无灰煤的制造方法与流程

本发明涉及无灰煤的制造方法。

背景技术：

煤作为火力发电和锅炉的燃料或化学品的原料被广泛利用，作为环境对策之一，强烈希望开发出高效率地除去煤中的灰分的技术。例如，在利用燃气涡轮燃烧的高效率复合发电系统中，作为代替LNG等的液体燃料的燃料，可尝试使用灰分被除去的无灰煤(HPC)。另外作为高炉用焦炭等的炼铁用焦炭的炼焦煤，可尝试使用无灰煤。

作为无灰煤的制造方法，提出有使用重力沉降法，从浆料中分离出含有可溶于溶剂的煤成分(以下，称为溶剂可溶成分)的溶液的方法(例如日本国特开2009－227718号公报)。该方法具备如下工序：混合煤和溶剂而调制浆料的浆料调制工序；加热由浆料调制工序得到的浆料，萃取溶剂可溶成分的萃取工序。此外该方法还具备如下工序：从经由萃取工序而萃取到溶剂可溶成分的浆料中，分离溶解有溶剂可溶成分的溶液的溶液分离工序；从经由溶液分离工序分离出的溶液中分离溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序。

在现有的无灰煤制造方法的上述萃取工序中，由浆料调制工序得到的浆料被加热至规定温度而供给到萃取槽。而后，给到萃取槽的浆料，一边由搅拌机搅拌，一边以规定温度保持而进行溶剂可溶成分的萃取。在上述萃取工序中，为了使上述溶剂可溶成分充分地溶解于溶剂，使浆料滞留在萃取槽中10～60分钟左右。

在此，萃取工序中的上述溶剂可溶成分的萃取所需要的时间，严重影响到无灰煤的制造时间，因此要求萃取时间比以往有所缩短。如果缩短将浆料加热至上述规定温度的时间，则能够缩短萃取工序的萃取时间。因此，在萃取工序中，使浆料急速升温至上述规定温度，能够缩短萃取时间。

作为使浆料急速升温至上述规定温度的方法，例如考虑在浆料调制工序中混合煤和经预热的溶剂，使投入到萃取工序中的浆料预先达到高温。但是，越是升高与煤混合的溶剂的温度，装置设计压力越高，设备成本和运转成本增加，因此以低成本使上述浆料急速升温有困难。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国特开2009－227718号公报

技术实现要素：

本发明鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供一种无灰煤的制造方法，其能够以低成本缩短溶剂可溶成分的萃取时间。

用于解决上述课题而做的发明，是一种无灰煤的制造方法，其具备如下工序：预热煤的工序；加热萃取用溶剂的工序；通过将预热后的煤和相比该煤被加热至更高温的萃取用溶剂进行混合，从而加热煤的工序；从上述煤和萃取用溶剂的混合物中分离溶解有煤成分的溶液的工序；和从上述溶液中蒸发分离上述萃取用溶剂的工序。

该无灰煤的制造方法，通过对混合在萃取用溶剂中的煤进行预热的工序，能够一边抑制煤和萃取用溶剂的混合物的温度上升所需要的能量，一边使该混合物迅速地升温。由此，能够削减用于混合物加热的成本，并且，上述混合物急速上升至上述溶剂可溶成分易被萃取的温度，可快速地萃取上述溶剂可溶成分。其结果是，通过该无灰煤的制造方法，能够以低成本缩短溶剂可溶成分的萃取时间。

上述预热工序中，具有将预热用溶剂和上述煤加以混合的工序，和加热上述煤和预热用溶剂的预混合物的工序即可。如此，在预热工序中，混合预热用溶剂和煤而作为预混合物，加热该预混合物，从而煤加热工序中的与萃取用溶剂的混合时的煤温度的升温效率进一步提高。另外，相比只对煤进行处理而言，通过处理煤和预热用溶剂的预混合物，处理性提高。

上述预热工序中，具备加热预热用溶剂的工序，和将经过加热的上述预热用溶剂和上述煤加以混合的工序即可。如此，通过将预热工序中加热了的预热用溶剂和煤混合，煤与加热用溶剂成为经过了预热的预混合物，因此煤加热工序中与萃取用溶剂混合时的煤温度的升温效率进一步提高。另外，相比只对煤进行处理，通过处理煤和预热用溶剂的预混合物，处理性提高。另外，因为只加热预热用溶剂，所以相比加热与煤混合的预混合物而能够更容易地加热。

作为上述预热工序的加热温度，优选为100℃以上且250℃以下。如此，通过使预热工序中的煤的加热温度在上述范围内，既能够防止因热分解造成的煤的性状的变化，又能够确实地除去煤中的水分。如此确实地除去煤中的水分，能够防止因上述混合物在急速升温时的水气而发生的急剧的压力上升，其结果是，能够省略原料准备阶段的水分除去工序。

作为上述萃取用溶剂加热工序的加热温度，优选为330℃以上且450℃以下。如此，通过使萃取用溶剂加热工序中的萃取用溶剂的加热温度在上述范围内，煤和萃取用溶剂的混合物可确实地升温至萃取率变高的萃取温度，上述煤加热工序中的上述溶剂可溶成分的萃取率更确实地提高。

作为上述预热工序的加热速度，优选为5℃/分钟以上且200℃/分钟以下。如此，通过使预热工序中的煤的加热速度在上述范围内，能够以预热工序更确实地除去煤的水分，因此能够进一步缩短煤加热工序中的煤的升温时间。

在上述预热工序中，利用上述溶剂分离工序的废热对于煤进行预热即可。如此，在预热工序中将溶剂分离工序的废热利用于煤的预热，能够进一步削减用于煤和萃取用溶剂的混合物的加热的成本。

以上述萃取用溶剂的紊流状态进行上述煤加热工序的混合即可。如此，通过以萃取用溶剂的紊流状态进行煤加热工序中的混合，在上述煤加热工序中，煤和萃取用溶剂的混合得到促进，能够使更多的溶剂可溶成分溶解于萃取用溶剂。

