(57)【要約】【課題】石炭の熱分解反応により生じる気泡による固形分の沈降の乱れを抑制できる重力沈降槽、およびそれを用いた無灰炭の製造方法を提供すること。【解決手段】重力沈降槽４は、石炭と溶剤とを混合および加熱してなるスラリーに含まれる固形分を沈降させて固形分濃縮液と上澄み液とに分離する圧力容器１１と、圧力容器１１にスラリーを供給する供給管１２とを備える。そして、供給管１２の先端部に形成されスラリーが吐出するノズル部３１が、圧力容器１１の内部に配置され、ノズル部３１との間に間隙を有するように、ノズル部３１の外周には外管１３が設けられている。その結果、スラリー中に含まれる気泡は、ノズル部３１と外管１３との間隙に沿って上昇して気層２１に逃げ、気泡による固形分の沈降の乱れが抑制される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭と溶剤とを混合および加熱してなるスラリーに含まれる固形分を沈降させて固形分濃縮液と上澄み液とに分離する圧力容器と、
前記圧力容器に前記スラリーを供給する供給管とを備え、
前記供給管の先端部に形成され前記スラリーが吐出するノズル部が、前記圧力容器の内部に配置され、
前記ノズル部との間に間隙を有するように、前記ノズル部の外周には外管が設けられていることを特徴とする重力沈降槽。
【請求項２】
前記ノズル部は、先端が開口し、
前記外管の下端は、前記先端よりも下方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の重力沈降槽。
【請求項３】
前記上澄み液を前記圧力容器の外部に排出する上澄み液排出管と、
前記固形分濃縮液を前記圧力容器の外部に排出する排出口とを有し、
前記先端の開口は、前記上澄み液排出管の上澄み液排出口よりも下方、且つ、前記排出口よりも上方に位置していることを特徴とする請求項２に記載の重力沈降槽。
【請求項４】
前記外管は、前記圧力容器内の上部の気層と前記上澄み液を含む液層との境界面を横切るように配置されており、且つ、前記外管の下端から前記境界面まで延在していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の重力沈降槽。
【請求項５】
前記圧力容器に取り付けられ、前記圧力容器内の上部の気層から気体を排気する排気管と、
前記排気管に接続され、前記圧力容器内の圧力を調整する圧力調整弁とを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の重力沈降槽。
【請求項６】
石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製するスラリー調製工程と、
前記スラリー調製工程にて調製されたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出する抽出工程と、
前記抽出工程にて前記石炭成分が抽出されたスラリーを、請求項１〜５のいずれか１項に記載の重力沈降槽により、固形分濃縮液と上澄み液とに分離する分離工程と、
前記分離工程にて分離された上澄み液から溶剤を蒸発分離して無灰炭を得る無灰炭取得工程とを備えることを特徴とする無灰炭の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭と溶剤とを混合および加熱してなるスラリーを固形分濃縮液と上澄み液とに分離する重力沈降槽、および石炭から灰分を除去した無灰炭を得るための無灰炭の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無灰炭の製造方法としては、例えば特許文献１〜３に記載されたものがある。これら無灰炭の製造方法は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製し、得られたスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分（以下、溶剤可溶成分）を抽出し、溶剤可溶成分が抽出されたスラリーを、溶剤可溶成分を含む溶液部（上澄み液）と溶剤に不溶な石炭成分（以下、溶剤不溶成分）を含む固形分濃縮液とに分離し、分離された溶液部から溶剤を分離して無灰炭を得るものである。スラリーを溶液部（上澄み液）と固形分濃縮液とに分離する分離装置には、効率的に分離できる等の観点から、重力沈降槽が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２７７１８号公報
