JPS6261072B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は脱水褐炭類と炭化水素系油の混合組成
物の製造法に関する。

更に詳しくは、本発明は本発明者らが脱水褐炭
類と炭化水素系油の混合組成物の製造方法につい
て新規な発明を完成し、昭和54年７月20日付にて
発明の名称「脱水褐炭類と炭化水素系油の混合組
成物の製造方法」として特許出願した発明を更に
改良したものである。

本発明において褐炭類とは全水分が30％以上の
親水性を有する草炭、泥炭、亜炭、褐炭、亜歴青
炭および木屑、セルローズ、製紙スラツジ等炭素
を主成分とする固体有機物をさす。（以下本発明
において％はwt％を表わす。） 又炭化水素系油とは、この発明の成層分離槽の
温度において水より大きい比重を有する炭化水素
系油であれば石油系油、石炭系油又は石炭液化装
置における循環溶媒等何如なる炭化水素系油でも
差支えない。

本発明に使用する褐炭類は世界中に賦存し、そ
のコストも極めて安い。しかしながら、この褐炭
類を通常の乾燥方法で乾燥炭を得るには技術上、
保安上、経済上に難点があり、現状では現地発電
用に一部使用されているに過ぎない。

この褐炭類を容易に脱水することが出来ればそ
の用途は拡大しエネルギー問題の緊迫せる今日其
の貢献するところは計り知れないものがある。

従来褐炭類から水分を分離する方法としてはフ
ライスナープロセス、オーストラリア特許
32607／68等が知られているが、本発明は脱水褐
炭類と炭化水素系油の混合組成物を直接製造出来
る極めて斬新な方法である。

親水性を有する褐炭類を100℃以上の温度で熱
処理すると褐炭類中の親水性を有する含酸素基が
分解する。分解の程度は褐炭類の種類、熱処理の
条件等によつて異るが、熱処理時に水が蒸発しな
い様熱処理温度での水の飽和蒸気圧以上の圧力を
かけておくと褐炭類中の水分は液体の形で褐炭類
よりしみ出して褐炭類の脱水が行われる。

尚水の臨界温度374.15℃以上では水が気体とな
り褐炭類の水分を液体の形で取り出すことを特徴
とする本発明の意義が失われる。

本発明は、褐炭類を熱処理する事によつて、褐
炭類が持つ含酸素基を分解し、褐炭類の親水性の
部分を親油性に変えて炭化水素系油となじみやす
くすると同時に、褐炭類の持つ水分を炭化水素系
油と置換し、更に炭化水素系油として、本発明の
成層分離槽における温度において水より重い比重
を有する炭化水素系油を使用する事により、成層
分離槽において水分と炭化水素系油とを置換され
た褐炭類を成層分離槽の下部に炭化水素系油とと
もに沈降成層させ、褐炭類より出た水分を成層分
離槽の上部に浮上させて水として分離し、脱水褐
炭類と炭化水素系油の混合組成物を得る方法、又
は更に該混合組成物を減圧して該混合物の有する
熱エネルギーで残存する水分を更に蒸発除去して
脱水褐炭類と炭化水素系油の混合組成物を得る方
法において、上記混合組成物を更に沈降分離器又
は遠心分離器に導入し、残存する水および炭化水
素系油の１部を除去し所望する脱水褐炭類濃度の
炭化水素系油混合組成物を得ることを特徴とする
ものである。

このさい回収される炭化水素系油は本発明の混
合槽に還流して再使用することも出来るし、又他
の用途に使用しても差支えない。

褐炭類と炭化水素系油の混合物は、100℃以下
では、全く水を分離しない。従つて、100℃以下
の温度ではこの方法は無意味である。褐炭類の親
水性の含酸素基の分解は100℃以上の温度で始ま
り、200℃以上の温度で顕著になつてくる。褐炭
類からの水の分離は、褐炭類の親水性の含酸素基
の分解程度によるので、加熱温度は100℃以上、
好ましくは200℃以上がよい。一方300℃を越える
と水を蒸発させない為の圧力も86Kｇ／cm²以上を
必要とし、設計上困難があると共に、褐炭類に含
有する塩素による腐食等の問題も生じてくるので
350℃以下、好ましくは300℃以下が望ましい。な
お、褐炭類の親水性の含酸素基の分解速度は非常
に早いので、反応時間を長くする必要はない。

成層分離槽の温度は、タールの脱水法等で知ら
れるように100℃以下では分離速度が非常に遅く
非現実的である。成層分離槽での分離速度は温度
が高ければ高い程早くなるが、300℃以上では、
加熱時の問題と同様な問題を生ずる。従つて、成
層分離槽の温度は100℃以上、350℃以下、好まし
くは300℃以下である。成層分離槽の温度は、加
熱時の温度とは別に決定出来るものではあるが、
加熱時の温度と同等かわずかに低い程度が設備が
簡単になり有利である。

成層分離槽での滞留時間は加熱温度、成層分離
槽の温度によつて大きな影響を受け、それらの温
度が250℃以上では約15分、200℃以上250℃未満
では約30分、200℃未満ではほゞ１時間程度を必
要とする。

