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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023174408
(43)【公開日】2023-12-07
(54)【発明の名称】無灰炭の製造方法及び無灰炭の製造装置
(51)【国際特許分類】
C10L 5/00 20060101AFI20231130BHJP
【ＦＩ】
C10L5/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022087262
(22)【出願日】2022-05-27
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発 法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構、 「環境調和型プロセス技術の 開発／水素還元等プロセス技術の（フェーズ ＩＩ －ＳＴＥＰ１）」委託事 －ＳＴＥＰ１）」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000001199
【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所
(71)【出願人】
【識別番号】504132272
【氏名又は名称】国立大学法人京都大学
(74)【代理人】
【識別番号】100159499
【弁理士】
【氏名又は名称】池田 義典
(74)【代理人】
【識別番号】100120329
【弁理士】
【氏名又は名称】天野 一規
(74)【代理人】
【識別番号】100159581
【弁理士】
【氏名又は名称】藤本 勝誠
(74)【代理人】
【識別番号】100106264
【弁理士】
【氏名又は名称】石田 耕治
(72)【発明者】
【氏名】堺 康爾
(72)【発明者】
【氏名】蘆田 隆一
(72)【発明者】
【氏名】木村 文乃
【テーマコード（参考）】
4H015
【Ｆターム（参考）】
4H015AA10
4H015AB01
4H015BA01
4H015BA08
4H015BA11
4H015BB03
4H015BB09
4H015BB10
4H015BB12
4H015CB01
(57)【要約】
【課題】本発明は、蒸発分離される溶剤中の無灰炭を抑制することができる無灰炭の製造方法及び無灰炭の製造装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の一態様に係る無灰炭の製造方法は石炭及び溶剤を混合してスラリーを調製する調製工程と、上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出工程と、上記溶出工程で上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離工程と、上記分離工程で分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程とを備え、上記蒸発工程を、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行う。
【選択図】図２
【解決手段】本発明の一態様に係る無灰炭の製造方法は石炭及び溶剤を混合してスラリーを調製する調製工程と、上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出工程と、上記溶出工程で上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離工程と、上記分離工程で分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程とを備え、上記蒸発工程を、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行う。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
石炭及び溶剤を混合してスラリーを調製する調製工程と、
上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出工程と、
上記溶出工程で上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離工程と、
上記分離工程で分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程と
を備え、
上記蒸発工程を、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行う無灰炭の製造方法。
上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出工程と、
上記溶出工程で上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離工程と、
上記分離工程で分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程と
を備え、
上記蒸発工程を、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行う無灰炭の製造方法。
【請求項2】
上記ガスが二酸化炭素からなる請求項１に記載の無灰炭の製造方法。
【請求項3】
上記調製工程及び上記溶出工程の少なくとも一方で、上記溶剤との混合後の上記石炭を昇温する請求項１又は請求項２に記載の無灰炭の製造方法。
【請求項4】
石炭及び溶剤を混合してスラリーを調製する調製部と、
上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出部と、
上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離部と、
分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発部と
を備え、
上記蒸発部が、上記溶剤を蒸発させて無灰炭を得るための蒸発器と、この蒸発器に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給器とを有する無灰炭の製造装置。
上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出部と、
上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離部と、
分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発部と
を備え、
