JPS6158509B2 - - Google Patents
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- JPS6158509B2 JPS6158509B2 JP22010982A JP22010982A JPS6158509B2 JP S6158509 B2 JPS6158509 B2 JP S6158509B2 JP 22010982 A JP22010982 A JP 22010982A JP 22010982 A JP22010982 A JP 22010982A JP S6158509 B2 JPS6158509 B2 JP S6158509B2
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
本発明は石炭から油状成分を得るための石炭処
理方法及びその実施に好適な装置に関する。
石炭から液状の油成分を得る方法として、石炭
を500〜600℃程度の温度で乾留した際生成するタ
ール分を回収する。所謂低温乾留法が知られてい
る。しかし、この方法によつて得られるタール分
は10%程度であり、高温乾留よりもタール分の収
率は多いものの、コークス製造時の副産物として
回収される石炭中の炭素は揮発分を除くとほとん
どコークス化されており、効率的なタール分の収
得とは言い難い。近年石油代替エネルギーの開発
が盛んに行われ、このため石炭液化の分野でも所
謂C、O、E、D法(Char−Oil−Energy−
Development Process)が提案されている。こ
のプロセスは基本的には乾留液化方式に属するも
ので、石炭を多段乾留することによつて、ガス、
液状物及びチヤーを得るようにしたものであり、
その特徴は、4段の流動乾留炉を用い、石炭を順
次低温から高温の乾留炉へと加熱流動させつつ乾
留処理するものである。しかし、この方法も操業
上流動層間の熱的なバランスや物質の流れのバラ
ンスをとるのが難しく、また乾留炉自体の操業面
でも、石炭の灰の軟化溶融を防止しつつ運転する
必要があり、灰の軟化溶融による固着の危険がつ
きまとう等の難点がある。また、この方法で得ら
れる液状成分も原料石炭(Illinois No.6炭、揮
発分45%)の例では、約20%程度であるに過ぎ
ず、操業の困難性に較べ決して高い収得率とは言
い難い。さらに、本方法で生成されるガスはCO2
が多く、従つて発熱量も高くなく、またH2の含
有量の多いことから炭化水素成分の分解が多いこ
とが推定される。
石炭から液状油分を得るため、現在、工業化を
目指した開発の主流となつている技術として、直
接液化法がある。この方法は、粉炭と石炭に対す
る溶解性の大きな溶剤とからなるスラリーに、高
温、高圧下で水素を添加し、石炭を水添液化する
ものである。この方法は液化物の収得率も非常に
高く優れたものではあるが、その工程において石
炭スラリーを400〜450℃まで間接加熱する必要が
あり、加熱管路内での閉塞現象を生じ易いこと、
多量の水素を使用するために水素の製造、回収設
備が必要なこと、水素を扱う上での安全性の問題
があること、高粘度スラリーの移送手段等、多く
の高度かつ高価な設備を必要とすること等の難点
がある。
本発明はこのような従来方式の問題点に鑑み創
案されたもので、上記従来方式の如き問題を生ず
ることなく、低コストでしかも比較的高い収得率
で石炭から液状油分を得ることができる新たな方
法を提供せんとするものである。
このため本発明は、石炭−水スラリーを液中燃
焼装置を備えた加圧反応容器内に供給して、加圧
条件下で燃焼当量以下の供給酸素によつて還元性
燃焼ガスを生ずるようにして液中燃焼させ、これ
による反応生成物を容器外に取り出し、分離装置
により反応生成物から液状油分を回収するように
したことをその基本的特徴とする。また、このよ
うな方法を好適に実施するための装置として、粗
粉砕された石炭が供給され、これを水の存在下で
微粉砕して石炭−水スラリーにする微粉砕機と、
内部に液中燃焼装置を備え、微粉砕機から供給管
路を介して前記石炭−水スラリーが供給される加
圧反応容器と、該加圧反応器の上部から延出する
供給管路を介して容器内での反応生成物が供給さ
れ、これを主として気体成分と固体を含んだ液体
成分とに分離する第1の分離装置と、該第1の分
離装置により分離された液体成分が供給管路を介
して供給され、これから液状油分を分離回収する
第2の分離装置と、液状油分回収後の残余の液体
成分をスラリー化用水として微粉砕機に返送する
返送管路と、加圧反応容器から容器内液を取り出
したCO2成分を除去する処理装置とを備えたこと
を他の基本的特徴とする。
本発明は水又は水溶液中に石炭の微粉末が懸濁
した所謂石炭−水スラリーを特定の条件下で液中
燃焼せしめることにより石炭を液化し且つこれを
回収するようにしたもので、具体的には石炭−水
スラリーを、液中燃焼装置を有する加圧反応容器
内において加圧条件下でしかも還元雰囲気を形成
せしめるような燃焼条件下、即ち燃料当量以下の
酸素により還元性燃焼ガスを生じるように液中燃
焼せしめ、これによつて石炭から液状油分を生成
せしめ、この液状油分を分離装置により分離回収
するようにしたものである。
液中燃焼の技術は液体の加熱処理技術として広
く知られており、液体を直接加熱することにより
優れた熱効率が得られ、また一方では操業が簡単
かつ単純でこれに伴う困難な面もあまりないとい
う利点を有している。このため本発明者等がこの
液中燃焼法を石炭の液化に適用すべく実験と検討
を重ねた結果、石炭を水スラリー化し、この石炭
−水スラリーを加圧条件下で燃焼当量以下の酸素
により還元性の液中燃焼をせしめることにより以
下に示すような反応によつて液状油分が高い収得
率で得られることが判明した。即ち、反応容器内
では石炭スラリーが燃料中の石炭、炭化水素、或
は炭材が各種の反応を生じ、液状の油分を生成す
るものである。
(1) 石炭や炭化水素は還元燃焼反応により一部は
CO、H2を発生し、一部は熱分解により液状油
分を生成する。
CmHn+O2→CO+H2+H2O(小量)
+CO2(小量)+Cm′Hn′
(oil:液状成分) ……熱分解反応
(2) 炭材は酸素との反応によりCOを生成する。
C+1/2O2→CO
(3) COは水と反応し、H2を生成する。
CO+H2O→H2+CO2
(4) H2は残余の石炭や炭化水素と反応し、これ
を油化し或は軽質化する。
CmHn+H2→Cm″Hn″
……石炭或は炭化水素の水添反応
Cm′Hn′+H2→CmHn
生成液状油分の水添反応
かかる本発明での液中燃焼では、燃焼当量以下
の酸素の供給によりCO、H2の還元性ガスが生ず
るようにして燃焼せしめるものであるが、加圧条
件下における前述のH2の作用により効果的な石
炭の液化が行われ、加えて還元性雰囲気によつて
生成した石炭の液状成分の燃焼を防止することが
できる。
本発明の好ましい実施態様をあげると以下の通
りである。
(1) 加圧条件下の石炭−水スラリーに補助燃料を
供給する。
(2) 加圧条件下の石炭−水スラリーに高温に加熱
した還元性ガスを供給する。
(3) 石炭−水スラリーに水溶性アルカリ成分及
び/又はFe分を添加する。
液中燃焼の態様としては、外部から燃料を供
給し、この燃料だけを燃焼せしめる、被加熱液
中に可燃成分が含まれている場合、この可燃成分
を燃料として使用する、被加熱液中に可燃成分
が含まれている場合、外部から燃料を供給すると
ともに、液中の可燃成分も燃料として使用する、
の3態様が考えられる。本発明では、石炭−水ス
ラリーの部分燃焼を目的とするものであるが、同
時にスラリー中の石炭そのものを燃料として使用
すること、即ち上記(2)の態様を行う場合もある。
