JPS599597B2 - 石炭ペ−ストの粘度上昇を緩和する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭ペーストの粘度上昇を緩和する方法に関し
、より詳細には高炭化度炭に低炭化度炭を加えて、高圧
水添時における高炭化度炭の粘度上昇を緩和する方法に
関する。

従来から、石炭を粉砕し、媒体油を加えて石炭ペースト
とし、これを触媒存在下に高圧水添して液化油を製造す
る石炭液化方法が知られている。

ところが、この方法では原料炭として歴青炭などの高炭
化度炭を用いると、石炭ペーストを水添反応温度へ昇温
中に石炭ペーストの異状な粘度上昇が起り、特に石炭ペ
ーストにおける石炭濃度が高い場合には、石炭ペースト
の予熱管への圧送が困難になったり、遂には予熱管が閉
塞してしまうなどの問題点があった。

具体的には、予熱管内の石炭ペーストは流れ方向に通常
８０〜４５０℃の温度分布をしており、２５０〜４００
°Ｃの温度域が粘度上昇域に相当する。

また、粘度上昇は石炭ペースト中の石炭濃度３０重量％
以上から特に著るしく、濃度４０重量％では濃度が５０
００〜数万ｃｐにもなるため、濃度４０重量％を越える
高炭化度炭の使用は不町能とされ、通常約３０重量％の
低濃度が採用されている。

石炭ペーストが高粘度になると、石炭ペースト供給ポン
プの吐出圧および吐出量が乱れはじめ、次いで吐出圧が
異常上昇し、安全のために設置している逃し弁が作動し
て予熱管内に石炭ペーストが流れなくなる。

一方、予熱管内に滞留した石炭ペーストはコーキングを
起し、管内を閉塞させ、その復旧には急険な作業を伴な
い、かつ莫大な経費を必要とする。

そこで本発明は、かかる従来の欠点を解消する目的を有
するものであり、高炭化度炭の高濃度ペーストを使用し
た場合においても予熱管の閉塞を起すことがなく、長時
間にわたって安定した運転が可能となり、かつ処理量の
増大をはかることができるなどの特徴を有する。

すなわら本発明は、歴青炭のような高炭化度炭のペース
トが高温において粘度上昇を示すのに、褐炭のような低
炭化度炭では粘度上昇が見られない事実に着目してなさ
れたもので、石炭をペースト状で高圧水添するにあたり
、炭化度７８〜９０重量％の高炭化度炭１００重量部に
、この高炭化度炭よりも炭化度が５〜４０重量％低い低
炭化度炭を２０〜４０重量部添加して高圧水添すること
を特徴とする、石炭ペーストの粘度上昇を緩和する方法
を提供するものである。

通常、石炭の分類に際しては、その目的に応じて種々の
分類方法が採用されているが、最も一般的には、石炭中
の炭素量の増加、すなわち炭化度の進行につれて褐炭、
歴青炭、無煙炭等に区分される。

本発明における炭化度も、この区分に従うものであり、
単位石炭重量中に含まれる炭素量の重量％で表示される
。

そして、まず本発明においで用いられる原料炭は炭化度
が７８〜９０重量％の高炭化度炭であり、亜歴青炭〜歴
青炭がこれに属する。

本発明では、かかる高炭化度炭に、かかる高炭化度炭よ
りも炭化度が５〜４０重量％低い低炭化度炭が加えられ
る。

かかる低炭化度炭としては具体的Ｑこは褐炭〜亜炭等が
あげられる。

そして高炭化度炭と、これに加えられる低炭化度炭との
炭化度の差が５重量％以下の場合には高炭化度炭に実質
的に低炭化度炭を加えたことになり難いので、高炭化度
炭スラリーの粘度上昇の緩和の効果が得にくい。

また、高炭化度炭と低炭化度炭との炭化度の差が４０重
量％以上では、石炭相互の性質の違いが太きすぎるので
、かかる粘度上昇を生せしめる条件下での相互作用が少
なく、粘度上昇を抑制する効果は微小となる。

更に本発明では、高炭化度炭に対する低炭化度炭の添加
量が重要であり、通常では高炭化度炭のｉｏｏ重敬部あ
たり、低炭化度炭の１０〜５０重量部、好ましくは高炭
化度炭の１００重量部あたり低炭化度炭の２０〜４０重
量部が添加される。

