無灰煤的製造方法
2023-11-03 23:48:07 2
無灰煤的製造方法
【專利摘要】提供一種能夠使溶劑回收率提高，並且，能夠高效率地製造無灰煤的無灰煤的製造方法。無灰煤的製造方法，具備如下工序：加熱將煤和溶劑混合而得到的漿料，萃取可溶於溶劑的煤成分的萃取工序；從萃取了煤成分的漿料中分離含有煤成分的溶液部的分離工序；從分離的溶液部分離回收溶劑而得到無灰煤的無灰煤取得工序。而且，無灰煤取得工序具有如下工序：通過減壓至比溶劑的蒸氣壓低的壓力，從溶液部使溶劑蒸發分離而得到固體的無灰煤的減壓工序；加熱所得到的固體的無灰煤，使殘存在該無灰煤中的溶劑蒸發分離的加熱工序。
【專利說明】無灰煤的製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於得到從煤中除去了灰分的無灰煤的無灰煤製造方法。
【背景技術】
[0002]作為無灰煤的製造方法，例如有專利文獻I所述的。該無灰煤的製造方法，是混合煤和溶劑而調製漿料，加熱所得到的漿料，萃取在溶劑中可溶的煤成分(以下，稱為溶劑可溶成分)，將溶劑可溶成分被萃取出的漿料分離成含有溶劑可溶成分的溶液部和含有在溶劑中不溶的煤成分(以下，稱為溶劑不溶成分)的固體成分濃縮液，從分離的溶液部分離/回收溶劑而得到無灰煤。從溶液部分離/回收的溶劑，儲存在溶劑罐中再利用。在此無灰煤的製造方法中，作為從溶液部分離/回收溶劑而得到無灰煤的方法，使用的是噴霧乾燥法。根據此噴霧乾燥法，無灰煤中的有機物和無機物分離析出，在含有溶劑可溶成分的溶液中少量混入的微細無機物，和溶解在溶劑中的金屬成分容易除去。
[0003]【先行技術文獻】
[0004]【專利文獻】
[0005]【專利文獻1】特開2005- 120185號公報
[0006]但是，使用噴霧乾燥法分離/回收溶劑時，溶液部所含的溶劑的重量比例大等的情況下，進行蒸發的溶劑量變多，有可能無法從溶液部充分地分離/回收溶劑。這種情況下，不能進行分離/回收而殘存在無灰煤中的溶劑量的份額，需要在無灰煤的製造裝置中添加新溶劑，無灰煤的製造成本上升。
[0007]因此，為了使溶劑的回收率提高，而考慮有一種方法，其具備多個分離/回收溶劑的工序，分多次對溶劑進行回收。例如考慮有一種方法，是從單純地通過噴霧乾燥法對溶劑進行分離/回收而得到的無灰煤中，通過再度噴霧乾燥法，將殘存於該無灰煤中的溶劑進行分離/回收的方法。但是，使用噴霧乾燥法得到的無灰煤是粉粒狀(固體)，因此，存在將無灰煤移送到之後的分離槽時的操作性差這樣的問題。因此，通過再度噴霧乾燥法對於由噴霧乾燥法分離/回收溶劑而得到的無灰煤進行分離時，需要使該粉粒狀(固體)的無灰煤立即回歸液狀之後再供給到分離槽內，無灰煤的製造效率變差，無灰煤的製造成本上長。
[0008]在此，對於無灰煤的操作性進行說明。所謂操作性，說的是無灰煤處理的容易度，如果是液體操作(如果是以液狀的狀態處理無灰煤)，則容易處理無灰煤。
[0009]無灰煤通常在常溫下是固體，隨著溫度上升，流動性提高，能夠進行液體操作。但是，在現有技術的無灰煤的製造方法(例如，專利文獻I的噴霧乾燥法)中，殘存於無灰煤中的溶劑的殘存率例如為O~2wt%，因此固體的無灰煤開始熔融的軟化開始溫度高。因此，如果不使之升溫至相當的溫度(例如，380°C)，則不能進行液體操作，操作性差。因此，將通過噴霧乾燥法得到的無灰煤移送到之後的分離槽時，不得不在操作性差的固體的狀態下移動無灰煤。
【發明內容】
[0010]本發明鑑於上述實際情況而形成，其目的在於，提供一種能夠使溶劑回收率提高，並且，能夠高效率地製造無灰煤的無灰煤的製造方法。
[0011 ] 為了解決上述課題，本發明的無灰煤的製造方法，其特徵在於，具備如下工序:將混合煤和溶劑而得到的漿料進行加熱，萃取可溶於溶劑的煤成分的萃取工序；從經過所述萃取工序而萃取出所述煤成分的漿料中，分離含有所述煤成分的溶液部的分離工序；從經由所述分離工序而分離的溶液部中，分離回收溶劑而得到無灰煤的無灰煤取得工序，所述無灰煤取得工序，具有如下工序:通過減壓至比溶劑的蒸氣壓低的壓力下，從所述溶液部使溶劑蒸發分離而得到固體的無灰煤的減壓工序；加熱由所述減壓工序得到的固體的無灰煤，使殘存在該無灰煤中的溶劑蒸發分離的加熱工序。
[0012]另外，為了解決上述課題，本發明的無灰煤的製造方法，其特徵在於，具備如下工序:將混合煤和溶劑而得到的漿料進行加熱，萃取可溶於溶劑的煤成分的萃取工序；從經過所述萃取工序而萃取出所述煤成分的漿料中，分離含有所述煤成分的溶液部的分離工序；從經過所述分離工序而分離的溶液部分離回收溶劑，得到無灰煤的無灰煤取得工序，所述無灰煤取得工序含有如下工序:從所述溶液部使溶劑蒸發分離的第一蒸發工序；從通過所述第一蒸發工序將溶劑蒸發分離而得到的無灰煤中，使殘存於該無灰煤中的溶劑蒸發分離的第二蒸發工序，在所述第一蒸發工序中，按規定的比例使所述無灰煤中殘存溶劑，從而使該無灰煤為液狀，在液狀的狀態下將該液狀的無灰煤移送到所述第二蒸發工序。
