JPS623878B2 - - Google Patents

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JPS623878B2
JPS623878B2 JP53005894A JP589478A JPS623878B2 JP S623878 B2 JPS623878 B2 JP S623878B2 JP 53005894 A JP53005894 A JP 53005894A JP 589478 A JP589478 A JP 589478A JP S623878 B2 JPS623878 B2 JP S623878B2
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Aaru Kurabenna Reroi
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Exxon Research and Engineering Co
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    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/54Gasification of granular or pulverulent fuels by the Winkler technique, i.e. by fluidisation
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/90Regeneration or reactivation
    • B01J23/92Regeneration or reactivation of catalysts comprising metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C10G1/08Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10J3/482Gasifiers with stationary fluidised bed
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    • Y02P20/584Recycling of catalysts

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は、アルカリ金属含有触媒の存在下にお
ける石炭及び同様の炭素質固形物の転化、特に石
炭のガス化及び同様の操作間に生成される廃固形
物からのアルカリ金属成分の回収及びアルカリ金
属含有触媒の成分としてのそれらの再使用に関す
る。 炭酸カリウム、炭酸セリウム及び他のアルカリ
金属化合物は、石炭及び同様の炭素質固形物のガ
ス化に対する有用な触媒として認められている。
また、かゝる化合物を石炭の液化、石炭の炭化、
石炭の燃焼及び関連する方法で使用することも提
案された。アルカリ金属化合物の存在によつて可
能にされた高い反応速度を確保するために、歴青
炭、亜歴青炭、亜炭、石油コークス、オイルシエ
ール、有機廃物及び同様の炭素物質を高められた
温度においてスチーム、水素、酸素又は他の剤と
反応させてガス状及び(又は)液体流出物を生成
させる前にかゝる物質にカリウム、セリウム、ナ
トリウム又はリチウムの化合物を単独で又は他の
金属成分と組合せて混合又は含浸させることが提
案された。研究によれば、この目的に対して、有
機及び無機の両方の塩、酸化物、水酸化物及び類
似物を含めて様々な異なるアルカリ金属化合物を
用いることができることが示された。 一般的には、上記の研究は、セリウム化合物が
最とも有効なガス化触媒であり次いでカリウム、
ナトリウム及びリチウム化合物の順序であること
を示す。セリウム化合物の比較的高いコスト及び
リチウム化合物の低い有効性の故に、過去におい
て実施されたこの分野における実験研究の大半は
カリウム及びナトリウムの化合物の使用に向けら
れていた。この研究によれば、カリウム化合物は
対応するナトリウム化合物よりも実質上有効であ
ることが示された。それ故に、炭酸カリウムの使
用に焦点が向けられていた。 アルカリ金属化合物の存在下において高い温度
で実施される石炭ガス化法及び類似操作は、一般
には、チヤー(char)及びアルカリ金属残留物の
形成をもたらす。チヤーは、通常、石炭又は他の
供給原料の未転化炭素質成分及び一般に灰分と称
される様々な無機成分を含む。灰分を除去してそ
れが系の反応帯域又は他の容器内に堆積しないよ
うにするためにガス化及び同様の操作間に反応帯
域からチヤーの一部分を引出すことが一般に望ま
しい。かゝるプロセスにおける炭素の利用率を向
上させるために比較的高い灰分含量のチヤー粒子
を分離しそして比較的低い灰分含量の粒子を反応
帯域に戻すための分離法(elutriation)及び他の
技術が提案されてきた。 アルカリ金属含有触媒を利用する上記のガス化
及び他の方法では、アルカリ金属成分のコスト
は、プロセスの全費用を決定する際の重要な因子
である。触媒費用を適度なレベルに維持するため
には、アルカリ金属成分を回収して再使用するこ
とが必須である。上記種類の操作間に反応帯域か
らチヤーと共にアルカリ金属成分を引出すときに
浸出によつてそれらを回収することが提案されて
きた。研究によれば、これらの成分は一般には水
洗いによつて回収することができる炭酸塩及び他
の水溶性化合物として一部分存在することが示さ
れる。経験によれば、炭酸カリウム又は他のアル
カリ金属成分の一部分だけが通常回収されること
及びそれ故に実質的な量の補給アルカリ金属化合
物が必要とされることが分つた。これは、かゝる
操作の費用を目立つて増加する。 本発明は、アルカリ金属含有触媒の存在下に実
施される石炭ガス化及び他の転化プロセス間に生
成されるチヤー粒子からアルカリ金属成分を回収
するための改良法を提供するものである。こゝに
本発明に従えば、石炭ガス化及び関連する高温転
化プロセス間に生成されるアルカリ金属残留物含
有粒子を水の存在下にカルシウム又はマグネシウ
ム含有化合物で、該カルシウム又はマグネシウム
含有化合物がアルカリ金属残留物中のアルカリ金
属アルミノシリケートの如き水不溶性化合物とし
て反応して水不溶性沈殿物及び水溶性アルカリ金
属成分を含有する水溶液を生成するような条件下
に処理することによつて、該粒子から増加量のア
ルカリ金属化合物を効率的に回収することができ
ることが分つた。これらのアルカリ金属成分は、
次いで、アルカリ金属含有触媒を構成するアルカ
リ金属成分の少なくとも一部分として転化プロセ
スにおいて使用される。好ましくは、かゝる使用
は、溶液を転化プロセスに直接再循環させること
によつて達成される。しかしながら、所望なら
ば、溶液からアルカリ金属成分を先ず回収し次い
でそれを転化プロセスにおいて使用することがで
きる。処理工程において生成される水溶液は、か
なりの量の水溶性アルカリ金属アルミネートを含
有する可能性がある。もしこのような場合には、
溶液を転化プロセスに再循環させる前に該溶液の
PHを下げてアルミニウムを水酸化アルミニウムの
形態で沈殿させることが通常望ましい。 本発明は、アルカリ金属成分を含有する触媒が
石炭のガス化及び同様の操作間に受ける反応の研
究に一部分基づいている。かゝる操作において用
いられる石炭及び他の炭素質固形物は、通常、ガ
ス化プロセス間に灰分に転化される鉱物成分を含
有する。灰分の組成は様々であるけれども、酸化
物として表わした主要成分は一般にはシリカ、ア
ルミナ及び酸化第二鉄である。アルミナは、通
常、アルミノシリケートの形態で灰分中に存在す
る。研究によれば、ガス化触媒成分として使用さ
れる炭酸カリウムの如きアルカリ金属化合物の少
なくとも一部分はアルミノシリケート及び他の灰
分成分と反応して炭酸塩、硫酸塩等の如き水溶性
アルカリ金属化合物並びにアルカリ金属アルミノ
シリケートの如き水不溶性で触媒的に不活性の物
質を含有するアルカリ金属残留物を生成すること
が分つた。もしこの不溶性アルカリ金属残留物中
のアルカリ金属成分を回収できないと、それらは
プロセスから失われそして補給アルカリ金属化合
物によつて置きかえなければならない。本発明の
方法は、これらのアルカリ金属成分の回収を可能
にしこれによつて多量の補給アルカリ金属化合物
の使用により招かれる費用を減少させるのであ
る。その結果、本発明は、アルカリ金属含有触媒
の存在下に実施されるガス化及び他の転化操作に
おけるかなりの節約を可能にし、且つ他の場合よ
りも有意い低い費用で生成物ガス及び(又は)液
体の生成を可能にする。 添付図面に示される方法は、供給原料固形物に
アルカリ金属化合物又はかゝる化合物の混合物の
溶液を含浸させしかる後に含浸済みの物質を存在
するアルカリ金属と炭素との間で相互作用を生ぜ
しめるのに十分な温度に加熱することによつて調
製されるアルカリ金属触媒の存在下に高温におい
て歴青炭、亜歴青炭、亜炭又は同様の炭素質固形
物をスチームでガス化することによるメタンの製
造法である。開示されるアルカリ金属回収系はこ
の特定のガス化プロセスに制限されないこと、及
びこれは、アルカリ金属化合物又は炭素−アルカ
リ金属触媒を用いてスチーム、水素、酸素又は類
似物と炭素質供給原料との反応を促進させてアル
カリ金属残留物を含有するチヤー、コークス又は
同様の固体生成物を生成させそしてこれからアル
カリ金属化合物を触媒又はその成分として再使用
のために回収するような様々な他の転化プロセス
のどれかと併用できることが理解されよう。例え
ば、これは、灰分溶融点よりも低い温度において
廃炭素質固形物を生成する石炭、石油コークス、
亜炭、有機廃物及び類似の固形物供給流れのガス
