JPS61250096A - 低級炭乾燥方法及び装置 - 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】 本発明は、低級炭を流動化してスチーム乾燥する方法と
装置に関する。

米国におけるリグナイト（褐炭：　１１ｇｎ１ｔｅ）及
び亜瀝青炭（ｓｕｂｂｉｔｕｍｉｎｏｕｓ　ｃｏａｌ）
の埋蔵量は１兆トンを超えるものと推定されており、そ
のうち、実証されている埋蔵量は、現在、２５００億ト
ンである。このおびただしいエネルギー源の大部分は、
米国西部の人口希薄地域及びメキシコ湾に臨む諸州に埋
蔵されている。そして、この埋蔵石炭の多くは、地表面
近くにあり、低コストで露天採掘されることができる。

１９６０年においてはリグナイト及び亜瀝青炭の生産は
国家的な見地からは重要ではなかった。現在では、これ
らの低級炭は、米国の年間生産量９億トンの約２５９６
を占める。米国でリグナイト及び亜瀝青炭の生産が行な
われるようになったのは最近の１０年間である。

低級炭は、イオウの含有量が比較的低い。

イオウ含有量が低い結果、一般に、大気中への燃焼生成
物の排出に関する法的規制を満たすのが容易である。採
掘されたリグナイトのイオウ含有量は０．３９６乃至１
重量％の範囲にあり、多くの場合、約０．７重量％であ
る。このことは、瀝青炭のイオウ含有量が１．２重量％
乃至３．５重量重量箱囲にあることと比較すると好まし
い。

リグナイト及び亜瀝青炭の使用にたちはだかる一つの大
きな障害は、水分含有量が高いことである。米国で採掘
されるリグナイトの水分含有量は２５重量％乃至４５重
量％の範囲にある。水分含有量が高いために、石炭の発
熱量が低く、取り扱い上の問題があり、また、輸送コス
トを高い。これらの理由により、低級炭を乾燥する経済
的な方法に大きな関心が寄せられている。

リグナイト及び亜瀝青炭は、三つの態様で水分を保有し
ている。先ず、これらの低級炭は、表面水（ｓｕｒｆａ
ｃｅ　ｗａｔｅｒ）を保有する。湿式の清浄工程後に存
在すると考えられる表面水の量は、粒径が小さくなるに
したがって増加する。約１／４インチ（０，６ｃｍ）の
粒径に破砕された石炭は１０乃至１５重量％の表面水な
保有するが、２８メツシユの粒径に破砕されたときには
表面水は総重量の４５９６にも達することがある。表面
水の除去は非常に容易であり、このための工程は一般に
脱水（ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ）と称される。

低級炭（特にリグナイト）は、また、炭素質繊維間の空
隙に水分を保有する。この空隙に保有される水分は、既
に表面水が除去されたりブナイトの重量の４５重量％に
達することもある。リグナイト及び亜瀝青炭は、同じ粒
径を有するが発熱量が高い他の石炭に比べで、表面水除
去後もかなりの量の水を保有し、このように多量の空隙
水（ｔｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｗａｔｅｒ）の存在が低
級炭の特徴である。空隙に保有されている水分を除去す
る工程は、乾燥（ｄｒｙｉｎｇ）と称される。空隙水は
、石炭繊維間の小孔の中に保有されるいるので、機械的
手段により除去するのは容易ではない。°現存の熱的な
乾燥法は、過度にエネルギーを消費し、従って、低級炭
は一般にそのまま輸送され実質的に乾燥することなく燃
焼させられている。

低級炭が水分を保有する別の態様は、炭素質繊維内の微
小な密閉孔内に水分が含まれることである。それらの孔
は互いに連結されてはいないので、この水分を除去する
ことは極めて困難であり、熱的な方法が唯一の手段であ
る。かくして、この水分は、結合水（ｂｏｕｎｄｗａｔ
ｅｒ）と称されている。結合水は、すべての品質の石炭
の僅か数＊を構成するにすぎず、従って、除去する必要
も高くなく、また、これを除去する経済的な手段も存在
しない。

前述したように、表面水の除去は脱水と呼ばれる。多く
の場合、脱水は機械的方法により行なわれる。そのよう
な方法としては、シェイカースクリーンを用い、石炭−
水分から成るマトリックス（母体）を連続的に破壊して
重力により石炭層から水分を流出させる方法がある。遠
心分離も低級炭を脱水するのに使用される。表面水を除
去する更に別の手段は、真空濾過である。真空濾過にお
いては、石炭の層を通して空気を吸引し、該空気と共に
水分を引出す。真空濾過は、振動法及び遠心分離法と併
用することもできる。表面活性剤を添加して水分の表面
張力を低下させたり、熱を加えて温度を上昇させること
により表面張力と粘土の双方を低下させることにより、
脱水を促進することできる。超音波を用いると、微細な
石炭粒子の脱水が助長されることも判明している。