上記蒸発部が、上記溶剤を蒸発させて無灰炭を得るための蒸発器と、この蒸発器に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給器とを有する無灰炭の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無灰炭の製造方法及び無灰炭の製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
高炉用コークス等の製鉄用コークスとして、高強度のコークスが使用されている。高強度のコークスを得る場合、原料石炭としては、従来粘結性の高い、いわゆる強粘結炭が使用されている。しかしながら、強粘結炭は比較的高価であるため、今日では、強粘結炭の使用量を少なくする技術が検討されている。
【0003】
強粘結炭の使用量を抑制しつつ、高強度のコークスを得ることができる原料炭として、無灰炭を使用する試みがなされている。この無灰炭を製造する方法として、例えば特許文献１には、予めペースト化した石炭と溶剤とを混合してスラリーを得て、このスラリーを、上記石炭の溶剤可溶成分が上記溶剤中に溶出した溶液と、上記石炭の溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液とに分離し、上記溶液中の上記溶剤を蒸発分離して無灰炭を得る方法が提案されている（特開２０１６－０５６２８２号公報）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－０５６２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１の製造方法では、上記溶液中の上記溶剤を蒸発分離して上記溶剤可溶成分を析出させることで無灰炭を得ている。この製造方法によると、上記溶剤可溶成分の一部が、無灰炭として析出する前に上記溶剤と共に蒸発することがある。無灰炭をより効率的に製造するには、蒸発分離される上記溶剤中に上記溶剤可溶成分が含まれることを抑制することが望まれる。
【0006】
このような事情に鑑みて、本発明は、蒸発分離される溶剤中に石炭の溶剤可溶成分が含まれることを抑制できる無灰炭の製造方法及び無灰炭の製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する本発明の一態様に係る無灰炭の製造方法は、石炭及び溶剤を混合してスラリーを調製する調製工程と、上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出工程と、上記溶出工程で上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離工程と、上記分離工程で分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程とを備え、上記蒸発工程を、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行う。
【0008】
上記課題を解決する本発明の別の一態様に係る無灰炭の製造装置は、石炭及び溶剤を混合してスラリーを調製する調製部と、上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出部と、上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離部と、分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発部とを備え、上記蒸発部が、上記溶剤を蒸発させて無灰炭を得るための蒸発器と、この蒸発器に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給器とを有する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の無灰炭の製造方法及び無灰炭の製造装置は、蒸発分離される溶剤中に石炭の溶剤可溶成分が含まれることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の一態様に係る無灰炭の製造方法は、石炭及び溶剤を混合してスラリーを調製する調製工程と、上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出工程と、上記溶出工程で上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離工程と、上記分離工程で分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程とを備え、上記蒸発工程を、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行う。
【0012】
当該無灰炭の製造方法は、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で上記蒸発工程を行う。このため、上記溶液中における上記石炭の溶剤可溶成分は、僅かに酸化され、蒸発分離される上記溶剤中に含まれることが抑制される。
【0013】
上記ガスが二酸化炭素からなることが好ましい。このようにすることで、上記溶剤可溶成分は、酸化が促進され、上記溶剤中に含まれることがより抑制される。
【0014】
上記調製工程及び上記溶出工程の少なくとも一方で、上記溶剤との混合後の上記石炭を昇温することが好ましい。このようにすることで、上記溶出工程における上記石炭の溶剤可溶成分の溶出を容易に行うことができる。
【0015】
本発明の別の一態様に係る無灰炭の製造装置は、石炭及び溶剤を混合してスラリーを調製する調製部と、上記スラリーの上記溶剤中に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出部と、上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離部と、分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発部とを備え、上記蒸発部が、上記溶剤を蒸発させて無灰炭を得るための蒸発器と、この蒸発器に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給器とを有する。
【0016】
当該無灰炭の製造装置は、上記溶剤を蒸発分離する蒸発器に二酸化炭素を含むガスを供給するガス供給器を有する。このため、上記溶剤の蒸発分離を二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行うことができ、上記溶剤可溶成分が蒸発分離される上記溶剤中に含まれることを抑制できる。
【0017】
［発明を実施するための形態の詳細］