化のための様々なプロセスからアルカリ金属化合
物を回収するのに用いることができる。併用する
ことのできる他の転化プロセスとしては、石炭及
び類似の供給原料固形物の炭化、石炭及び関連す
る炭素質供給原料の液化、オイルシエールの乾留
(レトルテング)、炭素質供給原料の部分燃焼等の
ための操作が挙げられる。かゝる方法は文献に開
示されているので、当業者には明らかなものであ
る。 添付図面に示される方法では、米国ふるい系列
基準で約8メツシユ又はそれよりも小さい粒度に
予め粉砕された歴青炭、亜歴青炭、亜炭又は類似
物の如き固体炭素質供給原料は、供給原料調製プ
ラント又は貯蔵設備(図示せず)から管路10に
送られる。管路10に導入された固形物はホツパ
ー又は同様の容器11に供給され、そこからそれ
らは管路12を経て供給原料調製帯域14に送ら
れる。この帯域は、モーター16によつて付勢さ
れるスクリユー型コンベヤ又は同様の装置15、
固形物がコンベヤによつて調製帯域を移動される
ときにそれらに管路18を経て供給されるアルカ
リ金属含有溶液を吹付けるための一連の吹付ノズ
ル又は同様の装置17、及びスチームを調製帯域
に導入するための同様の組のノズル又は類似物1
9を含む。管路20を経て供給されるスチーム
は、含浸済み固形物を加熱しそして水分を駆逐す
る働きをする。スチームは帯域14から管路21
を経て引出され、そして凝縮器(図示せず)に送
られ、そこからそれは補給水又は類似物として使
用するために回収することができる。アルカリ金
属含有溶液の大半は、以下で詳細に記載する本法
のアルカリ金属回収部から管路13及び76を経
て再循環される。必要とされるすべての補給溶液
は、管路22を経て管路13に導入することがで
きる。 供給原料調製帯域14には、石炭又は他の炭素
質固形物に対してアルカリ金属化合物又はかゝる
化合物の混合物を約1〜約50重量%提供するのに
十分なアルカリ金属含有溶液を導入するのが好ま
しい。一般には、約1〜約15重量%が適当であ
る。帯域14で調製された乾燥済み含浸固形物粒
子は管路24を経て引出され、そして密閉ホツパ
ー又は同様の容器25に送られる。こゝから、そ
れらは、管路28を経て管路29に導入される高
圧スチーム、再循環生成物流れ、不活性ガス又は
他のキヤリアガスの流れへのそれらの連行を可能
にするのに十分な高められた圧力で管路27の星
形車供給機又は均等装置26を経て放出される。
キヤリアガス及び連行固形物は、管路29を経て
マニホルド30に送られそしてマニホルドから供
給管31及びノズル(図示せず)を経てガス化器
32に供給される。ホツパー25及び星形車供給
機26の代わりに又はそれに加えて、供給系は、
流入する供給固形物流れを所要の圧力レベルに上
げるために平行ロツクホツパー、加圧ホツパー、
連続して操作される空気混和式立て管又は他の装
置を用いることができる。 ガス化器32は、約500〜約2000psigの圧力で
操作されるのが一般には好ましい。キヤリアガス
及び連行固形物は、ガス化器の操作圧を幾分越え
た圧力で通常導入される。キヤリアガスは、約
300〓を越えるがしかし用いる石炭又は他の供給
原料の初期軟化点よりも低い温度に予熱すること
ができる。供給原料粒子は、キヤリアガス1 lb
当り固体供給原料約0.2〜約5.0 lbの濃度でキヤリ
アガス中に懸濁させることができる。特定の系に
対して最適な比率は、供給原料の粒度及び密度、
用いるガスの分子量、固体供給原料及び流入ガス
流れの温度、用いるアルカリ金属化合物の量並び
に他の因子に一部分左右される。一般には、キヤ
リアガス1 lb当り固体供給原料約0.5〜約4.0 lb
の比率が好ましい。 ガス化器32は、内部格子又は同様の分配装置
(図示せず)より上方で延在する炭素質固形物の
流動床を収容する耐火材内張容器から構成され
る。床は、管路33、マニホルド34並びに周辺
に離置された注入管及びノズル35を経て導入さ
れるスチームによつて、並びに底部流入管36を
経て導入される再循環水素及び一酸化炭素によつ
て流動状態に維持される。図示される特定の注入
系は厳密なものではなく、それ故にスチーム並び
に再循環水素及び一酸化炭素を注入するための他
の方法を用いることもできる。ある場合には、例
えば、多数のノズルを経てスチーム及び再循環ガ
スの両方を導入して注入された流体のより均一な
分配を得且つチヤンネリング及び関連する問題の
可能性を減少させるのが好ましい。流動床内での
上昇ガスの空間速度は、通常、約300〜約3000容
量のスチーム並びに再循環水素及び一酸化炭素/
hr/流動固形物容量である。 注入されたスチームは、約800〜約1600〓の範
囲内の温度及び約300〜2000psigの圧力でガス化
器32内で流動床中の供給原料の炭素と反応す
る。床の下方端近くで注入される再循環水素及び
一酸化炭素並びに炭素−アルカリ金属触媒の存在
の結果として床に存在する平衡条件によつて、反
応生成物は、通常、メタン及び二酸化炭素より本
質上なる。競争反応、即ち、触媒及び再循環ガス
の不在下に通常追加的な水素及び一酸化炭素を生
成する傾向がある反応は抑制される。かくして形
成された粗生成物ガス中のメタン対二酸化炭素の
比率は、好ましくは、原料石炭又は他の炭素質固
形物中の水素及び酸素の量に依存して1モル当り
約1〜約1.4モルの範囲内である。用いた石炭
は、反応を記載する目的では含酸素炭化水素と見
なすことができる。例えば、ワイオダク産の石炭
は、水分及び灰分を含まない石炭の最終分析を基
にしてそして窒素及び硫黄を無視すると、およそ
の式としてCH0.84O0.20を有すると見なすことが
できる。この石炭とスチームとの反応によるメタ
ン及び二酸化炭素の生成は、次の如くである。 1.24H2O(g)+1.8CH0.84O0.20 →0.8CO2+CH4 同じガス化条件下では、高い酸素含量の石炭は
通常低いメタン対二酸化炭素比を生じ、そして低
い酸素含有のものは高いメタン対二酸化炭素比を
生じる。 ガス化器32の流動床を出るガスはガス化器の
上方部を通るが、これは分離帯域として働き、
こゝで容器を出るガスが連行するには重すぎる粒
子は床に戻される。所望ならば、この分離帯域
は、ガスから比較的大きい粒子を除くために1個
以上のサイクロン分離器又は類似物を含むことが
できる。ガス化器の上方部から管路37を経て引
出されたガスは、通常、再循環ガス、未反応スチ
ーム、硫化水素、アンモニア並びに供給原料中に
含有される硫黄及び窒素から形成される他の汚染
物及び連行微粉としてガス化器に導入される炭
素、水素及び一酸化炭素とスチームとの反応によ
つて生成されるメタン及び二酸化炭素を含有す
る。このガスは、大きめの微粉の除去のためにサ
イクロン分離器又は類似装置38に導入される。
次いで、オーバーヘツドガスは管路39を経て第
二分離器41に入り、そこで小さめの粒子が除去
される。固形物が分離されたガスは分離器41か
ら管路42を経てオーバーヘツドとして取出さ
れ、そして微粉はデツプレツグ40及び43を経
て下方へ排出される。これらの微粉は、ガス化器
に戻すか又は以下で説明するように本法のアルカ
リ金属回収帯域に送ることができる。 上に記載の如くして粗生成物ガスから連行固形
物を分離した後、ガス流れは、熱回収のために適
当な熱交換装置を通され次いで酸性ガスの除去の
ために処理することができる。これを一旦達成し
てから、メタン、水素及び一酸化炭素より主とし
てなる残留ガスは、極低温的に分離して生成物で
あるメタン流れと水素及び一酸化炭素の再循環流
れ(これは、管路36を経てガス化器に戻され
る)とにすることができる。慣用のガス処理装置
を用いることができる。本法のこの下流側のガス
処理部分についての詳細な記載は本発明の理解の
ために必要ではないので、それは省略する。 ガス化器32の流動床は、固体炭素質供給原料
がガス化を受けるときに形成されるチヤー
(char)粒子からなる。チヤー粒子の組成は、ガ
ス化器に供給される炭素質物質中に存在する鉱物
質物の量、供給原料に含浸されるアルカリ金属化
合物又はかゝる化合物の混合物の量、及びチヤー
粒子が流動床中にある間に受けるガス化の程度に
左右される。軽質のチヤー粒子(これは、炭素質
物質を比較的高い含量で有する)は、流動床の上
方部に留まる傾向がある。重質のチヤー粒子(こ
れは、比較的少量の炭素質物質並びに比較的多量
の灰分及びアルカリ金属残留物を含有する)は、
流動床の底部の方に移行する傾向がある。重質の
チヤー粒子の一部分は、通常、灰分を除去しこれ
によつてそれが系中のガス化器及び他の容器内で
堆積するのを防止するために流動床の底部から引
出される。 本発明の方法は、ガス化触媒のアルカリ金属成
分がガス化プロセス間に石灰及び他の炭素質固形
物の鉱物成分と反応するという事実に一部分基い
ている。研究によれば、ガス化触媒成分として用
いられる炭酸カリウム、炭酸ナトリウム及び類似
物の如きアルカリ金属化合物の少なくとも一部分
は、アルミノシリケート及び他の灰分成分と反応
して炭酸塩、硫酸塩等の如き水溶性アルカリ金属
化合物並びにアルカリ金属アルミノシリケート及
び他の水不溶性化合物の如き触媒的に不活性な物
質を含有するアルカリ金属残留物を生成すること
が示された。 ガス化に先立つて石炭又は同様の供給原料を含
浸するのに用いられる炭酸カリウム又は他のアル
カリ金属化合物の約10〜約50重量%はガス化の間
にアルミノシリケート及び他の灰分成分と反応し
てアルカリ金属アルミノシリケート及び他の水不
溶性化合物を形成し、そしてこれは水洗によつて
灰分から通常回収し得ないことが分つた。予備的
研究によれば、かゝる炭酸カリウムを用いて石炭
を含浸させると、生成するアルカリ金属残留物の
水不溶性部分の大半の成分は化学式KAlSiO4を有
する合成カリオフイライトであることを示す傾向
