JPH0141677B2

JPH0141677B2 -

Info

Publication number: JPH0141677B2
Application number: JP4871780A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Komyama; Shoichi Ooi; Noriaki Oonishi; Shinya Mori; Tadanobu Takada; Isao Kubo
Original assignee: MITSUI KOZAN KASEI KK
Current assignee: MITSUI KOZAN KASEI KK
Priority date: 1980-04-15
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1989-09-06
Also published as: JPS56145986A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は含水石炭類の脱水方法に関し、更に詳
しくは含水石炭類と溶剤からなるスラリーと本発
明の方法で得られた脱水スラリーとを混合するこ
とにより含水石炭類を効率よく脱水する方法に関
する。石炭は採掘後、できるだけ灰分を除去するため
に選炭を行なう。選炭は石炭粒子が小さい程、選
別効率が高く、しかも、選別には通常水が用いら
れる。したがつて、選炭後の石炭には多量の水分
が付着し、この付着水分は通常20％以上にも達す
る。一方、ある種の褐炭では水分20〜65％に達す
るものもある。このような石炭類を乾燥する方法として、従
来、(1)気流乾燥、(2)油中乾燥等の乾燥方法が知ら
れている。気流乾燥法は東ドイツ、オーストラリ
アなどで行なわれているが、乾燥中に石炭類が酸
化されるという幣害がある。石炭類は酸化される
と自然発火し易くなり貯炭に多大な労力を要する
ばかりでなく、このような石炭類を石炭液化用原
料として使用すると石炭の溶解率が低下し、且つ
石炭液化の経済性に大きな影響を及ぼす水素消費
量が増加するという欠点がある。この点油中乾燥
法は石炭類を酸化せずに乾燥できる。従来、油中
乾燥法として特開昭53−112902、特開昭−53−
125406、特開昭54−66904などが知られている。
しかし、これらの方法はいずれも脱水後の石炭類
中の水分が約10％前後と高いものであり、このよ
うに水分の高い石炭類を燃料として輸送する場
合、輸送費の増大を伴ない経済的でない。あるい
はまた液化原料とする場合、正味の石炭供給量が
減少することによる設備能力の低下及び水蒸気分
圧の増加による水素分圧の減少のために高圧に耐
え得る液化反応装置を必要とし、設備費等の増大
を伴ない経済的でない。本発明者らはこのような従来法の欠点を克服す
べく鋭意研究を重ねた結果、含水石炭類と溶剤お
よび本発明の方法で得られた脱水スラリーを混合
して調製した混合スラリーを加熱することにより
含水石炭類を非常に低水分まで脱水できることを
見出し本発明は完成するに至つた。即ち、本発明は含水石炭類と溶剤を混合とから
なる混合スラリーを130〜350℃の温度に加熱し、
気液分離により水蒸気を含む気相と脱水スラリー
とに分離する含水石炭類の脱水法において、該脱
水スラリーの１部を混合スラリー調製用に循環使
用することを特徴とする含水石炭類の脱水方法で
ある。本発明で用いる溶剤とは沸点150℃以上の油、
すなわち、コークス製造工業において副産物とし
て得られる石炭乾留タール又はその分留物である
アントラセン油、ナフタリン油、カルボル油等、
また、重油、アスフアルト等の石油系重質油、さ
らには、石炭の水素化分解で生成する油およびこ
れら溶剤の水添生成物のうち少なくとも１種類以
上をさす。即ち上記溶剤のうち１種類でも２種類