熱的な脱水法は、石炭層に加熱空気や燃焼生成物を吹込
むことから成る。スチームが多量の非凝縮性ガスと混合
されるときには、蒸発潜熱を回収することは実用的では
ない。従って、現存する熱的脱水法は非経済的であり多
用されてはいない。

低級炭粒子内の空隙に保有されている水分は、石炭の発
熱量には寄与しない。むしろ、発熱の点から言えば、該
水分は、蒸発のための熱を吸収するので有害である。湿
分の多い石炭は寒冷下の貯蔵中に凍結することがあり、
また、石炭と共に不必要な水分が積み込まれることにな
るので輸送コストが高くなる。以上の理由により、さら
に、低級炭は国家的に最も重要な化石エネルギー源の一
つとなっているために、空隙水を除去する方法の開発に
対する関心が大きくなっている。前述したように、この
水分の除去は乾燥と称され、これに対して、脱水とは表
面水の除去に対して適用される。現在、米国において、
リグナイト及び亜瀝青炭の乾燥は殆ど行なわれていない
。

高級炭から少量の水（数重量亀）を除去するのに用いら
れてきた技術をリグナイト及び亜瀝青炭に適用できない
かということが検討されたのは勿論である。それらの技
術は、空気や燃料生成物のような加熱ガス流°に石炭粒
子を接触させるという考えに基づく。回転ドラム内で石
炭粒子を転勤させ該ドラムに加熱ガス流を通すこと、及
び石炭粒子の層を加熱ガス流により流動させることが、
高級炭を乾燥するのに用いられてきた二つの方法である
。しかしながら、二つの因子により、低級炭を乾燥する
方法としてはこれらの方法は不　　−充分なものである
。先ず、乾燥生成物の単位重量当たりに蒸発させられべ
き水分の重量は、高級炭よりも低級炭の場合の方がはる
かに大きい。高級炭に比較すると、低級炭を使用する場
合の全体的な経済性は、乾燥工程の経済性に大きく左右
される。さらに、上述したような従来型乾燥装置の稼動
効率は、熱的な見地からよくない。この理由は、スチー
ム／加熱ガスから成る排出ガス中のスチームの分圧が低
（、蒸発潜熱の回収が困難であるからである。かくして
、低級炭を乾燥するのに消費されるエネルギーは、乾燥
後の生成物の発熱量の１０９６を超えている。

現存する熱的乾燥装置が、リグナイト及び亜瀝青炭の乾
燥に適していない第二の理由は、これらの石炭は、高級
炭に比べて、乾燥が充分に進行すると自然発火し易くな
ることである。低級炭は揮発成分の含有量が多いので、
空気中の反応性は品質が低下するにしたがって大ぎくな
る。乾燥リグナイトの微粒子には、遊離酸素を含有する
高温雰囲気下に爆発するという重大な危険性がある。

現在検討されている他の新しい乾燥装置は、いわゆる熱
水式（ｈｏｔ　ｗａｔｅｒ）乾燥装置である。この乾燥
装置においては、リグナイトを水と混合してスラリーを
形成した後、液体状態を保持するのに充分な圧力下に（
約２２００ｐｓｉ）約６５０°Ｆ　（３４３℃）におい
て該スラリーを加熱する。高温下においてはリグナイト
中のカルボキシル基が分解して二酸化炭素が形成される
。このＧＯ２が、空隙から多量の水分を排出する。石炭
粒子の表面に存する親水性のカルボキシル基は疎水性の
炭化水素基に置換される。このような作用と毛細管作用
があいまって、系が冷却され脱圧されたときに空隙内に
水分が再侵入するのを妨げる。試験データによれば、こ
の種のシステムは、リグナイトの水分含有量を約１０重
量零まで減少させることができる。しかしながら、操作
温度と圧力が高いために、商業的規模の装置を設計する
のは実際には困難である。

機械的方法は脱水には優れているが、乾燥（すなわち、
空隙に保有された水分の除去）を実施する必要があると
きには熱的方法に劣る。しかしながら、機械的乾燥方法
に関する幾つかの試みもある。この点に関し、遠心加速
度を５　Ｘ　　１０’　　フィート（１２７ｍ）／秒２
（脱水装置に用いられる最大値の２倍）にして遠心操作
を行なうと、１フイートの深さのりブナイト層の水分含
有量が１分間で４５零から１０９６に減少すると推定さ
れる。不都合なことに、これは１７０００　ｐｓｉ　（
１１９０ｋｇ／ｃｍ２）　　に近いフープ応力を生じさ
せる。この応力は、低合金鋼の許容限界に近い。