如以上说明，根据本发明的无灰煤的制造方法，能够以低成本缩短溶剂可溶成分的萃取时间。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的无灰煤制造装置的概略图。

图2A是表示图1的无灰煤制造装置的预混合物和萃取用溶剂的温度变化的图形。

图2B是表示没有对预混合物进行预热时的无灰煤制造装置的预混合物和萃取用溶剂的温度变化的图形。

图2C是表示与图1的无灰煤制造装置的图2A不同的预混合物和萃取用溶剂的温度变化的图形。

图3是表示本发明的第二实施方式的无灰煤制造装置的概略图。

图4是表示萃取用溶剂的加热温度评价的试验设备的图。

具体实施方式

以下，对于本发明的无灰煤的制造装置及无灰煤的制造方法的实施方式详细说明。

〔第一实施方式〕

图1的无灰煤制造装置1，主要具备如下：对煤进行预热的预热部2；加热萃取用溶剂的萃取用溶剂加热部3；将预热后的煤和加热到比该煤更高温的萃取用溶剂加以混合的主加热部4；从上述煤和萃取用溶剂的混合物中，分离溶解有煤成分的溶液的分离部5；从上述溶液中蒸发分离上述萃取用溶剂的第一蒸发部6。在无灰煤制造装置1中，由第一蒸发部6从上述溶液中蒸发分离萃取用溶剂，由此得到无灰煤(HPC)。另外，无灰煤制造装置1还具备如下：混合预热用溶剂和上述煤的调制部9；供给上述萃取用溶剂的萃取用溶剂供给部8；从含有由分离部5分离并不溶于萃取用溶剂的煤成分(以下，称为溶剂不溶成分)的固体成分浓缩液中，得到萃余煤(RC)的第二蒸发部7。在上述预热部2中，对于经由调制部9将预热用溶剂和煤加以混合的预混合物进行预热。

＜萃取用溶剂供给部＞

上述萃取用溶剂供给部8，将萃取用溶剂供给到主加热部4。萃取用溶剂供给部8，具有萃取用溶剂罐12和萃取用溶剂压力泵13。

(萃取用溶剂罐)

萃取用溶剂罐12储藏与从预热部2供给的经过了预热的预混合物进行混合的萃取用溶剂。与经过预热的预混合物混合的萃取用溶剂，只要是溶解煤的溶剂便没有特别限定，例如适合使用来自煤的双环芳香族化合物。该双环芳香族化合物由于基本的结构与煤的结构分子类似，所以与煤的亲和性高，能够取得比较高的萃取率。作为来自煤的双环芳香族化合物，例如能够列举干馏煤而制造焦炭时作为副产油的蒸馏油，即甲基萘油、萘油等。

上述萃取用溶剂的沸点没有特别限定，例如作为萃取用溶剂的沸点的下限，优选为180℃，更优选为230℃。另一方面，作为萃取用溶剂的沸点的上限，优选为300℃，更优选为280℃。萃取用溶剂的沸点低于上述下限时，蒸发分离萃取用溶剂的由后述第一蒸发部6和第二蒸发部7回收萃取用溶剂时，因挥发造成的损失变大，萃取用溶剂的回收率有可能降低。反之，萃取用溶剂的沸点高于上述上限时，溶剂可溶成分与萃取用溶剂的分离困难，这种情况下，萃取用溶剂的回收率也有可能降低。

(萃取用溶剂压力泵)

上述萃取用溶剂压力泵13配置在将萃取用溶剂罐12连接到主加热部4的线路中。萃取用溶剂压力泵13将储藏在萃取用溶剂罐12中的萃取用溶剂经由主供给管15压送至主加热部4。

上述萃取用溶剂压力泵13的种类只要能够将上述萃取用溶剂经由主供给管15压送到主加热部4便没有特别限定，例如能够使用容积式泵或非容积式泵。更具体地来，作为容积式泵能够使用隔膜泵和管式隔膜泵(チューブフラムポンプ)，作为非容积式泵能够使用离心泵等。

还有，也可以通过萃取用溶剂压力泵13，将萃取用溶剂以紊流状态在主供给管15内压送。通过将萃取用溶剂与紊流状态下经预热的预混合物加以混合，从预热部2供给的预混合物与萃取用溶剂剧烈碰撞，煤更快地溶解。由此，萃取时间进一步缩短，并且萃取率进一步提高。在此所谓“紊流状态”，例如是雷诺数Re为2100以上的状态，更优选雷诺数Re为4000以上的状态。

＜萃取用溶剂加热部＞

上述萃取用溶剂加热部3加热由萃取用溶剂压力泵13压送的萃取用溶剂。萃取用溶剂加热部3只要能够加热萃取用溶剂便没有特别限定，但一般来说，使用热交换器作为萃取用溶剂加热部3。作为萃取用溶剂加热部3而使用热交换器时，在配管内流动的萃取用溶剂，在通过萃取用溶剂加热部3时经过热交换而被加热。作为萃取用溶剂加热部3而使用的热交换器，例如可使用多管式型、板式型、螺旋式型等的热交换器。还有，在图1所示的无灰煤制造装置1中，萃取用溶剂加热部3配设在萃取用溶剂供给部8的萃取用溶剂压力泵13的下游侧，加热由萃取用溶剂压力泵13压送的萃取用溶剂，但也可以用萃取用溶剂压力泵13压送先由萃取用溶剂加热部3加热的萃取用溶剂。总之，在图1中，萃取用溶剂压力泵13和萃取用溶剂加热部3的配置也可以相反。

