JPS6355560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、石炭・アルコール混合流体燃料の製
造装置に関するものである。 石炭を流体化することにより、輸送、貯蔵、使
用の際の利便性が向上する。このため、石炭粉体
をアルコールに混合して（以下、この混合物を
「混合流体燃料」と称する）使用することが考え
られているが、従来、粘度が低く安定性の高い混
合流体燃料を連続的に製造する装置は知られてい
ない。 ただし、石炭粉体をパイプラインによつて輸送
するために、石炭粉体を水に混合する方法は公知
である。この方法を概略的にブロツク図として第
１図に示す。まず、定量の石炭２を衝撃式粉砕機
４によつて粉砕し、次いで粉砕された石炭に定量
の水６を供給し、ロツド式湿式粉砕機８によつて
石炭を粉体化すると共に水と混合する。 上記方法を混合流体燃料の製造にそのまま適用
したとしても十分な性状の混合流体燃料を得るこ
とはできない。石炭は無煙炭、れき青炭、亜れき
青炭及びかつ炭に分類されるが、同じ分類であつ
ても生産地が異なると性状が相当に相違し、更に
は同じ生産地であつても炭層が異なると性状が多
少相違する。石炭をアルコールと混合すると石炭
中の成分の一部がアルコールに溶解するなど水−
石炭の系の場合と異なり複雑な相互作用を生じ、
その程度は石炭の性状の相違や混合の方法などに
より大きく異なつてくる。したがつてこのような
石炭を粉体とし、定量のアルコールと単に混合す
るだけでは所望の粘度及び安定性を得ることはで
きない（なお、ここで混合流体燃料の安定性と
は、混合流体燃料中の石炭粉体が時間の経過又は
振動によつて沈積して石炭粉体の圧密層を形成す
る度合のことであり、安定性が高いということは
圧密層を形成しにくいことを意味する）。このた
め、製造、輸送、貯蔵及び利用の全段階において
混合流体燃料を流体として取扱うことが困難とな
り（例えば常時かくはんしておかないと流動性を
失う）、石炭を完全に流体燃料化するという目的
が達成されない。 特開昭53−1203には、アルコールの存在下で石
炭を粉砕したのち、アルコール濃度を調整するこ
とからなる石炭−アルコール混合物の製造方法が
開示されているが、この方法は、低硫黄、低灰分
の石灰を製造し、しかもアルコール中に直接溶解
された有用な化学副産物を回収することを目的と
するものであつて、この方法では粘度が低く安定
性の高い混合流体燃料を得ることはできない。 また、輸送、貯蔵特性にすぐれた石炭・アルコ
ール混合流体燃料の製造方法に関しては、石炭を
破砕し、この破砕した石炭をメチル燃料と混合し
てスラリーとし、生成したスラリーを貯蔵し、そ
の後このメチル燃料中の石炭を粉砕することによ
る、石炭から溶出したアルコール可溶性不純物を
含有するメチル燃料溶液中に石炭が実質的に均一
に分散している可燃性のシユード・シキソトロピ
ー性メチル燃料−石炭懸濁体を製造する方法が開
示されている（特開昭53−55304）。 しかしながらこの方法は、石炭からアルコール
可溶性不純物を溶出させる工程に長時間を要し
（実施例では２週間）、本発明の目的である安定し
た混合流体燃料を連続的に製造するためには不適
当である。 本発明者らは、上記の問題点に着目して研究の
結果、石炭粉体を比較的少量のアルコールと予め
よく混練し、その後にアルコールを追加混合して
混合流体燃料を調整すること、および石炭とアル
コールの混合物を加熱処理することにより上記問
題点が解消され、安定性の高い石炭・アルコール
混合流体燃料を製造できることを見出し、本発明
に想達した。 本発明は、一つの装置内に石炭とアルコールの
供給部とこれらを混合する混練部と熱処理および
濃度調整を行なう混合物を順次設けた、内部にス
クリユーを有するシリンダー型の石炭・アルコー
ル混合流体燃料の製造装置である。 本発明の石炭・アルコール混合液体燃料に用い
られる石炭粉体とは無煙炭、れき青炭、亜れき青
炭及び褐炭の中から選ばれる少くとも１種の石炭
を粉砕したものであり、アルコールとしては炭素
数１〜３の低級脂肪族アルコールあるいはそれら