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。なお、本明細書に記載の数値については、記載された上限値と下限値とを任意に組み合わせることが可能である。本明細書では、組み合わせ可能な上限値から下限値までの数値範囲が好適な範囲として全て記載されているものとする。また、当該無灰炭の製造装置を示す図は、各構成（各部材）を概念的又は模式的に示したものであって、実際の構成の形状、縮尺等は異なる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。なお、本明細書に記載の数値については、記載された上限値と下限値とを任意に組み合わせることが可能である。本明細書では、組み合わせ可能な上限値から下限値までの数値範囲が好適な範囲として全て記載されているものとする。また、当該無灰炭の製造装置を示す図は、各構成（各部材）を概念的又は模式的に示したものであって、実際の構成の形状、縮尺等は異なる。
【0018】
［第一実施形態］
＜無灰炭の製造装置＞
本発明の一実施形態である無灰炭の製造装置１（以下、「製造装置１」ともいう）は、図１で示すように、石炭ＣＲ及び溶剤Ｔを混合してスラリーＹを調製する調製部２と、上記スラリーＹにおける上記溶剤Ｔに石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶出させる溶出部３と、上記溶剤可溶成分が上記溶剤Ｔに溶出した溶液Ｌを上記スラリーＹから分離する分離部４と、分離された上記溶液Ｌから上記溶剤Ｔを蒸発させる蒸発部５とを主に備える。蒸発部５は、上記溶剤Ｔを蒸発させて無灰炭ＣＨを得るための第一蒸発器５１と、この第一蒸発器５１に二酸化炭素を含むガスＧを供給するガス供給器５３とを有する。本実施形態では、蒸発部５は、副生炭ＣＳを得るための第二蒸発部５２を有する。
＜無灰炭の製造装置＞
本発明の一実施形態である無灰炭の製造装置１（以下、「製造装置１」ともいう）は、図１で示すように、石炭ＣＲ及び溶剤Ｔを混合してスラリーＹを調製する調製部２と、上記スラリーＹにおける上記溶剤Ｔに石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶出させる溶出部３と、上記溶剤可溶成分が上記溶剤Ｔに溶出した溶液Ｌを上記スラリーＹから分離する分離部４と、分離された上記溶液Ｌから上記溶剤Ｔを蒸発させる蒸発部５とを主に備える。蒸発部５は、上記溶剤Ｔを蒸発させて無灰炭ＣＨを得るための第一蒸発器５１と、この第一蒸発器５１に二酸化炭素を含むガスＧを供給するガス供給器５３とを有する。本実施形態では、蒸発部５は、副生炭ＣＳを得るための第二蒸発部５２を有する。
【0019】
〔石炭〕
石炭ＣＲの種類としては、特に限定されるものではなく、瀝青炭、又は瀝青炭よりも安価な劣質炭（例えば亜瀝青炭又は褐炭）等が挙げられる。中でも石炭ＣＲとして瀝青炭を用いることで、無灰炭ＣＨの製造効率をより高めることができる。石炭ＣＲの粒度としては、特に限定されるものではないが、細かく粉砕されたもの、例えば、粒度が１ｍｍ以下のものが好適に用いられる。また、石炭ＣＲとしては、塊炭を用いることもできる。塊炭は、粒度が大きいため、後述する分離部４における分離の効率化を図ることができる。なお、「塊炭」とは、石炭全体の質量に対する粒度５ｍｍ以上の石炭の質量割合が５０％以上の石炭を意味する。また、「粒度（粒径）」とは、ＪＩＳ－Ｚ８８１５（１９９４）のふるい分け試験通則に準拠して測定した値を意味する。石炭のふるい分けには、例えばＪＩＳ－Ｚ８８０１－１（２０１９）に規定する金属製網ふるいを用いることができる。
石炭ＣＲの種類としては、特に限定されるものではなく、瀝青炭、又は瀝青炭よりも安価な劣質炭（例えば亜瀝青炭又は褐炭）等が挙げられる。中でも石炭ＣＲとして瀝青炭を用いることで、無灰炭ＣＨの製造効率をより高めることができる。石炭ＣＲの粒度としては、特に限定されるものではないが、細かく粉砕されたもの、例えば、粒度が１ｍｍ以下のものが好適に用いられる。また、石炭ＣＲとしては、塊炭を用いることもできる。塊炭は、粒度が大きいため、後述する分離部４における分離の効率化を図ることができる。なお、「塊炭」とは、石炭全体の質量に対する粒度５ｍｍ以上の石炭の質量割合が５０％以上の石炭を意味する。また、「粒度（粒径）」とは、ＪＩＳ－Ｚ８８１５（１９９４）のふるい分け試験通則に準拠して測定した値を意味する。石炭のふるい分けには、例えばＪＩＳ－Ｚ８８０１－１（２０１９）に規定する金属製網ふるいを用いることができる。
【0020】
また、石炭ＣＲとしては、最高流動度が１０００ｄｄｐｍ未満の低流動度炭を用いることも好ましい。石炭ＣＲとして、上記低流動度炭を用いることで、無灰炭ＣＨの製造効率を維持しつつ、無灰炭ＣＨの製造コストを削減することができる。
【0021】
〔溶剤〕
溶剤Ｔとしては、石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶出可能なものであれば特に限定されないが、例えば、石炭由来の二環芳香族化合物が好適に用いられる。この二環芳香族化合物は、基本的な構造が石炭の構造分子と類似していることから石炭との親和性が高く、比較的高い溶出率を得ることができる。石炭由来の二環芳香族化合物としては、例えば石炭を乾留してコークスを製造する際の副生油の蒸留油であるメチルナフタレン油、又はナフタレン油等を挙げることができる。
溶剤Ｔとしては、石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶出可能なものであれば特に限定されないが、例えば、石炭由来の二環芳香族化合物が好適に用いられる。この二環芳香族化合物は、基本的な構造が石炭の構造分子と類似していることから石炭との親和性が高く、比較的高い溶出率を得ることができる。石炭由来の二環芳香族化合物としては、例えば石炭を乾留してコークスを製造する際の副生油の蒸留油であるメチルナフタレン油、又はナフタレン油等を挙げることができる。
【0022】
溶剤Ｔの沸点は、特に限定されないが、例えば、溶剤Ｔの沸点の下限としては、１８０℃が好ましく、２３０℃がより好ましい。一方、溶剤Ｔの沸点の上限としては、３００℃が好ましく、２８０℃がより好ましい。溶剤Ｔの沸点が上記下限未満であると、溶剤Ｔが揮発しやすくなるため、スラリーＹにおける石炭ＣＲとの混合比の調整及び維持が困難となるおそれがある。一方、溶剤Ｔの沸点が上記上限を超えると、蒸発部５における石炭ＣＲの溶剤可溶成分と溶剤Ｔとが、容易に分離できなくなるおそれがある。
【0023】
〔調製部〕
調製部２は、溶剤Ｔを貯留する溶剤貯留槽２１と、石炭ＣＲを貯蔵する石炭貯蔵槽２２とを有する。
調製部２は、溶剤Ｔを貯留する溶剤貯留槽２１と、石炭ＣＲを貯蔵する石炭貯蔵槽２２とを有する。
【0024】
また、調製部２は、溶剤貯留槽２１に貯留されている溶剤Ｔを圧送するための溶剤供給器２３と、溶剤供給器２３によって圧送される溶剤Ｔを加熱するための予熱器２４とを有する。
【0025】
（石炭貯蔵槽）
