JPS5821950B2 - 褐炭液化用スラリ−の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は褐炭液化用スラリーの製造法、特に生褐炭を適
正な溶剤と混合し、スラリー化して脱水処理し、これを
そのま＼液化反応系に好適に供し得るスラリーとして得
ると共に、該スラリーの脱水処理時に生成した蒸気を回
収し、これをスラリーの予熱源として再使用する熱経済
性にすぐれた褐炭液化用スラリーの製造法に関する。

石炭類は、一般に燃料としであるいは液化処理して各種
の留分に分け、種々の用途に供されているが、ある種の
石炭類は含水率が高く、就中ある種の褐炭は通常約６０
％にも達する水分を含有するのでこれをそのま＼液化処
理に付すことは、操作性、反応性の点で好ましくなく事
実上殆んど処理は不可能であるため、予め脱水処理し、
水分を約１０％前後に低減させる必要がある。

従来、このための乾燥方法としては専ら気流乾燥法が用
いられ、褐炭を微細に粉砕し、熱風等に曝露して水分を
蒸発させることにより乾燥させている。

しかしながら、このような従来法では、褐炭の脱水処理
用の気流の加熱に要する熱量が、褐炭量に換算して、処
理褐炭量の約２５％にも達し、相当量の余分の褐炭を消
費することになり、コスト的に極めて不利であり、しか
も所要の脱水効果を得ることは必しも容易でない。

また、空気と燃料との混燃により得られる熱風中には過
剰の酸素が存在するため、褐炭粒の酸化を招き、その表
面に酸化膜が形成される。

この酸化膜は液化反応を著しく阻害する。

更に、熱風温度は約９００℃前後の高温であるため、褐
炭中の揮発成分の１部が分解し、ガス化して、熱風にも
ちさられるため、液化反応における収率の低下を招く等
の欠点がある１本発明は、従来法に伴う上記欠点を克服
し、熱効率よく加熱脱水することにより、石炭液化用と
して適したスラリーを製造する方法を提供するものであ
る。

本発明者等は従来法に伴う上述の如き問題点を解消すべ
く鋭意研究を重ねた結果、生褐炭を石炭の液化に必要な
溶剤、必要に応じて適当な触媒と共に混練し、スラリー
化して加熱することにより所要の脱水効果が得られると
共に、そのま＼石炭液化反応に供し得る好適なスラリー
として採取し得る一方、スラリーの加熱脱水処理の際に
生成する蒸気を、加熱前のスラリーの予熱源として使用
することにより、加熱に要する熱量を大幅に節減し得る
ことを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明は、原料生褐炭と、石炭の液化反応系
に必要な溶剤および必要に応じて適当な触媒とを混合し
てスラリー化し、これを加熱してスラリーより水分を蒸
発させ、気液分離により脱水されたスラリーを分取し、
これを高圧下に加熱して液化反応系に好適な高温高圧ス
ラリーを得るとともに、前記気液分離された蒸気はこれ
を前記加熱前のスラリーの予熱源として回収し、スラリ
ーと熱交換させることにより、脱水工程全体の熱効率を
改善せしめたものである。

本発明方法によれば、生褐炭を適当な溶剤および必要に
応じて適当な触媒と混合、スラリー化し。

これを熱交換器に通して予熱したのち、褐炭の熱分解を
生じない１００〜３００℃に加熱し、その温度にて水分
が充分蒸発する圧力下に気液分離器を通して水蒸気含有
蒸気とスラリー分とに分け、脱水されたスラリーを高圧
下に再加熱して高温高圧スラリーをえると共に、該蒸気
を熱交換器に循環させてスラリーの予熱源として使用す
ることにより、熱効率よく褐炭を加熱脱水することがで
きる。

本発明方法を、添付の図面に示されるフローシートにし
たがって説明すれば、生褐炭を適当な溶剤および必要に
応じて加えられる触媒と共に、ボールミルなどの適当な
混練手段１にて充分混練し、これをスラリータンク２中
で攪拌してスラリー化したのち、低圧スラリーポンプ３
にて熱交換器４に送入し、この熱交換器４中で、後記気
液分離器６から循環される分離蒸気との間の熱交換によ
りスラリーを予熱し、かく予熱されたスラリーを加熱炉
５の上部５−２にて約１００〜３００℃、好ましくは１
１０〜２５０°Ｃの温度に加熱し、その温度で水分が充
分に蒸発する圧力下に気液分離器６に通し、水蒸気およ
び低沸点溶剤などを含む水蒸気とスラリー分とに分け、
該気液分離器６の下部から、脱水したスラリーを採取し
、これを高圧スラリーポンプ８にて加熱炉５に送入し、
その加熱炉５の本体部５−１にて再加熱して高温高圧ス
ラリーをえる。