上記(1)の場合はの態様に相当するものであり、
スラリー中の石炭だけでは燃焼が不十分の場合に
石油等の炭化水素の補助燃料が供給される場合も
ある。
また、上記した如く本発明では、液中燃焼を還
元性雰囲気が生ずるような条件で行わしめ、この
還元性雰囲気を利用して石炭の液化を効果的に行
わしめるようにしたものであるが、上記(2)の場合
には、この還元性ガス(CO及び/又はH2)を外
部から補給するものである。この還元性ガスは高
温状態にされて供給されることが好ましい。
さらに上記(3)の条件中、水溶性アルカリ成分は
反応助剤として、またFeは触媒としてそれぞれ
石炭−水スラリー中に添加される。水溶性アルカ
リ成分としては、Na又はKの水酸化物や炭酸塩
等があり、これらを単独で又は複合して添加す
る。これらの成分を添加することにより、反応容
器内のスラリーの蒸気圧を小さくすることができ
るため、高温を維持するため必要な加圧の度合い
が小さくて済み動力の低減が期待できる。また、
これらの成分を含む水溶液(スラリー)はCO2の
吸収能を有しているため、反応器内のガス成分中
のCO2濃度を低減でき、ガスの発熱量を増大させ
ることができる。また特にNaやKは入手容易な
工業薬品であるとともに、水溶性が大であり、さ
らにこれらの酸性炭酸塩は加熱により容易にCO2
を放出してCO2吸収能を有する炭酸塩に再生され
るため、反応器内のCO2系外の除去が容易であ
る。
またFeは水と反応してより活性のH2を発生さ
せるものであり(Fe+H2O=FeO+H2)、また触
媒として液状成分の収得の増大に寄与する。Fe
は酸化鉄の形で添加させてもよく、この酸化鉄は
燃焼部において高温の還元性燃焼ガスと接触して
Feに還元される。また、Fe分は石炭−水スラリ
ー中に懸濁状態にすることが必要であり、このた
め微細な粒子状にして添加される。
本発明において、以上のようにして液中燃焼に
より生成した反応生成物は容器外に取り出され、
分離装置により反応生成物から液状油分が回収さ
れる。
次に、本発明の装置及びこれによる石炭液化及
び回収法を図面に基づいて具体的に説明する。本
発明の装置は、石炭をスラリー化する微粉砕機
1、内部に液中燃焼装置を備えた加圧反応容器
2、該容器内の反応生成物を主として気体成分と
液体成分とに分離する第1の分離装置3、得られ
た液体成分から液状オイルを分離回収する第2の
分離装置4、及び液状オイル分離後の残余の液体
成分をスラリー化用水として微粉砕機に返送する
返送管路5及び容器内液のCO2成分を除去する処
理装置20をその主たる構成要素としている。
前記微粉砕機1は、粗粉砕された石炭が供給さ
れ、これを水の存在下で微粉砕して石炭−水スラ
リーにするものである。この微粉砕機1には前工
程たる粗粉砕機6で一次粉砕された石炭が供給さ
れるとともに、後述するように第2の分離装置4
等からのスラリー化用水が供給される。
前記加圧反応容器2内の液中燃焼装置7は容器
内の底部側に設置され、管路8から酸素ガス(又
は空気)が、また管路9からは補助燃料がそれぞ
れ供給されるようになつている。この加圧反応容
器2の上部には反応生成物を取り出すための管路
10が接続されている。反応生成物は、液体及び
固形物等を含む高温、高圧のガスであり、容器の
上部から上記管路10を通じて分離槽側に排出さ
れる。また容器の下部には容器内底部の液を取り
出すための管路11が接続されている。また微粉
砕機1からの石炭−水スラリーは管路12により
加圧反応容器2の中央部に圧入されるようになつ
ている。
前記第1の分離装置3には、管路10を通じて
前記反応生成物が供給されるようになつている。
管路10の途中には冷却時13が設けられてい
る。分離装置3では反応生成物が主とし気体成分
と固体を含んだ液体成分とに分離され、分離され
た気体成分が管路14を経て次工程に送られるよ
うになつている。この管路14途中には減圧装置
15が介在せしめられている。一方、分離された
液体成分は、管路16を通じて第2の分離装置4
に送られる。なおこの管路16途中にも減圧装置
17が設けられている。また液体成分の一部は反
応容器内液体成分の保持のため加圧反応器2に返
送される。
前記第2の分離装置4では、管路16から供給
された液状成分(固体を含む)から液状油分が分
離され、分離された液状油分は石炭液化の収得物
として管路18から系外に取り出される。一方、
液状油分回収後の残余の液体成分は、返送管路5
によりスラリー化用水の一部として微粉砕機1に
返送される。なお、本実施例ではこの残余の液体
成分の一部は管路5の途中で管路51から系外に
取り出され、他の工程に送られる。
加圧反応容器2の底部に接続された前記管路1
1は分岐し、一方の分岐管路111は加圧反応容
器2に接続されるとともに、その途中に冷却器1
9が設けられ、容器内の液体(石炭−水スラリ
ー)を冷却しつつ循環させ、容器内液体の温度調
整を行うようになつている。また他方の分岐管路
112は処理装置20(フラツシユ装置)に接続
されている。この分岐管路112途中には減圧装
置21が設けられている。この処理装置20は液
体の減圧装置を行うことによつて液中の酸性炭酸
塩からCO2ガスを放出せしめ炭酸塩にもどす処理
を行うもので、発生したCO2ガスは管路22を通
じて系外に導かれるようになつている。処理され
た液体の一部は管路23を通じて微粉砕機1にス
ラリー化用水の一部として供給されるようになつ
ている。一方、液体の他の一部は、管路231を
通じて分離装置24に送られ、ここで固体を含む
残渣成分が取り除かれた後、さらに回収装置25
でNa、又はKの回収が行われ、系外に送り出さ
れるようになつている。分離装置24で分離せし
められた残渣成分は有効成分の回収や他の目的の
ために管路26を通じて系外に送り出される。ま
た、回収装置25により濃縮液又は結晶物等の形
で回収されたNa、K等の水溶性アルカリ成分は
移送路27(管路等)を介して微粉砕機1に送ら
れ、石炭−水スラリーに添加されるようになつて
いる。
また、微粉砕機1には経路28を通じてNa又
はK等の水溶性アルカリ成分が、また経路29を
通じてFe分がそれぞれ系外から補給され、石炭
−水スラリーに添加されるようになつている。ま
た加圧反応容器2内には管路30が挿入され、必
要に応じて系外からH2及び/又はCOの還元性ガ
スを所定温度に予熱した後、容器底部に送入する
ようにしている。
なお、液中燃焼装置7としては、適宜なものを
使用することができるが、燃料として石炭を用い
る場合には、例えば本発明者等が先に提案した実
開昭59−37909号公報(実願昭57−129813号)、或
は実開昭59−37910号公報(実願昭57−129814
号)に示される如き液中燃焼装置を用いることが
できる。
前者の装置は、内側から略同心的に設けられる
含酸素ガス供給管、内管及び外管を有し、含酸素
ガス供給管と内管との間及び内管と外管との間を
それぞれ補助燃料供給流路及びスラリー供給流路
とした液中バーナと、上部及び下部に開口部を有
し、液中バーナを外囲するようにして設けられる
外筒とからなり、液中バーナ先端部下方の外筒内
を燃焼室として構成せしめたものであり、含酸素
ガス供給管から含酸素ガス(酸素ガスまたは空気
等)を供給するとともに、補助燃料供給流路から
コークス炉ガス等の補助燃料を、またスラリー供
給流路から石炭−水スラリーをそれぞれ供給し、
液中燃焼させるようにしたものである。
また後者の装置は、上部に排出口を有し、液中
に浸漬される容器と、下部に吐出口を有し且つ容
器外から供給される支燃ガス(含酸素ガス)の噴
射ノズルが内部に配設された燃焼筒と、該燃焼筒
の外観に上下端が開口し、下端が前記吐出口より
も下方に延出した筒体と、容器外から導かれて筒
体外側に螺旋状に配管され、その端が燃焼筒上部
