JPH08269459A

JPH08269459A - 石炭の液化方法

Info

Publication number: JPH08269459A
Application number: JP7074743A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Sato; 芳樹佐藤; Hiroshi Yamaguchi; 宏山口; Yasuo Okuyama; 泰男奥山; Shozo Itagaki; 省三板垣; Noriaki Mochida; 典秋持田; Kenji Matsubara; 健次松原
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd; Nippon Kokan Pipe Techno Service Co Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Nippon Kokan Pipe Techno Service Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15
Also published as: CN1054392C; KR960034371A; AU697855B2; KR0176002B1; AU5035196A; CN1139149A

Abstract

(57)【要約】【目的】石炭液化製品のコストを大幅に下げることが
できる石炭の液化方法を提供する。【構成】 (Ａ)粉砕した石炭に溶剤を加えて石炭スラリ
ーを調製する工程、（Ｂ）この石炭スラリーを高温高圧
かつ水素の存在下で液化反応させて液化生成物を得る工
程、（Ｃ）この液化生成物を液化スラリーとガス類に分
離する工程、（Ｄ）液化スラリーを蒸留して液化油と溶
剤精製炭に分離し、分離した液化油を溶剤として（Ａ）
の石炭スラリー調製工程へ所要量をリサイクルする工程
からなる石炭の液化方法において、（Ａ）の工程では石
炭および溶剤とともに触媒を添加するとともに、石炭／
溶剤／触媒の重量混合比を１００／１００〜２３３／
０．５〜１０の範囲にし、（Ｂ）の工程では水素源とし
てコークス炉ガスを反応塔へ供給し、温度３５０〜４８
０℃、圧力２０〜２００気圧で液化反応を行わせること
を特徴とする石炭の液化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石炭と水素を高温高圧
下で反応させ、主な製品として、コークス製造時に粘結
性補填材として使用される溶剤精製炭（以下、ＳＲＣと
言う。）を得る石炭の液化方法に関する。なお、本明細
書においては、石炭の液化反応とは、石炭と水素を反応
させることによって液化油が生成する反応およびＳＲＣ
が生成する反応の双方を指すものとする。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来における一般的な石炭の液
化方法に係る説明図である。この方法においては、ま
ず、粉砕された石炭と、後述する蒸留工程で得られた液
化油（溶剤）がスラリー槽１へ装入され、攪拌・混合さ
れて石炭スラリーが調製される。

【０００３】次いで、この石炭スラリーは、加圧され、
後述するガス精製工程で分離された水素を主体とするガ
ス(循環水素)と別途製造された水素が加えられた後、予
熱器２へ導入される。予熱器２へ導入された石炭スラリ
ーは、圧力１００気圧以上、温度４００℃以上の状態に
され、液化反応塔３へ送られる。反応塔３内では高温且
つ水素加圧下で液化反応が行われる。

【０００４】そして、反応塔３から排出する液化反応の
生成物はガス分離器４へ導入され、液化油と未液化物の
混合物である液化スラリーとガス類に分別される。

【０００５】上記液化スラリーには未反応有機残渣およ
び灰分より成る未液化物が多量に含まれており、これが
後の蒸留工程などにおける処理操作に支障を来すので、
フィルター５０へ送られ、上記未液化物が除去される。
未液化物が除去された液化物は蒸留装置５へ送られて軽
油、燃料油に分留され、液化油が回収される。この液化
油の一部は石炭スラリー調製用の溶剤として上記スラリ
ー槽１へ装入される。また、フィルター５０で除去され
た濾過残渣は水素発生用の原料として水素製造装置５１
へ送られ、ガス化される。

【０００６】一方、上記ガス分離器４で分離されたガス
類は、ガス精製装置６へ送られて精製される。このガス
の組成は水素が主体であるので、循環使用され、液化反
応塔３へ導入される石炭スラリーに加えられる。しか
し、この循環させる水素だけでは、液化反応に必要な水
素量が不足するので、水素製造装置５１で濾過残渣をガ
ス化して得た水素が補給される。水素製造装置５１は、
酸素の存在下で濾過残渣を完全分解するガス化工程と、
その生成ガスを精製する工程、生成ガス中のＣＯガスを
シフト反応させて水素富化する工程、その後にガスを冷
却する工程そしてアルカリによるガス中のＣＯ₂除去工
程を有し、非常に複雑な装置である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法において、液化反応を行わせるための水素は、非常に
複雑な水素製造装置５１で製造した水素を使用しなけれ
ばならない。そして、水素製造装置５１は非常に複雑な
装置であるので、その建設費が極めて多額である（液化
設備全体の建設費の４０％近くになることもある）とと
もに、その運転費も多額を要する。このため、石炭液化
製品のコストに占める水素製造費の割合は極めて大き
い。

