JPH11315285A

JPH11315285A - 石炭スラリーの調製方法

Info

Publication number: JPH11315285A
Application number: JP12454898A
Authority: JP
Inventors: Mutsumaro Kawabata; 睦麿川端; Kunihiro Imada; 邦弘今田; Koji Sakawaki; 弘二坂脇; Kenji Iguchi; 憲二井口
Original assignee: MITSUI SEKITAN EKIKA KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: MITSUI SEKITAN EKIKA KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-05-07
Filing date: 1998-05-07
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は石炭液化プロセスにおいて、石炭ス
ラリーを調製する際に、スラリー粘度を低減できるよう
な分散剤を添加する、石炭スラリーの調製方法を提供す
ることを目的とする。【解決手段】石炭スラリーを調製するにあたり、分散
剤または分散剤溶液と石炭とを混合して粉砕した後に石
炭水分を除去したり、分散剤と粉砕乾燥石炭を混合撹拌
したり、分散剤を粉砕乾燥石炭に噴霧し、その後溶剤と
触媒を混合して石炭スラリーを調製することで、スラリ
ー粘度を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭液化プロセス
において、石炭と溶剤と触媒を混合した石炭スラリーを
液化反応させて燃料油等を得る石炭の液化方法の中で、
石炭と溶剤と触媒と分散剤を混合する石炭スラリーの調
製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石炭液化プロセスにおいて、石炭スラリ
ーを調製する方法として、粉砕乾燥石炭と溶剤と触媒を
混合する方法が広く知られている。しかし、この方法で
は石炭濃度を増加させると、石炭スラリーの粘度が指数
関数的に増加する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】石炭液化反応を行う際
に、石炭濃度を増加させることで、その結果液化油収率
が低下しても、得られる液化油収量が増加すれば、石炭
液化油の経済性を向上させることができる。

【０００４】高濃度の石炭−水スラリー製造における分
散剤供給方法は、すでに知られている。しかし、石炭液
化に用いるのは石炭−油スラリーであり、この油は製品
にならない重質油を水素化したものを用いる等、水と比
較して粘度の高い油を用いている。従って、高濃度の石
炭−油スラリーについては、石炭−水スラリーと比較す
ると、同一濃度でも粘度が高くなって搬送性が悪くな
る。

【０００５】一般的に、スラリー粘度が増加すると、輸
送が困難になり、配管内での閉塞等のトラブルが起こり
易くなって、円滑な操業が困難になる。

【０００６】従って、本発明は石炭スラリーを調製する
際に、スラリー粘度を低減できるような分散剤を添加す
る、石炭スラリーの調製方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために、石炭濃度を増加させてスラリーを調
製する際に分散剤を種々の方法で添加する実験を行い、
以下に示す石炭液化方法を発明するに至った。

【０００８】本発明の手段としては、石炭と溶剤と触媒
と分散剤を混合して石炭スラリーを調製する方法におい
て、分散剤と石炭とを混合して粉砕した後に該粉砕石炭
の水分を除去し溶剤と触媒を混合して石炭スラリーとす
ること、また分散剤を溶解させた溶液と石炭とを混合し
て湿式粉砕した後に該粉砕石炭の水分を除去し溶剤と触
媒を混合して石炭スラリーとすること、さらに分散剤と
粉砕乾燥した石炭とを混合撹拌し、その後溶剤と触媒を
混合して石炭スラリーとすること、および分散剤を粉砕
乾燥した石炭に噴霧し、その後溶剤と触媒とを混合して
石炭スラリーとすることを特徴とする、請求項１〜４記
載の石炭スラリーの調製方法である。

【０００９】本発明での溶剤とは、石炭液化反応によっ
て得られる重質油を水素化させた溶剤を示し、また触媒
とは主に鉄系触媒を示す。さらに石炭は瀝青炭、亜瀝青
炭および褐炭まで幅広い炭種を意味する。また石炭水分
の除去とは、水分を取り除いて減少させる操作を意味し
ている。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明で用いる分散剤は、アニオ
ン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界
面活性剤、高分子界面活性剤、キレート剤、ポリエーテ
ル化合物等の石炭スラリーの分散剤として使用されてい
るもの、およびこれらを適宜組み合わせたものとする。
これらの分散剤は、液体あるいは固体状のものを用い
る。