に接続されたスラリー供給管とからなり、前記筒
体により筒体内側の下向き流れ流路と筒体外側の
上向き流れ流路とからなる容器内循環流路を形成
したものであり、燃焼筒内に噴射ノズルから含酸
素ガスを供給するとともに、スラリー供給管か
ら、石炭−水スラリーを供給し、液中燃焼させる
ようにしたものである。
基本実験例
200メツシユに粉砕した石炭500gをオートクレ
ープに入れ、内部を窒素雰囲気にして外部加熱で
370℃×24時間振盪し、また200メツシユに粉砕し
た石炭500gに水1000gを入れてスラリー化した
ものを同一条件で振盪し、下記の結果を得た。
The present invention relates to a coal processing method for obtaining oily components from coal and an apparatus suitable for carrying out the method. As a method of obtaining liquid oil components from coal, the tar produced when coal is carbonized at a temperature of about 500 to 600°C is recovered. A so-called low-temperature carbonization method is known. However, the tar content obtained by this method is about 10%, and although the yield of tar content is higher than that of high-temperature carbonization, the carbon in the coal, which is recovered as a by-product during coke production, is reduced by removing volatile matter. Most of it is turned into coke, and it is difficult to say that it is an efficient way to obtain tar. In recent years, the development of petroleum alternative energy has been actively carried out, and for this reason, in the field of coal liquefaction, the so-called C, O, E, D method (Char-Oil-Energy-
Development Process) has been proposed. This process basically belongs to the carbonization liquefaction method, and by carbonizing coal in multiple stages, gas and
It is designed to obtain liquid and chia,
The feature is that a four-stage fluidized carbonization furnace is used to carbonize coal while heating and fluidizing it sequentially from a low temperature to a high temperature carbonization furnace. However, with this method, it is difficult to maintain thermal balance and material flow balance between the fluidized beds during operation, and it is also necessary to operate the carbonization furnace itself while preventing softening and melting of the coal ash. However, there are disadvantages such as the risk of sticking due to softening and melting of the ash. In addition, the liquid component obtained by this method is only about 20% in the case of coking coal (Illinois No. 6 coal, volatile content 45%), which is by no means a high yield compared to the difficulty of operation. It's hard to say. Furthermore, the gas produced by this method is CO 2
is large, therefore the calorific value is not high, and since the content of H 2 is large, it is presumed that the decomposition of hydrocarbon components is large. In order to obtain liquid oil from coal, there is a direct liquefaction method that is currently the mainstream technology being developed with the aim of industrialization. In this method, hydrogen is added to a slurry of powdered coal and a solvent with high solubility for coal at high temperature and pressure to hydrogenate and liquefy the coal. Although this method has a very high yield of liquefied products and is excellent, it requires indirect heating of the coal slurry to 400 to 450°C in the process, which tends to cause clogging in the heating pipes.