【０００８】さらに、上記従来技術における液化反応
は、温度４００〜４８０℃（通常４３０〜４５０℃）、
圧力１００〜３００気圧（通常１５０〜２００気圧）の
高温高圧下で行われるため、設備費および運転費が一層
多額になる。

【０００９】本発明は、石炭液化製品のコストを大幅に
下げることができる石炭の液化方法を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、（Ａ）粉砕した石炭に溶剤を
加えて石炭スラリーを調製する工程、（Ｂ）この石炭ス
ラリーを高温高圧かつ水素の存在下で液化反応させて液
化生成物を得る工程、（Ｃ）この液化生成物を液化スラ
リーとガス類に分離する工程、（Ｄ）液化スラリーを蒸
留して液化油とＳＲＣに分離し、分離した液化油を溶剤
として（Ａ）の石炭スラリー調製工程へ所要量をリサイ
クルする工程からなる石炭の液化方法において、（Ａ）
の工程では石炭および溶剤とともに触媒を添加するとと
もに、石炭／溶剤／触媒の重量混合比を１００／１００
〜２３３／０．５〜１０の範囲にし、（Ｂ）の工程では
水素源としてコークス炉ガスを反応塔へ供給し、温度３
５０〜４８０℃、圧力２０〜２００気圧で液化反応を行
わせることを特徴としている。

【００１１】ここで、石炭と溶剤の比率で石炭は無水無
灰の状態を基準とする。

【００１２】石炭の種類は問わないが、歴青炭、亜歴青
炭、褐炭、亜炭等を挙げることができる。歴青炭は粘結
炭、非粘結炭のいずれであってもよい。好ましいものは
歴青炭より石炭化度の低い非粘結炭で、安価ないわゆる
一般炭である。粉砕した石炭の粒度は２０〜３００メッ
シュパス程度、好ましくは６０〜８０メッシュパス程度
のものが適当である。

【００１３】溶剤には後工程で生成分離される液化油が
リサイクル使用され、石炭／溶剤の比は重量比で１００
／１００〜２３３、好ましくは１００／１００〜１７０
が適当である。石炭／溶剤が１００／１００より小さく
なると、石炭スラリーの粘度が急増し、液化プラントの
操業が困難になる。また、石炭／溶剤の比が１００／２
３３を越えると、溶剤の循環量が増加し、液化製品の製
造コストが上がるため、好ましくない。

【００１４】本発明の方法は、石炭スラリーを液化反応
させる際に触媒を用いるところにひとつの特徴がある。
触媒は、鉄系触媒が用いられ、それに硫黄を添加すると
良い。鉄と硫黄の両者の存在するＦｅＳ₂(パイライト）
なども用いられる。触媒の作用は、後述する様に、溶剤
に溶けた水素が溶剤を水素化する、いわゆる水添作用を
持つ。触媒の使用量は石炭／触媒の重量比で１００／
０．５〜１０程度、好ましくは０.５〜４.０程度が適当
である。石炭／触媒の比が１００／０．５より小さくな
ると、反応用の水素移動効率が低下して逆反応が起こる
ようになる。また、石炭／触媒の比が１００／１０を越
えると、高価な触媒の使用量が増加するため、液化製品
の製造コストが上がるとともに、ＳＲＣ中の灰分含有量
が増加し、その品質が低下するからである。

【００１５】石炭スラリーに高カロリー化材を混ぜて液
化反応を行わせると、その熱分解による炭化水素類の生
成や、石炭転化率の上昇などによって液化生成物の収率
が向上する。高カロリー化材とは、その熱分解によっ
て、液状またはガス状の炭化水素を生成するものの総称
であり、重質油、プラスチック類等である。上記重質油
とは、石炭系または石油系の油類であって、高沸点の残
油類を指す。また、上記プラスチック類とは、ポリスチ
レン、ポリプロピレン、ポリエチレン、および塩化ビニ
ルのような高分子物質の成形品、またはその廃棄物（廃
プラスチック）等である。

【００１６】例えば、重質油を混ぜて液化反応を行わせ
た場合、軽油類の生成量が増加して循環溶剤の確保が容
易になる。重質油を添加する場合、その添加割合は、溶
剤／重質油の比（重量比）が１００／５〜２０程度にな
るようにする。溶剤／重質油の比が１００／５よりも小
さい場合、上述したメリットが小さくなるので、重質油
添加の意味が薄れる。そして、その比が１００／２０よ
りも大きい場合には、製品の製造コストが割高となるの
で好ましくない。また、特に、重質油が石油系のものを
上記比よりも多く混ぜた場合には、得られたＳＲＣ中に
重質油に由来するパラフィニックな成分が増加して、そ
のコークス化性が阻害され、品質が低下するので、好ま
しくない。

