JPS61163990A - 石炭系油中の不溶性物質の連続的分離方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はコールタール、石炭液化生成物等の石炭系油か
ら重力沈降により不溶性物質を連続的に分離する方法に
関するものである。

（従来の技術と問題点） コールタール、石炭液化生成物等の石炭系油を、針状コ
ークス、炭素轍維などの高級炭素材料の原料として使用
する際には、不溶性物質を完全に除去する必要がある。

石炭系油から不溶性物質を分離する方法の主なものとし
て、Ｌろ適法、２．遠心分離法、８．逆溶剤法等がある
が、いずれの方法も工業的に実施する上においては未だ
解決すべき問題を残している。この糧の問題は、１．不
溶性物質の粒子径が小さい、２１石炭系油の性状として
特徴的な粘稠性が大きい、８．固液の密度差が僅少であ
ることなど石炭系油の性状が原因となっている。

まず、ろ適法においては、分離される不溶性物質の粒子
径が小さいため、ろ過速度が遅＜、シかも目詰まりなど
の機械的問題で実用的でない。また、遠心分離法におい
ては、一般に使用される遠心分離機は微小粒子の分離除
去を行う際に分離能力を有する分離板型である。この分
離板型の遠心分離機は、石炭系油を固液分離して不溶性
物質を完全除去した清澄液を求める場合、分離板間のす
きまに不溶性物質の閉塞現象が多発し分離不能となる機
械的問題が解決されていない。

そして、逆溶剤法ｉと関する技術は現在まで数多く提案
されている。石炭系油中の不溶性物質は、上述の石炭系
油の性状が原因となり常温常圧では殆んど沈降しない。

逆溶剤法は、脂肪族系溶剤及び脂肪族系溶剤と芳香族系
溶剤との混合溶剤を石炭系油に添加し、微細な不溶性物
質粒子を凝集させることによって沈降速度を増大させて
、実用的な分離速度を得ようとする方法である。この方
法では、不溶性物質の重力沈降によって清澄液を得る目
的と、不溶性物質を沈降濃縮して系外に排出する目的を
、同時に満足するように溶剤の種類、配合量が選択され
る。特に、不溶性物質の沈降物を系外に排出するための
流動性の確保に工夫が凝らされている。

しかし、逆溶剤法においては、使用する逆溶剤が充分回
収されない限り高価な逆溶剤補給のためのコスト増加に
より経済性が失われる。しかも、逆溶剤は回収して使用
するに従い、石炭系油の芳香族系油を混入するため、回
収溶剤は順次その脂肪族性を失っていく。逆溶剤の脂肪
族性が低下すると不溶性物質の沈降性に悪影響を及ぼし
、結果的には石炭系油中の不溶性物質の分離が不良とな
る。これを防ぐため新たな逆溶剤の補給が必要となり、
従って、この方法の経済性が問題となる。

このような問題点から、さらに添加溶剤として石炭系油
の分留油である芳香族系溶剤を使用し、石炭系油中の不
溶性物質を沈降分離する方法が提案された。この方法に
おいては、底部に沈降した不溶性物質の沈澱物の流動性
は良好であるが、前記逆溶剤法に比較して、不溶性物質
の沈降速度が小さく、沈降した不溶性物質の濃縮率が低
いため清澄液の回収率が低いことが、実用化を図る上で
の問題点となっていた。しかし、この方法は、不溶性物
質濃度が比較的希薄な領域において逆溶剤　　１法に匹
敵する沈降速度を得ることができる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、前記最後に述べた方法の利点を生かすと共に
、その問題点を解決することを目的とする。

すなわち、沈降した不溶性物質の濃縮率が小さいため清
澄液の歩止まりが低いという点に関しては、不溶性物質
の重力沈降後に遠心分離機を使用することによって解決
できることを見出した。

本発明は、１．芳香族系溶剤添加を不溶性物質濃度が希
薄な領域で実施し、重力沈降タンク中で石炭系油中の不
溶性物質の重力沈降を行い、２０重重力降した底部の不
溶性物質の濃縮液を遠心分離機によって、更に閤匿に濃
縮した濃縮液と不溶性物質濃度の小さい清澄液に遠心分
離し、濃縮液は系外に排出して清澄液を再び重力沈降タ
ンクに戻し繰返し沈降分離操作を施すことで構成される
。これらの操作の組合せにより従来法では得られなかっ
た高回収率の清澄液を得ることができる。

以下に本発明を具体的に説明する。芳香族系溶剤と混合
した石炭系油を重力沈降タンクに導入する。導入点はＨ
を重力沈降タンクの液面高さとしてタンク底部から０．
１　Ｈ−０，５Ｈの位置が好ましい。０．１Ｈよりも低
いとアンダーフロー液中の不溶性物質の濃縮率が低下す
るためであり０．５Ｈよりも高いとオーバーフロー液の
不溶性物質の除去率に悪影響を及ぼすからである。