在此，在主加热部4能够获得高萃取率的预混合物和萃取用溶剂的混合物的温度(上述萃取温度)，为300℃以上且420℃以下左右。因此，优选将可使在主加热部4与预混合物加以混合的混合物，达到此萃取温度的这一温度的萃取用溶剂供给到主加热部4。因为从预热部2供给的经预热的预混合物的温度比萃取温度低，所以由萃取用溶剂加热部3加热的萃取用溶剂与预混合物混合会导致温度降低，因此，将萃取用溶剂加热到主加热部4内的混合物的温度以上即可。由此观点出发，作为萃取用溶剂加热部3的下游的萃取用溶剂的温度的下限，优选为330℃，更优选为380℃。另一方面，作为上述萃取用溶剂的温度的上限，优选为450℃，更优选为430℃。上述萃取用溶剂的温度低于上述下限时，在主加热部4萃取用溶剂和预热的预混合物经混合的混合物难以升温至萃取温度，无法充分削弱构成煤的分子间的结合，萃取率有可能降低。反之，上述萃取用溶剂的温度高于上述上限时，在主加热部4，上述混合物的温度变得过高，因煤的热解反应而生成的热解自由基发生复合，因此萃取率有可能降低。还有，上述所谓萃取用溶剂加热部3的下游的萃取用溶剂的温度，意思是萃取用溶剂加热部3的出口的萃取用溶剂的温度。

上述萃取用溶剂加热部3，在主供给管15内流通的萃取用溶剂通过萃取用溶剂加热部3的期间，使之达到上述范围的温度而进行加热。萃取用溶剂加热部3的加热时间没有特别限定，例如为10分钟以上且30分钟以下。另外，萃取用溶剂为了提高热效率而利用废热被预先加热，通过萃取用溶剂加热部3之前的萃取用溶剂的温度为100℃左右。因此，萃取用溶剂加热部3，优选能够以每分钟10℃以上且100℃以下左右的加热速度来加热萃取用溶剂。还有，萃取用溶剂也可以在通过萃取用溶剂加热部3之前不进行预热。

另外，上述萃取用溶剂加热部3，优选在高压下加热萃取用溶剂。根据萃取用溶剂的蒸气压等也有所不同，但作为萃取用溶剂加热部3加热萃取用溶剂时的压力的下限，优选为1MPa，更优选为2MPa。另一方面，作为上述压力的上限，优选为5MPa，更优选为4MPa。萃取用溶剂加热部3加热萃取用溶剂时的上述压力低于上述下限时，萃取用溶剂挥发，在后述的主加热部4上述溶剂可溶成分的萃取有可能困难。反之，上述压力高于上述上限时，设备成本和运转成本有可能增加。

＜调制部＞

上述调制部9通过预热用溶剂和煤的混合得到糊状的预混合物。调制部9是混合机，规定量的煤和预热用溶剂被投入混合机，通过混合机搅拌混合，得到预混合物。作为这里使用的混合机，只要是针对高粘度的便没有特别限定，例如能够使用灰浆搅拌机、混凝土搅拌机等。虽然考虑以搅拌混合的时间长的方法为宜，但从制造效率的观点出发，优选为1小时以上且3小时以下左右。

作为与预热用溶剂混合的煤，能够使用各种品质的煤。例如适合使用萃取率高的烟煤，和更廉价的劣质煤(次烟煤和褐煤)。另外，若以粒径对煤进行分类，则适合使用细小粉碎的煤。这里所谓“细小粉碎的煤”，意思是例如相对于煤总体的质量，粒径低于1mm的煤的质量比例为80％以上的煤。另外，作为在调制部9与预热用溶剂混合的煤，也能够使用块煤。这里所谓“块煤”，意思是例如相对于煤总体的质量，粒径5mm以上的煤的质量比例为50％以上的煤。块煤与细小粉碎的煤相比，因为煤的粒径大，所以在后述的分离部5的分离速度快，能够使沉降分离效率化。在此，所谓“粒径”，是指依据JIS－Z8815(1994)的筛分试验常规而测定的值。还有，在由煤的粒径进行的分类中，例如能够使用JIS－Z8801－1(2006)所规定的金属制网筛。

作为与预热用溶剂混合的煤的粒径1mm以下的粒子的含量的下限，优选为5质量％，更优选为10质量％。上述煤的粒径越小越为优选，上述含量为100质量％以下即可。上述含量低于上述下限时，难以与预热用溶剂混合，预混合物的调制时间有可能变长。

上述预热用溶剂没有特别限定，但优选为从后述的以分离部5分离出的清液和固体成分浓缩液中，容易分离无灰煤和萃余煤的溶剂。具体来说，作为上述预热用溶剂，例如适合使用来自煤的双环芳香族化合物。作为来自煤的双环芳香族化合物，例如能够列举干馏煤而制造焦炭时，作为副产油的蒸馏油的甲基萘油、萘油等。另外，作为上述预热用溶剂，基于溶剂的再利用的观点，特别优选使用与从萃取用溶剂供给部8供给的萃取用溶剂同种的溶剂。

作为上述预混合物中的煤浓度(无水煤基准)的下限，优选为40质量％，更优选为50质量％。另一方面，作为上述煤浓度的上限，优选为70质量％，更优选为60质量％。上述煤浓度低于上述下限时，预混合物中所含的预热用溶剂的比例变得过多，因此为了使同质量的煤升温至萃取温度，必须提高萃取用溶剂的温度，煤和萃取用溶剂的混合物的温度上升所需要的能量有可能增加。反之，上述煤浓度高于上述上限时，预混合物中的煤和预热用溶剂的结合力弱，与从萃取用溶剂供给部8供给的萃取用溶剂难以混合，预混合物的升温速度有可能变慢。

＜预热部＞

上述预热部2在预热由调制部9混合的预热用溶剂和煤的预混合物之后，将该预混合物供给到主加热部4。预热部2具有对于收纳在内部的预混合物进行加热的预混合物加热器10和预混合物压力泵11。

关于预混合物加热器10，例如是气流槽式的煤加热器，对于储藏在预混合物加热器10内的预混合物进行预热。

作为预混合物加热器10的预混合物的预热温度的下限，优选为100℃，更优选为150℃。另一方面，作为预混合物的预热温度的上限，优选为250℃，更优选为200℃。预混合物的预热温度低于上述下限时，有可能无法除去煤中的水分，并且需要提高萃取用溶剂的加热温度，有可能不能充分削减运转成本。反之，预混合物的预热温度高于上述上限时，因热解造成煤的性状的变化有可能发生。