以上の混合油でも差支えない。また、含水石炭類とは水分10wt％以上を含む
粘結炭、非粘結炭、褐炭、亜炭および草炭をさ
す。また、本発明の方法で得られた脱水スラリーと
は、本発明の気液分離器より得られる脱水された
含水石炭類と溶剤からなるスラリーで、即ち含水
石炭類中の水分は10wt％未満である。また、該
溶剤は脱水による熱履歴を受けているため、水と
共沸混合物を形成する成分はほとんど含まれてい
ないものである。この本工程の気液分離器より得
られた脱水スラリーの一部は循環使用される。次に本発明の方法を第１図に示した本発明の一
実施態様に基づいて詳細に説明する。含水石炭類と溶剤を含水石炭類／溶剤比（重量
比）が１／0.7〜１／10、好ましくは１／１〜
１／４になるよう混合し、ボールミル、タワーミ
ル等の適当な粉砕機１を用いて粉砕しスラリー化
する。粉砕機としてボールミルを用いた場合、ス
ラリー中に気泡が含まれこのスラリーをポンプで
送液するとポンプがキヤビテーシヨンを起こす場
合がある。したがつて、ボールミルで粉砕後、上
記気泡を除去するためにスラリーをスラリー槽２
に送り脱気することが好ましい。この場合スラリ
ーを30〜50℃に加温すると都合が良い。この際の
脱気時間はスラリーの性状により異なが約１〜３
時間である。一方、タワーミル等の粉砕機ではス
ラリー中に気泡が入ることは少なく、通常脱気の
必要はない。しかし、この場合でもポンプの負荷
を軽減するためスラリーを30〜50℃に加温するの
が好ましい。スラリーを加温する場合、本発明の
方法で得られた水蒸気を含む気相又は脱水スラリ
ーを用いることもできる。なお、スラリーを50℃
以上に加温するのはスラリー中に気泡が発生する
ので好ましくない。このようにして調製したスラ
リーはスラリー槽２で本発明の方法で得られた脱
水スラリーと混合する。該脱水スラリーとの混合
割合は含水石炭類と溶剤からなるスラリー１部に
対して該脱水スラリーを通常0.2部以上、好まし
くは0.5部以上10部以下混合する。該脱水スラリ
ーの混合割合が0.2部以下では含水石炭類の脱水
率が低下する。また、10部以上のときは含水石炭
類の脱水処理能力が低下し設備的に不経済であ
る。また、含水石炭類と溶剤からなるスラリーと
本発明の方法で得られた脱水スラリーの混合は粉
砕機１で行なうこともできるし、スラリー槽２で
行なうこともでき、又スラリー槽２と加熱炉３の
配管中で行なうこともできる。このようにしてし
て調製された含水石炭類と溶剤からなるスラリー
と本発明の方法で得られた脱水スラリーを混合し
てなる混合スラリーはポンプで加熱温度における
水の飽和蒸気圧付近又はそれ以上の圧力まで昇圧
し、加熱炉３で130〜350℃、好ましくは130〜250
℃に加熱する。加熱温度が130℃未満では水の蒸
発に必要な熱量が不充分なため脱水率が悪く、
350℃以上では圧力が高くなりすぎ装置等の耐圧
の関係から経済的ではない。また、圧力はコーキ
ングを防ぐため、及び加熱炉及び配管内での水の
蒸発を防ぐため、加熱後のスラリーの温度におけ
る水の飽和蒸気圧以上の圧力、すなわち水の飽和
蒸気圧より１〜10Kg／cm²高い圧力が適当である。
飽和蒸気圧より低い圧力で行なう場合、加熱炉が
コーキングを起しやすくなるとともに、加熱炉お
よび配管内で水が蒸発するため適当でない。ま
た、スラリーの加熱については加熱炉で直接加熱
するのでなく、熱媒を用い熱交換器等で加熱する
のが好ましい。この際の熱源としては、本工程で
得られる水蒸気を含む気相、もしくはそれを圧縮
したもの等も使用できる。このように、混合スラリーを加圧下で加熱する
ため、加熱器から気液分離器手前の圧力調節弁ま
での間ではスラリー中に存在する水はほとんど蒸
発せず液体状態で存在する。このように配管内で
水が蒸発しない状態で加熱するため、水の蒸発に
