JPH0747751B2 - 低品位炭及び泥炭の利用 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は低品位炭及び泥炭を油とともに乾燥する方法に
関するものである。

発明の背景 低品位炭は炭質燃料例えば亜炭、褐炭及び亜歴青炭を含
む。前記低品位炭の各々は多量の水を含むので好ましく
ない。泥炭も又高い内部水含有率を有する炭質燃料であ
る。前記問題は全ての石炭に共通しているけれども、よ
り高品質の石炭例えば無煙炭及び歴青炭においては、前
記石炭の水分含有率が通常より低くそして発熱量がより
高いので、前記問題はあまりきびしくはない。

生産されたままの低品位炭及び泥炭は通常は約20ないし
約65重量％の水を含む。前記石炭及び泥炭の多くは燃料
として望ましく且つ非常に豊富にあると思われるので、
燃料としての前記のより低品位の石炭及び泥炭の使用
は、それが水を高いパーセンテージで含むという事実に
よつて非常に妨げられていた。燃料としての使用のため
に前記石炭又は泥炭を乾燥する試みは、乾燥後貯蔵、輸
送及び同様の事柄において自然発火及び燃焼を起すとい
う前記石炭の傾向によつて妨げられていた。

前記低品位炭及び泥炭に必要とされる乾燥においては、
存在する表面水と多量の内部水の両方を除かなければな
らない。対照的に、より高級な石炭を乾燥する場合に
は、より高級な石炭の間隙水含有率が比較的低いので、
乾燥は通常石炭粒子表面から表面水を取り除く目的のた
めであつて間隙水を取り除く目的のためではない。より
高級な石炭を含む石炭乾燥方法は非常に低い加熱温度を
利用し、そして乾燥機から出てくる前記石炭はしばしば
約110°Ｆ（45℃）以下の温度を有している。対照的
に、間隙水の除去方法はより長い滞留時間を必要とし、
そして石炭又は泥炭粒子の内部の加熱を引き起す。間隙
水の除去のための乾燥工程から出てくる石炭は通常は約
130°Ｆないし250°Ｆ（54℃ないし121℃）の温度であ
ろう。得られる乾燥石炭又は泥炭は貯蔵、輸送及び同様
の事柄の間に自然に発火する強い傾向を有し、そして
又、割れ、砕け、及び崩壊して非常に容易に微細な爆発
性粉塵になる傾向がある。

低品位炭及び泥炭が今まで可能であつたよりも更に広く
使用されるために利用することができることが強く望ま
れている。低品位炭及び泥炭は通常は比較的低い硫黄含
有率を有し、これは非常に望ましい性質である。低品位
炭及び泥炭の多量の滞積物が世界中に認められ、そして
未開発のエネルギー源として多量に残つている。しかし
ながら、低品位炭及び泥炭内の多量の水は、前記燃料が
その望ましい低硫黄含有率のために船積みされそして燃
焼される場合に、運賃は多量の水の船積みを含むであろ
うことを意味する。寒冷な気候では、凍つた低級石炭及
び泥炭はそれが鉄道車輌及び輸送設備の両方を凍らせ且
つ両方に接着するので輸送が非常に難しい。発熱量も
又、前記燃料の大部分が可燃性歴青物質というよりもむ
しろ水なので、高級石炭よりも非常に低い。多くの炉は
前記より低発熱量の燃料を燃焼させるために適合しない
ので、低品位炭及び泥炭は通常使用されないか、又は使
用される場合は、その結果実質的に加熱ボイラー容量及
び効率をより低下させる。しかしながら、水含有率が減
少する場合には、その際前記燃料の非常に多くの部分が
可燃性歴青物質からなるので発熱量が上る。

皆が間隙水を除いて低品位炭を乾燥することを試みた。
フイツシヤー（Fisher）等、アメリカ合衆国特許第4354
825号明細書中では、石炭を加熱ガスを用いて約200゜F
（93℃）に乾燥し、次いで火災の危険を減少させるため
に迅速に冷却する。冷却後、石炭に酸化速度を減少させ
るために油を用いて噴霧する。

イシザキ（Ishizaki）等、アメリカ合衆国特許第420372
9号明細書中には、石炭分散油組成物の製造方法が記載
されており、その方法によると高水分含有石炭を最初に
微細粉末に粉砕後乾燥する。この粉末を石油と混合し、
次いで約100-150℃（212-300゜F）の間に加熱する。微細
砕粉末は間隙水が石炭表面に接近しているので迅速に脱
水される。

