JPH0474394B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は石炭の直接液化に関する。さらに詳し
くは、本発明は石炭液化の改良方法を提供するも
のであり、そこでは石炭の溶剤精製石炭留分への
変換とりわけペンタン可溶油への変換が改良され
る。直接液化用の原料石炭を選択する新規な方法
により上記改良がなされ、かつ選択石炭を原料と
する石炭液化の改良方法が提供される。 石炭は直接液化法により精製されうる。この石
炭液化法では、水素ガスに富む雰囲気中で高温高
圧下で石炭を水素供与溶剤に供することにより石
炭が液化される。溶解後、その生成物は気体物
質、留分および真空蒸留残さに分離される。持ち
越されたミネラル物質および未変換石炭マセラル
を含有する残留物は、固液分離すなわち脱灰工程
に供される。この工程は当業者に知られている数
種の方法のうちのいづれでもよい。この脱灰工程
から、一もしくはそれ以上の溶剤精製石炭（以下
SRCという）生成物流が得られる。この生成物
流には灰分、ミネラルおよび未変換石炭は含まれ
ない。所望のSRC生成物としては、液体燃料と
して有用なペンタン可溶油と固形分とを含む。ど
ちらも硫黄含量が低い。 直接液化法に供される代表的な石炭は、通常、
無煙炭、れきせい炭、亜れきせい炭もしくはかつ
炭もしくはその混合物より低級な石炭であると言
われている。直接液化方法は、代表的には、その
ような石炭が鉱山から直接持ち込まれたもの（例
えば採掘石炭）であるか否かもしくはそのような
石炭がいづれかのレベルにまで前処理（例えば洗
浄）されて持ち越しミネラル物質が除去されるか
否かには依存しない。石炭前処理プラントを通じ
て処理された採掘石炭もしくは洗浄石炭のいずれ
かの石炭は、代表的には８メツシユ（チラーふる
い分類）より小さい寸法、好ましくは20メツシユ
より小さい寸法にまで粉砕され、そして乾燥され
水分が４重量％より少ないれきせい炭もしくは亜
れきせい炭のレベルにまで除かれる。本発明の改
良方法では特定の選択方法が用いられる。この方
法は石炭の組成に反映しそして直接液化にかける
や著しい効果を達成しうるものである。 石炭は、天然に見られる種々の異つた炭素質・
非炭素質物質の複雑な混合物である。石炭の地質
学的形成メカニズムのゆえに、石炭は組成が均質
であることはほとんどない。 個々のどの地域のあちこちの薄層からとれる石
炭も驚くほど異なつているのみならず、個々の薄
層で見つかる石炭のうちにもかなりの差異が見ら
れる。石炭組成に詳しい人々にとつては、ある狭
い限られた地理的地域内の石炭でさえミネラル物
質の形態と量との両方に関し組成が相当異なつて
いる。同時に炭素質マセラル組成の形態と量に関
しても異なつている。 どの鉱山においても石炭の均質性はある程度変
化しえる。しかし、採掘過程でその石炭地層はま
ざる。これにより個々の石炭地層のこれら大きな
差が平均化されうるけれども、個々の鉱山もしく
は地層部分間の差があまりに大きいので石炭採掘
に関連して混合されてもその特性と組成の著しく
異なる採掘石炭がしばしば産出される。 石炭の差異は、天然に見られるように、ミネラ
ルの量および産出の形態に反映する。鉱山によつ
て鉄ミネラル塩化物イオンもしくはカルシウム物
質の相対量が非常に異なりうる。鉱山によつても
しくは大きな石炭地層の個々の部分においてさ
え、炭素質物質もまた非常に異なりうる。 薄層から採掘される石炭の石炭価を向上させる
一方法として物理的処理（phyaical
beneficiation）がある。そこでは採掘物質が従
来技術により分離される。この従来技術とは石炭
の物理的構造を利用してミネラル物質を除去する
ものである。代表的には、ミネラル物質の1/4〜
３／４が分離され除かれる。このとき、得られる洗
浄石炭の有機燃料価には重大な損失はない。 硫黄に富むミネラルである黄鉄鉱（pyrite）と
いう物質があり、その含有硫黄はここでは黄鉄鉱
硫黄（pyritic aulfer）と称され、幸いにも、採
掘石炭の処理により容易に除去されて環境上容認
されうる態様で燃える低硫黄含量生成物を供給し
うる。 石炭を処理して望ましくない無機成分を除く方
法は当業者に種々知られ、それらが本発明に従つ
て用いられうる。これら技術の多くは重力分離法
を利用している。その理由は無機物質が価値ある
炭素質成分よりも密度が大きいからである。例え
ば、石炭粉砕工程でミネラル物質の幾分かが炭素
質物質から除かれる。一般に、粉砕粒子が小さい
程それだけ多くの不純物（すなわちミネラル）が
除かれる。粒子になると粒子の大きさをはかる工
程に供せられより大きな粒子は除かれるもしくは
再び粉砕にかけられる。粉砕された物質は洗浄工
程に供される。そこでは、不溶性の不純物がその
本来の比重にもとづいて分離される。ジツグ水選
（jigging）として知られる一つのそのような方法
においては、粒子は水の振動により軽質画分と重
質画分とに層分される。軽質画分は主として炭素
質成分を含み、重質画分は不純物を含む。別の従
来の石炭洗浄方法においては、比重により清浄す
る密度媒体が用いられる。重いミネラル物質はそ
の流体スラリー中で浮上せず、他方、炭素質物質
は浮上するので分離されうる。工業で実施されて
