加熱し、石炭中の有機成分を抽出することになる。   When extracting coal components that are soluble in the solvent by heating the slurry obtained by mixing coal and solvent, a solvent with a large dissolving power for coal, often an aromatic solvent (hydrogen donating property) Or a non-hydrogen-donating solvent) and coal are mixed and heated to extract organic components in the coal.

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。そのため、この非水素供与性溶剤を用いると抽出率が高まる。また、この非水素供与性溶剤は、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。   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. This non-hydrogen donating solvent is stable even in a heated state and has an excellent affinity for coal. Therefore, when this non-hydrogen donating solvent is used, the extraction rate is increased. The non-hydrogen donating solvent is a solvent that can be easily recovered by a method such as distillation. Main components of the non-hydrogen donating solvent include bicyclic aromatic naphthalene, methyl naphthalene, dimethyl naphthalene, trimethyl naphthalene and the like, and other non-hydrogen donating solvent components have aliphatic side chains. Naphthalenes, anthracenes, fluorenes, and these include biphenyl and alkylbenzenes having long aliphatic side chains.

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よ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。   In the above description, the case where a non-hydrogen-donating compound is used as a solvent has been described, but it is needless to say that a hydrogen-donating compound (including coal liquefied oil) typified by tetralin may be used as a solvent. . When a hydrogen donating solvent is used, the yield of ashless coal is improved.

また、溶剤の沸点は特に制限されるものではない。抽出本工程および分離工程での圧力低減、抽出本工程での抽出率、無灰炭取得工程など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。   Further, the boiling point of the solvent is not particularly limited. From the viewpoint of pressure reduction in the extraction main step and separation step, extraction rate in the extraction main step, solvent recovery rate in the ashless coal acquisition step, etc., for example, a boiling point of 180 to 300 ° C., particularly 240 to 280 ° C. A solvent is preferably used.

抽出本工程でのスラリーの加熱温度は、溶剤可溶成分が溶解され得る限り特に制限されず、溶剤可溶成分の十分な溶解と抽出率の向上の観点から、例えば、300〜420℃であり、より好ましくは、360〜400℃である。   The heating temperature of the slurry in this extraction step is not particularly limited as long as the solvent-soluble component can be dissolved, and is, for example, 300 to 420 ° C. from the viewpoint of sufficient dissolution of the solvent-soluble component and improvement of the extraction rate. More preferably, it is 360-400 degreeC.

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向上の観点から、例えば、10〜60分間である。加熱時間は、図1中、予熱器5および抽出槽6での加熱時間を合計したものである。   Also, the heating time (extraction time) is not particularly limited, but is, for example, 10 to 60 minutes from the viewpoint of sufficient dissolution and improvement of the extraction rate. The heating time is the total heating time in the preheater 5 and the extraction tank 6 in FIG.

なお、抽出本工程は、窒素などの不活性ガスの存在下で行う。抽出槽6内の圧力は、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が好ましい。抽出槽6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。   This extraction step is performed in the presence of an inert gas such as nitrogen. The pressure in the extraction tank 6 is preferably 1.0 to 2.0 MPa, although it depends on the temperature at the time of extraction and the vapor pressure of the solvent used. When the pressure in the extraction tank 6 is lower than the vapor pressure of the solvent, the solvent volatilizes and is not confined in the liquid phase, so that extraction cannot be performed. In order to confine the solvent in the liquid phase, a pressure higher than the vapor pressure of the 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.

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。   As in this embodiment, after mixing coal and solvent, the obtained slurry is not heated to extract coal components soluble in the solvent, but only the solvent is heated first and heated. Alternatively, coal may be supplied into a solvent at a high temperature (for example, 380 ° C.) (supplied in a dry state), the coal may be mixed and heated, and solvent-soluble components in the coal may be extracted with the solvent.

