(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕した石炭を非酸化性雰囲気中で１８０〜２３０℃に加熱して乾燥し、次いで炭化処理を行うことなくタールを添加して石炭粒子の表面に該タールを付着させる非吸水化処理を行うことを特徴とする改質された石炭の製造方法。
【請求項２】
乾燥とタールの添加を同一チャンバ内において行う請求項１に記載の改質された石炭の製造方法。
【請求項３】
石炭１ｋｇに対し、タールを１０〜１００ｇ添加する請求項１又は２に記載の改質された石炭の製造方法。
【請求項４】
石炭の粉末を非酸化性雰囲気中で１８０〜２３０℃に加熱して乾燥し、次いでタールを添加して石炭粒子の表面に該タールを付着させる非吸水化処理を行い、次いで水に分散させることを特徴とするＣＷＭの製造方法。
【請求項５】
改質された石炭を水中に分散させてなるＣＷＭにおいて、
該改質された石炭は、粉砕した石炭を非酸化性雰囲気中で１８０〜２３０℃に加熱して乾燥し、次いで炭化処理を行うことなくタールを添加して石炭粒子の表面に該タールを付着させる非吸水化処理を行うことにより改質されたものであり、
ＣＷＭ中の該改質された石炭の濃度が５０〜６５重量％であり、粘度が６５〜１７０ｃＰであることを特徴とするＣＷＭ。
【請求項６】
粉砕した石炭を非酸化性雰囲気中で１８０〜２３０℃に加熱して乾燥し、次いで炭化処理を行うことなくタールを添加して石炭粒子の表面に該タールを付着させる非吸水化処理を行い、
該石炭を水中に分散させてＣＷＭを製造し、
該ＣＷＭを酸素によって部分的に酸化してＨ２及びＣＯを生成することを特徴とするＨ２及びＣＯの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は石炭の改質方法及びＣＷＭの製造方法に係り、特に石炭を乾燥し次いで非吸水化処理する方法と、それを用いたＣＷＭ（石炭・水スラリー）の製造方法に関する。詳しくは、処理温度が比較的低くなるよう改良された石炭の改質方法及びＣＷＭの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭を乾燥した後非吸水化処理する方法として、石炭を粉砕した後、２７０〜３３０℃、８０〜１５０ｋｇ／ｃｍ2 の熱水条件下に１０〜３０分保持することにより石炭を脱水処理（石炭粒子中からの水分の離脱処理）及び非吸水化処理する方法、並びにこのように処理された石炭粉末を水に分散させてＣＷＭを製造する方法が公知である（第５回石炭利用技術会議講演集（平成７年９月）。主催（財）石炭利用総合センター、後援：資源エネルギー庁）。
【０００３】
なお、石炭を３００℃以上に加熱すると、水分が抜けると共に、石炭中に含まれるタール分が液状となって石炭粒子表面ににじみ出てきて石炭粒子表面の細孔を塞ぎ、石炭の比表面積が低下して吸湿性が低下するようになることは公知である（例えば特公昭５７−１１５９６号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の石炭の乾燥及び非吸水化処理では、いずれも加熱温度が２７０℃以上と高温であり、石炭中の揮発分の揮散も多くなり、石炭発熱量が低下してしまうおそれが大きい。
【０００５】
本発明は、従来よりも低い温度で石炭の乾燥及び非吸水化処理が可能な石炭の改質方法と、それを利用したＣＷＭの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の石炭の改質方法は、粉砕した石炭を非酸化性雰囲気中で１８０〜２３０℃に加熱して乾燥し、次いでタールを添加して石炭粒子の表面に該タールを付着させる非吸水化処理を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のＣＷＭの製造方法は、この改質方法によって石炭粉末を改質した後、水に分散させてＣＷＭとするものである。
本発明のＣＷＭは、改質された石炭を水中に分散させてなるＣＷＭにおいて、該改質された石炭は、粉砕した石炭を非酸化性雰囲気中で１８０〜２３０℃に加熱して乾燥し、次いで炭化処理を行うことなくタールを添加して石炭粒子の表面に該タールを付着させる非吸水化処理を行うことにより改質されたものであり、ＣＷＭ中の該改質された石炭の濃度が５０〜６５重量％であり、粘度が６５〜１７０ｃＰであることを特徴とするものである。