【特許文献２】特開２００９−２１４０００号公報
【特許文献３】特開２００７−７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、溶剤可溶成分の抽出工程においては、加熱されたスラリーの温度は例えば３００〜４２０℃（特許文献１の段落００２６参照）である。このような高温下においては、石炭は熱分解反応を起こし、メタン、二酸化炭素、水蒸気等のガスが発生し、スラリー中にこれらガスが気泡（あぶく）として含まれる。そして、これら気泡がスラリーと共に重力沈降槽に供給されると、気泡は重力沈降槽内に拡散しながら上昇する。そのため、気泡が重力沈降槽の下部に沈降した固形分を攪拌したり、固形分の沈降を阻害して、固形分の沈降を乱す問題が生じる。その結果、沈降分離効率の悪化、無灰炭に含まれる灰分量の増加等の問題が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、石炭の熱分解反応により生じる気泡による固形分の沈降の乱れを抑制できる重力沈降槽、およびそれを用いた無灰炭の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の重力沈降槽は、石炭と溶剤とを混合および加熱してなるスラリーに含まれる固形分を沈降させて固形分濃縮液と上澄み液とに分離する圧力容器と、前記圧力容器に前記スラリーを供給する供給管とを備え、前記供給管の先端部に形成され前記スラリーが吐出するノズル部が、前記圧力容器の内部に配置され、前記ノズル部との間に間隙を有するように、当該ノズル部の外周には外管が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、石炭の熱分解反応により生じる気泡による固形分の沈降の乱れを抑制できる重力沈降槽、およびそれを用いた無灰炭の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る無灰炭の製造装置を示す概略図である。
【図２】図１に示す無灰炭の製造装置に使用される重力沈降槽の断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】（ａ）は、図２に示す重力沈降槽の第１変形例、（ｂ）は、図２に示す重力沈降槽の第２変形例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る無灰炭の製造装置１を示す概略図である。
【００１０】
（無灰炭の製造装置１の構成）
無灰炭の製造装置１は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製するスラリー調製槽２と、調製されたスラリーを加熱して溶剤可溶成分を抽出する抽出槽３と、溶剤可溶成分が抽出されたスラリーに含まれる固形分を沈降させて固形分濃縮液と上澄み液（溶剤可溶成分を含む溶液部）とに分離する重力沈降槽４と、分離された上澄み液から溶剤を蒸発分離して無灰炭（ＨＰＣ：Hyper coal）を得る溶剤分離器５と、分離された固形分濃縮液から溶剤を蒸発分離して副生炭（ＲＣ：Residue coal）を得る溶剤分離器６とを有している。なお、溶剤分離器６は必要に応じて設置されるものであり、なくてもよい。
【００１１】
ここで、溶剤不溶成分とは、溶剤により石炭成分の抽出を行っても、溶剤に溶解されずに残る灰分や当該灰分を含む石炭（即ち、副生炭）などの石炭成分（固形分）であり、分子量が比較的大きく、架橋構造が発達した有機成分に由来するものである。一方、溶剤可溶成分とは、溶剤により石炭の抽出を行うことにより、溶剤に溶解され得る石炭成分であり、分子量が比較的小さく、架橋構造が発達していない石炭中の有機成分に由来するものである。
【００１２】
（重力沈降槽４）