超音波圧縮波により他の機械的乾燥方法、例えば、遠心
分離、真空濾過及び加圧式除去を促進させることにも関
心が寄せられている。しかしながら、この技術は、未だ
初期的段階にあるにすぎず、低級炭の乾燥について最終
的にどのような役割を果たすかという予測は推測の域を
超えていない。

本発明の目的は、低級炭から空隙水を効率良くかつ安全
に除去する乾燥装置と乾燥方法を提供することにある。

かくして、本発明に従えば、空隙水を含有する低級炭を
乾燥する装置において、固形体より成る複数の流動層を
形成する手段と、一端から固形体である低級炭を通過さ
せるための手段と、通過後の低級炭を他端から排出する
ための手段とを有する密閉容器、密閉容器内の流動層形
成位置に延びる伝熱管、密閉容器内にスチームを導入し
、該スチームを低級炭に対して向流式に密閉容器内を流
通させて複数の流動層形成位置のそれぞれにおいて低級
炭を流動化し、該低級炭から空隙水を除去して複合スチ
ーム流を生成する、密閉容器の他端に設けたスチーム注
入手段、複合スチーム流を密閉容器の一端から排出する
手段、密閉容器から排出された複合スチーム流を通すこ
とにより部分凝縮して、密閉容器内の低級炭から除去さ
れた水分に実質的に等しい量の凝縮水を除去する部分凝
縮手段、凝縮水が除去された後スチーム流を加熱し、こ
の加熱後のスチームをスチーム注入手段を介して密閉容
器に戻す手段、加熱された流体を伝熱管に通して、流体
と低級炭との間で熱交換を行なわせ、低級炭を加熱する
と共に流体を冷却凝縮する手段、熱交換後の冷却流体を
複合スチーム流部分凝縮手段に通して部分凝縮する手段
、及び複合スチーム流の部分凝縮手段を通過した後の冷
却流体を圧縮して加熱し、加熱さらに、本発明は、空隙
水を含有する低級炭の乾燥方法であつて、密閉容器の一
端に低級炭を導入して該密閉容器を通過させ、密閉容器
内の他端に過熱スチームを注入して、低級炭に対して向
流式に流通させ、注入スチームにより密閉容器内で低級
炭を流動化して複数の流動層を形成し、密閉容器内の流
動層を形成している流動化低級炭を加熱して、該低級炭
から空隙水を除去すると共に複合スチーム流を生成し、
密閉容器から複合スチーム流を排出し、さらに水分が除
去された低級炭を以下余白 本発明は、低級炭を乾燥する装置と連続法を提供するも
のであり、ここで、「低級炭」とは、固体炭素質燃料で
あって、その水分含有量が２５重重量％超える燃料を指
称するのに用いられている。そのような低級炭の例とし
ては、リグナイト、ビート（泥炭）及び亜瀝青炭が挙げ
られ、これらは、表面水、空隙水及び結合水として水分
を含有している。簡単のために以下の説明はリグナイト
について行なうが、本発明は他の低級炭の乾燥にもあて
はまる。本発明に従って低級炭の乾燥を行なうと、残存
水分含有量は低級炭の重量を基準にして５重量％よりも
小さくなる。

本発明の理解を容易にするため、次に、図面に示す好ま
しい実施例に沿フて本発明を説明する。

第１図には、本発明の装置１が示されており、この装置
は、加熱流体としてメタノールを使用するものであり、
竪型配置の円筒状容器である密閉容器３を有する。表面
水が除去され〜粉砕されたりブナイト（好ましくは、直
径０．３乃至０．８５ｃｍ）が、ホッパから、圧縮スク
リュー７を介して容器３の一端９内に供給される。リグ
ナイトは容器３の通過中に後述するように乾燥して、容
器の他の端１１から、例えば圧縮スクリュー１３により
排出される。密閉容器の一端９と他端１１との間には、
互いに隔置された複数の多孔プレート（穿孔プラットホ
ーム）１５が設けられ、これらのプラットホームは、図
に示すように、密閉容器３の内径の一部を横切するよう
に延びており、また、隣接し合うプラットホームは互い
に容器３の内壁の反対側から延びている。図に示すよう
に、スクリュー７に最も近い穿孔プラットホーム１５ａ
は、圧縮スクリューと同じ容器の側から延び、また、該
１５ａの下方にあり隣接しているプラットホーム１５ｂ
は容器の反対側から延びており、さらに、もう−う隣り
のプラットホーム１５ｃは、容器に対してプラット１５
ａと同じ側から延びている。プラットホーム１５ａ、１
５ｂ及び１５ｃがこのように配置されていることにより
、容器３の一端９から他端１１までリグナイトの曲線状
の流れが生じる。穿孔プラットホーム１５ａ、１５ｂ及
び１５ｃに隣接して内部排出ホッパ１７がスクリュー機
構１９とともに設けられて、リグナイトを一つのプラッ
トホームから最も遠いプラットホームまで輸送し、最後
に排出用圧縮スクリュー１３に送り、乾後されたりブナ
イトを２１から排出して燃料として使用することになる
。

