JPS5936191A - 炭素質物質の処理方法 - Google Patents
炭素質物質の処理方法Info
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- JPS5936191A JPS5936191A JP14556982A JP14556982A JPS5936191A JP S5936191 A JPS5936191 A JP S5936191A JP 14556982 A JP14556982 A JP 14556982A JP 14556982 A JP14556982 A JP 14556982A JP S5936191 A JPS5936191 A JP S5936191A
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、化学原料および燃料に適した炭化水素液体お
よびガスを生成するための、水素による炭素質物質の処
理方法に関する。さらに詳しくは、石炭等の固体の粉状
炭素質物質を加熱された水素と反応させた後、さらに水
蒸気共存下で反応させることにより、化学原料および燃
料としての炭化水素液体およびガスを高収率で生成させ
る炭素質原料の処理方法に関する。 石炭等の炭素質物質を原料として、化学原料および燃料
に適した炭化水素液体およびガスを生成せしめる各種の
方法が一般に周知である。その方法の一つとして米国特
許３．θ３θ、２９２号では、水素気流中で乾燥した石
炭粒子を約５０θ〜乙、θθθｐｓｉｇの全圧で、乙θ
Ｏ〜汽θθθ−℃の範囲に加熱することを含むプロセス
が述べられている。この方法では、水素と石炭粒子を混
合し、その混合物を外部から実質的にｇｔθ〜６θθ℃
に加熱するのであるが、この際数秒〜／分の比較的長い
反応時間を要するために２分解生成物の一部については
さらに水添分解を伴い、特にメタンの生成が著しく増加
し７、これにより水素消費率が増加するという欠点を有
する。 また前記特許の出願人であるｒフィルバーン・シー・シ
ュローダ−は特開昭３０−７５２０２号公報において、
水素と一酸化炭素気流中に水蒸気を共存させ、そのガス
中へ石炭粒子を導入し、／、θθθ〜タ、θθθｐｓｉ
の圧力で、７３０’Ｆ以上に加熱することにより１石炭
の水添分解と同時に改質反応による水素生成を同時に行
うことを述べている。しかしこの方法では、石炭の初期
分解において重要な水素分圧が水蒸気添加により低減し
、熱分解と同時に進行する縮重合による炭化反応が抑制
されず、有用な液化物の収率が低下する欠点がある。 一方、特開昭３￥−／３．２１，０．９号公報に於ては
、／、θθθ〜／、ｇ 、ｔθ℃に加熱した水素気流中
へ、粒状の石炭を導入し、実質的にｌθθ〜／、Ｏｊ
０℃の反応温度で、０．０２〜７秒の短時間での反応プ
ロセスが述べられている。この方法では、高温への急速
加熱を伴う短時間の石炭水添分解法であるため、その生
成物は比較的中質な炭化水素液体を主とするものであり
、化学原料あるいは付加価値の高い軽質燃料を得るため
には、さらに二次的な処理プロセスが必要である。 本発明者らは、石炭等の炭素質物質を水添分解し、有用
な化学原料および燃料に適
よびガスを生成するための、水素による炭素質物質の処
理方法に関する。さらに詳しくは、石炭等の固体の粉状
炭素質物質を加熱された水素と反応させた後、さらに水
蒸気共存下で反応させることにより、化学原料および燃
料としての炭化水素液体およびガスを高収率で生成させ
る炭素質原料の処理方法に関する。 石炭等の炭素質物質を原料として、化学原料および燃料
に適した炭化水素液体およびガスを生成せしめる各種の
方法が一般に周知である。その方法の一つとして米国特
許３．θ３θ、２９２号では、水素気流中で乾燥した石
炭粒子を約５０θ〜乙、θθθｐｓｉｇの全圧で、乙θ
Ｏ〜汽θθθ−℃の範囲に加熱することを含むプロセス
が述べられている。この方法では、水素と石炭粒子を混