石炭貯蔵槽２２は、石炭ＣＲを貯蔵すると共に、後述する混合管２５に石炭供給ラインＰ２を介して石炭ＣＲを供給可能である。石炭貯蔵槽２２としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の常圧ホッパー又は加圧ホッパー等が挙げられる。
石炭貯蔵槽２２は、石炭ＣＲを貯蔵すると共に、後述する混合管２５に石炭供給ラインＰ２を介して石炭ＣＲを供給可能である。石炭貯蔵槽２２としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の常圧ホッパー又は加圧ホッパー等が挙げられる。
【0026】
（溶剤貯留槽）
溶剤貯留槽２１は、溶剤Ｔを貯留するための槽である。溶剤貯留槽２１としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の液体用タンク等が挙げられる。溶剤貯留槽２１は、後述するように、蒸発部５で排出された溶剤が供給されるように構成されていてもよい。このようにすることで、より低コストで無灰炭ＣＨを製造できる。
溶剤貯留槽２１は、溶剤Ｔを貯留するための槽である。溶剤貯留槽２１としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の液体用タンク等が挙げられる。溶剤貯留槽２１は、後述するように、蒸発部５で排出された溶剤が供給されるように構成されていてもよい。このようにすることで、より低コストで無灰炭ＣＨを製造できる。
【0027】
（溶剤供給器）
溶剤供給器２３は、溶剤貯留槽２１と、後述する混合管２５とを連通する溶剤供給ラインＰ１中に配設されている。溶剤供給器２３としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の容積型ポンプ又は非容積型ポンプが挙げられる。上記非容積型ポンプとしは、例えば、渦巻ポンプが挙げられる。
溶剤供給器２３は、溶剤貯留槽２１と、後述する混合管２５とを連通する溶剤供給ラインＰ１中に配設されている。溶剤供給器２３としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の容積型ポンプ又は非容積型ポンプが挙げられる。上記非容積型ポンプとしは、例えば、渦巻ポンプが挙げられる。
【0028】
（予熱器）
予熱器２４は、溶剤供給ラインＰ１中で溶剤供給器２３の下流に配設されている。予熱器２４としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の抵抗加熱式ヒーター又は誘導加熱コイルが挙げられる。また、予熱器２４としては、熱媒を用いて加熱するものを用いてもよい。
予熱器２４は、溶剤供給ラインＰ１中で溶剤供給器２３の下流に配設されている。予熱器２４としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の抵抗加熱式ヒーター又は誘導加熱コイルが挙げられる。また、予熱器２４としては、熱媒を用いて加熱するものを用いてもよい。
【0029】
予熱器２４による加熱後（予熱後）の溶剤Ｔの温度の下限としては、３００℃が好ましく、３５０℃がより好ましい。一方、溶剤Ｔの温度の上限としては、４８０℃が好ましく、４５０℃がより好ましい。溶剤Ｔの温度が上記下限未満であると、石炭ＣＲを構成する分子間の結合を十分に弱められず、石炭ＣＲの溶剤可溶成分を十分に溶出できないおそれがある。一方、溶剤Ｔの温度が上記上限を超えると、溶剤Ｔの温度を維持するための熱量が不必要に大きくなるため、無灰炭ＣＨの製造コストが増大するおそれがある。
【0030】
〔混合管〕
調製部２は、溶剤貯留槽２１から送られる溶剤Ｔと、石炭貯蔵槽２２から送られる石炭ＣＲとを混合する混合管２５を有する。混合管２５は、後述する溶出部３にスラリーＹを供給する。
調製部２は、溶剤貯留槽２１から送られる溶剤Ｔと、石炭貯蔵槽２２から送られる石炭ＣＲとを混合する混合管２５を有する。混合管２５は、後述する溶出部３にスラリーＹを供給する。
【0031】
混合管２５では、石炭ＣＲに加熱された溶剤Ｔが混合されることで石炭ＣＲが昇温される。つまり、溶剤Ｔとの混合後の石炭ＣＲは、調整部２で昇温されている。調整部２は、予熱器２４で加熱した溶剤Ｔと石炭ＣＲとを混合することで、３００℃以上に昇温されたスラリーＹを生成している。
【0032】
混合管２５は、スラリーＹの温度を維持、又はスラリーＹを加熱可能な加熱器（不図示）を有してもよい。
【0033】
スラリーＹ中の無水炭基準での石炭ＣＲの濃度の下限としては、５質量％が好ましく、１０質量％がより好ましい。一方、石炭ＣＲの濃度の上限としては、４０質量％が好ましく、３０質量％がより好ましい。石炭ＣＲの濃度が上記下限未満であると、後述する溶出槽３１における石炭ＣＲの溶剤可溶成分の溶出量がスラリーＹの処理量に対して少なくなるため、無灰炭ＣＨの製造効率が低下するおそれがある。逆に、石炭ＣＲの濃度が上記上限を超えると、溶剤Ｔ中で石炭ＣＲの溶剤可溶成分が飽和することで、上記溶剤可溶成分の溶出率が低下するおそれがある。
【0034】
〔溶出部〕
溶出部３は、スラリーＹの溶剤Ｔ中に石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶出させる。溶出部３は、混合管２５の下流側に接続されている溶出槽３１を有する。溶出槽３１は、スラリーＹを貯留する槽であり、攪拌機３１１と、スラリーＹの温度を維持し、又はスラリーＹを加熱するためのヒーター（不図示）とを含む。溶出槽３１には、混合管２５内で生成されたスラリーＹが送られる。
溶出部３は、スラリーＹの溶剤Ｔ中に石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶出させる。溶出部３は、混合管２５の下流側に接続されている溶出槽３１を有する。溶出槽３１は、スラリーＹを貯留する槽であり、攪拌機３１１と、スラリーＹの温度を維持し、又はスラリーＹを加熱するためのヒーター（不図示）とを含む。溶出槽３１には、混合管２５内で生成されたスラリーＹが送られる。
【0035】
（溶出槽）
溶出槽３１は、上記ヒーターによって混合管２５から送られたスラリーＹの温度を維持又は昇温しながら攪拌機３１１によってスラリーＹを攪拌する。所定の温度でスラリーＹを攪拌することで、石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶剤Ｔ中に効率的に溶出させることができる。
溶出槽３１は、上記ヒーターによって混合管２５から送られたスラリーＹの温度を維持又は昇温しながら攪拌機３１１によってスラリーＹを攪拌する。所定の温度でスラリーＹを攪拌することで、石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶剤Ｔ中に効率的に溶出させることができる。
【0036】