次に、重力沈降槽４について図２及び図３を参照しつつ説明する。図２は、図１に示す無灰炭の製造装置１に使用される重力沈降槽４の断面図であり、図３は、図２の要部拡大図である。重力沈降槽４は、図２に示すように、圧力容器１１、供給管１２、外管１３、排気管１４、上澄み液排出管１５、及び排出口１６を有しており、排気管１４には圧力調整弁１７が接続されている。
【００１３】
（圧力容器１１）
圧力容器１１は、抽出槽３（図１参照）にて溶剤可溶成分が抽出されたスラリーを固形分濃縮液と上澄み液とに分離する容器であり、円筒状の胴部１１ａと、胴部１１ａの下端に接続され下部に向かうにつれて縮径する構成の底部１１ｂとを有する。また、胴部１１ａの上端には、この上端を密閉する蓋部１１ｃが設けられている。スラリーの分離により、圧力容器１１の内部は３層に分かれている。３層とは、上層から気層２１、上澄み液層２２、固形分濃縮液層２３である。気層２１には、空気の他、石炭の熱分解反応により生じるメタン、二酸化炭素、水蒸気等のガスが含まれる。なお、圧力容器１１の底部１１ｂは、胴部１１ａと同様、円筒状であってもよい。また、圧力容器１１は、円筒形状に限られず、他の形状であってもよい。
【００１４】
圧力容器１１は、溶剤可溶成分の再析出を防止するため、図示しない加熱手段、加圧手段等によって、保温及び加圧しておくことが好ましい。保温温度は、３００〜４２０℃の範囲が好ましい。また、圧力は、１．０〜３．０ＭＰａの範囲が好ましく、１．７〜２．３ＭＰａの範囲がより好ましい。
【００１５】
（上澄み液排出管１５、排出口１６）
上澄み液排出管１５は、上澄み液を圧力容器１１から排出するための配管であり、蓋部１１ｃ（胴部１１ａでもよい）に貫設されている。上澄み液は、上澄み液排出管１５の先端に設けられた上澄み液排出口１５ａより圧力容器１１の外部へ排出される。一方、排出口１６は圧力容器１１の下部に沈降した固形分濃縮液を重力沈降槽４から排出するための排出口であり、底部１１ｂの下端に設けられている。なお、排出口１６は、排出管であってもよく、本願の排出口には、排出管が含まれるものとする。
【００１６】
（供給管１２）
供給管１２は、抽出槽３（図１参照）にて溶剤可溶成分が抽出されたスラリーを圧力容器１１に供給するための配管である。スラリーは、供給管１２の先端部に形成され圧力容器１１の内部に位置するノズル部３１から吐出される。具体的には、ノズル部３１の先端３２（即ち、供給管１２の先端）が下方に向けて開口しており、スラリーはこの開口３２ａから吐出される。なお、開口３２ａが設けられる箇所は、先端３２のみに限られず、ノズル部３１であればどこでもよい。供給管１２は、蓋部１１ｃ（胴部１１ａや底部１１ｂでもよい）に貫設されており、先端３２が圧力容器１１の高さ方向において中間部付近（胴部１１ａの下部側付近）に位置している。また、先端３２の開口３２ａは、上澄み液排出管１５の上澄み液排出口１５ａより下方、且つ、排出口１６の排出口上端１６ａよりも上方に位置している。なお、先端３２は、底部１１ｂ領域に位置していてもよいし、胴部１１ａの上部側付近（境界面２４に近い上澄み液層２２）に位置していてもよい。また、供給管１２の断面は円形であるが多角形等であってもよい。さらに、先端３２は下方を向いているが、先端３２が上方を向いていてもよいし、横向きであってもよい。また、先端３２の開口３２ａは、上澄み液排出口１５ａより上方に位置していてもよい。
【００１７】
ここで、ノズル部３１とは、供給管１２のうち、先端３２を含む所定の連続した範囲を言う。「所定の連続した範囲」とは、例えば、供給管１２のうち、供給管１２の外周面１２ａ（図３参照）と外管１３の内周面１３ａ（図３参照）とが対向している範囲を言う。即ち、図３において、ノズル部３１は、供給管１２のうち、先端３２から外管１３の上端１３ｂまでの範囲（図３の網掛部）となる。また、「所定の連続した範囲」は、先端３２と外管１３との位置関係により異なる。例えば、先端３２が外管１３の下端１３ｃよりも下方に位置している場合においては、「所定の連続した範囲」は、供給管１２のうち、供給管１２の外周面１２ａと外管１３の内周面１３ａとが対向している範囲、及び、当該範囲の一端（先端３２に近い側の端部、この場合下端１３ｃ）から先端３２までの範囲を合わせた範囲を言う。
