JPS5916591B2 - 石炭類の液化反応生成物からの固形分の分離除去方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、石炭または炭素質固形化石燃料（以下、単に
石炭類という）の液化反応生成物からの固形分の分離除
去方法およびその装置、さらに詳しくは、石炭類を高温
高圧にて水素添加分解する、いわゆる液化プロセスにお
いて、水素添加分解用反応塔から出る反応混合物を、そ
のまま、もしくは気液分離器を通したのち、下部に固体
貯蔵槽を有する固液分離器に通し、灰分、触媒、未反応
石炭類および不溶性反応生成物などからなる固形分を効
率よく分離除去することを特徴とする、石炭類の液化反
応生成物から固形分を分離除去する方法およびそれに用
いる装置に関する。

石炭類の液化プロセスは従来より種々の方法が知られて
いるが、それら従来法は、一般に、石炭類の粉砕物、沸
点約１５０℃以上を有する炭化水素などの溶媒および所
望により鉄−硫黄系触媒などの適当な触媒を混和したス
ラリーを予熱器を通して予熱し、所望によりその予熱の
前後（好ましくは前）に高圧水素リッチガスを添加し、
その予熱されたスラリーと高圧水素リッチガスを反応塔
にて高温高圧下（たとえば、３００〜５００℃、５０〜
７００気圧）で水素添加分解に付し、ついでえられた反
応混合物を、減圧弁を介して連結された複数個の分離器
を通し、徐々に減圧させてフラッシュにより気体、液体
および固体に分けている。

しかしながら、この方法では、フラッシュのための減圧
に際し、減圧弁中な高沸点生成物とともに固体も通るた
めに一挙に大きな差圧で減圧すると減圧弁が極度に摩耗
損傷する欠点があり、これを防ぐために多数段の分離器
、減圧弁を用い徐々に減圧する方法が採用されているが
、多数の分離器、減圧弁を要するため経済的でないうえ
、なお、固形分の除去が充分でない欠点を有する。

ことに、数段のフラッシュにより、最終段の分離器底部
からえられる高沸点、高粘度生成物中に固形分が濃縮さ
れるが、この濃縮度は低く、さらに固形分除去が要求さ
れる。

しかるに、このものはきわめて高粘度であるため、これ
を単に濾過する方法では長時間を要し能率がきわめて悪
く、そのため、別法として、わざわざ軽質オイルを加え
て粘度を落し、場合により再度加熱したうえで、遠心分
離、沈降分離あるいは液体サイクロンなどの分離器にか
けるなどの手段がとられるが、軽質オイルを相当量加え
る必要があり、処理量が巨大化して実用的でない。

なお、石炭類の液化生成物は燃料または冶金用炭素材と
して有用なことが知られているが、このような液化生成
物には、一般に、原料石炭類中に元々含有されている灰
分、未反応石炭類残渣、触媒、不溶性反応生成物などの
固形分が含まれるため、それらを分離除去することが製
品の品質向上のためにも要望されているが、前述のごと
く、すぐれた固形分除去法はいまだ見出されていないの
が現状である。

このような事情のもとに、本発明者らは、石炭類の液化
プロセスにおいて、液化反応生成物から固形分を能率よ
く分離除去する方法を見出すべ（鋭意研究を重ねた結果
、水素添加分解用の反応塔から出る反応混合物を、その
まま、もしくは気液分離器を通したのち、下部に固体貯
蔵槽を連結した固液分離器に通すことにより、該反応混
合物が溶媒や軽質生成油を含みかつ高温下にあるため低
粘度状態にあり、したがって、その処理がきわめて容易
であるのみならず、減圧弁を固液分離器の上部に連結し
た気液取出しパイプ上に設けることにより、フラッシュ
のための減圧に際しても、固体分が減圧弁を通らないた
め、減圧弁のエロージョンが避けられ、したがって、一
挙に減圧させることも可能であることを知り、本発明を
完成するにいたった。