いるように、密度媒体系は一般に水に微粉磁鉄鉱
もしくは砂を懸濁させることにより生成され、
種々の比重のレベルのものが得られる。 他の洗浄工程もまた微粉粉砕に関して利用され
うる。密度媒体サイクロン、選鉱テーブルおよび
浮遊選鉱セルが当業者に知られている。上記方法
のいづれもがくずとミネラル物質をより分けるこ
とにより炭素質物質に富ませるものであり、本発
明はこれらの方法を利用して相当量のミネラル物
質の除去された洗浄原料石炭を供給しうる。ジツ
グ水選、密度媒体分離もしくはその類似手段を用
いる従来法によりできるだけ多くのミネラル物質
とくずを除くことにより、液化工程のガス化ユニ
ツトへ供給されうるくずは最小化されうる。同様
に、黄鉄鉱の最大量を除くことにより、黄鉄鉱を
硫化水素と磁硫鉄鉱とに変換するために工程上必
要な高価な水素の消費が最小になる。このような
水素消費は直接液化の操作条件下で生じる。硫化
水素を最小に維持することにより、同様に、ガス
洗浄装置の規模を小さくすることができる。 液化工程では、これら洗浄されもしくは処理
（beneficiate）された石炭は優れた潜在的利点を
有する。なぜなら、ミネラル物質の多くが反応系
に入り込まないからである。液化工程に用いられ
るそのような石炭の調製が多くの潜在的利点を有
することは当該技術分野において知られえている
けれども、種々の洗浄石炭が液化工程において挙
動する態様にかなりの差異がある。石炭の炭素質
画分の性質は、石炭変換をもたらす一つの重要な
因子であると信じられている。本発明での「石炭
変換」は処理される全石炭価に対する反応（すな
わち、液化）石炭の相対量を意味する。 液化はマセラルおよび特に原料石炭のビトリナ
イト含量に大きく依存すると認識されてきてい
る。ヒユージナイトは、他方、変換不足に通常関
連するマセラルである。石炭特性の分野に詳しい
人々は一般にマセラルを「全反応マセラル」
（totalreactive macerals）と称される群にグル
ープ分けする。これらマセラルは、ここで用いら
れるように、ビトリナイト、ソイドビトリナイ
ト、スポリナイト、レジナイト、キユーテイナイ
ト、ミクリナイト、そして1/3のセミヒユージナ
イトの意味のことである。 大量の全反応マセラルを含有するアメリカ石炭
は一般に液化処理用の良好な候補物質であると考
えられている。しかし、経験により教えられるこ
とは、たとえ石炭が全反応マセラルに類似の内容
であつても、液化の程度と関連生成物の種類がな
おかなり異なるということである。Givenらの論
文「Depemdence of Coal Liquefaction
Behavior on Coal Characteristics 2.Role of
Petrographic composition」、FUEL 第54巻、
1975年１月により知られていることはペトログラ
フ組成は液化挙動を知るのに重要な因子であると
いうことである。しかし、この著者により示され
ていることは、石炭の無機物質の組成が最も重大
な因子でありうること、およびマセラル分布は重
要な因子ではあるが種々のマセラルの効果が確実
な予測を行うための基礎として役立つと理解する
には十分なものではないということである。 Carr等に付与された米国特許第4227991号にお
いて、黄鉄鉱を含み触媒効果を有するミネラル固
形分の含量と粒子寸法とを制御することにより石
炭変換とペンタン可溶油の収量が高められてい
る。上記寸法はメジアン直径の粒子である。この
特許の開示によれば、種々の原料石炭が用いられ
え、そして好ましくはこれら石炭は溶解するやよ
り小さくかつより触媒的に活性な無機ミネラル残
さを生ずるというものであるが、教示される原理
的技術は望ましい無機ミネラル物質を含有する工
程スラリーを再循環させることおよびこの再循環
流を添加物としての黄鉄鉱で「スパイク」するこ
とである。これによりスラリーの黄鉄鉱含量が増
大するが、また、このスラリーを液化処理すると
水素消費レベルも増大することになる。 それゆえ、直接液化により処理するための石炭
を選択して改良石炭変換を達成し同時に高燃料価
のペンタン可溶の石炭由来油の収量を上げしかも
好ましくはミネラル物質および水素消費をおさえ
うる確かな方法の出現が必要となる。本発明はこ
の必要性を満たすものである。良好なレベルノ変
換および良好な生成物分布を達成しうる石炭を選
択的に同定できれば、経済上技術上より有利な直
接液化方法をなしとげる可能性が提供される。 本発明によれば、石炭の直接液化方法は、ここ
に記載の明細にもとづいて処理するために選択さ
れる原料石炭を用いることにより、改良される。
上記明細は石炭の有機含量を一つの本質的観点に
おいて分析している。 我々がかなりの技能をもつて努力した結果、ミ
ネラル物質のほとんどを除去したがなお少くとも
１重量％の黄鉄鉱硫黄を有しかつ低パーセント好
ましくは約0.70％より小さいビトリナイト反射を
示す洗浄石炭が従来の原料石炭物質よりも液化に
有用であることを発見した。 本発明の好ましい実施態様によれば、直接液化
により処理するための原料石炭を選択して低灰分
低硫黄の炭化水素生成物を生産する方法が提供さ
れる。この生成物は合成燃料をも含有する。採掘