低炭化度炭の添加量が１０重量部以下では、粘度上昇を
抑制するのに必要な、低炭化度炭の分解により生ずるラ
ジカルが少なく、また、添加量が５０重量部以上では、
ラジカル濃度が高くなりすぎて、炭化反応を促進し、液
化に好ましくない状態となる。

特に低炭化度炭の添加量が２０〜４０重量部の範囲では
、高王水添時の圧力上昇が更に少なくなり、石炭ペース
トの粘度−ヒ昇がより一層緩和される。

なお、かかる高炭化度炭および低炭化度炭は夫夫あらか
じめ通常の方法に従って粉砕されるか、或は添加後通常
の方法によって粉砕されるか、または添加後、更に媒体
油を加えて湿式で粉砕することができる。

石炭ペーストに用いられる媒体油は、通常用いられる中
質油、重質油などを適宜用いることができる。

また、水添触媒も限定されるものではなく、通常、石炭
の高王水添に用いられる触媒を、その種類にかかわらず
広く用いることができる。

かかる本発明によれば、前述のように高炭化度炭に低炭
化度炭を添加したので、石炭ペーストの昇温時ζこ見ら
れる異状な粘度上昇が著るしく緩和される。

かかる本発明の著名な効果は、高炭化度炭のみを用いた
場合ζこは加熱、分解ζこより生じた高炭化度炭の重質
な石炭構成体が媒体油中に溶解して粘度が異状ζこ上昇
するが、低炭化度炭が共存すると、この分解によって比
較的低分子量の石炭構成体が溶出して石炭ペーストを希
釈するため、および低炭化度炭の分解ζこより生じたラ
ジカルが高炭化度炭の重質成分の分解を促進し、粘度−
ヒ昇を抑制するためと考えられる。

この結果、従来、石炭ペースト中の石炭は、歴青炭単独
では３０〜４０重量％が限度とされていた石炭濃度を歴
青炭単独で４０〜４５重量％にまで高めることができる
ばかりでなく、低炭化度炭の混合によって、石炭ペース
ト中の石炭濃度合計が４５〜６０重量％にまで高められ
、単位処理あたりの石炭処理量が大巾に増大する。

また、粘度の異状七昇が緩和されるので、たとえば石炭
ペーストの予熱管への送入が困難になったり、予熱管が
閉塞して石炭のコーキングが起るなどのトラブルがなく
なり、長期間にわたって安定運転を達成することができ
る。

従来しばしば必要とされていた、閉塞トラブル解決のた
めの作業や、経費は全く不要（こなる。

更に本発明の効果は、石炭の水添、液化反応自体に好影
響を与えることが期待される。

すなわら、低炭化度炭の分解により生成する石炭構成体
は、上述のように高炭化度炭からの石炭構成体に比して
軽質である。

また、一般に媒体油が軽質なほど水添時の水素吸収量が
増加し、生成した液化油の特性も良好である。

従って、高炭化度炭に低炭化度炭を混合した場合、低炭
化度炭から生成した軽質の石炭構成体により水素化が活
発となり、かつ高炭化度炭、低炭化度炭間の相溶性が向
上し、高炭化度炭のみの場合よりも液化反応速度が上昇
すると考えられる。

更にまた、本発明では低炭化度炭を共存せしめているの
で、低炭化度炭中に含まれる水分が、石炭の分解により
生成するＣＯガスと反応し、活性な水素を供給し、液化
反応を促進することが予測される。

また、この水分は、反応器壁に付着する炭酸カルシウム
を主成分とするスケールの生長を阻止することも考えら
れる。

以下、本発明の実施例を述べる。

実施例 ｊ 第１図に示す工程図に従い、流通式石炭液化試験装置を
用い、石炭ペーストの水添実験を行なった。

まず、石炭ペースト調製槽１に石炭粉末、媒体油および
触媒を仕込み、撹拌して石炭ペーストを調製した。

このペーストを高圧ペーストポンプ８で石炭ペースト予
熱器３に圧入し、たとえば４００℃に加熱した。

高圧ペーストポンプ８の吐出圧力は圧力計１１で検知し
た。

新たに供給する水素は水素コンプレッサー９で加圧され
、循環ガスコンプレッサー１０によって循環するガスと
共に、水素予熱器２で、たとえば３００°Ｃに予熱した
のち石炭ペースト予熱器３Ｃこ供給し、石炭ペーストと
合流させた。