本発明は、石炭類の液化プロセスにおいて、水素添加分
解用の反応塔から出る反応混合物をそのまま、もしくは
気液分離器を通したのち、下部に固体貯蔵槽を連結し、
上部に減圧弁を設けた気液取出しパイプを連結した固液
分離器からなる固液分離装置に通すことを特徴とする石
炭類の液化反応生成物からの固形分の分離除去法を提供
するものである。

本発明で用いられる固液分離器としては、液体サイクロ
ン、サンドコーンなどの各種の固液分離器が挙げられる
。

水素添加分解用反応塔から導かれた反応混合物は、その
まま、もしくは気液分離器を通したのち、反応塔出口に
おけるのとほぼ同等またはやや低い温度（例えば、反応
塔出口の温度より１００℃以上は低くない程度）および
圧力下で、固液分離器に導入されて固液分離が行なわれ
、固体は下部に連結された固体貯蔵槽に蓄積されるとと
もに、液体（もしあれば気体も）は上部の気液取出パイ
プよりオーバフローして取出される。

固体が充分に固体貯蔵槽に蓄積されれば、その固液分離
装置系を反応液導入系より遮断し、固液分離器の上部に
連結した気液取出パイプ上の減圧弁を開いて固液分離装
置内の圧力を常圧または適当な圧力まで減圧して反応生
成物をフラッシュに付し、気体、液体および固形分に分
ける。

分けられた固形分は固体貯蔵槽の下端取出口より適宜排
出除去される。

なお、この分離された固形分は、所望により、水素添加
分解反応用の触媒として循環使用してもよい。

また気体および液体は、場合により気体の一部を冷却液
化し、それぞれ、通常の受器に導かれ、必要により、蒸
留塔にてさらに分留される。

本発明で用いられる固液分離装置は１つの反応系で２基
以上を並列に設置することができ、それによって、複数
個の固液分離装置を交互に切り換えてバッチ運転される
。

すなわち、反応塔からの高温高圧下にある反応混合物を
まず１つの固液分離装置に導入し、固体が固体貯蔵槽に
充分蓄積されたときに、もう一方の固液分離装置に切り
換えて反応混合物を導入し、反応混合物導入系から遮断
された最初の固液分離装置系は上部の気液取出パイプ上
の減圧弁を開いて一挙に常圧または常圧に近い低圧まで
減圧してフラッシュを行なう。

この操作を順次行なって効率よく固液分離が行なわれる
。

つぎに、添付の図面にしたがって、本発明をさらに詳細
に説明する。

第１図は、従来法の石炭類の液化プロセスを示すフロー
シートである。

第２図は本発明において用いられる固液分離装置のブ具
体例を示す模式図である。

第３図は、本発明の固液分離装置を２基組込んだ液化プ
ロセスを示すフローシートである。

まず、第１図にしたがって、従来法における液化プロセ
スを説明すると、石炭粉砕物と蒸留塔から回収される回
収液媒、および所望により触媒をスラリー化タンク１に
てスラリー化し、えられたスラリーを、スラリーポンプ
２により予熱器３に送り込む。

その際、スラリーに予め高圧水素リッチガスを混合して
おく。

予熱器３で約３００〜５００℃に予熱されたスラリーと
高圧水素リッチガスの混合物を水素添加分解反応用の反
応塔４の下部から圧入し、温度約３００〜５００℃、圧
力約５０〜７００気圧にて反応させる。

反応塔４から出る反応混合物を、直列に連結した分離器
５゜６および７に順次通し、中間パイプ上に設置された
減圧弁８および９を開いて従々に減圧させてフラッシュ
に付し、固液分離を行なう。

第１の分離器５の上部から取出される生成ガスは所望に
より冷却液化し、また軽質オイルは所望によりさらに蒸
留塔にて分留される。

分離器６および１の上部から取出される軽、中質オイル
および溶媒の混合液は所望により蒸留塔にて分留され、
回収された溶媒はスラリー用溶媒として循環使用される
。

また分離器７の下部から取出される重質生成物には相当
量の固形分が含まれ、一般に脱灰と称される固形分の分
離が要求される。

本発明による石炭類の液化プロセスにおいては、第２図
に示されるごとき固液分離装置１０を反応塔４の下流に
設置し、反応塔４から導入される反応混合物から固形分
を効率よく分離除去する。