石炭は処理されてミネラル物質の大部分が除かれ
そして洗浄石炭となる。洗浄石炭のビトリナイト
反射が測定される。ビトリナイト反射が0.70％よ
り小さくそして洗浄石炭もまた少くとも約1.0％
という最小の黄鉄鉱硫黄含量であるならば、それ
は直接液化用の原料石炭として選択されたことに
なる。この原料石炭は高石炭変換収量を示しかつ
高燃料価のペンタン可溶油の量を増大させるもの
である。 本発明によれば、選択原料石炭を利用する石炭
直接液化の改良方法が提供される。また、本発明
の別の実施態様によれば、原料石炭の前処理と選
択段階を含む統合された石炭直接液化方法が提供
される。 本発明の主目的は、それゆえ、再現可能で確か
でかつ経済的な方法を提供することにある。その
方法は、直接液化により処理するための最善の石
炭物質を同定し選択して石炭の改良変換と高燃料
価のペンタン可溶油の良好な収量とを得るもので
ある。 本発明の目的は、選択原料石炭を用いることに
より良好な石炭変換とペンタン可溶油留分生成物
の高収量とを容易にしそのことにより合成燃料の
生産をより経済的効率的にする石炭直接液化の改
良化方法を提供することにある。 さらに、本発明の目的は、採掘石炭の前処理と
選択とを組み込みそして所望の高石炭変換と高ペ
ンタン可溶油収量とを達成させる統合された石炭
液化方法を提供することにある。 本発明の他の目的と効果は、以下の記述および
特許請求の範囲の内容から当業者に明らかであろ
う。 以下に本発明の好ましい実施態様と最善の実施
態様について述べる。 一般に、石炭が高レベルで黄鉄鉱硫黄を含有し
ていると（多量のミネラル黄鉄鉱を含有している
こと）、液化方法において石炭の高変換とそして
しばしばペンタン可溶油の高収量とが達成される
ことが知られている。しかし、黄鉄鉱硫黄が高レ
ベルのときには、既述のように、液化方法での水
素消費が多くなる。 本発明によれば、種々の石炭において黄鉄鉱硫
黄のレベルが個々に最小であれば、低ビトリナイ
ト反射の石炭は、既述のように、良好な石炭変換
と生成物としてのペンタン可溶油の高収量とを達
成する。 ビトリナイト反射は石炭特性の分野で利用され
る分析技術であり地球科学的な面からみた石炭化
度のレベルを、その関連の成分組成とは別に、測
定するものである。ビトリナイト反射は、既知光
量をつやのあるビトリナイト表面にあてそしてそ
の表面からの反射光量を測定することにより測定
される。ビトリナイト反射の測定には、例えば、
ASTM Ｄ−2798が利用されうる。本発明では、
ASTM Ｄ−2798が用いられてそしてビトリナイ
ト反射値は平均の最大パーセントで表示されてい
る。当業者に明らかなように、他のビトリナイト
反射測定法も用いられえ、そのビトリナイト反射
値も同じ基準で表示される。 反射光量はビトリナイトの屈折指数と吸収指数
に依存し、それゆえ、芳香族性の程度もしくは融
合炭素環量のレベルに関する一つの指標として役
立つと考えられる。それにより、比較可能なビト
リナイト含量に関して石炭を区別し、破壊されて
液化をもたらす融合炭素環のレベルを同定するた
めの分析手段が供給される。 ビトリナイト反射は石炭に存在するビトリナイ
トマセラル上でのみ測定されるので、その測定は
全体のサンプル組成とは無関係である。その結
果、洗浄石炭のビトリナイト反射は、それが炭鉱
ごとに変りはしても、採掘石炭前駆物質のそれと
同じである。本発明ではビトリナイト反射は前処
理のどの段階でもあるいは前処理前においても測
定されうる。しかし、好ましくは洗浄石炭のサン
プルについて前処理後に測定される。 本発明の直接液化用原料石炭を選択する新規な
方法によれば、採掘石炭から非触媒ミネラル物質
のほとんどを除いた原料石炭が利用されるのみな
らず、石炭変換の程度と高価値液化生成物の収量
が最大の効率と商業利益に関して期待されうる。 本発明の好ましい実施態様によれば、原料石炭
は、少くとも1.0重量％の黄鉄鉱硫黄が残つてい
るがかなりの量好ましくは25〜75重量％のミネラ
ル物質を除去すること、そして約0.70％より小さ
いビトリナイト反射を有することを基礎として選
択される。本発明の目的のために、ASTM−
2492のような黄鉄鉱硫黄含量を測定するためのい
かなる従来技術も利用されうる。 選択原料石炭は粉砕されそして室温から約450
〓（232.2℃）までの範囲の温度のもとでペース
ト溶剤もしくは工程溶剤でスラリー化される。本
発明において、用語「ペースト油」（pasting
oil）は石炭由来の油を意味し、好ましくはスロ
ツト・オープンでの石炭のコークス化において得
られる。そして一般にはクレオソート油、アント
ラセン油もしくはすべての均等物を指す。あるい
は、それは「工程由来溶剤」（process−derived
solvent）であり、その用語はペースト油と互換
可能として用いられうる。 スラリー中の原料石炭濃度は好ましくは約20〜
55重量％の範囲におよぶ。スラリー混合タンクは
工程溶剤の粘度を十分に低く保つてポンプ揚げを
可能とするために好ましくは高温下に維持され
る。この混合タンクではタンク内温度は高レベル
に維持されているので余分な水分は蒸気として放
散する。 スラリー混合タンクからの石炭スラリーはポン
プ・ユニツトへ通される。このポンプ・ユニツト