密閉容器３の底部にはスチーム注入手段２３が設けられ
て該容器内に加圧スチーム２７を注入する。スチームは
容器内を通って上昇し容器３の頂部３１にある出口２９
から排出される。容器３内には、多孔プレート１５ａ、
１５ｂ及び１５ｃの上方にそれらのプレートに近接して
伝熱管３３が配置され、これらの伝熱管を流体が流れる
ようになっている。密閉容器内に導入されたリグナイト
は・各多孔プレート１５ａ、１５ｂ及び１５０上におい
てリグナイトの層３５を形成し、容器３内におけるリグ
ナイトの通過に際してその多孔プレートが伝熱管３を保
護する。注入手段２３を通って加圧空気が注入されるが
、この加圧空気がリグナイトの流れに対して向流式に容
器内を通過して、リグナイト層３５を流動化し、層３５
内のりブナイトと伝熱管３３との間に良好な接触関係が
生じる。リグナイト粒子が運動することにより、リグナ
イト粒子及びその周りのスチームが伝熱管３３と良好に
接触する。第１図には、３つの穿孔プラットホーム、従
って３つのリグナイト流動層３５が形成される場合が示
されているが、多孔プレートの実際の数、即ち流動層の
実際の数を変えてもよい。但し、流動層は複数個設ける
のが好ましい。一つの層からその下方にある隣接層への
りブナイトの排出は、スクリュー機構２１の速度によっ
て調節される。

この多段流動層式乾燥装置の重要な特徴は、スチームが
密閉容器を通って上昇し順次湿分の多くなっている粒状
物質に出会うにしたがって、流動化に用いられるスチー
ムの流量が増加することである。例えば、多孔プレー　
ト１５　ｃ上にある最下層３５を、形成する最も乾燥さ
れたリグナイトは、再循環後のスチーム流２７によって
流動化されるのに対して、多孔プレート１５ｂ上にある
高位の層３５の湿分が多い粒子は、再循環後のスチーム
及び最下層から蒸発によって生じたスチームの両者によ
フて流動化される。同様にして、多孔プレート１５ａ上
にある第一段の層３５の最も湿分の高いリグナイトは、
再循環後のスチーム流及び下方にあるすべてのりブナイ
ト層から蒸発した水分の合計によって流動化される。こ
のような構成は流動化の観点から非常に好まいしい。

多孔プレート１５ｃ上にある最後の乾燥層に一定時間滞
留した後、リグナイト粒子は、圧縮スクリュー１３によ
って乾燥容器から送り出される。該スクリューは、最後
の乾燥層の設定レベルを維持するのに充分な速度で回転
する。

複合スチームは、出口２９を通って密閉容器３を出た後
、ライン３７を通り固形分分離装置（例えば、サイクロ
ン式分離装置３９）に入る。ここで「複合スチーム」と
いう語は、密閉容器から排出されたスチームであって、
流動化及びリグナイト加熱のために注入されたスチーム
とりブナイトからの水分の蒸発によって生じたスチーム
とから成るものを相称する。この複合ガスは少量の空気
及びリグナイトから蒸発した他のガスを伴い大部分がス
チームである。複合スチーム中には幾分かのりブナイト
の細粒が存在するが、密閉容器３の最上層プラットホー
ム１５ａは最も湿分の高いリグナイトによって占められ
ているため、細粒の流出は制限される。リグナイトの細
粒はサイクロン式分離装置３９に集められ、排出ホッパ
４１に落下する。該細粒は、圧縮スクリュー４３により
ホッパ３１から系外に排出される。

複合スチームはサイクロン式分離装置から流出して、部
分凝縮され、加熱後、その一部が密閉容器３に再循環さ
せられる。すなわち、複合スチームは、サイクロン式分
離装置３９からライン４５を通って、密閉容器から成る
部分凝縮器４７に入り、該部分凝縮器４７において、低
級炭から除去された水分に実質的に等しい重量のスチー
ムが冷却管４９との接触によって凝縮させられる。凝縮
されなかったスチームは熱交換器４７及びライン５１を
通りフィルタ５３に至る。側流式の全面凝縮装置を用い
ずに複合スチーム流の全てを部分凝縮器に導く理由は、
３つの態様にしたがって質量速度が増加することにより
、凝縮の熱伝達係数が向上するからである。先ず、質量
速度が大きいと、凝縮膜がそれだけ薄く高速になる０第
二に、質量速度が大きいときには、空気のような非凝縮
性ガスが熱移動及び物質移動に与える悪影響が少なくな
る。第三に、部分凝縮器４７の管壁上に汚染膜が形成す
る傾向は、質量速度が増加するにしたがって少なくなる
。ここで注目すべきことは、管側の凝縮が好ましいのは
シェル管式熱交換器においては、管の孔を掃除する方が
その外表面を掃除するよりも容易なためである。