预混合物加热器10的预混合物的加热速度没有特别限定，例如作为上述预混合物的加热速度的下限，优选为5℃/分钟，更优选为10℃/分钟。另一方面，作为上述预混合物的加热速度的上限，优选为200℃/分钟，更优选为120℃/分钟。上述预混合物的加热速度低于上述下限时，预混合物的预热所需的时间变长，无灰煤的制造工序总体的时间有可能变长。反之，若上述预混合物的加热速度高于上述上限，则由预混合物加热器10不能充分除去煤的水分，其结果是，主加热部4的煤的升温时间有可能有变长。

预混合物也可以急速加热，之后在截至供给到主加热部4的规定期间进行保温。在预混合物的加热后，将预混合物保持在100℃以上的保温期间没有特别限定，但作为上述保温期间的下限，例如优选为30分钟，更优选为1小时。另一方面，作为上述保温期间的上限，例如优选为3小时，更优选为2小时。上述保温期间低于上述下限时，从预热部2向主加热部4供给预混合物的时间变短，设计上有可以不生制约。反之，若上述保温期间高于上述上限，则保温所需的能量变大，运转成本有可能增加。

上述预混合物压力泵11，配设在预混合物加热器10和主供给管15之间，将预混合物加热器10内的预热之后的预混合物连续地向主供给管15压送。

作为上述预混合物压力泵11，只要能够压送高粘度的流动物便没有特别限定，例如能够使用莫诺泵(Moineau泵)、正弦泵、隔膜泵、波纹管泵、回转泵等。这些泵之中，基于即使流动物的粘性高，效率也不会降低这一点来说，特别优选莫诺泵。

作为从预热部2供给的预混合物中所包含的预热用溶剂的质量，相对于在主供给管15内压送的萃取用溶剂的质量的比的下限，优选为1/20。另一方面，作为上述比的上限，优选为1，更优选为1/2。上述比低于上述下限时，必须增大预混合物中的煤浓度，预混合物的调制时间有可能有变长。反之，上述比高于上述上限时，相对于被加热的萃取用溶剂，预混合物中所含的预热用溶剂的比例变得过多，为了使同质量的煤升温至萃取温度，必须提高萃取用溶剂的温度，煤和萃取用溶剂的混合物的温度上升所需要的能量有可能增加。

＜主加热部＞

上述主加热部4中，从萃取用溶剂供给部8供给的萃取用溶剂，和从预热部2供给的预热后的预混合物混合，从而得到浆状的混合物。主加热部4具有萃取槽14。

(萃取槽)

经由主供给管15，上述萃取用溶剂和预热后的预混合物被供给到上述萃取槽14中。萃取槽14混合被供给的萃取用溶剂和预热后的预混合物而作为浆状的混合物，以规定时间贮存该混合物。

上述萃取槽14具有搅拌机14a。萃取槽14一边以搅拌机14a搅拌上述混合物，一边以规定温度保持，由此萃取上述溶剂可溶成分。

在主供给管15内压送的萃取用溶剂由萃取用溶剂加热部3加热而达到高温，另外，因为相比从预热部2供给的预热后的预混合物为更高温，所以预热后的预混合物中所包含的煤，通过在主供给管15内和主加热部4与萃取用溶剂的混合而急速升温。还有，这里所谓的“急速升温”，意味着例如以每秒10℃以上且500℃以下的加热速度被加热，比萃取用溶剂加热部3的加热速度快速。另外，在主供给管15内流动的萃取用溶剂被加热至比萃取温度高的温度，但若与温度比萃取温度低的预热后的预混合物接触，则预混合物的温度的上升会使用萃取用溶剂的热，因此供给到萃取槽14的萃取用溶剂的温度，比经由萃取用溶剂加热部3加热的萃取用溶剂的温度有所降低。其结果是，萃取用溶剂和预混合物至萃取槽14之前在主供给管15内移动时，萃取用溶剂和预混合物的温度，共同以接近萃取温度(300℃以上且420℃以下左右)的方式变化。由此，萃取用溶剂和预混合物被混合的萃取槽14内的浆状的混合物，成为上述萃取温度。

作为上述萃取槽14中的萃取用溶剂和预混合物的混合物的保持温度的下限，优选为300℃，更优选为350℃。另一方面，作为上述混合物的保持温度的上限，优选为420℃，更优选为400℃。上述混合物的保持温度低于上述下限时，不能充分削弱构成煤的分子间的结合，因此萃取率有可能降低。反之，上述混合物的保持温度高于上述上限时，煤的热解反应变得非常活跃，生成的热解自由基的复合发生，因此萃取率有可能降低。

还有，萃取槽14中的上述混合物的加热萃取优选在非氧化性气氛中进行。具体来说，优选在氮等不活泼气体的存在下进行上述混合物的加热萃取。能够使用氮等不活泼气体，能够以低成本防止加热萃取时上述混合物与氧而着火。

上述混合物的加热萃取时的压力，也会根据加热温度和使用的萃取用溶剂和预热用溶剂的蒸气压而有所不同，但例如能够为1MPa以上且3MPa以下。加热萃取时的压力比萃取用溶剂或预热用溶剂的蒸气压低时，萃取用溶剂或预热用溶剂挥发，上述溶剂可溶成分有可能无法充分萃取。另一方面，若加热萃取时的压力过高，则机器的成本、运转成本等上升。

＜分离部＞

上述分离部5从在上述主加热部4进行了混合的混合物中分离溶解有溶剂可溶成分的溶液。

分离部5中的上述溶液的分离，具体来说是利用重力沉降法，由主加热部4中被混合的萃取用溶剂和预混合物的混合物中分离成溶解有溶剂可溶成分的溶液、和含有溶剂不溶成分的固体成分浓缩液。在此所谓重力沉降法，是利用重力使固体成分沉降而进行固液分离的分离方法。另外，所谓溶剂不溶成分，主要由不溶于萃取用溶剂和预热用溶剂的灰分和不溶煤构成，是指也包含萃取用溶剂和预热用溶剂的萃余成分。