はスラリーを通常約500〜3200psig（35.2〜225.0
Kg／cm²ゲージ）の高圧に維持した系内へ押しや
る。スラリーは投入石炭のトン当り約10000〜
40000SCF（標準立方フイート）（312〜1.248m²／
メリツクトン）にわたる割合で水素に富むガス流
と混合される。 得られる三相ガスおよびスラリー流は、次い
で、予熱系へ導かれる。この予熱系は、好ましく
は長さと直径との比が約200よりも大より好まし
くは約500よりも大の管状反応器からなる。この
三相ガス・スラリー流の温度はほぼスラリー混合
タンク内温度から約600〜850〓（315.6〜454.4
℃）の出口温度にまで上昇する。 予熱されたスラリーは次いで一もしくはそれ以
上の溶解容器へ通される。この容器は好ましくは
管状反応器であり実質的に外熱を加えることなく
断熱方式で作動する。溶解容器の長さと直径の比
は、通常、予熱系で用いられるものよりかなり小
さい。予熱系を出るスラリーは、普通、溶解容器
に入り込む未溶解石炭をほとんど含有していな
い。予熱系では、スラリーの粘度はスラリーが管
を流れるにつれて変化する。それは最初ゲル様物
質の形をとる。このゲル様物質は短時間のうちに
粘度が急激に低下し比較的自由に流れる流体とな
り、これが溶解容器に入りそこで他の変化が起こ
る。 この流体の大部分を構成する石炭物質および再
循環溶剤は、溶解器において多くの化学変換をう
ける。この化学変換は、石炭の液体への溶解、再
循環溶剤から石炭への水素移動、再循環溶剤の再
水素添加、石炭および再循環溶剤からの異原子
（例えば、硫黄、窒素、酸素など）の除去、石炭
灰分のある成分の還元（例えば、FeS₂からFeS）、
および重質石炭液の水添分解をも含むが必ずしも
これに限定されない。流体へ持ち込まれるミネラ
ル物質は種々の程度にわたつて上記反応を触媒し
うる。 溶解器を通る見かけの流れ速度は、一般に、濃
縮スラリー相については約0.003〜0.1フイート／
秒（0.091〜3.048cm／秒）であり、ガス相につい
ては約0.05〜3.0フイート／秒（1.524〜91.44cm／
秒）である。これら速度は、反応器中での撹拌が
良好な状態に維持されその結果良好な混合が保証
されるよう選択される。全水素ガスの石炭水素ス
ラリーに対する比率は、出口スラリーが適当な濃
度でありそのためコークス化を阻止しうるのに十
分なレベルに維持される。所定時に反応器を通る
流れは個々に次のように選定される。すなわち、
その初期のミネラル粒子を含む石炭スラリーが反
応器に存在しえない大粒子の持ち越しミネラル物
質を伴つて反応器を移動するように定められる。
この速度で溶解器内に蓄積される固体の量は、通
常、投入量に比べて極めて少ない。好ましい方法
においては、溶解器中の固体濃度は液化反応を触
媒するのに十分である。 固有のミネラル粒子蓄積現象が長時間にわたつ
て溶解器内に生ずるので、好ましくは溶解器に固
体除去系が用意される。その結果、過剰蓄積固体
は必要に応じて刻々その系から除去されうる。蓄
積固体は大部分が反応器系で炭素質・ミネラル物
質の集塊物に関係するので、この固体除去系はこ
の問題を取り除くように設計される必要がある。 第１溶解器からの流体は、一もしくはそれ以上
の相分離器を通る前か後に、次の溶解器へ送り込
まれるかもしくは一もしくはそれ以上の相分離器
へ直接送り込まれうる。その後、流体は真空蒸留
系へ通される。分離器のガス状流体は、必要な
ら、ガス系へフラツシユされうる。このガス系で
は、最終的に蒸気は冷却され、そして圧を下げて
軽質ガス、水および有機物に富む凝縮物を回収す
る。この分離、集合およびガス液化は代表的には
ガス処理領域において達成される。この領域では
各分離器からの留出分が合併される。 溶解器間の相分離器から出る底流体は、次の溶
解器へ送られる前に、新鮮な水素と混合されそし
て次の溶解器へ注入される。適量の水素が次の溶
解器へ供給されて反応器での良好な撹拌が維持さ
れる。このような方法で新鮮な水素を溶解器へ供
給することにより、水素分圧が非常に増大する。
なぜなら、CO、CO₂および水の多くが第１溶解
器後にすでに除去されているからである。この高
分圧により、再循環溶剤への水素混入による反応
を良好なものとなる。水素の高分圧により、硫黄
除去も促進される。 本発明の方法において利用される溶解器の数は
一もしくはそれ以上である。下流の溶解器におけ
る重質炭素質物の濃度は、第１溶解器での濃度よ
り大きい。この残さの濃度を高めそれによりこの
画分を選択的に処理しうることにより、留分収量
が促進され増大する。 最終溶解器からの内容物は除かれそしてフラツ
シユ分離領域へ送られる。そこで流体はフラツシ
ユされる。留出分は熱交換器で100〜500〓（37.8
〜65.6℃）の範囲に冷却される。これら熱交換器
は、当該分野で知られているように、多段式でも
よい。分離器温度は高い方が望ましく、その温度
は反応器出口温度の約20〜50〓（11.1〜27.8℃）
の範囲内にまで達しうる。軽質ガス（例えば、
H₂、H₂S、CO₂、NH₃、H₂OおよびC₁−C₄炭化
水素）はフラツシユ操作において除かれる。これ
ら軽質ガスは洗浄され酸性もしくはアルカリ性成
