无灰煤的制造方法

无灰煤的制造方法
【专利摘要】提供一种能够使溶剂回收率提高，并且，能够高效率地制造无灰煤的无灰煤的制造方法。无灰煤的制造方法，具备如下工序：加热将煤和溶剂混合而得到的浆料，萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序；从萃取了煤成分的浆料中分离含有煤成分的溶液部的分离工序；从分离的溶液部分离回收溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序。而且，无灰煤取得工序具有如下工序：通过减压至比溶剂的蒸气压低的压力，从溶液部使溶剂蒸发分离而得到固体的无灰煤的减压工序；加热所得到的固体的无灰煤，使残存在该无灰煤中的溶剂蒸发分离的加热工序。
【专利说明】无灰煤的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于得到从煤中除去了灰分的无灰煤的无灰煤制造方法。
【背景技术】
[0002]作为无灰煤的制造方法，例如有专利文献I所述的。该无灰煤的制造方法，是混合煤和溶剂而调制浆料，加热所得到的浆料，萃取在溶剂中可溶的煤成分(以下，称为溶剂可溶成分)，将溶剂可溶成分被萃取出的浆料分离成含有溶剂可溶成分的溶液部和含有在溶剂中不溶的煤成分(以下，称为溶剂不溶成分)的固体成分浓缩液，从分离的溶液部分离/回收溶剂而得到无灰煤。从溶液部分离/回收的溶剂，储存在溶剂罐中再利用。在此无灰煤的制造方法中，作为从溶液部分离/回收溶剂而得到无灰煤的方法，使用的是喷雾干燥法。根据此喷雾干燥法，无灰煤中的有机物和无机物分离析出，在含有溶剂可溶成分的溶液中少量混入的微细无机物，和溶解在溶剂中的金属成分容易除去。
[0003]【先行技术文献】
[0004]【专利文献】
[0005]【专利文献1】特开2005- 120185号公报
[0006]但是，使用喷雾干燥法分离/回收溶剂时，溶液部所含的溶剂的重量比例大等的情况下，进行蒸发的溶剂量变多，有可能无法从溶液部充分地分离/回收溶剂。这种情况下，不能进行分离/回收而残存在无灰煤中的溶剂量的份额，需要在无灰煤的制造装置中添加新溶剂，无灰煤的制造成本上升。
[0007]因此，为了使溶剂的回收率提高，而考虑有一种方法，其具备多个分离/回收溶剂的工序，分多次对溶剂进行回收。例如考虑有一种方法，是从单纯地通过喷雾干燥法对溶剂进行分离/回收而得到的无灰煤中，通过再度喷雾干燥法，将残存于该无灰煤中的溶剂进行分离/回收的方法。但是，使用喷雾干燥法得到的无灰煤是粉粒状(固体)，因此，存在将无灰煤移送到之后的分离槽时的操作性差这样的问题。因此，通过再度喷雾干燥法对于由喷雾干燥法分离/回收溶剂而得到的无灰煤进行分离时，需要使该粉粒状(固体)的无灰煤立即回归液状之后再供给到分离槽内，无灰煤的制造效率变差，无灰煤的制造成本上长。
[0008]在此，对于无灰煤的操作性进行说明。所谓操作性，说的是无灰煤处理的容易度，如果是液体操作(如果是以液状的状态处理无灰煤)，则容易处理无灰煤。
[0009]无灰煤通常在常温下是固体，随着温度上升，流动性提高，能够进行液体操作。但是，在现有技术的无灰煤的制造方法(例如，专利文献I的喷雾干燥法)中，残存于无灰煤中的溶剂的残存率例如为O~2wt%，因此固体的无灰煤开始熔融的软化开始温度高。因此，如果不使之升温至相当的温度(例如，380°C)，则不能进行液体操作，操作性差。因此，将通过喷雾干燥法得到的无灰煤移送到之后的分离槽时，不得不在操作性差的固体的状态下移动无灰煤。

【发明内容】
[0010]本发明鉴于上述实际情况而形成，其目的在于，提供一种能够使溶剂回收率提高，并且，能够高效率地制造无灰煤的无灰煤的制造方法。
[0011 ] 为了解决上述课题，本发明的无灰煤的制造方法，其特征在于，具备如下工序:将混合煤和溶剂而得到的浆料进行加热，萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序；从经过所述萃取工序而萃取出所述煤成分的浆料中，分离含有所述煤成分的溶液部的分离工序；从经由所述分离工序而分离的溶液部中，分离回收溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序，所述无灰煤取得工序，具有如下工序:通过减压至比溶剂的蒸气压低的压力下，从所述溶液部使溶剂蒸发分离而得到固体的无灰煤的减压工序；加热由所述减压工序得到的固体的无灰煤，使残存在该无灰煤中的溶剂蒸发分离的加热工序。
[0012]另外，为了解决上述课题，本发明的无灰煤的制造方法，其特征在于，具备如下工序:将混合煤和溶剂而得到的浆料进行加热，萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序；从经过所述萃取工序而萃取出所述煤成分的浆料中，分离含有所述煤成分的溶液部的分离工序；从经过所述分离工序而分离的溶液部分离回收溶剂，得到无灰煤的无灰煤取得工序，所述无灰煤取得工序含有如下工序:从所述溶液部使溶剂蒸发分离的第一蒸发工序；从通过所述第一蒸发工序将溶剂蒸发分离而得到的无灰煤中，使残存于该无灰煤中的溶剂蒸发分离的第二蒸发工序，在所述第一蒸发工序中，按规定的比例使所述无灰煤中残存溶剂，从而使该无灰煤为液状，在液状的状态下将该液状的无灰煤移送到所述第二蒸发工序。
