JPS59142284A - 石炭の液化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は石炭の液化装置の改良に関するものである。

〔従来技術〕

一石油代替エネルギーとしての石炭の役割は大きく、特
に高圧の水素と反応せしめて液体燃料に変換する石炭直
接液化法は将来の重要な技術になると思われる。しかし
このような液化法は粉砕した石炭を溶剤と混合したスラ
リーを高圧系に挿入する必要があシ、その手段としては
一般にプランジャ一式ボ／プが使用されるが、大容量の
スラリー輸送は不可能で、数１０台のポンプが必要にな
シ、駆動部分の摩耗による損傷も太きい。遠心式ポンプ
は大容量のスラリー輸送には適しているが、高圧系への
輸送が可能な耐摩耗性を有するものはない。

また、石炭液化反応の生成物は、順次、減圧。

分離、精製して良質な液状物とされるが、この生成物中
には未反応の石炭、灰分、触媒等固形分が含まれるため
、高圧系からの減圧工程においてパルプの摩耗が激しく
長期安定運転の重大な障害になることが知られている。

すでに、特開昭５６−５８５３３号公報にて示されてい
るように、溶剤と混合した石炭スラリーを低圧下で一旦
ノ・イドロホイスＦ内に送シ込み、ノ〜イドロホイスト
の弁を切り換え、高圧生成液をブースタポンプでハイド
ロホイスト上部よシ圧入し、ハイドロホイスト内のフロ
ートを介して原料スラリーを高圧系に吐出させる構成が
提案されている。

この構成は、原料スラリーは低圧下で輸送され、また生
成物は高圧でおるが吸入側と吐出側の圧力差は少ないた
め、いずれもスラリー中の固形分による摩耗は少ない。

また、高圧生成物は一旦ノ・イドロホイスト内に保持さ
れた後、上部の弁を開放することによって減圧されるた
め、高圧系から常時低圧系に排出せしめる減圧弁（レッ
トダウンパルプ）にくらべて摩耗の度合ははるかに低減
される特長を有する。この原料スラリーを反応器側に吐
出させる駆動力はブースタポンプで圧入される生成物ス
ラリーであるから、原料スラリーの流量は生成物スラリ
ーの流量（いずれも体積流量）に等しくなるが、生成物
スラリー流量は原料の性状。

反応の条件、及び生成物気液分離器の条件によシ変化す
るため、適用範囲が極めて限定されるという欠点があっ
た。

そこで、これら各種条件と生成物スラリー量との関係ヲ
調べ、さらにポンプ動力や熱収支を検討した。

第１図は特足の原料（石炭、溶剤、触媒の混合物、固形
分濃度３８重量％、溶剤沸点２００Ｃ以上）を一定温度
条件下で反応ぜしめた後の気液分離工程における温度を
変化せしめた時の液状物（液を固形分の混合物で生成物
スラリーと称す）量を生成物スラリーの圧力を変えて示
したもので、Ａは３００　Ｋ−９７′ｃｎ１１Ｂは２５
０　Ｋｐ／　ｏＡｌＣは２００匂／ｃｔｉｉ、　Ｄは１
５０　Ｋｇ／’ｃｎｔの圧力を有する時の線図である。

気液分離器は反応器と同一圧力としその間に熱交換器を
入れて分離器温度を変化せしめたが、気液分離温度が低
いほど生成物中の軽質成分が液相に入るため、生成物ス
ラリー量は増加する。また圧力が低いほどガスとして分
離される割合が増加するため、生成物スラリー量は減少
する。

第２図は、上記の分離された生成物スラリーの体積量を
原料スラリーの体積量と対比して示したものである（圧
カニ　２０　ＱＫ４／ｃｒｔｉ）。ここで、原料スラリ
ーの温度は最大値を２５０Ｃとし、生成物スラリーの温
度がよシ高い場合は２５０Ｃ，それより低い場合には生
成物スラリーと同一温度とした。（ハイドロホイスト内
での温度変化をできるだけ少なくすることが望ましいが
、原料スラリーは低圧下で）・イドロホイストに送られ
るため、高温にすると分解したシ、蒸発するために上限
を２５０Ｃとした。）第２図によれば、気液分離器の温
度が２５０Ｃ以上の場合には原料スラリーよシ生成物ス
ラリー量の方が少なくなシ、２００Ｃ以下ではむしろ多
くなる。

したがって、従来公知の技術を成立させるには気液分離
工程の温度を２００〜２５０Ｃ程度に限定しなければな
らない。しかも戻種が変って生成油得率が変れば、循環
溶剤もの沸点性状が異なり、気液分離される生成物スラ
リーの量や性状も変化するため、プロセス成立条件も変
動することになシ、巾広く適用できるシステムとするに
は新たな対策を必要とする。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、石炭液化装置の適用範囲の拡大を図ること
にちる。

