JPS5821951B2 - 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
当な溶剤と混合し、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、就中一部の褐炭は通常約６０％にも達する水分
を含有するので、これをそのま＼液化反応に付したので
は、操作性・反応性等の点で好ましくなく、実際上液化
反応処理は殆んど不可能である。

このため、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多くは気流；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１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ずしも容易でない。

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易い。

この酸化膜の存在はその後の液化反応を著しく阻害する
。

更に熱風温度は約９００℃前後の高温度であるため、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
去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。

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、十分に脱水され、石炭液化
反応に好適なスラリーとして採取し得るとともに、スラ
リーの加熱脱水の際に生成する蒸気を洗浄処理に付した
後、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そのま＼供し得る
好適なスラリーを得る一方、前記気液分離された蒸気は
、一旦熱水洗浄器に通し、蒸気中のミスト（液状油）を
除去して前記加熱前のスラリーと熱交換させると共に、
該熱交換後の蒸気凝縮液を上記熱水洗浄器に循環使用す
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、これを第１の
熱交換器に通して予熱し、ついで第２の熱交換器に通し
て更に高温度に予熱したのち、褐炭の熱分解が生じない
温度域として約１００〜３００℃の範囲に加熱し、その
温度で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
リーは高圧下に再加熱して高温高圧スラリーとなし、一
方分離した蒸気は、これを前記第２の熱交換器に循環さ
せるに先立って、熱交換器の効率を阻害する、蒸気中の
ミストを除し、しかる後、該第２の熱交換器に送給し、
加熱前のスラリーと効率よく熱交換を行なわしめること
により蒸気の含有熱量の大部分を回収すると共に、熱交
換器より排出される蒸気凝縮物である熱水は、さらに上
記熱水洗浄器に循環させて洗浄液として使用し、なおそ
の余剰洗浄熱水を前記第１の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、加熱脱水に要
した熱量のはマ全量（約８０％以上）を回収しつつ、熱
効率よく褐炭の加熱脱水処理を行うことができる。

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
にて第１の熱交換器４に送入し、この熱交換器４中で、
後記熱水洗浄器８から循環される余剰の熱水との熱交換
によりスラリーを余熱し、ついで第２の熱交換器５に送
入して、後記気液分離器７から熱水洗浄器８を通って循
環される分離蒸気との熱交換をうけて更に高温度に予熱
し、かく予熱されたスラリーを加熱炉６の上部６−２に
て約１００〜３００℃、好ましくは１１０〜２５０℃の
温度に加熱し、その温度で水分が充分に蒸発し得る圧力
下に気液分離器７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７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１２にて加熱炉６に送入し、その加熱炉６の
本体部６−１にて再加熱して高温高圧スラリーを得る。

このスラリーはそのま＼石炭液化反応に供される。

一方、気液分離器７の上部から導出された水蒸気含有蒸
気は、一定量のミスト（液状油）を含むので、これをそ
のま５第２の熱交換器に導入すると、該ミストが伝熱板
表面に付着し、伝熱係数を低下させ熱交換効率の著しい
低下をまねく。

一方後述する様にブースターなどの加圧手段をその後に
装着せしめる場合には、このブースターの働きをも阻害
する。

従って気液分離器７より導出された蒸気は先ず熱水洗浄
器８に通し、ミストを十分に除去し、ついでブースタ−
などの加圧手段９にて、第２の熱交換器５で加熱される
スラリーと効率よく熱交換しうる温度の圧力まで昇圧し
たのち、該熱交換器５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。

該第２の熱交換器５を通過する間に蒸気が冷却して生成
した凝縮液は凝縮液貯留槽１０に貯留され、熱水ポンプ
１１で前記熱水洗浄器８に循環され、洗浄液として使用
されるとともに、その余剰熱水は前記第１の熱交換器４
に循環され、スラリーの予熱源として使用された後、油
水分離器１３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
リー調製用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６の上部６−２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効率が
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
れるが、スラリーの粘度が高すぎ、スラリーの円滑な送
給が困難な場合には、低沸点溶剤（たとえば沸点１１０
〜２２０℃）を適宜配合してよい。

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℃未満の温度で約２００ｃｐ以下
、好ましくは５〜１０ｃｐ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１０：８：
Ｏ〜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、前述したごとくにスラリー化するが、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。

なお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、各熱交換器を
経て予熱を受け、ついで１００℃以上の温度に加熱され
る。