【００１７】プラスチック類を混ぜて液化反応を行わせ
ると、エネルギーの節減が図れる。プラスチック類を熱
分解する場合、その反応が吸熱反応であるため、多大な
反応エネルギーを要するが、その処理を石炭の液化と同
時に行えば、石炭の液化反応時に発生する熱でプラスチ
ック類を熱分解することができる。なお、プラスチック
類を熱分解処理する場合、プラスチック類がポリスチレ
ンなどであれば分解しやすいが、ポリエチレンやポリプ
ロピレンなどは分解しにくく、一部は残渣となり残るこ
とも予想される。しかし、このように残渣が生じても、
その処理を石炭の液化と同時に行えば、上記残渣はＳＲ
Ｃに混入して排出され、装置の運転等に支障を来すこと
はない。プラスチック類の添加割合は、プラスチック類
の種類によっても異なるが、石炭／プラスチック類の比
（重量比）の上限を１００／２５程度にすることが望ま
しい。この比が１００／２５を越えると、プラスチック
類の液化に使用される水素量が増加し、石炭液化用の水
素が不足しの逆反応が起こるようになる。

【００１８】次に、この石炭スラリーを水素の存在下で
液化反応させる。水素ガスとしてはコークス炉ガス、水
素富化コークス炉ガスが使用される。水素濃度としては
４５〜８０ｖｏｌ．％程度、好ましくは５０〜８０ｖｏ
ｌ．％程度のものが適当である。ガスの供給量は水素ガ
スとして石炭スラリーｋｇあたり０.１〜２Ｎｍ³程度、
好ましくは０．２〜１Ｎｍ³程度供給する。

【００１９】反応温度は３５０〜４８０℃程度が適当で
ある。反応温度が３５０℃より低いと、反応速度が小さ
くなり、石炭転化率(石炭の液化生成物への転換率)が低
下する。一方、反応温度が４８０℃を越えると、石炭液
化の逆反応が支配的になり、プラントの操業が困難とな
る。液化反応は上記の範囲で実施可能であるが、より望
ましい範囲は３９０〜４２０℃程度である。

【００２０】反応圧力は２０〜２００気圧程度が適当で
ある。反応圧力が２０気圧よりも低くなると、石炭に対
する気相中の水素量が少なくなりすぎて石炭液化の逆反
応が支配的になる。また、圧力が２００気圧を越える
と、装置建設費が大幅に増加するので、好ましくない。
より望ましい反応圧力の範囲は３０〜１００気圧程度で
ある。上記圧力は全て水素ガスに依存してもよいが、通
常は他のガス成分を含む混合ガス雰囲気が用いられる。
他のガス成分としては、窒素、一酸化炭素、二酸化炭
素、そのほかメタン、エタン、エチレンなどのガス状炭
化水素ガス等を挙げることができる。

【００２１】反応時間は１０〜１２０分程度が適当であ
る。反応塔はいわゆる一般的に用いる円筒状の空塔で攪
拌は吹込みガス（コークス炉ガス）で行えばよい。

【００２２】液化反応で得られた液化生成物を液化スラ
リーとガス類に分離する。ガス類は２０〜２００気圧、
３００〜４００℃でガス状のものであり、主成分は水
素、一酸化炭素、メタン、エタン、エチレン、窒素、炭
酸ガス、水蒸気等である。

【００２３】分離された液化スラリーは真空蒸留して液
化油と溶剤精製炭に分離する。その際、蒸留温度は３０
０〜３５０℃程度、圧力は１〜５Ｔｏｒｒ程度が適当で
ある。触媒は溶剤精製炭に残っていて差し支えない。こ
うして得られる溶剤精製炭の収率は石炭（灰分、水分を
含む）に対し通常５０〜９０％程度、特に７０〜８５％
程度である。

【００２４】液化油は石炭スラリーの溶剤としてその必
要量をリサイクルし、残余は系外に抜き出して有効利用
する。

【００２５】

【作用】石炭の液化反応においては、高分子量の石炭が
熱分解することによって生成したフラグメントに水素が
添加され、低分子化されて液状物が生成する。そして、
この熱分解フラグメントへの水素の移動には、主に次の
三つの移動過程があることが知られている。

【００２６】(１) 石炭の内部の水素移動石炭中には水素が豊富な部分と不足した部分があり、石
炭を加熱した時に発生する水素が豊富な熱分解フラグメ
ントから、これと同時に発生する水素が不足している熱
分解フラグメントへ水素の供与が行われる水素移動で、
これによって熱分解フラグメントが低分化して安定化す
る。 (２) 溶剤中の水素供与性成分からの水素の移動 (３) 気相の水素が溶剤に溶解し、溶剤が液化触媒など
により水添され、非水素供与性から水素供与性となった
ものからの水素の移動、いわゆる間接移動