の混合物が使用される。これらのアルコールの中
では経済性及び物理的性質からメタノールが特に
好ましく、また該アルコール中には工業的に製造
する際に含有される化合物、溶剤、水等の不純物
を含んでいてもよい。また他に安定性の改良ある
いは粘度の低減化等を目的として添加剤を併用す
ることもできる。また石炭粉体とアルコールの混
合割合は自由に選択出来るものである。 石炭・アルコール混合流体燃料の製造装置とし
て混練機を使用することは今日まで行れていな
い。しかるに本発明の製造装置は石炭粉体又は石
炭粉体及びアルコールを供給する供給部と、石炭
粉体とアルコールとを混練する混練部と、アルコ
ールを供給して石炭粉体とアルコールとを混合す
る混合部と、圧力検出装置及び粘度測定装置から
の信号に基づいて圧力を調整する圧力制御装置に
連動する圧力調整部とを順次設け、各部に温度検
出装置を備えた混練機と、 温度検出装置及び粘度測定装置からの信号に基
づき混練機の各部の温度を制御する温度制御装置
及び加熱冷却装置と、 混練機出口付近に設けられた石炭粉体濃度測定
装置及び粘度測定装置を有し、該石炭粉体濃度測
定装置及び粘度測定装置からの信号に基づき供給
部に石炭粉体を供給する石炭粉体定量供給装置
と、供給部及び混練部のいずれか一方又は両方並
びに混合部にアルコールを供給するアルコール定
量供給装置と、 からなる混合流体燃料を連続的に製造する石炭・
アルコール混合流体燃料の製造装置である。 以下、本発明をその実施態様を示す添付図面の
第２〜５図に基づいて説明する。 第２図に本発明の混合流体燃料製造装置を示
す。混練機１２はシリンダ１４、供給部１６、混
練部１８、混合部２０及び圧力調整部２２を有し
ている。シリンダ１４に装入されるスクリユ２４
もシリンダ１４に対応して供給部２６、混練部２
８、混合部３０及び圧力調整部３２を有してい
る。スクリユ２４の供給部２６及び混合部３０は
順ねじフライトを有しており、また混練部２８は
一部逆ねじフライトを有している。シリンダ１４
の圧力調整部２２はテーパ状に縮径されており、
これに対応してスクリユ２４の圧力調整部３２も
テーパ状としてあり、両者間にすきま３４が形成
されている。このすきま３４の大きさは圧力調整
部２２を軸方向に移動させることにより調節可能
である。スクリユ２４は回転駆動装置３５によつ
て回転速度制御装置３６を介して駆動される。シ
リンダ１４の供給部１６のホツパ３８には、後述
の石炭粉体濃度測定装置６８及び粘度測定装置６
２からの信号により供給量が調節可能な石炭粉体
定量供給装置４０及び同様に石炭粉体濃度測定装
置６８及び粘度測定装置６２からの信号により供
給量が調節可能なアルコール定量供給装置４２か
らそれぞれ石炭粉体及びアルコールが供給される
ようにしてある。シリンダ１４の混合部２０に
は、石炭粉体濃度測定装置６８及び粘度測定装置
６２からの信号によつて供給量が調節可能なアル
コール定量供給装置４４からアルコールを供給可
能としてある。シリンダ１４は各部毎に温度調節
用のジヤケツトを有しており、加熱・冷却調節装
置４６からの指令に基づいて加熱又は冷却され
る。シリンダ１４の各部の温度はそれぞれ温度検
出装置４８，５０，５２及び５４によつて検出さ
れており、この検出された温度を基にして温度制
御装置５６は加熱・冷却調節装置４６に必要な情
報を与える。シリンダ１４の混合部２０の下流部
には圧力検出装置５８が設けられており、その検
出信号は圧力制御装置６０に送られる。圧力制御
装置６０は圧力検出装置５８からの信号及び後述
の粘度測定装置６２からの信号に基づいて圧力調
整作動装置６４に指令を与える。圧力調整作動装
置６４はこの指令によつてすきま３４の大きさを
設定する。シリンダ１４の出口は流路６６に連通
しており、この流路６６には石炭粉体濃度を連続
的に測定可能な石炭粉体濃度測定装置６８（例え
ば、γ線式濃度測定装置）及び混合流体燃料の粘
度を連続的に測定可能な粘度測定装置６２（例え
ば、ギアポンプトルク計測式粘度測定装置）が設
けられている。石炭粉体濃度測定装置６８からの
信号は石炭粉体定量供給装置４０、アルコール定