Hydrogen production and recovery equipment is required because large amounts of hydrogen are used, there are safety issues when handling hydrogen, and many advanced and expensive equipment are required, such as means of transporting high viscosity slurry. There are some difficulties, such as: The present invention was devised in view of the problems of the conventional method, and is a new method that can obtain liquid oil from coal at low cost and at a relatively high yield without causing the problems of the conventional method. The aim is to provide a method for For this reason, the present invention provides a system in which a coal-water slurry is fed into a pressurized reaction vessel equipped with a submerged combustion device, so that reducing combustion gas is produced under pressurized conditions with less than the combustion equivalent of oxygen supplied. The basic feature is that the reaction product is taken out of the container and the liquid oil is recovered from the reaction product using a separator. Further, as a device for suitably carrying out such a method, a pulverizer is provided with coarsely pulverized coal, and pulverizes it in the presence of water to form a coal-water slurry;
A pressurized reaction vessel equipped with a submerged combustion device therein and to which the coal-water slurry is supplied from a pulverizer through a supply pipe, and a supply pipe extending from the upper part of the pressurized reactor. A first separation device that separates the reaction product into a gaseous component and a liquid component containing solids, and a supply pipe in which the liquid component separated by the first separation device is supplied with the reaction product in the container. a second separator that separates and recovers the liquid oil that is supplied through the pipe, a return pipe that returns the remaining liquid component after recovering the liquid oil to the pulverizer as slurry water, and a pressurized reaction vessel. Another basic feature is that it is equipped with a processing device that removes CO 2 components from the container liquid taken out from the container. The present invention is a so-called coal-water slurry in which fine coal powder is suspended in water or an aqueous solution, which is submerged in combustion under specific conditions to liquefy coal and recover it. The coal-water slurry is burnt under pressurized conditions in a pressurized reaction vessel having a submerged combustion device and under combustion conditions that form a reducing atmosphere, i.e. less than the fuel equivalent of oxygen produces reducing combustion gases. The coal is combusted in liquid, thereby producing liquid oil from the coal, and this liquid oil is separated and recovered by a separator. Submerged combustion technology is widely known as a heat treatment technology for liquids, and it achieves excellent thermal efficiency by directly heating the liquid, while being easy and simple to operate, with few associated difficulties. It has the advantage of Therefore, as a result of repeated experiments and studies to apply this submerged combustion method to the liquefaction of coal, the present inventors turned coal into a water slurry, and heated this coal-water slurry under pressurized conditions with less than the combustion equivalent of oxygen. It has been found that liquid oil can be obtained at a high yield through the following reaction by causing reductive submerged combustion. That is, in the reaction vessel, coal, hydrocarbons, or carbonaceous materials contained in the coal slurry as fuel undergo various reactions to produce liquid oil. (1) Coal and hydrocarbons are partially destroyed by reductive combustion reactions.