本発明のＨ２及びＣＯの製造方法は、粉砕した石炭を非酸化性雰囲気中で１８０〜２３０℃に加熱して乾燥し、次いで炭化処理を行うことなくタールを添加して石炭粒子の表面に該タールを付着させる非吸水化処理を行い、該石炭を水中に分散させてＣＷＭを製造し、該ＣＷＭを酸素によって部分的に酸化してＨ２及びＣＯを生成することを特徴とするものである。
【０００８】
かかる本発明の石炭の改質方法では、加熱温度が１８０〜２３０℃と従来よりもかなり低いため、揮発成分も十分に残留するようになる。なお、加熱温度が低いと、石炭粒子内部からタール状物質が表面に殆どにじみ出て来ないが、外部からタールを添加することにより、石炭粒子表面をタールで覆って石炭を非吸水化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明において、石炭の炭種は特に限定されないが、本発明は褐炭など従来それほど利用されていない低品位炭の処理に適用するのに好適である。
【００１０】
本発明では、まず石炭を２ｍｍ以下好ましくは５００μｍ以下に粉砕する。次いで非酸化性雰囲気中で１８０〜２３０℃に加熱して乾燥する。非酸化性雰囲気としては、真空のほか窒素、炭酸ガス、燃焼排ガス等を用いることができる。
【００１１】
この乾燥温度が１８０℃よりも低いと、水分の抜けが不十分となる。一方、２３０℃よりも高温であると、揮発成分の揮発量が多くなる。好ましい乾燥温度は１９０〜２２０℃である。
【００１２】
この乾燥処理後、タール（好ましくはコールタール）を添付して加熱し、石炭粒子表面をタールで覆う。タールの添加量は、石炭１ｋｇに対し１０〜１００ｇとりわけ１０〜２０ｇ程度とするのが好ましい。タールを添加した後（あるいはタール添加前の段階から）石炭を２００〜３００℃好ましくは２３０〜２７０℃に加熱することにより、タールが石炭粒子表面を覆い、石炭が非吸水性を帯びるようになる。なお、後述の図１〜３の装置のように、乾燥と非吸水化処理とを同一チャンバ内で行う場合には、この乾燥温度と非吸水化処理温度とはほぼ等しいものとなる。
【００１３】
非吸水化処理後、この石炭粉末を水中に分散させることによりＣＷＭを得る。この際、分散剤などの添加物を添加するのが好ましい。非吸水化処理により石炭粒子が殆ど吸水しないようになっているため、ＣＷＭとしたとき，十分低い粘度を保ちつつＣＷＭ中の石炭濃度を６０重量％以上とすることができる。
【００１４】
図１〜３は低品位炭を本発明方法によって改質する場合の装置の概略的なフロー図である。
【００１５】
図１の改質装置では、低品位炭をミル１で粉砕し、ロックホッパ２を経て真空パドルドライヤ３に導入する。パドル３ａで撹拌しながらスチーム等の熱源により真空パドルドライヤ３中で石炭を加熱乾燥する。なお、この真空パドルドライヤ３内をスチームエジェクタ４で吸引し、内部をほぼ真空状態とする。この真空パドルドライヤ３の出口近傍で溶融タールをタンク５、ポンプ６を介して導入し、パドル３ａでよく撹拌して石炭表面をタールで覆う。この後、石炭を真空パドルドライヤ３からロックホッパ７を介して取り出し、スラリータンク８へ送りＣＷＭとする。
【００１６】
図２の改質装置では、低品位炭をミル１０で粉砕し、ロックホッパ１１を介して減圧流動床反応器１２に導入する。減圧流動床反応器１２内はスチームエジェクタ１３により吸引されると共に、スチーム等の熱源により加熱されている。減圧流動床反応器１２内に空気を酸窒素分離器１４で分離処理して得た窒素が導入される。減圧流動床反応器１２内で流動乾燥処理された石炭は、溶融タールの添加を受けた後、ロックホッパ１５に導入され、石炭表面がタールで覆われた後、スラリータンク１６へ導入され、ＣＷＭとなる。ＣＷＭは部分酸化ガス化炉１７へ送られ、酸窒素分離器１４からの酸素によって部分的に酸化され、Ｈ2 、ＣＯ等のガスが生成する。
【００１７】
図３の改質装置では、低品位炭はミル２０で粉砕され、分配機２１によって複数個（図３では４個）の反応器２２に分配供給される。この反応器２２内はスチームエジェクタ２３により吸引され、ほぼ真空となっている。この反応器２２内に溶融タールが添加され、石炭の表面がタールで覆われる。この石炭は回転式回収機２４によりスラリータンク２５へ送られ、ＣＷＭとなる。