必要な滞留時間を必要とせず、特に加熱に要する
時間を考慮する必要もなく、極めて短時間に所定
温度に加熱することができる。所定温度に加熱さ
れた混合スラリーはただちに圧力調節弁を通して
減圧して気液分離器４に送り、フラツシユ蒸発に
より水蒸気を含む気相と脱水スラリーと瞬時のう
ちに分離する。気相は冷却して凝縮させて油水分
離器６に送る。この際、凝縮器にて脱水前の混合
スラリーとの熱交換を行なうこともできる。ま
た、気相を蒸留装置５にかけて、重質油を分離
し、軽質油と水との混合物を油水分離器６に送る
こともできる。油水分離器６では液温を80℃程度
に保つことによつて、容易に水と溶剤とを分離で
きる。油水分離に要する時間は使用する溶剤の種
類によつても異るが、おおむね１〜60分間であ
る。なお、蒸留装置５を通した場合、重質油は罐出
液として回収できるので油水分離器６における油
水分離操作はさらに容易となる。一方、気液分離
器４で分離した脱水スラリーの１部は粉砕機１又
はスラリー槽２もしくはスラリー槽２と加熱器３
の配管中に戻し循環使用するとともに残りはその
まま燃料または石炭液化用原料として使用でき
る。本発明の方法にしたがえば、水分60wt％以上
の含水石炭類を水分5wt％以下に脱水することが
でき、従来法にない高い脱水率を得ることができ
る。これは本発明の方法による混合スラリーが含
水石炭類と溶剤と本発明の方法で得られた脱水ス
ラリーからなるためである。即ち、本発明の方法
では該脱水スラリー、即ち脱水された含水石炭類
と溶剤を循環使用して混合スラリー中の水分を調
節するため、混合スラリー中の石炭濃度を低下させること
なく適当な水分濃度に調節することができる。
これは含水石炭類を溶剤のみで水分濃度を調節
する方法と比較すれば、スラリー中の水分を同
一にするために使用される溶剤の量は著しく少
なく、結果として気液分離器で水とともに蒸発
する溶剤の量も著しく少なく、混合スラリーに
与えた熱のほとんどが含水石炭類中の水の脱水
に効率良く寄与する。本発明の方法で得られた脱水スラリーは既に
熱履歴を受けているため、該脱水スラリー中の
溶剤も当該加熱温度で気液分離器内で水ととも
に蒸発する成分はほとんど含有していない。こ
のため、熱履歴を受けていない溶剤を使用した
場合に比べて混合スラリーに与えた熱のほとん
どが含水石炭類中の水の脱水に効率良く寄与す
る。また、本発明の方法で得られた脱水スラリー中
の石炭類は非常に分散性が良くほとんど沈殿せ
ず、また、混合スラリー中の石炭濃度を低下させ
ることなく脱水可能なため、脱水スラリー中の石
炭濃度を高くすることができる。したがつて、該
脱水スラリーはCOMなどのいわゆる燃料として、
あるいは石炭液化用原料として使用できる。このように本発明の方法は水分含有量の多い石
炭類を容易に、今までになく高い脱水率をもつて
脱水できる全く新規な極めて優れた含水石炭類の
脱水方法である。以下、実施例により本発明の方法を更に詳しく
説明するが、本発明はこれにより限定されるもの
ではない。また、第１表には実施例、比較例の結果および
条件を示した。実施例１水分60wt％の豪州産褐炭40Kgと沸点150℃以上
の石炭液化油60Kgをボールミルに入れ充分混合粉
砕して、含水褐炭と溶剤からなるスラリー（以
下、生スラリーＡと称す。）を調製した。この生
スラリーＡの水分は24.0wt％、褐炭濃度は16.0wt
％であつた。続いて、この生スラリーＡをスラリ
ー槽に送り、30℃に加温し脱気したのちポンプで
45Kg／cm²Ｇに昇圧し加熱炉に送り250℃に加熱し
たのち、圧力調節弁を通して気液分離器に導入し
て気相とスラリーとに分離した。このスラリーは
加熱温度が低いため脱水が不充分でスラリー中に
10.3wt％の水分を含有していた。そこで、このス
ラリーを全量スラリー槽にもどし、20Kg／cm²Ｇの