It generates CO and H2 , and some of it produces liquid oil through thermal decomposition. CmHn+O 2 →CO+H 2 +H 2 O (small amount) +CO 2 (small amount) + Cm′Hn′ (oil: liquid component) ...Pyrolysis reaction (2) Carbon materials generate CO by reaction with oxygen. C+1/2O 2 →CO (3) CO reacts with water to produce H 2 . CO+H 2 O→H 2 +CO 2 (4) H 2 reacts with the remaining coal and hydrocarbons to turn it into oil or lighten it. CmHn+H 2 →Cm″Hn″
...Hydrogenation reaction of coal or hydrocarbons Cm′Hn′+H 2 →CmHn
Hydrogenation reaction of produced liquid oil In the submerged combustion according to the present invention, reducing gases such as CO and H 2 are produced by supplying oxygen in an amount less than the combustion equivalent, and the combustion is performed under pressurized conditions. The action of H 2 described above effectively liquefies the coal, and in addition, it is possible to prevent the liquid components of the coal generated by the reducing atmosphere from burning. Preferred embodiments of the present invention are as follows. (1) Supplying auxiliary fuel to the coal-water slurry under pressurized conditions. (2) A reducing gas heated to a high temperature is supplied to the coal-water slurry under pressurized conditions. (3) Adding a water-soluble alkali component and/or Fe component to the coal-water slurry. The modes of submerged combustion include supplying fuel from the outside and burning only this fuel, if the heated liquid contains flammable components, use these combustible components as fuel, and adding fuel to the heated liquid. If the liquid contains flammable components, supply fuel from outside and also use the flammable components in the liquid as fuel.
Three aspects are possible. The present invention aims at partial combustion of a coal-water slurry, but at the same time, the coal itself in the slurry may be used as a fuel, that is, the mode (2) above may be carried out.
The case of (1) above corresponds to the aspect of
When combustion is insufficient with only coal in the slurry, auxiliary fuel such as hydrocarbons such as petroleum may be supplied. Furthermore, as described above, in the present invention, submerged combustion is performed under conditions that generate a reducing atmosphere, and this reducing atmosphere is used to effectively liquefy coal. In the case of (2) above, this reducing gas (CO and/or H 2 ) is supplied from the outside. This reducing gas is preferably supplied in a high temperature state. Further, under the conditions (3) above, a water-soluble alkali component is added to the coal-water slurry as a reaction aid, and Fe is added as a catalyst. Examples of water-soluble alkali components include hydroxides and carbonates of Na or K, which may be added singly or in combination. By adding these components, the vapor pressure of the slurry in the reaction vessel can be reduced, so that the degree of pressurization required to maintain the high temperature is small, and a reduction in power can be expected. Also,
Since the aqueous solution (slurry) containing these components has the ability to absorb CO 2 , it is possible to reduce the CO 2 concentration in the gas components in the reactor and increase the calorific value of the gas. In particular, Na and K are industrial chemicals that are easily available and are highly water soluble, and furthermore, these acidic carbonates can be easily converted into CO 2 by heating.
Since the carbonate is released and regenerated into carbonate having CO 2 absorption ability, it is easy to remove CO 2 from outside the reactor system. Further, Fe reacts with water to generate more active H 2 (Fe+H 2 O=FeO+H 2 ), and also contributes to increasing the yield of liquid components as a catalyst. Fe
may be added in the form of iron oxide, and this iron oxide comes into contact with the hot reducing combustion gas in the combustion zone.