重力沈降により不溶性物質が濃縮されたアンダーフロー
液は、遠心分離機に導く。この遠心分離機は、濃縮され
たアンダーフロー液中の不溶性物質を遠心分離によって
さらに濃縮して不溶性物質濃縮液とした後、系外に排出
するためのものである。このためには横型デカンタ−型
のものが好ましい。この型のものは清澄液の清澄度につ
いては所要レベルのものは得られないが、濃縮分離は閉
塞現象を起こすことなく円滑に行われ、しかも濃縮度は
経済的ｔども満足できる十分なものになることと、濃縮
の際に大部分の不溶性物質を遠心分離した比較的清澄度
の低い清澄液は再静置することによって原液と同程度の
清澄液になることのふたつの利点がある。

遠心分離によって得られた清澄液は、全量を重力沈降タ
ンクに循環させる。この清澄液の重力沈降タンクへの導
入点は、正しくは重力沈降タンクにおける不溶性物質濃
度が清澄液の不溶性物質濃度と等しい位置とすべきであ
るが、重力沈降タンク内において不溶性物質は明らかな
界面を形成して全体−団となって沈降し、しかも界面下
部の沈降層においては濃度がほぼ一定となっているので
、当初の石炭系油と芳香族系溶剤との混合供給液と混合
し重力沈降タンクに供給しても差しつかえない。その際
アンダーフロー液抜き出し量対混合供給液の重量比は約
ｌ：１〜５：１の割合で行うことが好ましい。この範囲
内では、重力沈降タンク内での不溶性物質の蓄積を防ぐ
と共に重力沈降タンク内の不溶性物質の濃度を低く維持
できる。また、この範囲外ではアンダーフロー液抜き出
し量゛　　が少ない場合は重力沈降タンク内での不溶性
物質の蓄積が起り、アンダーフロー液抜き出し量が多い
場合は対流による撹乱によって分離不良となる。

一方、オーバーフロー液量は不溶性物質の沈降速度から
決められるもので、その最大量は次式で推定される。

Ｆｍａｘ　−ｒＲ−ＶＸ　１０　　　（Ｉｎ　／Ｈ）　
　　　・・・（１）Ｒ＝円筒型重力沈降タンクの半径（
ｍ）■＝その条件における不溶性物質の沈降速度〔關／
Ｈ） オーバーフロー液量がこの最大量Ｆｍａｘ以下であれば
、オーバーフロー液中の不溶性物質は殆ど完全に除かれ
る。ここで不溶性物質の沈降速度Ｖｔｇ／Ｈは、同種の
芳香族系溶剤かつ同−溶剤比（芳香族系溶剤／石炭系油
重量比）の条件で、実験室において予め測定しておく必
要がある。また重力沈降タンクの液面高さＨは、円筒型
タンクの場合はその直径をＤとすると一般に約０．５Ｄ
〜約ＮＯＤである。この範囲外では、０．５Ｄより小さ
い場合は不溶性物質の分離不良を起し、ＩＯＤよ　　　
１り大きい場合は大容量の重力沈降タンクとなるからで
ある。重力沈降の条件としては特に加温、加圧の必要は
なく、常温、常圧にて行うことができ使用する芳香族系
溶剤は、平均沸点が８０℃以上で、５容量チ留出温度が
１５０℃未満かつ９５容量チ留出温度が２ｉ１１０　’
Ｏ未溝のものである。この範囲以上の高沸点芳香族系溶
剤においては実用的な沈降速度が得難いので本発明では
使用しないことが好ましい。この条件に合ったタール系
分留油としては、ガス軽油、タール軽油、タール中油が
ある。そして、芳香族系溶剤を使用する限りにおいては
、オーバーフロー中の芳香族系溶剤を蒸留分離回収して
得られた回収溶剤を繰り返し使用しても、石炭系油中の
不溶性物質の沈降を促進する効果が変化することはない
。

使用する芳香族系溶剤の量はその沸点範囲と出発原料の
石炭系油の性状によって異なる。当然のことながら、溶
剤回収工程を含めた全プロセスの運転コストは溶剤比に
より大きく影響を受けるので芳香族系溶剤の使用量は必
要最小限とすべきである。一般には芳香族系溶剤対石炭
系油の重量比は約０．５：１〜約３＝１で、好ましくは
約０．１５　：１〜約１．５　：　１である。これらの
範囲外で溶剤使用量を多くした場合は不経済であり溶剤
使用量を少なくした場合は重力沈降タンクにおいて不溶
性物質が排出されずにタンク底部に蓄積する結果となる
。本発明に好ましい沸点範囲の５容量チ留出温［８０℃
かつ９５容ｔｓ留出温度２００℃のガス軽油を用いる場
合は、芳香族系溶剤対石炭系油の重量比が約０．８　：
　１〜約１．２　：　１が特に有効である。