がある。 上記の接触ガス化プロセス及び水不溶性アルカ
リ金属残留物が形成されるところの他の接触転化
プロセスの経済性を向上させるためには、不溶性
残留物からできるだけ多くのアルカリ金属成分を
回収しそしてそれらを転化プロセスにおいて触媒
成分として再使用しこれによつてコストの高い補
給アルカリ金属化合物の必要量を減少させるのが
望ましい。上記のプロセスのガス化器又は他の転
化プロセスの反応帯域から炭及び灰分と共に引出
される水不溶性アルカリ金属残留物中のアルカリ
金属成分の実質的量は、反応帯域から引出された
粒子を水の存在下にカルシウム又はマグネシウム
含有化合物で処理することによつて転化プロセス
での再使用のために回収し得ることが分つた。処
理プロセスは、カルシウム又はマグネシウム含有
化合物が水不溶性アルカリ金属残留物からアルカ
リ金属成分を遊離させてこれらの成分を含有する
水溶液を生成するような条件下に実施される。こ
れらの水溶性アルカリ金属成分は、次いで、アル
カリ金属含有触媒を構成するアルカリ金属成分の
少なくとも一部分として転化プロセスにおいて使
用される。好ましくは、かゝる使用は、その溶液
を転化プロセスに直接再循環させることによつて
達成される。しかしながら、所望ならば、溶液か
らアルカリ金属成分を先ず回収し次いでそれを転
化プロセスにおいて使用することもできる。処理
工程において生成される水溶液は、かなりの量の
水溶性アルカリ金属アルミネートを含有する可能
性がある。このような場合には、水溶液を転化プ
ロセスに再循環させる前にそれからアルミニウム
を除去することが通常望ましい。これは、溶液の
PHを水酸化アルミニウムの沈殿に十分なだけ下げ
ることによつて達成することができる。 再び添付図面を説明すると、炭素質物質、灰分
及びアルカリ金属残留物を含有するチヤー粒子
は、ガス化器32の流動床の底部から管路44を
経て連続的に引出される。粒子は、管路45を経
て導入されるスチーム又は他の分離用ガスの流れ
と向流して管路44を下方へと流れる。こゝで、
寸法及び密度の差に基づいた固形物の予備的分離
が起る。比較的多量の炭素質物質を有する軽質粒
子はガス化器に戻される傾向があり、そして比較
的高い含量の灰分及びアルカリ金属残留物を有す
る重質粒子は管路46を経て流動床引出帯域47
へと下方に流れる。床を流動状態に維持するため
に、管路48を経て引出帯域の底部にスチーム又
は他の流動用ガスが導入される。粒子を冷却して
それらの更にの処理を容易にするために、管路4
9を経て水を導入することができる。引出速度
は、オーバーヘツド管路51の絞り弁50によつ
て帯域47内の圧力を調整することによつて制御
される。管路51からのガスは、管路52を経て
ガス化器に戻すか又は弁53を経て排出させるこ
とができる。容器47から、固体粒子は、弁55
を含む管路54を経てホツパー56に送られる。 ホツパー56の固体粒子は、こゝで、アルカリ
金属成分を回収するための処理に対して基準の整
つた状態にある。通常、可溶性アルカリ金属成分
は、これらの粒子を水洗することによつて回収さ
れる。本発明の方法は、ガス化又は他の転化プロ
セス間に形成される不溶性アルカリ金属残留物か
らアルカリ金属成分を回収するのに使用される他
に、これらの粒子中に存在する水溶性アルカリ金
属残留物から可溶性アルカリ金属成分を回収する
のにも用いることができる。しかしながら、水洗
工程の除去は望ましくないかもしれない。と云う
のは、この工程において通常除去される水溶性ア
ルカリ金属成分は粒子をカルシウム又はマグネシ
ウム含有化合物で処理するときに存在してその化
合物と反応する傾向があり、これによつて、もし
その化合物が残留物中に存在する不溶性アルカリ
金属化合物からアルカリ金属成分を可溶化する反
応によつてのみ消費されたならば必要とされる量
と比較して、カルシウム又はマグネシウム化合物
の必要量が実質上減少されるからである。かくし
て、水洗工程を排除すべきか否かを決定する際の
因子の1つは、通常、水洗工程の費用に対するカ
ルシウム又はマグネシウム含有化合物の増加した
所要量の費用である。 添付図面に示されるプロセスは、不溶性アルカ
リ金属残留物からアルカリ金属成分又は化合物を
回収するために粒子を処理する前に水洗工程を使
用している。ホツパー56の固体粒子は、デツプ
レツグ40及び43並びに管路57を経て粗生成
物ガスから回収されるチヤー微粉と一緒にされ、
そして管路58を経て水洗帯域59に供給され
る。水洗帯域は、通常、粒子が管路60を経て導
入される水と向流的に接触されるところの多段階
向流式抽出系から構成される。アルカリ金属炭酸
塩、硫酸塩及び類似物の如きアルカリ金属化合物
の水溶液が装置から回収され、そしてこれは管路
61,13,76及び18を経て供給原料調製帯
域14に再循環させることができる。こゝで、石
炭又は類似の炭素質供給原料は、水洗工程の可溶
性アルカリ金属残留物から及び以下に記載する如
く不溶性アルカリ金属残留物から回収されたアル
カリ金属化合物で含浸される。 可溶性アルカリ金属成分の実質上全部が抽出さ
れた粒子は、水洗帯域から管路62を経てスラリ
ー形態で引出される。粒子から可溶性アルカリ金
属成分が除去されたけれども、かなりの量のアル
カリ金属成分が不溶性アルカリ金属残留物の形態
でなお存在する。スラリーは、管路62を経て、
撹拌器66を備えたオートクレーブ又は同様の反
応容器63に送られる。こゝで、アルカリ金属残
留物中のアルカリ金属アルミノシリケート及び他
の不溶性アルカリ金属化合物は、管路64を経て
反応器に導入されるカルシウム又はマグネシウム
含有化合物と水の存在下に反応して水溶性アルカ
リ金属成分並びにけい酸カルシウム又はマグネシ
ウム及び類似物の如き水不溶性化合物を生成す
る。明らかに、カルシウム又はマグネシウム化合
物は少なくとも一部分スラリー水中に溶解し、し
かして不溶性アルカリ金属化合物から水溶性アル
カリ金属成分を置換又は遊離するカルシウム又は
マグネシウムイオンを生成する。置換されたアル
カリ金属成分は以下に記載される工程で回収さ
れ、そしてガス化プロセスに再循環され、そこで
それらはアルカリ金属含有触媒を構成するアルカ
リ金属成分の少なくとも一部分として働く。撹拌
器66は、反応体のアグロメレーシヨンを少なく
とも一部分防止するために反応間に連続的に操作
される。 オートクレーブ63で行われると思われる1つ
の水熱(熱水の存在下における)反応の例を以下
に記載する。反応式を書く目的で、カルシウム含
有化合物は水酸化カルシウムの形態でオートクレ
ーブ中に存在すると仮定する。記号“M”は、ア
ルカリ金属陽イオンを表わすのに使用される。存
在する実際のアルカリ金属は、アルカリ金属含有
ガス化触媒の成分として用いられるアルカリ金属
化合物の種類に左右される。 上記式(1)から分るように、アルカリ金属アルミ
ノシリケートは、熱水の存在下に水酸化カルシウ
ムと反応して水溶性アルカリ金属アルミネート及
び水不溶性ジカルシウムシリケートを生成する。
反応式(1)によつて形成されるアルカリ金属アルミ
ネートの一部分は、式(2)に示されるように水と反
応してアルカリ金属水酸化物及び水酸化アルミニ
ウムの水不溶性沈殿物を形成する。溶液状態で実
際に見出されるアルカリ金属アルミネートの量
は、温度、PH及びオートクレーブの他の反応条件
に一部分左右される。上記反応式は、オートクレ
ーブで行われる可能性のある2つの反応だけを示
すことが理解されよう。また、アルカリ金属残留
物中のより複雑なアルカリ金属アルミノシリケー
ト及び他の不溶性成分に関連する水熱反応が起つ
て上記式に示されるもの以外の生成物を生成する
可能性もある。 カルシウム又はマグネシウム含有化合物と不溶
性アルカリ金属残留物との反応における水の実際
の役割は明確には知られていない。しかしなが
ら、水の主な役割は、カルシウム又はマグネシウ
ムイオンが極めて移動しやすいところの媒体とし
て働くことによつて都合のよい反応動力学を提供
することであると理論づけられる。もし水洗帯域
59から引出されたスラリー中の水の量が最適な
動力学を提供するのに不十分であるならば、管路
65を経て管路62のスラリーに水を加えること
ができる。 一般には、オートクレーブ63の温度は、約
250〜約500〓の範囲内に維持される。オートクレ
ーブ63内の水は水熱反応用の媒体を提供するた
めに常に液体状態で存在しなければならないの
で、オートクレーブ内の圧力は、通常、操作温度
において水の蒸気圧に等しいか又はそれよりも高
くあるべきである。 オートクレーブ内で行われる水熱反応において
反応体の1つとして使用されるカルシウム又はマ
グネシウム化合物は、水中で少なくとも一部分イ
オン化又は解離してカルシウム又はマグネシウム
イオンを生じる任意の無機又は有機カルシウム若
しくはマグネシウム含有化合物であつてよい。カ
ルシウム含有化合物は、例えば、酸化カルシウ
ム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、しゆう
酸カルシウム、ぎ酸カルシウム、炭酸カルシウ
ム、ドロマイト及び類似物であつてよい。同様
に、マグネシウム含有化合物は、酸化マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム、酢酸マグネシウム、し
ゆう酸マグネシウム、ぎ酸マグネシウム、炭酸マ
グネシウム、ドロマイト及び類似物であつてよ
い。用いられる実際のカルシウム又はマグネシウ
ム含有化合物は、主として、その入手容易性、コ
スト及び水中への溶解度に左右される。カルシウ
ム又はマグネシウム含有化合物の必要量は、オー
トクレーブ63に供給される粒状物中のシリケー
ト及び可溶性アルカリ金属成分の量の一部分左右
される。所望ならば、単一化合物の代わりに2種
以上のカルシウム又はマグネシウム含有化合物の