このスラリーはそのまＮ石炭液化反応に供される。

一方、気液分離器６の上部から導出された水蒸気含有蒸
気はブースターなどの加圧手段７にて、熱交換器４で加
熱されるスラリーと熱交換しうる凝縮温度の圧力まで昇
圧したのち、熱交換器４に循環させ、スラリーと熱交換
させてスラリーを予熱する。

該熱交換器４にて熱交換により冷却された蒸気は凝縮液
化し油水分離器９に送られ、ここで減圧して廃ガスと廃
水ならびに低沸点溶剤などに分離され、該低沸点溶剤は
スラリー調整用の溶剤として再使用される。

なお、上記の方法においては予熱後のスラリーの加熱を
、のちの再加熱用の加熱炉５の上部５−２を通すことに
より行ない、その廃熱を利用してより経済的な熱交率が
図られているため好ましいが、必要によりこのスラリー
の加熱を別の加熱手段を設けて行ってもよい。

生褐炭と混合される溶剤としては、一般に石炭液化用と
して用いられる、たとえばアントラセン油などの高沸点
溶剤（たとえば沸点２５０〜４２０℃）が好適に用いら
れる。

なお、かかる高沸点溶剤のみの添加ではスラリーの粘度
が高すぎ、スラリーの円滑な送給に支障を伴う場合には
これに低沸点溶剤（たとえば、沸点１１０〜２２０℃）
を適当量配合することもできる。

生褐炭と溶剤との混合割合はとくに制約はないが、えら
れるスラリーが１００℃未満の温度で２０００Ｐ以下、
好ましくは５〜ｌ０ＣＰ程度の粘度となるように調製す
る。

たとえば生褐炭：高沸点溶剤：低沸点溶剤を１０二８：
０〜８（重量比）の割合で配合すると好適なスラリーが
えられる。

必要に応じて加えられる触媒の種類および混合割合は液
化反応系の要求に従って選定すればよく、たとえば褐炭
（乾燥分）量の１．５％の鉄系触媒を混合してよい。

生褐炭と溶剤および必要に応じて加えられる触媒の混合
物は、前述したごとく、スラリー化するが、スラリー化
の温度はスラリーの安定した送給をなしうるような粘度
を与える温度域に調整することが必要である。

この温度が高すぎると溶剤の気化によりスラリー送給ポ
ンプにキャビテーションを生ずる。

従って、スラリ一温度は用いる溶剤の種類に応じて適宜
定められるが、通常１００℃未満、好ましくは室温ない
し約６０℃前後の温度範囲が採用される。

スラリー化した混合物は、前述のごとく、熱交換器を経
て予熱を受け、ついで１００℃以上の温度に加熱する。

この場合、加熱温度が過度に高いと、褐炭よりＣＯ２、
炭化水素が分離、揮発し、後述の気液分離で回収し、熱
交換器に導入して熱交換させる場合の熱交換率を大きく
低下させる。

すなわち加熱温度が３００℃を超えると、褐炭より生成
する上記イナートガスが蒸気中に占める割合は約１．５
％（容積率）にも達し、熱交換器における伝熱係数は約
８０％にまで低下する。

従ってスラリーの加熱温度の上限は３００’Ｃとすべき
であり、好ましくは１１０〜２５０℃である。

このよう加熱したスラリー混合物は、その温度域で水分
が十分に蒸発しうる圧力下に気液分離に付し、蒸気（低
沸点溶剤の蒸気を含む水蒸気）と脱水されたスラリーと
に分離する。

分離した蒸気は、これを回収し、加熱処理に付する前の
スラリーの予熱源として前記熱交換器に循環させるが、
このスラリーと蒸気との熱交換を効率よく行うには、蒸
気を十分に熱交換しうる温度まで加圧することにより昇
温し、しかる後、熱交換器に導入することが望ましい。

この熱交換において、蒸気はスラリーとの間の熱交換に
伴ない凝縮し、この凝縮液はさらに下方でより低温のス
ラリーとの間の熱交換を行ない熱交換器下部より流出さ
れる。