(分離工程)
分離工程(溶剤可溶成分分離工程)は、抽出工程で得られたスラリーを、例えば重力沈降法により、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液(溶剤不溶成分濃縮液)とに分離する工程である。この分離工程は、図1中、重力沈降槽7で実施される。抽出工程で得られたスラリーは、重力沈降槽7内で、重力にて、溶液としての上澄み液と、固形分濃縮液とに分離される。重力沈降槽7の上部の上澄み液は、必要に応じてフィルターユニット8を経て、溶剤分離器9へ送られる。重力沈降槽7の下部に沈降した固形分濃縮液は溶剤分離器10へ送られる。
(Separation process)
In the separation step (solvent soluble component separation step), the slurry obtained in the extraction step is subjected to, for example, gravity precipitation, a solution containing a coal component soluble in the solvent, and a solid content in which the coal component insoluble in the solvent is concentrated. This is a step of separating into a concentrated liquid (solvent insoluble component concentrated liquid). This separation step is performed in the gravity settling tank 7 in FIG. The slurry obtained in the extraction step is separated into a supernatant liquid as a solution and a solid content concentrated liquid by gravity in the gravity settling tank 7. The supernatant liquid in the upper part of the gravity sedimentation tank 7 is sent to the solvent separator 9 through the filter unit 8 as necessary. The solid concentration liquid settled in the lower part of the gravity settling tank 7 is sent to the solvent separator 10.

重力沈降法は、スラリーを槽内に保持することにより、重力を利用して溶剤不溶成分を沈降・分離させる方法である。溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液よりも比重が大きい、溶剤不溶成分(例えば灰分)は重力沈降槽7の下部に重力により沈降する。スラリーを槽内に連続的に供給しながら、上澄み液を上部から、固形分濃縮液を下部から連続的に排出することにより、連続的な分離処理が可能である。   The gravitational sedimentation method is a method in which a slurry is retained in a tank to settle and separate solvent-insoluble components using gravity. A solvent-insoluble component (for example, ash) having a specific gravity greater than that of a solution containing a coal component that is soluble in the solvent is settled by gravity in the lower part of the gravity settling tank 7. A continuous separation process is possible by continuously discharging the supernatant from the top and the solid concentrate from the bottom while continuously supplying the slurry into the tank.

また、スラリーは、重力沈降槽7内で静置されるため、溶剤不溶成分の凝集状態は、抽出本工程後もそのまま維持されやすい。静置状態では、凝集状態を解く力がほとんど加わらないためである。このように、重力沈降法によると、溶剤に不溶な石炭成分の分離効率(溶剤に可溶な石炭成分の分離効率でもある)がより向上する。なお、静置するとは、攪拌など何も行わずそのまま静かにおいておくことをいう。   Further, since the slurry is allowed to stand in the gravity settling tank 7, the aggregation state of the solvent-insoluble component is easily maintained as it is after the extraction main process. This is because in the stationary state, almost no force is applied to solve the aggregation state. Thus, according to the gravity sedimentation method, the separation efficiency of the coal component insoluble in the solvent (also the separation efficiency of the coal component soluble in the solvent) is further improved. In addition, leaving still means that it does not perform anything such as agitation and is left as it is.

重力沈降槽7内は、石炭から溶出した溶剤可溶成分の再析出を防止するため、保温(または加熱)したり、加圧したりしておくことが好ましい。保温(加熱)温度は、例えば、300〜380℃であり、槽内圧力は、例えば、1.0〜3.0MPaとされる。   The gravity sedimentation tank 7 is preferably kept warm (or heated) or pressurized in order to prevent reprecipitation of solvent-soluble components eluted from coal. The heat retention (heating) temperature is, for example, 300 to 380 ° C., and the tank internal pressure is, for example, 1.0 to 3.0 MPa.

なお、抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する方法として、重力沈降法以外に、濾過法、遠心分離法などがある。   As a method of separating the slurry obtained in the extraction step into a solution containing a coal component soluble in a solvent and a solid concentrate concentrated with a coal component insoluble in the solvent, filtration is performed in addition to the gravity sedimentation method. Method and centrifugation.

(無灰炭取得工程)
無灰炭取得工程は、分離工程で分離された溶液(上澄み液)から溶剤を蒸発分離して無灰炭(HPC)を得る工程である。この無灰炭取得工程は、図1中、溶剤分離器9で実施される。重力沈降槽7で分離された溶液は、フィルターユニット8で濾過された後、溶剤分離器9に供給され、溶剤分離器9内で上澄み液から溶剤が蒸発分離される。
(Ashless coal acquisition process)
The ashless coal acquisition step is a step of obtaining ashless coal (HPC) by evaporating and separating the solvent from the solution (supernatant liquid) separated in the separation step. This ashless charcoal acquisition process is performed by the solvent separator 9 in FIG. The solution separated in the gravity settling tank 7 is filtered by the filter unit 8 and then supplied to the solvent separator 9, and the solvent is evaporated and separated from the supernatant in the solvent separator 9.