【００１８】
なお、「所定の連続した範囲」は、前記した範囲にのみ限定されるものではない。例えば、ノズル部３１の先端３２以外にもスラリーを圧力容器１１の内部に吐出する吐出口（開口）がある場合には、「所定の連続した範囲」は、先端３２から当該吐出口（当該吐出口が複数ある場合はその全て）を含む範囲としてもよい。
【００１９】
また、ノズル部３１は、上下方向に配置されていることが好ましい。ここで、「上下方向」とは、単に鉛直方向を意味するものでなく、水平面に対して傾斜している方向という意味である。即ち、ノズル部３１が水平面に沿って（水平方向に）配置されていることを除く意味である。ノズル部３１が水平面に沿って配置されていると、スラリー中に含まれる気泡をノズル部３１の外周面３１ａと外管１３の内周面１３ａとの間の間隙に沿って上昇させ、気層２１に逃がすという本願の目的（詳細は後述を参照）の達成が困難な場合があるからである。「上下方向」とは、鉛直方向に対して例えば±４５°が好ましく、特に±１５°の範囲内が好ましい。鉛直方向に対する角度が小さいほど、気泡が当該間隙に入りやすくなるからである。
【００２０】
（外管１３）
外管１３は、図３に示すように、外管１３の内周面１３ａとノズル部３１の外周面３１ａ（単に周面とも言う）との間に間隙を有するようにノズル部３１の外周に設けられている。ノズル部３１からスラリーと共に吐出された気泡を当該間隙から気層２１側に逃がすことで、気泡が圧力容器１１の内部に拡散するのを防ぐ役目を果たしている。即ち、外管１３をノズル部３１の外周に設けることにより、スラリーを圧力容器１１に供給しながら、スラリー中に含まれる気泡を気層２１側に抜くことができる。外管１３は、金具等により供給管１２（圧力容器１１でもよい）に支持されており、上端１３ｂ及び下端１３ｃが開口した断面が円形の配管である。また、外管１３は上下方向に配置されている。「上下方向」とは、ノズル部３１と同様、単に鉛直方向を意味するものでなく、水平面に対して傾斜していることを意味する。即ち、外管１３が水平面に沿って（水平方向に）配置されていることを除く意味である。「上下方向」は、鉛直方向に対して例えば±４５°の範囲内が好ましく、特に±１５°の範囲内が好ましい。鉛直方向に対する角度が小さいほど、気泡が当該間隙に入りやすくなるからである。また、外管１３は、気層２１と上澄み液層２２（液層）との境界面２４を横切るように配置されていると共に、下端１３ｃから境界面２４まで連続的に延在している（即ち、下端１３ｃから境界面２４までは、外管１３の周面に孔などの気泡の逃げ口が設けられていない）。外管１３の上端１３ｂは気層２１に位置しており、外管１３の下端１３ｃはノズル部３１の先端３２よりも下方に位置している。なお、外管１３の内周面１３ａとノズル部３１の外周面３１ａとの間の間隙の大きさ、及び、外管１３の下端１３ｃの位置は、気泡が圧力容器１１内に拡散するのを防ぐ観点から適宜の大きさに設定される。
【００２１】
ここで、外管１３の下端１３ｃがノズル部３１の先端３２よりも上方にあってもよい。また、外管１３の断面は円管であるが、多角形等の他の形状であってもよい。なお、ノズル部３１から吐出されたスラリー中に含まれる気泡が当該間隙に入り込みやすいように、外管１３を例えば中間部から下端１３ｃに向かうにつれて拡径した形状（即ち、外管１３の下部が裾広がりの形状）としていてもよい。
【００２２】
本実施形態においては、供給管は１本としているが複数本であってもよい。また、供給管を例えば圧力容器内で分岐させて、１本の供給管に対して複数本のノズル部を有するようにしてもよい。供給管（ノズル部）が複数本ある場合には、外管も同数用意され各々のノズル部の外周に設けられていることが好ましい。
【００２３】
（排気管１４、圧力調整弁１７）