[0013]根据本发明，能够使溶剂回收率提高，并且，能够高效率地制造无灰煤。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的第一实施方式的无灰煤的制造装置的概略图。
[0015]图2是图1所示的无灰煤的制造装置所使用的蒸汽管干燥器的概略图，(a)是正视图，(b)是(a)的A — A首Ij面图。
[0016]图3是表示溶剂残存率的测量结果的标绘图。
[0017]图4是表示本发明的第二实施方式的无灰煤的制造装置的概略图。
【具体实施方式】
[0018]以下，一边参照附图，一边就用于实施本发明的方式进行说明。
[0019][第一实施方式]
[0020](无灰煤的制造装置I的构成)
[0021]图1是表 示本发明的第一实施方式的无灰煤的制造装置I的概略图。本实施方式的无灰煤的制造装置1，如图1所示，具有如下:储藏和切割煤的煤斗2 ;储存溶剂的溶剂罐3 ;混合煤和溶剂而调制浆料的浆料调制槽4 ;移送调制的浆料的泵5 ;加热移送的浆料的预热器6 ;从加热的浆料中萃取溶剂可溶成分的萃取槽7 ;通过重力沉降法，将萃取出溶剂可溶成分的浆料分离成含有溶剂可溶成分的溶液部(上清液)和含有溶剂不溶成分的固体成分浓缩液的重力沉降槽8 ;过滤被分离的溶液部的过滤单元9 ;从经过过滤的溶液部分离回收溶剂而得到无灰煤(HPC =Hyper coal)的闪蒸罐(7 9 〃 —)10和蒸汽管干燥器11 ；从被重力沉降槽8分离的固体成分浓缩液分离回收溶剂而得到残煤(RC =Residue coal)的溶剂分离器12。[0022]其次，对于本实施方式的无灰煤的制造方法进行说明。本实施方式的无灰煤的制造方法，具有萃取工序、分离工序和无灰煤取得工序。以下，对于各工序进行说明。作为原料的煤，没有特别限制，可以使用萃取率(无灰煤回收率)高的烟煤，也可以使用更廉价的劣质煤(次烟煤，褐煤)。
[0023](萃取工序)
[0024]萃取工序，是将混合煤和溶剂而得到的浆料进行加热，萃取溶剂可溶成分的工序。在本实施方式中，该萃取工序分为:将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而萃取溶剂可溶成分的溶剂可溶成分萃取工序。
[0025]在此，所谓溶剂可溶成分，是利用溶剂进行煤的萃取，由此能够溶解于的煤成分，其源于分子量比较小，交联结构不发达的煤中的有机成分。
[0026]将混合煤和溶剂而得到的浆料进行加热，萃取溶剂可溶成分时，会混合对于煤拥有大的溶解力的溶媒，大多数情况下，是将芳香族溶剂(供氢性或非供氢性的溶剂)与煤加以混合，对其加热，萃取煤中的有机成分。
[0027]非供氢性溶剂，主要是由煤的干馏生成物精炼的、作为以双环芳香族为主的溶剂的煤珩生物。该非供氢性溶剂，即使在加热状态也很稳定，与煤的亲和性优异。因此，溶剂所萃取的可溶成分(在此为煤成分)的比例(以下，也称为萃取率)高，另外，是以蒸馏等的方法可以容易回收的溶剂。作为非供氢性溶剂的主要成分，可列举作为双环芳香族的萘、甲基萘、二甲基萘、三甲基萘等。作为其他的非供氢性溶剂的成分，包含具有脂肪族侧链的萘类、蒽类、芴类，另外，还包含其中具有联苯和长链脂肪族侧链的烷基苯。
[0028]还有，在上述的说明中，对于使用非供氢性化合物作为溶剂时的情况进行了阐述，但也可以使用以四氢化萘为代表的供氢性的化合物(含煤液化油)作为溶剂。使用供氢性溶剂时，无灰煤的收率提高。
[0029]另外，溶剂的沸点没有特别限制，但从减小萃取工序和分离工序的压力、萃取工序的萃取率、无灰煤取得工序等的溶剂回收率等的观点出发，例如，优选使用180~300°C，特别是240~280°C的沸点的溶剂。
[0030](浆料调制工序)
[0031]浆料调制工序，是混合煤和溶剂而调制浆料的工序，图1中，在浆料调制槽4中进行。煤从煤斗2被投入浆料调制槽4，并且，溶剂从溶剂罐3被投入浆料调制槽4。投入到浆料调制槽4的煤和溶剂，以搅拌机(未图示)混合，成为浆料。
[0032]煤对于溶剂的混合比率没有特别限定，但例如，以干燥煤基准优选为10~50wt%的范围，更优选为15~35被％的范围。
[0033](溶剂可溶成分萃取工序)
[0034]溶剂可溶成分萃取工序，图1中，在预热器6和萃取槽7中进行。由浆料调制槽4调制的浆料，通过泵5，先被供给到预热器6加热至规定温度后，被供给到萃取槽7，一边由搅拌机7a搅拌，一边以规定温度保持而进行萃取。还有，也可以不设置预热器6。
[0035]溶剂可溶成分萃取工序中的浆料的温度，只要能够溶解溶剂可溶成分便没有特别限制，但从溶剂可溶成分的充分萃取的观点出发，例如为300~420°C的范围，更优选为350~400°C的范围。