この場合加熱温度が過度に高いと、褐炭よりＣＯ□、炭
化水素が分離・揮発し、後述の気液分離で回収され熱交
換器に導入される蒸気中のイナートガス量が増え、熱交
換効率が低下する。

すなわち、加熱温度が約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％（体積率）にも達し、熱交換器における伝熱係数
は約８０％に低下する。

従ってスラリーの加熱温度は３００℃を上限とすべきで
あり、好ましくは１１０〜２５０℃である。

このように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第２の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
よって昇温し、しかるのち熱交換器に導入することが望
ましい。

この蒸気廃熱の利用により、スラリ一温度は高められ、
加熱脱水工程全体の総熱量の大部分が回収される。

また第２の熱交換器における熱交換ののちに回収された
凝縮液は熱水洗浄器における洗浄水として再利用される
と共に、その余剰分は第１の熱交換器におけるスラリー
の予熱源としても再利用され、このような系内における
発生蒸気およびその凝縮水のスラリー予熱源としての循
環使用による廃熱利用により、加熱脱水に要する熱量の
約８０％が回収される。

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い、しかも、その予熱源として使用
するに際し、蒸気中の有害なミストの除去処理を施すの
で、熱交換器内のミストの付着による熱交換効率の低下
をきたすことなく、常時効率よいスラリーの予熱を行う
ことができる等の効果と相まって、加熱脱水工程全体の
所要熱量は大幅に低減し、褐炭量に換算して約８０％の
削減が可能である。

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
気圧で第１の熱交換器４に導入し、後述のように熱水洗
浄器８から循環される熱水との熱交換により予熱し、つ
いで第２の熱交換器５に送入し、後述のように熱水洗浄
器８での洗浄をうけて導入された蒸気と熱交換して更に
高温に予熱した後加熱炉上部６−２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７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１２を介し、１５０気圧
で加熱炉本体６−１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７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とミストを含む）
を熱水洗浄器８に導入し、蒸気中に混在するミストを除
去する。

洗浄した蒸気は、ついでブースターの如き加圧手段９で
約７気圧に昇圧することにより昇温させた後、第２の熱
交換器５に導入し、後続スラリーを予熱する。

また該熱交換器５を通過する間に凝縮した熱水は、凝縮
液貯留槽１０に蓄えられ、熱水ポンプ１１で熱水洗浄器
８に送られ、洗浄水として使用されると共に、その１部
は第１の熱交換器４に循環し、スラリーの予熱源として
再使用される。

かくして上記；第１および第２の熱交換器４および５に
おける蒸気および熱水のスラリー予熱源としての廃熱回
収量は、加熱工程における所要の総熱量の約８０％に相
当する。

熱交換をおえた熱水（約５０℃前後）は油水・分離手段
１３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、空気に曝さ
れることは全くな〈従来の気流乾；燥法の欠点をすべて
解消し、そのま＼石炭液化反応系に好適に供し得るスラ
リーを得ることができ、更にその脱水工程で生成する蒸
気および熱水は効率よい熱交換のもとにスラリーの加熱
源として利用され、廃熱のほとんど全量の回収が行なわ
れる。

；従って脱水工程における所要熱量の大幅な削減をもた
らすとともに、脱水工程と液化反応に必要なスラリー調
製とが同時的に達成され、設備および操業の簡略化が可
能であるなど、熱経済性、生産性、設備、労力等の点に
顕著な効果を発揮する。

ν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・・・・・・スラリータ
ンク、４゜５・・・・・・熱交換器、６・・・・・・加
熱炉、７・・・・・・気液分離；器、８・・・・・・熱
水洗浄器、９・・・・・・加圧手段、１３・・・・・・
油水分離器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料中褐炭および溶剤を混合スラリー化し、これを
   第１の熱交換器に通して予熱し、ついで第２の熱交換器
   を通してさらに予熱した後、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水洗浄器に通した後、前記第２の
   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
   と共に、該熱交換器より排出される蒸気凝縮液を前記熱
   水洗浄器に循環させて洗浄液として使用し、なお余剰の
   洗浄熱水を前記第１の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８０℃以下の温度で、粘度２０
   ０ ｃｐ以下となるごとく調節する上記第１項の方法。 ３ 分離した蒸気を熱水洗浄器に通した後、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
   または第２項の方法。 ４ 原料中褐炭と溶剤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添加することを特徴とする上記第
   １項ないし第３項のいづれかの方法。