无灰煤制造装置1，能够一边将上述混合物连续供给到分离部5内，一边从上部排出含有溶剂可溶成分的溶液，并一边从下部排出含有溶剂不溶成分的固体成分浓缩液。由此可以连续地进行固液分离处理。

含有溶剂可溶成分的溶液积存在分离部5的上部。该溶液根据需要由过滤器单元(未图示)过滤后，排出到第一蒸发部6。另一方面，含有溶剂不溶成分的固体成分浓缩液积存在分离部5的下部，排出到第二蒸发部7。

在分离部5内维持混合物的时间没有特别限定，例如为30分钟以上且120分钟以下，在此时间内进行分离部5内的沉降分离。还有，作为煤使用块煤时，因为沉降分离效率化，所以能够缩短在分离部5内维持上述混合物的时间。

在分离部5内优选进行加热和加压。作为分离部5内的加热温度的下限，优选为300℃，更优选为350℃。另一方面，作为分离部5内的加热温度的上限，优选为420℃，更优选为400℃。上述加热温度低于上述下限时，溶剂可溶成分再析出，分离效率有可能降低。反之，上述加热温度高于上述上限时，用于加热的运转成本有可能变高。

另外，作为分离部5内的压力的下限，优选为1MPa，更优选为1.4MPa。另一方面，作为上述压力的上限，优选为3MPa，更优选为2MPa。上述压力低于上述下限时，溶剂可溶成分再析出，分离效率有可能降低。反之，上述压力高于上述上限时，用于加压的运转成本有可能变高。

还有，作为分离上述溶液和固体成分浓缩液的方法，不限于重力沉降法，例如也可以使用过滤法和离心分离法。作为固液分离方法而使用过滤法和离心分离法时，作为分离部5使用过滤器和离心分离器等。

＜第一蒸发部＞

上述第一蒸发部6从由分离部5分离的上述溶液中蒸发分离萃取用溶剂和预热用溶剂而得到无灰煤(HPC)。

在此，作为蒸发分离萃取用溶剂和预热用溶剂的方法，能够使用包括一般的蒸馏法和蒸发法(喷雾干燥法等)的分离方法。分离回收的萃取用溶剂，能够循环到萃取用溶剂加热部3上游侧的配管重复使用。另外，作为预热用溶剂而使用与萃取用溶剂同质的溶剂时，也能够分离回收预热用溶剂，能够循环到萃取用溶剂加热部3上游侧的配管或调制部9重复使用。通过从上述溶液中分离和回收萃取用溶剂和预热用溶剂，能够从上述溶液中得到实质上不含灰分的无灰煤。

如此得到的无灰煤，灰分为5质量％以下或3质量％以下，几乎不含灰分，水分全无，另外例如显示出比炼焦煤更高的放热量。此外无灰煤，作为炼铁用焦炭的原料为特别重要的品质的软化熔融性大幅改善，显示出例如比炼焦煤优异得多的流动性。因此，无灰煤能够作为焦炭原料的混煤使用。

＜第二蒸发部＞

上述第二蒸发部7从经由分离部5分离出的上述固体成分浓缩液中使萃取用溶剂和预热用溶剂蒸发分离而得到萃余煤(RC)。

以此，从固体成分浓缩液中分离萃取用溶剂和预热用溶剂的方法，与第一蒸发部6的分离方法同样，能够使用一般的蒸馏法和蒸发法(喷雾干燥法等)。分离回收的萃取用溶剂，能够循环到比萃取用溶剂加热部3更上游侧的配管而重复使用。另外，作为预热用溶剂而使用与萃取用溶剂同质的溶剂时，也能够分离回收预热用溶剂，能够循环到比萃取用溶剂加热部3更上游侧的配管或调制部9重复使用。通过萃取用溶剂和预热用溶剂的分离和回收，能够由固体成分浓缩液得到含有灰分等的溶剂不溶成分浓缩的萃余煤。萃余煤不显示软化熔融性，但含氧官能基脱离。因此，萃余煤作为混煤使用时，不会阻碍该混煤中包含的其他的煤的软化熔融性。因此该混煤也能够作为焦炭原料的混煤的一部分使用。还有，混煤也可以不回收而废弃。

[无灰煤的制造方法]

该无灰煤的制造方法具备如下工序：预热煤的工序(预热工序)；加热萃取用溶剂的工序(萃取用溶剂加热工序)；通过预热后的煤和加热至比该煤更高温的萃取用溶剂的混合而加热煤的工序(煤加热工序)；从上述煤和萃取用溶剂的混合物中分离溶解有煤成分的溶液的工序(溶液分离工序)；从上述溶液中蒸发分离上述萃取用溶剂的工序(溶剂蒸发分离工序)；从经由上述溶液分离工序而分离出的固体成分浓缩液，和通过上述萃取用溶剂的蒸发分离而得到萃余煤的工序(萃余煤取得工序)。以下，对于使用图1的无灰煤制造装置1的该无灰煤的制造方法进行说明。

＜预热工序＞

上述预热工序，具有混合预热用溶剂和煤的工序(预热用溶剂混合工序)，和加热煤和预热用溶剂的预混合物的工序(预混合物加热工序)。

(预热用溶剂混合工序)

在上述预热用溶剂混合工序中，混合预热用溶剂和煤，得到糊状的预混合物。具体来说，就是将规定量的煤和预热用溶剂投入调制部9，在调制部9进行搅拌混合而得到预混合物。

(预混合物加热工序)

在上述预混合物加热工序中加热由预热用溶剂混合工序得到的预混合物。具体来说，就是将经由上述调制部9混合的预混合物移送到预混合物加热器10内，以预混合物加热器10将预混合物加热至规定的预热温度。

还有，在上述预热工序中，以预热部2对于由调制部9调制的预混合物进行预热，但也可以只预先加热预热用溶剂，通过混合煤和加热的预热用溶剂而使煤升温至预热温度。例如，上述预热工序也可以为具有如下工序的工序：加热预热用溶剂的工序；和混合经过了加热的预热用溶剂和煤的工序。即，也可以作为如下无灰煤制造装置，其预热部具有加热预热用溶剂的预热用溶剂加热部，和混合经过了加热的预热用溶剂和煤的预热煤混合部。这种情况下，通过预热用溶剂加热部将预热用溶剂加热至比预混合物的预热温度更高的温度，由预热煤混合部混合该加热了的预热用溶剂和常温的煤，由此得到预热温度的预混合物。这种情况下，相比加热预热用溶剂和煤的预混合物，只针对预热用溶剂能够更容易地加热。

