JPS59210992A - 石炭液化法 - Google Patents

石炭液化法

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JPS59210992A
JPS59210992A JP6222483A JP6222483A JPS59210992A JP S59210992 A JPS59210992 A JP S59210992A JP 6222483 A JP6222483 A JP 6222483A JP 6222483 A JP6222483 A JP 6222483A JP S59210992 A JPS59210992 A JP S59210992A
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coal
catalyst
iron sulfide
granulated
slurry
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Yoichi Yamada
洋一 山田
Yoshihiro Kudo
義弘 工藤
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Asahi Kasei Corp
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Asahi Kasei Kogyo KK
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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】 本発明は石炭を水素添加して液状生成物とする液化法の
改良に関する。さらに詳しくは、本発明は触媒の分離回
収再使用するのが容易でかつ高活性な触媒の製造方法及
びそれを用いた液化方法に関する。
石炭を水素添加してガスまたは液状の生成物を得る方法
は、近年オイルフライシスを契機として数多く開発され
ている。接触法および非接触法が検討されているが、液
化率(ここで液化とはへキサン溶解性のものに転化する
ことを指す)及びナフサ留分の如き軽質分の取得率等を
上げるには、接触法の活用が見込1れて針り、その際方
式として固定床型のものとスラリー型のものに区分され
ることもよく知られている。
反応方式によってプロセス全体の損失の差が生ずるが、
固定床型は触媒の一括回収等には有利であるが、触媒層
への不溶成分の目詰りおよびそれに伴う活性の劣化等が
懸念され、安定運転はおほつかない。また前もって灰分
の除去を行うには、スラリー粘度が高いので非猟に困難
を伴う。これに対しスラリー型では、一定の供給がなさ
れれば安定した結果を得やすいが、一方触媒の回収は、
特に灰分が存在する分だけ困難になる。
そこで触媒の回収を全くしない、いわゆるディスポーザ
ルシステムが検討され、鉱物や粘度、廃土の如き低価格
のものを触媒として使用する試みがなされ、その主成分
として鉄が用いられるのも公知である。しかしこの方式
も触媒を多量に使用する事態になると(通常少なくとも
触媒は石炭の3〜5チ使用する)プラントの外に出てく
る廃触媒の捨て場所にも困る状況となる。
一方徹底的に触媒量を減らした方式(石炭あたり50〜
100 ppm )も桃割されているが、水添の度合か
らこの場合は鉄のような安価な金属を使用川床す、モリ
フデンやニッケル等が中心成分となるので、全体として
の触媒価格は前記した鉄鉱石の場合とそれほど変らない
上、今度は微量故に回収の立場からは問題が多い。
触媒成分の回収に関しては、特に石炭液化の場合は灰分
との分離が必要になるので、灰分とともに液から分離し
て、その後別途化学処理して回収する方法、触媒成分の
特性(例えば磁気の如き)を利用して選択的な分離をす
る方法(例えば特開昭53−67703号)、さらには
触媒粒子を浮遊させて分離する方法(%開昭53−10
6709号)等が知られている。
このような分離、回収操作は、用いる触媒成分の化学的
性質、物理的性質及び形状(粒径や形状等)Kよって大
きく左右され、分離、回収したい成分に従って方法が変
るし、さらに触媒の回収は再循環と密接な関係にあり、
また再活性化とも符号させる必要のあることから、効率
を考えると従来の方式はそのまま採用されえない。
このような状況のもとで、本発明者らは、高活性な微粒
の鉄の硫化物触媒を従来より増量して用い(特開昭56
−90890号)、かつ液体サイクロン1の重力濃縮分
離(特願昭57−213261号)により、灰分の回収
循環量を低く抑えたまま触媒を優先的に回収し、再使用
するプロセスを提案してきた。
石炭液化油中に含まれる灰分粒子は一般に平均粒径2〜