It is reduced to Fe. Furthermore, it is necessary to suspend Fe in the coal-water slurry, and for this reason it is added in the form of fine particles. In the present invention, the reaction products generated by submerged combustion as described above are taken out of the container,
A separator recovers liquid oil from the reaction product. Next, the apparatus of the present invention and the coal liquefaction and recovery method using the same will be specifically explained based on the drawings. The apparatus of the present invention includes a pulverizer 1 for turning coal into slurry, a pressurized reaction vessel 2 equipped with a submerged combustion device inside, and a pulverizer for separating the reaction products in the vessel into mainly gaseous and liquid components. 1 separation device 3, a second separation device 4 that separates and recovers liquid oil from the obtained liquid component, and a return pipe 5 that returns the remaining liquid component after separation of the liquid oil to the pulverizer as slurry water. Its main components include a processing device 20 that removes CO 2 components from the liquid in the container. The pulverizer 1 is supplied with coarsely pulverized coal and pulverizes it into a coal-water slurry in the presence of water. The fine pulverizer 1 is supplied with coal that has been primarily pulverized in a coarse pulverizer 6, which is a pre-process, and is also supplied with a second separator 4 as described later.
Water for slurrying is supplied from etc. The submerged combustion device 7 in the pressurized reaction vessel 2 is installed at the bottom side of the vessel, and oxygen gas (or air) is supplied from a pipe 8, and auxiliary fuel is supplied from a pipe 9. It's summery. A pipe line 10 for taking out reaction products is connected to the upper part of the pressurized reaction vessel 2. The reaction product is a high-temperature, high-pressure gas containing liquids, solids, etc., and is discharged from the upper part of the container through the pipe 10 to the separation tank side. Further, a conduit 11 is connected to the lower part of the container for taking out the liquid at the inner bottom of the container. Further, the coal-water slurry from the pulverizer 1 is forced into the center of the pressurized reaction vessel 2 through a pipe 12. The reaction product is supplied to the first separation device 3 through a pipe line 10.
A cooling tube 13 is provided in the middle of the pipe line 10. In the separation device 3, the reaction product is separated into a mainly gaseous component and a liquid component containing solids, and the separated gaseous component is sent to the next step via a pipe 14. A pressure reducing device 15 is interposed in the middle of this pipe line 14. On the other hand, the separated liquid component is transferred to the second separation device 4 through the pipe line 16.
sent to. Note that a pressure reducing device 17 is also provided in the middle of this pipe line 16. Further, a part of the liquid component is returned to the pressurized reactor 2 to maintain the liquid component in the reaction vessel. In the second separation device 4, liquid oil is separated from the liquid components (including solids) supplied from the pipe 16, and the separated liquid oil is taken out of the system from the pipe 18 as a product of coal liquefaction. It can be done. on the other hand,
The remaining liquid component after recovering the liquid oil is sent to the return pipe 5.
The water is returned to the pulverizer 1 as part of the slurry water. In this embodiment, a part of this remaining liquid component is taken out of the system from the pipe line 51 in the middle of the pipe line 5 and sent to another process. The pipe line 1 connected to the bottom of the pressurized reaction vessel 2
1 is branched, and one branch pipe 111 is connected to the pressurized reaction vessel 2, and a cooler 1 is installed on the way.
9 is provided to cool and circulate the liquid (coal-water slurry) in the container and adjust the temperature of the liquid in the container. The other branch pipe line 112 is connected to a processing device 20 (flash device). A pressure reducing device 21 is provided in the middle of this branch pipe 112. This processing device 20 performs a process of releasing CO 2 gas from acidic carbonate in the liquid and returning it to carbonate by using a liquid pressure reduction device. The generated CO 2 gas is sent out of the system through a pipe 22. I am beginning to be guided by this. A part of the treated liquid is supplied to the pulverizer 1 through a pipe line 23 as part of slurry water. On the other hand, the other part of the liquid is sent to the separation device 24 through the pipe line 231, where residual components including solids are removed, and then further transferred to the recovery device 25.
Na or K is recovered and sent out of the system. The residual components separated by the separator 24 are sent out of the system through a conduit 26 for recovery of active ingredients or for other purposes. In addition, water-soluble alkali components such as Na and K recovered in the form of concentrated liquid or crystals by the recovery device 25 are sent to the pulverizer 1 via a transfer path 27 (pipe, etc.), and the coal-water It is now added to the slurry. Further, water-soluble alkali components such as Na or K are supplied to the pulverizer 1 from outside the system through a path 28, and Fe components are supplied through a path 29, and these are added to the coal-water slurry. In addition, a pipe line 30 is inserted into the pressurized reaction vessel 2, and if necessary, reducing gas such as H 2 and/or CO is preheated to a predetermined temperature from outside the system and then sent to the bottom of the vessel. There is. Note that any suitable submerged combustion device 7 can be used, but in the case of using coal as fuel, for example, the method proposed by the present inventors in Utility Model Application Publication No. 59-37909 (Utility Model Publication) Application No. 57-129813) or Utility Model Application Publication No. 59-37910 (Publication Application No. 57-129814)
A submerged combustion device such as that shown in No. 1) can be used. The former device has an oxygen-containing gas supply pipe, an inner pipe, and an outer pipe, which are provided approximately concentrically from the inside, and between the oxygen-containing gas supply pipe and the inner pipe, and between the inner pipe and the outer pipe, respectively. It consists of a submerged burner with an auxiliary fuel supply channel and a slurry supply channel, and an outer cylinder that has openings at the top and bottom and is provided to surround the submerged burner. The inside of the outer cylinder is configured as a combustion chamber, and oxygen-containing gas (oxygen gas or air, etc.) is supplied from the oxygen-containing gas supply pipe, and auxiliary fuel such as coke oven gas is supplied from the auxiliary fuel supply channel. , and a coal-water slurry is supplied from the slurry supply channel, respectively.
