無(wú)灰煤的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于從煤中除去灰分而得到無(wú)灰煤的無(wú)灰煤制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)有一種無(wú)灰煤的制造方法。在該制造方法中，是將燃料煤中混合有粘結(jié)煤的煤原料與溶劑混合而調(diào)制漿料，加熱所得到的漿料，萃取可溶于溶劑的煤成分，通過(guò)重力沉降法，由萃取了煤成分的漿料對(duì)含有可溶于溶劑的煤成分的溶液、和含有不溶于溶劑的煤成分的固體成分濃縮液進(jìn)行分離，從分離出的溶液中分離溶劑而得到無(wú)灰煤。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0005]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本國(guó)特開(kāi)2009-227718號(hào)公報(bào)
[0006]可是，在無(wú)灰煤的制造過(guò)程中，除了作為最終制品的無(wú)灰煤以外，作為副產(chǎn)品還制造出萃余煤。該萃余煤與無(wú)灰煤和煉焦煤相比，因?yàn)榛曳譂舛雀撸宰鳛槿剂系氖袌?chǎng)價(jià)值不及無(wú)灰煤。
[0007]另外，在無(wú)灰煤的制造過(guò)程中，需要加熱漿料的機(jī)構(gòu)。作為一般的流體的加熱機(jī)構(gòu)，已知有電熱器、載熱器(原文:熱媒t 一夕)、感應(yīng)傳熱式加熱爐、燃?xì)饧訜釥t，燃油加熱爐等。
[0008]但是，電熱器和載熱器，不適合無(wú)灰煤的制造程序和大容量加熱。另外，感應(yīng)傳熱式加熱爐，設(shè)備成本高，難以適用于大容量加熱。在這一點(diǎn)上，燃?xì)饧訜釥t和燃油加熱爐雖然適合無(wú)灰煤的制造程序和大容量加熱，但是存在燃料成本高這樣的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于，提供一種可以抑制無(wú)灰煤的制造所需的運(yùn)營(yíng)成本的無(wú)灰煤的制造方法。
[0010]本發(fā)明的無(wú)灰煤的制造方法，其特征在于，具備如下工序:混合煤和溶劑而得到漿料的漿料調(diào)制工序；加熱所述漿料而萃取可溶于溶劑的煤成分的萃取工序；將經(jīng)由所述萃取工序得到的漿料分離成溶解有可溶于溶劑的煤成分的溶液、和不溶于溶劑的煤成分濃縮的固體成分濃縮液的分離工序；從經(jīng)由所述分離工序分離出的溶液中蒸發(fā)分離溶劑而得到無(wú)灰煤的無(wú)灰煤取得工序；從經(jīng)由所述分離工序分離出的固體成分濃縮液中蒸發(fā)分離溶劑而得到萃余煤的萃余煤取得工序，使用所述萃余煤作為由所述漿料調(diào)制工序得到的所述漿料的加熱用的燃料。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的無(wú)灰煤的制造方法，能夠抑制無(wú)灰煤的制造所需的運(yùn)營(yíng)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是無(wú)灰煤制造設(shè)備的模式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下，一邊參照附圖，一邊對(duì)于本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0014](無(wú)灰煤的制造方法)
[0015]用于本實(shí)施方式的無(wú)灰煤的制造方法的無(wú)灰煤制造設(shè)備100，如圖1所示，從無(wú)灰煤(HPC)制造工序的上游側(cè)起，按順序具備煤斗I ?溶劑罐2、漿料調(diào)制槽3、輸送栗4、預(yù)熱器5、萃取槽6、重力沉降槽7、過(guò)濾單元8、溶劑分離器9.10、干燥器11、和加濕器12。