[0036]另外，加热时间(萃取时间)也没有特别限制，但从充分的溶解和萃取率的观点出发，优选为5~60分钟的范围，更优选为20~40分钟的范围。还有，由预热器6 —旦加热时的加热时间，是合计预热器6的加热时间和萃取槽7的加热时间。
[0037]还有，溶剂可溶成分萃取工序，优选在氮等的惰性气体的存在下进行。萃取工序的压力，虽然也根据萃取时的温度和所使用的溶剂的蒸气压，但优选为1.0~2.0MPa的范围。萃取槽7内的压力比溶剂的蒸气压低时，溶剂挥发而无法固定为液相，不能进行萃取。为了使溶剂固定在液相，需要比溶剂的蒸气压高的压力。另一方面，若压力过高，则机器的成本、运转成本变高，不经济。
[0038]还有，如本实施方式，在混合煤和溶剂后，并不是加热所得到的浆料而萃取可溶于溶剂的煤成分，而是先只加热溶剂，将煤供给(以干燥状态直接供给)到被加热的高温(例如380°C )的溶剂中，也可以混合/加热煤，以溶剂萃取煤中的溶剂可溶成分。
[0039]作为只先加热溶剂，将煤供给(以干燥状态直接供给)到被加热的高温(例如3800C )的溶剂中的方法，例如有如下这样的方法。在泵5的上游侧不配置煤斗2，在连接预热器6和萃取槽的管13之中，或在萃取槽7内，以能够直接供给煤的方式配置煤斗2 (例如，岩石斗)。这时，例如，以氮等的惰性气体对于管13或萃取槽7与煤斗2的连接部加压，使溶剂等不会向煤斗2内逆流。还有，根据此方法，虽然需要以不使溶剂等向煤斗2内逆流的方式，用氮等的惰性气体对于管13或萃取槽7与煤斗2的连接部加压，但能够省略浆料调制槽4。
[0040]此外，也有不配置萃取槽7的方法。例如，设置直接连接预热器6和重力沉降槽8的管，以能够向该管之中直接供给煤的方式配置煤斗2 (例如，岩石斗)。这时，例如，以氮等的惰性气体对于该管和煤斗2的连接部加压，从而使溶剂等不会向煤斗2内逆流。据此方法，虽然需要以不会使溶 剂等向煤斗2内逆流的方式，用氮等的惰性气体对于该管和煤斗2的连接部加压，但除了浆料调制槽4以外，还能够省略萃取槽7。
[0041](分离工序)
[0042]分离工序，是将萃取工序中萃取出溶剂可溶成分的浆料，通过重力沉降法分离成含有溶剂可溶成分的溶液部(上清液)和含有溶剂不溶成分的固体成分浓缩液的工序，图1中，在重力沉降槽8中进行。所谓重力沉降法，就是利用重力使固体成分沉降而进行固液分离的分离方法。因为能够一边将浆料连续地供给到槽内，一边从上部排出含有溶剂可溶成分的溶液部，从下部排出含有溶剂不溶成分的固体成分浓缩液，所以可以进行连续的分离处理。
[0043]含有溶剂可溶成分的溶液部，积存在重力沉降槽8的上部，根据需要由过滤单元9过滤后，排出到闪蒸罐。另一方面，含有溶剂不溶成分的固体成分浓缩液，积存在重力沉降槽8的下部，被排出到溶剂分离器12。还有，作为分离方法，不限于重力沉降法，例如也可以通过过滤法和离心分离法进行分离。这种情况下，作为替代重力沉降槽的固液分离装置，使用过滤器和离心分离器等。
[0044]在此，所谓溶剂不溶成分，是即使利用溶剂进行煤成分的萃取，也无法溶解于溶剂而残留的灰分和含有该灰分的煤(即，残煤)等的煤成分(固体成分)，其来自分子量比较大，交联结构发达的有机成分。
[0045]重力沉降槽8内，为了防止溶剂可溶成分的再析出，优选预先进行保温和加热或/和加压。加热温度优选为300~420°C的范围，压力优选为1.0~3.0MPa的范围，更优选为1.7~2.31^^的范围。另外，在重力沉降槽8内维持浆料的时间没有特别限制，但一般来说能够以30~120分钟进行沉降分离。
[0046](无灰煤取得工序)
[0047]无灰煤取得工序，是从经由分离工序分离的溶液部(上清液)分离回收溶剂而取得无灰煤的工序。在本实施方式中，该无灰煤取得工序分为如下工序:通过减压至比溶剂的蒸气压低的压力，从溶液部使溶剂蒸发分离而得到固体(粉粒状)的无灰煤的减压工序；加热由减压工序得到的无灰煤，使残存在该无灰煤中的溶剂再度蒸发分离的加热工序。
[0048](减压工序)
[0049]减压工序，是从经由分离工序分离的溶液部，通过闪蒸馏法而使溶剂蒸发分离的工序，图1中，在闪蒸罐10中进行。所谓闪蒸馏法，就是使蒸馏对象(本实施方式中经分离工序分离的溶液部)雾状喷射(瞬间)到闪蒸罐内(例如，闪蒸罐的内壁面)，从蒸馏对象中使沸点低的物质(本实施方式中为溶剂)蒸发分离的蒸馏法。
[0050]在本实施方式中，闪蒸罐10内的压力被减压至比溶剂的蒸气压(例如，溶剂的温度在380°C时为1.0MPa)低的压力(例如，0.1MPa)，由此，供给到闪蒸罐10内的溶液部所含的溶剂被蒸发分离。分离的溶剂被回收，在浆料调制槽4中循环而被反复使用。还有，减压工序，从溶剂回收的观点出发，优选在氮等的惰性气体存在下进行。 [0051]还有，供给到闪蒸罐10内之前的溶液部，被加压至比溶剂的蒸气压高的压力(例如，380°C时为2.0MPa)，是液状。另外，供给到闪蒸罐10内之前的溶液部的温度例如为300。。。