図においては好ましい部分凝縮器として冷却管４９を有
し２つのバスを備える管側凝縮式の凝縮器４７が示され
ているが、その理由は、第一のバス５５を通過後に流れ
から凝縮物に（これには汚染物が含まれていることがあ
る）を分離することができるからである。

このようにすると、第二のバス５７における伝熱特性が
向上する。凝縮物（水）は、部分凝縮器４７の入口／出
口ヘッド６１及びリターンヘッド６３の下部に設けられ
たホットウェル５９に集められる。凝縮水はライン６５
を通って部分凝縮器４７から排出され、また、排出バル
ブ６９を介して系外に排出される前に熱交換器６７にお
いて冷却される。

サイクロン式分離装置３９でリグナイト細粒を捕獲しよ
うとしてもその幾分かは部分凝縮器４７に入ることが考
えられる。部分凝縮器４７はこのような粒子の分離装置
として機能し、このために、ホットウェル５９の底部に
スリット７１が形成されている。このスリットは、排出
バルブ７５を有するライン７３を介して取り外される。

未凝縮の再循環用スチームは、ライン５１を介して部分
凝縮器４７を出た後、フィルタ５３及びライン７７を通
ってブロワ−（送風器）７９に至る。フィルタ５３の必
要性は、サイクロン式分離装置３９の効率及び部分凝縮
器４７の分離効果に依存する。ブロワ−７９の羽根への
付着を防止するためにはリグナイト細粒は少量であるこ
とが必要である。ブロワ−７９が再循環スチームに付与
する運動量の増加は・再循環路の抵抗に打勝ちかつ密閉
容器内で蒸発されるスチームを加速するのに必要な程度
である。

再循環スチーム流は、ブロワ−７９を出た後、ライン７
９を介して熱交換器８３に至り、該熱交換器において、
過熱される。加熱後の該スチームはライン８５を通って
密閉容器３の注入手段２５に戻る。

第１図には、密閉容器３の伝熱管３３に加熱された流体
を通するための手段（これは本質的にヒートポンプであ
る）が図示されており、ここでは熱メタノールが用いら
れる。ライン８７からのメタノールは、分配ヘッド８９
に供給され、分枝ライン９１にそれぞれ分配され、該分
枝ラインが伝熱管９１に連結されている。メタノールの
熱は伝熱管３３を介し密閉容器３３のリグナイトに伝熱
され、この結果、メタノールの凝縮が起こる。凝縮した
メタノールは、ライン９３を通って収集ヘッダ９５に至
る。その後、冷却されたメタノールがライン９７を通っ
て膨張バルブ９９に導かれて膨張することにより脱圧さ
れ、この結果束じる二相（蒸気相及び液相）の流体が、
液レベルの上方にある部分凝縮器４７のシェル側１０１
に入る。部分凝縮器において熱交換が行なわれることに
より、複合スチームは冷却かつ部分凝縮され、他方、メ
タノールは蒸発する。生じたメタノール蒸気は、ライン
９７からの液体のメタノール蒸気分と一緒になってライ
ン１０３を通って排出され、他方、液状メタノールは、
部分凝縮器内の冷却管４９を満たしている自然循環プー
ルに落下する。ライン１０３からのメタノール蒸気はコ
ンプレッサ（圧縮機）に送られる。このコンプレッサは
、好ましくは、圧縮工程１０７と１０９を有するような
二工程遠心コンプレッサ１０５である。この代わりに、
スクリューコンプレッサを用いてもよい場合もあり、ま
た、非常に大型の乾燥装置においては軸流コンプレッサ
を用いることもできる。１ｏ７における最初の圧縮工程
後、メタノールは、ライン１１１を介して、２つの圧縮
工程間に設けられた過熱低減器１１３に導かれる。この
過熱低減器は、好ましくはスプレー蒸発器であり、流量
制御バルブによって流量を制御しながらライン９７及び
ライン１１５を介して液体を吸引する。圧縮工程間で過
熱低減を行なう別の手段（図示しない）においては、熱
交換器８３に類似しかつ該熱交換器８３の上流に配置さ
れた熱交換器内の再循環スチームとメタノールが熱交換
を行なうようにすることが必要である。過熱低減器から
のメタノールはライン１１９を通って排出され、二工程
式コンプレッサ１０５の第二の圧縮工程１０９に供され
る。第二工程１０９において更に圧縮された後、メタノ
ールはライン１２１を通って熱交換器８３に運ばれ、こ
の熱交換器において、流動化再循環路の再循環スチーム
流に熱を伝達することによりメタノールは過熱低減され
、また、該再循環スチームは密閉容器３に戻すために過
熱される。