石炭ペースト予熱器３で予熱された石炭ペーストおよび
水素ガスは、液化反応器４に供給され、所定の反応温度
、滞留時間、たとえば３５０〜 ・麺４５０゜Ｃ１３０
分〜１時間で反応させた。

液化反応器４を出た生成物を気液分離器５でガスと液体
に分離し、液体は液化粗油抜出用容器６を経て系外に抜
き出し、固液分離器（図示せず）により固体残渣を除去
したのら、蒸留器（図示せず）で精製した。

また、ガスは大部分は循環されるが、一部のガスは一次
調圧弁７を経て系外に放出した。

なお、高圧ペーストポンプ８による石炭ペースト圧入量
は、たとえば０．：ｌ／ＨＲであり、石炭ペースト予熱
器３、液化反応器４の内径×長さはたとえば夫々、４ｍ
ｍＸ ５ ０ ０ ０ ｍｍ， ３ ０ ｍｍＸ ３０
０朋であり、また一次調圧弁７は２５０ｋｇ／ｃｉＬＧ
に設定し、石炭ペースト予熱器３の出口温度は４２０℃
に設定した。

運転は、まず媒体油と水素ガスを供給し、水素予熱器２
、石炭ペースト予熱器３、液化反応器４を所定温度に保
ち、次に媒体油を石炭ペーストに置き換える手順で行な
った。

運転結果を下記第１表に示す。

第１表から明らかなように、歴青炭のみの場合（運転腐
２，４および６）は、媒体油のみの運転から石炭ペース
トに切換えてから約１５分以内ζこ、いずれの場合も高
圧ペーストボンプ８の吐出圧力がゲージ圧５０ｋｇ／ｃ
ｒ？Ｌも上昇し、史に高くなる傾向が見られ、従って危
険防止のため運転を停止せざるを得なかった。

しかしながら、歴青炭にこれより低炭化度の石炭を配合
すると、圧力上昇はゲージ圧１５〜２５ｋｇ／ｃｒ？ｔ
にとどまり、特に低炭化度炭の添加量が歴青炭１００重
量部に２０〜４０重量部の時には圧力上昇はゲージ圧１
６ｋｇ／ｆｆｌに低下し、運転状態は安定であり、９６
時間（４日間）連続運転しても異状は見られなかった。

このように歴青炭濃度４０重量％を越す石炭ペーストで
あっても、低炭化度炭を混合することにより、石炭ペー
ストの異状粘度上昇を緩和でき、かつ合計石炭濃度４５
〜６０重量％の石炭ペーストが長期間にわたり、安定に
処理きるようになった。

実施例 ２ 下記第２表に分析値を示す歴青炭（試料ＡおよびＢ）に
褐炭（試料ＣおよびＤ）を加えて調製したスラリー（試
料Ａ＋Ｃおよび試料Ｂ＋Ｄ ）を夫夫、水素雰囲気下で
加熱し、スラリーの粘度上昇について検討した。

なお、石炭スラリー中の歴青炭濃度は４０重量％である
。

結果を第２図および第３図に示す。

第２図から明らかなように、試料Ａ単独の場合（ａ）に
は３００〜４００℃間において著るしい粘度上昇が見ら
れる。

しかし、試料ＡＩ００重量部あたり、試料Ｃを１２重量
部加えた場合（ｂ）には、粘度上昇は著るしく低下し、
同様に試料Ｃを４５重量部加えた場合（ｃ）には粘度上
昇は極度に低下し、一方、試料Ａに試料Ｃを２８重量部
加えると（ｇ）、粘度は更に一層低下した。

同様のことが第３図からも明白であり、試料Ｂ単独の場
合（ｄ）に見られた粘度上昇が、試料Ｄを１２重量部（
ｅ）および４５重量部（ｆ）と増大するにつれて粘度上
昇が著るしく低下し、更に２８重量部を加えた場合（ｈ
）には、より一層粘度が低下した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す工程図、第２図および第
３図は高炭化度の石炭に低炭化度の石炭を加えて加熱し
た場合の温度と粘度との関係を夫夫示す図である。 １・・・・・・石炭ペースト調製槽、２・・・・・・水
素予熱器、３・・・・・・石炭ペースト予熱器、４・・
・・・・液化反応器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 石炭ペーストを高圧水添するにあたり、炭化度７８
   〜９０重量％の石炭１００重量部に、この石炭よりも炭
   化度が５〜４０重量％低い石炭を２０〜４０重量部添加
   することを特徴とする石炭ペーストの粘度上昇を緩和す
   る方法。