リー（Li）等、アメリカ合衆国特許第4396394号明細書
中では、低品位炭を加熱ガスを用いて乾燥するまで加熱
し、次いで冷却ゾーンに入れる。乾燥石炭は冷却前に部
分的に酸化してもよいし、そして又乾燥石炭を適する不
活性化液体と接触させて不活性化してもよい。不活性化
液体はスキンナー（Skinner）等、アメリカ合衆国特許
第4396395号明細書中に記載されている。

発明の簡単な要約 亜炭、褐炭及び亜歴青炭並びに高水分含有率を有する泥
炭を水分含有率を減少させ、BTU含有率を増大させるた
めに乾燥する。採掘した石炭を最大粒径が直径３インチ
を越えないように砕く。泥炭の場合には、チヤンク（ch
unk）として採取するか又は押圧してペレツトにする。
好ましくは、平均粒径は直径が1/2インチと３インチの
間であり、そして最も好ましくは直径が約1/2インチと
１インチの間である。

粗粉砕低品位炭又は採取泥炭は次いで油中に浸積し、約
300-440°Ｆ（150-227℃）の間の温度に加熱する。加熱
工程の間に使用した油は低品位炭又は泥炭粒子に浸透し
且つそれを被覆し、そして含浸水分を部分的に置換す
る。塗膜は物質を酸化及び自然発火から保護するだけで
なくBTU含有率を増大させることによつて燃焼性を改良
する。

水分を約５重量％以下に除去した後、油をこすか又は遠
心分離によつて再使用のために抜き取る。

過及び又は遠心分離後、加熱物質をその潜熱がいかな
る残留水分並びに低及び中程度の揮発油をも取り除く傾
向を示す別の断熱容器内に置くのが好ましい。油含有率
を更に減少させるために追加の熱を加えてもよい。酸化
及び自然発火を妨げるために十分な油が低品位炭又は泥
炭上に残らなければならない。400-450゜F（204-232℃）
のより高温での初期加熱は、乾燥時間を減少させ、そし
て石炭又は泥炭からより低揮発性油を追い出すために必
要な潜熱を提供する。

冷却後、乾燥低品位炭又は泥炭生成物は通常ボンド当り
約9000ないし13000BTUを越える発熱量を有し、そして直
接船積みしてもよいし又は微細に粉砕してもよいし、更
に又石炭−油又は石炭−水混合燃料に加工してもよい。
本分中で使用する“石炭”は増大したBTU含有率を有す
る乾燥泥炭を含み得るものと理解すべきである。

乾燥装置から排出される水蒸気及び油蒸気は凝縮器を通
し次いで水−油分離器を通すのが好ましい。油は次いで
別の再精製高品質油副生成物に加工するか又は乾燥系に
再循環することができる。廃油又は他の高温蒸留点油を
使用する場合は、系はおそらく凝縮器の使用を認めるほ
ど十分多量の油蒸気を含まないだろう。

第二状態調節反応装置から出る油蒸気は、非常に少量の
水蒸気がまだ存在するので別の凝縮器を通過させるのが
好ましい。この凝縮油は次いで更に公知方法によつて高
品質油副生成物に加工する。

乾燥、油塗布低品位炭又は泥炭は、各粒子に完全に浸透
し、その結果少量の水は吸収するであろうがしかし安定
な水性又は油懸濁物を形成するために使用することがで
きる油の薄膜によつて保護されている。

石炭及び泥炭乾燥 実施例１ 水分約35％を含み且つポンド当り5500BTUのセント（S
t.）ルーイス カウンテイ（Louis County），ミネソタ
産の２インチスクリーンを通る寸法の生の、空気乾燥し
た芝土状（sod）泥炭を使用済の400゜F（240℃）に加熱
した自動車のクランクケース油中に浸漬した。12分間加
熱後、芝土状泥炭を過剰の油を除くためにこし、次いで
別の断熱容器内でゆつくり冷却した。油揮発物は泥炭温
度が約240゜F（116℃）に冷却されるまで放出され続け
た。乾燥泥炭を次いで分析し、ポンド当りBTU11449及び
硫黄価0.43を有することが分つた。上記生成物は褐色か
ら黒色に代わり、そして使用油の薄膜によつて完全に浸
透されていた。生成物の一部を別の容器内に置き、次い
で点火した。完了するまで燃焼を続け、次いで残つた灰
分の重量を計つた。灰分含有率は7.3％であつた。低硫
黄価は稀少低硫黄燃料として前記生成物を評価するであ
ろう。