〔発明の概要〕

即ち、本発明の特徴とするところは、ノ・イドロホイス
トの一端に原料スラリーを低圧で導入する管路と、ハイ
ドロホイストで高圧化された原料スラリーを液化反応器
へ導入する管路と、液化反応器で得られた液化生成物を
気液分離する気液分離器と、このハイドロホイストの他
端には液化反応器で得られた高圧生成スラリーを導入す
る管路と、圧力を排除された生成スラリーを低圧で導出
する管路とよりなる石炭の液化装置において、液化反応
器へ導入される上記原料スラリーと少くとも同じ圧力に
加圧するポンプと、このポンプで加圧された上記と異な
る原料スラリーを液圧反応器へ導入する管路とよりなる
石炭の液化装置にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第３図によって説明する。１は
石炭、２は溶剤、３は触媒（触媒は添加しないこともあ
る）であシ、これらはタンク４で混合され原料スラリー
となる。５は原料スラリーを予熱器６を介してハイドロ
ホイスト７の一方の室に送るポンプ、８はハイドロホイ
スト７に装入され、その室を仕切るフロート、１２はハ
イドロホイスト７で高圧化された原料スラリーを予熱器
９を介して導入される液化反応器、１ｏはハイドロホイ
スト７から液化反応器１２へ送られる原料スラリーと少
くとも同じ圧力に加圧するポンプでアシ、このポンプ１
ｏは原料スラリーを予熱器１１を介して液化反応器１２
へ送る。１３は圧縮機（図示せず）で昇圧後予熱器１４
で予熱して液化反応器１２に送入される石炭液化反応用
の水素である。１５は液化反応器１２で得られた液化生
成物を冷却する熱交換器、１６は熱交換器１５で冷却さ
れた液化生成物を気液分離する気液分離器、１８は気液
分離器１６でガス成分１７が分離された生成物スラリー
をハイドロホイスト７の他方の室に送るポンプ、１９は
ハイドロホイスト７で圧力を排除された生成物スラリー
を気液分離する低圧気液分離器、２０は気液分離器１６
で余剰に生成された生成物スラリーを低圧気液分離器１
９へ直接送る配管、２１は配管２ｏに設けられた開閉弁
、２２乃至２５はハイドロホイスト７の出入口管に設け
られた開閉弁である。

さて、石炭１、溶剤２、触媒３はタンク４で混合、（常
温または１ｏｏｒ程度に予熱）され、ポンプ５によシ抵
圧（吐出圧５　Ｋｙ　／　ｃ４程度）で予熱器６に送ら
れ、予熱器６では２５０１：”以下に昇温されてハイド
ロホイスト７の一方の室に送られる。

この時開閉弁２２．２５は開であシ、開閉弁２３゜２４
は閉である。ハイドロホイスト７に原料スラリーが供給
されるとフロート８が押し上げられる。

フロート８が上限まで押し上げたことを図示しない検出
装置によシ検出すると開閉弁２２．２５が閉じられ、開
閉弁２３，２４を開く。しかして気液分離器１６でガス
成分を分離した生成物スラリーをポンプ１８を介してハ
イドロホイスト７の他方の室に圧入する。このだめ上記
原料スラリーは高圧化されて吐出され、予熱器９で４０
０Ｃ付近まで加熱されて液化反応器１２に送入される。

この原料スラリーだけで不足する場合は、別に設けたポ
ンプ１０によシタンク４の原料スラリーを直接昇圧して
予熱器１１に送り、予熱された原料スラリーは液化反応
器１２に送られる。液化反応器１２で生成された生成物
は熱交換器１５で冷却され、気液分離器１６で気液分離
される。分離された生成物スラリーが伊い場合には、そ
の一部を配管２０によって低圧気液分離器１９に排出す
る。

生成物スラリーはポンプ１９によシ弁２４を経てハイド
ロホイスト７に圧入され、フロート８を介して原料スラ
リーを高圧系に吐出せしめる。フロート８が下限にきた
ら弁２３．２４を閉じ、しかる後、弁２５を開けてハイ
ドロホイスト７内の圧力を減じた後、弁２２を開けて再
び原料スラリーを導入する。これによってハイドロホイ
スト７内の生成物スラリーは後続の低圧気液分離器１９
に送シ出される。

気液分離器１６の温度が高い場合には、ノ・イドロホイ
スト７を経て送られる原料スラリーのみならず、別に設
けたポンプｌＯによっても送入する。

気液分離器１６の温度が低い場合には、原料の駆動に使
用する量以上の生成物スラリー量となるため、余剰分は
ポンプ１８に送らずに系外に排出せしめる。第２図の値
をもとに求めた補給原料スラリー供給量及び余剰生成物
スラリー排出量を第５図に示す。気液分離器１６の温度
が低いほど余剰生成物スラリー排出量が増大、高いほど
補給原料スラリー供給量が増大するが、これらを加減す
ることによジ、装置全体を安定に保持することが可能に
なる。