[0016]無(wú)灰煤的制造方法具有漿料調(diào)制工序、萃取工序、分離工序、無(wú)灰煤取得工序和萃余煤取得工序。以下，對(duì)于各工序進(jìn)行說(shuō)明。還有，在本制造方法中，對(duì)于作為原料的煤沒(méi)有特別限制，可以使用萃取率高的煙煤，也可以使用更廉價(jià)的高灰煤(次煙煤、褐煤)。另夕卜，所謂無(wú)灰煤，是指灰分為5重量％以下，優(yōu)選為3重量％以下的煤。
[0017](漿料調(diào)制工序)
[0018]漿料調(diào)制工序是混合煤和溶劑而調(diào)制漿料的工序。該漿料調(diào)制工序，在圖1中，由漿料調(diào)制槽3實(shí)施。作為原料的煤從煤斗I被投入漿料調(diào)制槽3中，并且從溶劑罐2向漿料調(diào)制槽3投入溶劑。投入到漿料調(diào)制槽3的煤和溶劑，被攪拌機(jī)3a混合而成為由煤和溶劑構(gòu)成的漿料。
[0019]煤對(duì)于溶劑的混合比率，例如，以干煤標(biāo)準(zhǔn)計(jì)為10?50重量％，更優(yōu)選為20?35
重量％。
[0020](萃取工序)
[0021]萃取工序是加熱經(jīng)由漿料調(diào)制工序得到的漿料，萃取(使之溶解于溶劑)可溶于溶劑的煤成分的工序。該萃取工序在圖1中，由預(yù)熱器5和萃取槽6實(shí)施。該萃取工序包括由預(yù)熱器5加熱漿料的預(yù)熱階段。由漿料調(diào)制槽3調(diào)制的漿料，被輸送栗4供給到預(yù)熱器5，被加熱至既定溫度后，被供給到萃取槽6，一邊由攪拌機(jī)6a攪拌，一邊以既定溫度保持而進(jìn)行萃取。在此，在萃取槽6中，萃取可溶于溶劑的煤成分時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣體。該氣體由CH4、C2H4, C2H6, C3H8, C4H10, H2, CO等構(gòu)成，有高達(dá)8000kcal/kg左右的發(fā)熱量。因此，該氣體作為后述的萃余煤的輔助燃料，被用于預(yù)熱器5的燃料。
[0022]加熱混合煤和溶劑所得到的漿料而萃取可溶于溶劑的煤成分時(shí)，對(duì)于煤擁有大的溶解力的溶媒，大部分情況下，是將芳香族溶劑(供氫性或非供氫性的溶劑)與煤混合，對(duì)其加熱，萃取煤中的有機(jī)成分。
[0023]非供氫性溶劑，主要是從煤的干餾生成物中精煉出的、以雙環(huán)芳香族為主的作為溶劑的煤衍生物。該非供氫性溶劑在加熱狀態(tài)下仍穩(wěn)定，與煤的親和性?xún)?yōu)異，因此萃取到溶劑中的可溶成分(在此為煤成分)的比例(以下，也稱(chēng)為萃取率)高，另外，是可以很容易地通過(guò)蒸餾等的方法回收的溶劑。作為非供氫性溶劑的主要成分，可列舉作為雙環(huán)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(cè)鏈的萘類(lèi)、蒽類(lèi)、芴類(lèi)，另外還包含其中具有聯(lián)苯和長(zhǎng)鏈脂肪族側(cè)鏈的烷基苯。
[0024]還有，上述的說(shuō)明中，闡述的是以非供氫性化合物作為溶劑使用的情況，但是作為溶劑，當(dāng)然也可以使用以四氫萘為代表的供氫性的化合物(含煤液化油)。使用供氫性溶劑時(shí)，無(wú)灰煤的收率提高。
[0025]另外，溶劑的沸點(diǎn)沒(méi)有特別限制。從萃取工序和分離工序中的壓力降低、萃取工序中的萃取率、無(wú)灰煤取得工序等之中的溶劑回收率等觀點(diǎn)出發(fā)，例如，優(yōu)選使用沸點(diǎn)為180?300°C，特別是240?280°C的溶劑。
[0026]萃取工序中的漿料的加熱溫度，只要是溶劑可溶成分能夠溶解，便不特別加以限制，從溶劑可溶成分的充分溶解和萃取率提高的觀點(diǎn)出發(fā)，例如，為300?420°C，更優(yōu)選為360 ?400。。。