[0013]根據本發明，能夠使溶劑回收率提高，並且，能夠高效率地製造無灰煤。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是表示本發明的第一實施方式的無灰煤的製造裝置的概略圖。
[0015]圖2是圖1所示的無灰煤的製造裝置所使用的蒸汽管幹燥器的概略圖，(a)是正視圖，(b)是(a)的A — A首Ij面圖。
[0016]圖3是表示溶劑殘存率的測量結果的標繪圖。
[0017]圖4是表示本發明的第二實施方式的無灰煤的製造裝置的概略圖。
【具體實施方式】
[0018]以下，一邊參照附圖，一邊就用於實施本發明的方式進行說明。
[0019][第一實施方式]
[0020](無灰煤的製造裝置I的構成)
[0021]圖1是表 示本發明的第一實施方式的無灰煤的製造裝置I的概略圖。本實施方式的無灰煤的製造裝置1，如圖1所示，具有如下:儲藏和切割煤的煤鬥2 ;儲存溶劑的溶劑罐3 ;混合煤和溶劑而調製漿料的漿料調製槽4 ;移送調製的漿料的泵5 ;加熱移送的漿料的預熱器6 ;從加熱的漿料中萃取溶劑可溶成分的萃取槽7 ;通過重力沉降法，將萃取出溶劑可溶成分的漿料分離成含有溶劑可溶成分的溶液部(上清液)和含有溶劑不溶成分的固體成分濃縮液的重力沉降槽8 ;過濾被分離的溶液部的過濾單元9 ;從經過過濾的溶液部分離回收溶劑而得到無灰煤(HPC =Hyper coal)的閃蒸罐(7 9 〃 —)10和蒸汽管幹燥器11 ；從被重力沉降槽8分離的固體成分濃縮液分離回收溶劑而得到殘煤(RC =Residue coal)的溶劑分離器12。[0022]其次，對於本實施方式的無灰煤的製造方法進行說明。本實施方式的無灰煤的製造方法，具有萃取工序、分離工序和無灰煤取得工序。以下，對於各工序進行說明。作為原料的煤，沒有特別限制，可以使用萃取率(無灰煤回收率)高的煙煤，也可以使用更廉價的劣質煤(次煙煤，褐煤)。
[0023](萃取工序)
[0024]萃取工序，是將混合煤和溶劑而得到的漿料進行加熱，萃取溶劑可溶成分的工序。在本實施方式中，該萃取工序分為:將混合煤和溶劑而調製漿料的漿料調製工序；加熱由漿料調製工序得到的漿料而萃取溶劑可溶成分的溶劑可溶成分萃取工序。
[0025]在此，所謂溶劑可溶成分，是利用溶劑進行煤的萃取，由此能夠溶解於的煤成分，其源於分子量比較小，交聯結構不發達的煤中的有機成分。
[0026]將混合煤和溶劑而得到的漿料進行加熱，萃取溶劑可溶成分時，會混合對於煤擁有大的溶解力的溶媒，大多數情況下，是將芳香族溶劑(供氫性或非供氫性的溶劑)與煤加以混合，對其加熱，萃取煤中的有機成分。
[0027]非供氫性溶劑，主要是由煤的乾餾生成物精煉的、作為以雙環芳香族為主的溶劑的煤珩生物。該非供氫性溶劑，即使在加熱狀態也很穩定，與煤的親和性優異。因此，溶劑所萃取的可溶成分(在此為煤成分)的比例(以下，也稱為萃取率)高，另外，是以蒸餾等的方法可以容易回收的溶劑。作為非供氫性溶劑的主要成分，可列舉作為雙環芳香族的萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等。作為其他的非供氫性溶劑的成分，包含具有脂肪族側鏈的萘類、蒽類、芴類，另外，還包含其中具有聯苯和長鏈脂肪族側鏈的烷基苯。
[0028]還有，在上述的說明中，對於使用非供氫性化合物作為溶劑時的情況進行了闡述，但也可以使用以四氫化萘為代表的供氫性的化合物(含煤液化油)作為溶劑。使用供氫性溶劑時，無灰煤的收率提高。
[0029]另外，溶劑的沸點沒有特別限制，但從減小萃取工序和分離工序的壓力、萃取工序的萃取率、無灰煤取得工序等的溶劑回收率等的觀點出發，例如，優選使用180~300°C，特別是240~280°C的沸點的溶劑。
[0030](漿料調製工序)
[0031]漿料調製工序，是混合煤和溶劑而調製漿料的工序，圖1中，在漿料調製槽4中進行。煤從煤鬥2被投入漿料調製槽4，並且，溶劑從溶劑罐3被投入漿料調製槽4。投入到漿料調製槽4的煤和溶劑，以攪拌機(未圖示)混合，成為漿料。
[0032]煤對於溶劑的混合比率沒有特別限定，但例如，以乾燥煤基準優選為10~50wt%的範圍，更優選為15~35被％的範圍。
[0033](溶劑可溶成分萃取工序)
[0034]溶劑可溶成分萃取工序，圖1中，在預熱器6和萃取槽7中進行。由漿料調製槽4調製的漿料，通過泵5，先被供給到預熱器6加熱至規定溫度後，被供給到萃取槽7，一邊由攪拌機7a攪拌，一邊以規定溫度保持而進行萃取。還有，也可以不設置預熱器6。
[0035]溶劑可溶成分萃取工序中的漿料的溫度，只要能夠溶解溶劑可溶成分便沒有特別限制，但從溶劑可溶成分的充分萃取的觀點出發，例如為300~420°C的範圍，更優選為350~400°C的範圍。
[0036]另外，加熱時間(萃取時間)也沒有特別限制，但從充分的溶解和萃取率的觀點出發，優選為5~60分鐘的範圍，更優選為20~40分鐘的範圍。還有，由預熱器6 —旦加熱時的加熱時間，是合計預熱器6的加熱時間和萃取槽7的加熱時間。