5μ程度であり、真比重は2前後である。
これに対し、本発明者らが開発した高活性な微粒の鉄の
硫化物触媒は平均粒径l〜2μ程度で、真比重は4〜5
である。この場合、重力濃縮分離方法で、灰分に対して
触媒を優先的に濃縮するには高置の技術を必要とした。
重力濃縮分離法に献いて、触媒の灰分に対する優先的回
収を容易に遂行するには、触媒の粒径を大きくすれば良
いのは自明である。しかしながら一般的な造粒法を用い
ると、比表面積の低下あるいは表面状態の変化などが原
因で触媒活性が低下する。
本発明者らは、この触媒の粒径拡大にスプレードライア
−法を用いれば、これらの問題を一挙に解決し得ること
を見出し本発明を完成するに至ったO 即ち本発明は、高温および高圧において炭化水素油中に
スラリー化した石炭を水素と反応させ、石炭を液化する
にあたり、微粒の鉄の硫化物を水スラリー状態でスプレ
ードライア−を用いて乾燥造粒したものを触媒として使
用し、得られた生成粗油から触媒粒子を回収し循環再使
用することを特徴とする石炭の液化方法である。
本発明の特徴は、液体サイクロンや遠心分離法等の重力
濃縮処理で触媒が回収しやすいように粒径を制御し、か
つ高活性を維持する方法を提供することにある。
以下本発明方法を詳しく説明する。
微粒の鉄の硫化物とは一般的には平均粒径0.05〜1
0μの鉄の硫化物を意味し、通常これを水中に5〜50
重量%濃度に均一に分散せしめる。この微粒の鉄の硫化
物とは、特別人為的に調製した鉄の硫化物でも良いし、
あるいは天然の硫化鉄類を微粉砕したもの、あるいは人
為的に作った粒径の大きい鉄の硫化物を微粉砕したもの
でも良い0この濃度が薄すぎると経済的に不利であり、
濃すぎるとスラリー粘度が高すぎてポンプフィードが困
難となる。
スプレードライア−は、回転円板式、加圧ノズル式ある
いは二流体ノズル式のいずれでも差支えないが、回転円
板式が最も好ましい。スプレードライア−の乾燥ガスの
流入温度は200〜500℃、出口温度は70〜150
℃が好ましい。又、乾燥ガスはできるだけ、酸素を含ま
ないガスが望ましい。
スプレードライア−により造粒する時、製品である触媒
の粒径は通常10μ以上、好ましくはlO〜50μにな
るように調整すると良い。
尚、原料により、造粒乾燥した製品の強度が弱い場合が
あるが、この際は、スプレードライア−原料であるスラ
リーに、粘結剤としてたとえばシカゾル等を触媒である
鉄の硫化物に対して1〜30重it %添加するのも良
い。
本発明は以上の方法で調製した触媒を用いて石炭の液化
を行うものであるが、以下に石炭液化方法についてさら
に詳細に説明する。
本発明で言う石炭とは、無煙炭、歴青炭、亜歴青炭、か
つ炭、泥炭等を言う。本発明に使用する石炭としては、
歴青炭、亜歴青炭、かつ炭がより好ましい。
石炭の加熱は350℃以上800℃以下で行なわれる。
温度が低いと液化速度が遅く、温度が高いと炭化物やガ
スが増大する。400℃以上500℃以下が最も好まし
い。
本発明では水素を用いずとも、たとえはあらかじめ水添
した溶媒などを用いて液化する方法も可能であるが、条
件によっては液化率が向上しない。
従って水素の存在下で液化反応を行うのが通常で、その
際できるだけ純度の高いものを使用するのが望ましい。
また水素の反応時の圧力は、10 Kglct1以上が
好ましく100〜300 Kg/cr/Iが最適である
。水素の反応は複雑で石炭の構造、混合するスラリー化
溶媒等によって適当な圧力が選ばれる。
本発明で液化とは石炭の大部分を、沸点が常圧換算で常
温(約20℃)以上900℃以下の液体にすることをい
うが、一部高沸点の化合物、ロー状物、ペースト状物が
含まれていてもよい。従って本発明で液化物とは、これ
らのものを含んだ混合物を指す。
本発明の石炭液化方法に於ては、炭化水素油を溶媒とし
て石炭に対して重量比率で50%以上好ましくは100
〜400チ添加して運転する。
ここで使用する炭化水素油とは、石炭の液化油又は液化
油を水添した油であり、又芳香族炭化水素、脂肪族炭化
水素、酸性油、塩基性油、硫黄化合物等が使用される。
又これらを含むクレオソート油、アントラセン油等の混
合油、石油留分等も使用し得る。炭化水素油の沸点は、
常圧下150℃以上、600℃迄の範囲のものが良い。
さらに石炭液化反応の際の触媒の添加量は、石炭に対す
る重量比率で0.01%から30%壕でいずれでも良い
が、1〜20チが最も望ましい。
1だ本発明の触媒は懸濁状態で反応gc用いられる。反
応は回分式でも連続式でも実施でき、工業的には触媒と
石炭と炭化水素油とを混合し、水素加圧下に予熱した上
で槽型或いは気泡塔のような格式の反応器に連続的に送
入し、連続的に抜き出して次の工程に送る。
触媒分離工程はいかなる方法でも構わないが、特K ?