溶出槽３１の内部圧力の下限としては、１．１ＭＰａが好ましく、１．５ＭＰａがより好ましい。一方、溶出槽３１の内部圧力の上限としては、５ＭＰａが好ましく、４ＭＰａがより好ましい。溶出槽３１の内部圧力が上記下限未満であると、蒸発によって溶剤Ｔが減少することで石炭ＣＲの溶剤可溶成分を十分に溶出させることができないおそれがある。逆に、上記内部圧力が上記上限を超えると、圧力を維持するためのコストが上昇し、無灰炭ＣＨの製造コストが増大するおそれがある。
【0037】
溶出槽３１における攪拌時間としては、特に限定されないが、上記溶剤可溶成分の溶出効率の観点から１０分以上７０分以下とすることができる。
【0038】
溶出槽３１内で攪拌されたスラリーＹは、スラリー供給ラインＰ３を介して分離部４に供給される。
【0039】
〔分離部〕
分離部４は、上記溶剤可溶成分が溶剤Ｔに溶出した溶液ＬをスラリーＹから分離する。分離部４は、遠心分離法又は重力沈降法等を用いて固液分離する固液分離装置４１を含む。分離部４は、溶出槽３１から送られたスラリーＹを、上記溶剤可溶成分が溶剤Ｔ中に溶出した溶液Ｌと、溶剤不溶成分及び溶剤Ｔを含む固形分濃縮液Ｍとに固液分離する。分離部４は、溶液供給ラインＰ４を介して溶液Ｌを第一蒸発器５１に供給し、濃縮液供給ラインＰ５を介して固形分濃縮液Ｍを第二蒸発器５２に供給する。
分離部４は、上記溶剤可溶成分が溶剤Ｔに溶出した溶液ＬをスラリーＹから分離する。分離部４は、遠心分離法又は重力沈降法等を用いて固液分離する固液分離装置４１を含む。分離部４は、溶出槽３１から送られたスラリーＹを、上記溶剤可溶成分が溶剤Ｔ中に溶出した溶液Ｌと、溶剤不溶成分及び溶剤Ｔを含む固形分濃縮液Ｍとに固液分離する。分離部４は、溶液供給ラインＰ４を介して溶液Ｌを第一蒸発器５１に供給し、濃縮液供給ラインＰ５を介して固形分濃縮液Ｍを第二蒸発器５２に供給する。
【0040】
（固液分離装置）
分離部４における固液分離装置４１としては、沈降速度を高めて分離効率を向上できる重力沈降法を用いた装置が好ましい。また、重力沈降法は、スラリーＹを連続処理できる観点からも好ましい。スラリーＹを重力沈降法により分離する場合、上記溶剤可溶成分を含む溶液Ｌは分離部４の上部に溜まる。この溶液Ｌは、必要に応じてフィルターユニットを用いて濾過した後、第一蒸発器５１に供給される。一方、上記溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液Ｍは、分離部４の下部に溜まり、第二蒸発器５２に供給される。
分離部４における固液分離装置４１としては、沈降速度を高めて分離効率を向上できる重力沈降法を用いた装置が好ましい。また、重力沈降法は、スラリーＹを連続処理できる観点からも好ましい。スラリーＹを重力沈降法により分離する場合、上記溶剤可溶成分を含む溶液Ｌは分離部４の上部に溜まる。この溶液Ｌは、必要に応じてフィルターユニットを用いて濾過した後、第一蒸発器５１に供給される。一方、上記溶剤不溶成分を含む固形分濃縮液Ｍは、分離部４の下部に溜まり、第二蒸発器５２に供給される。
【0041】
固液分離装置４１内は、加熱及び加圧されていることが好ましい。固液分離装置４１内の加熱温度の下限としては、３００℃が好ましく、３５０℃がより好ましい。一方、固液分離装置４１内の加熱温度の上限としては、４２０℃が好ましく、４００℃がより好ましい。上記加熱温度が上記下限未満であると、上記溶剤可溶成分がスラリーＹ中で再析出し、分離効率が低下するおそれがある。一方、上記加熱温度が上記上限を超えると、加熱するためのコストが高くなるおそれがある。
【0042】
固液分離装置４１の内部圧力の下限としては、１ＭＰａが好ましく、１．４ＭＰａがより好ましい。一方、上記内部圧力の上限としては、３ＭＰａが好ましく、２ＭＰａがより好ましい。上記内部圧力が上記下限未満であると、上記溶剤可溶成分がスラリーＹ中で再析出し、分離効率が低下するおそれがある。一方、上記内部圧力が上記上限を超えると、加圧するためのコストが高くなるおそれがある。
【0043】
〔蒸発部〕
蒸発部５は、分離部４で分離された溶液Ｌから溶剤Ｔを蒸発させる第一蒸発器５１と、二酸化炭素を含むガスをガス供給ラインＰ８を介して供給するガス供給器５３とを有する。第一蒸発器５１は、溶液Ｌ中の溶剤Ｔを蒸発させて上記溶剤可溶成分を析出させる。この析出した溶剤可溶成分が、当該製造装置によって製造される無灰炭ＣＨである。蒸発部５は、分離部４で分離された固形分濃縮液Ｍから溶剤Ｔを蒸発させる第二蒸発器５２を有する。第二蒸発器５２は、固形分濃縮液Ｍ中の溶剤Ｔを蒸発させることで副生炭ＣＳを析出させる。
蒸発部５は、分離部４で分離された溶液Ｌから溶剤Ｔを蒸発させる第一蒸発器５１と、二酸化炭素を含むガスをガス供給ラインＰ８を介して供給するガス供給器５３とを有する。第一蒸発器５１は、溶液Ｌ中の溶剤Ｔを蒸発させて上記溶剤可溶成分を析出させる。この析出した溶剤可溶成分が、当該製造装置によって製造される無灰炭ＣＨである。蒸発部５は、分離部４で分離された固形分濃縮液Ｍから溶剤Ｔを蒸発させる第二蒸発器５２を有する。第二蒸発器５２は、固形分濃縮液Ｍ中の溶剤Ｔを蒸発させることで副生炭ＣＳを析出させる。
【0044】
蒸発部５は、第一蒸発器５１で蒸発させた溶剤Ｔを排出する第一排出ラインＰ６と、第二蒸発器５２で蒸発させた溶剤Ｔを排出する第二排出ラインＰ７と、第一排出ラインＰ６及び第二排出ラインＰ７の溶剤Ｔを調製部２で再利用するための再利用ライン５４とを備える。
【0045】
（第一蒸発器）
第一蒸発器５１は、溶液Ｌ中の溶剤Ｔを蒸発させることで溶剤可溶成分を無灰炭ＣＨとして析出させる。第一蒸発器５１で析出した無灰炭ＣＨは、例えば、原料石炭よりも高い発熱量を示す。さらに、無灰炭ＣＨは、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ており、例えば、原料石炭よりも遥かに優れた流動性を示す。このため、無灰炭ＣＨは、コークス原料に配合する原料炭として好適に用いられる。
第一蒸発器５１は、溶液Ｌ中の溶剤Ｔを蒸発させることで溶剤可溶成分を無灰炭ＣＨとして析出させる。第一蒸発器５１で析出した無灰炭ＣＨは、例えば、原料石炭よりも高い発熱量を示す。さらに、無灰炭ＣＨは、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ており、例えば、原料石炭よりも遥かに優れた流動性を示す。このため、無灰炭ＣＨは、コークス原料に配合する原料炭として好適に用いられる。
【0046】
第一蒸発器５１は、例えば蒸発分離法を用いた一般的な蒸留法によって溶剤Ｔを蒸発させるものであってもよく、スプレードライ法等の蒸発法によって溶剤Ｔを蒸発させるよう構成されたものであってもよい。
【0047】
（ガス供給器）
ガス供給器５３は、ガス供給ラインＰ８を介して二酸化炭素を含むガスＧを第一蒸発器５１に供給する。このため、第一蒸発器５１では、二酸化炭素を含むガスＧの雰囲気下で溶剤Ｔの蒸発分離が行われる。
