JPS588438B2 - 褐炭の加熱脱水処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は褐炭の加熱脱水処理方法、とくに褐炭をスラリ
ー化して加熱し、脱水された褐炭のスラリーを採取する
とともに、該加熱時に生成する蒸気をスラリーの予熱源
として循環使用するようにした熱経済性にすぐれる褐炭
の脱水処理方法に関する。

石炭類は、一般に、燃料としてあるいはこれを液化処理
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、なかんずく、一部の褐
炭は通常約６０係にも達する水分を含有するので、これ
をそのまま石炭液化処理に付し、あるいは燃料として用
いるには熱効率が著しく低下するため、これを予め脱水
処理し水分を約１０係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、熱風等に暴露して、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、そ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係にも達し、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る。

スラリーを石炭液化反応に供する場合にはこの酸化膜は
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さ
らされるため、液化反応における収率の低下を招く等の
欠点がある。

本発明の目的は、従来法に伴う上記欠点を克服し、熱経
済性・脱水効果にすぐれた加熱脱水方法を開発するにあ
る。

本発明者等は、この目的を達成すべく鋭意研究を重ねた
結果，生褐炭を溶剤と混合し、スラリー状態で加熱脱水
処理に付するとともに、その加熱脱水の際に生成する蒸
気を、スラリーの予熱源として利用し、廃熱回収を図る
ことにより、脱水に要する熱量の大幅な低減と、十分な
脱水効果が得られることを見出し、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をスラリー化に適した溶
剤と混合し、スラリー化した後、これを加熱して十分に
水分を蒸発させ、気液分離により脱水スラリーとして乾
燥された褐炭を得、一方、気液分離で回収された蒸気は
後続する加熱前のスラリーと熱交換させるようにしたも
のである。

本発明の方法によれば、生褐炭と溶剤とを混合してスラ
リー化し、これを熱交換器を通して予熱したのち、褐炭
の熱分解を生じない温度域である１００〜３００℃に加
熱し、その温度にて水分が，十分蒸発気化し得る圧力下
に気液分離器を通して水蒸気含有蒸気分とスラリー分に
分け、脱水されたスラリーを採取するとともに、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一トにした
がって説明すれば、生褐炭および適当な溶剤とを、ボー
ルミル等の適当な混練手段１にて十分混練し、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に送太し、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
スラリーを加熱千段５にて約１００〜３００℃、好まし
くは１１０〜２５０℃に加熱し、その温度で水分が十分
蒸発する圧力下に、気液分離器６を通して、水蒸気およ
び低沸点溶剤などを含む蒸気分とスラリー分に分け、該
気液分離器６の下部から脱水したスラリーを採取する。

えられたスラリーは石炭液化処理用スラリーとして用い
てもよく、あるいはこれをそのまま燃料用に適用しても
よい。

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に
て加熱されるスラリーと熱交換しつる凝縮温度の圧力ま
で昇圧したのち、熱交換器４に循環させてスラリーと熱
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８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
はスラリー調製用の溶剤として再使用される。

生褐炭と混合される溶剤としては、加熱脱水工程全体を
通じて好適な粘性のスラリーを形成しうるものであれば
よく、たとえば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの
芳香族炭化水素類、バラフィン系炭化水素類、ナフテン
系炭化水素、もしくはアントラセン油、クレオソート油
、軽油などがあげられる。

石炭液化用スラリーの調製を目的とする場合には液化反
応に適した高沸点溶剤（たとえば，沸点２５０〜４２０
℃）が好適に用いられるが、かかる高沸点溶剤のみの場
合、スラリーの粘度が高くなりすぎる傾向にあるときは
、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ができる。

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１０二８
：０〜８（重量比）の割合で配合すると好適なスラリー
が与えられる。

なお、石炭液化用スラリー調製の場合には、このスラリ
ーにあらかじめ必要な触媒を配合しておいてもよい。

生褐炭と溶剤をボールミル等の破砕・混線手段により、
均一に混練し、ついでスラリータンクに送り、スラリー
化する。

スラリー化は、安定したスラリーの送給が可能な粘度を
与える温度域で行うことが必要である。

一方そ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。

従ってスラリーの温度は用いる溶剤の種類に応じて定め
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Ｃ０２、
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 ％ （溶積率）にも達し、熱交換器における伝熱係
数は約８０係にまで低下する。

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

このように加熱されたスラリーは、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つ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。

かかる蒸気廃熱の利用により、スラリ一温度はその操作
条件下でのその含有水の沸点迄昇温し、ほとんどの水分
が蒸発し加熱脱水工程全体の総必要熱量のほとんどが回
収される。

前記気液分離により得られた脱水スラリー中の褐炭は十
分に乾燥され、水分は約１０％前後であり、そのままも
しくは用途上の要求に応じて適当な処理を加えて燃料あ
るいは、石炭液化用スラリー等として好適に使用される
。

つぎに実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

実施例 添付図に示す処理工程に従って、以下のごとき条件下に
乾燥された褐炭をスラリーとして得た。

生褐炭（水分６０％）ＩＯＯＯｋｇ、沸点２５０〜４２
０℃の高沸点溶剤８００ｋｇおよび沸点１１０〜２２０
℃の低沸点溶剤１５０ｋｇ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。

このスラリーをスラリーポンプ３により圧力約６．２ａ
ｔｍ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、昇温し水分を蒸発せしめた後、加熱炉
５に送り、一定の線速度で通過させつつ約１５０℃に加
熱する。

これを気液分離千段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。

一方、分離された蒸気（主として水蒸気からなり、一部
低沸点溶剤を含む）はブースターのごとき加圧手段７で
約７気圧に昇圧し、凝縮させて熱交換器４内に導入し、
スラリーと熱交換する。

この熱交換でスラリーは昇温し、蒸気の廃熱が回収され
る。

この回収熱量は脱水工程における所要の総熱量の約８０
係にも相当し、その分の熱量が節減されることを意味す
る。

熱交換を終えた蒸気（約５０℃前後）は油水分離器８に
導入し、水蒸気から低沸点溶剤を回収し、再使用する。

以上説明のように、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
らされず、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
廃熱回収を図ることにより脱水に要する熱量を大幅に節
減し、良好な熱効率のもとに十分に脱水された褐炭をス
ラリーとして得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の１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：熱交換器、
５二加熱手段、６二気液分離器、７二加圧手段、８：油
水分離器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生褐炭と溶剤を混合してスラリー化し、これを熱交
   換器を通して予熱したのち、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採取する一方、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
   とを特徴とする褐炭の加熱脱水処理方法。 ２ 当初のスラリー化を８０℃以下の温度で粘度２００
   ｃｐ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１〜３項いずれかの方法。