混合物を用いることもできる。 反応器63からのスラリー流出物は、管路67
を経て引出され、そして回転過器又は他の固液
分離装置68に送られ、そこで、オートクレーブ
63で行われる反応によつて形成された粒状物及
び水不溶性沈殿物から水溶性アルカリ金属成分を
含有する水溶液が分離される。固形物は過器か
ら管路69を経て引出されるが、これは、他の物
質もあるが、少量の炭素質物質灰分、けい酸カル
シウム及び水酸化アルミニウムを含有する。これ
らの固形物は、埋立材料として処分することがで
き、又はその後にセメントの製造において使用で
きるけい酸カルシウムの如き価値ある成分を回収
するために更に処理することもできる。 過器68からの水性流出物は、アルカリ金属
成分を溶液状態で含有する。上記の式(1)及び(2)か
ら分るように、これらの成分は、通常、アルカリ
金属水酸化物及びアルカリ金属アルミネートより
なる。もし流出物が少量のアルカリ金属アルミネ
ートだけを含有するならば、それを供給原料調製
帯域14に直接再循環させることができ、そこで
石炭又は同様の炭素質供給原料をアルカリ金属成
分で含浸させる。流出物の再循環は、弁83を閉
じそして流出物を管路70を経て管路80に、弁
81を経て管路84にそして管路76及び18を
経て送ることによつて達成することができる。し
かしながら、もし過器68からの流出物がかな
りの量のアルカリ金属アルミネートを含有するな
らば、水性流出物を供給原料調製帯域に再循環さ
せる前に溶液からアルミニウムを除去することが
通常望ましい。アルミニウムの除去は望ましいこ
とである。何故ならば、それは、供給原料中のシ
リカ及び触媒中のアルカリ金属成分と反応するこ
とによつてガス化器において追加的なアルカリ金
属アルミノシリケートを形成する可能性があるか
らである。もしアルミニウムの除去を望むなら
ば、弁81を閉じ、そして過器68からの水性
流出物を管路70から管路82、弁83を経て接
触器又は同様の容器71に送る。 接触器71では、流出物のPHは、それを二酸化
炭素含有ガスと接触させることによつて約10.0〜
約4.0好ましくは約9.0〜約5.0の範囲内の値に下げ
られる。水溶液は、二酸化炭素含有ガスが管路7
2を経て接触器の底部に注入されると同時に接触
器の接触帯域を下方へと送られる。二酸化炭素含
有ガスが下流する水溶液を通つて上昇するにつれ
て、ガス中の二酸化炭素は、アルカリ金属アルミ
ネートと反応してアルカリ金属炭酸塩及び水不溶
性水酸化アルミニウムを形成する。もし二酸化炭
素の分圧が十分に高くそして接触器の温度が低い
ならば、アルカリ金属重炭酸塩も亦生成する可能
性がある。 二酸化炭素が欠乏したガスは、接触器71から
管路73を経てオーバーヘツドとして引出され、
そして大気に排出されるか、二酸化炭素の回収及
び再使用のために更に処理されるか又はさもなけ
れば処分される。純二酸化炭素及び空気を含めて
任意の二酸化炭素含有ガスを用いることができ
る。しかしながら、ガス化器32で生成する粗生
成物ガスから取出した二酸化炭素を用いるのが好
ましい。用いられる接触容器は必ずしも図面に示
される型のものである必要がなく、二酸化炭素含
有ガスとアルカリ金属アルミネート水溶液との間
でかなり良好な接触を許容する任意の形式の容器
であつてよい。水溶液中に二酸化炭素含有ガスを
バツブリングさせる簡単なタンクが本発明の目的
に対して十分であろう。 アルカリ金属回収プロセスの上記工程の目的
は、アルカリ金属アルミネートを含有する水溶液
のPHを下げて該溶液からアルミニウムの実質上全
部が水酸化アルミニウムの水不溶性沈殿物の形態
で除去され、これによつてしかる後にガス化触媒
の成分として回収使用されるアルミニウムを含ま
ないアルカリ金属成分を溶液状態で残すことであ
る。先に記載したように、アルカリ金属成分をガ
ス化触媒で使用する前にそれらからアルミニウム
を除去することは、アルミニウムと供給原料中の
シリカ及び触媒中のアルカリ金属成分との反応に
よつてガス化器中で追加的なアルカリ金属アルミ
ノシリケートが形成される可能性を回避するのを
補助するために望ましい。本発明の目的に対して
は、PHを下げる任意の方法を用いることができ
る。例えば、過器68からの流出物を二酸化炭
素含有ガスと接触させる代わりに、該流出物は、
PHを所望の値に低下させるのに十分な量の硫酸、
ぎ酸、硝酸又は類似物と混合することもできる。 再び図面を説明すると、接触器71からの流出
物(これは、アルカリ金属カーボネート及び水酸
化アルミニウムを含有する)は該容器の底部から
管路74を経て引出され、そして回転過器又は
同様の液固分離装置75に送られる。こゝで、ア
ルカリ金属炭酸塩を含有する水溶液から固体水酸
化アルミニウムが除去され、そして溶液は管路8
6,76及び18を経て供給原料調製帯域14に
再循環され、そこでガス化供給原料はアルカリ金
属炭酸塩で含浸される。もし再循環溶液中のアル
カリ金属炭酸塩の濃度が望ましくない程低いなら
ば、溶液は、それを供給原料調製帯域に戻す前に
過剰の水を除去することによつて濃縮させること
ができる。再循環溶液中に存在する正確なアルカ
リ金属化合物は、過器68からの水性流出物の
PHを下げるのに使用される物質に左右されること
が理解されよう。例えば、もし二酸化炭素含有ガ
スの代わりに硝酸を用いるならば、再循環溶液は
炭酸塩の代わりにアルカリ金属硝酸塩を含有す
る。過器75で集められる水酸化アルミニウム
は管路77を経て回転キルン又は同様の装置78
に送ることができ、そこでそれは高温で焼成され
てアルミナを生成し、そしてこれは管路79を経
て回収されて副生物として販売することができ
る。この物質の販売はプロセスからの追加的な収
益をもたらし、かくして生成物ガスの全コストを
低下させることができる。 PH調節工程を含む本発明の具体例は、アルカリ
金属回収プロセスの副生物としてアルミナを回収
できるものである。もしアルミナの回収が何等か
の理由のために望ましくないならば、この本発明
の具体例は、過器68及び回転キルン78を排
除することによつて簡単化することができる。こ
のような場合には、オートクレーブ63からのス
ラリーは、液固分離せずに容器71に直接送られ
そして二酸化炭素含有ガスと接触される。接触器
からの流出物は過器75において液固分離を受
け、そして得られる水溶液は供給原料調製帯域に
再循環される。固形物(これは、他の物質もある
が、炭素質物質、灰分、けい酸カルシウム及び水
酸化アルミニウムを含有する)は、埋立材料とし
て使用でき、又はさもなければ処分することがで
きる。 本発明の本質及び目的は、石炭の接触ガス化間
に生成されるチヤーの不溶性成分から可溶性アル
カリ金属化合物を回収できることを示す実験室的
試験の結果によつて更に例示される。 提案したアルカリ金属回収法の有効性を試験す
るために、1inの内径を有する管状ボンベに、米
国ふるい系列基準で100メツシユよりも小さく粉
砕した約5〜15gのチヤーを仕込んだ。管状ボン
ベを、温度制御器及びタイマーが備えられた管状
炉内の可変速モーターによつて回転させた。チヤ
ーは、炭酸カリウムを予め含浸させたイリノイ
No.6石炭の流動床式接触ガス化から引出され
た。チヤーを管状ボンベに供給する前に、それを
水及び酸可溶性カリウムの両方について分析し
た。チヤー中に存在する水不溶性カリウムの量
は、これらの2つの値を差引くことによつて決定
した。実施された実験のいくらかでは、供給原料
チヤーは、それを管状ボンベに仕込む前に水洗さ
れた。チヤーは、水酸化カルシウム及び約70〜約
100mlの蒸留水を含有するスラリーの形態で管状
ボンベに供給した。スラリーが約2.0〜約13.0の
カルシウム対カリウムモル比を含むのに十分な水
酸化カルシウムを使用した。良好な撹拌を確保し
且つケーキング又はアグロメレーシヨンを防止す
るために約201/4inの炭素鋼ボールベアリングを
管状ボンベに加えた。約350〜約500〓の反応温度
及び2〜4時間の反応時間を研究した。管状ボン
ベから固形物及び液体を定量的に回収し、そして
デカンテーシヨンによつて分離した。ボンベから
の固形物を150mlの水で洗浄し、そして乾燥させ
た。固形物及びデカント液の両方をカリウム含量
についてX線螢光によつて分析した。デカント液
に次いで蒸発させ、そして得られた残留物をX線
回折によつて分析してその組成を決定した。これ
らの試験の結果を以下の第1表に示す。
The invention relates to the conversion of coal and similar carbonaceous solids in the presence of alkali metal-containing catalysts, in particular the recovery of alkali metal components from waste solids produced during the gasification of coal and similar operations, and the recovery of alkali metal components from waste solids produced during the gasification of coal and similar operations. Concerning their reuse as components of containing catalysts. Potassium carbonate, cerium carbonate and other alkali metal compounds have been recognized as useful catalysts for the gasification of coal and similar carbonaceous solids.