ガス供給器５３は、ガス供給ラインＰ８を介して二酸化炭素を含むガスＧを第一蒸発器５１に供給する。このため、第一蒸発器５１では、二酸化炭素を含むガスＧの雰囲気下で溶剤Ｔの蒸発分離が行われる。
【0048】
二酸化炭素を含むガスＧの雰囲気下で溶剤Ｔの蒸発分離を行うことで、溶液Ｌ中に存在する上記溶剤可溶成分（無灰炭ＣＨ）が僅かに酸化する。このため、蒸発する溶剤Ｔ中に留まる上記溶剤可溶成分を低減することができ、析出する無灰炭ＣＨの量を増大させることができる。
【0049】
ガス供給器５３としては、特に限定されるものではなく、例えば、公知の気体用高圧タンクを用いることができる。この場合、ガス供給ラインＰ８が、任意にガスの供給及び供給停止をすることができる開閉弁（不図示）を有するとよい。
【0050】
二酸化炭素を含むガスＧとしては、特に限定されるものではなく、例えば、工場などから排出される排出ガスを用いてもよい。ガスＧ中の二酸化炭素の濃度としては、特に限定されるものではなく、例えば下限値としては、５％であってもよく、１０％、１５％、２０％、２５％であってもよい。ガスＧ中の二酸化炭素の濃度は、高濃度であることが好ましく、ガスＧが二酸化炭素からなることがより好ましい。ガスＧが二酸化炭素からなることで、溶液Ｌ中の上記溶剤可溶成分の酸化を促進することができる。
【0051】
（第二蒸発器）
第二蒸発器５２は、固形分濃縮液Ｍから溶剤Ｔを蒸発させることで副生炭ＣＳを析出させる。第二蒸発器５２は、第一蒸発器５１と同様に、蒸発分離法又はスプレードライ法等の蒸発法によって溶剤Ｔを蒸発させるものであってよい。
第二蒸発器５２は、固形分濃縮液Ｍから溶剤Ｔを蒸発させることで副生炭ＣＳを析出させる。第二蒸発器５２は、第一蒸発器５１と同様に、蒸発分離法又はスプレードライ法等の蒸発法によって溶剤Ｔを蒸発させるものであってよい。
【0052】
第二蒸発器５２で析出した副生炭ＣＳは、軟化溶融性は示さないが、含酸素官能基が脱離されているため、配合炭として用いた場合にこの配合炭に含まれる他の石炭の軟化溶融性を阻害しない。従って、この配合炭は、コークス原料の配合炭の一部として使用することもできる。副生炭ＣＳは回収せずに廃棄してもよい。
【0053】
（第一排出ライン）
第一排出ラインＰ６は、第一蒸発器５１で蒸発して排出された溶剤Ｔを再利用ライン５４に供給する。第一排出ラインＰ６は、排出された溶剤Ｔを液化するための熱交換器（不図示）を有していてもよい。
第一排出ラインＰ６は、第一蒸発器５１で蒸発して排出された溶剤Ｔを再利用ライン５４に供給する。第一排出ラインＰ６は、排出された溶剤Ｔを液化するための熱交換器（不図示）を有していてもよい。
【0054】
（第二排出ライン）
第二排出ラインＰ７は、第二蒸発器５２で蒸発して排出された溶剤Ｔを再利用ライン５４に供給する。第二排出ラインＰ７は、排出された溶剤Ｔを液化するための熱交換器（不図示）を有していてもよい。
第二排出ラインＰ７は、第二蒸発器５２で蒸発して排出された溶剤Ｔを再利用ライン５４に供給する。第二排出ラインＰ７は、排出された溶剤Ｔを液化するための熱交換器（不図示）を有していてもよい。
【0055】
（再利用ライン）
再利用ライン５４は、第一排出ラインＰ６から供給された溶剤Ｔ及び第二排出ラインＰ７から供給された溶剤Ｔを混合した溶剤Ｔ１を溶剤貯留槽２１に供給する。すなわち、当該製造装置１では、溶剤Ｔを還流して再利用している。
再利用ライン５４は、第一排出ラインＰ６から供給された溶剤Ｔ及び第二排出ラインＰ７から供給された溶剤Ｔを混合した溶剤Ｔ１を溶剤貯留槽２１に供給する。すなわち、当該製造装置１では、溶剤Ｔを還流して再利用している。
【0056】
＜無灰炭の製造方法＞
当該無灰炭の製造方法（以下、「当該製造方法」ともいう。）は、図２で示すように、石炭及び溶剤の混合によりスラリーを調製する調製工程Ｓ１と、調製工程Ｓ１で調製されたスラリーにおける上記溶剤に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出工程Ｓ２と、上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離工程Ｓ３と、分離工程Ｓ３で分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程Ｓ４とを備える。当該製造方法は、上記蒸発工程Ｓ４を二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行う。
当該無灰炭の製造方法（以下、「当該製造方法」ともいう。）は、図２で示すように、石炭及び溶剤の混合によりスラリーを調製する調製工程Ｓ１と、調製工程Ｓ１で調製されたスラリーにおける上記溶剤に上記石炭の溶剤可溶成分を溶出させる溶出工程Ｓ２と、上記溶剤可溶成分が上記溶剤に溶出した溶液を上記スラリーから分離する分離工程Ｓ３と、分離工程Ｓ３で分離された上記溶液から上記溶剤を蒸発させる蒸発工程Ｓ４とを備える。当該製造方法は、上記蒸発工程Ｓ４を二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で行う。
【0057】
蒸発工程Ｓ４では、上記溶剤を蒸発させることで、上記溶剤可溶成分を析出させる。この析出した溶剤可溶成分が、当該製造方法によって製造される無灰炭である。
【0058】
以下では、図１の製造装置１を使用した場合を例にして、当該製造方法の各工程について詳説する。
【0059】
〔調製工程〕
調製工程Ｓ１は調製部２で行う。調製工程Ｓ１では、石炭貯蔵槽２２から供給される石炭ＣＲと、溶剤貯留槽２１から供給されて予熱器２４で加熱された溶剤Ｔとを混合管２５で混合する。
調製工程Ｓ１は調製部２で行う。調製工程Ｓ１では、石炭貯蔵槽２２から供給される石炭ＣＲと、溶剤貯留槽２１から供給されて予熱器２４で加熱された溶剤Ｔとを混合管２５で混合する。
【0060】
調製工程Ｓ１では、予熱器２４によって溶剤Ｔを加熱して、石炭ＣＲと混合することで石炭ＣＲを昇温している。調製工程Ｓ１では、加熱された溶剤Ｔと石炭ＣＲとを混合することで、昇温されたスラリーＹを生成している。
【0061】
〔溶出工程〕
溶出工程Ｓ２は溶出部３で行う。溶出工程Ｓ２では、調製部２で生成したスラリーＹが溶出槽３１に供給され、溶出槽３１で、スラリーＹの温度を維持又は昇温しつつスラリーＹを攪拌する。溶出工程Ｓ２では、昇温されたスラリーＹ攪拌することによって、溶剤Ｔ中に石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶出させる。溶出工程Ｓ２におけるスラリーＹの温度としては、３００℃以上であり、３５０℃以上４２０℃以下とすることが好ましい。
