无灰煤的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于从煤中除去灰分而得到无灰煤的无灰煤制造方法。
【背景技术】
[0002]专利文献I中公开有一种无灰煤的制造方法。在该制造方法中，是将燃料煤中混合有粘结煤的煤原料与溶剂混合而调制浆料，加热所得到的浆料，萃取可溶于溶剂的煤成分，通过重力沉降法，由萃取了煤成分的浆料对含有可溶于溶剂的煤成分的溶液、和含有不溶于溶剂的煤成分的固体成分浓缩液进行分离，从分离出的溶液中分离溶剂而得到无灰煤。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本国特开2009-227718号公报
[0006]可是，在无灰煤的制造过程中，除了作为最终制品的无灰煤以外，作为副产品还制造出萃余煤。该萃余煤与无灰煤和炼焦煤相比，因为灰分浓度高，所以作为燃料的市场价值不及无灰煤。
[0007]另外，在无灰煤的制造过程中，需要加热浆料的机构。作为一般的流体的加热机构，已知有电热器、载热器(原文:熱媒t 一夕)、感应传热式加热炉、燃气加热炉，燃油加热炉等。
[0008]但是，电热器和载热器，不适合无灰煤的制造程序和大容量加热。另外，感应传热式加热炉，设备成本高，难以适用于大容量加热。在这一点上，燃气加热炉和燃油加热炉虽然适合无灰煤的制造程序和大容量加热，但是存在燃料成本高这样的问题。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于，提供一种可以抑制无灰煤的制造所需的运营成本的无灰煤的制造方法。
[0010]本发明的无灰煤的制造方法，其特征在于，具备如下工序:混合煤和溶剂而得到浆料的浆料调制工序；加热所述浆料而萃取可溶于溶剂的煤成分的萃取工序；将经由所述萃取工序得到的浆料分离成溶解有可溶于溶剂的煤成分的溶液、和不溶于溶剂的煤成分浓缩的固体成分浓缩液的分离工序；从经由所述分离工序分离出的溶液中蒸发分离溶剂而得到无灰煤的无灰煤取得工序；从经由所述分离工序分离出的固体成分浓缩液中蒸发分离溶剂而得到萃余煤的萃余煤取得工序，使用所述萃余煤作为由所述浆料调制工序得到的所述浆料的加热用的燃料。
[0011]根据本发明的无灰煤的制造方法，能够抑制无灰煤的制造所需的运营成本。
【附图说明】
[0012]图1是无灰煤制造设备的模式图。
【具体实施方式】
[0013]以下，一边参照附图，一边对于本发明优选的实施方式进行说明。
[0014](无灰煤的制造方法)
[0015]用于本实施方式的无灰煤的制造方法的无灰煤制造设备100，如图1所示，从无灰煤(HPC)制造工序的上游侧起，按顺序具备煤斗I ?溶剂罐2、浆料调制槽3、输送栗4、预热器5、萃取槽6、重力沉降槽7、过滤单元8、溶剂分离器9.10、干燥器11、和加湿器12。
[0016]无灰煤的制造方法具有浆料调制工序、萃取工序、分离工序、无灰煤取得工序和萃余煤取得工序。以下，对于各工序进行说明。还有，在本制造方法中，对于作为原料的煤没有特别限制，可以使用萃取率高的烟煤，也可以使用更廉价的高灰煤(次烟煤、褐煤)。另夕卜，所谓无灰煤，是指灰分为5重量％以下，优选为3重量％以下的煤。
[0017](浆料调制工序)
[0018]浆料调制工序是混合煤和溶剂而调制浆料的工序。该浆料调制工序，在图1中，由浆料调制槽3实施。作为原料的煤从煤斗I被投入浆料调制槽3中，并且从溶剂罐2向浆料调制槽3投入溶剂。投入到浆料调制槽3的煤和溶剂，被搅拌机3a混合而成为由煤和溶剂构成的浆料。
[0019]煤对于溶剂的混合比率，例如，以干煤标准计为10?50重量％，更优选为20?35
重量％。
[0020](萃取工序)
[0021]萃取工序是加热经由浆料调制工序得到的浆料，萃取(使之溶解于溶剂)可溶于溶剂的煤成分的工序。该萃取工序在图1中，由预热器5和萃取槽6实施。该萃取工序包括由预热器5加热浆料的预热阶段。由浆料调制槽3调制的浆料，被输送栗4供给到预热器5，被加热至既定温度后，被供给到萃取槽6，一边由搅拌机6a搅拌，一边以既定温度保持而进行萃取。在此，在萃取槽6中，萃取可溶于溶剂的煤成分时会产生气体。该气体由CH4、C2H4, C2H6, C3H8, C4H10, H2, CO等构成，有高达8000kcal/kg左右的发热量。因此，该气体作为后述的萃余煤的辅助燃料，被用于预热器5的燃料。
[0022]加热混合煤和溶剂所得到的浆料而萃取可溶于溶剂的煤成分时，对于煤拥有大的溶解力的溶媒，大部分情况下，是将芳香族溶剂(供氢性或非供氢性的溶剂)与煤混合，对其加热，萃取煤中的有机成分。