用いられる固液分離装置１０は、基本的には固液分離器
の１種である液体サイクロン１１とその下部に連結され
た固体貯蔵槽１２からなり、その液体サイクロン１１の
上部には気液取出パイプ１３が連結され、そのパイプ１
３０１つの分枝上に減圧弁１４が設けられており、さら
にパイプ１３の他の分枝上にはストップ弁１５が設げら
れている。

また液体サイクロン１１の上部で気液取出パイプ１３の
連結位よりも下位に反応混合物導入用パイプ１６が連結
され、そのパイプ１６上にはストップ弁１７が設けられ
ている。

さらに固体貯蔵槽１２の下端の固形分取出口１８にもス
トップ弁１９が設けられている。

この固液分離装置１０を、第３図に示すように、反応塔
４の下流に、好ましくは気液分離器２０を介して、２基
またはそれ以上設置する（第３図においては、便宜上、
第２基目の固液分離装置およびそれに付随する各部分の
符号にダッシュを付けて第１基目のそれと区別する）。

しかして、本発明による液化反応生成物からの固形分の
分離除去方法を第３図にしたがって説明すると、反応塔
４の上部から出る反応混合物（温度：約３００〜５００
℃、圧カニ約５０〜７００気圧）をまず気液分離器２０
を通し、気体はその上部から取出し、下部から固液混合
物を第１基目の固液分離装置１０に導入する。

この固液分離装置に導入される固液混合物は、気液分離
器に導入される前の反応混合物に比べて、若干温度およ
び圧力は下っている。

固液分離装置１０に固液混合物を導入する場合、その導
入用パイプ１６上のストップ弁１７を開き（その際、第
２基目の固液分離装置１０′への導入用パイプ１６止の
ストップ弁１７’は閉じている）、固液混合物は、液体
サイクロン１１内で液体リッチ相（以下、単に液体とい
う）と固体リッチ相（以下、単に固体という）に分けら
れ、液体は気液取出パイプ１３を通ってオーバーフロー
シ（ストップ弁１５は開放、減圧弁１４およびストップ
弁１９は閉鎖）取出され、固体は固体貯蔵槽１２内に蓄
積される。

固体貯蔵槽１２内に固体が充分蓄積されたときに、スト
ップ弁１７を閉じ、同時にストップ弁１７′を開いて、
固液混合物の導入を第２基目の固液分離装置１０′に切
り換え、同様にして固液の分離および固体の蓄積貯蔵を
行なう。

一方、固液混合物導入の切り換え後、充分量の固体が蓄
積された第１基目の固液分離装置は、ストップ弁１７お
よび１５を閉じて該固液分離装置を他の系から遮断した
状態で、減圧弁１４を開き、一挙に常圧または常圧に近
い低圧にまで減圧させてフラッシュを行ない、気体、液
体および固形分に分け、気体および液体は気液取出パイ
プ１３を通って、ライン２１に沿って取出される。

また濃縮された固形分は固体貯蔵槽下部の固形分取出口
１８からストップ弁１９を開いて取出される。

第１基目の固液分離装置１０が空になり、第２基目の固
液分離装置１０′内に充分な固体が蓄積されたときに、
固液混合物の導入を第２基目の固液分離装置１０′から
第１番目の固液分離装置１０へ再度切り換える。

かくして第２基目の固液分離装置１０′において同様に
フラッシュにより気体、液体および固形分の分離を行な
う。

このように、２基以上の固液分離装置を並列して設ける
ことによりバッチシステムにて能率よく固形分の分離除
去が可能となる。

なお、ライン２１および２１′を通って取出される気体
および液体は、所望により凝縮器を通して一部の気体を
冷却液化させ、液体はさらに蒸留塔にて各種の留分に分
けられる。