【００１１】ここで、本発明の各操作方法の理由につい
て説明する。

【００１２】本発明では分散剤と石炭とを混合して粉砕
している。この理由は、石炭に分散剤をより効率良く付
加させるために、石炭と分散剤を混合させた状態で粉砕
することで分散剤が石炭の官能基と結合し、石炭スラリ
ー調製時に、石炭粒子間の立体障害の効果をもたらすた
めに、石炭粒子の凝集を防止でき、石炭スラリー粘度を
低減させることができることが挙げられる。

【００１３】また、粉砕後に水分を除去する理由として
は、石炭水分が高い場合、液化反応条件下では水分が気
相になり、反応圧力の全圧における水の分圧が大きくな
り、液化反応効率を低下させることが挙げられる。しか
し、石炭水分を極端に低くさせることは、水分を蒸発さ
せるためのコストが大きくなるため好ましくない。

【００１４】さらに本発明では、分散剤をあらかじめ溶
液に溶解させてから、石炭と混合して湿式粉砕してい
る。ここでの溶液とは水溶性の分散剤を使用する場合は
水を、油溶性の分散剤を使用する場合は油をそれぞれ用
い、溶解し易い温度になるように適宜加温することとす
るが、特に後者の場合は油にスラリー調製用溶剤を用い
るのが好ましい。この理由は、分散剤が高粘性物質で扱
いにくい場合、溶液として粘性を低くすることで、取扱
い易くするためである。

【００１５】また、湿式粉砕後に水分を除去する理由
は、上述と同様の理由による。

【００１６】また、本発明では分散剤を粉砕乾燥させた
石炭と混合撹拌する方法、および分散剤を粉砕乾燥させ
た石炭に直接噴霧する方法を用いている。この理由は粉
砕乾燥した石炭の表面に分散剤を効率良く付着させるた
めである。これらの場合にも分散剤を水または溶剤等の
油にあらかじめ溶解させた溶液として用いても良い。但
し、分散剤水溶液を用いた場合、上述と同様の理由によ
り、粉砕乾燥石炭に混合または噴霧後に、水分を除去す
ることが必要となる。

【００１７】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明にかかる石炭液化プロ
セスのフローシートである。また図２〜図５は本発明に
かかる石炭に分散剤を添加させるスラリーの調製プロセ
スのフローシートである。

【００１８】図１に示すように、石炭液化プロセスのフ
ローは、溶剤２を先ずスラリー調製槽４へ供給し、その
後に分散剤添加後粉砕石炭１と触媒３をスラリー調製槽
４へ供給し、撹拌装置５によって撹拌混合しながら、ス
ラリー循環ポンプ６を用いて循環する。こうして得られ
た石炭スラリーは、高圧スラリーポンプ８で１７０〜２
５０ｋｇ／ｃｍ²Ｇの圧力に昇圧される。その際、水素
ガス７と液化反応生成ガス１６の一部を混合し、８５〜
１００ｖｏｌ％の水素濃度に調整した後、該ガスをコン
プレッサー等により１７０〜２５０ｋｇ／ｃｍ²Ｇに昇
圧し、得られたガスとスラリーをガス液比が７００〜１
５００Ｎｌ／ｋｇになるように混合した状態で、スラリ
ー加熱器９で昇温した後、液化反応塔１０に装入され、
高温、高圧条件下で該ガスと見掛の反応時間として１Ｈ
ｒ液化反応させるものである。

【００１９】上記液化反応により得られた液化油を含有
する生成物は、高温分離器１１に送られ、生成ガス、
水、および軽中質油からなる成分と、重質油および残渣
からなる成分とに分離される。このうち生成ガス、水、
および軽中質油からなる成分は、減圧弁１２を経て常圧
蒸留塔１３に送られ、液化反応生成ガス１６、生成水１
７および軽質油１８、中質油１９に分離される。