In addition, such compounds can be used for coal liquefaction, coal carbonization,
It has also been proposed for use in coal combustion and related methods. Bituminous coal, subbituminous coal, lignite, petroleum coke, oil shale, organic wastes and similar carbon materials are heated to elevated temperatures to ensure high reaction rates made possible by the presence of alkali metal compounds. Compounds of potassium, cerium, sodium or lithium, alone or with other metal components, are added to such materials before reacting with steam, hydrogen, oxygen or other agents to produce gaseous and/or liquid effluents. It has been proposed to mix or impregnate in combination with. Research has shown that a variety of different alkali metal compounds can be used for this purpose, including both organic and inorganic salts, oxides, hydroxides and the like. Generally, the above studies show that cerium compounds are the most effective gasification catalysts, followed by potassium,
Indicates the order of sodium and lithium compounds. Due to the relatively high cost of cerium compounds and the low effectiveness of lithium compounds, most of the experimental work in this field conducted in the past has been directed to the use of potassium and sodium compounds. This study showed that potassium compounds were substantially more effective than their sodium counterparts. Therefore, focus has been on the use of potassium carbonate. Coal gasification processes and similar operations carried out at high temperatures in the presence of alkali metal compounds generally result in the formation of char and alkali metal residues. Char typically includes unconverted carbonaceous components of coal or other feedstocks and various inorganic components commonly referred to as ash. It is generally desirable to withdraw a portion of the char from the reaction zone during gasification and similar operations to remove ash and prevent it from depositing in the reaction zone or other vessels of the system. Elutriation and other techniques are available to separate relatively high ash content particles and return relatively low ash content particles to the reaction zone to improve carbon utilization in such processes. It has been proposed. In the above gasification and other processes that utilize alkali metal-containing catalysts, the cost of the alkali metal component is an important factor in determining the overall cost of the process. In order to maintain catalyst costs at reasonable levels, it is essential to recover and reuse the alkali metal components. It has been proposed to recover the alkali metal components by leaching as they are withdrawn from the reaction zone along with the char during operations of the above type. Research indicates that these components generally exist in part as carbonates and other water-soluble compounds that can be recovered by washing with water. Experience has shown that only a portion of the potassium carbonate or other alkali metal component is usually recovered and that substantial amounts of make-up alkali metal compound are therefore required. This significantly increases the cost of such operations. The present invention provides an improved method for recovering alkali metal components from coal particles produced during coal gasification and other conversion processes conducted in the presence of alkali metal-containing catalysts. Thus, in accordance with the present invention, particles containing alkali metal residues produced during coal gasification and related high temperature conversion processes are treated with a calcium or magnesium containing compound in the presence of water so that the calcium or magnesium containing compound is alkali. from the particles by treatment under conditions such that water-insoluble compounds such as alkali metal aluminosilicates in the metal residue react to form a water-insoluble precipitate and an aqueous solution containing the water-soluble alkali metal components. It has been found that increased amounts of alkali metal compounds can be efficiently recovered. These alkali metal components are
It is then used in a conversion process as at least a portion of the alkali metal component that makes up the alkali metal-containing catalyst. Preferably, such use is accomplished by recycling the solution directly to the conversion process. However, if desired, the alkali metal component can be first recovered from the solution and then used in the conversion process. The aqueous solution produced in the processing step can contain significant amounts of water-soluble alkali metal aluminates. If this is the case,
of the solution before recycling it to the conversion process.
It is usually desirable to lower the pH and precipitate the aluminum in the form of aluminum hydroxide. The present invention is based in part on studies of the reactions that catalysts containing alkali metal components undergo during coal gasification and similar operations. Coal and other carbonaceous solids used in such operations typically contain mineral components that are converted to ash during the gasification process. Although the composition of the ash varies, the major components expressed as oxides are generally silica, alumina, and ferric oxide. Alumina is usually present in the ash in the form of aluminosilicates. Studies have shown that at least a portion of the alkali metal compounds used as gasification catalyst components, such as potassium carbonate, react with aluminosilicate and other ash components to form water-soluble alkali metal compounds such as carbonates, sulfates, etc. It has been found that alkali metal residues containing water-insoluble and catalytically inert materials such as metal aluminosilicates are produced. If the alkali metal components in this insoluble alkali metal residue cannot be recovered, they are lost from the process and must be replaced by make-up alkali metal compounds. The process of the present invention allows the recovery of these alkali metal components, thereby reducing the costs incurred by the use of large quantities of make-up alkali metal compounds. As a result, the present invention allows for considerable savings in gasification and other conversion operations carried out in the presence of alkali metal-containing catalysts, and at a significantly lower cost than would otherwise be the case. ) allows the production of liquid. The method illustrated in the accompanying drawings involves impregnating a feedstock solid with a solution of an alkali metal compound or a mixture of such compounds, after which the impregnated material is brought into interaction between the alkali metal and carbon present. Methane by steam gasification of bituminous coal, subbituminous coal, lignite or similar carbonaceous solids at elevated temperatures in the presence of an alkali metal catalyst prepared by heating to a temperature sufficient to This is the manufacturing method. It is noted that the disclosed alkali metal recovery system is not limited to this particular gasification process, and that it combines steam, hydrogen, oxygen or the like with a carbonaceous feedstock using an alkali metal compound or carbon-alkali metal catalyst. Various other conversion processes such as accelerating the reaction to produce a char, coke or similar solid product containing alkali metal residues and from which the alkali metal compound is recovered for reuse as a catalyst or a component thereof. It will be understood that it can be used in conjunction with any of the following. For example, this applies to coal, petroleum coke, which produces waste carbonaceous solids at temperatures below the ash melting point,
It can be used to recover alkali metal compounds from a variety of processes for the gasification of lignite, organic waste, and similar solid feed streams. Other conversion processes that can be used in conjunction include carbonization of coal and similar feedstock solids, liquefaction of coal and related carbonaceous feedstocks, carbonization (retorteng) of oil shale, partial combustion of carbonaceous feedstocks, etc. Examples include operations for Such methods are disclosed in the literature and will be apparent to those skilled in the art. In the method illustrated in the accompanying drawings, a solid carbonaceous feedstock, such as bituminous coal, subbituminous coal, lignite or the like, which has been pre-ground to a particle size of about 8 mesh or smaller on a U.S. sieve series basis, is It is sent to line 10 from a raw material preparation plant or storage facility (not shown). The solids introduced into line 10 are fed to a hopper or similar vessel 11 from where they are passed via line 12 to feed preparation zone 14. This zone consists of a screw conveyor or similar device 15 powered by a motor 16;
A series of spray nozzles or similar devices 17 for spraying the solids with an alkali metal-containing solution supplied via line 18 to the solids as they are moved through the preparation zone by the conveyor, and steam into the preparation zone. A similar set of nozzles or similar for introduction 1
Contains 9. The steam supplied via line 20 serves to heat the impregnated solids and drive out moisture. Steam flows from zone 14 to pipe 21
and sent to a condenser (not shown) from where it can be recovered for use as make-up water or the like. The majority of the alkali metal-containing solution is recycled via lines 13 and 76 from the alkali metal recovery section of the process, which is described in detail below. All required replenishment solutions can be introduced into line 13 via line 22. Sufficient alkali metal-containing solution is introduced into feed preparation zone 14 to provide from about 1 to about 50% by weight of the alkali metal compound or mixture of such compounds relative to the coal or other carbonaceous solids. is preferable. Generally, from about 1 to about 15% by weight is suitable. The dried impregnated solid particles prepared in zone 14 are drawn off via line 24 and sent to a closed hopper or similar container 25. As such, they contain sufficient water to enable their entrainment into the high pressure steam, recycle product stream, inert gas or other carrier gas stream introduced via line 28 into line 29. It is discharged at increased pressure via a star wheel feeder or equalizer 26 in line 27.
The carrier gas and entrained solids are conveyed via line 29 to manifold 30 and from the manifold to gasifier 32 via feed line 31 and nozzles (not shown). Instead of or in addition to the hopper 25 and starwheel feeder 26, the feed system may include:
Parallel lock hoppers, pressurized hoppers,
Continuously operated aerated standpipes or other equipment may be used. It is generally preferred that gasifier 32 operate at a pressure of about 500 to about 2000 psig. The carrier gas and entrained solids are typically introduced at a pressure somewhat in excess of the operating pressure of the gasifier. The carrier gas is approx.