[0052]在减压工序中，能够得到固体(粉粒状)的无灰煤。这是由于，闪蒸罐10内的压力是比溶剂的蒸气压低的压力，以及无灰煤由于溶剂的蒸发而抢夺显热，由此致使无灰煤的温度降低至比无灰煤显示流动性的温度低的温度(例如，150~230°C左右)。特别是在本实施方式中，使闪蒸罐10内的压力减压至与大气压同程度或至大气压以下。因此，无灰煤成为固体，并且残存在该无灰煤中的溶剂的比例(残存率)也减少。其结果是，在加热工序中，可抑制该无灰煤在加热源(本实施方式中，为蒸汽管干燥器11的管23)中热粘合或析出，从而抑制热交换效率降低，溶剂回收率降低。还有，如果无灰煤作为固体取得，则闪蒸罐10内的压力也可以是比大气压高的压力(限于比溶剂的蒸气压低的压力)。另外，从防止无灰煤在闪蒸罐10内发生热粘合或析出的观点出发，闪蒸罐10内能够为10~230°C左右。
[0053]在此，所谓由减压工序得到的固体的无灰煤，具体来说，是粒径(最大长度)为数mm以下程度的粉粒状，大约数μπι~数百μπι左右。
[0054]由减压工序得到的无灰煤中所残存的溶剂的残存率，如果无灰煤是固体则没有特别限定，但在加热工序中，从无灰煤在加热源热粘合或析出的观点出发，优选为10wt%以下。在此所谓的“残存在无灰煤中的溶剂的残存率”，意思是残存在无灰煤中的溶剂对于无灰煤和残存在无灰煤中的溶剂的混合物的比例。
[0055]作为使残存在无灰煤中的溶剂的残存率为10wt%以下的方法，有使闪蒸罐10内的压力减压至与大气压同程度或大气压以下的方法，但这时，例如像现有技术一样，优选在I度下使溶剂大致分离100wt% (99wt%以上)分离时的时间大体相同的时间进行蒸发分离。[0056]通过使经由减压工序得到的无灰煤中所残存的溶剂的比例(残存率)减小，能够抑制无灰煤中残存溶剂造成的无灰煤的软化温度的降低。因此，即使进行加热(例如200~230°C左右)，也能够得到几乎不显示出熔融性的无灰煤。其结果是，在加热工序中，能够抑制无灰煤加热源中发生热粘合或析出。
[0057]还有，在本实施方式中，减压工序中的溶剂的蒸发分离使用闪蒸馏法，但只要是通过减压而使溶剂蒸发分离，则没有特别限定，例如，也可以使用真空蒸馏法等。
[0058](加热工序)
[0059]加热工序，是从由减压工序得到的固体的无灰煤(残存有溶剂的无灰煤)中，通过利用了蒸汽管干燥器的蒸馏法而使该无灰煤中所含的溶剂蒸发分离的工序，图1中，在蒸汽管干燥器11中进行。所谓利用蒸汽管干燥器的蒸馏法，是在干燥器内间接加热固体的蒸馏对象(在本实施方式中，由减压工序得到的固体的无灰煤)，从蒸馏对象使沸点低的物质(本实施方式中为溶剂)蒸发分离的方法。
[0060]以下，一边参照图2，一边对于利用蒸汽管干燥器11的蒸馏法进行详细说明。图2是蒸汽管干燥器11的概略图，(a)是正视图，(b)是(a)的A —A剖面图。
[0061]由减压工序得到的固体的无灰煤，通过螺旋输送机22被投入到干燥器主体21 (也可以采用螺旋输送机22以外的方法投入)。投入到干燥器主体21的无灰煤，一边通过干燥器主体21旋转进行搅拌，一边与流通着高温的蒸气(例如，215°C和225°C )的多个管23接触而被间接加热。管23如图2(b)所示，在干燥器主体21内部的外周侧设有多个。然后，通过与管23的接触，残存在无灰煤中的溶剂被蒸发分离。其结果是，能够得到溶剂大约100wt%*离的无灰煤。另外，分离的溶剂，通过流通在干燥器主体21内的惰性气体(例如，氮)被回收，在浆料调制槽4中循环而被重复使用。还有，干燥器主体21其设置方式为，使从供给口 24a供给的无灰煤从排出口 24b侧排出，如此使排出口 24b处于下方而倾斜设置。
[0062]通过采用利用了蒸汽管干燥器11的蒸馏法，能够将经由减压工序而得到的固体的无灰煤，以固体的状态直接投入干燥器主体21。另外，因为通过加热使溶剂蒸发分离，所以能够缩短进行蒸发分离和时间。
[0063]还有，在本实施方式中，使用在加热工序中利用了蒸汽管干燥器11的蒸馏法，但只要能够投入固体的无灰煤，并且，是通过加热使溶剂蒸发分离的蒸馏法，则也可以使用其他的方法。
[0064]通过上述的减压工序和加热工序，能够从溶液部得到实质上不含灰分，并且，溶剂大约100%分离的无灰煤。最终得到的(以加热工序加热而使之再度蒸发分离之后的)无灰煤中的溶剂的残存率为2wt%以下，优选为lwt%以下。
[0065]在此，所谓无灰煤(最终得到的无灰煤)，是指灰分在5wt %以下，优选为3wt %以下，无灰煤的水分量为1.0%以下，通常为0.5%以下。如此无灰煤几乎不含灰分，水分全无。另外例如表现出比焦煤(原料炭)更高的发热量。此外，作为炼铁用焦炭的原料，作为特别重要的品质的软化熔融性得到大幅改善，例如显示出远比焦煤优异的性能(流动性)。因此，无灰煤能够作为焦炭原料的混煤使用。