【００２０】一方、重質油および残渣からなる成分は減
圧弁１４を経て減圧蒸留塔１５へ供給され、減圧蒸留さ
れ重質油２０と残渣２１に分離される。この重質油２０
は水素ガス２３とともに高圧ポンプ２２から加熱器２４
を経て高温、高圧条件でＮｉ−Ｍｏ等の触媒を充填した
固定床の水素化反応塔２５に送られ、３００〜３８０
℃、８０〜１２０気圧、ＬＨＳＶが０．５〜２時間の条
件で、水素化反応を行うことにより、水素供与性溶剤を
生成し、得られた溶剤は減圧弁２６で減圧後、スラリー
調製用の溶剤２として使用する。

【００２１】図２に本発明にかかる石炭に分散剤を添加
させて分散剤添加後粉砕石炭１を調製するスラリーの調
製プロセスのうち、請求項１にあたるフローシートを示
す。分散剤２７は原料石炭１’と混合された後に、粉砕
機３０へ供給して粉砕される。この際に用いる粉砕機は
ハンマーミル等種々の粉砕機を適用できる。粉砕機３０
で粉砕された石炭を脱水機３１に供給して水分を除去
し、図１の分散剤添加後粉砕石炭１として分散剤添加後
粉砕石炭槽に供給される。

【００２２】図３に本発明にかかる石炭に分散剤を添加
させて分散剤添加後粉砕石炭１を調製するスラリーの調
製プロセスのうち、請求項２にあたるフローシートを示
す。分散剤２７と水または油２８を混合した分散剤溶液
２９は原料石炭１’とともに粉砕機３０へ供給して湿式
粉砕される。この際に用いる粉砕機はボールミル等種々
の粉砕機を適用できる。粉砕機３０で粉砕された石炭を
脱水機３１に供給して水分を除去し、図１の分散剤添加
後粉砕石炭１として分散剤添加後粉砕石炭槽に供給され
る。

【００２３】図４に本発明にかかる石炭に分散剤を添加
させて分散剤添加後粉砕石炭１を調製するスラリーの調
製プロセスのうち、請求項３にあたるフローシートを示
す。分散剤２７をすでに粉砕乾燥された石炭１''ととも
に分散剤混合槽３２へ供給され、ここで撹拌した後、図
１の分散剤添加後粉砕石炭１として分散剤添加後粉砕石
炭槽に供給される。分散剤２７は必要に応じて水または
油２８と混合することも可能であり、水と混合した分散
剤を石炭と混合した場合は、その後に脱水機３１に供給
して水分を除去するものとする。

【００２４】図５に本発明にかかる石炭に分散剤を添加
させて分散剤添加後粉砕石炭１を調製するスラリーの調
製プロセスのうち、請求項４にあたるフローシートを示
す。粉砕乾燥石炭１''を分散剤噴霧槽３３へ一定量供給
しながら、分散剤２７を一定量噴霧した後、図１の分散
剤添加後粉砕石炭１として分散剤添加後粉砕石炭槽に供
給される。ここで必要に応じて、分散剤２７を水または
油と混合することも可能であり、水と混合した分散剤を
噴霧した場合は、その後に脱水機３１に供給して水分を
除去するものとする。

【００２５】

【実施例】請求項１の方法（Ｉ法）を実施した。原料石
炭Ａ炭を分散剤であるノニルフェノールのエチレンオキ
サイド付加体のホルムアルデヒドの縮合物とともに粉砕
機に供給し、１００メッシュ以下の粒度に粉砕した。こ
の時、分散剤として乾燥石炭重量に対して０．５ｗｔ％
添加した。その後、脱水機に送り、石炭水分を１．５ｗ
ｔ％に調整した。内径０．８ｍ、高さ１．２ｍ、内容積
６００リットルからなるスラリー調製槽で、沸点２６０
℃〜５３８℃の液化重質油を水素化した溶剤と、上記石
炭と天然パイライト触媒を混合し、スラリーを調製し
た。石炭濃度は４０ｗｔ％〜６０ｗｔ％の範囲とし、天
然パイライト触媒は無水石炭重量に対して３ｗｔ％添加
した。ここで調製されたスラリーは、撹拌装置によって
混合されるとともに、循環ポンプによって循環混合され
る。

【００２６】この時の石炭スラリーは、図６に示すよう
に分散剤を添加しないスラリーと比較して、粘度が低下
した。図６は、石炭濃度とスラリー比粘度との関係を示
したものである。Ｉ法による分散剤添加したもの（△）
は、分散在無添加（×）に比較し、高い石炭濃度におい
てスラリー比粘度が低下していることがわかる。