またライン２２および２２′を通って取出される液体は
さらに蒸留塔にて分留し、ここで回収される溶媒はスラ
リー用溶媒として循環使用される。

さらに気液分離器２０の上部から取出される生成気体は
、所望により凝縮器で冷却液化される。

上述のごとく、本発明によれば、液化反応生成物がきわ
めて低粘度の状態で固液分離を行なうため、従来法にお
けるごとき粘度低下用の軽質オイルなどの添加を要する
ことなく効率よく固形分の分離除去ができ、生成物中の
残存固形分をきわめて少な（することができ、高品質の
製品かえられる利点を有し、かつ装置の規模も従来法に
おける脱灰器に比しはるかに小型化でき、設備費の大巾
な軽減がはかれる。

しかも、減圧によるフラッシュに際しても、固体が減圧
弁を通らないため減圧弁のエロージョンの問題がな（、
したがって、高圧より常圧または常圧に近い低圧まで一
挙に減圧でき、従来法におけるような多数の分離器を必
要とせず、この点においても設備費の軽減がはかれる。

さらに、従来法における脱灰処理では、被処理物の粘度
低下のために加熱を要することが多いが、本発明によれ
ば、かかる加熱操作も不要であり、熱エネルギー節約の
観点からも大きな利点を有する。

本発明における水素添加分解による液化プロセスとして
は、高温、高圧下に高活性の触媒、例えば、コバルト−
モリブデン系触媒の存在下、水素ガスを添加して石炭類
を高度に水素添加分解する方法および比較的低活性の触
媒、例えば、鉄系触媒の存在下もしくは無触媒下に水素
ガスを添加して比較的軽度の水素添加分解する方法のみ
ならず、特に水素ガスを添加せず、あるいは少量の水素
ガスの存在下、アントラセン油等の芳香族性に富んだ水
素供与性溶媒（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｄｏｎｏｒ ５ｏｌ
ｖｅｎｔ ）を用いて高温、高圧下に液化反応を行なわ
せる方法を含み、本発明の方法は、これらすべての石炭
類の液化プロセスに適用される。

しかして、本明細書において用いる「水素添加分解反応
」、「水素添加分解」などの語はすべてこれらの反応に
関して用いられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法による石炭類の液化プロセスを示すフロ
ーシート、第２図は本発明における固液分離装置の一具
体例を示す模式図、第３図は、本発明の固液分離装置を
２基組込んだ液化プロセスを示すフローシートである。 図面中の主要な符号はつぎのとおりである。 １ニスラリ−化タンク、２ニスラリ−ポンプ、３：予熱
器、４：水素添加分解用反応塔、５，６および７：分離
器、８および９：減圧弁、１０：固液分離装置、１１：
液体サイクロン（固液分離器）、１２：固体貯蔵槽、１
３：気液取出パイプ、１４：減圧弁、１６：反応混合物
導入パイプ、１８：固形分取出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭類の水素添加分解による液化プロセスにおいて
   、水素添加分解用の反応塔から出る反応混合物を、その
   ままもしくは気液分離器を通したのち、下部に固体貯蔵
   槽を有し上部に減圧弁を設けた気液取出パイプを連結し
   た固液分離器からなる固液分離装置に通し、固液を分離
   したのち、さらに減圧フラッシュに付して気体、液体お
   よび固形分に分けることを特徴とする石炭類の液化反応
   生成物からの固形分の分離除去方法。 ２ 該気液分離器が液体サイクロンである特許請求の範
   囲第１項の方法。 ３ 該気液分離器系を２基以上並列に設けてバッチ操作
   により連続的に固形分を特徴とする特許請求の範囲第１
   項の方法。 ４ 固液分離器の下部に固体貯蔵槽を連結し、上部に減
   圧弁を設けた気液取出パイプを連結し、かつその上部で
   気液取出パイプの連結位よりも低位に反応混合物導入用
   パイプを連結してなる石炭類の液化反応生成物からの固
   形分の分離に適した固液分離装置。 ５ 該固液分離器が液体サイクロンである特許請求の範
   囲第４項の装置。