このような装置におけるポンプ動力を示したのが第６図
である。ポンプ動力はポンプ５，１０゜１８の動力の合
計量であわ、このような系を使用せず、原料スラリーを
全量常圧から反応圧（例えば２００に９／ｃｉｊｉ）ま
で上げた時の呟を１，０とした時の相対値で示した。ポ
ンプ動力は吐出側と吸入側の圧力差や輸送量に比例する
が、ポンプ５やボンプ１８は圧力差が少ないため動力は
小さく、このようなシステムを組みこむことによシ大巾
な動力低減となる。気液分離器１６の温度が高い場合に
は、原料の一部をポンプ１０で送らなければならず、そ
のポンプ１０の圧力差が大きいため、ポンプ１０の寄与
の増大とともにポンプ動力は大きくなる。このようにポ
ンプ動力の低減という点からは気液分離工程の温度が低
いほど望ましい。

しかし、これら生成物スラリーは次段階で蒸留等によシ
分留するためにそれに必要な熱量を供給しなければなら
なくなるので、その点からは高温に維持することが望ま
しい。

これらの点を総合的にみると、気液分離の温度を２００
〜３００Ｃ程度に維持することによりポンプ動力の低減
、及び分離工程における熱量の低減の両者を同時に達成
することが可能になる。石炭液化反応は一般に４００〜
４８０Ｃ，特に４５０Ｃ程度で行なわれるので、このよ
うな生成物を２００〜３００Ｃに冷却する必要があるが
、この過程を原料スラリーと熱交換せしめれば、冷却時
の放出熱量の有効利用が図れ、さらに効果的でちる。

なお、ポンプ５で送られる原料スラリーは常に複数のハ
イドロホイスト７のいずれかにｌされ、またポンプ１８
からの生成物スラリーもいずれかのハイドロホイスト７
に送入され、全体としては連続流が形成される。

また、上記実施例において、余剰生成物スラリーは開閉
弁２１によシ減圧するとしたが、このかわシにハイドロ
ホイストと類似の構成によって排出することも可能であ
る。即ち第４図に示すように、開閉弁３１．３２を有す
るシリンダー３０を設置し、開閉弁３１を開くことにょ
クシリンダ−３０内に高圧生成物スラリーを導入し、次
いで開閉弁３１を閉じ、開閉弁３２を開放することにょ
シ低圧ラインに排出せしめうる。この構成を採用するこ
とにより、弁を絞υながらスラリーを減圧する場合にく
らべて弁の寿命を著しく増大せしめることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、石炭液化に必要な１００〜３００　Ｋ
ｙ　／’ｃｒｔｌという高圧系に石炭を含む原料スラリ
ーを送るポンプの摩耗を抑制でき、動力も大巾に低減で
きるだけでなく、石炭液化装置の適用範囲を大巾に拡大
することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は気液分離温度と生成物スラリー量の関係図を示
す線図、第２図は生成物スラリ一体積と原料スラリ一体
積との比較図、第３図は本発明の一実施例を示す石炭液
化装置の系統図、第４図は第３図における余剰生成物ス
ラリー排出の他の実施例を示す系統図、第５図は第３図
における各スラリー流量と生成物気液分離温度の関連図
、第６図は第５図よシ求めたスラリーポンプの動力の総
和を示す線図である。 ４・・・タンク、５．１０．１８・・・ポンプ、７・・
・ハイドロホイスト、１２・・・液化反応器、１６・・
・気液分離器。 代理人　弁理士　高橋明夫 て ｍト ハ ■［ ■ ゼ ボ 藁 、１９ ハ 気友介難遍曳　（°Ｃ） 第　４の 笑　ぎ　目 ｔｏｏ　　　　　２００　　　　３００　　　　４００
今乙器逼鷹（°Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　ハイドロホイストの一端に原料スラリーを低圧で
   導入する管路と、ハイドロホイストで高圧化された原料
   スラリーを液化反応器へ導入する管路と、液化反応器で
   得られた液化生成物を気液分離する気液分離器と、この
   ハイドロホイストの他端には液化反応器で得られた高圧
   生成スラリーを導入する管路と、圧力を排除された生成
   スラリーを低圧で導出する管路とよシなる石炭の液化装
   置において、液圧反応器へ導入される上記原料スラリー
   と少くとも同じ圧力に加圧するポンプと、このポンプで
   加圧された上記と異なる原料スラリーを液圧反応器へ導
   入する管路とよりなることを特徴とする石炭の液化装置
   。