[0066]另外，如上述，无灰煤取得工序具有二级溶剂分离工序，由此，能够通过加热工序回收无法由减压工序回收的溶剂。之所以如此使溶剂分离工序为二级是由于，如果按道理来说，应该是尽量以减压工序取得溶剂，但只借助减压工序，会存在无灰煤中残存有一部分溶剂的情况。因此，通过以加热工序进行加热，可提高溶剂的除去率。然后其结果是，能够充分地回收溶剂，与现有技术(例如，专利文献I)相比，能够提高溶剂回收率。还有，也可以使无灰煤取得工序具有三级以上的溶剂分离工序。
[0067](残煤取得工序)
[0068]残煤取得工序，是从通过分离工序由重力沉降槽8分离的固体成分浓缩液中使溶剂蒸发分离而得到残煤的工序，图1中，以溶剂分离器12实施。还有，也可以没有残煤取得工序。
[0069]从固体成分浓缩液分离溶剂的方法，能够使用通常的蒸馏法和蒸发法，例如，使用所述的闪蒸馏法。分离回收的溶剂，能够在浆料调制槽4循环而反复使用。通过溶剂的分离回收，能够从固体成分浓缩液得到含有灰分等的溶剂不溶成分被浓缩的残煤(RC，也称为残渣煤)。残煤虽然含有灰分，但是水分全无，也充分地具有发热量。残煤没有显示软化熔融性，但因为含氧官能基脱离，所以作为混煤使用时，不会阻碍该混煤所含的其他的煤的软化熔融性。因此，该残煤与通常的非微粘结煤一样，能够作为焦炭原料的混煤的一部分使用，另外，也可以不作为焦炭炼焦煤，而是作为各种燃料用利用。还有，残煤也可以废弃而不进行回收。 [0070]另外，残煤取得工序也可以被分为如下工序:从固体成分浓缩液使溶剂蒸发分离的第一级溶剂分离工序；从由该溶剂分离工序得到的残煤中，使残存在该残煤中的溶剂蒸发分离的第二级溶剂分离工序。即，残煤取得工序也可以具有二级溶剂分离工序。其结果是，能够通过第二级溶剂分离工序加收无法由第一级溶剂分离工序进行回收的溶剂。因此，在残煤取得工序中，也能够使溶剂回收率提高。还有，也可以使残煤取得工序具有三级以上的溶剂分离工序。
[0071]在此，残煤取得工序具有二级溶剂分离工序时，优选在第一级溶剂分离工序中，得到固体的残煤，此外优选残存在残煤中的溶剂的残存率为10wt%以下。其结果是，能够以第二级溶剂分离工序，抑制残煤在加热源(例如，蒸汽管干燥器的管)热粘合或析出，从而抑制热交换效率降低，溶剂回收率降低。
[0072]还有，与上述的无灰煤取得工序同样，在第一级溶剂分离工序中优选使用闪蒸馏法，在第二级溶剂分离工序中优选使用利用了蒸汽管干燥器的蒸馏法。
[0073][实施例]
[0074](实施例1)
[0075]作为无灰煤取得工序中的溶剂回收途中的无灰煤(以减压工序得到的无灰煤)，调制使无灰煤中分别残存溶剂5wt%、10wt%、15wt%的无灰煤。无灰煤均是固体。然后，针对调制的各个无灰煤，使之升温至相当于蒸汽管干燥器的蒸气压力2.05MPa的条件的215°C左右，进行干燥试验。无灰煤投入圆底烧瓶，将圆底烧瓶设置在覆套式电阻加热器上进行升温。还有，丸底烧瓶内为氮气氛下。
[0076]在使溶剂分别残存在无灰煤中Swt^^lOwt1^的无灰煤中，即使升温至220°C,无灰煤也没有发生热粘合，在试验后也能够以与无灰煤投入时同样的形状进行回收。另一方面，在使溶剂残存在无灰煤中15wt%的无灰煤中，使之升温至180°C左右时，可确认到无灰煤有一些热粘合。根据实验判明，为了使无灰煤不发生热粘合，优选将残存在无灰煤中的溶剂的残存率抑制至IOwt %以下。[0077](实施例2)
[0078]接着，使用蒸汽管干燥器进行干燥试验。作为在无灰煤取得工序的溶剂回收途中的无灰煤(以减压工序得到的无灰煤)，使用使无灰煤中残存溶剂15wt%的无灰煤，以蒸气压力2.05MPa(215°C)的条件进行。无灰煤是固体。其结果是，在管的周围无灰煤稍稍发生热粘合。根据该实验，在实际设备中也判明，使溶剂残存在无灰煤中15wt %的无灰煤在蒸汽管干燥器中使用时，能够进行蒸发分离，但稍微发生热粘合。
[0079](实施例3)
[0080]使用蒸汽管干燥器进行干燥试验。这次，作为无灰煤取得工序的溶剂回收途中的无灰煤(以减压工序得到的无灰煤)，使用使溶剂残存于无灰煤中5wt%的无灰煤，以蒸气压力2.05MPa(215°C)、2.55MPa(225°C)这2个条件进行。无灰煤是固体。结果显示在图3中。如图3所示，无论在哪个条件下，从干燥开始到12分钟后都可确认到溶剂残存率(图3中，与溶剂含有率同义)的大幅降低，12分钟后，溶剂残存率为lwt%以下。从干燥开始至30分钟后，溶剂残存率进一步降低，为0.lwt%左右。之后的值大体上保持不变。根据该实验判明，只要是使无灰煤中残存溶剂为5wt%残存的无灰煤，无论哪个温度条件，在30分钟左右这样的短时间内，都能够回收溶剂大致达IOOwt %。
[0081][第一实施方式的无灰煤的制造方法的效果]
[0082]接下来，对于第一实施方式的无灰煤的制造方法的效果进行说明。
[0083]在此无灰煤的制造方法中，无灰煤取得工序具有如下:通过减压至比溶剂的蒸气压低的压力，从溶液部使溶剂蒸发分离而得到固体的无灰煤的减压工序；加热由减压工序得到的固体的无灰煤，使该残存在无灰煤中的溶剂蒸发分离的加热工序。
[0084]因此，不能以减压工序回收的溶剂，由加热工序回收。其结果是，能够充分回收溶剂，与现有技术(例如，专利文献I)相比，能够使溶剂的回收率提高。