It is designed to burn in liquid. The latter device has a container that has a discharge port at the top and is immersed in the liquid, and a discharge port at the bottom and an injection nozzle for combustion-supporting gas (oxygen-containing gas) supplied from outside the container. A combustion tube arranged in the combustion tube, a cylinder whose upper and lower ends are open on the outside, and whose lower end extends below the discharge port, and a cylinder which is guided from outside the container and extends spirally to the outside of the cylinder. It consists of a slurry supply pipe whose end is connected to the upper part of the combustion cylinder, and the cylinder forms a circulation passage in the container, which consists of a downward flow passage inside the cylinder and an upward flow passage outside the cylinder. Oxygen-containing gas is supplied into the combustion cylinder from an injection nozzle, and a coal-water slurry is supplied from a slurry supply pipe to perform submerged combustion. Basic experiment example: Put 500g of coal crushed into 200 mesh into an autoclave, create a nitrogen atmosphere inside, and heat it externally.
The mixture was shaken at 370°C for 24 hours, and a slurry made by adding 1000 g of water to 500 g of coal crushed into 200 meshes was shaken under the same conditions to obtain the following results.
【表】【table】
【表】
この実験例から明らかなように、粉炭のままよ
りも石炭−水スラリーとして処理したほうが液状
油分の収得率を高くすることができる。
実験例
石炭−水スラリーを間接冷却可能な耐熱性の円
筒型反応器に入れ、反応器底部に55%濃度の石炭
−水スラリーを燃料として供給し、同時に酸素ガ
スを供給し、1時間の間液中燃焼させた。反応生
成物は反応器の頂部から排出し、減圧装置及び間
接冷却器を経て液状油分を分離回収し、さらに反
応容器に残存する油分も回収し、合せて秤量して
油分の生成量を測定した。下表は反応容器内圧力
とNaOH、Fe添加量を種々変化させ油分生成量を
調べたものである。なお油分の生成量はベンゼン
抽出量をもつて表わした。
実験に使用した試料は以下の通りである。
(1) 石炭
粒度:200メツシユ100%通過
銘柄:大平洋炭
工業分析:水分5.5%
灰分5.0%
揮発分48.2%
固定炭素51.2%
(2) 水:水道水
(3) NaOH:試薬一級
(4) 鉄:200メツシユ100%通過に微粉砕[Table] As is clear from this experimental example, the yield of liquid oil can be made higher by treating the coal as a coal-water slurry than by treating the pulverized coal as it is. Experimental example Coal-water slurry was placed in a heat-resistant cylindrical reactor that could be indirectly cooled, and the coal-water slurry with a concentration of 55% was supplied to the bottom of the reactor as fuel, and at the same time oxygen gas was supplied, and the reaction was carried out for 1 hour. Burned in liquid. The reaction product was discharged from the top of the reactor, and the liquid oil was separated and recovered through a pressure reduction device and an indirect cooler.The oil remaining in the reaction vessel was also collected and weighed together to measure the amount of oil produced. . The table below shows the amount of oil produced by varying the pressure inside the reaction vessel and the amounts of NaOH and Fe added. The amount of oil produced was expressed as the amount of benzene extracted. The samples used in the experiment are as follows. (1) Coal particle size: 200 mesh 100% passed Brand: Pacific Coal Industry analysis: Moisture 5.5% Ash 5.0% Volatile content 48.2% Fixed carbon 51.2% (2) Water: Tap water (3) NaOH: Reagent grade 1 (4) Iron: 200 mesh finely pulverized to 100% passage
【表】
上表からも明らかなように加圧条件下でしかも
比較的少量の酸素を供給せしめつつ液中燃焼せし
めることにより、高い収得率で液状油分を回収し
得るものである。
また助剤たるNaOHや触媒たるFe分を添加する
ことにより、より高い油分の収得率を得ることが
できることも判る。
以上述べた本発明によれば、液中燃焼の技術を
利用して石炭の処理を行うため、直接液化法等に
較べ極めて簡単な設備で済み、しかも反応器内に
おける部分燃焼により生ずる水素を有効に利用で
きるため水素を別途供給する必要がなく、また処
理に必要な温度を熱効率良く得ることができ、さ
らにフローのほとんどが水スラリーによる移送で
あるため安全に操業できる等の利点がある。[Table] As is clear from the above table, liquid oil can be recovered at a high yield by performing submerged combustion under pressurized conditions and while supplying a relatively small amount of oxygen. It is also seen that a higher oil yield can be obtained by adding NaOH as an auxiliary agent and Fe as a catalyst. According to the present invention described above, since coal is treated using submerged combustion technology, it requires extremely simple equipment compared to direct liquefaction methods, etc., and hydrogen produced by partial combustion in the reactor can be effectively used. It has the advantage of not requiring a separate supply of hydrogen as it can be used for water, the temperature required for processing to be achieved with high thermal efficiency, and safe operation as most of the flow is transferred by water slurry.
