報告書番号

M04012

タイトル（和文）

液化ＤＭＥ脱水法による石炭脱水機構 -－分子動力学による脱水挙動の把握と脱水平衡式の構築－-

タイトル（英文）

Estimation method of moisture content of coal dewatered by DME

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

当所では、液化ＤＭＥを置換溶剤として用いる石炭脱水プロセスを考案し、水分53%のロイヤング褐炭を水分４％に低減できることを示すとともに、本プロセスの所要エネルギーが、既往のプロセスの約半分であることを明らかにした。しかし、炭種によっては、脱水後に１０％以上の水分量が石炭に残留する場合もあり、液化ＤＭＥによる石炭脱水機構の詳細について不明な点が多い。このため、液化ＤＭＥを用いて石炭が脱水される挙動を模擬可能な分子動力学（ＭＤ）シミュレーションを作成し、水分で満たされている石炭の細孔内に液化ＤＭＥが侵入し、石炭水分が液化ＤＭＥで置換される様子や、液化ＤＭＥ中の水分濃度が上昇することで脱水能力が低下する様子を把握した。また、石炭の脱水においては、細孔径が小さい石炭ほど、石炭内部に水分が残留しやすく、水分濃度が低い液化ＤＭＥを用いる必要があることを明らかにした。ＭＤで得られた結果から、脱水が不可能になる液化ＤＭＥ中の水分濃度は、細孔の内部で水分と液化ＤＭＥが界面を湾曲させて接触する毛管相分離現象と、石炭細孔径と、石炭の吸湿性の影響を受けることが明らかになった。さらに、前述の関与を考慮に入れた、熱力学方程式を構築し、ＭＤの結果と比較したところ、良好に一致した。この一致により、熱力学方程式を用いて、石炭の細孔径や石炭の吸湿性から、脱水が不可能になる液化ＤＭＥ中の水分濃度を推算できることが明らかになった。

概要 （英文）

Capillary phase separation of water from dilute DME solution onto coal is examined. We employ a molecular dynamics (MD) technique in which a pore space was connected with bulk DME solution to determine easily equilibrium bulk water solubility. Several liquid phase isotherms in coal poreswith various widths were obtained through the MD simulations, and the relation between pore width and critical separation solubility was determined. The MD results showed previous model overestimate bulk solubility against pore size in the order of nanometers. We proposed an improvedphase separation model based on simple concept with the contribution of the pore-wall potential and curved interfacial tension. The present model successfully described the relation to prove its reliability. The validity of the proposed model was examined also from the aspects of the shape ofthe meniscus in the separated phase, and gave fairly good agreement. Using the proposed model moisture content of coal dewatered by DME can be now estimated.

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