泥炭の繊維性、微粉砕性に起因して、乾燥は亜炭及び亜
歴青炭双方の乾燥と異なることが分つた。芝土状泥炭及
び造粒泥炭と粉砕泥炭との差に応じて、乾燥時間も又異
なる。泥炭ペレツトは芝土状泥炭又は粉砕泥炭よりも長
い乾燥期間を必要とする。泥炭が最初にペレツトに押圧
される場合には、水分は強度又は原ペレツト寸法をわず
かに損なうのみで除去できることも又分つた。

泥炭は低品位炭ではない。当業者はその化学的、物理的
及び取り扱い上の相違に一部起因して、泥炭を低品位炭
だとは考えていない。しかしながら、その低BTU含有率
及び高水分含有率は泥炭を本発明の方法のための第一の
候補者にする。

本発明の方法を用いることにより、60％程度の高い水分
を含み且つポンド当り約3500のBTU水準の泥炭を３％未
満の水分を含み且つポンド当り10000BTUを越える高エネ
ルギー生成物に乾燥し得る。富化乾燥燃料はぱちぱち焼
けること及び粉塵が非常に少ないので、自然発火に対す
る感受性が実質的に減少している。凍結条件下での船積
みは、３％未満の水分を含む生成物の場合には問題にな
らない。

実施例２ 水分36％を含み且つポンド当り6550BTUの発熱量を有す
るヴエルヴア（Velva）亜炭を直径１インチ未満に粉砕
した。廃自動車クランクケース油を集め、次いで過
し、そして前記低品位炭を乾燥するための加熱油媒体と
して使用した。石炭を加熱油媒体中で約325゜F（165℃）
の温度で乾燥して、その水分レベルを約３％に減少させ
た。熱容量はポンド当り6550BTUから10070BTUに増大し
た。

実施例３ 石炭又は泥炭中に保持される油の量を更に減少させるた
めに、乾燥低品位炭又は泥炭を分離装置内で、残油の75
％までが蒸発するであろう温度に加熱し得る。通常、こ
すか、遠心分離するか又は加圧過した後、孔内に原油
の６−８％が残るが、本蒸発方法は油含有率を約1.5−
４％に更に減少させるであろう。

蒸発油は冷却装置内に集め、次いで原加熱油槽に戻すの
が好ましい。廃油、No.5又はNo.6燃料油又はより高温蒸
発分をより高い比率で含む油が石炭又は泥炭によつて保
持される油を置換する処理油として加えるのに好まし
い。

乾燥後、油塗布低品位炭又は泥炭をこし、熱物質を、そ
の潜熱がいかなる残留水分並びに低及び中程度蒸発油を
も取り除く分離断熱ピン（bin）又は容器内に置いた。
油含有率を酸化及び自然発火を妨げるのに十分な油量で
ある1.5−４％の間に更に減少させるために追加の熱を
加えてもよい。400ないし450゜F（204-232℃）のより高
温での初期加熱は、乾燥時間を減少させ、そしてより低
い蒸発油を石炭又は泥炭から追い出すのに必要なより多
くの潜熱を提供する。

実施例４ 乾燥石炭又は泥炭によつて保持される油の量は熱油媒体
から石炭又は泥炭を除くことによつて減少させることが
でき、そして水蒸気は乾燥石炭粒子からまだ放出されて
いる。放出水蒸気は低品位炭又は泥炭の割れ目及び間隙
に浸透し得る油の量を減少させる。乾燥時間は種類、多
孔度及び粒度に応じて変わるであろう。

水分36％を含み且つ6600BTU/1bであるヴエルヴア亜炭を
100％−１インチに粉砕し、次いで350°Ｆ（177℃）の
温度に加熱した廃油中に浸漬した。石炭の1/2（試料
Ａ）を10分後に除き、過剰の油を除くために油切りし、
こした。油含有率は８％であつた。残りの1/2（試料
Ｂ）を16分後に加熱油媒体から除き、油切りし、こし
た。石炭中に保持された油は12％であつた。

試料Ａを10分間425゜F（218℃）に空気中で更に加熱し
て、油部分を自然発火から石炭を保護するのに十分な約
３％の最終油含有率を残すように蒸発させた。試料Ｂを
10分間425゜F（218℃）に加熱し、次いで繰り越し油含有
率を８％にのみ減少させた。