分、および水素および／もしくは低級炭化水素が
除かれる。これら除去物は好ましくは方法の種々
の段階へ再循環される。あるいはこれらガスはプ
ラント燃料として消費されうる。固液スラリーか
らなる分離器残留流体は真空蒸留系へ送られる。
そこで少くとも三つの流体流が得られる；(a)沸点
400〓（204.4℃）までの軽質留分、(b)沸点が約
350〜1050〓（176.7〜565.6℃）の範囲にある中
質留分そして(c)初期沸点約850〓（454.5℃）の溶
剤精製石炭である。中質留分は所望のペンタン可
溶油生成物を供給するのみならず、その一部が工
程由来の溶剤流をも供給する。中質留分の該一部
はスラリー混合タンクへ再循環されそして最初の
原料石炭と再循環溶剤とのスラリーを生成するよ
う利用される。 本発明の石炭液化改良方法についての一実施態
様において、固液分離器流体はフイルター材を通
つて真空蒸留工程の上流を送られる。このフイル
ター材はジヨンソンふるいもしくは他の適当な媒
体のような、ふるいからなつてもよい。このふる
い上に固体が保持されるが、固体を含まない
SRC生成物はそれを通り抜ける。このようなフ
イルターの前にフイドロクローンが普通用いられ
そして適当な情況下で効果をあげるよう利用され
る。この固体分離工程からの流体は次いで真空蒸
留塔へ送られ残留固体およびSRCから工程由来
溶剤が除かれる。 用いられうる他の固体分離設備は、焼結板のよ
うな他の多孔性媒体を用いるものを包含するがこ
れに限定されない。あるいは、粒子沈澱現象を利
用する遠心分離を包含する。 本発明の改良方法に関する好ましい実施態様に
おいては、米国特許No.4119523に記載されている
Kerr−McGee臨界溶剤脱灰（以下CSDとも称す
る）工程のような溶剤分離工程が用いられる。真
空蒸留器もしくは真空蒸留塔は代表的には約１〜
5psi（0.07〜0.35Kg／cm²）の圧力でかつ約500〜700
〓（260〜371.1℃）の底温度において操作され
る。軽質液体はこの塔もしくは下流の蒸留系のい
づれかから回収される。工程由来の再循環溶剤も
また得られそして石炭スラリー混合タンクへ再循
環されうる。熱真空蒸留器かすは溶解炭素質生成
物、ミネラル、未変換石炭マセラルおよび少量の
残留工程溶剤を含有しており、脱灰混合タンクへ
移される。このタンクには臨界灰溶剤が添加され
る。脱灰溶剤の真空蒸留聞かすに対する重量比は
約１〜10の範囲におよぶ。 完全に混合して後、得られるスラリーは第１分
離器へ送られる。この分離器の圧力はほぼ750〜
約1000psig（52.7から約70.3Kg／cm²ゲージ）の範囲
にあり、その温度は約450〜630〓（232.2〜332.2
℃）である。二つの相に分離する。その一つは脱
灰溶剤と溶解石炭を主として含有する軽質相であ
り、もう一つは固体の不溶性ミネラル灰分と、未
溶解石炭と、溶解石炭とそして小量の脱灰溶剤を
主として含有する重質相である。この重質相は分
離器の下方部から取り出される。脱灰溶剤はフラ
ツシユされ脱灰混合タンクへ通される。残留固
体、すなわち不溶性灰分、未溶解石炭および溶解
石炭はまとめて「灰分濃縮物」（ashconcentrate）
と称され系から除去されそして水素発生用設備好
ましくはガス化系へ送られる。 第１分離器において生成した軽質相は取り出さ
れそして第２分離容器へ通される。ここで軽質相
の温度は約600から約850〓（315.6〜約454.4℃）、
好ましくは約630から約700〓（332.2〜約371.1
℃）に上げられる。他方、その圧力は通常約750
〜1000psig（52.7〜約70.3Kg／cm²ゲージ）に維持さ
れる。その結果、分離が起こり軽質相は第２分離
容器の上部へ行き、重質相は底部にたまる。この
重質相は圧力を下げることにより取り出される。
脱灰溶剤はフラツシユされそして臨界溶剤脱灰系
へ再循環され再使用に供される。残りの溶剤を含
まない物質が溶融脱灰SRC生成物である。 CSD系での第２分離器もまた上方画分の密度
を増大させるよう機能させうる。この上方画分は
可溶石炭生成物の一部を含有している。この可溶
SRC物質は全工程溶剤の一部として含有されう
る。米国特許第4070268合に開示されているよう
に、第3CSD段階からの回収後に第２段階から得
られる可溶SRCの一部は、真空蒸留塔から単離
された工程溶剤を再合流されうる。工程溶剤系の
この「重質」画分は一般に軽質SRC（つまり、
LSRC）と称される。なぜなら、溶剤分離により
特定される成分は所としてどのベンゼン不溶物質
においても不足しているからである。軽質SRC
物質を生成するようなし方で操作すると、第２分
離器からの残さはベンゼン不溶物質において豊富
になる傾向がある。 本発明の特定の一実施態様を図に示す。保管さ
れた石炭の山からとり出した採掘炭１１は石炭調
製用設備１２へ送られる。そこでミネラル物質の
かなりの量、好ましくは25〜50％、より好ましく
は75％まで、が除去される。清浄で低ミネラルの
洗浄石炭１４が得られる。この洗浄石炭１４は少
くとも約1.0重量％の黄鉄鉱硫黄を含有しかつ炭
素質含量が採掘石炭１１よりも高い。ミネラルに
富むクズ物質１３は捨てられる。 洗浄石炭１４は次いで石炭選択段階へ供され