另外，在上述预热工序中，作为预热预混合物的热源，也可以利用其他的工序的废热。例如，利用后述的溶剂蒸发分离工序和萃余煤取得工序中作为蒸气被回收的溶剂的热来加热预混合物，由此能够削减用于预热的运转成本。

另外，在上述预热工序中，作为预热用溶剂，也可以使用在溶剂蒸发分离工序和萃余煤取得工序中回收的溶剂。从这些工序中作为蒸气而回收的例如265℃左右的溶剂，到经过热交换而回收了热量之后的溶剂，例如仍保持着248℃左右的热，因此仅仅将该溶剂与例如20℃的常温的煤混合，就能够成为例如150℃左右的被加热的预混合物。而后，利用通过上述热交换而得到的热量，将该被加热的预混合物进一步加热至例如240℃左右，供给到主加热部4。如此，将溶剂蒸发分离工序和萃余煤取得工序中回收的溶剂作为预热用溶剂利用，能够进一步削减用于预热的运转成本。

＜萃取用溶剂加热工序＞

在上述萃取用溶剂加热工序中加热萃取用溶剂。具体来说，通过配设在连接萃取用溶剂罐12和主加热部4的线路中的萃取用溶剂加热部3，将配管内流动的萃取用溶剂加热至比萃取温度(例如380℃左右)高的混合前溶剂温度Ts1。由此，经加热的萃取用溶剂经由主供给管15被供给到主加热部4。

作为萃取用溶剂加热工序中加热萃取用溶剂的热源，也可以利用其他工序的废热。例如，将后述的溶剂蒸发分离工序和萃余煤取得工序中作为蒸气被回收的溶剂的热，利用于萃取用溶剂至规定温度的加热，从而能够降低用于萃取用溶剂加热的运转成本。另外，在溶剂蒸发分离工序和萃余煤取得工序中回收的溶剂，因为保持着例如248℃左右的热，所以将这些回收的溶剂作为萃取用溶剂再利用，能够削减用于萃取用溶剂加热的运转成本。

＜煤加热工序＞

在上述煤加热工序中，混合上述萃取用溶剂和预热后的预混合物而得到浆状的混合物。煤加热工序包括溶剂供给工序和压送工序。

(溶剂供给工序)

在上述溶剂供给工序中，将萃取用溶剂供给到主加热部4。具体来说，将储藏在萃取用溶剂罐12中的萃取用溶剂通过萃取用溶剂压力泵13，经由主供给管15向主加热部4压送。为了使萃取用溶剂和预混合物容易混合，也可以使通过萃取用溶剂压力泵13供给到主加热部4的萃取用溶剂，以紊流状态在主供给管15内压送而与预热后的预混合物混合。

(压送工序)

在上述压送工序中，将由预热工序预热的预混合物经由主供给管15向主加热部4供给。具体来说，通过预混合物压力泵11将利用预混合物加热器10加热至预热温度的预混合物，经由主供给管15向主加热部4压送。

然后，由溶剂供给工序和压送工序供给的萃取用溶剂和预热后的预混合物，经由萃取槽14混合而成为浆状的混合物。此外，在萃取槽14中，在萃取温度下以规定时间保持该混合物，萃取溶剂可溶成分。萃取用溶剂和预混合物被供给到萃取槽14时，被经过加热的萃取用溶剂预热的预混合物中包含的煤急速升温，达到萃取温度。由此，在萃取槽14内，上述溶剂可溶成分迅速地被萃取。

图2A是表示图1的无灰煤制造装置1的预混合物和萃取用溶剂的温度变化的图。如图2A所示，以预混合物加热器10在煤预热期间B1加热由调制部9供给的常温Tn的预混合物，加热预混合物至预热温度Tp1(例如200℃以上且250℃以下左右)。而后，在保温期间D以维持预热温度Tp1的方式一边使预混合物保温一边向主加热部4供给。

于是，在图2A的煤投入点A，若预热后的预混合物从预热部2向主加热部4供给，则预热温度Tp1的预混合物与混合前溶剂温度Ts1的萃取用溶剂混合，从而在急速升温期间C被急速升温，预混合物中包含的煤的温度达到萃取温度Te。

在此，图2B中显示没有预热预混合物时的预混合物和萃取用溶剂的温度变化。在煤投入点A，由于常温Tn的预混合物与混合前溶剂温度Ts2的萃取用溶剂的混合，从而在急速升温期间C急速升温，预混合物中包含的煤的温度成为萃取温度Te。为了在与图2A相同的急速升温期间C使预混合物升温至萃取温度Te，与预混合物混合的萃取用溶剂必须加热至比混合前溶剂温度Ts1更高的混合前溶剂温度Ts2。因为越提高溶剂的温度，装置设计压力越高，所以在图2B的情况下，相比图2A的该无灰煤的制造方法的情况，其设备成本和运转成本增加。就是说，利用该无灰煤的制造方法，能够一边抑制设备成本和运转成本，一边使煤和萃取用溶剂的混合物迅速地升温。

另外，在图1的无灰煤制造装置1中，也可以如图2C这样控制预混合物的温度。这种情况下，在一次预热期间B2，将由调制部9供给的常温Tn的预混合物加热至比预热温度Tp1低的一次预热温度Tp2(例如100℃左右)。然后，使预混合物的温度维持在一次预热温度Tp2而在保温期间D保温，在紧邻向主加热部4供给的之前的二次预热期间B3，将预混合物进一步加热至预热温度Tp1。通过如此控制预混合物的温度，能够降低预混合物的保温所需要的能量，并且，能够符合供给到主加热部4的煤投入点A的时机，以更短时间将预混合物加热至预热温度Tp1。例如，上述这样将溶剂蒸发分离工序和萃余煤取得工序中回收的溶剂作为预热用溶剂利用，再将从这些工序回收的溶剂具有的废热利用于预混合物的预热时，优选采用图2C这样的预混合物的温度控制。