合し、その混合物を外部から実質的にｇｔθ〜６θθ℃
に加熱するのであるが、この際数秒〜／分の比較的長い
反応時間を要するために２分解生成物の一部については
さらに水添分解を伴い、特にメタンの生成が著しく増加
し７、これにより水素消費率が増加するという欠点を有
する。 また前記特許の出願人であるｒフィルバーン・シー・シ
ュローダ−は特開昭３０−７５２０２号公報において、
水素と一酸化炭素気流中に水蒸気を共存させ、そのガス
中へ石炭粒子を導入し、／、θθθ〜タ、θθθｐｓｉ
の圧力で、７３０’Ｆ以上に加熱することにより１石炭
の水添分解と同時に改質反応による水素生成を同時に行
うことを述べている。しかしこの方法では、石炭の初期
分解において重要な水素分圧が水蒸気添加により低減し
、熱分解と同時に進行する縮重合による炭化反応が抑制
されず、有用な液化物の収率が低下する欠点がある。 一方、特開昭３￥−／３．２１，０．９号公報に於ては
、／、θθθ〜／、ｇ 、ｔθ℃に加熱した水素気流中
へ、粒状の石炭を導入し、実質的にｌθθ〜／、Ｏｊ
０℃の反応温度で、０．０２〜７秒の短時間での反応プ
ロセスが述べられている。この方法では、高温への急速
加熱を伴う短時間の石炭水添分解法であるため、その生
成物は比較的中質な炭化水素液体を主とするものであり
、化学原料あるいは付加価値の高い軽質燃料を得るため
には、さらに二次的な処理プロセスが必要である。 本発明者らは、石炭等の炭素質物質を水添分解し、有用
な化学原料および燃料に適
【７た炭化水素液体およびガ
スを生成する際の以−Ｅのような欠点を克服すべく、鋭
意検討を加えた結果。 （ａｌ予め所定温度に加熱された水素気流中へ、微細化
ｔ７た石炭等の粉状炭素質物質を添加分散させ（ｂ）
ｊ ００〜汽θθ０℃の温度範囲で、０．０７〜１０秒
間粉状炭素質物質な水添分解させた後（ｅ）水蒸気をそ
の容量比が１０〜７０パーセントになる様に反応ガス中
へ導入し、ｊｏｏ〜／、０００℃の温度範囲でさらにλ
〜６０秒間反応を継続する ことにより、有用な化学原料および燃料に適■７た炭化
水素液体およびガスを高収率で生成させ、同時に水素消
費率を低減させる経済的な方法を見いだしたものである
。 すなわち本発明によれば、予め加圧された水素を加熱し
、その気流中へ粉砕した石炭粒子を導入分数させて、石
炭粒子を急速に加熱分解させる第一の反応ゾーンと、さ
らにその反応ガス中に容量比が７０〜７θ係、好ましく
はコ０〜夕Ｏ％となる様に水蒸気を導入し、それらの混
合ガス中でさらに２〜６０秒間、好ましくは！〜λθ秒
間の水添分解反応を行う第二の反応ゾーンを設けること
により、有用な化学原料、特にベンゼン、トルエン、キ
シレンおよびエタン等の収率を向上させると同時に、メ
タンの生成を抑制し、かつ石炭の分解により生成した二
酸化炭素の水素化（式（１，１）、−酸化炭素のメタネ
ーション（式（２））％式％） （２） を抑制すること並びに次の式（３）（４）によるＣ＋ｔ
１２０ Ｃ：０ ＋ １１２ （３）Ｃｏ
＋Ｉ＋２０−→ｃｏ、＋ Ｈ２（４１水素生成を行わせ
ることにより、見かけの水素の消費率を減少させて経済
性を向」ニさせることができる。 本発明は、石炭等の固体の炭素質物質の加熱分解におい
て１分解収率な高めるためには高い水素分圧を保つこと
が必要であり、その−次生成物を分解して有用な生成物
を経済的に得るには、水蒸気を共存させることが有効で
あることを見いだし。 これを同一反応系内で同時に行うことを可能に［７たも
のである。 本発明は、石炭の急速加熱による水添分解反応と水蒸気
を導入した二次分解領域を連続して設けるものであり、
かつ各領域における又応時間を制限するため、その反応
器の形式は並行流のものが望ましく、その形状は例えば
反応管の一端から。 予め加熱された水素と石炭粒子を供給し、設定［また滞
在時間を経過した時点で、その側管より過熱スチームを
所定の割合で 導入し、同様に所定の反応時間を経過し
た時点で、反応管の出口に到達する様に設計できる。又