溶出工程Ｓ２は溶出部３で行う。溶出工程Ｓ２では、調製部２で生成したスラリーＹが溶出槽３１に供給され、溶出槽３１で、スラリーＹの温度を維持又は昇温しつつスラリーＹを攪拌する。溶出工程Ｓ２では、昇温されたスラリーＹ攪拌することによって、溶剤Ｔ中に石炭ＣＲの溶剤可溶成分を溶出させる。溶出工程Ｓ２におけるスラリーＹの温度としては、３００℃以上であり、３５０℃以上４２０℃以下とすることが好ましい。
【0062】
〔分離工程〕
分離工程Ｓ３は分離部４で行う。分離工程Ｓ３では、溶出工程Ｓ２で処理されたスラリーＹを、遠心分離法又は重力沈降法等を用いて、上記溶剤可溶成分が溶剤Ｔ中に溶出した溶液Ｌと、溶剤不溶成分及び溶剤Ｔを含む固形分濃縮液Ｍとに固液分離する。
分離工程Ｓ３は分離部４で行う。分離工程Ｓ３では、溶出工程Ｓ２で処理されたスラリーＹを、遠心分離法又は重力沈降法等を用いて、上記溶剤可溶成分が溶剤Ｔ中に溶出した溶液Ｌと、溶剤不溶成分及び溶剤Ｔを含む固形分濃縮液Ｍとに固液分離する。
【0063】
〔蒸発工程〕
蒸発工程Ｓ４は第一蒸発器５１及び第二蒸発器５２のそれぞれで行う。蒸発工程Ｓ４では、分離工程Ｓ３で分離された溶液Ｌ中の溶剤Ｔを第一蒸発器５１が蒸発させ、上記溶剤可溶成分を無灰炭ＣＨとして析出させる。蒸発工程Ｓ４によって得られた無灰炭ＣＨは、コークス原料に配合する原料炭として好適に用いられる。第二蒸発器５２は、分離工程Ｓ３で分離された固形分濃縮液Ｍ中の溶剤Ｔを蒸発させ、副生炭ＣＳを析出させる。
蒸発工程Ｓ４は第一蒸発器５１及び第二蒸発器５２のそれぞれで行う。蒸発工程Ｓ４では、分離工程Ｓ３で分離された溶液Ｌ中の溶剤Ｔを第一蒸発器５１が蒸発させ、上記溶剤可溶成分を無灰炭ＣＨとして析出させる。蒸発工程Ｓ４によって得られた無灰炭ＣＨは、コークス原料に配合する原料炭として好適に用いられる。第二蒸発器５２は、分離工程Ｓ３で分離された固形分濃縮液Ｍ中の溶剤Ｔを蒸発させ、副生炭ＣＳを析出させる。
【0064】
蒸発工程Ｓ４は、第一蒸発器５１で二酸化炭素を含むガスＧの雰囲気下で溶剤Ｔの蒸発分離を行う。二酸化炭素を含むガスＧの雰囲気下で溶剤Ｔの蒸発分離を行うことで、溶液Ｌ中に存在する上記溶剤可溶成分（無灰炭ＣＨ）が僅かに酸化する。このため、蒸発する溶剤Ｔ中に留まる上記溶剤可溶成分を低減することができ、析出する無灰炭ＣＨを増大させることができる。
【0065】
なお、上述の各工程の他、当該製造方法は、蒸発工程Ｓ４における第一蒸発部５１で蒸発した溶剤Ｔを排出して回収する第一溶剤回収工程と、蒸発工程Ｓ４における第二蒸発部５２で蒸発した溶剤Ｔを排出して回収する第二溶剤回収工程と、上記第一溶剤回収工程及び上記第二溶剤回収工程で回収された溶剤Ｔを調製工程Ｓ１で再利用する再利用工程とを備えている。以下、上記第一溶剤回収工程、上記第二溶剤回収工程及び上記再利用工程の具体的な手順の一例について説明する。
【0066】
〔第一溶剤回収工程〕
上記第一溶剤回収工程は第一蒸発部５１と再利用ライン５４とを連通する第一排出ラインＰ６で行う。上記第一溶剤回収工程では、第一蒸発部５１で蒸発した溶剤Ｔを第一排出ラインＰ６に排出し、排出された溶剤Ｔを再利用ライン５４に送る。上記第一溶剤回収工程では、排出された溶剤Ｔを液化したうえで再利用ライン５４に送ってもよい。
上記第一溶剤回収工程は第一蒸発部５１と再利用ライン５４とを連通する第一排出ラインＰ６で行う。上記第一溶剤回収工程では、第一蒸発部５１で蒸発した溶剤Ｔを第一排出ラインＰ６に排出し、排出された溶剤Ｔを再利用ライン５４に送る。上記第一溶剤回収工程では、排出された溶剤Ｔを液化したうえで再利用ライン５４に送ってもよい。
【0067】
〔第二溶剤回収工程〕
上記第二溶剤回収工程は第二蒸発部５４と再利用ライン５４とを連通する第二排出ラインＰ７で行う。上記第二溶剤回収工程では、第二蒸発部５２で蒸発した溶剤Ｔを第二排出ラインＰ７に排出し、排出された溶剤Ｔを再利用ライン５４に送る。上記第二溶剤回収工程では、排出された溶剤Ｔを液化したうえで再利用ライン５４に送ってもよい。
上記第二溶剤回収工程は第二蒸発部５４と再利用ライン５４とを連通する第二排出ラインＰ７で行う。上記第二溶剤回収工程では、第二蒸発部５２で蒸発した溶剤Ｔを第二排出ラインＰ７に排出し、排出された溶剤Ｔを再利用ライン５４に送る。上記第二溶剤回収工程では、排出された溶剤Ｔを液化したうえで再利用ライン５４に送ってもよい。
【0068】
〔再利用工程〕
上記再利用工程は再利用ライン５４で行う。上記再利用工程では、上記第一溶剤回収工程で回収された溶剤Ｔ及び上記第二溶剤回収工程で回収された溶剤Ｔを溶剤貯留槽２１に供給する。溶剤貯留槽２１に供給される溶剤Ｔは、調製工程Ｓ１で溶剤Ｔの一部として再利用される。
上記再利用工程は再利用ライン５４で行う。上記再利用工程では、上記第一溶剤回収工程で回収された溶剤Ｔ及び上記第二溶剤回収工程で回収された溶剤Ｔを溶剤貯留槽２１に供給する。溶剤貯留槽２１に供給される溶剤Ｔは、調製工程Ｓ１で溶剤Ｔの一部として再利用される。
【0069】
＜利点＞
当該製造装置１及び当該製造方法は、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で溶剤Ｔの蒸発分離を行うことで、溶液Ｌ中に存在する上記溶剤可溶成分（無灰炭ＣＨ）が僅かに酸化する。このため、蒸発する溶剤Ｔ中に留まる上記溶剤可溶成分を低減させることができ、析出する無灰炭ＣＨを増大させることができる。従って、当該製造装置１及び当該製造方法によると、無灰炭ＣＨを効率的に製造することができる。
当該製造装置１及び当該製造方法は、二酸化炭素を含むガスの雰囲気下で溶剤Ｔの蒸発分離を行うことで、溶液Ｌ中に存在する上記溶剤可溶成分（無灰炭ＣＨ）が僅かに酸化する。このため、蒸発する溶剤Ｔ中に留まる上記溶剤可溶成分を低減させることができ、析出する無灰炭ＣＨを増大させることができる。従って、当該製造装置１及び当該製造方法によると、無灰炭ＣＨを効率的に製造することができる。
【0070】
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【0071】
当該製造装置１における調製部２の予熱器２４は必須の構成はなく、生成したスラリーＹを加熱してもよい。例えば、混合管２５に加熱器を設けてスラリーＹを３００℃以上に加熱してもよく、溶出槽３１が有するヒーターでスラリーＹを加熱してもよい。
【0072】
第一排出ラインＰ６及び第二排出ラインＰ７の双方に排出された溶剤Ｔを調製部２で再利用するのではなく、一方の排出溶剤のみを回収して再利用してもよい。また、再利用ライン５４は、第一排出ラインＰ６に排出された溶剤Ｔ及び第二排出ラインＰ７に排出された溶剤Ｔの両方又はいずれか一方に分留処理を施したうえで、分留後の溶剤を溶剤貯留槽２１に供給するようにしてもよい。
【0073】
当該製造方法は、上述の第一溶剤回収工程、第二溶剤回収工程及び再利用工程を備えていなくてもよい。この場合、当該製造装置は、上述の第一排出ラインＰ６、第二排出ラインＰ７及び再利用ライン５４を備えていなくてもよい。また、当該製造方法が、第一溶剤回収工程及び第二溶剤回収工程のうちの一方のみを備えている場合、当該製造装置は、第一溶剤回収工程に対応する第一排出ラインＰ６及び第二溶剤回収工程に対応する第二排出ラインＰ７のいずれか一方を備えていればよい。