溶液(上澄み液)から溶剤を分離する方法は、一般的な蒸留法、蒸発法などを用いることができる。溶剤分離器9にて分離された溶剤は、溶剤タンク2に戻されて、循環して繰り返し使用することができる。上澄み液から溶剤を分離することで、実質的に灰分を含まない無灰炭(HPC)を得ることができる。   As a method for separating the solvent from the solution (supernatant liquid), a general distillation method, evaporation method or the like can be used. The solvent separated by the solvent separator 9 can be returned to the solvent tank 2 and circulated for repeated use. By separating the solvent from the supernatant, ashless charcoal (HPC) substantially free of ash can be obtained.

<無灰炭(HPC)の用途>
無灰炭(HPC)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、原料石炭が軟化溶融性を有しなくとも、得られた無灰炭は良好な軟化溶融性を有する。したがって、無灰炭は、例えば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、灰分をほとんど含まない無灰炭は、燃焼効率が高く且つ石炭灰の発生を低減できるので、ガスタービン燃焼による高効率複合発電システムのガスタービン直噴燃料としての用途も注目されている。
<Uses of ashless coal (HPC)>
Ashless coal (HPC) contains almost no ash, has no moisture, and exhibits a higher calorific value than raw coal. Further, the softening and melting property, which is a particularly important quality as a raw material for iron-making coke, is greatly improved, and the obtained ashless coal has a good softening and melting property even if the raw material coal does not have the softening and melting property. Therefore, ashless coal can be used, for example, as a blended coal for coke raw materials. In addition, ashless coal containing almost no ash content has high combustion efficiency and can reduce the generation of coal ash. Therefore, the use of ashless coal as a gas turbine direct injection fuel in a high-efficiency combined power generation system based on gas turbine combustion has attracted attention.

さらには、無灰炭を、例えば製鋼用電気炉・キャパシタ等の電極材料として使用することもできる。電極材料などの用途として無灰炭を製造する場合、コークス原料の用途として製造する場合に比べて、無灰炭の製造量は少なくてよい(一方、無灰炭の単価は高くなる)。無灰炭の製造量が少ない場合、その製造設備は小さくてよい。製造設備が小さくて(原料が少なくて)、製品である無灰炭の単価が高いと、原料(石炭)を微細に粉砕するコストは、製品(無灰炭)製造のトータルコストにあまり影響しない。   Furthermore, ashless charcoal can be used as an electrode material for, for example, an electric furnace for steel making and a capacitor. When producing ashless coal as an application for electrode materials or the like, the production amount of ashless coal may be smaller than when producing as an application for coke raw materials (while the unit price of ashless coal is higher). When the production amount of ashless coal is small, the production facility may be small. If the production equipment is small (the raw material is small) and the unit price of the product ashless coal is high, the cost of finely pulverizing the raw material (coal) does not significantly affect the total cost of the product (ashless coal) production .

(副生炭取得工程)
副生炭取得工程は、分離工程で分離された固形分濃縮液から溶剤を蒸発分離して副生炭を得る工程である。この副生炭取得工程は、図1中、溶剤分離器10で実施される。重力沈降槽7で分離された固形分濃縮液は溶剤分離器10に供給され、溶剤分離器10内で固形分濃縮液から溶剤が蒸発分離される。なお、副生炭取得工程は、必須の工程ではない。
(By-product coal acquisition process)
The byproduct charcoal acquisition step is a step of obtaining byproduct charcoal by evaporating and separating the solvent from the solid concentrate separated in the separation step. This byproduct charcoal acquisition step is performed by the solvent separator 10 in FIG. The solid content concentrate separated in the gravity sedimentation tank 7 is supplied to the solvent separator 10, and the solvent is evaporated and separated from the solid content concentrate in the solvent separator 10. In addition, a byproduct charcoal acquisition process is not an essential process.