図面は本発明の装置を概略的に示すフローシー
トである。
図において、1は微粉砕機、2は加圧反応容
器、3は第1の分離装置、4は第2の分離装置、
5は返送管路、7は液中燃焼装置、20は処理装
置である。
The drawing is a flow sheet schematically illustrating the apparatus of the invention. In the figure, 1 is a pulverizer, 2 is a pressurized reaction vessel, 3 is a first separation device, 4 is a second separation device,
5 is a return pipe, 7 is a submerged combustion device, and 20 is a processing device.
Claims (1)
圧反応容器内に供給して、加圧条件下で燃焼当量
以下の供給酸素によつて還元性燃焼ガスを生ずる
ようにして液中燃焼させ、これによる反応生成物
を容器外に取り出し、分離装置により反応生成物
から液状油分を回収するようにしたことを特徴と
する石炭の処理方法。 2 石炭−水スラリー自体を燃料として液中燃焼
せしめることを特徴とする特許請求の範囲1記載
の石炭の処理方法。 3 加圧条件下の石炭−水スラリーに補助燃料を
供給しつつ液中燃焼せしめることを特徴とする特
許請求の範囲1又は2記載の石炭の処理方法。 4 加圧条件下の石炭−水スラリーに高温の還元
性ガスを供給することを特徴とする特許請求の範
囲1、2又は3記載の石炭の処理方法。 5 石炭−水スラリーに水溶性アルカリ成分及
び/又はFe分を添加することを特徴とする特許
請求の範囲1、2、3又は4記載の石炭の処理方
法。 6 粗粉砕された石炭が供給され、これを水の存
在下で微粉砕して石炭−水スラリーにする微粉砕
機と、内部に液中燃焼装置を備え、微粉砕機から
管路を介して前記石炭−水スラリーが供給される
加圧反応容器と、該加圧反応容器の上部から延出
する管路を介して容器内での反応生成物が供給さ
れ、これを主として気体成分と固体を含んだ液体
成分とに分離する第1の分離装置と、該第1の分
離装置により分離された液体成分が管路を介して
供給され、これから液状油分を分離回収する第2
の分離装置と、液状油分回収後の残余の液体成分
をスラリー化用水として微粉砕機に返送する返送
管路と、加圧反応容器の下部から容器内液を取り
出してCO2成分を除去する処理装置とを備えてな
る石炭の処理装置。[Claims] 1. A coal-water slurry is supplied into a pressurized reaction vessel equipped with a submerged combustion device, so that reducing combustion gas is produced by supplying oxygen of less than the combustion equivalent under pressurized conditions. 1. A method for treating coal, which comprises: burning the coal in a liquid, taking out the resulting reaction product outside the container, and recovering liquid oil from the reaction product using a separation device. 2. The method for treating coal according to claim 1, characterized in that the coal-water slurry itself is submerged in combustion as a fuel. 3. The method for treating coal according to claim 1 or 2, characterized in that submerged combustion is carried out while supplying auxiliary fuel to the coal-water slurry under pressurized conditions. 4. The method for treating coal according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a high temperature reducing gas is supplied to the coal-water slurry under pressurized conditions. 5. The method for treating coal according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that a water-soluble alkali component and/or Fe component is added to the coal-water slurry. 6 Coarsely pulverized coal is supplied, and the pulverizer is equipped with a pulverizer that pulverizes the coal in the presence of water to form a coal-water slurry, and a submerged combustion device inside. A pressurized reaction vessel is supplied with the coal-water slurry, and a reaction product is supplied in the vessel through a pipe extending from the upper part of the pressurized reaction vessel, which mainly contains gas components and solids. a first separator that separates the liquid component contained in the oil; and a second separator that separates and recovers the liquid oil from which the liquid component separated by the first separator is supplied via a pipe.
separation device, a return pipe that returns the remaining liquid component after liquid oil recovery to the pulverizer as slurry water, and a process that takes out the liquid inside the pressurized reaction container from the bottom of the container and removes the CO 2 component. A coal processing device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22010982A JPS59113089A (en) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | Method and apparatus for processing coal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22010982A JPS59113089A (en) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | Method and apparatus for processing coal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59113089A JPS59113089A (en) | 1984-06-29 |
| JPS6158509B2 true JPS6158509B2 (en) | 1986-12-11 |
Family
ID=16746048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22010982A Granted JPS59113089A (en) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | Method and apparatus for processing coal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59113089A (en) |
-
1982
- 1982-12-17 JP JP22010982A patent/JPS59113089A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59113089A (en) | 1984-06-29 |
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