【００２７】このため、石炭の液化反応においては、そ
の熱分解によるフラグメントの生成量と、このフラグメ
ントへ移動する水素量がバランスした状態になっていな
ければならず、そのバランスが崩れるような反応温度と
圧力の組合せによる条件で反応させると、フラグメント
へ移動させなければならない水素の量が不足し、石炭液
化の逆反応がおこる。この逆反応が起こると、石炭スラ
リーとなって循環していた溶剤が液化反応の過程で取り
込まれてしまい、製品としての液化油の収率が低下す
る。そして、さらに収率が低下すると、循環溶剤量より
液化油の生成量の方が少なくなり、溶剤(液化油)を循環
することができなくなる。また、同時に、スラリーのコ
ーキングが起こることもあり、この場合には、反応塔の
内壁にコークス層が生成し、液化プラントの運転が困難
になる。

【００２８】このような理由から、液化反応は、前記従
来技術におけるように、反応温度が４００〜４８０℃の
場合には、圧力は１００〜３００気圧程度の高圧下で行
わなければならないものとされていた。

【００２９】しかし、本発明者らの研究結果によれば、
液化処理の目的生成物がＳＲＣであり、液化油とともに
多量のＳＲＣを得ることを前提にして液化反応を行う場
合には、圧力を下げても反応温度を下げて水素の移動量
を減少させることにより反応が効率よく進行することを
見出した。

【００３０】このため、本発明においては、反応用の水
素源として水素濃度が５０〜６０ｖｏｌ％のコークス炉
ガスを使用しても、反応圧を特段に高い領域にして液化
反応を行う必要はなく、液化反応としては極めて低圧側
の値を含む２０〜２００気圧の領域で実施する。

【００３１】そして、反応温度については、その範囲
を、溶剤の水素を石炭の熱分解フラグメントが引き抜く
速度よりも、溶剤の水素化速度の方が優るようになる範
囲にしなければならないが、ある温度領域内において
は、触媒を使うことにより、溶剤中の水素を上記熱分解
フラグメントが引き抜く量よりも、気相の水素が溶剤に
付与される量の方が大きくなる。

【００３２】このため、一般には、石炭液化の逆反応が
顕著に起こるような温度域であっても、触媒を使用する
ことによって液化反応が進行するようになり、液化反応
を行うことができる温度はかなり高温側へシフトする。
また、上述のような水素移動のバランスをとることによ
り、反応温度の範囲を低温側へ広げることもできる。こ
のため、本発明においては、３５０〜４８０℃と言う広
範囲の温度領域で液化反応を行うことができ、液化プラ
ントの操業が容易になる。

【００３３】

【実施例】図１は請求項１の発明に係る一実施例で使用
した装置のフローシートである。粉砕された石炭、後の
工程から循環される液化油（溶剤）、および液化触媒が
石炭スラリー調製槽１へ供給され、攪拌・混合されて石
炭スラリーとなる。

【００３４】この石炭スラリーはスラリー昇圧ポンプで
昇圧された後、予熱器２を経て反応塔３へ供給される。
反応塔３へ供給される石炭スラリーには、反応用の水素
源として、コークス炉ガス、または水素富化処理された
コークス炉ガスが、圧縮器７で所定の圧力まで昇圧され
た後、予熱器２、反応塔３へ導入される段階で添加され
る。なお、コークス炉ガスの水素富化処理は、コークス
炉ガスをメタン変換反応（１式）させ、次いでシフト反
応（２式）をさせて水素富化する処理であってもよく、
あるいは、コークス炉ガスを膜分離して水素富化する処
理などであってもよい。

【００３５】ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏ＝３Ｈ₂ ＋ＣＯ（１）ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ＝Ｈ₂ ＋ＣＯ₂ （２）

【００３６】コークス炉ガスが添加された石炭スラリー
は、温度３５０〜４８０℃、圧力２０〜２００気圧の条
件に保持されている反応塔３内で、所定時間滞留して反
応し、液化油と未液化物の混合物である液化スラリーと
ガス類になる。これらの液化生成物はガス分離器４へ送
られる。

【００３７】ガス分離器４では、液化スラリーとガス類
に分離される。ガス類は、ガス精製装置６で精製された
後、水素源として反応系内へ循環して再使用されるか、
または反応系外へ抜き出される。