固形分濃縮液から溶剤を分離する方法は、前記した無灰炭取得工程と同様に、一般的な蒸留法、蒸発法などを用いることができる。溶剤分離器10にて分離された溶剤は、溶剤タンク2に戻されて、循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離により、固形分濃縮液からは灰分など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。   As a method for separating the solvent from the solid concentrate, a general distillation method, evaporation method, or the like can be used as in the above-described ashless coal acquisition step. The solvent separated by the solvent separator 10 is returned to the solvent tank 2 and can be circulated and used repeatedly. By separating the solvent, by-product charcoal (also referred to as RC or residual charcoal) in which solvent-insoluble components including ash and the like are concentrated can be obtained from the solid concentrate.

<副生炭(RC)の用途>
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を示さないが、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。したがって、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使用することも可能である。
<Uses of by-product coal (RC)>
By-product charcoal contains ash, but has no water and has a sufficient calorific value. By-product coal does not exhibit softening and melting properties, but the oxygen-containing functional groups are eliminated, so that when used as a blended coal, it inhibits the softening and melting properties of other coals contained in this blended coal. It is not a thing. Therefore, this by-product coal can be used as a part of the blended coal of the coke raw material, as in the case of ordinary non-slightly caking coal, and is used for various fuels without using the coke raw coal. It is also possible.

(検証実験)
本発明に係る製造方法により溶剤に不溶な石炭成分(例えば灰分)の沈降性(分離性、沈降速度)が向上することを検証した。図2〜図4を適宜参照しつつ説明する。
(Verification experiment)
It verified that the sedimentation property (separability, sedimentation speed) of the coal component (for example, ash content) insoluble in a solvent improved by the manufacturing method which concerns on this invention. This will be described with reference to FIGS.

粒径が数cm〜十数cm程度の石炭を粉砕して、粒径が1.0mm以下(最大粒径が1.0mm以下)の粒度の石炭とした。この石炭の粒径分布を図3に示す。なお、図3は、粒径が1.0mm以下となるように粉砕した石炭を、目開き0.045、0.075、0.15、0.25、0.50mmの篩いを用いて分級した結果をグラフ化したものである。粒径(粒度)分布は、JIS A 1102に示される篩い分け操作により調べられた。   Coal having a particle size of several centimeters to several tens of centimeters was pulverized to obtain coal having a particle size of 1.0 mm or less (maximum particle size of 1.0 mm or less). The particle size distribution of this coal is shown in FIG. In FIG. 3, coal pulverized so as to have a particle size of 1.0 mm or less was classified using sieves having openings of 0.045, 0.075, 0.15, 0.25, and 0.50 mm. The results are graphed. The particle size (particle size) distribution was examined by a sieving operation shown in JIS A1102.

粒径が1.0mm以下となるように粉砕した上記石炭のうち、粒度範囲が、<0.075mm、0.075−0.150mm、0.150−0.250mm、の計3種類の石炭を実験で用いた。
なお、<0.075mmの石炭とは、0.075mmの篩いを通過した石炭(粒径が0.075mm未満の石炭)であり、0.075−0.150mmの石炭とは、0.150mmの篩いを通過したが0.075mmの篩いは通過しなかった石炭(粒径が0.075mm以上0.150mm未満の石炭)であり、0.150−0.250mmの石炭とは、0.250mmの篩いを通過したが0.150mmの篩いは通過しなかった石炭(粒径が0.150mm以上0.250mm未満の石炭)である。
Among the above coal pulverized so that the particle size is 1.0 mm or less, three types of coal with particle size ranges of <0.075 mm, 0.075-0.150 mm, 0.150-0.250 mm are used. Used in experiments.
In addition, <0.075 mm coal is coal that passed through a 0.075 mm sieve (coal having a particle size of less than 0.075 mm), and 0.075-0.150 mm coal is 0.150 mm Coal that passed through the sieve but not passed through the sieve of 0.075 mm (coal having a particle size of 0.075 mm or more and less than 0.150 mm), 0.150-0.250 mm coal is 0.250 mm Coal that passed through the sieve but did not pass through the sieve of 0.150 mm (coal having a particle size of 0.150 mm or more and less than 0.250 mm).