【００２７】また、請求項２〜４の方法（II〜IV法）を
用いても同様の結果が得られた。図６において、II法〜
IV法による分散在添加したもの（○、□、ダイヤモンド
形）は、Ｉ法による分散剤添加したもの（△）とほぼ同
等のスラリー比粘度を示している。

【００２８】上記のＩ法およびII法で得られた分散剤添
加スラリーを、水素濃度８５ｖｏｌ％、反応温度４６５
℃、反応圧力１７０ｋｇ／ｃｍ²Ｇ、Ｇ／Ｌ７００Ｎｌ
／ｋｇの条件で液化反応させた。その結果、得られた製
品油の無水無灰炭当たり（ｄａｆｂａｓｉｓ）の収率
は、図７に示すように石炭濃度を高くすると低下するも
のの、石炭処理量が増加しているので、実際に得られる
製品油の量としては、増加している。これを図８に石炭
濃度４０ｗｔ％時の液化油収量を基準とした時の各条件
での収量の比（以降相対収量と呼ぶ）として示すが、い
ずれの条件も石炭濃度が増加するほど、相対収量が多く
なった。

【００２９】また、分散剤添加の有無にかかわらず、液
化油収率には影響がなかったため、III およびIV法のス
ラリーも同様の結果になると類推した。

【００３０】

【発明の効果】本発明により高濃度スラリーでの粘度の
低減が図れるため、石炭濃度を増加させた操業が可能と
なり、同一規模の設備でも多くの石炭量を処理できるた
め、多くの製品油が得られ、また設備の縮小化も可能で
ある。従って、液化油の大幅なコスト低減が達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】プロセスフローを示している。

【図２】分散剤添加フローを示している。

【図３】分散剤添加フローを示している。

【図４】分散剤添加フローを示している。

【図５】分散剤添加フローを示している。

【図６】石炭濃度と粘度の結果を示している。

【図７】石炭濃度増加条件での実施例の結果を示してい
る。（液化油収率）

【図８】石炭濃度増加条件での実施例の結果を示してい
る。（相対収量）

【符号の説明】

１分散剤添加後粉砕石炭１’ 原料石炭１'' 粉砕乾燥石炭２溶剤３触媒４スラリー調製槽５撹拌装置６スラリー循環ポンプ７水素ガス８高圧スラリーポンプ９スラリー加熱器１０液化反応塔１１高温分離器１２減圧弁１３常圧蒸留塔１４減圧弁１５減圧蒸留塔１６液化反応生成ガス１７生成水１８軽質油１９中質油２０重質油２１残渣２２高圧ポンプ２３水素ガス２４加熱器２５水素化反応塔２６減圧弁２７分散剤２８水または油２９分散剤溶液３０粉砕機３１脱水機３２分散剤混合槽３３分散剤噴霧槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坂脇弘二千葉県千葉市花見川区幕張本郷７−26−１三井石炭液化株式会社内 (72)発明者井口憲二千葉県千葉市花見川区幕張本郷７−26−１三井石炭液化株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭と溶剤と触媒と分散剤を混合して石
炭スラリーを調製する方法において、分散剤と石炭とを
混合して粉砕した後に該粉砕石炭の水分を除去し、溶剤
と触媒を混合して石炭スラリーとすることを特徴とする
石炭スラリーの調製方法。
【請求項２】請求項１記載の石炭スラリーを調製する
方法において、分散剤を溶解させた溶液と石炭とを混合
して湿式粉砕した後に該粉砕石炭の水分を除去し、溶剤
と触媒を混合して石炭スラリーとすることを特徴とする
石炭スラリーの調製方法。
【請求項３】請求項１記載の石炭スラリーの調製方法
において、分散剤と粉砕乾燥した石炭とを混合撹拌し、
その後溶剤と触媒を混合して石炭スラリーとすることを
特徴とする石炭スラリーの調製方法。
【請求項４】請求項１記載の石炭スラリーの調製方法
において、分散剤を粉砕乾燥した石炭に噴霧し、その後
溶剤と触媒とを混合して石炭スラリーとすることを特徴
とする石炭スラリーの調製方法。