【００３８】反応塔３の圧力が３０気圧以上の場合に
は、精製ガスはライン３０を経て、圧縮器７に連結され
たガスエキスパンダー８へ導入され、圧縮器駆動用の動
力源として使用された後、常圧付近まで減圧され、コー
クス炉ガス供給系統に戻され、通常の用途である燃料ガ
ス、化学原料等として使用される。また、反応圧力が３
０気圧よりも低い場合には、ライン３１によって抜き出
され、常圧付近まで減圧された後、コークス炉ガス供給
系統に戻される。

【００３９】液化スラリーは減圧弁により大気圧まで降
圧された後、濾過処理されることなく、未溶解の有機質
分や灰分を含んだまま蒸留塔５へ供給される。蒸留塔５
から留出する液化油は一部が軽油として製品化され、残
りはスラリー調製槽１へ循環される。また、蒸留塔５の
塔底からは、未溶解の有機質分や灰分を含んだＳＲＣが
排出される。このＳＲＣは、高品質コークス製造用粘結
炭として使用される。

【００４０】図２は請求項２の発明に係る一実施例で使
用した装置のフローシートである。図２において、図１
と同じ構成部分については、同一の符号を付しその説明
を省略する。本実施例においては、重質油あるいは溶融
させた廃プラスチックなどの高カロリー化材が、別途昇
圧され、ライン２０を経て予熱器２へ導入される前の石
炭スラリーに混合される。高カロリー化材が混合された
石炭スラリーは予熱器２を経て反応塔３へ送られる。反
応塔３内では、石炭の液化反応が生じるとともに、重質
油および廃プラスチックは熱分解する。そして、この熱
分解生成物は石炭の液化生成物とともに、液化スラリー
とガス類に混入して排出される。

【００４１】なお、重質油および廃プラスチックの両者
を混合する場合には、加熱され加圧された重質油と、溶
融され加圧された廃プラスチックをそれぞれ別系統のラ
インで供給することができる。

【００４２】（実施例１）図１に示す方法を実施できる
装置を組み立て、一般炭を溶媒抽出液化させた。この実
験では、反応用の水素源として、水素富化しないコーク
ス炉ガス（組成は表１に示す。）を供給した。

【００４３】

【表１】

【００４４】まず、−８０メッシュ１００％に粉砕した
一般炭（灰分が無水基準で８．２６％、水分２．７５
％）を１１２ｋｇ／時、蒸留塔５で得た液化油（循環溶
剤）を１５０ｋｇ／時、および、触媒として、天然パイ
ライト(ＦｅＳ₂）を３ｋｇ／時の割合でスラリー調製槽
１へ供給し、混合攪拌して石炭スラリーを調製した。従
って、この場合の、石炭(無水無灰基準)／溶剤／触媒の
重量比は１００／１５０／３であった。

【００４５】この石炭スラリーを１００気圧に加圧し、
これと１００気圧に加圧された１００Ｎｍ³／時のコー
クス炉ガスを予熱器２の入口で混合した。予熱器２で昇
温された石炭スラリーとコークス炉ガスに、さらに、１
００気圧に加圧された６５Ｎｍ³／時のコークス炉ガス
を供給して混合した後、これを反応塔３へ導入し、４４
０℃、圧力１００気圧、滞留時間２０分の条件で液化反
応を行わせた。

【００４６】実験条件と結果は表２に示す通りであり、
蒸留塔５からは、液化油が１５６ｋｇ／時で得られた。
このうち、１５０ｋｇ／時の液化油を循環溶剤として石
炭スラリー調製槽１へ循環させ、６ｋｇ／時の軽油が製
品として得られた。

【００４７】また、蒸留塔５の塔底からは、未溶解の有
機質分および灰分を含むＳＲＣが８６ｋｇ／時の割合で
得られた。このＳＲＣには、未溶解の有機質分が１５．
１ｗｔ％、灰分が１４．０ｗｔ％含まれていたが、未溶
解の有機質分の含有量が多すぎるものではなく、このＳ
ＲＣは高品質コークス製造用粘結炭として使用できるも
のであった。

【００４８】そして、実験終了後に反応塔３を開放し、
その内壁を調べたところ、石炭スラリーのコーキングは
認められなかった。

【００４９】（実施例２）反応温度を４１０℃にしたこ
と以外は、実験例１と同じ条件で石炭の液化反応を行っ
た。他の実験条件および結果は表２に示す。

【００５０】表２のように、この実験では、製品として
の軽油が１５ｋｇ／時の割合で得られ、液化触媒や灰分
および未溶解の有機質分を含むＳＲＣが８２ｋｇ／時の
割合で得られた。

