(第1実施形態)
 本発明の第1実施形態に係る固形燃料の製造 装置を図1に示す。
 本実施形態の装置は、
 多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含� ��混合油と混合して原料スラリーを得る混合� ��1;
 該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理� ��て脱水スラリーを得る蒸発器2;
 該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油� ��を分離する固液分離器3;および
 固液分離器で分離回収された混合油を混合� ��へ戻す循環手段4
を有し、さらに循環手段によって混合槽に戻 される混合油を加熱する混合油加熱用熱交換 器5を有することを特徴とする。ここで、混� �槽1は、その下部から原料スラリーをスラリ� ��ポンプ12を介して混合槽1の上部へ導入する� ��ラリー循環流路11、13を有している。蒸発器 2は、その上流側で蒸発器下部からスラリー� �スラリーポンプ22を介して蒸発器2の上部へ� �入する上流側スラリー循環流路21、23~24を有� ��ている。蒸発器2はまた、その下流側で蒸発 器下部からスラリーをスラリーポンプ27を介� ��て蒸発器2の上部へ導入する下流側スラリー 循環流路26、28~29を有している。混合槽1と蒸� ��器2との間には、原料スラリー供給流路14が� ��る。この原料スラリー供給流路14はスラリ� �循環流路11、13から分岐している。蒸発器2と 固液分離器3との間には、脱水スラリー供給� �路41がある。この脱水スラリー供給流路41は� ��ラリー循環流路26、28~29から分岐している。 固液分離器3と混合槽1との間には、固液分離� ��3で分離された混合油を混合槽1に戻すため� �混合油循環流路45がある。

 上記混合油加熱用熱交換器5は、循環手段 4とともに、混合油循環流路45に設けられる。 この熱交換器の熱源(加熱媒体)は特に制限さ� ��ず、例えば、蒸発器2で発生する水蒸気が用 いられることが好ましい。熱交換器5を混合� �循環流路45に設けて混合油を加熱することに より、原料スラリーの予熱を達成するので、 スラリー循環流路11、13内へのスラリー加熱� �熱交換器の設置を省略できる。そのため、� �料炭(RC)や混合油(MO)の供給および次工程への スラリーの供給が停止された時、原料スラリ ーをスラリー循環流路11、13内で循環させて� �、原料スラリーの過度な温度上昇は起こら� �い。その結果、混合槽内での水蒸気の発生� �抑制され、結果として原料炭供給手段6の閉� ��を防止できる。またスラリー循環流路11、13 内へのスラリー加熱用熱交換器の設置を省略 できるので、スラリー加熱用熱交換器自体の 閉塞の虞がない。また熱交換器5によって加� �されるのはスラリーではなく、固液分離器� �より液体分(循環油)として分離された混合油 であって、粒径10μm程度以下の微粉炭が通常� ��10重量%程度含まれるものであるので、微粉� ��の沈降速度がスラリー中の石炭と比較して� ��しく遅い。そのため、混合油(MO)の供給(循� �)が停止されても、熱交換器5自体の閉塞を有 効に防止できる。また熱交換器5によって加� �されるのは上記のように粒径の小さな微粉� �が含有された混合油であるので、当該熱交� �器の材料として、SUS304等の高価なものだけ� �なく、カーボンスチール等の安価なものも� �用できる。

 熱交換器5として、多管式型等の比較的大 型の熱交換器だけでなく、プレート型および スパイラル型等の比較的小型の熱交換器を使 用できる。混合油に含まれる石炭は微粉炭で あって、沈降速度が著しく遅いためである。

 熱交換器5によって達成される混合油の加 熱温度は、混合槽1内の原料スラリー温度が10 0℃を超えない温度であれば特に制限されず� �通常、混合槽1内の原料スラリー温度は70~80� �に設定される。

 混合槽1においては、多孔質炭を、重質油 分および溶媒油分を含む混合油と混合して原 料スラリーを作る(混合工程)。混合油は熱交� ��器5によって加熱されているので、混合槽内 において原料スラリーは適度な予熱が既に達 成されている。原料スラリーは、スラリー循 環流路11、13を通って混合槽1の下部からスラ� ��ーポンプ12を介して混合槽1の上部へ導入さ� ��、循環される。特にトラブル発生時におい� ��原料スラリーの循環を行うと、スラリーの� ��動を有効に維持でき、器具・配管の閉塞を� ��止できる。