前記にかかわらず本発明の方法、条件を満足できる反応
器はすべて本発明に含まれることはもちろんである。 本発明によれば、石炭を所定温度に加熱し、反応を開始
するために、予め導入水素の一部もしくは全量を予熱す
る。その方法は、従来のヒーター加熱、もしくは導入水
素の一部燃焼、もしくはその組合わせ等の何れでもよい
。加熱水素と石炭粒子の反応温度は夕００〜／、０θθ
℃好ましくは６００−タθＯ℃である。高温ではメタン
への分解が進み、低温では石炭の反応が進行■７ない。 水素対石炭の導入比率は、その重量で０．／ ： ／な
いし／：／の範囲が良好である。石炭のフィード鰍。 反応温度などを考慮して、水素の予熱温度が決定される
。 末法で使用する水素は、たとえばチャーおよびまたは石
炭のガス化、ナフサおよび／またはメタンの改質等の任
意の工業源からのものが使用され、メタン、−酸化炭素
等の一部混入は差支えない、父使用する炭素質物質とし
ては、例えば石炭、亜炭、？Ｉ炭、泥炭、オイルシェー
ル、タールサンド。 タールピッチ等である。 これらを固体の状態で供給する場合は予め乾燥し、５０
０ミクロン以下、望ましくは１００ミクロン以下（／ｊ
Ｏメツシュ以下）に粉砕して使用する。 またこれらの炭素質物質に水素化分解に有効な触媒を使
用することもできる。 本発明によれば、前述の実質的に水素から成る反応ガス
中で石炭粒子の分解反応を行った後、その混合ガス中へ
水蒸気を導入し、さらに反応が継続される。その反応温
度は５００〜１０００℃特に乙θ０−９０θ℃の範囲が
好ましく、その温ＩＷを維持する様に水蒸気を過熱し２
て用いることもできる。又、添加すべき水蒸気の一部も
しくは全量を水として導入することもできる。反応圧力
は７０〜２００階個、好ましくは３θ〜／θθに針ｄで
、反応時間は水素雰囲気下での第１の反応ゾーンにおい
て０，０７〜／θ秒、好ましくは０．７〜２秒、水蒸気
を添加した第２の反応ゾーンでは２〜６０秒、好ましく
はｊ−２θ秒であり、これらは原料の炭素質物質の種類
と、要求する生成物の種類によって定められる。例えば
エタン等のガス状製品を目的とするか或いはベンゼン、
トルエン、キシレン等の軽質液状製品を目的とするかな
どにより、最適値を選定することができる。 反応の生成物は石炭のガス状および液状転化生成物の他
に、未反応の石炭、チャーおよび水素を含む。第λの反
応ゾーンからの反応生成物は、反応を停止させるために
６０θ℃以下、好ましくはｙ！Ｏθ℃以下に冷却される
。この方法としては、既存の間接熱交換器、水スプレー
および低温水素等のガスまたは種々の炭化水素液体のよ
うな冷却剤を用いることができる。 以下に実施例および比較例を示し、本発明の詳細な説明
する。尚、本実施例は本発明の一実施態様を示すもので
あり、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例／ 次Ｉ：示す組成を有する褐炭を１００メツシュ以−トに
粉砕、乾燥して使用した。 組成（乾燥基準） Ｃ： ｊ ５’ｉチ Ｉ】： ￥、夕％ Ｎ：（７，９％ Ｓ：３．３％ ０：２θ、２ス 灰分： ／ ／、ｇ％ ♂θθ℃に加熱した圧縮水素を供給石炭／ Ｋｑ当りθ
、ｔＫｑの割合で、内径、２２ミ’）、反応管長３メー
トルの電気ヒーター付反応管の」二部から連続的に供給
し７た。（第１図参照）反応温度、ｌ！′００℃、反応
圧カフ０に〜の条件で、７秒の反応時間経過後１反応管
の側管より過熱したスチーノ、を反り色；ガス中のスチ
ーム分圧が、２０チとなるよう（二加え５同一部度でさ
らに６秒の反応を継続させた。生成物をグθＯ℃に急速
冷却し、固体のチャーを分離した後、ガス状および液状
生成物を採取分析し、次の結果を得た。 反応収率（無水無灰茶亭） メタン ７２％ 二タン ／θチ ＣＯＢ チ ＧＯ２／２ 優 ベンゼン ハＩ トルエン ／係 軽質油（Ｂ、Ｐ、（グＯθ℃）／タチ 水素消費量 ２．ざ悌 （無水無灰石炭／θθに対［７て） 比較例／ 実施例と同一の石炭を用い、同一の反応装置を用いて、