る。そこでは、ビトリナイト反射および黄鉄鉱硫
黄が評価される。ビトリナイト反射はこの段階も
しくは前の石炭の採掘および／もしくは調製段階
において測定されうる。洗浄石炭１４が約0.70％
より低いビトリナイト反射を示す場合には、この
石炭は選択原料石炭１５として粉砕・乾燥設備２
０へ送られる。別の拒絶された洗浄石炭１６は液
化方法用の原料在庫石炭として利用されない。粉
砕・乾燥設備２０では、選択原料石炭１５は粉砕
されて微細なふるい目の大きさにされそして乾燥
され水分が除かれ微粉状でかつ乾燥した原料石炭
２１が生成される。 微粉でかつ乾燥した原料石炭２１はスラリー混
合タンク３０へ送られる。そこで原料石炭２１は
工程由来の溶剤７１と、軽質の脱灰溶剤精製石炭
８２のような他のあらゆる下流での生成物とでス
ラリー化される。溶剤での石炭のスラリーは代表
的には450〓（232.2℃）までの温度において調製
されるので、余分な水分は石炭から除かれる。ス
ラリー化した石炭３１は予熱器４０へ送られ、そ
こで水素４１と混合される。この水素４１は下流
のガス精製および分離設備１００からのものであ
る。ガス化系１１０からの付加的な調整水素１１
１もまた必要に応じて添加されうる。予熱器４０
においては、スラリー石炭３１は約800〓に加熱
されている間に管状パイプを高流速で通る。 予熱された流体４２は溶解器５０へ送られる。
図には表示されていないが、ガス精製分離系１０
０からの水素４１もしくはガス化器１１０からの
調整水素１１１が溶解器５０へ移る前にこの予熱
流体４２と混合されうる。図に示す溶解器５０は
一もしくは数台の溶解器を表現しえ、その上流で
水素が必要に応じて一部もしく全部に添加されう
る。 溶解器５０からの反応流体５１は分離系６０へ
送られる。そこでガス状生成物６１が分離されそ
してガス分離・精製系１００へ送られる。そこで
濃縮、分離および精製され水素に富む再循環流４
１が生成される。この再循環流４１から硫化水
素、アンモニアおよびガス状生成物１０１が分離
されそして収集される。また、フエノール、炭化
水素および他の軽質液化生成物を含有する濃縮炭
素質物質１０２が分離されそして収集される。 分離器６０からの下流濃縮生成物６２は真空蒸
留系７０へ通される。沸点が約450〓（232.2℃）
までの軽質留分生成物が収集され生成物７３とし
て除去される。沸点が例えば450〜850〓）232.2
℃〜454.4℃）の中質留分は集められ、その一部
が工程由来剤７１としてスラリー混合タンク３０
へ再循環される。この中質留分の残部は中質留分
生成物７４として除去される。この中質留分は高
燃料価のペンタン可溶油の収量を増大させるもの
である。 真空蒸留系７０からの残留残さ７２は臨界溶剤
脱灰ユニツト８０へ送られる。不溶性物質８１は
石炭とミネラル灰分物質とを主として含有してお
り、分離されてガス化器１１０へ送られる。種々
の脱灰画分は、必要に応じて単一生成物の代りに
ユニツト８０において生成されうる。完全にベン
ゼン可溶の軽質溶剤精製石炭（LSRC）８２は必
要に応じて回収されスラリー混合タンク３０へ通
される。脱灰溶剤精製石炭（SRC）生成物８３
は回収されて販売に供されるかもしくはさらに処
理される。 図示した工程略図において、石炭調製設備１２
は配置されえそして石炭選択段階１５は石炭液化
プラント用地もしくは遠く隔たつた所で行われえ
る。それゆえ、洗浄石炭および／もしくは予備選
択石炭は、何らかの便利な輸送態様を通してプラ
ント輸送されそして石炭粉砕・乾燥設備２０もし
くはスラリー混合タンク３０にて処理系へ供給さ
れうる。 実施例 以下の実施例１〜８は採掘石炭を本発明の原料
石炭の選択方法に供したときの効果を説明してい
る。実施例１〜８に関する採掘石炭と洗浄石炭と
の相違は表１に示されている。洗浄石炭のそれぞ
れに含有される灰分量は実質的に採掘石炭の灰分
量より少ない。また、石炭調製（洗浄）段階から
結果として生じる黄鉄鉱硫黄レベルの低下は実施
例１〜８において顕著に示される。ミネラルおよ
び黄鉄鉱硫黄の減少分が炭素質含量の増大分に相
当し、そして、ビトリナイト反射が約0.70％より
低いということから認められるように、融合炭素
環含量がより低度の石炭を選択することにより石
炭を燃料へとりわけペンタン可溶油への転換が有
利であることが示されている。 実施例１〜８の一連の洗浄石炭は直接液化に供
された。これら洗浄石炭の各々は150メツシユ
（チラー）ふるいを通過する粉末形状に粉砕され
乾燥された。近成分析、元素分析、硫黄形態分析
およびマセラル分析は表１に示される。これら石
炭の各々は以下のようにして液化された。 40重量％のケンタツキー石炭と、表２に示す組
成の60重量％の工程溶剤とからなるスラリーが調
製されそしてみかけのスラリー速度が滞留時間40
分に等しい速度で１リツトル溶の連続式かきまぜ
タンク反応器を通過した。この反応器は、石炭ト
ン当り28000SCF（873.6m²／メトリツクトン）の
水素により水素圧が2000psig（140.7Kg／cm²ゲー
ジ）のもとにある。各々の石炭についての収量と
生成物の分布は表３に示されている。 実施例１、６および８での洗浄石炭は直接液化
用に選択されたものであり、この石炭には1.0重