【００５１】ＳＲＣに含まれていた未溶解の有機質分は
８．５ｗｔ％、灰分は１４．６ｗｔ％であり、このＳＲ
Ｃの品質は実施例１で得られたものよりも未溶解の有機
質分の含有量が少なく、高品質コークス製造用粘結炭と
しては更に好ましいものであった。

【００５２】そして、この実験においても、反応塔３の
内壁における石炭スラリーのコーキングは認められなか
った。

【００５３】（実施例３）反応温度を４００℃、圧力を
３０気圧、滞留時間を６０分にしたこと以外は、実施例
２と同じ条件で石炭の液化反応を行った。実験条件およ
び結果は表２に示す。

【００５４】この実験では、製品としての軽油が９ｋｇ
／時の割合で得られ、液化触媒や灰分および未溶解の有
機質分を含むＳＲＣが８６ｋｇ／時の割合で得られた。

【００５５】ＳＲＣに含まれていた未溶解の有機質分は
１２.８ｗｔ％、灰分は１４.０ｗｔ％であり、このＳＲ
Ｃの品質は実施例１で得られたものよりも未溶解の有機
質分の含有量が少なく、高品質コークス製造用粘結炭と
してはより好ましいものであった。

【００５６】この実験においても、反応塔３の内壁にお
ける石炭スラリーのコーキングは認められなかった。

【００５７】（実施例４）反応温度を４００℃、圧力を
７０気圧、滞留時間は６０分にし、また、石炭を１３８
ｋｇ／時（このうち、灰分１１．１ｋｇ／時、水分３．
７ｋｇ／時）、溶剤を１２３ｋｇ／時、すなわち、石炭
（無水無灰基準）／溶剤の重量比を１／１で原料供給を
し、石炭の液化反応を行わせた。液化触媒としては天然
パイライトを４ｋｇ／時で供給した。実験条件および結
果は表２に示す。

【００５８】この実験では、製品としての軽油が３ｋｇ
／時の割合で得られ、液化触媒や灰分および未溶解の有
機質分を含むＳＲＣが１１７ｋｇ／時の割合で得られ
た。

【００５９】ＳＲＣに含まれていた未溶解の有機質分は
１７.９ｗｔ％、灰分は１２.９ｗｔ％であり、このＳＲ
Ｃは高品質コークス製造用粘結炭として問題のないもの
であった。

【００６０】そして、石炭／溶剤の比が比較例３の場合
よりも大きかったにもかかわらず、反応塔３の内壁にお
ける石炭スラリーのコーキングは認められなかった。

【００６１】（実施例５）反応温度を３９０℃にした実
験を行った。実験条件および結果は表２に示す。この実
験では、製品としての軽油が９ｋｇ／時の割合で得ら
れ、液化触媒や灰分および未溶解の有機質分を含むＳＲ
Ｃが８８ｋｇ／時の割合で得られた。

【００６２】ＳＲＣに含まれていた未溶解の有機質分は
１０.５ｗｔ％、灰分は１３.９ｗｔ％であり、このＳＲ
Ｃは高品質コークス製造用粘結炭として好ましいもので
あった。

【００６３】この実験においても、反応塔３の内壁にお
ける石炭スラリーのコーキングは認められなかった。

【００６４】（実施例６）反応温度を４２０℃、圧力５
０気圧、滞留時間６０分にし、実施例５の場合と同様に
して実験を行った。実験条件および結果は表２に示す。

【００６５】この実験では、製品としての軽油が１１ｋ
ｇ／時の割合で得られ、液化触媒や灰分および未溶解の
有機質分を含むＳＲＣが８３ｋｇ／時の割合で得られ
た。

【００６６】ＳＲＣに含まれていた未溶解の有機質分は
９．３ｗｔ％、灰分は１４．８ｗｔ％であった。このＳ
ＲＣは実施例２で得られたものとほぼ同等の品質のもの
であり、高品質コークス製造用粘結炭として非常に好ま
しいものであった。

【００６７】この実験においても、反応塔３の内壁にお
ける石炭スラリーのコーキングは認められなかった。

【００６８】

【表２】

【００６９】なお、表２において、ＳＲＣの品質判定の
欄の、○は高品質コークス製造用粘結炭として使用でき
るものであることを示し、×は高品質コークス製造用粘
結炭として使用できないものであることを示す。

【００７０】（比較例１〜４）実施例１〜６の実験で使
用した装置を使用し、コークス炉ガスおよび石炭も同じ
ものを供給して、溶媒抽出液化を行った。このうち、比
較例１〜３では触媒を添加しない条件で行い、比較例４
では反応温度を４８５℃まで上げて実施した。実験条件
および結果は表３に示す。