スチームの導入を行わずに実施［７た。その反応条件は
、／θθ℃、２θにｙＡｙｌ−７秒の反応時間で行い、
その他の条件は実施例と同様である。 その結果を次に示す。 反応収率（無水無灰基準） メタン ２．！？チ ェタン ｊチ ＣＯ／、：２％ ＣＯ２００，５−憾 ベンゼン ７チ トルエン ０．７係 軽質油（Ｂ、Ｐ、 （グＯθ℃） ざチ水素消費率
夕、乙チ
スを生成する際の以−Ｅのような欠点を克服すべく、鋭
意検討を加えた結果。 （ａｌ予め所定温度に加熱された水素気流中へ、微細化
ｔ７た石炭等の粉状炭素質物質を添加分散させ（ｂ）
ｊ ００〜汽θθ０℃の温度範囲で、０．０７〜１０秒
間粉状炭素質物質な水添分解させた後（ｅ）水蒸気をそ
の容量比が１０〜７０パーセントになる様に反応ガス中
へ導入し、ｊｏｏ〜／、０００℃の温度範囲でさらにλ
〜６０秒間反応を継続する ことにより、有用な化学原料および燃料に適■７た炭化
水素液体およびガスを高収率で生成させ、同時に水素消
費率を低減させる経済的な方法を見いだしたものである
。 すなわち本発明によれば、予め加圧された水素を加熱し
、その気流中へ粉砕した石炭粒子を導入分数させて、石
炭粒子を急速に加熱分解させる第一の反応ゾーンと、さ
らにその反応ガス中に容量比が７０〜７θ係、好ましく
はコ０〜夕Ｏ％となる様に水蒸気を導入し、それらの混
合ガス中でさらに２〜６０秒間、好ましくは！〜λθ秒
間の水添分解反応を行う第二の反応ゾーンを設けること
により、有用な化学原料、特にベンゼン、トルエン、キ
シレンおよびエタン等の収率を向上させると同時に、メ
タンの生成を抑制し、かつ石炭の分解により生成した二
酸化炭素の水素化（式（１，１）、−酸化炭素のメタネ
ーション（式（２））％式％） （２） を抑制すること並びに次の式（３）（４）によるＣ＋ｔ
１２０ Ｃ：０ ＋ １１２ （３）Ｃｏ
＋Ｉ＋２０−→ｃｏ、＋ Ｈ２（４１水素生成を行わせ
ることにより、見かけの水素の消費率を減少させて経済
性を向」ニさせることができる。 本発明は、石炭等の固体の炭素質物質の加熱分解におい
て１分解収率な高めるためには高い水素分圧を保つこと
が必要であり、その−次生成物を分解して有用な生成物
を経済的に得るには、水蒸気を共存させることが有効で
あることを見いだし。 これを同一反応系内で同時に行うことを可能に［７たも
のである。 本発明は、石炭の急速加熱による水添分解反応と水蒸気
を導入した二次分解領域を連続して設けるものであり、
かつ各領域における又応時間を制限するため、その反応
器の形式は並行流のものが望ましく、その形状は例えば
反応管の一端から。 予め加熱された水素と石炭粒子を供給し、設定［また滞
在時間を経過した時点で、その側管より過熱スチームを
所定の割合で 導入し、同様に所定の反応時間を経過し
た時点で、反応管の出口に到達する様に設計できる。又
前記にかかわらず本発明の方法、条件を満足できる反応
器はすべて本発明に含まれることはもちろんである。 本発明によれば、石炭を所定温度に加熱し、反応を開始
するために、予め導入水素の一部もしくは全量を予熱す
る。その方法は、従来のヒーター加熱、もしくは導入水
素の一部燃焼、もしくはその組合わせ等の何れでもよい
。加熱水素と石炭粒子の反応温度は夕００〜／、０θθ
℃好ましくは６００−タθＯ℃である。高温ではメタン
への分解が進み、低温では石炭の反応が進行■７ない。 水素対石炭の導入比率は、その重量で０．／ ： ／な
いし／：／の範囲が良好である。石炭のフィード鰍。 反応温度などを考慮して、水素の予熱温度が決定される
。 末法で使用する水素は、たとえばチャーおよびまたは石
炭のガス化、ナフサおよび／またはメタンの改質等の任
意の工業源からのものが使用され、メタン、−酸化炭素
等の一部混入は差支えない、父使用する炭素質物質とし
ては、例えば石炭、亜炭、？Ｉ炭、泥炭、オイルシェー