[0037]還有，溶劑可溶成分萃取工序，優選在氮等的惰性氣體的存在下進行。萃取工序的壓力，雖然也根據萃取時的溫度和所使用的溶劑的蒸氣壓，但優選為1.0~2.0MPa的範圍。萃取槽7內的壓力比溶劑的蒸氣壓低時，溶劑揮發而無法固定為液相，不能進行萃取。為了使溶劑固定在液相，需要比溶劑的蒸氣壓高的壓力。另一方面，若壓力過高，則機器的成本、運轉成本變高，不經濟。
[0038]還有，如本實施方式，在混合煤和溶劑後，並不是加熱所得到的漿料而萃取可溶於溶劑的煤成分，而是先只加熱溶劑，將煤供給(以乾燥狀態直接供給)到被加熱的高溫(例如380°C )的溶劑中，也可以混合/加熱煤，以溶劑萃取煤中的溶劑可溶成分。
[0039]作為只先加熱溶劑，將煤供給(以乾燥狀態直接供給)到被加熱的高溫(例如3800C )的溶劑中的方法，例如有如下這樣的方法。在泵5的上遊側不配置煤鬥2，在連接預熱器6和萃取槽的管13之中，或在萃取槽7內，以能夠直接供給煤的方式配置煤鬥2 (例如，巖石鬥)。這時，例如，以氮等的惰性氣體對於管13或萃取槽7與煤鬥2的連接部加壓，使溶劑等不會向煤鬥2內逆流。還有，根據此方法，雖然需要以不使溶劑等向煤鬥2內逆流的方式，用氮等的惰性氣體對於管13或萃取槽7與煤鬥2的連接部加壓，但能夠省略漿料調製槽4。
[0040]此外，也有不配置萃取槽7的方法。例如，設置直接連接預熱器6和重力沉降槽8的管，以能夠向該管之中直接供給煤的方式配置煤鬥2 (例如，巖石鬥)。這時，例如，以氮等的惰性氣體對於該管和煤鬥2的連接部加壓，從而使溶劑等不會向煤鬥2內逆流。據此方法，雖然需要以不會使溶 劑等向煤鬥2內逆流的方式，用氮等的惰性氣體對於該管和煤鬥2的連接部加壓，但除了漿料調製槽4以外，還能夠省略萃取槽7。
[0041](分離工序)
[0042]分離工序，是將萃取工序中萃取出溶劑可溶成分的漿料，通過重力沉降法分離成含有溶劑可溶成分的溶液部(上清液)和含有溶劑不溶成分的固體成分濃縮液的工序，圖1中，在重力沉降槽8中進行。所謂重力沉降法，就是利用重力使固體成分沉降而進行固液分離的分離方法。因為能夠一邊將漿料連續地供給到槽內，一邊從上部排出含有溶劑可溶成分的溶液部，從下部排出含有溶劑不溶成分的固體成分濃縮液，所以可以進行連續的分離處理。
[0043]含有溶劑可溶成分的溶液部，積存在重力沉降槽8的上部，根據需要由過濾單元9過濾後，排出到閃蒸罐。另一方面，含有溶劑不溶成分的固體成分濃縮液，積存在重力沉降槽8的下部，被排出到溶劑分離器12。還有，作為分離方法，不限於重力沉降法，例如也可以通過過濾法和離心分離法進行分離。這種情況下，作為替代重力沉降槽的固液分離裝置，使用過濾器和離心分離器等。
[0044]在此，所謂溶劑不溶成分，是即使利用溶劑進行煤成分的萃取，也無法溶解於溶劑而殘留的灰分和含有該灰分的煤(即，殘煤)等的煤成分(固體成分)，其來自分子量比較大，交聯結構發達的有機成分。
[0045]重力沉降槽8內，為了防止溶劑可溶成分的再析出，優選預先進行保溫和加熱或/和加壓。加熱溫度優選為300~420°C的範圍，壓力優選為1.0~3.0MPa的範圍，更優選為1.7~2.31^^的範圍。另外，在重力沉降槽8內維持漿料的時間沒有特別限制，但一般來說能夠以30~120分鐘進行沉降分離。
[0046](無灰煤取得工序)
[0047]無灰煤取得工序，是從經由分離工序分離的溶液部(上清液)分離回收溶劑而取得無灰煤的工序。在本實施方式中，該無灰煤取得工序分為如下工序:通過減壓至比溶劑的蒸氣壓低的壓力，從溶液部使溶劑蒸發分離而得到固體(粉粒狀)的無灰煤的減壓工序；加熱由減壓工序得到的無灰煤，使殘存在該無灰煤中的溶劑再度蒸發分離的加熱工序。
[0048](減壓工序)
[0049]減壓工序，是從經由分離工序分離的溶液部，通過閃蒸餾法而使溶劑蒸發分離的工序，圖1中，在閃蒸罐10中進行。所謂閃蒸餾法，就是使蒸餾對象(本實施方式中經分離工序分離的溶液部)霧狀噴射(瞬間)到閃蒸罐內(例如，閃蒸罐的內壁面)，從蒸餾對象中使沸點低的物質(本實施方式中為溶劑)蒸發分離的蒸餾法。
[0050]在本實施方式中，閃蒸罐10內的壓力被減壓至比溶劑的蒸氣壓(例如，溶劑的溫度在380°C時為1.0MPa)低的壓力(例如，0.1MPa)，由此，供給到閃蒸罐10內的溶液部所含的溶劑被蒸發分離。分離的溶劑被回收，在漿料調製槽4中循環而被反覆使用。還有，減壓工序，從溶劑回收的觀點出發，優選在氮等的惰性氣體存在下進行。 [0051]還有，供給到閃蒸罐10內之前的溶液部，被加壓至比溶劑的蒸氣壓高的壓力(例如，380°C時為2.0MPa)，是液狀。另外，供給到閃蒸罐10內之前的溶液部的溫度例如為300。。。