これら3種類の石炭について、それぞれ、溶剤を混合して、石炭濃度が20重量%dry(乾燥した石炭基準)のスラリーを調製した。溶剤として、2環芳香族であるメチルナフタレンを主成分とする石炭から精製した油分(石炭誘導体)を用いた。   Each of these three types of coal was mixed with a solvent to prepare a slurry having a coal concentration of 20 wt% dry (based on dry coal). As a solvent, an oil component (coal derivative) purified from coal containing methylnaphthalene, which is a bicyclic aromatic compound, as a main component was used.

実験で用いた縦長のオートクレーブ50は、円筒状の圧力容器であり、図2に示したように、底から所定の高さの計2個所から液体を抜けるようにした。また、オートクレーブ50の内部に攪拌機50aを設置している。オートクレーブ50は、その長手方向が鉛直方向と一致するように立設されている。   The vertically long autoclave 50 used in the experiment was a cylindrical pressure vessel, and as shown in FIG. 2, the liquid was allowed to escape from a total of two places at a predetermined height from the bottom. Further, a stirrer 50 a is installed inside the autoclave 50. The autoclave 50 is erected so that the longitudinal direction thereof coincides with the vertical direction.

調製したスラリーをオートクレーブ50の中に投入した。そして、溶剤可溶成分の抽出を、400℃で20分間行った。その後、380℃に温度を下げて攪拌を行い、サンプリング位置P1からサンプリング容器51aへ液体を抜き出して液面調整を行った。液面調整とは、このときのオートクレーブ50内の液面レベルを図2に示しているように、サンプリング位置P1のレベル(高さ)に液面がくるように液面レベルを調整することである。また、このときの液体に含有されている溶剤不溶成分の濃度C0(初期濃度)を測定した。   The prepared slurry was put into the autoclave 50. And extraction of a solvent soluble component was performed for 20 minutes at 400 degreeC. Thereafter, the temperature was lowered to 380 ° C. and stirring was performed, and the liquid level was adjusted by extracting the liquid from the sampling position P1 to the sampling container 51a. Liquid level adjustment means that the liquid level in the autoclave 50 at this time is adjusted so that the liquid level comes to the level (height) of the sampling position P1, as shown in FIG. is there. Moreover, the density | concentration C0 (initial density | concentration) of the solvent insoluble component contained in the liquid at this time was measured.

その後、攪拌を停止し、所定の時間tの間、液体を静置した。時間t後にサンプリング位置P2からサンプリング容器51bへ液体を採取し、その液体に含有されている溶剤不溶成分の濃度Ctを測定した。   Then, stirring was stopped and the liquid was allowed to stand for a predetermined time t. After time t, a liquid was collected from the sampling position P2 into the sampling container 51b, and the concentration Ct of the solvent-insoluble component contained in the liquid was measured.

そして、初期濃度C0と静置時間t後の濃度Ctとから溶剤不溶成分の沈降率[%]を算出した。結果を図4に示す。   Then, the sedimentation rate [%] of the solvent-insoluble component was calculated from the initial concentration C0 and the concentration Ct after the standing time t. The results are shown in FIG.

0.075−0.150mmの石炭での結果(一点鎖線で示す)と、0.150−0.250mmの石炭での結果(実線で示す)とから、原料石炭の粒度(範囲)が微細になると溶剤不溶成分の沈降性(分離性、沈降速度)が向上することがわかる。   From the result of 0.075-0.150 mm coal (shown by the alternate long and short dash line) and the result of 0.150-0.250 mm coal (shown by the solid line), the particle size (range) of the raw coal is fine. It can be seen that the sedimentation property (separability, sedimentation rate) of the solvent-insoluble component is improved.