【００７１】触媒を添加しなかった比較例１〜３および
比較例４においては、液化油の生成量が石炭スラリー調
製用の溶剤として循環しなければならない量よりも少な
く、溶剤の循環運転ができなかった。このため、製品と
しての軽油は得られなかった。また、得られたＳＲＣ
は、２０ｗｔ％以上の未溶解有機質分を含んでおり、高
品質コークス製造用粘結炭としては不適なものであっ
た。また、反応塔３の内壁にコーキング物が析出し、運
転日数の経過とともに、反応温度の維持が困難になっ
た。

【００７２】これらの実験のうち、特に、比較例１につ
いて、その結果を実施例１の結果と比べてみると、この
両者の実験条件の差は触媒添加の有無だけであり、他の
条件が同じであるにもかかわらず、その結果は実施例１
では良好であったが、比較例１では不良であった。この
結果の差は触媒添加の有無によるものであろうと考えら
れる。

【００７３】また、反応温度を４８５℃まで上げた比較
例４について、その結果を実施例１の結果と比較してみ
ると、この両者の実験条件の差は反応温度だけである
が、実施例１の結果は良好であったが、比較例１の結果
は不良であった。このように、比較例１の実験において
は、反応温度の高過ぎによって石炭液化の逆反応が起こ
ったものと想定される。

【００７４】

【表３】

【００７５】（実施例７）実施例１で使用したものと同
じ実験装置を使用し、実施例１のものと同じ石炭および
コークス炉ガス（組成は表１に示す）を供給し、高カロ
リー材を混合した場合の液化実験を行った。

【００７６】石炭を１０１ｋｇ／時（この内、灰分が無
水基準で８.１ｋｇ／時、水分２.７ｋｇ／時）、循環溶
剤は１３５ｋｇ／時、重質油として石油精製における流
動接触分解の残油を２７ｋｇ／時、液化触媒として天然
パイライトを３ｋｇ／時、すなわち、石炭（無水無灰基
準）／循環溶剤／重質油＝１００／１５０／３０（重量
比）で、反応塔３へ供給し、実施例２と同じ反応条件
（反応温度４１０℃、圧力１００気圧、滞留時間６０
分）で石炭の液化反応を行った。この結果は表４に示
す。

【００７７】表４に記載のように、蒸留塔から、液化油
が１６４ｋｇ／時で得られ、このうち、製品としての軽
油が２９ｋｇ／時の割合で得られた。残りの液化油は循
環溶剤として１３５ｋｇ／時の割合で石炭スラリー調製
槽１へ循環した。また、蒸留塔５の塔底からは、７６ｋ
ｇ／時の割合で未溶解の有機質分および灰分を含むＳＲ
Ｃが得られた。ＳＲＣ中の未溶解の有機質分は１４.１
ｗｔ％、灰分は１０.７ｗｔ％であった。

【００７８】製品として得られた軽油とＳＲＣの量を、
反応条件が同じ実施例２で得られた量と比較すると、次
の如くである。供給した石炭量（無水無灰基準）に対
し、実施例２では軽油が重量比で１５％、ＳＲＣ（灰分
および未溶解の有機質分を除いたもの）が重量比で６
３．１％であったが、実施例５では軽油が３２．２％、
ＳＲＣが６３．４％であり、重質油を添加しなかった実
施例２に比べて、重質油を添加した実施例７の方が軽油
の収率が高く、従って、循環溶剤量の確保が容易である
ことが確認された。

【００７９】（実施例８）表４に示す条件で実施した。
石炭を９０ｋｇ／時（この内、灰分が無水基準で７．２
ｋｇ／時、水分２．４ｋｇ／時）、循環溶剤を１５０ｋ
ｇ／時、廃プラスチック（ポリエチレン／ポリプロピレ
ン／ポリスチレン＝１／１／１の割合で混ぜたもの）を
２０ｋｇ／時、液化触媒として天然パイライトを３ｋｇ
／時、すなわち、石炭（無水無灰基準）／廃プラスチッ
ク／循環溶剤(重量比)＝８０／２０／１５０／１５で、
反応塔へ供給し、実施例２と同じ条件で、石炭と、廃プ
ラスチックの同時処理を行った。この結果は表４に示
す。

【００８０】蒸留塔から、液化油が１７６ｋｇ／時で得
られ、このうち、製品としての軽油が２６ｋｇ／時の割
合で得られた。また、蒸留塔塔底からは、７２ｋｇ／時
の割合で、未溶解の有機質分および灰分を含むＳＲＣが
得られた。ＳＲＣ中の未溶解の有機質分は１２．６ｗｔ
％、灰分は１０．０ｗｔ％であった。