[0085]另外，在减压工序中，因为在蒸发分离时不需要加热溶剂，所以与在减压工序中使用配备加热源的蒸馏法(例如，利用了蒸汽管干燥器的蒸馏法)的情况相比，能够抑制无灰煤发生热粘合或析出。
[0086]此外，投入加热工序的无灰煤，在减压工序中，溶剂被一定程度地蒸发分离，并且是固体，不需要将减压工序中所得到的无灰煤立即回归液状的操作。因此，能够将无灰煤在加热源中发生热粘合或析出的比例抑制在最小限度。其结果是，能够提高热交换效率，能够提高溶剂回收率。此外，因为通过加热使溶剂蒸发分离，所以能够以短时间进行蒸发分离。
[0087]以上，能够高效率地制造无灰煤。
[0088]另外，在此无灰煤的制造方法中，减压工序使用基于减压的蒸馏法(例如，闪蒸馏法、真空蒸馏法)，加热工序使用基于加热的蒸馏法(例如，利用蒸汽管干燥器的蒸馏法)，因此无灰煤的制造效率高。即，例如，减压工序使用基于加热的蒸馏法时，有加热源中大部分的无灰煤发生热粘合或析出的缺点，但因为减压工序使用基于减压的蒸馏法，所以不用就此担心。另外，加热工序使用基于减压的蒸馏法时，需要将减压工序中所得到的无灰煤立即回归液状，另外，蒸发时间也变长，因为加热工序使用基于加热的蒸馏法，所以不需要使无灰煤立即回归液状，蒸发时间也可缩短。 [0089]另外，在此无灰煤的制造方法中，因为在大气压以下减压而进行减压工序，所以能够降低减压工序中所得到的残存在无灰煤中的溶剂的残存率。因此，能够抑制在无灰煤中有溶剂残存而造成的无灰煤的软化温度的降低。其结果是，能够在加热工序中的加热温度(例如200~230°C左右)下，得到熔融性抑制得很低的无灰煤，能够抑制在加热工序，加热源中无灰煤发生热粘合或析出。
[0090]另外，在此无灰煤的制造方法中，因为在减压工序中得到的残存在无灰煤中的溶剂的残存率为10wt%以下，所以即使加热到加热工序的加热温度(例如200~230°C左右)，也能够得到几乎不显示出熔融性的无灰煤。其结果是，在加热工序中，能够抑制加热源中无灰煤发生热粘合或析出。
[0091]另外，在此无灰煤的制造方法中，加热工序的溶剂的蒸发分离使用利用了蒸汽管干燥器的蒸馏法，因经能够以固体的状态投入减压工序中所得到的固体的无灰煤。另外，进行溶剂的蒸发分离的时间也能够缩短。
[0092]另外，在此无灰煤的制造方法中，因为减压工序中的溶剂的蒸发分离使用闪蒸馏法，所以由分离工序分离的液状的溶液部，能够以液状的状态直接投入闪蒸罐内。其结果是，能够提高无灰煤的制造效率。另外，因为使溶液部雾状喷射(瞬间)到闪蒸罐内(例如，闪蒸罐的内壁面)，所以能够扩大溶液部的表面积，能够高效率地进行溶剂的蒸发分离。另外，因为不需要加热闪蒸罐10内，所以能够抑制无灰煤在闪蒸罐10内热粘合或析出。
[0093][第二实施方式]
[0094]其次，一边参照图4，一边对于第二实施方式的无灰煤的制造方法进行说明。但是，对于与上述第一实施方式具有同样结构的部分，使用相同的符号并适宜省略其说明。本实施方式的无灰煤的制造装置，没有上述第一实施方式的蒸汽管干燥器11，取而代之的是，具有薄膜蒸馏槽31。另外，本实施方式的无灰煤的制造方法，无灰煤取得工序与上述第一实施方式不同，其他的工序 则与上述第一实施方式相同。
[0095](无灰煤取得工序)
[0096]无灰煤取得工序，是从经由分离工序分离的溶液部(上清液)分离回收溶剂而得到无灰煤的工序。在本实施方式中，该无灰煤取得工序被分为如下:从溶液部使溶剂蒸发分离的第一蒸发工序；从经由第一蒸发工序使溶剂蒸发分离而得到的无灰煤中，使该残存在无灰煤中的溶剂再度蒸发分离的第二蒸发工序。
[0097](第一蒸发工序)
[0098]第一蒸发工序，是从由分离工序分离的溶液部，通过闪蒸馏法使溶剂蒸发分离的工序，图4中由闪蒸罐10进行。所谓闪蒸馏法，就是使蒸馏对象(本实施方式中为经由分离工序分离的溶液部)雾状喷射(瞬间)到闪蒸罐内(例如，闪蒸罐的内壁面)，从蒸馏对象中使沸点低的物质(本实施方式中为溶剂)蒸发分离的方法。
[0099]在本实施方式中，通过使闪蒸罐10内的压力为比溶剂的蒸气压低的压力，供给到闪蒸罐10内的溶液部所含的溶剂被蒸发分离。分离的溶剂被回收，在浆料调制槽4中循环被反复使用。还有，第一蒸发工序，从溶剂回收的观点出发，优选在氮等的惰性气体存在下进行。
[0100]还有，供给到闪蒸罐10内之前的溶液部，被加热到比溶剂的蒸气压高的压力，是液状。另外，供给到闪蒸罐10内之前的溶液部的温度，例如为300°C。
[0101]在闪蒸馏法中，通常能够得到粉体(固体)的无灰煤。这是由于，闪蒸罐内通常为与大气压同程度的压力，由于溶剂的蒸发而夺走显热等。但是，在第一蒸发工序中，通过以规定的比例使溶剂残存在无灰煤中，能够得到液状的无灰煤。另外，以使无灰煤容易维持液状的状态的方式，使闪蒸罐10内的压力为例如0.5MPa。也可以加热闪蒸罐10而使闪蒸罐10内的温度例如为200~450°C。