＜溶液分离工序＞

在上述溶液分离工序中，从上述煤加热工序中混合的混合物中，分离溶解有溶剂可溶成分的溶液，和含有溶剂不溶性成分的固体成分浓缩液。具体来说，供给从萃取槽14排出的混合物，在分离部5内例如通过重力沉降法，将所供给的混合物分离成上述溶液和固体成分浓缩液。

＜溶剂蒸发分离工序＞

在上述溶剂蒸发分离工序中，从经由上述溶液分离工序而分离的溶液中，蒸发分离上述萃取用溶剂，得到无灰煤。具体来说，将由分离部5分离出的溶液供给到第一蒸发部6，在第一蒸发部6使萃取用溶剂和预热用溶剂蒸发，分离成溶剂和无灰煤。

＜萃余煤取得工序＞

在上述萃余煤取得工序中，从经由上述溶液分离工序而分离出的固体成分浓缩液中通过蒸发分离而得到萃余煤。具体来说，将由分离部5分离出的固体成分浓缩液供给到第二蒸发部7，在第二蒸发部7使萃取用溶剂和预热用溶剂蒸发，分离成溶剂和萃余煤。

＜优点＞

该无灰煤的制造方法，因为由预热部2加热煤和预热用溶剂的预混合物，在主加热部4混合预热后的预混合物和加热至比该预混合物更高温的萃取用溶剂，所以能够一边将萃取用溶剂的加热温度抑制得很低，一边使预混合物和萃取用溶剂的混合物迅速地升温。由此，能够削减用于萃取用溶剂加热的成本，并且上述混合物急速上升至溶剂可溶成分易于萃取的温度，能够快速地萃取溶剂可溶成分。其结果是，通过该无灰煤的制造方法，能够以低成本缩短溶剂可溶成分的萃取时间。

另外，在该无灰煤的制造方法中，因为以预热部2加热煤和预热用溶剂的预混合物，所以煤加热工序中的与萃取用溶剂混合时的煤温度的升温效率容易提高。另外，由于处理煤和预热用溶剂的预混合物，相比只对煤进行处理而言，处理性提高。

〔第二实施方式〕

图3的无灰煤制造装置21，在预热煤的预热部22的构成和不具备调制部这方面，与图1的无灰煤制造装置1不同。无灰煤制造装置21，除了这些不同点以外，与上述图1的无灰煤制造装置1均为同样的构成，因此对于这些不同点以外附加相同符号并省略说明。

上述图1的无灰煤制造装置1的预热部2，预热煤和预热用溶剂的预混合物，相对于此，无灰煤制造装置21的预热部22只预热煤，将此预热后的煤供给到主加热部4。

＜预热部＞

上述预热部22在预热煤之后，将该煤向主加热部4供给。预热部22具有如下：在常压状态下使用的常压料斗23；加热收纳在内部的煤的煤加热器24；配设于连接常压料斗23和煤加热器24的配管上的第一阀25；和配设于连接煤加热器24和主加热部4的主供给管15的配管上的第二阀26。煤加热器24是能够在常压状态和加压状态下使用的加热器，连接供给氮气等气体的加压线路27，排放该气体的排气线路28。

储藏在常压料斗23中的煤，在第二阀26关闭的状态下，通过打开第一阀25，首先被移送至煤加热器24。这时煤加热器24为常压状态。煤加热器24例如是气流槽式的煤加热器，对于移送至煤加热器24内的煤进行预热。

作为煤加热器24中的煤的预热温度的下限，优选为100℃，更优选为150℃。另一方面，作为煤的预热温度的上限，优选为250℃，更优选为200℃。煤的预热温度低于上述下限时，有可能无法除去煤中的水分，并且需要提高萃取用溶剂的加热温度，有可能无法充分降低运转成本。反之，煤的预热温度高于上述上限时，因热解造成的煤的性状的变化发生。通过使煤的预热温度为上述下限以上，能够确实地除去煤中的水分。由此，能够防止因主加热部4的煤在急速升温时的水气而发生的急剧的压力上升，因此能够省略原料准备阶段的水分除去工序。

以煤加热器24将煤加热至上述范围内的预热温度后，关闭第一阀25，经由加压线路27而将氮气等气体供给到煤加热器24中。其结果是，含有煤加热器24在内的从第一阀25至第二阀26的配管被加压，煤加热器24内成为加压状态。这时，优选使煤加热器24内的压力与主供给管15内的压力同等或在其以上而进行加压。而后，通过打开第二阀26，煤加热器24内的煤被供给到主供给管15。如此使煤加热器24内成为加压状态，能够将煤加热器24内的煤顺畅地向主供给管15供给。还有，在图3的预热部22中，加压线路27和排气线路28连接于煤加热器24，但只要在第一阀25与第二阀26之间，也可以连接于煤加热器24以外的配管等。

在此，第一阀25和第二阀26的种类没有特别限定，但作为第一阀25和第二阀26，例如能够使用闸阀、球阀、瓣阀、回转阀等。

作为储藏的常压料斗23中的煤，能够使用与图1的无灰煤制造装置1中与预热用溶剂混合的煤同样的。

[无灰煤的制造方法]

使用图3的无灰煤制造装置21的该无灰煤的制造方法，与第一实施方式的无灰煤的制造方法同样，具备预热工序、萃取用溶剂加热工序、煤加热工序、溶液分离工序、溶剂蒸发分离工序、和萃余煤取得工序。该无灰煤的制造方法，只有预热工序和煤加热工序与第一实施方式的无灰煤的制造方法不同，因此，以下对于该无灰煤的制造方法的预热工序和煤加热工序进行说明。

＜预热工序＞

在上述预热工序中，以预热部22预热煤而向主加热部4供给。具体来说，从常压料斗23向煤加热器24移送的煤，加热至比萃取温度低的规定温度之后，供给到主加热部4。这时，以能够将煤顺畅地供给到连接于主加热部4的主供给管15内的方式，在对于煤加热器24内进行了加压的状态下，将煤供给到主加热部4。