排気管１４は、気層２１内の気体を排気するための配管であり、蓋部１１ｃ（胴部１１ａでもよい）に貫設され、排気口が気層２１に位置するように配置されている。排気管１４には、気層２１内の圧力を機械的に自動調整する圧力調整弁１７が接続されている。圧力調整弁１７は、圧力容器１１内の圧力が規定値以上になると自動的に作動し、気体を外に排出して圧力を調整する。そして、圧力が規定値以下に降下すれば、再び弁体が閉じる機能を有する。このような弁としては、例えばバネ式、てこ式の弁がある。圧力調整弁１７により、圧力容器１１内の圧力を一定値以下に維持することができる。なお、圧力調整弁１７の調整（開状態、閉状態でのロック等）は、ユーザが行うようにしてもよい。
【００２４】
（気泡の流れ）
次に、石炭の熱分解反応により発生したメタン、二酸化炭素、水蒸気等の気泡（ガス）の流れについて図２を参照しつつ説明する。抽出槽３（図１参照）等にて発生した気泡は、溶剤可溶成分が抽出されたスラリーと共に供給管１２を流れ、ノズル部３１の先端３２の開口３２ａから圧力容器１１（重力沈降槽４）の内部に吐出される。そして、当該気泡は浮力によりノズル部３１と外管１３との間の間隙に沿って気層２１まで上昇し、気層２１に滞留する。なお、気泡はノズル部３１の先端３２から吐出されるため、気泡の多くは一旦先端３２よりも下方側に達した後に上昇する。したがって、外管１３のうち、先端３２よりも下方にある外管１３が壁の役目を果たし、下方側に達した気泡が拡散して外管１３よりも外側に流れることを抑制している。なお、気層２１に滞留した気泡は、圧力調整弁１７の操作により、排気管１４から圧力容器１１の外部に排出される。
【００２５】
（変形例）
次に図４を参照しつつ本発明に係る重力沈降槽の変形例を説明する。図４（ａ）に示す重力沈降槽４ａ（第１変形例）は、前記した重力沈降槽４に対して、ノズル部３１の先端部分が水平方向に折り曲げられていると共に先端３２が横向きである点で異なり、その他の点で同じである。ノズル部３１の先端３２が横向きであっても、重力沈降槽４と同様に、気泡が圧力容器１１内に拡散することを抑制できる。また、図４（ｂ）に示す重力沈降槽４ｂ（第２変形例）は、前記した重力沈降槽４に対して、供給管１２が圧力容器１１の胴部１１ａに貫接されていると共に外管１３に貫接されており、外管１３に貫接された後に供給管１２が折り曲げられることでノズル部３１が形成されている点で異なり、その他の点で同じである。供給管１２が胴部１１ａ（底部１１ｂでもよい）に貫設されている場合であっても、重力沈降槽４と同様に、気泡が圧力容器１１内に拡散することを抑制できる。なお、図４（ａ）、（ｂ）において、図中の掛線部は、変形例それぞれにおけるノズル部３１の範囲を示す。また、その他の変形例として、例えばノズル部３１の周面３１ａのうち、外管１３の内周面１３ａと対向する部分に複数の孔が形成されていてもよい。複数の孔により、気泡を複数の孔からも気層２１に逃がすことができる。
【００２６】
（無灰炭の製造方法）
次に、無灰炭の製造方法について説明する。本発明に係る無灰炭の製造方法は、スラリー調製工程、抽出工程、分離工程、および無灰炭取得工程を備え、必要に応じて副生炭取得工程をさらに備えるものである。
【００２７】
（スラリー調製工程）
スラリー調製工程は、石炭と溶剤とを混合してスラリーを調製する工程であり、スラリー調製槽２で行われる。
【００２８】
（抽出工程）
抽出工程は、スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して、溶剤可溶成分を抽出する工程であり、抽出槽３で行われる。スラリー調製槽２で調製されたスラリーは、ポンプ（不図示）によって、抽出槽３に供給され、抽出槽３に設けられた攪拌機３ａで攪拌されながら所定温度に加熱保持されて抽出が行われる。なお、スラリーは、一旦予熱器（不図示）に供給されて所定温度まで加熱された後、抽出槽３に供給されてもよい。
【００２９】
石炭と溶剤とを混合して得られるスラリーを加熱して溶剤に可溶な石炭成分を抽出するにあたっては、石炭に対して大きな溶解力を持つ溶媒、多くの場合、芳香族溶剤（水素供与性あるいは非水素供与性の溶剤）と石炭を混合して、それを加熱し、石炭中の有機成分を抽出することになる。
【００３０】
原料とする石炭には、特に制限はなく、抽出率（無灰炭回収率）の高い瀝青炭を用いても良いし、より安価な劣質炭（亜瀝青炭、褐炭）を用いても良い。
【００３１】