[0052]在減壓工序中，能夠得到固體(粉粒狀)的無灰煤。這是由於，閃蒸罐10內的壓力是比溶劑的蒸氣壓低的壓力，以及無灰煤由於溶劑的蒸發而搶奪顯熱，由此致使無灰煤的溫度降低至比無灰煤顯示流動性的溫度低的溫度(例如，150~230°C左右)。特別是在本實施方式中，使閃蒸罐10內的壓力減壓至與大氣壓同程度或至大氣壓以下。因此，無灰煤成為固體，並且殘存在該無灰煤中的溶劑的比例(殘存率)也減少。其結果是，在加熱工序中，可抑制該無灰煤在加熱源(本實施方式中，為蒸汽管幹燥器11的管23)中熱粘合或析出，從而抑制熱交換效率降低，溶劑回收率降低。還有，如果無灰煤作為固體取得，則閃蒸罐10內的壓力也可以是比大氣壓高的壓力(限於比溶劑的蒸氣壓低的壓力)。另外，從防止無灰煤在閃蒸罐10內發生熱粘合或析出的觀點出發，閃蒸罐10內能夠為10~230°C左右。
[0053]在此，所謂由減壓工序得到的固體的無灰煤，具體來說，是粒徑(最大長度)為數mm以下程度的粉粒狀，大約數μπι~數百μπι左右。
[0054]由減壓工序得到的無灰煤中所殘存的溶劑的殘存率，如果無灰煤是固體則沒有特別限定，但在加熱工序中，從無灰煤在加熱源熱粘合或析出的觀點出發，優選為10wt%以下。在此所謂的「殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率」，意思是殘存在無灰煤中的溶劑對於無灰煤和殘存在無灰煤中的溶劑的混合物的比例。
[0055]作為使殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率為10wt%以下的方法，有使閃蒸罐10內的壓力減壓至與大氣壓同程度或大氣壓以下的方法，但這時，例如像現有技術一樣，優選在I度下使溶劑大致分離100wt% (99wt%以上)分離時的時間大體相同的時間進行蒸發分離。[0056]通過使經由減壓工序得到的無灰煤中所殘存的溶劑的比例(殘存率)減小，能夠抑制無灰煤中殘存溶劑造成的無灰煤的軟化溫度的降低。因此，即使進行加熱(例如200~230°C左右)，也能夠得到幾乎不顯示出熔融性的無灰煤。其結果是，在加熱工序中，能夠抑制無灰煤加熱源中發生熱粘合或析出。
[0057]還有，在本實施方式中，減壓工序中的溶劑的蒸發分離使用閃蒸餾法，但只要是通過減壓而使溶劑蒸發分離，則沒有特別限定，例如，也可以使用真空蒸餾法等。
[0058](加熱工序)
[0059]加熱工序，是從由減壓工序得到的固體的無灰煤(殘存有溶劑的無灰煤)中，通過利用了蒸汽管幹燥器的蒸餾法而使該無灰煤中所含的溶劑蒸發分離的工序，圖1中，在蒸汽管幹燥器11中進行。所謂利用蒸汽管幹燥器的蒸餾法，是在乾燥器內間接加熱固體的蒸餾對象(在本實施方式中，由減壓工序得到的固體的無灰煤)，從蒸餾對象使沸點低的物質(本實施方式中為溶劑)蒸發分離的方法。
[0060]以下，一邊參照圖2，一邊對於利用蒸汽管幹燥器11的蒸餾法進行詳細說明。圖2是蒸汽管幹燥器11的概略圖，(a)是正視圖，(b)是(a)的A —A剖面圖。
[0061]由減壓工序得到的固體的無灰煤，通過螺旋輸送機22被投入到乾燥器主體21 (也可以採用螺旋輸送機22以外的方法投入)。投入到乾燥器主體21的無灰煤，一邊通過乾燥器主體21旋轉進行攪拌，一邊與流通著高溫的蒸氣(例如，215°C和225°C )的多個管23接觸而被間接加熱。管23如圖2(b)所示，在乾燥器主體21內部的外周側設有多個。然後，通過與管23的接觸，殘存在無灰煤中的溶劑被蒸發分離。其結果是，能夠得到溶劑大約100wt%*離的無灰煤。另外，分離的溶劑，通過流通在乾燥器主體21內的惰性氣體(例如，氮)被回收，在漿料調製槽4中循環而被重複使用。還有，乾燥器主體21其設置方式為，使從供給口 24a供給的無灰煤從排出口 24b側排出，如此使排出口 24b處於下方而傾斜設置。
[0062]通過採用利用了蒸汽管幹燥器11的蒸餾法，能夠將經由減壓工序而得到的固體的無灰煤，以固體的狀態直接投入乾燥器主體21。另外，因為通過加熱使溶劑蒸發分離，所以能夠縮短進行蒸發分離和時間。
[0063]還有，在本實施方式中，使用在加熱工序中利用了蒸汽管幹燥器11的蒸餾法，但只要能夠投入固體的無灰煤，並且，是通過加熱使溶劑蒸發分離的蒸餾法，則也可以使用其他的方法。
[0064]通過上述的減壓工序和加熱工序，能夠從溶液部得到實質上不含灰分，並且，溶劑大約100%分離的無灰煤。最終得到的(以加熱工序加熱而使之再度蒸發分離之後的)無灰煤中的溶劑的殘存率為2wt%以下，優選為lwt%以下。
[0065]在此，所謂無灰煤(最終得到的無灰煤)，是指灰分在5wt %以下，優選為3wt %以下，無灰煤的水分量為1.0%以下，通常為0.5%以下。如此無灰煤幾乎不含灰分，水分全無。另外例如表現出比焦煤(原料炭)更高的發熱量。此外，作為煉鐵用焦炭的原料，作為特別重要的品質的軟化熔融性得到大幅改善，例如顯示出遠比焦煤優異的性能(流動性)。因此，無灰煤能夠作為焦炭原料的混煤使用。
[0066]另外，如上述，無灰煤取得工序具有二級溶劑分離工序，由此，能夠通過加熱工序回收無法由減壓工序回收的溶劑。之所以如此使溶劑分離工序為二級是由於，如果按道理來說，應該是儘量以減壓工序取得溶劑，但只藉助減壓工序，會存在無灰煤中殘存有一部分溶劑的情況。因此，通過以加熱工序進行加熱，可提高溶劑的除去率。然後其結果是，能夠充分地回收溶劑，與現有技術(例如，專利文獻I)相比，能夠提高溶劑回收率。還有，也可以使無灰煤取得工序具有三級以上的溶劑分離工序。