 多孔質炭とは、多量の水分を含有し、脱� ��することが望まれるいわゆる低品位石炭で� ��り、例えば30~70重量%もの水分を含有する石� ��である。そのような多孔質炭として、例え� ��、褐炭、亜炭、亜れき青炭等が挙げられる� ��例えば、褐炭には、ビクトリア炭、ノース� ��コタ炭、ベルガ炭等があり、亜れき青炭に� ��、西バンコ炭、ビヌンガン炭、サマランガ� ��炭、エココール炭等がある。多孔質炭は上� ��例示のものに限定されず、多量の水分を含� ��し、脱水することが望まれる石炭であれば� ��いずれも本発明に係る多孔質炭に含まれる� ��多孔質炭は通常、予め粉砕して使用される� ��多孔質炭の粒子径は特に制限されるもので� ��なく、例えば平均粒子径で数mm程度、特に0. 05~3mm程度でよい。

 重質油分とは、真空残渣油の如く、例え� ��400℃でも実質的に蒸気圧を示すことがない� ��な重質分あるいはこれを多く含む油である� ��従って重質油分のみを使用してこれを多孔� ��炭の細孔に侵入し得る様な流動性になるま� ��加熱しようとすると、多孔質炭自体が熱分� ��を起こす。また本発明で用いる重質油分は� ��述の如く殆んど蒸気圧を示さないものであ� ��から、これを気化させキャリヤガスに乗せ� ��蒸着させようとすることは一層無理である� ��結局、重質油分のみでは高粘性の為良好な� ��ラリー状を得難いだけでなく、殆んど揮発� ��を有しない為、細孔内への侵入性が低くな� ��。従って何らかの溶剤あるいは分散剤の協� ��が必要となる。

 そこで本発明では、重質油分を溶媒油分� ��に溶解させて含浸作業性、スラリー形成性� ��良好にしてから使用する。上記重質油分を� ��散させる溶媒油分としては、重質油分との� ��和性、スラリーとしてのハンドリング性、� ��孔内への侵入容易性等の観点から軽沸油分� ��好まれるが、水分蒸発温度での安定性を考� ��すれば、沸点100℃以上、好ましくは300℃以� ��の石油系油(灯油、軽油あるいは重油等)を� �用することが推奨される。この様な重質油� �含有混合油を使用すると、これが適切な流� �性を示す為、重質油分単独では果たし得な� �様な細孔内への侵入が促進される。

 尚上記の様な重質油分含有混合油は、(イ )元々重質油分と溶媒油分の両方を含む混合� �として得られるもの、或は(ロ)重質油分と溶 媒油分を混合して得られるもののいずれであ っても良い。前者(イ)としては、例えば、石� ��系の重油;精製未済で重質油分を含む石油系 の軽油留分、灯油留分、潤滑油成分;コール� �ール;溶剤あるいは洗浄剤として用いた為、� ��質油分の不純物を含んでしまった軽油や灯� ��;繰り返し使用したことによって劣化した留 分を含んでしまった熱媒油等が使用される。 後者(ロ)としては、例えば、石油アスファル� ��、天然アスファルト、石炭系重質油、石油� ��若しくは石炭系の蒸留残渣、あるいはこれ� ��を多く含むものを、石油系の軽油、灯油、� ��滑油等と混合したもの;前者(イ)の混合油を� ��油系の軽油、灯油、潤滑油で希釈したもの� ��が用いられる。尚アスファルト類はそれ自� ��が安価であると共に、一旦活性点に付着し� ��後は離れ難いという特性があるので、特に� ��適なものとして使用される。

 混合油における重質油分の含有量は通常� ��混合油全量に対して重量比で0.25~15%の範囲� �ある。

 多孔質炭に対する混合油の混合割合は特� ��限定されるものではなく、通常は多孔質炭� ��対する重質油分の混合割合が無水炭に対し� ��重量比で0.5~30%、特に0.5~5%となるような範囲 が妥当である。重質油分の混合割合が少なす ぎると、細孔内への吸着量が不十分となって 自然発火性を抑える効果が弱くなる。重質油 分の混合割合が多すぎると油のコストが負担 となって経済性が薄れる。