加熱メタノール蒸気は、その後、ライン８７に排出され
て、密閉容器３の伝熱管３３内の伝熱流体として再使用
される。

部分凝縮器の人口／出口ヘッドのスチーム出口ヘッドは
、スチーム再循環路全体の中でも最も高濃度の非凝縮性
ガスを含有する。系からそのような非凝縮物を分離し除
去するために、小型で垂直に配置された凝縮器１２３が
ライン１２５を介してスチーム戻し用ヘッド６１に連結
されている。かくして、非凝縮物は、バルブ１２９を有
するライン１２７を通って系外に排出される。

密閉容器から最大限に空気を排除しなければならないの
で、該密閉容器は１〜３気圧、好ましくは１〜２気圧の
正圧化に操作される。この１〜２気圧という圧力は、水
の飽和温度が１２１乃至１３５℃であることに対応する
。

部分凝縮器における蒸発温度は、密閉容器の複合スチー
ム温度よりも充分に低くて、部分凝縮器での熱移動に必
要な充分な温度差が得られるよにしなければならない。

このためには、約８℃の温度差が好ましい。このことは
、複合スチーム温度が１２１乃至１３５℃であることを
考慮すると、蒸気流体の温度が１１３乃至１２７℃であ
ることを意味する。

良好な速度で乾燥を行なうためには、作動流体の凝縮温
度は、密閉容器内の水の飽和温度よりもできるだけ高く
しておくべきである。製造コスト、作動流体の安定性、
及び機器の制約を考慮すると、加熱剤としてメタノール
を使用するときには、この温度差は約５０℃と考えられ
る。このことはメタノールの凝縮温度が１７１乃至１８
５℃であることに対応する。第１図に示されるシステム
においては、リグナイト層に５０℃の温度が充分に得ら
れる。かくして、第１図において、例えば、ライン８５
を通って密閉容器３に入る温度は１６０乃至１７０℃で
あり、伝熱管３３内のメタノールの温度は飽和圧力下１
７１乃至１８５℃であり、また、ライン３７を介して密
閉容器を出る複合スチームの温度は１２１乃至１３５℃
となる。

以上説明した場合においては、密閉容器の伝熱管内の加
熱流体としてメタノールを使用しているが、他の流体、
例えば、水、ヘキサン、チオフェン等の伝熱に好適な物
質を用いることもできる。

第１図に示す装置において、密閉容器の伝熱管３３内の
加熱流体として水を使用するときには、操作温度は上述
の場合と異なることもある。伝熱管内のスチームの温度
は、密閉容器内のスチームの温度よりも少なくとも１５
℃高くすべきであり、１７５乃至１８５℃となる。密閉
容器３の伝熱管３３内の伝熱体として水（スチーム）を
使用する部分凝縮器４７の前後における温度差は、メタ
ノールを使用する系における値とほぼ同等か、または幾
分小さくなるが、この理由は水の熱伝導度が優れている
からである。しかし、部分凝縮器のシェル側に水が使用
される場合には、部分凝縮器４７のシェル側の凝縮スチ
ームと容器３内のスチームとの間の温度差が小さくなる
ように選ばなければならないこともある。その理由は、
ある所与の温度差に対して、スチームコンプレッサは、
メタノールコンプレッサよりも羽根の先端速度を大きく
することが必要となるからである。したがって、温度差
が同じ場合には、スチームを用いる系については三工程
式のコンプレッサ１０５が必要となり、系のコストが変
わることもある。メタノールを用いる系とスチームを用
いる系との他の相違は、メタノールの最大許容温度（こ
の温度より高くなるとメタノールが分解する）が約２０
５℃であることに起因する。すなわち、熱は凝縮流体か
ら蒸発流体へと移動し、それらの流体の圧力は飽和温度
により決まるので、メタノールを用いる場合には系全体
の圧力に限界が存する。これに対して、スチームには温
度に関する実用上の限界は無い。したがって、スチーム
を用いる系において圧力を高くすると、圧力容器及びコ
ンプレッサは小さくなる。勿論、コストの点から言えば
、圧力が高くなると容器の壁は厚くなる。

第２図には、本発明に従う装置の別の実施例２０１が示
されており、この実施例においては、密閉容器３の伝熱
管３３内の流体用の第二の流体再循環路を用い、スチー
ムと組合わせて低級炭を乾燥するようになっている。

第２図において、密閉容器３とその構成部品、及び、密
閉容器３内のりブナイトを加熱するためのスチーム再循
環システムは、第１図に示す場合と同じであり同一の参
照番号を付している。乾燥装置２０１の前述した乾燥装
置に対する相違は、第二の流体再循環路を採用して、伝
熱管３３を通過したスチームを加熱し、また、部分凝縮
器４７の複合スチームの冷却後、該流体を再加熱するこ
とにある。