[0067](殘煤取得工序)
[0068]殘煤取得工序，是從通過分離工序由重力沉降槽8分離的固體成分濃縮液中使溶劑蒸發分離而得到殘煤的工序，圖1中，以溶劑分離器12實施。還有，也可以沒有殘煤取得工序。
[0069]從固體成分濃縮液分離溶劑的方法，能夠使用通常的蒸餾法和蒸發法，例如，使用所述的閃蒸餾法。分離回收的溶劑，能夠在漿料調製槽4循環而反覆使用。通過溶劑的分離回收，能夠從固體成分濃縮液得到含有灰分等的溶劑不溶成分被濃縮的殘煤(RC，也稱為殘渣煤)。殘煤雖然含有灰分，但是水分全無，也充分地具有發熱量。殘煤沒有顯示軟化熔融性，但因為含氧官能基脫離，所以作為混煤使用時，不會阻礙該混煤所含的其他的煤的軟化熔融性。因此，該殘煤與通常的非微粘結煤一樣，能夠作為焦炭原料的混煤的一部分使用，另外，也可以不作為焦炭煉焦煤，而是作為各種燃料用利用。還有，殘煤也可以廢棄而不進行回收。 [0070]另外，殘煤取得工序也可以被分為如下工序:從固體成分濃縮液使溶劑蒸發分離的第一級溶劑分離工序；從由該溶劑分離工序得到的殘煤中，使殘存在該殘煤中的溶劑蒸發分離的第二級溶劑分離工序。即，殘煤取得工序也可以具有二級溶劑分離工序。其結果是，能夠通過第二級溶劑分離工序加收無法由第一級溶劑分離工序進行回收的溶劑。因此，在殘煤取得工序中，也能夠使溶劑回收率提高。還有，也可以使殘煤取得工序具有三級以上的溶劑分離工序。
[0071]在此，殘煤取得工序具有二級溶劑分離工序時，優選在第一級溶劑分離工序中，得到固體的殘煤，此外優選殘存在殘煤中的溶劑的殘存率為10wt%以下。其結果是，能夠以第二級溶劑分離工序，抑制殘煤在加熱源(例如，蒸汽管幹燥器的管)熱粘合或析出，從而抑制熱交換效率降低，溶劑回收率降低。
[0072]還有，與上述的無灰煤取得工序同樣，在第一級溶劑分離工序中優選使用閃蒸餾法，在第二級溶劑分離工序中優選使用利用了蒸汽管幹燥器的蒸餾法。
[0073][實施例]
[0074](實施例1)
[0075]作為無灰煤取得工序中的溶劑回收途中的無灰煤(以減壓工序得到的無灰煤)，調製使無灰煤中分別殘存溶劑5wt%、10wt%、15wt%的無灰煤。無灰煤均是固體。然後，針對調製的各個無灰煤，使之升溫至相當於蒸汽管幹燥器的蒸氣壓力2.05MPa的條件的215°C左右，進行乾燥試驗。無灰煤投入圓底燒瓶，將圓底燒瓶設置在覆套式電阻加熱器上進行升溫。還有，丸底燒瓶內為氮氣氛下。
[0076]在使溶劑分別殘存在無灰煤中Swt^^lOwt1^的無灰煤中，即使升溫至220°C,無灰煤也沒有發生熱粘合，在試驗後也能夠以與無灰煤投入時同樣的形狀進行回收。另一方面，在使溶劑殘存在無灰煤中15wt%的無灰煤中，使之升溫至180°C左右時，可確認到無灰煤有一些熱粘合。根據實驗判明，為了使無灰煤不發生熱粘合，優選將殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率抑制至IOwt %以下。[0077](實施例2)
[0078]接著，使用蒸汽管幹燥器進行乾燥試驗。作為在無灰煤取得工序的溶劑回收途中的無灰煤(以減壓工序得到的無灰煤)，使用使無灰煤中殘存溶劑15wt%的無灰煤，以蒸氣壓力2.05MPa(215°C)的條件進行。無灰煤是固體。其結果是，在管的周圍無灰煤稍稍發生熱粘合。根據該實驗，在實際設備中也判明，使溶劑殘存在無灰煤中15wt %的無灰煤在蒸汽管幹燥器中使用時，能夠進行蒸發分離，但稍微發生熱粘合。
[0079](實施例3)
[0080]使用蒸汽管幹燥器進行乾燥試驗。這次，作為無灰煤取得工序的溶劑回收途中的無灰煤(以減壓工序得到的無灰煤)，使用使溶劑殘存於無灰煤中5wt%的無灰煤，以蒸氣壓力2.05MPa(215°C)、2.55MPa(225°C)這2個條件進行。無灰煤是固體。結果顯示在圖3中。如圖3所示，無論在哪個條件下，從乾燥開始到12分鐘後都可確認到溶劑殘存率(圖3中，與溶劑含有率同義)的大幅降低，12分鐘後，溶劑殘存率為lwt%以下。從乾燥開始至30分鐘後，溶劑殘存率進一步降低，為0.lwt%左右。之後的值大體上保持不變。根據該實驗判明，只要是使無灰煤中殘存溶劑為5wt%殘存的無灰煤，無論哪個溫度條件，在30分鐘左右這樣的短時間內，都能夠回收溶劑大致達IOOwt %。
[0081][第一實施方式的無灰煤的製造方法的效果]
[0082]接下來，對於第一實施方式的無灰煤的製造方法的效果進行說明。
[0083]在此無灰煤的製造方法中，無灰煤取得工序具有如下:通過減壓至比溶劑的蒸氣壓低的壓力，從溶液部使溶劑蒸發分離而得到固體的無灰煤的減壓工序；加熱由減壓工序得到的固體的無灰煤，使該殘存在無灰煤中的溶劑蒸發分離的加熱工序。
[0084]因此，不能以減壓工序回收的溶劑，由加熱工序回收。其結果是，能夠充分回收溶劑，與現有技術(例如，專利文獻I)相比，能夠使溶劑的回收率提高。