褐炭類と炭化水素系油の割合は、褐炭類の種類
及び炭化水素系油の種類によつて異なるけれど
も、重量比において１：１以上が好ましく、これ
以下の場合は、粘度があがりスラリーとして扱え
なくなる。

このようにして成層分離槽より加圧下に取出し
た脱水褐炭類と炭化水素系油の混合組成物は、そ
のまゝ褐炭類−炭化水素系油加工プラントに導入
して使用する事も出来るし、又必要ならば減圧し
て上記混合物中に残存する水分を蒸発除去して更
に水分の少い組成物を製造する事も可能である。

しかしながら、このようにして得られる組成物
中の脱水褐炭類の濃度は一般的に低く、必ずしも
組成物加工設備で使用する場合好ましい濃度では
ない。よつてこの組成物を次いで沈降分離器又は
遠心分離器に導入し、残存せる水分および炭化水
素系油の１部を除去し脱水褐炭類の濃度を所望す
る値まで高めることが望しい。

成層分離槽より得られる水は、成層分離槽の温
度と同じで100℃以上の温度を持つ。これは、原
混合物の予熱に使用出来る。又処理温度や褐炭類
の種類によつては、この水の有機物濃度がかなり
高く、湿式酸化塔で有機物を酸化すると同時に水
の温度を上昇させ、これを混合時の予熱に使う事
も可能である。この様な廃熱回収により更に熱効
率を上げる事が出来る。

本発明における褐炭類の水分を液体の形で抜く
方法には利点が多い。第１に水分を蒸発させない
ので水の蒸発潜熱が不要であり、蒸発による脱水
法よりも熱効率が高い。第２に水に可溶である灰
分となるものが水と共に褐炭類より除去出来る。
特に褐炭類で塩素分が多い場合には、褐炭類の処
理設備において腐食の問題があるので脱水時に塩
素分が除去できることは非常に有利である。第３
に炭化水素系油との混合物として褐炭類を脱水す
るので、空気との接触がなく、褐炭類が部分酸化
等をしない。これは褐炭類の水添液化法において
は、収率を高くし且つ水素の消費を減らす効果が
ある。第４に、褐炭類を微粉砕したものでも、安
全に乾燥出来る。

この様に数々の利点を有する本発明による脱水
褐炭類と炭化水素系油の混合組成物の製造方法を
更に具体的に図面により説明する。

第１図に示す如く、褐炭類と炭化水素系油を混
合槽１に入れる。褐炭類の粒度はポンプ３で加
圧、流送が出来る程度で良い。なお、混合槽１は
ポンプ３で加圧、流送が出来る程度に褐炭類を湿
式粉砕する設備をそなえたものであつても何等差
支えない。上記混合物をポンプ３で加圧流送し加
熱器４で加熱して成層分離槽５に送る。混合物内
の褐炭類は加熱器によつて熱処理される事により
親油性の強いものとなり、炭化水素系油と褐炭類
が持つ水分が置換される。成層分離槽５では、水
分が炭化水素系油と置換された褐炭類と炭化水素
系油が重力によつて沈降し、脱水褐炭類と炭化水
素系油の混合組成物層ｃをつくり、褐炭類から出
た水が上部に浮いて水層ａを作る。ａ層とｃ層と
の間には中間層ｂが出来る。成層分離槽５上部の
水はオーバフローその他の方法によつて成層分離
槽より除去される。この水は温度が高いので前記
混合物の予熱に使用出来る。成層分離槽５下部の
脱水褐炭類と炭化水素系油の混合組成物は、次い
で沈降分離器又は遠心分離器８に導入され、残存
する水分及び炭化水素系油の１部が除去され、所
望の脱水褐炭類濃度の炭化水素系油混合組成物が
製造され、このものはそのまゝ褐炭類−油混合組
成物加工設備に送られる。

又回収された炭化水素系油は混合槽１に還流し
使用することも出来るし、又他目的にも使用出来
る。

第２図は、第１図に示される方法については脱
水が不充分な場合に適用する。第２図は、成層分
離槽までは第１図と同じであるが成層分離槽５よ
り抜き出された脱水褐炭類−炭化水素系油混合組
成物を減圧装置６を介して減圧し、フラツシユ蒸
発設備７に導入し、上記混合組成物の持つ熱エネ
ルギーで上記混合組成物から更に水を蒸発させ
て、フラツシユ蒸発設備７から抜き出した脱水褐
炭類−炭化水素系油混合組成物は次いで沈降分離
器又は遠心分離器８に導入され、残存する水分及
び炭化水素系油の１部が除去され、所望の脱水褐
炭類濃度の炭化水素系油混合組成物が製造され、
このものは、そのまま褐炭類−油混合組成物加工
設備に送られる。