It can be preheated to a temperature above 300°C but below the initial softening point of the coal or other feedstock used. The feedstock particles are 1 lb carrier gas
It can be suspended in the carrier gas at a concentration of about 0.2 to about 5.0 lb/solid feedstock. The optimum ratio for a particular system depends on the particle size and density of the feedstock,
It depends in part on the molecular weight of the gas used, the temperature of the solid feedstock and inlet gas stream, the amount of alkali metal compound used, and other factors. Generally, about 0.5 to about 4.0 lb of solid feedstock per lb of carrier gas
A ratio of . Gasifier 32 consists of a refractory lined vessel containing a fluidized bed of carbonaceous solids extending above an internal grate or similar distribution device (not shown). The bed is injected by steam introduced via line 33, manifold 34 and peripherally spaced injection pipes and nozzles 35, and by recycled hydrogen and carbon monoxide introduced via bottom inlet pipe 36. and maintained in a fluid state. The particular injection system shown is not critical; therefore, other methods for injecting steam and recycled hydrogen and carbon monoxide may also be used. In some cases, for example, it may be desirable to introduce both steam and recycle gas through multiple nozzles to obtain a more uniform distribution of the injected fluid and reduce the likelihood of channeling and related problems. The space velocity of the rising gas in the fluidized bed is typically about 300 to about 3000 volumes of steam and recycled hydrogen and carbon monoxide/
hr/fluid solids volume. The injected steam reacts with the feedstock carbon in the fluidized bed in gasifier 32 at a temperature in the range of about 800 to about 1600 psig and a pressure of about 300 to 2000 psig. Due to the recycled hydrogen and carbon monoxide injected near the lower end of the bed and the equilibrium conditions that exist in the bed as a result of the presence of the carbon-alkali metal catalyst, the reaction products are typically more essential than methane and carbon dioxide. Above. Competing reactions, reactions that would normally tend to produce additional hydrogen and carbon monoxide in the absence of catalyst and recycle gas, are suppressed. The ratio of methane to carbon dioxide in the crude product gas thus formed is preferably from about 1 to about 1.4 moles per mole depending on the amount of hydrogen and oxygen in the raw coal or other carbonaceous solids. is within the range of The coal used can be considered an oxygenated hydrocarbon for the purpose of describing the reaction. For example, coal from Wyodak can be considered to have the approximate formula CH 0 . 84 O 0 . 20 , based on the final analysis of the coal without moisture and ash and ignoring nitrogen and sulfur. The production of methane and carbon dioxide by the reaction between coal and steam is as follows. 1.24H 2 O ( g ) + 1.8CH 0 . 84 O 0 . produces a high methane to carbon dioxide ratio. Gas leaving the fluidized bed of gasifier 32 passes through the upper part of the gasifier, which acts as a separation zone and
Particles that are too heavy to be entrained by the gas exiting the vessel are now returned to the bed. If desired, this separation zone can include one or more cyclone separators or the like to remove relatively large particles from the gas. The gas withdrawn from the upper part of the gasifier via line 37 typically contains recycle gas, unreacted steam, hydrogen sulfide, ammonia and other contaminants formed from sulfur and nitrogen contained in the feedstock. methane and carbon dioxide produced by the reaction of steam with carbon, hydrogen and carbon monoxide, which are introduced into the gasifier as gasifiers and entrained fines. This gas is introduced into a cyclone separator or similar device 38 for removal of larger fines.
The overhead gas then enters a second separator 41 via line 39 where smaller particles are removed. The gas from which the solids have been separated is taken out as overhead from the separator 41 via line 42, and the fine powder is discharged downward via depressures 40 and 43. These fines can be returned to the gasifier or sent to the alkali metal recovery zone of the process as described below. After separating the entrained solids from the crude product gas as described above, the gas stream can be passed through suitable heat exchange equipment for heat recovery and then treated for removal of acid gases. . Once this is achieved, the residual gas, consisting primarily of methane, hydrogen and carbon monoxide, is separated cryogenically from the product methane stream and the hydrogen and carbon monoxide recycle stream (which is (return to the gasifier via line 36). Conventional gas treatment equipment can be used. A detailed description of this downstream gas processing portion of the method is not necessary for understanding the invention and is therefore omitted. The fluidized bed of gasifier 32 consists of char particles that are formed when the solid carbonaceous feedstock undergoes gasification. The composition of the char particles depends on the amount of mineral matter present in the carbonaceous material fed to the gasifier, the amount of alkali metal compound or mixture of such compounds impregnated in the feedstock, and the amount of the char particles in the fluidized bed. It depends on the degree of gasification it undergoes while inside. Lighter char particles, which have a relatively high content of carbonaceous material, tend to remain in the upper part of the fluidized bed. Heavy char particles, which contain relatively small amounts of carbonaceous material and relatively large amounts of ash and alkali metal residues, are
It tends to migrate toward the bottom of the fluidized bed. A portion of the heavy char particles is usually withdrawn from the bottom of the fluidized bed to remove ash and thereby prevent it from accumulating in the gasifier and other vessels in the system. The method of the present invention is based in part on the fact that the alkali metal component of the gasification catalyst reacts with the mineral components of lime and other carbonaceous solids during the gasification process. Studies have shown that at least a portion of the alkali metal compounds used as gasification catalyst components, such as potassium carbonate, sodium carbonate, and the like, react with aluminosilicate and other ash components to form water-soluble compounds such as carbonates, sulfates, etc. It has been shown to produce alkali metal residues containing catalytically inert materials such as alkali metal compounds and catalytically inert materials such as alkali metal aluminosilicates and other water-insoluble compounds. From about 10 to about 50 weight percent of the potassium carbonate or other alkali metal compound used to impregnate coal or similar feedstock prior to gasification reacts with aluminosilicates and other ash components during gasification. It has been found that alkali metal aluminosilicates and other water-insoluble compounds are formed which cannot normally be recovered from the ash by washing with water. Preliminary studies indicate that when such potassium carbonate is used to impregnate coal, the majority of the water-insoluble portion of the alkali metal residue produced is a synthetic caryophyllite with the chemical formula KAlSiO4 . Tend. In order to improve the economics of the catalytic gasification processes described above and other catalytic conversion processes where water-insoluble alkali metal residues are formed, it is necessary to recover as many alkali metal components as possible from the insoluble residue and to remove them. It would be desirable to reuse it as a catalyst component in the conversion process, thereby reducing the need for costly make-up alkali metal compounds. A substantial amount of the alkali metal component in the water-insoluble alkali metal residue withdrawn with the charcoal and ash from the reaction zone of the gasifier or other conversion process of the above process may cause the particles withdrawn from the reaction zone to It has been found that by treatment with a calcium- or magnesium-containing compound in the presence of the compound, it can be recovered for reuse in a conversion process. The treatment process is carried out under conditions such that the calcium- or magnesium-containing compound liberates the alkali metal components from the water-insoluble alkali metal residue to produce an aqueous solution containing these components. These water-soluble alkali metal components are then used in the conversion process as at least a portion of the alkali metal components that make up the alkali metal-containing catalyst. Preferably, such use is accomplished by recycling the solution directly to the conversion process. However, if desired, it is also possible to first recover the alkali metal component from the solution and then use it in the conversion process. The aqueous solution produced in the processing step can contain significant amounts of water-soluble alkali metal aluminates. In such cases, it is usually desirable to remove aluminum from the aqueous solution before recycling it to the conversion process. This is the solution
This can be achieved by lowering the PH sufficiently to cause precipitation of aluminum hydroxide. Referring again to the accompanying drawings, char particles containing carbonaceous material, ash and alkali metal residues are continuously withdrawn from the bottom of the fluidized bed of gasifier 32 via line 44. The particles flow downwardly through line 44 in countercurrent to the flow of steam or other separation gas introduced via line 45. Here,
A preliminary separation of the solids occurs based on size and density differences. Light particles with a relatively large amount of carbonaceous material tend to be returned to the gasifier, and heavy particles with a relatively high content of ash and alkali metal residues are sent via line 46 to a fluidized bed withdrawal zone 47.
flows downward. Steam or other fluidizing gas is introduced into the bottom of the withdrawal zone via line 48 to maintain the bed in a fluidized state. Conduit 4 is used to cool the particles and facilitate their further processing.
Water can be introduced via step 9. The rate of withdrawal is controlled by regulating the pressure in zone 47 by means of a throttle valve 50 in overhead line 51. Gas from line 51 can be returned to the gasifier via line 52 or exhausted via valve 53. From the container 47, the solid particles are transferred to the valve 55.
It is sent to a hopper 56 via a conduit 54 containing. The solid particles in hopper 56 are now ready for processing to recover the alkali metal components. Typically, the soluble alkali metal components are recovered by washing these particles with water. In addition to being used to recover alkali metal components from insoluble alkali metal residues formed during gasification or other conversion processes, the process of the present invention can also be used to recover water-soluble alkali metal residues present in these particles. It can also be used to recover soluble alkali metal components from materials. However, elimination of the water wash step may not be desirable. This is because the water-soluble alkali metal components that are normally removed in this step tend to be present and react with calcium- or magnesium-containing compounds when the particles are treated with the compounds, thereby reducing the The amount of calcium or magnesium compound required is substantially reduced compared to the amount that would be required if the alkali metal components were consumed solely by the reaction that solubilizes the alkali metal components from the insoluble alkali metal compounds present in the residue. Because it will be done. Thus, one of the factors in determining whether a water wash step should be eliminated is usually the cost of the increased requirement for calcium or magnesium containing compounds relative to the cost of the water wash step. The process shown in the accompanying figures uses a water washing step prior to processing the particles to recover alkali metal components or compounds from insoluble alkali metal residues. The solid particles in hopper 56 are combined with the char fines recovered from the crude product gas via depressures 40 and 43 and line 57;
It is then supplied to a washing zone 59 via a pipe 58. The water wash zone typically consists of a multi-stage countercurrent extraction system in which the particles are contacted countercurrently with water introduced via line 60. An aqueous solution of alkali metal compounds such as alkali metal carbonates, sulfates and the like is recovered from the apparatus and can be recycled to feed preparation zone 14 via lines 61, 13, 76 and 18. Here, coal or similar carbonaceous feedstock is impregnated with alkali metal compounds recovered from the soluble alkali metal residues of the water washing process and from the insoluble alkali metal residues as described below. The particles, from which substantially all of the soluble alkali metal components have been extracted, are withdrawn from the water washing zone via line 62 in the form of a slurry. Although the soluble alkali metal components have been removed from the particles, a significant amount of the alkali metal components are still present in the form of insoluble alkali metal residues. The slurry passes through the conduit 62,
Transferred to an autoclave or similar reaction vessel 63 equipped with a stirrer 66. Here, the alkali metal aluminosilicate and other insoluble alkali metal compounds in the alkali metal residue react in the presence of water with calcium- or magnesium-containing compounds introduced into the reactor via line 64 to become water-soluble. It produces alkali metal components and water-insoluble compounds such as calcium or magnesium silicates and the like. Apparently, the calcium or magnesium compound is at least partially dissolved in the slurry water, thus producing calcium or magnesium ions that displace or liberate the water-soluble alkali metal component from the insoluble alkali metal compound. The substituted alkali metal components are recovered in the steps described below and recycled to the gasification process where they serve as at least a portion of the alkali metal components that make up the alkali metal-containing catalyst. Agitator 66 is operated continuously during the reaction to at least partially prevent agglomeration of the reactants. An example of one hydrothermal (in the presence of hot water) reaction that would take place in autoclave 63 is described below. For the purpose of writing the reaction equation, it is assumed that the calcium-containing compound is present in the autoclave in the form of calcium hydroxide. The symbol "M" is used to represent an alkali metal cation. The actual alkali metal present will depend on the type of alkali metal compound used as a component of the alkali metal-containing gasification catalyst. As can be seen from the above formula (1), alkali metal aluminosilicate reacts with calcium hydroxide in the presence of hot water to produce water-soluble alkali metal aluminate and water-insoluble dicalcium silicate.