[0085]另外，在減壓工序中，因為在蒸發分離時不需要加熱溶劑，所以與在減壓工序中使用配備加熱源的蒸餾法(例如，利用了蒸汽管幹燥器的蒸餾法)的情況相比，能夠抑制無灰煤發生熱粘合或析出。
[0086]此外，投入加熱工序的無灰煤，在減壓工序中，溶劑被一定程度地蒸發分離，並且是固體，不需要將減壓工序中所得到的無灰煤立即回歸液狀的操作。因此，能夠將無灰煤在加熱源中發生熱粘合或析出的比例抑制在最小限度。其結果是，能夠提高熱交換效率，能夠提高溶劑回收率。此外，因為通過加熱使溶劑蒸發分離，所以能夠以短時間進行蒸發分離。
[0087]以上，能夠高效率地製造無灰煤。
[0088]另外，在此無灰煤的製造方法中，減壓工序使用基於減壓的蒸餾法(例如，閃蒸餾法、真空蒸餾法)，加熱工序使用基於加熱的蒸餾法(例如，利用蒸汽管幹燥器的蒸餾法)，因此無灰煤的製造效率高。即，例如，減壓工序使用基於加熱的蒸餾法時，有加熱源中大部分的無灰煤發生熱粘合或析出的缺點，但因為減壓工序使用基於減壓的蒸餾法，所以不用就此擔心。另外，加熱工序使用基於減壓的蒸餾法時，需要將減壓工序中所得到的無灰煤立即回歸液狀，另外，蒸發時間也變長，因為加熱工序使用基於加熱的蒸餾法，所以不需要使無灰煤立即回歸液狀，蒸發時間也可縮短。 [0089]另外，在此無灰煤的製造方法中，因為在大氣壓以下減壓而進行減壓工序，所以能夠降低減壓工序中所得到的殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率。因此，能夠抑制在無灰煤中有溶劑殘存而造成的無灰煤的軟化溫度的降低。其結果是，能夠在加熱工序中的加熱溫度(例如200~230°C左右)下，得到熔融性抑制得很低的無灰煤，能夠抑制在加熱工序，加熱源中無灰煤發生熱粘合或析出。
[0090]另外，在此無灰煤的製造方法中，因為在減壓工序中得到的殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率為10wt%以下，所以即使加熱到加熱工序的加熱溫度(例如200~230°C左右)，也能夠得到幾乎不顯示出熔融性的無灰煤。其結果是，在加熱工序中，能夠抑制加熱源中無灰煤發生熱粘合或析出。
[0091]另外，在此無灰煤的製造方法中，加熱工序的溶劑的蒸發分離使用利用了蒸汽管幹燥器的蒸餾法，因經能夠以固體的狀態投入減壓工序中所得到的固體的無灰煤。另外，進行溶劑的蒸發分離的時間也能夠縮短。
[0092]另外，在此無灰煤的製造方法中，因為減壓工序中的溶劑的蒸發分離使用閃蒸餾法，所以由分離工序分離的液狀的溶液部，能夠以液狀的狀態直接投入閃蒸罐內。其結果是，能夠提高無灰煤的製造效率。另外，因為使溶液部霧狀噴射(瞬間)到閃蒸罐內(例如，閃蒸罐的內壁面)，所以能夠擴大溶液部的表面積，能夠高效率地進行溶劑的蒸發分離。另外，因為不需要加熱閃蒸罐10內，所以能夠抑制無灰煤在閃蒸罐10內熱粘合或析出。
[0093][第二實施方式]
[0094]其次，一邊參照圖4，一邊對於第二實施方式的無灰煤的製造方法進行說明。但是，對於與上述第一實施方式具有同樣結構的部分，使用相同的符號並適宜省略其說明。本實施方式的無灰煤的製造裝置，沒有上述第一實施方式的蒸汽管幹燥器11，取而代之的是，具有薄膜蒸餾槽31。另外，本實施方式的無灰煤的製造方法，無灰煤取得工序與上述第一實施方式不同，其他的工序 則與上述第一實施方式相同。
[0095](無灰煤取得工序)
[0096]無灰煤取得工序，是從經由分離工序分離的溶液部(上清液)分離回收溶劑而得到無灰煤的工序。在本實施方式中，該無灰煤取得工序被分為如下:從溶液部使溶劑蒸發分離的第一蒸發工序；從經由第一蒸發工序使溶劑蒸發分離而得到的無灰煤中，使該殘存在無灰煤中的溶劑再度蒸發分離的第二蒸發工序。
[0097](第一蒸發工序)
[0098]第一蒸發工序，是從由分離工序分離的溶液部，通過閃蒸餾法使溶劑蒸發分離的工序，圖4中由閃蒸罐10進行。所謂閃蒸餾法，就是使蒸餾對象(本實施方式中為經由分離工序分離的溶液部)霧狀噴射(瞬間)到閃蒸罐內(例如，閃蒸罐的內壁面)，從蒸餾對象中使沸點低的物質(本實施方式中為溶劑)蒸發分離的方法。
[0099]在本實施方式中，通過使閃蒸罐10內的壓力為比溶劑的蒸氣壓低的壓力，供給到閃蒸罐10內的溶液部所含的溶劑被蒸發分離。分離的溶劑被回收，在漿料調製槽4中循環被反覆使用。還有，第一蒸發工序，從溶劑回收的觀點出發，優選在氮等的惰性氣體存在下進行。
[0100]還有，供給到閃蒸罐10內之前的溶液部，被加熱到比溶劑的蒸氣壓高的壓力，是液狀。另外，供給到閃蒸罐10內之前的溶液部的溫度，例如為300°C。
[0101]在閃蒸餾法中，通常能夠得到粉體(固體)的無灰煤。這是由於，閃蒸罐內通常為與大氣壓同程度的壓力，由於溶劑的蒸發而奪走顯熱等。但是，在第一蒸發工序中，通過以規定的比例使溶劑殘存在無灰煤中，能夠得到液狀的無灰煤。另外，以使無灰煤容易維持液狀的狀態的方式，使閃蒸罐10內的壓力為例如0.5MPa。也可以加熱閃蒸罐10而使閃蒸罐10內的溫度例如為200~450°C。