量％を上まわるレベルの黄鉄鉱が含有され、そし
てビトリナイト反射は0.70％より小さい。これら
石炭の各々は反応マセラルの変換（変換Ｂ）が76
％もしくはそれ以上であり、不溶性有機物質以外
への物質への変換（変換Ａ）も86.4％、もしくは
それ以上である。これに対し、本発明による処理
に受け入れられないと思われる洗浄石炭は、変換
が概して低い。本発明の教示に従うと、反応マセ
ラル変換が最高レベルにある石炭は明確に選択さ
れそして直接液化に供されうる。その結果、石炭
の変換が増大しそしてペンタ可溶油を生成物とし
て高収量で得ることができる。 前記実施例はいづれも本発明の説明のためのみ
に示されているが、本発明の方法および改良方法
は特許請求の範囲において特定した本発明の精神
と範囲から逸脱することなく変更もしくは修正さ
れうることは当業者の理解するところである。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施態様の石炭の改良選択およ
び直接液化を示す概要フローダイヤグラムであ
り、そこでは石炭調製、選択および液化処理機能
が統合されている。 １１……採掘炭、１２……石炭調製用設備、１
３……くず、１４……洗浄石炭、１５……選択原
料石炭、２０……粉砕・乾燥設備、２１……微粉
乾燥原料石炭、３０……スラリー混合タンク、３
１……スラリー石炭、４０……予熱器、４１……
水素、４２……予熱流体、５０……溶解器、５１
……反応流体、６０……分離系、６１……ガス状
生成物、６２……下流濃縮生成物、７０……真空
蒸留系、７１……工程由来溶剤、７２……残留残
さ、７３……軽質留分生成物、７４…中質留分生
成物、８０……臨界溶剤脱灰ユニツト、８１……
不溶性物質、８２……軽質溶剤精製石炭、８３…
…脱灰溶剤精製石炭生成物、１００……ガス分
離・精製系、１０１……ガス状生成物、１０２…
…濃縮炭素質物質、１１０……ガス化系、１１１
……調整水素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭を直接液化して、溶剤精製石炭を含む低
   灰分低硫黄の炭化水素生成物と、石炭由来のペン
   タン可溶油とに処理するための原料石炭を選択す
   る方法であつて、 (a) 採掘石炭からミネラル物質のかなりの部分を
   除去して少くとも約1.0重量％の黄鉄鉱硫黄を
   有する洗浄石炭を供給すること、 (b) 該石炭のビトリナイト反射を測定すること、
   そして (c) ビトリナイト反射が約0.70％より小さい該洗
   浄石炭のみを実質的に原料石炭用として選択す
   ること を包含する方法。 ２ ミネラル物質の前記かなりの部分が前記採掘
   石炭の約25〜75重量％を構成する前記特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ３ 前記石炭のビトリナイト反射の測定がミネラ
   ル物質の前記除去に先がけて行われる前記特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 前記石炭のビトリナイト反射の測定がミネラ
   ル物質の前記除去の後に行われる前記特許請求の
   範囲第１項に記載の方法。 ５ 前記ミネラル物質の除去がジツグ水選および
   濃密媒質分離からなる群から選択される洗浄技術
   によりなされる前記特許請求の範囲第１項に記載
   の方法。 ６ 前記採掘石炭が無煙炭より低級な石炭である
   前記特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ７ 前記採掘石炭がれきせい炭として級分けされ
   る前記特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ８ 石炭が粉砕されペースト油でスラリー化さ
   れ、少くとも約600〜850〓に加熱され約500〜
   3200psigに加圧され、水素に富むガスと共に少く
   とも一つの溶解器へ通され該溶解器において該ス
   ラリーは該原料石炭の少くとも一部を液化反応生
   成物に変換するに十分な時間保持され、次いでこ
   の反応液化生成物は分離器へ通されここから蒸気
   および濃縮生成物流が除去され該除去流は残留か
   す生成物を含み、該残留かす生成物はその後脱灰
   されそれから該ペースト油用に再循環されうる再
   循環工程溶剤と溶剤精製石炭留分と固体精製石炭
   とが得られる石炭液化方法であつて、 (a) 石炭からミネラル物質のかなりの部分を除去
   すること、そして (b) 該石炭のビトリナイト反射を測定すること、 (c) ビトリナイト反射が0.70％より小さくかつ黄
   鉄鉱硫黄が少くとも約1.0重量％の石炭のみを
   該石炭液化方法に供することにより該反応器で
   の石炭変換が改良され、そのことにより変換が
   改良されかつ該溶剤精製石炭のペンタン可溶油
   および他の有益な燃料画分の収量が増大する石
   炭液化の改良方法。 ９ ミネラル物質の前記かなりの部分が前記採掘
   石炭の約25〜75重量％を構成する前記特許請求の
   範囲第８項に記載の方法。 １０ 前記石炭のビトリナイト反射の測定がミネ