一方で、0.075−0.150mmおよび0.150−0.250mmの石炭での結果と、<0.075mmの石炭での結果(点線で示す)とを比較するに、<0.075mmの石炭のほうが溶剤不溶成分の濃度低下が遅くなっている。この結果から、原料石炭の粒度(範囲)が極端に微細であると、溶剤不溶成分の沈降性は反対に悪化することがわかる。石炭の粒度(範囲)が微細になればなるほど溶剤不溶成分の沈降速度が速くなるとは限らないのである。   On the other hand, to compare the results with 0.075-0.150 mm and 0.150-0.250 mm coal with the results with <0.075 mm coal (shown in dotted lines), <0.075 mm Coal is slower in reducing the concentration of solvent-insoluble components. From this result, it is understood that when the particle size (range) of the raw material coal is extremely fine, the sedimentation property of the solvent-insoluble component deteriorates on the contrary. The finer the particle size (range) of coal, the faster the sedimentation rate of solvent-insoluble components will not necessarily be.

これらより、溶剤不溶成分の沈降性は、所定の閾値以上の粒度の石炭を用いることで最大化し得ることがわかる。この「所定の閾値」は、実験結果より、例えば、0.075mmであったり、0.15mmであったりする。 From these, it is understood that the sedimentation property of the solvent-insoluble component can be maximized by using coal having a particle size equal to or larger than a predetermined threshold. This “ predetermined threshold value” is, for example, 0.075 mm or 0.15 mm based on experimental results.

なお、0.075−0.150mmの石炭での結果と、0.150−0.250mmの石炭での結果とを比較するに、0.075−0.150mmの石炭を用いたほうが、溶剤不溶成分の沈降速度は、時間が経過しても衰えることがない。   In addition, in order to compare the result with 0.075-0.150 mm coal and the result with 0.150-0.250 mm coal, it is better to use 0.075-0.150 mm coal in a solvent-insoluble state. The sedimentation rate of the components does not decline over time.

(作用・効果)
本発明では、「所定の閾値」以上の粒度の石炭を用いて抽出工程を行い、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性を向上させる。溶剤に不溶な石炭成分の凝集性が向上することで、分離工程(溶剤可溶成分分離工程)における当該石炭成分の分離効率(重力沈降法を用いた場合には沈降速度)が向上する。その結果、灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。この製造方法では、特許文献1に記載の粘結炭のようなものの使用は不要である。すなわち、本発明によれば、例えば原料(石炭)の炭種を種々選択できる余地がない石炭の産地で無灰炭を製造する場合であっても、粘結炭のようなものをいっさい用いずに灰分が十分に除去された無灰炭を高効率、かつ安価に製造することができる。また、所定の閾値以上の粒度の石炭を用いて抽出工程を行うことで、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性が向上することに加えて、溶剤に可溶な石炭成分の抽出率が高まる。本発明によれば、溶剤に可溶な石炭成分の抽出率が高まるという観点からも、無灰炭を高効率で製造することができる。
(Action / Effect)
In the present invention, the extraction step is performed using coal having a particle size equal to or greater than the “ predetermined threshold value” to improve the cohesiveness of the coal component insoluble in the solvent. By improving the cohesiveness of the coal component insoluble in the solvent, the separation efficiency of the coal component in the separation step (solvent soluble component separation step) (the sedimentation speed when using the gravity sedimentation method) is improved. As a result, ashless coal from which ash is sufficiently removed can be produced with high efficiency and at low cost. In this manufacturing method, the use of the caking coal described in Patent Document 1 is unnecessary. That is, according to the present invention, for example, even when ashless coal is produced in a coal production area where there is no room for selecting various types of raw material (coal), nothing like caking coal is used. In addition, ashless coal from which ash is sufficiently removed can be produced at high efficiency and at low cost. Moreover, by performing an extraction process using the coal of the particle size more than a predetermined | prescribed threshold value, in addition to the aggregability of the coal component insoluble in a solvent improving, the extraction rate of the coal component soluble in a solvent increases. According to the present invention, ashless coal can be produced with high efficiency from the viewpoint of increasing the extraction rate of coal components soluble in a solvent.

また、原料分離工程を経ずに、原料の石炭全てを用いて抽出工程を行う場合に比して、分離工程(溶剤可溶成分分離工程)における負荷を低減することができる。分離工程で例えば重力沈降槽を用いた場合には、その容量などを小さくすることができる。もしくは、同規模の重力沈降槽にて処理量を増大させることができる。   Moreover, the load in a separation process (solvent soluble component separation process) can be reduced compared with the case where an extraction process is performed using all the raw material coal without going through a raw material separation process. When, for example, a gravity sedimentation tank is used in the separation step, the capacity and the like can be reduced. Alternatively, the throughput can be increased in a gravity sedimentation tank of the same scale.