[0102]殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率(比例)，如果無灰煤是液狀則沒有特別限定，但從無灰煤容易維持液狀的狀態的觀點出發，優選為10~50Wt%的範圍，更優選為15~30wt%的範圍。這裡所說的「殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率」，意思是殘存在無灰煤中的溶劑對於無灰煤和殘存在無灰煤中的溶劑的混合物的比例。還有，如現有技術(例如，專利文獻1)，在I度下使溶劑分離時，殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率為O~2wt%。
[0103]作為在無灰煤中使溶劑殘存的方法，有如下:從溶液部，以比使溶劑大致100wt%(99wt%以上)分離時的溫度低的溫度進行蒸發分離的方法；從溶液部，以比使溶劑大致IOOwt% (99wt%以上)分離時的時間短的時間進行蒸發分離的方法；同時進行這兩種方法的方法。這些方法之中，從對無灰煤的性狀造成的影響少的觀點出發，更優選從溶液部以比使溶劑大致100wt%分離時低的溫度進行第一蒸發工序的方法。
[0104]如此，通過在無灰煤中使溶劑殘存，無灰煤的軟化開始溫度降低。另外，無灰煤也發生在溶劑中融化的現象。因此，能夠在更低的溫度下獲得無灰煤的流動性。由此，與內部幾乎不含溶劑的無灰煤相比，在更低的溫度下，使無灰煤能夠維持液狀的狀態。其結果是，移送無灰煤時的操作性優異，從第一蒸發工序容易地將無灰煤移送到第二蒸發工序。
[0105]還有，在將第一蒸發工序中所得到的無灰煤移送到第二蒸發工序時，優選以使無灰煤容易維持液狀的狀態的方式，此外以使其容易維持流動性高的狀態的方式，一邊加熱無灰煤一邊移送到第二蒸發工序。移送的無灰煤的溫度例如為300°C。
[0106]在本實施方式中，在第一蒸發工序中使用閃蒸餾法，但也可以使用其他的方法，例如，薄膜蒸餾法(詳情後述)和真空蒸餾法等。
[0107](第二蒸發工序)
[0108]第二蒸發工序，是從第一蒸發工序所得到的無灰煤(以規定的比例使溶劑殘存的無灰煤)中，通過薄膜蒸餾法而使該無灰煤中所含的溶劑蒸發分離的工序，圖4中，以薄膜蒸餾槽31進行。所謂薄膜蒸餾法，就是從收容有刮板31b (也稱為刮膜器)的薄膜蒸餾槽31的上部，將蒸餾對象(本實施方式中，是由第一蒸發工序得到的無灰煤)供給到薄膜蒸餾槽31內，在薄膜蒸餾槽31的內壁由刮板31b形成蒸餾對象的薄膜而進行連續蒸餾的蒸餾法。在薄膜蒸餾槽31的周圍安裝有加熱器31a，薄膜蒸餾槽31用加熱器31a從外部加熱，以使薄膜蒸餾槽31的內壁達到期望的溫度。
[0109]由第一蒸發工序得到的液狀的無灰煤，以液狀的狀態被供給到薄膜蒸餾槽31內，由加熱器31a從外部加熱，由此，該殘存在無灰煤中的溶劑被蒸發分離。其結果是，能夠得到溶劑大致100wt%分離的無灰煤。另外，分離的溶劑被回收，在漿料調製槽4循環而反覆使用。還有，第二蒸發工序，從溶劑回收的觀點出發，優選在氮等的惰性氣體存在下進行。
[0110]薄膜蒸餾槽31內的壓力為0.1MPa (常壓)，或在0.1MPa (常壓)以下。另外，加熱溫度(薄膜蒸餾槽31內的溫度)，例如為250~350°C。因為薄膜蒸餾槽31內的溫度為上述溫度，所以用薄膜蒸餾法，能夠得到液狀的無灰煤。因此，所得到的液狀的無灰煤，如果使之落在O~150°C左右的固化手段(例如，水、帶式傳送機的金屬制的環帶、具有規定的形狀的中空部的成型用的模具等)等而進行接觸，則能夠很容易地得到固化為期望的形狀的無灰煤。因此，如果是薄膜蒸餾法，則能夠排除使無灰煤立即回歸液狀而固化為期望的形狀的工序。
[0111]還有，在本實施方式中，第二蒸發工序中使用薄膜蒸餾法，但也可以使用其他的方法，例如，使用閃蒸餾法和真空蒸餾法等。即，第一蒸發工序和第二蒸發工序都能夠使用閃蒸餾法，第一蒸發工序和第二蒸發工序也都能夠使用薄膜蒸餾法。
[0112]通過上述第一蒸發工序和第二蒸發工序，能夠從溶液部得到實質上不含灰分，並且，溶劑大致IOOwt%分離的無灰煤。
[0113]另外，如上述，無灰煤取得工序具有二級溶劑分離工序，由此，不能由第一蒸發工序回收的溶劑能夠由第二蒸發工序回收。其結果是，能夠充分地回收溶劑，能夠使溶劑回收率提高。還有，也可以使無灰煤取得工序具有3級以上的溶劑分離工序。
[0114][第二實施方式的無灰煤的製造方法的效果]
[0115]接下來，對於第二實施方式的無灰煤的製造方法的效果進行說明。
[0116]在本實施方式的無灰煤的製造方法中，無灰煤取得工序，具有從溶液部使溶劑蒸發分離的第一蒸發工序，和從經由第一蒸發工序而使溶劑蒸發分離所得到的無灰煤中，使殘存在該無灰煤中的溶劑再度蒸發分離的第二蒸發工序，在第一蒸發工序中，在無灰煤中使溶劑按規定的比例殘存，從而使該無灰煤為液狀，以液狀的狀態將該液狀的無灰煤移送到第二蒸發工序。因此，經第一蒸發工序不能回收的溶劑，能夠在第二蒸發工序中回收。其結果是，能夠充分地回 收溶劑，能夠使溶劑的回收率提高。此外，在經由第一蒸發工序所得到的無灰煤中使規定的比例溶劑殘存，從而無灰煤的軟化溫度降低，因此能夠在更低的溫度下獲得無灰煤的流動性。因此，能夠在更低的溫度下，使無灰煤維持液狀的狀態。其結果是，移送無灰煤時的操作性(液體操作)優異，能夠容易地將無灰煤從第一蒸發工序移送到第二蒸發工序。