i体ザイクロン或いは遠心分離等の重力織縮分離法を用
いて、触媒を優先的に回収するのが好捷しい。たとえば
液体サイクロン法では、直径が10緒ψ以上好ましくは
jγ〜75−の液体サイクロンコアを用い、圧損IKり
以上好ましくは1〜6Kg/eraで運転すると良い。
この圧力または遠心分離は一段階以上、多段階で分離づ
ることも出来る。第一段階である程度触媒を沈降させた
残りの上層油液を第二段の分離装置にかけ、粘度や粒度
を考慮して然るべき遠心条件で効率よく触媒の濃縮をさ
せること等が可能である。
かくして、石炭の液化粗油に当初存在していた触媒の大
部分は効率的に1かつ灰分の回収を抑えながら回収する
ことが出来、好適な条件では70〜90%の触媒の回収
は可能である。
このようにして回収された触媒(正確には触媒粒子の懸
濁したスラリー液)は反応フィード液と混合されるが、
反応フィード液には上澄みとして失われた触媒の分だけ
が混合されていれば足りることになる。
反応フィード液との混合のしかたは、回収触媒をあらか
じめ循環油に分散させても良いし、あるいはスラリー調
整工程にフィードしても良い。すなわち結果的に反応フ
ィード液に回収触媒が含まれることになればいかなる手
順で混合してもさしつかえない。
一方、長く循環使用していて活性のおちた触媒には、硫
黄ないしは硫黄化合物たとえが硫化水素、メルカプタン
等の還元性ガスを反応フィード液に加えることにより、
触媒活性が上り、かつ技期にわたってその活性を維持す
ることができる。この硫黄あるいは硫黄化合物の添加量
は、回収された触媒粒子に含まれる鉄の量に対し、硫黄
の原子比で0.1〜1.5倍、好ましくは0.2〜0.
5倍で充分活性化される。この添加は反応フィード液と
混合される時、あるいはその前後、どのようなところで
行っても差し支えない。
以下実施例によシ本発明を史に具体的に説明するが本発
明はこの実施例に制限されるものではない。
実施例1 文献5AND−80−2793(米国・サンプイア争ナ
ショナルラボラトリ−Φエネルギーレポート80−27
93号)の方法によりr−+製した平均粒径(D5゜)
が2μの二硫化鉄粉末を、水に分散して、30市景係の
スラリーを作り、これに30重量−のシリカゾル液を、
二硫化鉄スラリーの10重量%加え、高速で攪拌し、均
一分散スラリーを調製した。
回転円盤式スプレードライア−を入[−1空気温度18
0℃、出口ガス温度110℃、風量5−17 NmZ騙
、直径120φの回転円盤を2400Orpmの条件で
運転し、先に調製したスラリーを117/Hでフィード
し、造粒乾燥した。この時にできた粒子の粒径分布を第
1図に示す。平均粒径は約15μであった。
以上のようにして調製した粒子を触媒として石炭液化反
応実験を行った。装置は石炭処理規模がzoK7/日の
流通反応装置を使用した。運転条件は以下の通りである
(1)石炭;幌内炭(400メツシユノゝス)(2)溶
媒;脱晶アントラセン油 (3)触媒濃度;無水無灰炭当り鉄重量としてto% (4)反応性: 200 Kq/cd (5)反応温度;460℃ これによって生成した粗油を、胴部径10貼φの液体サ
イクロン((スラリー流量2007/H,温度80℃で
フィードした。この時の流量比は44q6であつた。こ
の流量比とは、下向流量のフィード流量に対する割合で
ある。この結果分離された上向流及び下向流のうち、下
向流中に含有される触媒量及び灰分量の、液体サイクロ
ンのフィード流量中に含有されるそれぞれの量に対する
割合(回収率)を、それぞれの粒径に対してプロットし
たのが第2図である。これによると、一般的な液化油中
に含崩される灰分の粒径は約3μであるから、第2図よ
り回収率は約40%である。これに対しスプレードライ
ア−による平均粒径15μの造粒触媒の回収率は約90
係であり充分に優先濃縮回収が可能である。また造粒前
の触媒の平均粒径は約2μであるので、この時の回収率
は約40%であり、俊先績縮が困難になる。
かくして分離された液体サイクロンの下流スラリーに、