A portion of the alkali metal aluminate formed by reaction equation (1) reacts with water to form a water-insoluble precipitate of alkali metal hydroxide and aluminum hydroxide as shown in equation (2). . The amount of alkali metal aluminate actually found in solution depends in part on temperature, PH, and other reaction conditions of the autoclave. It will be appreciated that the above reaction equations represent only two reactions that may be performed in an autoclave. It is also possible that hydrothermal reactions involving more complex alkali metal aluminosilicates and other insoluble components in the alkali metal residue may occur to produce products other than those shown in the above formula. The actual role of water in the reaction of calcium- or magnesium-containing compounds with insoluble alkali metal residues is not clearly known. However, it is theorized that the primary role of water is to provide favorable reaction kinetics by acting as a medium through which calcium or magnesium ions are highly mobile. If the amount of water in the slurry drawn from wash zone 59 is insufficient to provide optimal kinetics, water can be added to the slurry in line 62 via line 65. Generally, the temperature of the autoclave 63 is approximately
It is maintained within the range of 250 to about 500〓. Since the water within the autoclave 63 must always be present in a liquid state to provide the medium for the hydrothermal reaction, the pressure within the autoclave is typically equal to or greater than the vapor pressure of water at the operating temperature. It should be high. The calcium or magnesium compound used as one of the reactants in the hydrothermal reaction carried out in an autoclave is any inorganic or organic calcium or magnesium containing compound that at least partially ionizes or dissociates in water to yield calcium or magnesium ions. It's good to be warm. Calcium-containing compounds may be, for example, calcium oxide, calcium hydroxide, calcium acetate, calcium oxalate, calcium formate, calcium carbonate, dolomite and the like. Similarly, the magnesium-containing compound may be magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium acetate, magnesium oxalate, magnesium formate, magnesium carbonate, dolomite, and the like. The actual calcium- or magnesium-containing compound used will depend primarily on its availability, cost, and solubility in water. The amount of calcium- or magnesium-containing compound required depends in part on the amount of silicate and soluble alkali metal components in the granulate fed to autoclave 63. If desired, a mixture of two or more calcium- or magnesium-containing compounds can be used instead of a single compound. Slurry effluent from reactor 63 is routed to line 67
and sent to a rotator or other solid-liquid separator 68 where the water-soluble alkali metal components are extracted from the particulate matter and water-insoluble precipitate formed by the reaction carried out in the autoclave 63. An aqueous solution is separated. Solids are withdrawn from the filter via line 69 and contains small amounts of carbonaceous material ash, calcium silicate, and aluminum hydroxide, among other materials. These solids can be disposed of as landfill material or can be further processed to recover valuable components such as calcium silicate which can then be used in the manufacture of cement. The aqueous effluent from filter 68 contains alkali metal components in solution. As can be seen from formulas (1) and (2) above, these components usually consist of alkali metal hydroxides and alkali metal aluminates. If the effluent contains only small amounts of alkali metal aluminates, it can be recycled directly to feed preparation zone 14 where coal or similar carbonaceous feedstock is impregnated with the alkali metal component. Recirculation of the effluent may be accomplished by closing valve 83 and directing the effluent through line 70 to line 80, through valve 81 to line 84, and through lines 76 and 18. can. However, if the effluent from filter 68 contains significant amounts of alkali metal aluminate, it is usually desirable to remove the aluminum from the solution before recycling the aqueous effluent to the feed preparation zone. Removal of aluminum is desirable. This is because it can form additional alkali metal aluminosilicates in the gasifier by reacting with the silica in the feed and the alkali metal components in the catalyst. If aluminum removal is desired, valve 81 is closed and the aqueous effluent from filter 68 is sent from line 70 via line 82 to valve 83 to a contactor or similar vessel 71. In contactor 71, the PH of the effluent is reduced to about 10.0-10.0 by contacting it with a carbon dioxide-containing gas.
It is reduced to a value within the range of about 4.0, preferably about 9.0 to about 5.0. The aqueous solution contains carbon dioxide-containing gas in pipe 7.
2 into the bottom of the contactor and simultaneously passed down the contact zone of the contactor. As the carbon dioxide-containing gas rises through the downstream aqueous solution, the carbon dioxide in the gas reacts with the alkali metal aluminates to form alkali metal carbonates and water-insoluble aluminum hydroxide. Alkali metal bicarbonates may also be formed if the partial pressure of carbon dioxide is high enough and the contactor temperature is low. The gas depleted in carbon dioxide is drawn out as overhead from the contactor 71 via the line 73,
It is then emitted to the atmosphere, further processed for carbon dioxide capture and reuse, or otherwise disposed of. Any carbon dioxide-containing gas can be used, including pure carbon dioxide and air. However, it is preferred to use carbon dioxide removed from the crude product gas produced in gasifier 32. The contact vessel used is not necessarily of the type shown in the drawings, but may be of any type that allows reasonably good contact between the carbon dioxide-containing gas and the aqueous alkali metal aluminate solution. A simple tank bubbling carbon dioxide-containing gas into an aqueous solution will suffice for the purposes of this invention. The purpose of the above steps of the alkali metal recovery process is to lower the pH of the aqueous solution containing the alkali metal aluminate so that substantially all of the aluminum is removed from the solution in the form of a water-insoluble precipitate of aluminum hydroxide. The purpose is to leave in solution an alkali metal component that does not contain aluminum, which is then recovered and used as a component of the gasification catalyst. As previously described, removing aluminum from the alkali metal components prior to their use in the gasification catalyst allows the gasification to occur by reaction of the aluminum with the silica in the feedstock and the alkali metal component in the catalyst. This is desirable to help avoid the possibility of additional alkali metal aluminosilicate formation in the vessel. Any method of lowering the PH can be used for purposes of the present invention. For example, instead of contacting the effluent from filter 68 with a carbon dioxide-containing gas, the effluent may be
sulfuric acid in an amount sufficient to reduce the PH to the desired value,
It can also be mixed with formic acid, nitric acid or the like. Referring again to the drawings, the effluent from contactor 71, which contains alkali metal carbonate and aluminum hydroxide, is drawn from the bottom of the vessel via line 74 and sent to a rotator or similar fluid. It is sent to solid separator 75. Solid aluminum hydroxide is now removed from the aqueous solution containing the alkali metal carbonate, and the solution is passed through line 8.
6, 76 and 18 to feed preparation zone 14 where the gasification feed is impregnated with alkali metal carbonate. If the concentration of alkali metal carbonate in the recycled solution is undesirably low, the solution can be concentrated by removing excess water before returning it to the feed preparation zone. The exact alkali metal compounds present in the recycle solution are determined from the aqueous effluent from filter 68.
It will be appreciated that this depends on the substance used to lower the PH. For example, if nitric acid is used instead of carbon dioxide-containing gas, the recycled solution will contain alkali metal nitrates instead of carbonates. The aluminum hydroxide collected in filter 75 passes through line 77 to rotary kiln or similar equipment 78.
where it is calcined at high temperatures to produce alumina, which can be recovered via line 79 and sold as a by-product. Sale of this material can provide additional revenue from the process, thus lowering the overall cost of product gas. Embodiments of the present invention that include a PH adjustment step are those that allow alumina to be recovered as a by-product of an alkali metal recovery process. If recovery of alumina is not desired for any reason, this embodiment of the invention can be simplified by eliminating strainer 68 and rotary kiln 78. In such a case, the slurry from autoclave 63 is sent directly to vessel 71 without liquid-solid separation and contacted with carbon dioxide-containing gas. The effluent from the contactor undergoes liquid-solid separation in filter 75 and the resulting aqueous solution is recycled to the feed preparation zone. The solids, which contain carbonaceous material, ash, calcium silicate, and aluminum hydroxide, among other materials, can be used as landfill material or otherwise disposed of. The nature and objects of the present invention are further illustrated by the results of laboratory tests showing that soluble alkali metal compounds can be recovered from the insoluble components of the coal produced during catalytic gasification of coal. To test the effectiveness of the proposed alkali metal recovery method, a tubular bomb having an inner diameter of 1 inch was charged with approximately 5-15 grams of char ground to less than 100 mesh by US sieve series standards. The tube cylinder was rotated by a variable speed motor in a tube furnace equipped with a temperature controller and timer. Char is made of Illinois pre-impregnated with potassium carbonate.