[0117]還有，在本實施方式中，因為無灰煤取得工序分為第一蒸發工序和第二蒸發工序，所以不需要像現有技術(例如，專利文獻I)這樣，在第一蒸發工序中使溶劑幾乎100%分離。即，在第一蒸發工序中，即使在無灰煤中使溶劑殘存，也能夠在第二蒸發工序回收殘存在無灰煤中的溶劑。因此，在第一蒸發工序中，可以在無灰煤中使溶劑殘存。
[0118]另外，在此無灰煤的製造方法中，由第一蒸發工序得到的無灰煤中所殘存的溶劑的殘存率為10wt%以上、50wt%以下。如果殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率為10% wt以上，無灰煤的熔融性提高，容易使無灰煤維持為液狀，液狀狀態下的流動性也更優異。另外，如果殘存在無灰煤中的溶劑的殘存率為50% wt以下，則在第二蒸發工序中，能夠減小使溶劑蒸發分離的負荷，容易將溶劑基本上100%分離回收。
[0119]另外，在此無灰煤的製造方法中，第一蒸發工序的溶劑的蒸發分離使用閃蒸餾法，因此由分離工序分離的液狀的溶液部，能夠以液狀的狀態直接投入閃蒸罐內。其結果是，能夠提高無灰煤的製造效率，也能夠抑制設備成本。另外，因為使溶液部霧裝噴射(瞬間)到閃蒸罐內(例如，閃蒸罐的內壁面)，所以能夠擴大溶液部的表面積，能夠高效率地進行溶劑的蒸發分離。
[0120]另外，在此無灰煤的製造方法中，第二蒸發工序的溶劑的蒸發分離使用薄膜蒸餾法，由此，能夠將液狀的無灰煤以液狀的狀態直接供給到薄膜蒸餾槽內，因此能夠提高無灰煤的製造效率，也能夠抑制設備成本。另外，因為由第二蒸發工序得到的無灰煤(使溶劑大致100%分離的無灰煤)為液狀，所以如果使所得到的液狀的無灰煤接觸固化手段，則能夠容易地得到使之固化為期望的形狀的無灰煤。因此，能夠排除使粉體(固體)的無灰煤立即回歸液狀而使之固化為期望的形狀的工序。此外，能夠用刮板(刮膜器)確實地剝落形成於薄膜蒸餾槽的內壁的薄膜槽，例如，即使是流動性低(粘土高的)的無灰煤，也能夠確實地排出。
[0121]以上，對於本發明的實施方式進行了說明，但本發明不限於上述的實施的方式，只要在權利要求的範圍內，則能夠變更為各種方式實施。
[0122]符號說明
[0123]I無灰煤的製造裝置
[0124]2 煤鬥
[0125]3溶劑罐
[0126]4漿料調製槽
[0127]5 泵
[0128]6預熱器
[0129]7萃取槽
[0130]8重力沉 降槽
[0131]9過濾單元
[0132]10閃蒸罐
[0133]11蒸汽管幹燥器
[0134]12溶劑分離器
[0135]13 管
[0136]31薄膜蒸餾槽
【權利要求】
1.一種無灰煤的製造方法，具備如下工序: 加熱將煤和溶劑混合而得到的漿料，萃取可溶於溶劑的煤成分的萃取工序； 從經所述萃取工序萃取出所述煤成分的漿料中分離含有所述煤成分的溶液部的分離工序； 從經所述分離工序被分離的溶液部中分離回收溶劑而得到無灰煤的無灰煤取得工序，其特徵在於， 所述無灰煤取得工序具有如下工序: 通過減壓至比溶劑的蒸氣壓低的壓力，從所述溶液部中使溶劑蒸發分離而得到固體的無灰煤的減壓工序； 加熱由所述減壓工序得到的固體的無灰煤，使殘存於該無灰煤中的溶劑蒸發分離的加熱工序。
2.根據權利要求1所述的無灰煤的製造方法，其中，減壓至大氣壓以下進行所述減壓工序。
3.根據權利要求1或2所述的無灰煤的製造方法，其中，由所述減壓工序得到的無灰煤中殘存的溶劑的殘存率為IOwt^以下。
4.一種無灰煤的製造方法，具備如下工序: 加熱將煤和溶劑混合而得到的漿料，萃取可溶於溶劑的煤成分的萃取工序； 從經所述萃取工序萃取出所述煤成分的漿料中分離含有所述煤成分的溶液部的分離工序； 從經所述分離工序被分離的溶液部中分離回收溶劑而得到無灰煤的無灰煤取得工序，其特徵在於， 所述無灰煤取得工序具有如下工序: 從所述溶液部中使溶劑蒸發分離的第一蒸發工序； 從經所述第一蒸發工序使溶劑蒸發分離而得到的無灰煤中，使殘存在該無灰煤中的溶劑蒸發分離的第二蒸發工序， 在所述第一蒸發工序中，通過在所述無灰煤中按規定比例使溶劑殘存從而使該無灰煤成為液狀，在液狀的狀態下將該液狀的無灰煤移送到所述第二蒸發工序。
5.根據權利要求4所述的無灰煤的製造方法，其中，由所述第一蒸發工序得到的無灰煤中殘存的溶劑的殘存率為10wt%以上、50wt%以下。
【文檔編號】C10L5/00GK103998585SQ201280063050
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年12月14日 優先權日:2011年12月28日
【發明者】堺康爾, 奧山憲幸, 木下繁, 吉田拓也 申請人:株式會社神戶制鋼所