前記気液分離により得られた脱水スラリーは、爾後の液
化反応系に適するように高圧下に加熱し、高温高圧スラ
リーとする。

その圧力としてたとえば１５０気圧、加熱温度として約
４００℃以上の温度が採用される。

以上の工程を経ることにより、液化処理系に必要な高沸
点溶剤と必要に応じて加えられた触媒および十分に脱水
された微細な褐炭粒からなるスラリーが得られる。

また気液分離により回収された蒸気をスラリーの予熱源
として廃熱回収を行うので、加熱脱水工程全体における
所要熱量は大幅に低減し、褐炭量に換算し、約８０％の
制限が可能である。

次に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例 図面に示す処理工程に従って以下の如き条件下で石炭液
化用スラリーを製した。

生褐炭（水分６０％）１０００ｋｇ、沸点２５０〜４２
０℃の高沸点溶剤８００ｋｇ、沸点１１０〜２２０℃の
低沸点溶剤１５０ｋｇおよび触媒として酸化鉄触媒１．
５％（乾燥褐炭に対する重量比）を混合し、ボールミル
１で十分に破砕・混練した後、スラリータンク２に送り
、４０℃でスラリー化した。

このスラリーを低圧スラリーポンプ３により圧力６．２
気圧で熱交換器４に導入し、後述のように蒸気との熱交
換により予熱した後、加熱炉上部５−２に送り込み、一
定の線速度で通過させつつ約１５０℃に加熱する。

これを気液分離器６に導入し、蒸気と脱水されたスラリ
ーとに分離する。

得られた脱水スラリー中の粒状褐炭の水分含有率は約１
０％前後である。

これを更に高圧スラリーポンプ８を介し、１５０気圧で
加熱炉本体５−１に導入し、４２０℃に加熱することに
より、高温高圧スラリーを得る。

得られたスラリーは高沸点溶剤と触媒とを一定の割合で
含んだ十分に脱水された褐炭粒からなり、そのま＼液化
反応系に好適に供することができる。

一方、前記気液分離器６で分離された蒸気（主として水
蒸気からなり、１部低沸点溶剤の蒸気を含む）はブース
ターの如き加圧手段７で７．２５気圧に昇圧し、昇温さ
せて熱交換器４内に導入し、後続するスラリーを予熱す
る。

この熱交換により、スラリーは昇温し、蒸気の廃熱が回
収される。

この回収熱量は、加熱脱水工程における所要の総熱量の
約８０％に相当する。

熱交換をおさえた蒸気（約５０℃前後）は油水分離手段
９に導入され、水蒸気と低沸点溶剤とに分離され、低沸
点溶剤は回収する。

以上のように、本発明によれば、生褐炭をスラリーとし
て脱水処理するものであるから、褐炭粒は空気にさらさ
れることはなく、従来の気流乾燥法に伴う欠点を排除し
、かつその脱水工程で生成する蒸気をスラリーの加熱源
として廃熱回収を図り、脱水工程における所要熱量を大
幅に節減するばかりでなく、褐炭の脱水工程と液化処理
のためのスラリー調製とが同時的に行なわれるため、ス
ラリー製造工程全体における操業および設備の大幅な簡
略化をもたらし、熱経済性、設備、労力等の点で従来法
に比し、著しく有利である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の具体例を示すフローシートである。 １：ボールミル、２ニスラリ−タンク、４：熱交換器、
５二加熱炉、６：気液分離器、７：加圧手段、９：油水
分離器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料性褐炭および溶剤を混合スラリー化し、これを
   熱交換器を通して予熱した後、１００〜３００℃に加熱
   し、気液分離に付して水蒸気含有蒸気分とスラリー分と
   に分け、脱水されたスラリーを回収し、これを高圧下に
   再加熱に付して高温高圧スラリーを得る一方、前記気液
   分離により回収した蒸気を熱交換器に循環させてスラリ
   ーの予熱源として使用することを特徴とする褐炭液化用
   スラリー”の製造法。 ２ 当初のスラリー化を１００℃未満の温度で粘度２０
   ００Ｐ以下となるごとく調節する上記第１項の方法。 ３ 該予熱後の加熱を１１０〜２５０℃で行なう上記第
   １項または第２項の方法。 ４ 分離した蒸気を昇圧することにより昇温させてスラ
   リーの予熱に供する上記第１項ないし第３項のいずれか
   の方法。 ５ 原料中褐炭と溶剤とを混合スラリー化する際に、後
   の液化反応に必要な触媒を加えることを特徴とする上記
   第１項ないし第４項のいずれかの方法。