＜煤加热工序＞

在上述煤加热工序中，混合上述萃取用溶剂和预热后的煤而得到浆状的混合物。该无灰煤的制造方法的煤加热工序与第一实施方式的无灰煤的制造方法同样，包括溶剂供给工序和压送工序。溶剂供给工序与第一实施方式的无灰煤的制造方法同样，因此省略说明。以下，对于该无灰煤的制造方法的压送工序进行说明。

(压送工序)

在上述压送工序中，将在预热工序中预热的煤经由主供给管15而向主加热部4供给。具体来说，通过重复上述的第一阀25、第二阀26、加压线路27和排气线路28的操作，对于供给到煤加热器24的规定量的煤进行加压，间歇性地经由主供给管15向主加热部4压送。

而后，通过萃取槽14混合由上述溶剂供给工序和压送工序供给的萃取用溶剂和预热后的煤，成为浆状的混合物。再在萃取槽14中，以萃取温度按规定时间保持该混合物，萃取溶剂可溶成分。萃取用溶剂和煤供给到萃取槽14时，由被加热的萃取用溶剂预热的煤急速升温，萃取用溶剂和煤混合的混合物达到萃取温度。由此，在萃取槽14内，上述溶剂可溶成分被快速地萃取。

＜优点＞

该无灰煤的制造方法因为不需要混合煤和预热用溶剂，所以能够省略调制部，容易使装置构成小型化。

[其他的实施方式]

还有，本发明的无灰煤的制造装置和无灰煤的制造方法，不限定为上述实施方式。

即，在上述实施方式中，说明的是预热部经由主供给管而将预混合物或煤供给到主加热部，但也可以从预热部将预混合物或煤直接向主加热部供给。如此，从预热部不经过主供给管而将预混合物或煤直接供给到主加热部时，预混合物或煤在主加热部内与供给到主加热部的经加热的萃取用溶剂也会迅速地混合并急速升温，因此上述溶剂可溶成分被快速地萃取。

【实施例】

以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明不受这些实施例限定。

(实施例1)

混合煤和溶剂，制成以无水煤基准计煤浓度为50质量％的糊状的预混合物，在图4所示的连接于容量500cc的第一高压釜容器31的上部的第二高压釜容器36内，以常温状态放入该预混合物。而后，通过设于第二高压釜容器36的加热器34，将第二高压釜容器36内的预混合物预热至250℃。另一方面，作为萃取用溶剂，按照以质量比计为上述预混合物的2.6倍的量，将用于上述预混合物的制作的溶剂同种类的溶剂加入第一高压釜容器31内，在溶剂的蒸气压以上的加压下，通过设于第一高压釜容器31的加热器35将第一高压釜容器31内的溶剂加热到萃取温度(380℃)以上。然后，通过设于第二高压釜容器36的阀38，以比第一高压釜容器31达到更高压的方式将氮气导入第二高压釜容器36内后，打开阀37，使第二高压釜容器36内的经预热的预混合物滴落到溶剂中，瞬间使预混合物升温。然后，以设于第一高压釜容器31的搅拌机31a一边进行搅拌，一边花费60分钟的萃取时间萃取溶剂可溶成分后，打开连接于第一高压釜容器31的底部的配管上所设的阀32，用过滤器33对于浆料进行热过滤，以接收容器39接收滤液。

(比较例1)

不对放入第二高压釜容器36内的预混合物进行预热，以比第一高压釜容器31达到高压的方式将氮气导入第二高压釜容器36内，打开阀37，在常温(25℃)的状态下使之滴落到萃取用溶剂中，除此以外均与实施例1进行同样的处理。

[萃取用溶剂加热温度评价]

在实施例1和比较例1中，使预混合物滴落到萃取用溶剂中，并使此前的第一高压釜容器31内的萃取用溶剂的加热温度变化，测量将预混合物滴落到萃取用溶剂中而使之升温后的预混合物的温度。

滴落到经加热的萃取用溶剂中而升温之后的预混合物的温度为萃取温度(380℃)时的预混合物滴落前的萃取用溶剂的加热温度，在实施例1中为418℃，在比较例1中为483℃。由此可知，通过预热预混合物，可大幅降低用于使预混合物升温至萃取速度的萃取用溶剂的加热温度。没有预热预混合物时，因为必须使萃取用溶剂的温度非常高，所以装置设计压力变高，其结果是，设备成本增加。因此，通过预热预混合物能够降低设备成本。

详细并参照特定的实施方式说明了本发明，但不脱离本发明的精神和范围能够加以各种变更和修改，这对从业者来说很清楚。

本申请基于2014年9月30日申请的日本专利申请(专利申请2014－202092)，其内容在此作为参照而编入。

【产业上的可利用性】

如以上说明，通过该无灰煤的制造方法，能够以低成本缩短溶剂可溶成分的萃取时间，因此能够低成本且高效率地由煤获得无灰煤。

【符号的说明】

1 无灰煤制造装置

2 预热部

3 萃取用溶剂加热部

4 主加热部

5 分离部

6 第一蒸发部

7 第二蒸发部

8 萃取用溶剂供给部

9 调制部

10 预混合物加热器

11 预混合物压力泵

12 萃取用溶剂罐

13 萃取用溶剂压力泵

14 萃取槽

14a 搅拌机

15 主供给管

21 无灰煤制造装置

22 预热部

23 常压料斗

24 煤加热器

25 第一阀

26 第二阀

27 加压线路

28 排气线路

31 第一高压釜容器

31a 搅拌机

32 阀

33 过滤器

34、35 加热器

36 第二高压釜容器

37、38 阀

39 接收容器

A 煤投入点

B1 煤预热期间

B2 一次预热期间

B3 二次预热期间

C 急速升温期间

D 保温期间

Tn 常温

Tp1 预热温度

Tp2 一次预热温度

Te 萃取温度

Ts1、Ts2 混合前溶剂温度