非水素供与性溶剤は、主に石炭の乾留生成物から精製した、２環芳香族を主とする溶剤である石炭誘導体である。この非水素供与性溶剤は、加熱状態でも安定であり、石炭との親和性に優れているため、溶剤に抽出される可溶成分（ここでは石炭成分）の割合（以下、抽出率ともいう）が高く、また、蒸留等の方法で容易に回収可能な溶剤である。非水素供与性溶剤の主な成分としては、２環芳香族であるナフタレン、メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、トリメチルナフタレン等が挙げられ、その他の非水素供与性溶剤の成分として、脂肪族側鎖を有するナフタレン類、アントラセン類、フルオレン類、また、これらにビフェニルや長鎖脂肪族側鎖を有するアルキルベンゼンが含まれる。
尚、上記の説明では非水素供与性化合物を溶剤として用いる場合について述べたが、テトラリンを代表とする水素供与性の化合物（石炭液化油を含む）を溶剤として用いても良いことは勿論である。水素供与性溶剤を用いた場合、無灰炭の収率が向上する。
【００３２】
また、溶剤の沸点は、特に限定されないが、例えば抽出工程での抽出率および無灰炭取得工程での溶剤回収率の観点から、１８０〜３００℃、特に２３０〜２８０℃のものが好適に用いられる。また、溶剤に対する石炭原料の濃度は、特に限定されないが、乾燥炭基準で１０〜５０重量％の範囲が好ましく、１５〜３５重量％の範囲がより好ましい。
【００３３】
抽出工程でのスラリーの加熱温度は、溶剤可溶成分が溶解され得る限り特に制限されないが、溶剤可溶成分の十分な抽出の観点から、例えば３００〜４２０℃の範囲としている。より好ましくは、３５０〜４００℃の範囲である。加熱時間（抽出時間）もまた特に制限されるものではないが、十分な溶解と抽出率の観点から５〜６０分間の範囲が好ましく、２０〜４０分間の範囲がより好ましい。なお、予熱器（不図示）で一旦加熱した場合の加熱時間は、予熱器（不図示）での加熱時間および抽出槽３での加熱時間を合計したものである。
【００３４】
抽出工程は不活性ガスの存在下で行うことが好ましく、安価な窒素が好適に用いられる。また、抽出工程での圧力は、抽出の際の温度や用いる溶剤の蒸気圧にもよるが、１．０〜３．０ＭＰａの範囲が好ましい。
【００３５】
（分離工程）
分離工程は、抽出工程にて得られたスラリーから、前記した重力沈降槽（４、４ａ、４ｂ）のいずれかを用いて、固形分濃縮液と上澄み液とに分離する工程である。前記した重力沈降槽（４、４ａ、４ｂ）のいずれかを用いているので、石炭の熱分解反応により発生したメタン、二酸化炭素、水蒸気等のガス（気泡）による固形分の沈降の乱れが抑制され、固形分が十分に除去された上澄み液が得られる。重力沈降槽（４、４ａ、４ｂ）から排出された上澄み液は、必要に応じて設置される濾過フィルター（不図示）で濾過された後、溶剤分離器５へ排出される。一方、固形分濃縮液は、溶剤分離器６へ排出される。
【００３６】
（無灰炭取得工程）
無灰炭取得工程は、分離工程にて分離された上澄み液から溶剤を蒸発分離して無灰炭を得る工程であり、溶剤分離器５で行われる。
【００３７】
蒸発分離とは、一般的な蒸留法や蒸発法（スプレードライ法等）等を含む分離方法である。分離して回収された溶剤は廃棄しても良いが、スラリー調製槽２に循環して繰り返し使用することができる。溶剤の分離、回収により、溶液部から実質的に灰分を含まない無灰炭を得ることができる。無灰炭は、灰分をほとんど含まず、水分は皆無であり、また例えば原料炭よりも高い発熱量を示す。さらに、製鉄用コークスの原料として特に重要な品質である軟化溶融性が大幅に改善され、例えば原料炭よりも遥かに優れた性能（流動性）を示す。従って、無灰炭は、コークス原料の配合炭として使用することができる。なお、無灰炭とは、灰分が５重量％以下、好ましくは３重量％以下のもののことをいう。
【００３８】
（副生炭取得工程）
副生炭取得工程は、必要に応じて実施され、前記分離工程にて分離された固形分濃縮液から溶剤を蒸発分離して副生炭を得る工程であり、溶剤分離器６で実施される。副生炭は残渣炭とも称される。
【００３９】
（効果）