ル、タールサンド。 タールピッチ等である。 これらを固体の状態で供給する場合は予め乾燥し、５０
０ミクロン以下、望ましくは１００ミクロン以下（／ｊ
Ｏメツシュ以下）に粉砕して使用する。 またこれらの炭素質物質に水素化分解に有効な触媒を使
用することもできる。 本発明によれば、前述の実質的に水素から成る反応ガス
中で石炭粒子の分解反応を行った後、その混合ガス中へ
水蒸気を導入し、さらに反応が継続される。その反応温
度は５００〜１０００℃特に乙θ０−９０θ℃の範囲が
好ましく、その温ＩＷを維持する様に水蒸気を過熱し２
て用いることもできる。又、添加すべき水蒸気の一部も
しくは全量を水として導入することもできる。反応圧力
は７０〜２００階個、好ましくは３θ〜／θθに針ｄで
、反応時間は水素雰囲気下での第１の反応ゾーンにおい
て０，０７〜／θ秒、好ましくは０．７〜２秒、水蒸気
を添加した第２の反応ゾーンでは２〜６０秒、好ましく
はｊ−２θ秒であり、これらは原料の炭素質物質の種類
と、要求する生成物の種類によって定められる。例えば
エタン等のガス状製品を目的とするか或いはベンゼン、
トルエン、キシレン等の軽質液状製品を目的とするかな
どにより、最適値を選定することができる。 反応の生成物は石炭のガス状および液状転化生成物の他
に、未反応の石炭、チャーおよび水素を含む。第λの反
応ゾーンからの反応生成物は、反応を停止させるために
６０θ℃以下、好ましくはｙ！Ｏθ℃以下に冷却される
。この方法としては、既存の間接熱交換器、水スプレー
および低温水素等のガスまたは種々の炭化水素液体のよ
うな冷却剤を用いることができる。 以下に実施例および比較例を示し、本発明の詳細な説明
する。尚、本実施例は本発明の一実施態様を示すもので
あり、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例／ 次Ｉ：示す組成を有する褐炭を１００メツシュ以−トに
粉砕、乾燥して使用した。 組成（乾燥基準） Ｃ： ｊ ５’ｉチ Ｉ】： ￥、夕％ Ｎ：（７，９％ Ｓ：３．３％ ０：２θ、２ス 灰分： ／ ／、ｇ％ ♂θθ℃に加熱した圧縮水素を供給石炭／ Ｋｑ当りθ
、ｔＫｑの割合で、内径、２２ミ’）、反応管長３メー
トルの電気ヒーター付反応管の」二部から連続的に供給
し７た。（第１図参照）反応温度、ｌ！′００℃、反応
圧カフ０に〜の条件で、７秒の反応時間経過後１反応管
の側管より過熱したスチーノ、を反り色；ガス中のスチ
ーム分圧が、２０チとなるよう（二加え５同一部度でさ
らに６秒の反応を継続させた。生成物をグθＯ℃に急速
冷却し、固体のチャーを分離した後、ガス状および液状
生成物を採取分析し、次の結果を得た。 反応収率（無水無灰茶亭） メタン ７２％ 二タン ／θチ ＣＯＢ チ ＧＯ２／２ 優 ベンゼン ハＩ トルエン ／係 軽質油（Ｂ、Ｐ、（グＯθ℃）／タチ 水素消費量 ２．ざ悌 （無水無灰石炭／θθに対［７て） 比較例／ 実施例と同一の石炭を用い、同一の反応装置を用いて、
スチームの導入を行わずに実施［７た。その反応条件は
、／θθ℃、２θにｙＡｙｌ−７秒の反応時間で行い、
その他の条件は実施例と同様である。 その結果を次に示す。 反応収率（無水無灰基準） メタン ２．！？チ ェタン ｊチ ＣＯ／、：２％ ＣＯ２００，５−憾 ベンゼン ７チ トルエン ０．７係 軽質油（Ｂ、Ｐ、 （グＯθ℃） ざチ水素消費率
夕、乙チ
第一図は、本発明方法を実施するための装置の一例を示
すブロック流れ図である。 １ 石炭供給器 ２ 水素子熱器 ３ 反応器 ４ チャー分離器 ５ 冷却器 ６ 液状生成物回収器 特許出願人 旭化成工業株式会社
すブロック流れ図である。 １ 石炭供給器 ２ 水素子熱器 ３ 反応器 ４ チャー分離器 ５ 冷却器 ６ 液状生成物回収器 特許出願人 旭化成工業株式会社
Claims (3)
- （１） 粉状炭素質物質を水素化によって炭化水素液
体およびガスを生成する処理方法において゛（ａ）予め