量供給装置４２及びアルコール定量供給装置４４
に与えられ、また粘度測定装置６２からの信号は
石炭粉体定量供給装置４０、アルコール定量供給
装置４２、アルコール定量供給装置４４、圧力制
御装置６０及び温度制御装置５６に与えられる。 次に、操作方法について説明する。 石炭粉体定量供給装置４０及びアルコール定量
供給装置４２からホツパ３８に石炭粉体及びアル
コールを供給する。その際、石炭粉体濃度は最終
製品としての混合流体燃料の石炭粉体濃度よりも
高くする（例えば、石炭70％以上）。シリンダ１
４の供給部１６に供給された石炭粉体及びアルコ
ールは混練部１８に送られ、ここで混練作用を受
ける。しかして、混練作用は石炭粉体濃度の高い
ところで行つた方が効率的である。混練作用の度
合は、石炭粉体濃度、温度及び圧力によつて変化
するので、これらの値は、所望の混練作用が得ら
れるように後述のように制御される。次いで、石
炭粉体及びアルコールは混合部２０に送られ、ア
ルコール定量供給装置４４から所定量のアルコー
ルが供給され、これによつて所望の石炭粉体濃度
の混合流体燃料とされる。次いで、石炭粉体及び
アルコールの混合流体はすきま３４を通つて流路
６６に送られる。なお、このすきま３４は、シリ
ンダ１４内が所定の圧力となるように調節され
る。流路６６の混合流体燃料の石炭粉体濃度及び
粘度は石炭粉体濃度測定装置６８及び粘度測定装
置６２によつてそれぞれ連続的に計測されてお
り、その計測データは石炭粉体定量供給装置４
０、アルコール定量供給装置４２、アルコール定
量供給装置４４、温度制御装置５６及び圧力制御
装置６０にフイードバツクされ、常に所定の石炭
粉体濃度及び粘度が得られるように制御される。
上記動作の際、シリンダ各部の温度は温度制御装
置５６及び加熱・冷却調節装置４６によつて次の
ように調節される。供給部１６及び混練部１８の
温度は比較的低く設定し（例えば80℃以下）、粘
度が低下しないようにして十分な混練作用を得
る。混合部２０の温度は比較的高く設定し（例え
ば130℃以下）、混合流体燃料に熱処理効果を与え
る。 石炭粉体濃度および粘度の計測データに基づく
制御は、自動制御方式で実施することができる
が、変動の幅が小さいか、製品の物性許容範囲が
広い場合には、適宜手動操作で行なつてもよく、
また、一部の装置についての制御を省略すること
ができる。 本発明装置によると、混練工程及び熱処理工程
を採用しているので、従来の装置に比し混合流体
燃料の安定性及び粘度が改善される。 まず、石炭粉体とアルコールとを混練すること
による効果についての試験結果について説明す
る。最大粒子径１mm、200メツシユアンダーが50
％となるよう粉砕した石炭（カナダ産れき青炭使
用）とメタノールを混合し石炭粉体濃度70％で20
分間混練を行ない、混練後メタノールを加えて石
炭粉体濃度を50％とした混合流体燃料（本発明装
置による混合流体燃料）と、同じ石炭を石炭粉体
濃度50％で単にメタノールと混合しただけの混合
流体燃料とについて圧密層高さ及び粘度を測定し
た結果を下表に示す。

【表】 測定方法 圧密層高さ：300mlのメスシリンダーに試料をと
り、２時間上下振動を加えた後生じた圧密層の
高さを測定。 粘度：二重円筒型粘度計による。 上表から明らかなように、混練することにより
圧密層を形成しにくくなり、また粘度も大きくな
る（同一石炭粉体濃度では粘度が大きいほど安定
性が高い）。すなわち、混練によつて混合流体燃
料の安定性が大幅に向上する。なお、上表中のず
り速度とは粘度測定時の測定端子の回転速度を示
す。混練の度合は、石炭粉体濃度、温度及び圧力
によつて変化するから、これらの値を制御するこ
とにより、所定の粘度となるように混練度合を調
節することができる。混練の所要時間は滞留時間
最高30〜40分間程度であり通常は数十秒〜十数分
である。また、第３図に、混練時に加圧すること
により界面沈降度（この値が小さいほど圧密層を
形成しにくく安定性が高い）がどのように変化す
るかを試験した結果を示す。ここでは中国産無煙
炭を最大粒子径１mm、200メツシユアンダー65％