【実施例0074】
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるものではない。
【0075】
試料１として、未処理の無灰炭を準備した。試料炭と溶剤とを混合してスラリーを調製し、このスラリーに溶出工程、分離工程及び蒸発工程を行って試料２～５の無灰炭を得た。試料２～５における蒸発工程は、分離工程で分離した溶液１ｇをボートに載せて石英管内で表１の条件で行った。石英管内の加熱は電気炉で１０℃／分の上昇速度で行い、処理後に石英管内を送風して冷却した。溶剤として、工業用の二環芳香族化合物である１－メチルナフタレンを用いた。
【0076】
【表1】
【0077】
なお、試料５における雰囲気中の二酸化炭素の比率は９７％である（Ｈ２Ｏが３％）。
【0078】
〔重量減少比率の比較〕
熱重量測定法によって測定した試料１～５における窒素気流中１０℃／ｍｉｎ．で９００℃までの温度上昇による重量減少比率の結果を図３に示す。試験後の試料１の質量変化は０．５７４であり、試料１における無灰炭の揮発分は４２．６％であった。二酸化炭素雰囲気で試験を行った試料４の質量変化は０．６５８であり、揮発分は３４．２％であった。すなわち、二酸化炭素雰囲気で溶剤を蒸発させることで揮発分が８．４％減少したことが分かる。二酸化炭素と水蒸気とを含む雰囲気下で溶剤を蒸発させた試料５でも試料４に近い揮発分であった。窒素雰囲気で蒸発工程を行った試料３では、揮発分を大きく低減することはできなかった。
熱重量測定法によって測定した試料１～５における窒素気流中１０℃／ｍｉｎ．で９００℃までの温度上昇による重量減少比率の結果を図３に示す。試験後の試料１の質量変化は０．５７４であり、試料１における無灰炭の揮発分は４２．６％であった。二酸化炭素雰囲気で試験を行った試料４の質量変化は０．６５８であり、揮発分は３４．２％であった。すなわち、二酸化炭素雰囲気で溶剤を蒸発させることで揮発分が８．４％減少したことが分かる。二酸化炭素と水蒸気とを含む雰囲気下で溶剤を蒸発させた試料５でも試料４に近い揮発分であった。窒素雰囲気で蒸発工程を行った試料３では、揮発分を大きく低減することはできなかった。
【0079】
〔元素組成分布の比較〕
試料２～５の元素組成分布を図４に示す。二酸化炭素雰囲気で溶剤回収した無灰炭について、酸素含有率、すなわちＯ／Ｃが増加する傾向を示し、微少に酸化されている事が分かる。
試料２～５の元素組成分布を図４に示す。二酸化炭素雰囲気で溶剤回収した無灰炭について、酸素含有率、すなわちＯ／Ｃが増加する傾向を示し、微少に酸化されている事が分かる。
【0080】
〔溶剤可溶成分の比較〕
揮発分測定後の各試料のテトラヒドロフラン溶出結果を図５に示す。図５において、ｓｏｌｕｂｌｅはテトラヒドロフランへの可溶成分の比率、ｒｅｓｉｄｕｅはテトラヒドロフランへの不溶成分の比率を表している。図５より、窒素雰囲気で処理した試料３より、二酸化炭素雰囲気で処理した試料４のほうが、ｒｅｓｉｄｕｅ収率及びｒｅｓｉｄｕｅ割合が増加したことがわかる。このことから、二酸化炭素雰囲気での処理において重質化が明らかに進行したことが分かる。
揮発分測定後の各試料のテトラヒドロフラン溶出結果を図５に示す。図５において、ｓｏｌｕｂｌｅはテトラヒドロフランへの可溶成分の比率、ｒｅｓｉｄｕｅはテトラヒドロフランへの不溶成分の比率を表している。図５より、窒素雰囲気で処理した試料３より、二酸化炭素雰囲気で処理した試料４のほうが、ｒｅｓｉｄｕｅ収率及びｒｅｓｉｄｕｅ割合が増加したことがわかる。このことから、二酸化炭素雰囲気での処理において重質化が明らかに進行したことが分かる。
【0081】
〔軟化溶融性の比較〕
瀝青炭（試料８）と、９０質量％の試料８に１０質量％の試料３を添加した試料（試料６）と、９０質量％の試料８に１０質量％の試料４を添加した試料（試料７）との軟化溶融性をギーセラープラストメータ測定で比較した。その結果を図６に示す。試料７は、試料６と比較して溶融性が低下している。つまり、窒素雰囲気で溶剤を蒸発させた無灰炭を添加した試料６に対して、二酸化炭素雰囲気で溶剤を蒸発させた無灰炭を添加した試料７は、溶融性が低下していることが分かる。無灰炭は、粘結材として用いる場合、溶融性が高過ぎるとコークスの強度を低下させることがある。本発明で得られる無灰炭は、溶融性が過剰ではなく抑制できているため、粘結材として好適である。
瀝青炭（試料８）と、９０質量％の試料８に１０質量％の試料３を添加した試料（試料６）と、９０質量％の試料８に１０質量％の試料４を添加した試料（試料７）との軟化溶融性をギーセラープラストメータ測定で比較した。その結果を図６に示す。試料７は、試料６と比較して溶融性が低下している。つまり、窒素雰囲気で溶剤を蒸発させた無灰炭を添加した試料６に対して、二酸化炭素雰囲気で溶剤を蒸発させた無灰炭を添加した試料７は、溶融性が低下していることが分かる。無灰炭は、粘結材として用いる場合、溶融性が高過ぎるとコークスの強度を低下させることがある。本発明で得られる無灰炭は、溶融性が過剰ではなく抑制できているため、粘結材として好適である。
【産業上の利用可能性】
【0082】
本発明の無灰炭の製造方法及び無灰炭の製造装置は、蒸発分離される溶剤中の無灰炭を抑制することができるので、無灰炭の効率的な製造に適している。
【符号の説明】
【0083】
１ 無灰炭の製造装置
２ 調製部
２１ 溶剤貯留槽
２２ 石炭貯蔵槽
２３ 溶剤供給器
２４ 予熱器
２５ 混合管
３ 溶出部
３１ 溶出槽
３１１ 攪拌機
４ 分離部
４１ 固液分離装置
５ 蒸発部
５１ 第一蒸発器
５２ 第二蒸発器
５３ ガス供給器
５４ 再利用ライン
ＣＲ 石炭
ＣＨ 無灰炭
ＣＳ 副生炭
Ｇ ガス
Ｌ 溶液
Ｍ 固形分濃縮液
Ｐ１ 溶剤供給ライン
Ｐ２ 石炭供給ライン
Ｐ３ スラリー供給ライン
Ｐ４ 溶液供給ライン
Ｐ５ 濃縮液供給ライン
Ｐ６ 第一排出ライン
Ｐ７ 第二排出ライン
Ｐ８ ガス供給ライン
Ｔ 溶剤
Ｙ スラリー
２ 調製部
２１ 溶剤貯留槽
２２ 石炭貯蔵槽
２３ 溶剤供給器
２４ 予熱器
２５ 混合管
３ 溶出部
３１ 溶出槽
３１１ 攪拌機
４ 分離部
４１ 固液分離装置
５ 蒸発部
５１ 第一蒸発器
５２ 第二蒸発器
５３ ガス供給器
５４ 再利用ライン
ＣＲ 石炭
ＣＨ 無灰炭
ＣＳ 副生炭
Ｇ ガス
Ｌ 溶液
Ｍ 固形分濃縮液
Ｐ１ 溶剤供給ライン
Ｐ２ 石炭供給ライン
Ｐ３ スラリー供給ライン
Ｐ４ 溶液供給ライン
Ｐ５ 濃縮液供給ライン
Ｐ６ 第一排出ライン
Ｐ７ 第二排出ライン
Ｐ８ ガス供給ライン
Ｔ 溶剤
Ｙ スラリー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】