所定の閾値(下限値)」を例えば粒径で0.075mmとすれば、図4からわかるように、溶剤に不溶な石炭成分の分離効率がより高まる。また、石炭(原料)の粒径が極端に微細なものであると、溶剤に可溶な石炭成分の抽出率は低下傾向を示す。よって、「所定の閾値」を例えば粒径で0.075mmとすることで、溶剤に可溶な石炭成分の抽出率が高まるという効果もある。 If the “ predetermined threshold value (lower limit)” is, for example, 0.075 mm in particle size, as can be seen from FIG. 4, the separation efficiency of coal components insoluble in the solvent is further increased. Moreover, when the particle size of coal (raw material) is extremely fine, the extraction rate of coal components soluble in the solvent tends to decrease. Therefore, by setting the “ predetermined threshold” to, for example, 0.075 mm in particle size, there is an effect that the extraction rate of coal components soluble in the solvent is increased.

ここで、抽出工程で使用する石炭は、「所定の閾値」以上であって、所定の上限値(例えば5mm)以下の粒度の石炭が90重量%以上含まれているものであることが好ましい。原料分離工程で分離された、「所定の閾値」以上であって、所定の上限値(例えば5mm、特に好ましくは0.5mm)以下の粒度の石炭が90重量%以上含まれている石炭を用いて抽出工程を行うことで、凝集性向上による分離効率がより高まる。 Here, it is preferable that the coal used in the extraction step includes 90% by weight or more of coal having a particle size not less than a “ predetermined threshold value” and not more than a predetermined upper limit (for example, 5 mm). Using coal separated in the raw material separation step and containing 90% by weight or more of coal having a particle size not less than a “ predetermined threshold value” and not more than a predetermined upper limit (for example, 5 mm, particularly preferably 0.5 mm) By performing the extraction step, the separation efficiency due to the improved cohesiveness is further increased.

また、溶剤に不溶な石炭成分の沈降性分析を石炭の粒度別に行う原料分析段階をさらに有し、この原料分析段階の分析結果に基づいて、原料分離工程で分離して抽出工程で用いる石炭の粒度を決定することも好ましい。沈降性分析を行うことで、溶剤に不溶な石炭成分の分離効率を確実に向上させることができるからである。   In addition, it further has a raw material analysis stage that performs sedimentation analysis of coal components insoluble in the solvent according to the coal particle size, and based on the analysis result of this raw material analysis stage, the separation of the coal used in the extraction process is separated. It is also preferred to determine the particle size. This is because the separation efficiency of the coal component insoluble in the solvent can be reliably improved by performing the sedimentation analysis.

また、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程においては、重力沈降法、濾過法、遠心分離法などの分離方法を用いることができる。これらの分離方法のうちの重力沈降法は、濾過法・遠心分離法よりも、その方法を実施するのに必要な設備費用・運転費用を低く抑えることができる。すなわち、分離工程において重力沈降法を用いれば、より安価に無灰炭を製造することができる。また、重力沈降法によると、溶剤不溶成分の凝集状態が維持されやすいため、分離工程における分離効率がより向上する。   In addition, in the separation step of separating the solution containing coal components soluble in the solvent and the solid content concentrate in which the coal components insoluble in the solvent are concentrated, separation methods such as gravity sedimentation, filtration, and centrifugation are used. Can be used. Of these separation methods, the gravity sedimentation method can suppress the equipment cost and operation cost necessary for carrying out the method lower than the filtration method and the centrifugal separation method. That is, if the gravity sedimentation method is used in the separation step, ashless coal can be produced at a lower cost. Moreover, according to the gravity sedimentation method, the aggregation state of the solvent-insoluble component is easily maintained, so that the separation efficiency in the separation step is further improved.

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に変更して実施することが可能なものである。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .

1:石炭ホッパ
2:溶剤タンク
3:スラリー調製槽
4:移送ポンプ
5:予熱器
6:抽出槽
7:重力沈降槽
8:フィルターユニット
9、10:溶剤分離器
100:無灰炭製造設備
1: Coal hopper 2: Solvent tank 3: Slurry preparation tank 4: Transfer pump 5: Preheater 6: Extraction tank 7: Gravity settling tank 8: Filter unit 9, 10: Solvent separator 100: Ashless coal production equipment

Claims (5)

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、
前記抽出工程で得られたスラリーを、溶剤に可溶な石炭成分を含む溶液と、溶剤に不溶な石炭成分が濃縮した固形分濃縮液とに分離する分離工程と、
前記分離工程で分離された溶液から溶剤を蒸発分離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、
石炭と溶剤とを混合する前に、所定の閾値以上の粒度の石炭を分離する原料分離工程をさらに備え、
前記原料分離工程で分離された、前記所定の閾値以上の粒度の石炭を用いて前記抽出工程を行うことで、溶剤に不溶な石炭成分の凝集性を向上させることを特徴とする、無灰炭の製造方法。
An extraction step of heating a slurry obtained by mixing coal and a solvent to extract a coal component soluble in the solvent;
A separation step of separating the slurry obtained in the extraction step into a solution containing a coal component soluble in a solvent and a solid content concentrate in which a coal component insoluble in the solvent is concentrated;
Ashless coal acquisition step of obtaining ashless coal by evaporating and separating the solvent from the solution separated in the separation step;
In a method for producing ashless coal,
Before mixing the coal and the solvent, further comprising a raw material separation step of separating coal having a particle size of a predetermined threshold value or more,
Ashless coal, which improves the cohesiveness of coal components insoluble in a solvent by performing the extraction step using coal having a particle size equal to or greater than the predetermined threshold, separated in the raw material separation step Manufacturing method.
請求項1に記載の無灰炭の製造方法において、
前記所定の閾値以上の粒度の石炭が95重量%以上になるように分離した石炭を用いて前記抽出工程を行うことを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of ashless coal of Claim 1,
The method for producing ashless coal, wherein the extraction step is performed using coal separated so that coal having a particle size of the predetermined threshold value or more becomes 95% by weight or more.
請求項1または2に記載の無灰炭の製造方法において、
前記原料分離工程において、前記所定の閾値以上であって、前記所定の閾値以上所定の上限値以下の粒度の石炭が90重量%以上となるように石炭を分離し、
前記原料分離工程で分離された、前記所定の閾値以上であって、前記所定の上限値以下の粒度の石炭が90重量%以上含まれている石炭を用いて前記抽出工程を行うことを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of the ashless coal of Claim 1 or 2,
Wherein the material separation process, said not less than a predetermined threshold value, the coal of the predetermined threshold value or greater than a predetermined upper limit value or less of the particle size are separated coal so that 90 wt% or more,
The extraction step is performed using coal separated in the raw material separation step and containing 90% by weight or more of coal having a particle size not less than the predetermined threshold and not more than the predetermined upper limit. A method for producing ashless coal.
請求項1〜3のいずれかに記載の無灰炭の製造方法において、
溶剤に不溶な石炭成分の沈降性分析を石炭の粒度別に行う原料分析段階を有し、
前記原料分析段階の分析結果に基づいて、前記原料分離工程で分離して前記抽出工程で用いる石炭の粒度を決定することを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of the ashless coal in any one of Claims 1-3,
It has a raw material analysis stage that performs sedimentation analysis of coal components insoluble in solvents according to coal particle size,
A method for producing ashless coal, characterized in that, based on the analysis result of the raw material analysis stage, the particle size of coal used in the extraction step after being separated in the raw material separation step is determined.
請求項1〜4のいずれかに記載の無灰炭の製造方法において、
前記原料分離工程より前に、石炭の粉砕を行う粉砕工程を有し、
前記原料分離工程において、前記粉砕工程で粉砕された石炭から、前記所定の閾値以上の粒度の石炭を分離することを特徴とする、無灰炭の製造方法。
In the manufacturing method of the ashless coal in any one of Claims 1-4,
Before the raw material separation step, has a pulverization step of pulverizing coal,
In the raw material separation step, coal having a particle size equal to or larger than the predetermined threshold is separated from the coal pulverized in the pulverization step.
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