 混合条件は特に制限されず、通常は、大� ��圧下、40~100℃で混合されて、原料スラリー� ��得られる。

 原料スラリーは、スラリー循環流路11、13 内で循環されるとともに、当該スラリー循環 流路から分岐した原料スラリー供給流路14を� ��って蒸発器2の上流側スラリー循環流路23~24� ��入り、これを通って蒸発器2へ入る(蒸発工� �)。このとき、原料スラリーは熱交換器20に� �り、例えば100~250℃に加熱され、蒸発器2へ入 る。これにより、原料スラリーの水分蒸発処 理がなされる。即ち、原料スラリー中の多孔 質炭に含まれる水分が蒸発して脱水される。 同時に、多孔質炭の細孔内への混合油の含浸 もなされる。こうして細孔内水分の気化蒸発 が進行するのに応じて前記混合油の付着・被 覆が行なわれる。また若干の水蒸気が残存し ていても、それが冷却過程で凝縮するときに 負圧が形成されて重質油分含有混合油が細孔 内に吸引されていくので、細孔内表層部は重 質油分を含有する混合油によって次々被覆さ れ、遂には細孔開口部のほぼ全域が重質油分 含有混合油によって充満しつくされる。しか も混合油中の重質油分は活性点に選択的に吸 着され易すく、また付着すると離れ難いため 、結果的に溶媒油分よりも優先的に付着して いくことが期待される。こうして細孔内表層 部が外気から遮断されることによって自然発 火性を失わせることが可能となる。また大量 の水分が脱水除去されると共に重質油分含有 混合油、特に重質油分が優先して細孔内を充 満することになるので、多孔質炭全体として のカロリーアップが安価に達成される。

 熱交換器20による加熱は加圧下で行うこと� �好ましく、通常は2~15気圧が好適である。
 加熱時間は、一連の工程が通常は連続運転� ��より実施されるため一概に規定できるもの� ��はなく、多孔質炭の脱水と細孔内への混合� ��の含浸とを達成できればよい。

 上記水分蒸発処理がなされた脱水スラリ� ��は、図1に示すように、下流側スラリー循環 流路26、28~29を通って蒸発器2の下部からスラ� ��ーポンプ27を介して蒸発器2の上部へ導入さ� ��る。このとき、脱水スラリーは熱交換器25� �より加熱され、蒸発器2へ入ることが好まし� ��。これにより、スラリーの水分蒸発処理が� ��り有効になされる。

 上記蒸発により発生した水蒸気は、蒸発� ��2から圧縮機50を通り、流路51を通って熱交� �器25に導入され、熱交換器25の熱源(加熱媒体 )として用いられ、さらに、流路52~53を通って 熱交換器5に導入され、熱交換器5の熱源(加熱 媒体)として用いられる。圧縮機50を通った水 蒸気は、熱交換器20の熱源(加熱媒体)として� �用いられてもよい。

 脱水スラリーは、スラリー循環流路26、28~29 から分岐している脱水スラリー供給流路41を� ��って固液分離器3に入り、固液分離され、固 体分(改質多孔質炭)と液体分(混合油)とが得� �れる(固液分離工程)。
 分離方法は種々の方法を用いることができ� ��例えば、遠心分離法、沈降法、濾過法、圧� ��法等が使用可能である。これらの方法を組� ��合わせて使用することもできる。分離効率� ��観点から、遠心分離法を使用することが好� ��しい。

 固液分離により回収された混合油は循環油� ��して、循環手段4によって、混合油循環流路 45を経て混合槽1に戻される(循環工程)。この� ��き、混合油は前記したように熱交換器5によ って加熱された後(混合油加熱工程)、混合槽1 での原料スラリーの調製に再利用される。
 循環手段4としては、遠心式ポンプが使用さ れる。

 固液分離工程で分離された固体分(改質多孔 質炭)は通常は混合油により未だ湿潤してい� �ので、乾燥器に入り、乾燥され、粉末状固� �燃料として用いることができる状態となる(� ��終乾燥工程)。
 乾燥方法は改質多孔質炭から混合油を蒸発� ��離できる限り特に制限されない。

 乾燥された改質多孔質炭は所望により冷� ��および成型され、固形燃料が得られる(冷却 工程および成型工程)。例えば、冷却工程で� �却され、粉末状固形燃料として用いること� �できるし、あるいは冷却工程での冷却の後� �成型工程で成型され、成型固形燃料として� �いることもできる。また冷却されることな� �、成型工程で成型されて成型固形燃料を得� �も良い。