【００８１】製品として得られた軽油とＳＲＣの量を、
実施例７の場合と同様に、反応条件が同じ実施例２で得
られた量と比較してみると、供給した石炭量(無水無灰
基準)に対し、実施例２では軽油が１５％、ＳＲＣ６
３．１％であったのに対し、実施例８では軽油が３２．
３％、ＳＲＣが６９．３％であり、廃プラスチックを添
加した実施例８の方が軽油の収率が高く、循環溶剤量の
確保も容易であることが確認された。

【００８２】（実施例９）石炭を９０ｋｇ／時（この
内、灰分が無水基準で７．２ｋｇ／時、水分２．４ｋｇ
／時）、循環溶剤を１５０ｋｇ／時、廃プラスチック
（ポリエチレン／ポリプロピレン／ポリスチレン＝１／
１／１）を１０ｋｇ／時、重質油を１５ｋｇ／時、液化
触媒として天然パイライトを３ｋｇ／時、すなわち、石
炭（無水無灰基準）／廃プラスチック／循環溶剤／重質
油(重量比)＝８０／１０／１５０／１５の割合で、原料
を反応塔へ供給したこと以外は、実施例２と同じ条件
で、石炭と廃プラスチックと重質油の同時処理を行っ
た。この結果は表４に示す。

【００８３】液化油が１８３ｋｇ／時で得られ、このう
ち、製品として３３ｋｇ／時の軽油が得られた。また、
７１ｋｇ／時の割合で未溶解の有機質分および灰分を含
むＳＲＣが得られた。ＳＲＣ中の未溶解有機質分は１
２．８ｗｔ％、灰分は１４．４ｗｔ％であった。

【００８４】そして、供給した石炭量(無水無灰基準)に
対する、得られた軽油およびＳＲＣの比率は、実施例２
では軽油１５％、ＳＲＣ(灰分、未溶解の有機質分を除
く)が６３.１％であったのに対し、本実施例では軽油が
４１.０％、ＳＲＣが６４．３％であり、重質油、廃プ
ラスチックを添加しない実施例２に比べて、軽油および
ＳＲＣの収率が上昇した。この結果、循環させる溶剤量
の確保も容易であることが確認された。

【００８５】

【表４】

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば、液化反応用の水素源と
して、極めて安価なコークス炉ガスを使用するので、液
化生成物の製造コストが大幅に下がる。

【００８７】さらに、液化反応は、液化反応の条件とし
ては、低温側および低圧側の領域を含む範囲である反応
温度３５０〜４８０℃、反応圧力２０〜２００気圧で行
うことができるので、設備費および運転費が減少し、液
化生成物の製造コストは一層下がる。

【００８８】さらに、重質油やプラスチック類を混ぜ
て、これらを石炭と同時に液化すれば、その熱分解によ
る炭化水素類の生成や、石炭転化率の上昇などによって
液化生成物の収率が向上し、液化生成物の製造コストが
低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に係る一実施例で用いた製造
のフローシートである。

【図２】請求項２の発明に係る一実施例で用いた装置
のフローシートである。

【図３】従来の石炭液化方法で使用されていた装置の
フローシートである。

【符号の説明】

１石炭スラリー調製槽２予熱器３反応塔４ガス分離器５蒸留塔６ガス精製装置７圧縮器８ガスエキスパンダー２０高カロリー化材を導入するライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤芳樹茨城県つくば市小野川16番３工業技術院資源環境技術総合研究所内 (72)発明者山口宏東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者奥山泰男東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者板垣省三東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者持田典秋東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者松原健次神奈川県川崎市川崎区南渡田町１番１号日本鋼管テクノサービス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）粉砕した石炭に溶剤を加えて石炭
スラリーを調製する工程、（Ｂ）この石炭スラリーを高
温高圧かつ水素の存在下で液化反応させて液化生成物を
得る工程、（Ｃ）この液化生成物を液化スラリーとガス
類に分離する工程、（Ｄ）液化スラリーを蒸留して液化
油と溶剤精製炭に分離し、分離した液化油を溶剤として
（Ａ）の石炭スラリー調製工程へ所要量をリサイクルす
る工程からなる石炭の液化方法において、（Ａ）の工程
では石炭および溶剤とともに触媒を添加するとともに、
石炭／溶剤／触媒の重量混合比を１００／１００〜２３
３／０．５〜１０の範囲にし、（Ｂ）の工程では水素源
としてコークス炉ガスを反応塔へ供給し、温度３５０〜
４８０℃、圧力２０〜２００気圧で液化反応を行わせる
ことを特徴とする石炭の液化方法。
【請求項２】（Ｂ）の工程へ供給する石炭スラリーに
重質油、プラスチック類等の高カロリー化材を混合する
ことを特徴とする請求項１に記載の石炭の液化方法。