となるように粉砕したものを用い、石炭濃度が50
％となるよう調整したのち30日間静置し界面の沈
降割合を測定した。これより、混練時の加圧力を
増大することによつて界面沈降度が小さくなり、
混合流体燃料の安定性が向上することがわかる。
なお、加圧力は、前述のように、すきま34を調節
することにより任意に設定することができる。 次に、熱処理による効果について説明する。第
４図にカナダ産れき青炭を最大粒子径１mm、200
メツシユアンダー70％に粉砕したのちメタノール
と混合し石炭濃度50％に調整したものを、混練工
程を省略し熱処理（80℃の加熱）した混合流体燃
料と、熱処理なしの混合流体燃料とについて、放
置した場合に時間の経過によつて界面沈降度がど
のように変化するかを試験した結果を示す（実線
…熱処理あり、破線…熱処理なし）。これより、
熱処理することによつて界面沈降度の増加が緩や
かになる（すなわち、安定性が高い）ことがわか
る。第５図に、熱処理の有無による粘度の相違を
第４図と同じ試料について測定した結果を（実線
…熱処理あり、破線…熱処理なし）示す。この結
果からも熱処理によつて粘度が大きくなり混合流
体燃料の安定性が向上することがわかる。なお、
前述のように、シリンダ１４の温度は各部毎に調
節可能であるから、炭種に応じて所定の温度によ
り熱処理を行なうことができる。 なお、前述の実施態様では、１つのホツパより
石炭粉体及びアルコールを同時に供給するように
してあつたが、石炭粉体及びアルコールをそれぞ
れ別のホツパからシリンダ内へ供給するようにし
てもよい。また、アルコールの供給口を複数個位
置を順次ずらせて設けて粘度を次第に変えていく
ようにし、混練作用の度合を厳密に管理すること
もできる。また、炭種によつては熱処理を施さな
くても所望の混合流体燃料を得ることができるた
め、加熱冷却調節装置、温度制御装置等を除去す
ることもできる。 以上説明してきたように、本発明によると、混
練機の供給部に石炭粉体を供給し、供給部及びそ
の下流の混練部の一方又は両方にアルコールを供
給し、混練部において石炭粉体とアルコールとを
混練し、混練部の下流の混合部に所定量のアルコ
ールを供給して石炭粉体濃度を調節するようにし
たので、混合流体燃料を所定の石炭粉体濃度に設
定しかつ混練及び熱処理作用を与えることがで
き、これによつて安定した混合流体燃料を連続的
に製造することができるという効果が得られる。 実施例 １〜３ 第２図に示した装置を使用し、石炭・メタノー
ル混合流体燃料の製造試験を行なつた。 所定量の粉砕した原料石炭とメタノールを供給
部に供給し、混練部にて混練したのち、混合部に
て、製品の石炭濃度および粘度が設定値内に納ま
るようにメタノールを供給しつつ混合して石炭−
メタノール混合流体燃料を製造した。 本実施例においては製品の粘度の測定値を主因
子とし、粘度が設定値の上限あるいは下限に近づ
いた時点で、石炭濃度が設定値をはずれない範囲
でアルコール供給量を調整しつつ4.5時間の連続
運転を行ない、安定した物性の石炭−メタノール
混合流体燃料を製造することができた。 運転中における供給量、測定値等を表１に示
す。

【表】 れき青炭
３ 米国 1 52
約11 45±2 240±10 85
亜れき青炭

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 石炭粉体とアルコールより石炭・アルコール
   混合流体燃料を製造する装置において、石炭粉体
   又は石炭粉体とアルコールを供給する供給部と、
   石炭粉体とアルコールを混練する混練部と、アル
   コールを供給して石炭粉体とアルコールを混合す
   る混合部と、混練部および混合部の圧力を調整す
   るための圧力調整部と、を順次設けた内部にスク
   リユーを有するシリンダー型の混練機と、供給部
   に石炭粉体を供給する石炭粉体定量供給装置と、
   供給部及び混練部のいずれか一方又は両方並びに
   混合部にアルコールを供給するアルコール定量供
   給装置とからなる混合流体燃料を連続的に製造す
   る石炭・アルコール混合流体燃料の製造装置。