 本実施形態において熱交換器は20、25はス ラリー循環流路内に設けられ、原料炭(RC)や� �合油(MO)の供給やスラリーの次工程への供給� ��停止された時であっても、スラリー流動を� ��持できるので、当該熱交換器の配管閉塞を� ��止できる。

(第2実施形態)
 本発明の第2実施形態に係る固形燃料の製造 装置を図2に示す。
 本実施形態の装置は、
 多孔質炭を、重質油分および溶媒油分を含� ��混合油と混合して原料スラリーを得る混合� ��1;
 該原料スラリーを加熱により水分蒸発処理� ��て脱水スラリーを得る第1蒸発器2A;
 該脱水スラリーを加熱および/または減圧に より水分蒸発処理して脱水スラリーを得る第 2蒸発器2B;
 該脱水スラリーから改質多孔質炭と混合油� ��を分離する固液分離器3;および
 固液分離器で分離回収された混合油を混合� ��へ戻す循環手段4
を有し、さらに循環手段によって混合槽に戻 される混合油を加熱する混合油加熱用熱交換 器5を有することを特徴とする。これによっ� �第1実施形態と同様の作用・効果を奏する。

 本実施形態に係る固形燃料の製造装置は� ��蒸発器として第1蒸発器2Aおよび第2蒸発器2B� ��使用すること以外、前記第1実施形態に係る 固形燃料の製造装置と同様である。本実施形 態において、第1蒸発器Aで得られた脱水スラ� ��ーは脱水スラリー供給流路42を経て第2蒸発� ��2Bに供給され、第2蒸発器2Bで得られた脱水� �ラリーは脱水スラリー供給流路43を経て固液 分離器3に供給される。以下、本実施形態の� �置について簡単に説明するが、特記しない� �り、第1実施形態における説明と同様である� ��なお、本実施形態の装置における第1実施形 態の装置と同じ符号の部材・器具等は、第1� �施形態の同じ符号のものと同様である。本� �施形態における第1蒸発器2Aは第1実施形態に� ��ける蒸発器2に相当するものである。

 本実施形態において、混合槽1は、その下 部から原料スラリーをスラリーポンプ12を介� ��て混合槽1の上部へ導入するスラリー循環流 路11、13を有している。蒸発器2Aは、その上流 側で蒸発器下部からスラリーをスラリーポン プ22を介して蒸発器2Aの上部へ導入する上流� �スラリー循環流路21、23~24を有している。蒸� ��器2Aはまた、その下流側で蒸発器下部から� �ラリーをスラリーポンプ27を介して蒸発器2A� ��上部へ導入する下流側スラリー循環流路26� �28~29を有している。蒸発器2Bは、その下流側� ��蒸発器下部からスラリーをスラリーポンプ3 2を介して蒸発器2Bの上部へ導入する下流側ス ラリー循環流路31、33~34を有している。混合� �1と蒸発器2Aとの間には、原料スラリー供給� �路14がある。この原料スラリー供給流路14は� ��ラリー循環流路11、13から分岐している。蒸 発器2Aと蒸発器2Bとの間には、脱水スラリー� �給流路42がある。この脱水スラリー供給流路 42はスラリー循環流路26、28~29から分岐してい る。蒸発器2Bと固液分離器3との間には、脱水 スラリー供給流路43がある。この脱水スラリ� ��供給流路43はスラリー循環流路31、33~34から� ��岐している。固液分離器3と混合槽1との間� �は、固液分離器3で分離された混合油を混合� ��1に戻すための混合油循環流路45がある。

 混合槽1においては、多孔質炭を、重質油 分および溶媒油分を含む混合油と混合して原 料スラリーを作る(混合工程)。混合油は熱交� ��器5によって加熱されているので、混合槽内 において原料スラリーは適度な予熱が既に達 成されている。原料スラリーは、スラリー循 環流路11、13を通って混合槽1の下部からスラ� ��ーポンプ12を介して混合槽1の上部へ導入さ� ��、循環される。特にトラブル発生時におい� ��原料スラリーの循環を行うと、スラリーの� ��動を有効に維持でき、器具・配管の閉塞を� ��止できる。