Derived from fluidized bed catalytic gasification of No. 6 coal. Before the char was fed into the tubular bomb, it was analyzed for both water and acid soluble potassium. The amount of water-insoluble potassium present in the char was determined by subtracting these two values. In some of the experiments conducted, the feedstock cher was rinsed with water before charging it into the tubular bomb. Char contains calcium hydroxide and about 70 to about
A tubular bomb was fed in the form of a slurry containing 100 ml of distilled water. Sufficient calcium hydroxide was used so that the slurry contained a calcium to potassium molar ratio of about 2.0 to about 13.0. Approximately 201/4 inch carbon steel ball bearings were added to the tubular cylinder to ensure good agitation and prevent caking or agglomeration. Reaction temperatures of about 350 to about 500 °C and reaction times of 2 to 4 hours were studied. Solids and liquid were quantitatively recovered from the cylinder and separated by decantation. The solids from the bomb were washed with 150 ml of water and dried. Both the solid and the decant were analyzed for potassium content by X-ray fluorescence. The decant was then evaporated and the resulting residue was analyzed by X-ray diffraction to determine its composition. The results of these tests are shown in Table 1 below.

【表】 第1表から、水酸化カルシウムは、チヤー中に
最初に含有された水不溶性カリウムの実質的な量
を遊離させることが分る。回収された不溶性カリ
ウムの百分率は約63〜約95.2%の範囲内であり、
そして420〓よりも高い温度では最とも低い回収
百分率は72.1であつた。実験3〜6についてのカ
リウム残余の比較的高い相違は、実験装置におい
て可能性のある漏れに基因する。デカント液の蒸
発から生成した残留物のX線回折分析は、
K2CO3、K2CO3、11/2H2O、K2SO4及び場合に
よつてはいくらかの未反応Ca(OH)2の存在を示
した。水酸化カリウムよりもむしろ炭酸カリウム
の存在が予期される。何故ならば、前者はデカン
ト液の蒸発間に大気の二酸化炭素と反応して炭酸
塩を生成するからである。 上記から、本発明の方法は、接触ガス化及び同
様の高温接触転化プロセスの間に生成されるアル
カリ金属残留物から回収されるアルカリ金属成分
の量を有意義に増加するのを可能にする改良され
たアルカリ金属回収方式を提供することが明らか
であろう。その結果、コストの高い補給アルカリ
金属化合物の必要性が減少され、これによつて転
化プロセスの全費用が低下される。
Table 1 shows that calcium hydroxide liberates a substantial amount of the water-insoluble potassium originally contained in the char. the percentage of insoluble potassium recovered is within the range of about 63 to about 95.2%;
And at temperatures higher than 420㎓, the lowest recovery percentage was 72.1. The relatively high difference in potassium residuals for runs 3-6 is due to possible leaks in the experimental setup. X-ray diffraction analysis of the residue produced from the evaporation of the decant liquid
It showed the presence of K 2 CO 3 , K 2 CO 3 , 11/2H 2 O, K 2 SO 4 and possibly some unreacted Ca(OH) 2 . The presence of potassium carbonate rather than potassium hydroxide is expected. This is because the former reacts with atmospheric carbon dioxide during evaporation of the decant to form carbonates. From the above, it can be seen that the process of the present invention provides improvements that allow for significantly increasing the amount of alkali metal components recovered from alkali metal residues produced during catalytic gasification and similar high temperature catalytic conversion processes. It will be obvious that the present invention provides a method for recovering alkali metals. As a result, the need for costly make-up alkali metal compounds is reduced, thereby lowering the overall cost of the conversion process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

添付図面は触媒のアルカリ金属成分を回収して
再使用する接触式石炭ガス化法の概略フローシー
トであつて、主要部を示す参照数字は次の通りで
ある。 14:原料調製帯域、32:ガス化器、59:
水洗帯域、63:反応器、71:接触器、78:
回転キルン。
The attached drawing is a schematic flow sheet of a catalytic coal gasification method for recovering and reusing the alkali metal components of the catalyst, and the reference numerals indicating the main parts are as follows. 14: Raw material preparation zone, 32: Gasifier, 59:
Water washing zone, 63: Reactor, 71: Contactor, 78:
Rotating kiln.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 アルカリ金属含有触媒の存在下に固体炭素質
供給原料を液体及び(又は)ガスに転化させるに
際し、炭素質物質、無機灰分及びアルカリ金属残
留物を含有するチヤー粒子が生成されるところの
転化法において、 (a) 前記アルカリ金属残留物含有チヤー粒子を液
体水の存在下に250〜500〓(121〜260℃)の温
度においてカルシウム又はマグネシウム含有化
合物で処理して水溶性アルカリ金属成分を含有
する水溶液を生成し、そして (b) 前記水溶液からの前記アルカリ金属成分を前
記転化プロセスにおいて前記アルカリ金属含有
触媒を構成するアルカリ金属成分の少なくとも
一部分として使用する、 ことを特徴とする固体炭素質供給原料の転化法。 2 転化プロセスがガス化を含むことを更に特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 転化プロセスが液化を含むことを更に特徴と
する特許請求の範囲第1又は2項記載の方法。 4 アルカリ金属含有触媒の少なくとも一部分が
炭酸カリウムからなることを更に特徴とする特許
請求の範囲第1〜3項のいずれかに記載の方法。 5 アルカリ金属残留物を含有するチヤー粒子を
カルシウム含有化合物で処理することを更に特徴
とする特許請求の範囲第1〜4項のいずれかに記
載の方法。 6 カルシウム含有化合物が水酸化カルシウムか
らなることを更に特徴とする特許請求の範囲第5
項記載の方法。 7 カルシウム含有化合物が酸化カルシウムから
なることを更に特徴とする特許請求の範囲第5項
記載の方法。 8 炭素質供給原料が石炭からなることを更に特
徴とする特許請求の範囲第1〜7項のいずれかに
記載の方法。 9 工程(a)における水溶性アルカリ金属成分含有
水溶液のPHを水酸化アルミニウムを沈殿させるの
に十分なだけ下げ、これによつてアルミニウムを
実質上含まない水溶性アルカリ金属成分含有水溶
液を形成することを更に特徴とする特許請求の範
囲第1〜8項のいずれかに記載の方法。 10 水溶性アルカリ金属成分含有水溶液を二酸
化炭素含有ガスと接触させることによつてそのPH
を下げ、これによつて水酸化アルミニウム含有水
溶性沈殿物及び水溶性アルカリ金属カーボネート
含有水溶液を形成し、そして前記アルカリ金属カ
ーボネートをアルカリ金属含有触媒を構成するア
ルカリ金属成分の少なくとも一部分として使用す
ることを更に特徴とする特許請求の範囲第9項に
記載の方法。 11 アルカリ金属残留物を含有するチヤー粒子
を液体水の存在下にカルシウム又はマグネシウム
含有化合物で処理する前に該粒子を水洗する追加
工程を含むことを更に特徴とする特許請求の範囲
第1〜10項のいずれかに記載の方法。 12 アルカリ金属含有触媒が炭素−アルカリ金
属触媒からなることを更に特徴とする特許請求の
範囲第1〜11項のいずれかに記載の方法。
[Claims] 1. During the conversion of a solid carbonaceous feedstock into a liquid and/or gas in the presence of an alkali metal-containing catalyst, char particles containing carbonaceous material, inorganic ash and alkali metal residues are formed. (a) treating the alkali metal residue-containing char particles with a calcium- or magnesium-containing compound in the presence of liquid water at a temperature of 250-500°C (121-260°C) to render them water-soluble; producing an aqueous solution containing an alkali metal component; and (b) using the alkali metal component from the aqueous solution as at least a portion of the alkali metal component constituting the alkali metal-containing catalyst in the conversion process. A method for converting solid carbonaceous feedstocks. 2. The method of claim 1 further characterized in that the conversion process comprises gasification. 3. The method of claim 1 or 2, further characterized in that the conversion process comprises liquefaction. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, further characterized in that at least a portion of the alkali metal-containing catalyst consists of potassium carbonate. 5. A method according to any one of claims 1 to 4, further characterized in that the char particles containing alkali metal residues are treated with a calcium-containing compound. 6 Claim 5 further characterized in that the calcium-containing compound consists of calcium hydroxide.
The method described in section. 7. The method of claim 5, further characterized in that the calcium-containing compound comprises calcium oxide. 8. A method according to any one of claims 1 to 7, further characterized in that the carbonaceous feedstock consists of coal. 9. Lowering the pH of the water-soluble alkali metal component-containing aqueous solution in step (a) to a level sufficient to precipitate aluminum hydroxide, thereby forming a water-soluble alkali metal component-containing aqueous solution substantially free of aluminum. 9. A method according to any one of claims 1 to 8, further characterized by: 10 By bringing an aqueous solution containing a water-soluble alkali metal component into contact with a gas containing carbon dioxide, the pH of the aqueous solution can be adjusted.
, thereby forming a water-soluble aluminum hydroxide-containing precipitate and a water-soluble alkali metal carbonate-containing aqueous solution, and using said alkali metal carbonate as at least a portion of the alkali metal component constituting the alkali metal-containing catalyst. 10. The method of claim 9 further characterized by: 11. Claims 1 to 10 further comprising the additional step of washing the char particles containing alkali metal residues with water before treating the particles with a calcium- or magnesium-containing compound in the presence of liquid water. The method described in any of the paragraphs. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, further characterized in that the alkali metal-containing catalyst comprises a carbon-alkali metal catalyst.
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