   ラル物質の前記除去に先がけて行われる前記特許
   請求の範囲第８項に記載の方法。 １１ 前記石炭のビトリナイト反射の測定がミネ
   ラル物質の前記除去の後に行われる前記特許請求
   の範囲第８項に記載の方法。 １２ 前記ミネラル物質の除去がジツグ水選およ
   び濃密媒質分離からなる群から選択される洗浄技
   術によりなされる前記特許請求の範囲第８項に記
   載の方法。 １３ 前記採掘石炭が無煙炭より低級な石炭であ
   る前記特許請求の範囲第８項に記載の方法。 １４ 前記採掘石炭がれきせい炭として級分けさ
   れる前記特許請求の範囲第１３項に記載の方法。 １５ 原料石炭が工程由来溶剤でスラリー化さ
   れ、少くとも約600〜850〓に加熱され約500〜
   3200psigに加圧され、水素に富むガスと共に少く
   とも一つの溶解器へ通され該溶解器において該ス
   ラリーは該原料石炭の少くとも一部が反応して溶
   解するに十分な時間保持され、次いで反応生成物
   は分離器へ通されここから分離蒸気および濃縮生
   成物流が除去され該除去流は残留かす生成物を含
   み、該残留かす生成物はその後固体分離に供され
   それから実質的に灰分残さの固体とペースト油と
   して再循環され利用されうる工程溶剤と固体精製
   石炭留分および固形物とが得られる石炭直接液化
   方法において、 ミネラル物質のかなりの量を除去した洗浄石炭
   であつて黄鉄鉱硫黄含量が少くとも、1.0重量％
   でかつビトリナイト反射が約0.70％より小さい石
   炭だけを該原料石炭として利用することを含む石
   炭直接液化方法。 １６ ミネラル物質の前記かなりの部分が前記採
   掘石炭の約25〜75重量％を構成する前記特許請求
   の範囲第１５項に記載の方法。 １７ 前記石炭のビトリナイト反射の測定がミネ
   ラル物質の前記除去に先がけて行われる前記特許
   請求の範囲第１５項に記載の方法。 １８ 前記石炭のビトリナイト反射の測定がミネ
   ラル物質の前記除去の後に行われる前記特許請求
   の範囲第１５項に記載の方法。 １９ 前記ミネラル物質の除去がジツグ水選およ
   び濃密媒質分離からなる群から選択される洗浄技
   術によりなされる前記特許請求の範囲第１５項に
   記載の方法。 ２０ 前記採掘石炭が無煙炭より低級な石炭であ
   る前記特許請求の範囲第１５項に記載の方法。 ２１ 前記採掘石炭がれきせい炭として級分けさ
   れる前記特許請求の範囲第２０項に記載の方法。 ２２ 前記残留かす生成物は臨界溶剤脱灰工程に
   より脱灰され、該工程では： (a) 該残留かす生成物は450〜630〓の範囲の温度
   でかつ750〜1000psigの範囲の圧力の臨界溶剤
   脱灰混合領域において臨界脱灰溶剤と混合され
   てCSDスラリーを生成し、 (b) 該CSDスラリーは第1CSD分離器へ通されて
   第１軽質上方相と第１重質下方相とに分離し、 (c) 回収されそして該臨界溶剤脱灰混合領域へも
   どされる臨界脱灰溶剤と、固体ミネラル灰分残
   さと未変換石炭マセラルと少量の溶解石炭とか
   らなる灰分濃縮物と、を主として含有するい該
   第１下方相を除去すること、 (d) 該第１軽質上方相を第２分離器へ送り、そこ
   で臨界脱灰溶剤と溶解石炭の軽質画分とからな
   る第２軽質相、および溶解石炭からなる第２重
   質相が分離しそしてそれから臨界脱灰溶剤が単
   離され該臨界溶剤脱灰混合領域へ再循環され、 (e) 軽質溶剤精製石炭を単離しかつそれを該石炭
   スラリー混合領域へもどし、 (f) 重質溶解石炭生成物を単離しその第１部分は
   該方法の生成物であり、その第２部分は該石炭
   スラリー混合領域へ再循環され該ペースト油に
   混入される、 前記特許請求の範囲第１５項に記載の方法。 ２３ 前記ペースト油はクレオソート油、アント
   ラセン油もしくは他の均等物のようなスロツト・
   オーブンでの石炭のコークス化から得られる物
   質、もしくは前記溶解器から下流で回収される工
   程由来溶剤からなる群から選択されうる前記特許
   請求の範囲第１５項に記載の方法。 ２４ 前記工程由来溶剤は沸点が約350〜1050〓
   の間の範囲にある前記特許請求の範囲第２３項に
   記載の方法。 ２５ 前記沸点範囲が約450〜1050〓の間にある
   前記特許請求の範囲第２４項に記載の方法。 ２６ 前記原料石炭が前記ペースト油内でスラリ
   ー化される温度は室温から450〓の範囲にある前
   記特許請求の範囲第１５項に記載の方法。 ２７ 前記水素に富むガスが投入石炭のトン当り
   約10000〜40000SCFにわたる割合で供給される前
   記特許請求の範囲第１５項に記載の方法。 ２８ 前記水素に富むガスの一部が前記予熱器を
   通して注入される前記特許請求の範囲第１５項に
   記載の方法。 ２９ 前記水素に富むガスの一部が第１溶解器へ
   注入される前記特許請求の範囲第１５項に記載の
   方法。 ３０ 前記水素に富むガスが予熱器、下流の溶解
   器および第１溶解器の間で分離される前記特許請
   求の範囲第１５項に記載の方法。