[0023]非供氢性溶剂，主要是从煤的干馏生成物中精炼出的、以双环芳香族为主的作为溶剂的煤衍生物。该非供氢性溶剂在加热状态下仍稳定，与煤的亲和性优异，因此萃取到溶剂中的可溶成分(在此为煤成分)的比例(以下，也称为萃取率)高，另外，是可以很容易地通过蒸馏等的方法回收的溶剂。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。
[0024]还有，上述的说明中，阐述的是以非供氢性化合物作为溶剂使用的情况，但是作为溶剂，当然也可以使用以四氢萘为代表的供氢性的化合物(含煤液化油)。使用供氢性溶剂时，无灰煤的收率提高。
[0025]另外，溶剂的沸点没有特别限制。从萃取工序和分离工序中的压力降低、萃取工序中的萃取率、无灰煤取得工序等之中的溶剂回收率等观点出发，例如，优选使用沸点为180?300°C，特别是240?280°C的溶剂。
[0026]萃取工序中的浆料的加热温度，只要是溶剂可溶成分能够溶解，便不特别加以限制，从溶剂可溶成分的充分溶解和萃取率提高的观点出发，例如，为300?420°C，更优选为360 ?400。。。
[0027]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提高的观点出发，例如，为10?60分钟。加热时间在图1中，是在预热器5和萃取槽6中加热的合计时间。
[0028]还有，萃取工序在氮等不活泼气体的存在下进行。萃取槽6内的压力，虽然也根据萃取时的温度和使用的溶剂的蒸气压有所不同，但优选为1.0?2.0MPa。萃取槽6内的压力比溶剂的蒸气压低时，溶剂挥发而无法限制在液相，不能进行萃取。为了使溶剂限于液相，需要比溶剂的蒸气压更高的压力。另一方面，若压力过高，则机器的成本、运转成本变高，是不经济的。
[0029](分离工序)
[0030]分离工序是将经由萃取工序得到的浆料，通过重力沉降法，分离成溶解有可溶于溶剂的煤成分的溶液、和不溶于溶剂的煤成分(溶剂不溶成分，例如灰分)浓缩的固体成分浓缩液(溶剂不溶成分浓缩液)的工序。该分离工序在图1中，由重力沉降槽7实施。由萃取工序得到的浆料，在重力沉降槽7内，在重力作用下，被分离成作为溶液的上清液，和固体成分浓缩液。重力沉降槽7的上部的上清液，根据需要经过过滤单元8，被排出到溶剂分离器9，同时，沉降到重力沉降槽7的下部的固体成分浓缩液被排出到溶剂分离器10。
[0031]重力沉降法是通过将浆料保持在槽内，利用重力来使溶剂不溶成分沉降、分离的方法。比重比溶解有可溶于溶剂的煤成分的溶液大的溶剂不溶成分(例如灰分)，在因重力而沉降到重力沉降槽7的下部。通过一边向槽内连续地供给浆料，一边从上部连续地的排出上清液，从下部连续地排出固体成分浓缩液，从而可以进行连续的分离处理。
[0032]重力沉降槽7内为了防止从煤中溶出的溶剂可溶成分的再析出，优选预先保温(或加热)或加压。保温(加热)温度例如为300?380°C，槽内压力，例如为1.0?3.0MPa0
[0033]还有，作为从经由萃取工序得到的浆料中，分离含有溶解于溶剂的煤成分的溶液的方法，除了重力沉降法以外，还有过滤法、离心分离法等。
[0034](无灰煤取得工序)
[0035]无灰煤取得工序是从经由分离工序分离出的溶液(上清液)中蒸发分离溶剂而得到无灰煤(HPC)的工序。该无灰煤取得工序，在图1中，由溶剂分离器9实施。由重力沉降槽7分离的溶液，经过滤单元8过滤后，被供给到溶剂分离器9，在溶剂分离器9内从上清液中蒸发分离溶剂。在此，溶剂从溶液的蒸发分离，优选在氮等的不活泼气体的存在下进行。在本实施方式中，在导入到溶剂分离器9内的氮气中将溶剂从溶液中蒸发分离。
[0036]从溶液(上清液)中分离溶剂的方法，能够使用一般的蒸馏法、蒸发法等。由溶剂分离器9分离的溶剂，返回溶剂罐2，被循环重复使用。还有，优选循环使用溶剂，但并不是必须如此(在后述的萃余煤取得工序中也同样)。从上清液中分离溶剂，能够得到实质上不含灰分的无灰煤(HPC)。
[0037]无灰煤，几乎不含灰分，毫无水分，显示出比炼焦煤更高的放热量。此外，作为炼铁用焦炭的原料特别重要的品质，即软化熔融性(流动性)得到大幅改善，即使炼焦煤不具有软化熔融性，所得到的无灰煤(HPC)也具有良好的软化熔融性。因此，无灰煤例如能够作为焦炭原料的混煤使用。另外，几乎不含灰分的无灰煤，因为燃烧效率高且能够减少煤灰的发生，所以，作为利用燃气涡轮燃烧的高效率复合发