第２図において、リグナイトを加熱する流体としてスチ
ームを用いる場合、密閉された熱交換凝縮器２０５内に
含まれる水源２０３からスチームが供給され、ライン２
０７を通って分配ヘッダ２０９に送られる。この加熱ス
チームは、分校ライン２１１のそれぞれに分配され、こ
の分校ラインが密閉客器３内の伝熱管３３に連結してい
る。密閉容器３内のりブナイトに熱が移動すると、スチ
ームの凝縮が起こり、生じた水はライン２１３を通って
収集ヘッダ２１５に流入する。収集ヘッダ２１５と密閉
容器２０５との間のライン２１９にあるポンプ２１７が
凝縮水を密閉凝縮器２０５内の水源２０３に戻して、再
加熱と再循環に供されるようにする。第二の流体再循環
路（例えば、メタノール再循環路）は、水源２０３を加
熱するのに用いられ、このため、メタノールが伝熱管２
２１を流通するようになっている。密閉凝縮器２０５は
、シェル管式凝縮器の管側においてメタノールを凝縮さ
せ、他方、シェル側２２５において水を蒸発させるよう
になっている。凝縮器２０５からの凝縮メタノールは、
ライン２２７を通って膨張バルブ２２９に送られて脱圧
され、この結果生じる二相（蒸気相及び液相）流は、部
分凝縮器４７のシェル側２３１に液レベルよりも高くな
るように入る。該部分凝縮器において複合スチームとの
熱交換が行なわれ、複合スチームが冷却され、部分凝縮
メタノールが加熱される。メタノール蒸気はライン２３
３を介して排出され、複数の圧縮工程２３７及び２３９
を備えるコンプレッサ２３５に送られる。２３７におけ
る第一の圧縮工程後、メタノールは、ライン２４１を介
して、圧縮工程間の過熱低減器の２４３に導かれる。過
熱低減器の２４３は、ライン２２７から凝縮メタノール
を吸引し、流量制御バルブ２４７を有するライン２４５
を介して該過熱低減器２４３内に噴露するようになって
いる。過熱低減器２４３を出た後、メタノールはライン
２４９を介して排出され、コンプレッサ２３５の第二の
圧縮工程２３９に供される。圧縮後のメタノールは、ラ
イン２５１を介して熱交換器８３に送られ、該熱交換器
において、密閉容器３に再循環されるスチームに熱が伝
達されることによりメタノールの加熱低減が行なわれる
。熱交換器８３からのメタノールは、ライン２５３を介
して凝縮器２０５の管側２２５に至り、水源２０３を加
熱する。

本発明は、蒸発潜熱を回収することにより、低級炭の乾
燥に要するエネルギー消費量を激減させる。本発明の方
法を使用するときには燃焼生成物の放出は無く、また、
本発明の方法の副産物として、リグナイトが採掘され水
が欠乏しているような地域で用いられることのできる比
較的清浄な水が生成される。