又回収された炭化水素系油は混合槽１に還流し
使用することも出来るし、又他の目的にも使用出
来る。

又褐炭類の含酸素基の分解によつて生ずるガス
を抜き出すために成層分離槽にはガス抜き設備９
を設けることが好ましい。

以下実施例をあげて更に詳細に説明するがこれ
により本発明は限定されるものではない。

実施例 １ 充分に紛砕した水分68％をもつ親水性の強い褐
炭類と比重1.07のクレオソートオイルを夫々１：
２（重量比）の割合で第１図の混合槽１に入れて
水分20％の原混合組成物を得た。この原混合組成
物を成層分離槽５における温度が275℃で滞留時
間が15分になるようにポンプ３で加圧流送し、加
熱器４で加熱し成層分離槽５に送り込んだ。この
条件で成層分離槽５上部から抜き出された水量は
原混合組成物量の15.5％に達し、その化学的酸素
要求量（COD）は1.5％であつた。このCOD量
は、充分湿式酸化を適用出来るものである。

一方成層分離槽５下部から抜き出された脱水褐
炭類−炭化水素系油（脱水スラリー）の水分は、
５％で脱水褐炭類13.1％、クレオソートオイル
81.9％であつた。この脱水褐炭類−油混合組成物
を沈降分離器８に導入し、残存せる水分およびク
レオソートオイルの１部を除去して脱水褐炭類35
％の混合組成物を得た。該混合組成物は加工設備
での使用に適したものであつた。回収したクレオ
ソートオイルは混合槽に還流して再使用した。

実施例 ２ 充分に粉砕された水分60％を持つ親水性の強い
褐炭原炭と、石炭液化設備の循環溶媒を１：1.5
（重量比）の割合で第２図の混合槽１に入れ24％
の水分を持つ原混合組成物を得た。この原混合組
成物を成層分離槽５での温度が232℃、圧力が
30Kｇ／cm²になる様にポンプ３で加圧流送し、加
熱器４で加熱し成層分離槽５に送りこんだ。この
条件で成層分離槽５から抜き出された水量は原混
合組成物の16％に達し、一方成層分離槽５下部の
混合組成物の水分濃度は9.5％であつた。成層分
離槽５下部の混合組成物を減圧弁６を介し、フラ
ツシユ蒸発設備で更に水分を蒸発させた所、得ら
れた脱水褐炭類と炭化水素系油の混合組成物の水
分は２％で脱水褐炭類20％、循環溶媒78％であつ
た。この脱水褐炭類−油混合組成物を遠心分離器
８に導入し、水分、および循環溶媒の１部を除去
して脱水褐炭類45％の混合組成物を得た。該混合
組成物は加工設備での使用に適したものであつ
た。回収した循環溶媒は混合槽に還流し再使用し
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラツシユ設備を設けない本発明の一
例のフローシートである。第２図はフラツシユ設
備を設けた本発明の一例のフローシートである。 図中、１……混合槽、２……撹拌機、３……ポ
ンプ、４……加熱器、５……成層分離槽、６……
減圧設備、７……フラツシユ蒸発設備、８……沈
降分離器又は遠心分離器、９……ガス抜き設備、
ａ……水層、ｂ……中間層、ｃ……褐炭類・炭化
水素系油混合組成物層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 褐炭類と、本発明の成層分離槽の温度におい
   て水より大きい比重を有する炭化水素系油を混合
   し、該混合物を100℃〜350℃、その温度における
   水の飽和蒸気圧以上の圧力下で加熱し、ついで加
   熱された該混合物を100℃〜350℃、その温度にお
   ける水の飽和蒸気圧以上の圧力下に保たれた成層
   分離槽に導入し、成層分離槽の上部より褐炭類中
   の水分を分離し、下部より脱水褐炭類と炭化水素
   系油の混合組成物を得、更に該混合組成物を沈降
   分離器又は遠心分離器に導入し、残存する水およ
   び炭化水素系油の一部を該混合組成物より分離し
   て脱水褐炭類の濃度を調節し、分離回収した水お
   よび炭化水素系油を本発明の混合槽に還流し又は
   せずしてなる脱水褐炭類と炭化水素系油の混合組
   成物の製造法。 ２ 褐炭類と、本発明の成層分離槽の温度におい
   て水より大きい比重を有する炭化水素系油を混合
   し、該混合物を100℃〜350℃、その温度における
   水の飽和蒸気圧以上の圧力下で加熱し、ついで加
   熱された該混合物を100℃〜350℃、その温度にお
   ける水の飽和蒸気圧以上の圧力下に保たれた成層
   分離槽に導入し、成層分離槽の上部より褐炭類中
   の水分を分離し、下部より脱水褐炭類と炭化水素
   系油の混合物を取り出し、減圧して該混合物の有
   する熱エネルギーで該混合物に残存する水分を更
   に蒸発除去して脱水褐炭類と炭化水素系油の混合
   組成物を得、更に該混合組成物を沈降分離器又は
   遠心分離器に導入し、残存する水および炭化水素
   系油の一部を該混合組成物より分離して脱水褐炭
   類の濃度を調節し、分離回収した水および炭化水
   素系油を本発明の混合槽に還流し又はせずしてな
   る脱水褐炭類と炭化水素系油の混合組成物の製造
   法。