次に、本発明に係る重力沈降槽およびそれを用いた無灰炭の製造方法の効果について説明する。本発明の重力沈降槽においては、供給管１２の先端部に形成されスラリーが吐出するノズル部３１が圧力容器１１の内部に配置されており、ノズル部３１との間に間隙を有するように、ノズル部３１の外周に外管１３が設けられている。よって、スラリーと共にノズル部３１から吐出された気泡は、ノズル部３１と外管１３との間の間隙に沿って上昇する。そのため、気泡が重力沈降槽の内部に拡散することが抑制される。したがって、気泡が重力沈降槽の下部に沈降した固形分を攪拌したり、固形分の沈降を阻害したりすることがなく、固形分の沈降の乱れが抑制される。
【００４０】
また、ノズル部３１は、先端３２が開口し、外管１３の下端１３ｃは、先端３２よりも下方に位置している。よって、先端３２よりも下方に位置する外管１３が壁の役目を果たし、ノズル部３１の先端３２から吐出されたスラリーに含まれる気泡が、外管１３よりも外側に拡散しにくくなる。その結果、気泡の大部分がノズル部３１と外管１３との間の間隙に入り、気泡が重力沈降槽の内部へ拡散することをより効果的に抑制できる。
【００４１】
また、先端３２の開口３２ａは、上澄み液を圧力容器１１の外部に排出する上澄み液排出管１５の上澄み液排出口１５ａよりも下方、且つ、固形分濃縮液を圧力容器１１の外部に排出する排出口１６よりも上方に位置している。よって、重力沈降槽内に供給されたスラリーを効率よく固液分離しつつ、スラリーに含まれる気泡が重力沈降槽の内部へ拡散することを抑制できる。
【００４２】
また、外管１３は、気層２１と上澄み液層２２（液層）との境界面２４を横切るように配置されており、且つ、外管１３の下端１３ｃから境界面２４まで延在している。よって、ノズル部３１と外管１３との間の間隙に沿って上昇した気泡を、気層２１内に直接逃がすことができる。その結果、気泡が外管１３の上端１３ｂから気層２１に至るまでの間に、気泡が上澄み液層２２又は固形分濃縮液層２３において拡散することがない。
【００４３】
また、気層２１から気体を排気する排気管１４と、圧力容器１１の内部の圧力を調整する圧力調整弁１７とを備える。よって、圧力容器１１の内部の圧力を一定値以下に保つことができる。その結果、ノズル部３１から吐出された気泡により、重力沈降槽内の圧力が高まることを防止できる。
【００４４】
また、本発明の無灰炭の製造方法は、前記した重力沈降槽を用いる無灰炭の製造方法である。よって、気泡の槽内部への拡散が抑制され、沈降分離効率が優れる。したがって、灰分量を抑えた無灰炭を効率よく、且つ、安価に製造できる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な態様に変更して実施することができるものである。
【００４６】
例えば、スラリー調製槽２をなくして、スラリー調製工程がスラリーを抽出槽３に供給するための配管内で行われるようにしてもよい。例えば、当該配管内に、ロックホッパ等の加圧供給手段を用いて石炭を供給するようにすればよい。なお、ロックホッパ等の加圧供給手段を抽出槽３に直接接続して、スラリーの調製を抽出槽３内にて行うことも可能である。
【００４７】
また、スラリー調製槽２に加えて抽出槽３をもなくし、スラリー調製工程及び抽出工程を供給管１２又は重力沈降槽４で行われるようにしてもよい。例えば、供給管１２内に、ロックホッパ等の加圧供給手段を用いて石炭を供給するようにすればよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  無灰炭の製造装置
２  スラリー調製槽
３  抽出槽
４、４ａ、４ｂ  重力沈降槽
５、６  溶剤分離器
１１  圧力容器
１２  供給管
１３  外管
１３ａ  内周面
１３ｂ  上端
１３ｃ  下端
１４  排気管
１５  上澄み液排出管
１５ａ  上澄み液排出口
１６  排出口
１７  圧力調整弁
２１  気層
２２上澄み液層（液層）
２４  境界面
３１  ノズル部
３１ａ  外周面（周面）
３２  先端
３２ａ  開口
【図１】
2014172017.tif 000003
【図２】
2014172017.tif 000004
【図３】
2014172017.tif 000005
【図４】
2014172017.tif 000006