【００１８】
【実施例】
実施例１〜４、比較例１〜３
次の工業分析値を有する褐炭を本発明方法に従って改質した。
【００１９】
供試褐炭の工業分析値
全水分（ＴＭ）    ３４．１％
湿  分（ＩＭ）    １７．５％
灰  分（Ａ）        ４．６％
揮発分（ＶＭ）    ３８．７％
固定炭素（ＦＣ）  ３９．２％
硫黄分（Ｓ）      １．９１％
発熱量（ＣＶ）    ５３３５ｃａｌ／ｇ
まず、この褐炭を５００μｍ以下に粉砕し、その２０ｇを真空加熱炉（電気炉）中にて０．５Ｔｏｒｒで次の温度で２時間加熱した。
【００２０】
加熱温度
比較例１          １７０℃
実施例１          １８０℃
実施例２          ２００℃
実施例３          ２２０℃
実施例４          ２３０℃
比較例２          ２５０℃
比較例３          ２７０℃
一旦、炉内を降温させた後、褐炭を取り出し、コールタール０．３ｇを加熱処理された褐炭と軽く混合し、次いで炉内に戻し、各例ごとに表１に示す温度に加熱してコールタールで褐炭表面を覆った（コールタール処理）。このとき、炉内を２０気圧とした。
【００２１】
３０分後、試料を取り出し、常温の水中に４８時間浸漬して吸水量を測定した。
【００２２】
なお、比較のために、実施例１〜４及び比較例１〜３においてコールタール処理する前の（褐炭を１７０〜２５０℃で加熱処理しただけの）加熱処理褐炭についても同様にして吸水量を測定した。
【００２３】
結果を表１に示す。なお、吸水量は、水中に浸漬する前の石炭１００ｇに対する水の吸収量（ｇ−水／１００ｇ−石炭）として表示してある。
【００２４】
表１に上記の乾燥による重量減少率も併せて示す。
【００２５】
【表１】
0003941131.tif 000002
【００２６】
表１より、本発明例によると乾燥が十分に行われ、しかも吸水率が低く、揮発分の減少もきわめて少ないことが明らかである。
【００２７】
比較例１は乾燥温度が低く、乾燥がやや不足する。比較例２，３は、乾燥は十分であるが揮発分の揮発も多いことが分る。
【００２８】
次に、上記の実施例１〜４で得られたコールタール処理後の褐炭粉末をそれぞれボールミル中で３０分間撹拌することにより水中に分散させてＣＷＭとし、粘度を測定した。なお、石炭の濃度を５０〜６５％の間で種々変えてＣＷＭを試作した。そして、各実施例において石炭濃度とＣＷＭの粘度との関係を求めたところ、次の表２の通りであった。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
表２からも明らかな通り、各実施例のＣＷＭは石炭濃度６０〜６５％の高濃度領域でも十分な流動性を示している。これは、石炭粒子が水を殆ど吸水せず、水が専ら石炭粒子同士の間に介在するためである。
【００３１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の石炭の改質方法によると、従来よりも低い乾燥温度で石炭を乾燥させかつ非吸水化処理することができる。従って、乾燥に伴う石炭の揮発分の揮発が少なく、得られる燃料の発熱量も高いものとなる。さらに、処理温度が低いため、操業が容易となる。
【００３２】
本発明によると、このようにして改質された石炭から高濃度で高流動性のＣＷＭを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を行うのに適した装置の系統図である。
【図２】本発明方法を行うのに適した別の装置の系統図である。
【図３】本発明方法を行うのに適したさらに別の装置の系統図である。
【符号の説明】
１，１０，２０  ミル
３  真空パドルドライヤ
４，１３，２３  スチームエジェクタ
２，７，１１，１５  ロックホッパ
８，１６，２５  スラリータンク
１７  ガス化炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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