加熱された水素の気流中へ微細化した粉状炭素質物質を
添加分散させ （ｂ） ｔθθ〜／θθθ℃の温度範囲でＯ９θ／〜／
θ秒間粉状炭素質物債を水添分解させた後（Ｃ）水蒸気
をその容獣比が７θ〜２θパーセントになる様に反応ガ
ス中へ導入し、５００〜７０００℃の温度範囲でさらに
２〜６０秒間反応を継続することを特徴とする炭素質物
質の処理方法 - （２）粉状炭素質物質が約５００ミクロン以下の石炭で
あることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の炭素
質物質の処理方法 - （３） 反応圧力が／θ〜２００ Ｋｆ／ｉであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲＠７項記載の炭素質物質
の処理方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14556982A JPS5936191A (ja) | 1982-08-24 | 1982-08-24 | 炭素質物質の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14556982A JPS5936191A (ja) | 1982-08-24 | 1982-08-24 | 炭素質物質の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5936191A true JPS5936191A (ja) | 1984-02-28 |
| JPH0410516B2 JPH0410516B2 (ja) | 1992-02-25 |
Family
ID=15388143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14556982A Granted JPS5936191A (ja) | 1982-08-24 | 1982-08-24 | 炭素質物質の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5936191A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5075202A (ja) * | 1973-11-01 | 1975-06-20 | ||
| JPS52142703A (en) * | 1976-05-24 | 1977-11-28 | Rockwell International Corp | Hydrogenation of coal |
| JPS5479235A (en) * | 1977-11-08 | 1979-06-25 | Coal Industry Patents Ltd | Coal treating method |
-
1982
- 1982-08-24 JP JP14556982A patent/JPS5936191A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5075202A (ja) * | 1973-11-01 | 1975-06-20 | ||
| JPS52142703A (en) * | 1976-05-24 | 1977-11-28 | Rockwell International Corp | Hydrogenation of coal |
| JPS5479235A (en) * | 1977-11-08 | 1979-06-25 | Coal Industry Patents Ltd | Coal treating method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0410516B2 (ja) | 1992-02-25 |
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