最終生成物中に残る残渣油の量を減少させるためには油
浴の時間及び温度の制御が重要である。

水が石炭又は泥炭粒子から放出されるので、非常に少量
の油が前記放出水蒸気の圧力に抗して粒子に浸透する。
しかしながら、いつたん水の大部分が蒸気として追い出
されるか又は蒸発すると、取り囲んでいる油は水の放出
によつて残された気孔に侵入しそして満す。

いく分かの気泡のつぶれが起り、次いで放出される水の
量（通常20ないし55％）よりも少ない比率の油（通常15
％未満）が石炭に侵入する。泥炭の場合には、25％まで
の油が生の、未乾燥泥炭中の原40-65％水を置換する。

少量の油のみが石炭又は泥炭に侵入すると思われ、そし
て水は蒸気として放出されるという知見は、最終乾燥石
炭生成物中に残る油の総量を制御するために重要であ
る。石炭を後の酸化及び自然発火から保護するために十
分な油（２ないし５％）を保持し、且つ油の過剰量を残
さないのが望ましく、それにより過剰油の付加価格が最
終生成物を不経済にするのを十分防ぐことができる。石
炭又は泥炭は、それ故、蒸気が石炭又は泥炭粒子の50％
より多くからまだ放出されている間に熱油浴から除くの
が好ましい。この乾燥時間は種類、多孔度、及び粒度に
応じて変わり得るものであり、そして本明細書の知見を
与えられた当業者によつて容易に制御することができ
る。

実施例５ 低品位炭を粉末に砕く場合には、乾燥時間はほとんど瞬
時であることが分つた。しかしながら、粗大炭からより
も微粉炭から過剰の油を除く方が遥かに難しいので、本
発明の利点は乾燥されるべき石炭又は泥炭を直径約1/4
ないし1/2インチの平均粒度よりも小さくならないよう
に初期に砕く場合にのみ達成される。前記水準を越える
粉砕は乾燥速度を増大させるであろうが、しかし又乾燥
工程前の自然発火の危険をも増大させる。

油及び未処理の粉砕低品位炭又は泥炭の実際の加熱は、
粉砕工程で生成する微粉を燃すことによつて行なつても
よい。代わりに又は加えて、慣用の液体燃料を油及び石
炭を加熱するために使用してもよい。

石炭又は使用する他の低品位炭又は廃油の乾燥は相当な
発泡を起すが、他方No.2燃料油又は植物油のような油中
での同一物質の乾燥はごくわずか発泡を起すか又は全く
発泡を起さないということも又分つた。発泡作用は適す
るオーバーフロー及び又は泡（再循環するのが好まし
い）を除くスキマー（skimmer）を備えた乾燥装置を設
計することによつて適応させ得る。発泡作用は又熱油浴
上にオーバーフローを妨げるのに十分なヘツドルーム
（head room）を備えた乾燥反応装置を設計するか、又
は当業者に公知の市販の油消泡剤を添加することによつ
て制御することができる。

高水分、低価値燃料生成物例えば泥炭、亜炭、褐炭及び
亜歴青炭から富化、高BTU燃料及び高価値再精製油を製
造するための使用済又は廃油の使用は潜在汚染物質及び
低価値天然資源の唯一及び新規な使用方法を示す。本発
明では微粉炭に基づく問題例えば爆発、自然発火火災及
び過粉塵化を防ぐために微粉炭よりもむしろ粗粉砕低品
位炭を使用する。乾燥、油塗布低品位炭及び泥炭は、多
量の水の船積みによつてこうむる付加船賃なしに容易に
船積みすることができる。更に、乾燥石炭又は泥炭の大
きな平均粒度のため、本燃料は乾燥粉末石炭よりも遥か
に迅速且つ容易に船積みすることができる。