 原料スラリーは、スラリー循環流路11、13 内で循環されるとともに、当該スラリー循環 流路から分岐した原料スラリー供給流路14を� ��って蒸発器2Aの上流側スラリー循環流路23~24 に入り、これを通って蒸発器2Aへ入る(第1蒸� �工程)。このとき、原料スラリーは熱交換器2 0により、例えば100~250℃に加熱され、蒸発器2 Aへ入る。これにより、第1実施形態の蒸発工� ��と同様に、原料スラリーの水分蒸発処理が� ��される(第1段階目の水分蒸発処理)。

 上記第1段階目の水分蒸発処理がなされた 脱水スラリーは、下流側スラリー循環流路26� ��28~29を通って蒸発器2Aの下部からスラリーポ ンプ27を介して蒸発器2Aの上部へ導入される� �このとき、脱水スラリーは熱交換器25により 加熱され、蒸発器2Aへ入ることが好ましい。� ��れにより、スラリーの水分蒸発処理がより� ��効になされる。

 上記第1段階目の水分蒸発処理がなされた 脱水スラリーは、スラリー循環流路26、28~29� �ら分岐している脱水スラリー供給流路42を通 って蒸発器2Bに入る(第2蒸発工程)。蒸発器2B� �は減圧を行う。蒸発器2Bへ入ったスラリーは 、減圧だけでなく、スラリー循環流路31、33~3 4を通って蒸発器2Bの下部からスラリーポンプ 32を介して蒸発器2Bの上部へ導入され、この� �き熱交換器30により加熱される。加熱および 減圧により、スラリーの第2段目の水分蒸発� �理がなされる。即ち、スラリー中の多孔質� �に含まれる水分の中の細孔水および結晶水� �蒸発して脱水され、水分の蒸発をより有効� �達成できる。上記の脱水に伴って多孔質炭� �細孔内への混合油の含浸もなされる。なお� �スラリー循環流路31、33~34内での熱交換器30� �よる加熱と並行して、あるいは当該加熱の� �わりに、スラリー循環流路42内で熱交換器に よる加熱を行ってもよい。また第2段目の水� �蒸発処理は、加熱のみにより行っても、ま� �は減圧のみにより行ってもよい。

 上記第1段階目の水分蒸発処理により発生 した水蒸気は、蒸発器2Aから圧縮機50を通り� �流路51を通って熱交換器25に導入され、熱交� ��器25の熱源(加熱媒体)として用いられ、さら に、流路52~53を通って熱交換器5に導入され、 熱交換器5の熱源(加熱媒体)として用いられる 。圧縮機50を通った水蒸気は、熱交換器20の� �源(加熱媒体)としても用いられてよい。

 上記第2段階目の水分蒸発処理により発生 した水蒸気は、図示しないが、蒸発器2Bから� ��縮機を通って熱交換器30に導入され、熱交� �器30の熱源(加熱媒体)として用いられてもよ� ��。その後、上記第1段階目の水分蒸発処理に より発生した水蒸気とともに、熱交換器5に� �入され、熱交換器5の熱源(加熱媒体)として� �いられてもよい。

 上記第2段階目の水分蒸発処理がなされた 脱水スラリーは、スラリー循環流路31、33~34� �ら分岐している脱水スラリー供給流路43を通 って固液分離器3に入り、固液分離され、固� �分(改質多孔質炭)と液体分(混合油)とが得ら� ��る(固液分離工程)。この固体分は乾燥器(最� ��乾燥部)で固形分中に残存する油分が回収さ れ、粉末状固形燃料として用いることができ る状態となる。あるいは、最終乾燥部の後、 成型部で成型されて成型固形燃料となる。

 固液分離により回収された混合油は循環� ��として、循環手段4によって、混合油循環流 路45を経て混合槽1に戻される(循環工程)。こ� ��とき、混合油は前記熱交換器5によって加熱 された後(混合油加熱工程)、混合槽1での原料 スラリーの調製に再利用される。

 本実施形態において熱交換器は20、25、30� ��スラリー循環流路内に設けられ、原料炭(RC) や混合油(MO)の供給やスラリーの次工程への� �給が停止された時であっても、スラリー流� �を維持できるので、当該熱交換器の配管閉� �を防止できる。