幌内炭(400メツシユパス)と脱晶アントラセン油を
加え、前の液化実験の場合とほぼ同一条件のスラリーを
作り、更に同一の流通反応装置により石炭液化反応実験
を行った。この2回の石炭液化実験結果を第1表に示す
。これによれば1回目と2回目でほとんど差がない。つ
まり回収触媒もほぼ同一の活性を維持しているのが明瞭
である。第1表に示したN−オイルとは、炭素数が5以
上で、常圧下の沸点が220 ℃以下の油をいう。
第  1  表
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例1で調製した本発明に使用する触媒の
粒径分布を示す図である。 第2図は、実施例1の第1回の液化芙験後、生成粗油を
液体サイクロンで処理したとき、下向流に含有される触
媒量及び灰分量の、サイクロンへのフィード液中の量に
対する割合(回収率)を、それぞれの粒径に対してプロ
ットしたものである。 特許出願人 旭化成工業株式会社 第1図 200 100 50    10 5肱惺(pm) 第2図 +00  50       IQ   S     
   1社イL(pm) 手続補正書(自発 昭和59年 6月、、)ノ日 1乳′F庁長官若杉和夫殿 ■、事件の表示 [058肉ヨh唱’fljJI62224 号2、発明
の名称 石  炭  液  化  法 3、補正をする者 事件との関係:特許出願人 大阪府大阪市北区堂島浜1丁目2番6号4、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 5、補正の内容             ニー、。 7・′、〜、−′二゛ \        ・′ 補正の内容 (1)、明細書第2頁第17行の「鉱物や粘度、」を「
鉱物や粘土、」に訂正する。 (2)、同第4頁第3行〜4行の「また再活性とも符号
させる必要のあることから、」を[また再活性とも符合
させる必要のあることから、Jに訂正する。 (3)、同第9頁第17行の「ロンコアを用l、2、圧
損1kg以上」を、「ロンコアを用い、液体サイクロン
の工程1段当り圧fj= 1 kg以上」に訂正する。 (4)、同第11頁第1行の「硫黄ないしは硫黄化合物
たとえが硫化水素、」を「硫黄ないしは硫黄化合物たと
えば硫化水素、」に訂正する。 5)、同第12頁第16行の[(4)  反応性;20
0kg/cm” Jを「(4) 反応圧力;  200
 kg/ cm 2Jに訂正する。 以  上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)高温および両正において炭化水素油中にスラリー
    化した石炭を水素と反応させ、石炭を液化するKあたり
    、微粒の鉄の硫化物を水スラリー状態でスプレードライ
    ア−を用いて乾燥造粒したものを触媒として使用し、得
    られた生成粗油から触妹粒子を回収し循環再使用するこ
    とを特徴とする石炭の液化方法
JP6222483A 1983-04-11 1983-04-11 石炭液化法 Granted JPS59210992A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6189105A (ja) * 1984-10-08 1986-05-07 Toyota Motor Corp アクスルビ−ム構造
US4820405A (en) * 1984-09-29 1989-04-11 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method of liquefying coal
US7895769B2 (en) * 2003-05-26 2011-03-01 Khd Humboldt Wedag Gmbh Method and a plant for thermally drying wet ground raw meal

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