[0102]残存在无灰煤中的溶剂的残存率(比例)，如果无灰煤是液状则没有特别限定，但从无灰煤容易维持液状的状态的观点出发，优选为10~50Wt%的范围，更优选为15~30wt%的范围。这里所说的“残存在无灰煤中的溶剂的残存率”，意思是残存在无灰煤中的溶剂对于无灰煤和残存在无灰煤中的溶剂的混合物的比例。还有，如现有技术(例如，专利文献1)，在I度下使溶剂分离时，残存在无灰煤中的溶剂的残存率为O~2wt%。
[0103]作为在无灰煤中使溶剂残存的方法，有如下:从溶液部，以比使溶剂大致100wt%(99wt%以上)分离时的温度低的温度进行蒸发分离的方法；从溶液部，以比使溶剂大致IOOwt% (99wt%以上)分离时的时间短的时间进行蒸发分离的方法；同时进行这两种方法的方法。这些方法之中，从对无灰煤的性状造成的影响少的观点出发，更优选从溶液部以比使溶剂大致100wt%分离时低的温度进行第一蒸发工序的方法。
[0104]如此，通过在无灰煤中使溶剂残存，无灰煤的软化开始温度降低。另外，无灰煤也发生在溶剂中融化的现象。因此，能够在更低的温度下获得无灰煤的流动性。由此，与内部几乎不含溶剂的无灰煤相比，在更低的温度下，使无灰煤能够维持液状的状态。其结果是，移送无灰煤时的操作性优异，从第一蒸发工序容易地将无灰煤移送到第二蒸发工序。
[0105]还有，在将第一蒸发工序中所得到的无灰煤移送到第二蒸发工序时，优选以使无灰煤容易维持液状的状态的方式，此外以使其容易维持流动性高的状态的方式，一边加热无灰煤一边移送到第二蒸发工序。移送的无灰煤的温度例如为300°C。
[0106]在本实施方式中，在第一蒸发工序中使用闪蒸馏法，但也可以使用其他的方法，例如，薄膜蒸馏法(详情后述)和真空蒸馏法等。
[0107](第二蒸发工序)
[0108]第二蒸发工序，是从第一蒸发工序所得到的无灰煤(以规定的比例使溶剂残存的无灰煤)中，通过薄膜蒸馏法而使该无灰煤中所含的溶剂蒸发分离的工序，图4中，以薄膜蒸馏槽31进行。所谓薄膜蒸馏法，就是从收容有刮板31b (也称为刮膜器)的薄膜蒸馏槽31的上部，将蒸馏对象(本实施方式中，是由第一蒸发工序得到的无灰煤)供给到薄膜蒸馏槽31内，在薄膜蒸馏槽31的内壁由刮板31b形成蒸馏对象的薄膜而进行连续蒸馏的蒸馏法。在薄膜蒸馏槽31的周围安装有加热器31a，薄膜蒸馏槽31用加热器31a从外部加热，以使薄膜蒸馏槽31的内壁达到期望的温度。
[0109]由第一蒸发工序得到的液状的无灰煤，以液状的状态被供给到薄膜蒸馏槽31内，由加热器31a从外部加热，由此，该残存在无灰煤中的溶剂被蒸发分离。其结果是，能够得到溶剂大致100wt%分离的无灰煤。另外，分离的溶剂被回收，在浆料调制槽4循环而反复使用。还有，第二蒸发工序，从溶剂回收的观点出发，优选在氮等的惰性气体存在下进行。
[0110]薄膜蒸馏槽31内的压力为0.1MPa (常压)，或在0.1MPa (常压)以下。另外，加热温度(薄膜蒸馏槽31内的温度)，例如为250~350°C。因为薄膜蒸馏槽31内的温度为上述温度，所以用薄膜蒸馏法，能够得到液状的无灰煤。因此，所得到的液状的无灰煤，如果使之落在O~150°C左右的固化手段(例如，水、带式传送机的金属制的环带、具有规定的形状的中空部的成型用的模具等)等而进行接触，则能够很容易地得到固化为期望的形状的无灰煤。因此，如果是薄膜蒸馏法，则能够排除使无灰煤立即回归液状而固化为期望的形状的工序。
[0111]还有，在本实施方式中，第二蒸发工序中使用薄膜蒸馏法，但也可以使用其他的方法，例如，使用闪蒸馏法和真空蒸馏法等。即，第一蒸发工序和第二蒸发工序都能够使用闪蒸馏法，第一蒸发工序和第二蒸发工序也都能够使用薄膜蒸馏法。
[0112]通过上述第一蒸发工序和第二蒸发工序，能够从溶液部得到实质上不含灰分，并且，溶剂大致IOOwt%分离的无灰煤。
[0113]另外，如上述，无灰煤取得工序具有二级溶剂分离工序，由此，不能由第一蒸发工序回收的溶剂能够由第二蒸发工序回收。其结果是，能够充分地回收溶剂，能够使溶剂回收率提高。还有，也可以使无灰煤取得工序具有3级以上的溶剂分离工序。
[0114][第二实施方式的无灰煤的制造方法的效果]
[0115]接下来，对于第二实施方式的无灰煤的制造方法的效果进行说明。
[0116]在本实施方式的无灰煤的制造方法中，无灰煤取得工序，具有从溶液部使溶剂蒸发分离的第一蒸发工序，和从经由第一蒸发工序而使溶剂蒸发分离所得到的无灰煤中，使残存在该无灰煤中的溶剂再度蒸发分离的第二蒸发工序，在第一蒸发工序中，在无灰煤中使溶剂按规定的比例残存，从而使该无灰煤为液状，以液状的状态将该液状的无灰煤移送到第二蒸发工序。因此，经第一蒸发工序不能回收的溶剂，能够在第二蒸发工序中回收。其结果是，能够充分地回 收溶剂，能够使溶剂的回收率提高。此外，在经由第一蒸发工序所得到的无灰煤中使规定的比例溶剂残存，从而无灰煤的软化温度降低，因此能够在更低的温度下获得无灰煤的流动性。因此，能够在更低的温度下，使无灰煤维持液状的状态。其结果是，移送无灰煤时的操作性(液体操作)优异，能够容易地将无灰煤从第一蒸发工序移送到第二蒸发工序。