さらに、本発明においては、常にスチームによる乾燥雰
囲気が存在しているので、密閉容器内での自然発火の危
険性も無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従い、低級炭の乾燥に用いる装置を
図示する立面図である。 第２図は、本発明に従い低級炭の乾燥に用いる装置の別
の例を図示する立面図である。 ３・・・・・・密閉容器 ２７・・・・スチーム注入手段 ３３・・・・伝熱管 ３５・・・・流動層 ４７・・・・部分凝縮器 １０５・・コンプレッサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、空隙水を含有する低級炭を乾燥する装置において、
   固形体より成る複数の流動層を形成する手段と、一端か
   ら固形体である低級炭を通過させるための手段と、通過
   後の低級炭を他端から排出するための手段とを有する密
   閉容器、密閉容器内の流動層形成位置に延びる伝熱管、
   密閉容器内にスチームを導入し、該スチームを低級炭に
   対して向流式に密閉容器内を流通させて複数の流動層形
   成位置のそれぞれにおいて低級炭を流動化し、該低級炭
   から空隙水を除去して複合スチーム流を生成する、密閉
   容器の他端に設けたスチーム注入手段、複合スチーム流
   を密閉容器の一端から排出する手段、密閉容器から排出
   された複合スチーム流を通すことにより部分凝縮して、
   密閉容器内の低級炭から除去された水分に実質的に等し
   い量の凝縮水を除去する部分凝縮手段、凝縮水が除去さ
   れた後スチーム流を加熱し、この加熱後のスチームをス
   チーム注入手段を介して密閉容器に戻す手段、加熱され
   た流体を伝熱管に通して、流体と低級炭との間で熱交換
   を行なわせ、低級炭を加熱すると共に流体を冷却凝縮す
   る手段、熱交換後の冷却流体を複合スチーム流部分凝縮
   手段に通して部分凝縮する手段、及び複合スチーム流の
   部分凝縮手段を通過した後の冷却流体を圧縮して加熱し
   、加熱後の流体を伝熱管に戻す圧縮手段を含むことを特
   徴とする低級炭乾燥装置。 ２、密閉容器が、細長く垂直方向に延びる容器であって
   、該容器内に隔置された複数の多孔プレートが連続した
   複数の流動層を形成 し、さらに一つの多孔プレートからそれに隣接する多孔
   プレートに固形体を移動させる手段を含むことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３、密閉容器から排出された複合スチーム流を部分凝縮
   手段に送る前に、該複合スチーム流から固形分を分離す
   る手段を備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の装置。 ４、凝縮水が除去されたスチーム流を加熱手段に送る前
   に、該スチーム流を濾過する手段を備えていることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載の装置。 ５、複合スチームを部分凝縮する手段が、シェル管式凝
   縮器であり、該凝縮器の管側において複合スチームが部
   分凝縮されることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２項、第３項または第４項のいずれかに記載の装 置。 ６、凝縮器が、凝縮スチームを捕集する手 段、捕集された凝縮スチームを排出する手 段、及び、排出の前に凝縮スチームから固形分を分離す
   る手段を有することを特徴とする特許請求の範囲第５項
   に記載の装置。 ７、シェル管型凝縮器のシェル側に冷却流体が通されて
   複合スチームが部分凝縮されることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項または第６項に記載の装置。 ８、複合スチームを部分凝縮する凝縮手段を通過させた
   後の冷却流体を圧縮して加熱する多段コンプレッサを備
   えたことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装
   置。 ９、凝縮水が除去された後のスチーム流を加熱する手段
   が熱交換器であり、該熱交換器において、多段コンプレ
   ッサからの加熱流体と熱交換を行なうことによりスチー
   ム流が加熱されることを特徴とする特許請求の範囲第８
   項に記載の装置。 １０、冷却流体を捕集する熱交換凝縮器と、冷却流体を
   加熱しかつ加熱後の流体を伝熱管に戻す手段とを備えて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の装
   置。 １１、冷却流体を加熱する手段が、該冷却流体を第二の
   流体によって間接的に加熱してその冷却体を加熱すると
   共に第二流体を冷却する手段と、複合スチームを部分凝
   縮するシェル管式凝縮器のシェル側に冷却後の第二流体
   を通す手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１０項に記載の装置。 １２、複合スチームを部分凝縮する手段に通した後の冷
   却第二流体を圧縮して加熱する多段コンプレッサを備え
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の装
   置。 １３、凝縮水が除去された後のスチーム流を加熱するた
   めの手段が熱交換器であり、多段コンプレッサからの加
   熱後の第二流体と熱交換を行なうことによりスチーム流
   を加熱することを特徴とする特許請求の範囲第１２項に
   記載の装置。 １４、スチーム流を加熱する熱交換器からの第二流体を
   熱交換凝縮器に戻し、該凝縮器において該流体が加熱さ
   れるようにする手段を備えることを特徴とする特許請求
   の範囲第１３項に記載の装置。 １５、空隙水を含有する低級炭の乾燥方法であって、密
   閉容器の一端に低級炭を導入して該密閉容器を通過させ
   、密閉容器内の他端に過熱スチームを注入して、低級炭
   に対して向流式に流通させ、注入スチームにより密閉容
   器内で低級炭を流動化して複数の流動層を形成し、密閉
   容器内の流動層を形成している流動化低級炭を加熱して
   、該低級炭から空隙水を除去すると共に複合スチーム流
   を生成し、密閉容器から複合スチーム流を排出し、さら
   に水分が除去された低級炭を密閉容器から排出すること
   を特徴とする方法。 １６、密閉容器から排出した複合スチームを部分凝縮し
   て、密閉容器において低級炭から除去された水分に実質
   的に等しい量の水分を凝縮スチームとして複合スチーム
   から除去 し、しかる後、スチームを再加熱して密閉容器に注入す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載の方
   法。 １７、密閉容器を竪形配置にして、複数の流動層を垂直
   方向に重なり合うように形成し、該密閉容器の上部から
   低級炭を導入し該密閉容器の下部から該低級炭を除去す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１６項に記載の方
   法。 １８、密閉容器内の流動層中に配置した伝熱管を通る加
   熱流体からの熱伝熱により、流動化低級炭を加熱するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の方法。 １９、加熱流体がメタノールまたはスチームであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１８項に記載の方法。 ２０、低級炭に熱を伝熱させた後の加熱流体を複合スチ
   ームと熱交換させることにより、該複合スチームを部分
   凝縮することを特徴とする特許請求の範囲第１８項また
   は第１９項に記載の方法。