加圧下、200℃に加熱し再び圧力調節弁、気液分
離器を通して水分1.8wt％の脱水スラリー（以下、
脱水スラリーＡと称す。）を得た。また、この脱
水スラリーＡの褐炭濃度は22.2wt％で脱水スラリ
ーＡ中の褐炭水分は7.4wt％であつた。次いで、
前記の生スラリーＡと水分1.8wt％の脱水スラリ
ーＡをそれぞれ50Kgをスラリー槽に入れ、30℃で
加温、脱気して混合スラリーＡを調製した。この
混合スラリーＡの水分は12.9wt％、褐炭中の水分
として40.3wt％であり、褐炭濃度は19.1wt％であ
つた。続いて、この混合スラリーＡを35Kg／cm²Ｇ
の圧力下、235℃で加熱して脱水した。得られた
スラリー（以下、脱水スラリーＢと称す。）の水
分は1.1wt％、褐炭中の水分として4.5wt％であ
り、褐炭濃度は23.2wt％であつた。比較例１実施例１で用いたと同じ豪州産褐炭21.5Kgと実
施例１で用いた石炭液化油78.5Kgをボールミルで
混合粉砕して水分12.9wt％、褐炭濃度8.6wt％の
スラリーＤを調製した。このスラリーＤを実施例
１と同様の方法で35Kg／cm²Ｇに加圧した後、235
℃に加熱して気液分離器に導入して脱水した。得
られたスラリーの水分は2.5wt％、褐炭中の水分
として15.7wt％、褐炭濃度は13.4wt％であつた。実施例１と比較例１から明らかなように、実施
例１の混合スラリーＡ中の水分と比較例１のスラ
リーＤ中の水分は同一でかつ脱水温度、圧力も同
一であるにもかかわらず脱水後の褐炭中の水分に
大きなひらきが生じている。実施例１で用いた混
合スラリーＡは水分60wt％を含有する豪州褐炭
と沸点150℃以上の石炭液化油からなる生スラリ
ーＡとこの生スラリーＡを脱水して得られた水分
1.8wt％の脱水スラリーＡの混合物である。また、
脱水スラリーＡ中には水分はほとんどなく、しか
も脱水のため既に熱履歴を受けており、この際褐
炭中の水分と一緒に溶剤中に含まれる水と共沸す
る油成分、例えばフエノール類が除去されている
ため、生スラリーＡ中の沸点150℃以上の石炭液
化油とは異なり、再度の脱水処理では気液分離器
で蒸発して、熱エネルギーを消費する油成分をほ
とんど含有しない。また、脱水スラリーＡを混合
して調製するため混合スラリーＡの褐炭濃度は比
較例１のスラリーＤと比較して非常に高く、結果
として溶剤含有量が少なくなるため、この点から
考えても気液分離器で蒸発して熱エネルギーを消
費する油成分は少ない。このように本発明による含水石炭類の脱水方法
は従来法に比べて非常に優れている。実施例２実施例１で用いたと同じ生スラリーA25Kgと水
分1.8wt％の脱水スラリーＡの45Kgとからなる混
合スラリー（以下混合スラリーＢと称す。）を調
製した。混合スラリーＢの水分は9.7wt％、褐炭
中の水分として32.7wt％、褐炭濃度は20.0wt％で
あつた。この混合スラリーＢを実施例１と同じ装
置を用いて20Kg／cm²Ｇの加圧下200℃の温度で脱
水して、水分1.1wt％の脱水スラリー（以下、脱
水スラリーＣと称す。）を得た。この脱水スラリ
ーＣ中の褐炭の水分は4.6wt％、褐炭濃度は
22.0wt％であつた。【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示すフローシー
トである。図中、１……粉砕機、２……スラリー槽、３…
…加熱炉、４……気液分離器、５……蒸留装置、
６……油水分離器。

Claims

【特許請求の範囲】

１含水石炭類と溶剤を混合して混合スラリーを
調製し、つづいて該スラリーを130〜350℃の温度
に加熱し、気液分離により水蒸気を含む気相と脱
水スラリーに分離する含水石炭類の脱水法におい
て、該脱水スラリーの一部を混合スラリー調製用
に循環使用することを特徴とする含水石炭類の脱
水方法。