本発明を考える際に、開示は説明のためのみのものであ
り、それ故本発明の範囲は付加請求の範囲によつてのみ
決定されるべきであることを記憶すべきである。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ） 低品位炭を直径が約1/2インチと１
   ・1/2インチの間の平均粒度に砕き、 ｂ） 砕いた低品位炭を石油、鉱油、植物油及びパーム
   油からなる群から選ばれた油中に浸漬し、 ｃ） 油／低品位炭混合物を該低品位炭を乾燥するため
   に約30分未満の間約325-440°Ｆ（162-227℃）の間の温
   度に大気圧下で加熱し、 ｄ） 蒸気が低品位炭からまだ放出されている間に低品
   位炭を油浴から除去し、次いで ｅ） 塗布炭から過剰の油を取り除く ことからなる、低い自然発火性を有し且つ高められたBT
   U含有率を有する乾燥粒状炭を低品位炭から製造する方
   法。
2. 【請求項２】ｆ） 熱油塗布炭の潜熱によって残存水分
   及び余分な揮発油を除去するために熱油塗布炭を断熱容
   器内に貯蔵する工程を更に含む請求の範囲第１項記載の
   方法。
3. 【請求項３】ｆ） 乾燥炭生成物中に浸透し且つ保持さ
   れるであろう油の量を減少させるために、水蒸気が熱油
   塗布炭粒子の50％よりも多くからまだ放出されている間
   に熱油塗布炭を除去する工程を更に含む請求の範囲第１
   項記載の方法。
4. 【請求項４】ｆ） 乾燥炭燃料の最終油含有率を増大さ
   せるために、水蒸気が石炭粒子の50％未満から放出され
   ている間に熱油塗布石炭を除去する工程を更に含む請求
   の範囲第１項記載の方法。
5. 【請求項５】ｇ） 油塗布炭が自然発火及び酸化の可能
   性を実質的に減少させる油塗膜を保持するまで、油含有
   率を更に減少させるために油塗布炭を加熱する工程を更
   に含む請求の範囲第２項記載の方法。
6. 【請求項６】乾燥炭の水含有率が約１ないし約５重量％
   の間に減少される請求の範囲第１項記載の方法。
7. 【請求項７】低品位炭が亜歴青炭、亜炭及び褐炭からな
   る群から選ばれる請求の範囲第１項記載の方法。
8. 【請求項８】低品位炭がその75％が直径約1/2インチ及
   び１・1/2インチの間であるように砕かれる請求の範囲
   第１項記載の方法。
9. 【請求項９】ａ） 直径約1/2インチ及び約３インチの
   間の平均粒度を有する泥炭を得、 ｂ） 該泥炭を石油、鉱油、植物油及びパーム油からな
   る群から選ばれた油中に浸漬し、 ｃ） 油／泥炭混合物を該泥炭を乾燥するために約30分
   未満の間約325-440°Ｆ（162-227℃）の間の温度に大気
   圧下で加熱し、 ｄ） 蒸気が泥炭からまだ放出されている間に該泥炭を
   油浴から除去し、次いで ｅ） 塗布泥炭から過剰の油を取り除く ことからなる、低い自然発火性を有し且つ高められたBT
   U含有率を有する乾燥粒状泥炭を泥炭から製造する方
   法。
10. 【請求項１０】ｆ） 乾燥炭生成物中に浸透し且つ保持
    されるであろう油の量を減少させるために、水蒸気が熱
    油塗布泥炭粒子の50％よりも多くからまだ放出されてい
    る間に熱油塗布泥炭を除去する工程を更に含む請求の範
    囲第９項記載の方法。
11. 【請求項１１】泥炭の水含有率が全重量に対して１ない
    し約５重量％まで減少される請求の範囲第９項記載の方
    法。
12. 【請求項１２】ｇ） 熱油塗布泥炭の潜熱によって残存
    水分及び余分な揮発油を除去するために熱油塗布泥炭を
    断熱容器内に貯蔵する工程を更に含む請求の範囲第10項
    記載の方法。
13. 【請求項１３】油浴中で低品位炭を加熱することによっ
    て低品位炭から乾燥石炭燃料を製造する方法において、 蒸気が低品位炭からまだ放出されている間に油浴から低
    品位炭を除去することによって低品位炭の油含有率を制
    御し、そして 浴中の乾燥中の低品位炭粒子から放出される蒸気の量を
    決定し、蒸気の値が所望の油含有率を作るであろう値に
    達した時に油浴から低品位石炭粒子を除去することによ
    って乾燥石炭燃料中の達成されるべき所望の油含有率を
    得る改良方法。
14. 【請求項１４】乾燥石炭燃料の最終油含有率を増大させ
    るために、蒸気が低品位炭粒子の50％未満から放出され
    ている時に低品位炭を油浴から除去する請求の範囲第13
    項記載の方法。
15. 【請求項１５】乾燥石炭燃料の最終油含有率を減少させ
    るために、蒸気が低品位炭粒子の50％よりも多くから放
    出されている時に低品位炭を油浴から除去する請求の範
    囲第13項記載の方法。