次に本発明を図面に基づき説明する。図において、重力
沈降タンク１には石炭系油と芳香族系溶剤の混合供給液
の導入管７と不溶性物質を除去したオーバーフロー液の
抜き出し管８およびアンダーフロー液の抜き出し管９を
設ける。石炭系油と芳香族系溶剤をそれ、ぞれ供給管５
詔よび６にて一定重量比率で連続供給し、連続混合器４
にて均一な混合供給液とする。この混合供給液は、混合
供給液導入管７で重力沈降タンクｌに導く。そして混合
供給液は導入管７によって、重力沈降タンクの底部から
高さＨｆｅｅｄで示される位置において重力沈降タンク
１内に導入する。

混合供給液は重力沈降タンク１内で沈降分離によって不
溶性物質を含まぬオーバーフロー液と不溶性物質が濃縮
されたアンダーフロー液とに分けられる。前者は、芳香
族系溶剤と不溶性物質を含まない精製油とに分離するた
めに、オーバーフロー液抜き出し管８から次の工程に抜
き出す。後者は、アンダーフロー液抜き出し管９から％
メ純へ叉へへ鷹椀翫母を管へかへポンプ３によって遠心
分離機２に導入する。

遠心分離機２ではアンダーフロー液中の不溶性物質をさ
らに濃縮分離して不溶性物質の濃縮液を管１０１こて系
外に排出する。遠心分離機で得られる清澄液は混合供給
液と共に導入管７にて重力沈降タンク１に導き、同様の
沈降分離を繰り返す。

オーバーフロー液量は石炭系油と芳香族系油の供給総量
を変更することによって調整される。

（実施例） 石炭系油としてコールタールを、芳香族系溶剤としてガ
ス軽油（石炭系、沸点範囲＝５容量係留出温度８２℃か
つ９５容ｔ％留出温度１９２”０、平均沸点８７℃）を
使用した〇 主要機器の重力沈降タンク１は直径Ｄ　＝　１０．６ｍ
１液面高さＨ＝１０ｍ、供給高さＨｆｅ！ｅｄ＝５ｍの
円筒型タンクであり、遠心分離機２には回転数＋、ｏｏ
ｏｒｐｍ、遠心効果３，２００Ｇのデカンタ−型遠心分
離機を使用した◇コールタール中において固形分として
存在する不溶性物質の含有量はキノリンネ溶分含量とし
て示される。本実施例ではキノリンネ溶分含ｉ４．９重
ｆ％のコールタール２．２ｔ／Ｈとガス軽油２．３ｔ／
Ｈとをそれぞれ管５および６を通じて供給し、連続混合
器４にて混合後、管７を通じて重力沈降タンクｌに導入
し常温常圧にて沈降分離を行なった０この時のガス軽油
対コールタールの重量比は１．０５　：　１となる。

アンダーフロー液ｉ４．５ｔ／）］を遠心分離機２で処
理することにより、キノリンネ溶分含量約２７重　１量
係の不溶性物質濃縮液０．４ｔ／）Ｉを系外に排出する
と共に、遠心分離後の清澄液全量を管７を通じて重力沈
降タンクに再導入し沈降分離を繰り返した。

一方、重力沈降タンクの上部からはキノリンネ溶分含量
０．０１重重量風下のオーバーフロー液４．１ｔＡを連
続的に得た。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、沈降分離と遠心分離を組合わせ
たので、高回収率の清澄液を得ることができる。しかも
重力沈降タンク内の不溶性物質は常に希薄濃度に維持す
ることができるので、実用的な分離速度で所望の不溶性
物質を得ることができる０回収された清澄液および芳香
族系溶剤はそれぞれ再循環および再利用できるので経済
的である。このようにして得られた不溶性物質を含まな
い精製油は、針状コークス、炭素繊維などの高級炭素材
料の原料として有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例に用いる装置の構成を示す線図で
ある。 １・・・重力沈降タンク　　２・・・遠心分離機８・・
・ポンプ　　　　　　４・・・連続混合器５・・・石炭
系油供給管　　６・・・芳香族系溶剤供給管７・・・混
合供給液導入管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、不溶性物質を含む石炭系油と平均沸点８０℃以上で
   ５容量％留出温度１５０℃未満かつ９５容量％留出温度
   ２３０℃未満の芳香族系溶剤との混合液を重力沈降タン
   クに導入し、重力沈降により不溶性物質を含まないオー
   バーフロー液と不溶性物質が沈降濃縮したアンダーフロ
   ー液とを分離し取出す工程と、該アンダーフロー液を遠
   心分離機により遠心分離し、遠心分離した不溶性物質の
   濃縮液を系外に排出すると共に、遠心分離後の清澄液を
   再び重力沈降タンクに導入し繰り返し使用する工程とか
   ら成る石炭系油中の不溶性物質の連続的分離方法。