[0117]还有，在本实施方式中，因为无灰煤取得工序分为第一蒸发工序和第二蒸发工序，所以不需要像现有技术(例如，专利文献I)这样，在第一蒸发工序中使溶剂几乎100%分离。即，在第一蒸发工序中，即使在无灰煤中使溶剂残存，也能够在第二蒸发工序回收残存在无灰煤中的溶剂。因此，在第一蒸发工序中，可以在无灰煤中使溶剂残存。
[0118]另外，在此无灰煤的制造方法中，由第一蒸发工序得到的无灰煤中所残存的溶剂的残存率为10wt%以上、50wt%以下。如果残存在无灰煤中的溶剂的残存率为10% wt以上，无灰煤的熔融性提高，容易使无灰煤维持为液状，液状状态下的流动性也更优异。另外，如果残存在无灰煤中的溶剂的残存率为50% wt以下，则在第二蒸发工序中，能够减小使溶剂蒸发分离的负荷，容易将溶剂基本上100%分离回收。
[0119]另外，在此无灰煤的制造方法中，第一蒸发工序的溶剂的蒸发分离使用闪蒸馏法，因此由分离工序分离的液状的溶液部，能够以液状的状态直接投入闪蒸罐内。其结果是，能够提高无灰煤的制造效率，也能够抑制设备成本。另外，因为使溶液部雾装喷射(瞬间)到闪蒸罐内(例如，闪蒸罐的内壁面)，所以能够扩大溶液部的表面积，能够高效率地进行溶剂的蒸发分离。
[0120]另外，在此无灰煤的制造方法中，第二蒸发工序的溶剂的蒸发分离使用薄膜蒸馏法，由此，能够将液状的无灰煤以液状的状态直接供给到薄膜蒸馏槽内，因此能够提高无灰煤的制造效率，也能够抑制设备成本。另外，因为由第二蒸发工序得到的无灰煤(使溶剂大致100%分离的无灰煤)为液状，所以如果使所得到的液状的无灰煤接触固化手段，则能够容易地得到使之固化为期望的形状的无灰煤。因此，能够排除使粉体(固体)的无灰煤立即回归液状而使之固化为期望的形状的工序。此外，能够用刮板(刮膜器)确实地剥落形成于薄膜蒸馏槽的内壁的薄膜槽，例如，即使是流动性低(粘土高的)的无灰煤，也能够确实地排出。
[0121]以上，对于本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施的方式，只要在权利要求的范围内，则能够变更为各种方式实施。
[0122]符号说明
[0123]I无灰煤的制造装置
[0124]2 煤斗
[0125]3溶剂罐
[0126]4浆料调制槽
[0127]5 泵
[0128]6预热器
[0129]7萃取槽
[0130]8重力沉 降槽
[0131]9过滤单元
[0132]10闪蒸罐
[0133]11蒸汽管干燥器
[0134]12溶剂分离器
[0135]13 管
[0136]31薄膜蒸馏槽
【权利要求】
1.一种无灰煤的制造方法，具备如下工序: 加热将煤和溶剂混合而得到的浆料，萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序； 从经所述萃取工序萃取出所述煤成分的浆料中分离含有所述煤成分的溶液部的分离工序； 从经所述分离工序被分离的溶液部中分离回收溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序，其特征在于， 所述无灰煤取得工序具有如下工序: 通过减压至比溶剂的蒸气压低的压力，从所述溶液部中使溶剂蒸发分离而得到固体的无灰煤的减压工序； 加热由所述减压工序得到的固体的无灰煤，使残存于该无灰煤中的溶剂蒸发分离的加热工序。
2.根据权利要求1所述的无灰煤的制造方法，其中，减压至大气压以下进行所述减压工序。
3.根据权利要求1或2所述的无灰煤的制造方法，其中，由所述减压工序得到的无灰煤中残存的溶剂的残存率为IOwt^以下。
4.一种无灰煤的制造方法，具备如下工序: 加热将煤和溶剂混合而得到的浆料，萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序； 从经所述萃取工序萃取出所述煤成分的浆料中分离含有所述煤成分的溶液部的分离工序； 从经所述分离工序被分离的溶液部中分离回收溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序，其特征在于， 所述无灰煤取得工序具有如下工序: 从所述溶液部中使溶剂蒸发分离的第一蒸发工序； 从经所述第一蒸发工序使溶剂蒸发分离而得到的无灰煤中，使残存在该无灰煤中的溶剂蒸发分离的第二蒸发工序， 在所述第一蒸发工序中，通过在所述无灰煤中按规定比例使溶剂残存从而使该无灰煤成为液状，在液状的状态下将该液状的无灰煤移送到所述第二蒸发工序。
5.根据权利要求4所述的无灰煤的制造方法，其中，由所述第一蒸发工序得到的无灰煤中残存的溶剂的残存率为10wt%以上、50wt%以下。
【文档编号】C10L5/00GK103998585SQ201280063050
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月14日 优先权日:2011年12月28日
【发明者】堺康尔, 奥山宪幸, 木下繁, 吉田拓也 申请人:株式会社神户制钢所