[0027]另外，加熱時(shí)間(萃取時(shí)間)也沒(méi)有特別限制，但從充分的溶解和萃取率提高的觀點(diǎn)出發(fā)，例如，為10?60分鐘。加熱時(shí)間在圖1中，是在預(yù)熱器5和萃取槽6中加熱的合計(jì)時(shí)間。
[0028]還有，萃取工序在氮等不活潑氣體的存在下進(jìn)行。萃取槽6內(nèi)的壓力，雖然也根據(jù)萃取時(shí)的溫度和使用的溶劑的蒸氣壓有所不同，但優(yōu)選為1.0?2.0MPa。萃取槽6內(nèi)的壓力比溶劑的蒸氣壓低時(shí)，溶劑揮發(fā)而無(wú)法限制在液相，不能進(jìn)行萃取。為了使溶劑限于液相，需要比溶劑的蒸氣壓更高的壓力。另一方面，若壓力過(guò)高，則機(jī)器的成本、運(yùn)轉(zhuǎn)成本變高，是不經(jīng)濟(jì)的。
[0029](分離工序)
[0030]分離工序是將經(jīng)由萃取工序得到的漿料，通過(guò)重力沉降法，分離成溶解有可溶于溶劑的煤成分的溶液、和不溶于溶劑的煤成分(溶劑不溶成分，例如灰分)濃縮的固體成分濃縮液(溶劑不溶成分濃縮液)的工序。該分離工序在圖1中，由重力沉降槽7實(shí)施。由萃取工序得到的漿料，在重力沉降槽7內(nèi)，在重力作用下，被分離成作為溶液的上清液，和固體成分濃縮液。重力沉降槽7的上部的上清液，根據(jù)需要經(jīng)過(guò)過(guò)濾單元8，被排出到溶劑分離器9，同時(shí)，沉降到重力沉降槽7的下部的固體成分濃縮液被排出到溶劑分離器10。
[0031]重力沉降法是通過(guò)將漿料保持在槽內(nèi)，利用重力來(lái)使溶劑不溶成分沉降、分離的方法。比重比溶解有可溶于溶劑的煤成分的溶液大的溶劑不溶成分(例如灰分)，在因重力而沉降到重力沉降槽7的下部。通過(guò)一邊向槽內(nèi)連續(xù)地供給漿料，一邊從上部連續(xù)地的排出上清液，從下部連續(xù)地排出固體成分濃縮液，從而可以進(jìn)行連續(xù)的分離處理。
[0032]重力沉降槽7內(nèi)為了防止從煤中溶出的溶劑可溶成分的再析出，優(yōu)選預(yù)先保溫(或加熱)或加壓。保溫(加熱)溫度例如為300?380°C，槽內(nèi)壓力，例如為1.0?3.0MPa0
[0033]還有，作為從經(jīng)由萃取工序得到的漿料中，分離含有溶解于溶劑的煤成分的溶液的方法，除了重力沉降法以外，還有過(guò)濾法、離心分離法等。
[0034](無(wú)灰煤取得工序)
[0035]無(wú)灰煤取得工序是從經(jīng)由分離工序分離出的溶液(上清液)中蒸發(fā)分離溶劑而得到無(wú)灰煤(HPC)的工序。該無(wú)灰煤取得工序，在圖1中，由溶劑分離器9實(shí)施。由重力沉降槽7分離的溶液，經(jīng)過(guò)濾單元8過(guò)濾后，被供給到溶劑分離器9，在溶劑分離器9內(nèi)從上清液中蒸發(fā)分離溶劑。在此，溶劑從溶液的蒸發(fā)分離，優(yōu)選在氮等的不活潑氣體的存在下進(jìn)行。在本實(shí)施方式中，在導(dǎo)入到溶劑分離器9內(nèi)的氮?dú)庵袑⑷軇娜芤褐姓舭l(fā)分離。
[0036]從溶液(上清液)中分離溶劑的方法，能夠使用一般的蒸餾法、蒸發(fā)法等。由溶劑分離器9分離的溶劑，返回溶劑罐2，被循環(huán)重復(fù)使用。還有，優(yōu)選循環(huán)使用溶劑，但并不是必須如此(在后述的萃余煤取得工序中也同樣)。從上清液中分離溶劑，能夠得到實(shí)質(zhì)上不含灰分的無(wú)灰煤(HPC)。
[0037]無(wú)灰煤，幾乎不含灰分，毫無(wú)水分，顯示出比煉焦煤更高的放熱量。此外，作為煉鐵用焦炭的原料特別重要的品質(zhì)，即軟化熔融性(流動(dòng)性)得到大幅改善，即使煉焦煤不具有軟化熔融性，所得到的無(wú)灰煤(HPC)也具有良好的軟化熔融性。因此，無(wú)灰煤例如能夠作為焦炭原料的混煤使用。另外，幾乎不含灰分的無(wú)灰煤，因?yàn)槿紵矢咔夷軌驕p少煤灰的發(fā)生，所以，作為利用燃?xì)鉁u輪燃燒的高效率復(fù)合發(fā)