KR100391561B1 - 분코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소에서 발생되는 미세한 입자로 된 분 코크스를 원료로 하여 이에 친화적인 성질을 가진 바인더를 혼합하여 과립형태로 성형한 후 이를 이용하여 소각로 및 연소 배기가스의 출구에서 배출되는 대기오염물질 특히 무기질의 유해성 물질 및 유기염소화합물(다이옥신)을 흡착 제거하기 위한 분 코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법에 관한 것으로,

즉, 제철소에서 발생하는 분코크스를 필러로 이용하고 바인더로서는 석탄타르 핏치,석유 핏치 및 유기성 계통의 바인더를 사용하여 과립상 및 구형상으로 성형한 후 이를 약 200℃에서 30분간 열처리 및 고형화 하여 흡착제를 제조하며, 제조된 흡착제는 공기중에서 약 250℃에서 약 30분간 열처리 하여 표면을 산화시키며, 이를 반응기에 장입한 후 배기가스를 통과시킴으로써, 배기가스중에 함유된 다이옥신과 수은 및 무기염화물 등의 유해 물질을 제거하게 된 것이다.

Description

분코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법{Preparation of dioxin removal adsorbent from coke breeze}

본 발명은 분 코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법, 보다 상세하게는 제철소에서 발생되는 미세한 입자로 된 분 코크스를 원료로 하여 이에 친화적인 성질을 가진 바인더를 혼합하여 과립형태로 성형한 후 이를 이용하여 소각로 및 연소 배기가스의 출구에서 배출되는 대기오염물질 특히 무기질의 유해성 물질 및 유기염소화합물(다이옥신)을 흡착 제거하기 위한 분 코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 배기가스중에 포함된 유해 성분을 제거하는 방법은 제거하고자 하는 물질의 성분에 따라 여러 가지가 이용되고 있으며, 분진을 제거하는 경우에는 필터를 이용하거나 집진기를 이용하는 방법이 가장 보편적으로 실시되고 있으나, 그 배기가스중에 함유된 유해 성분을 제거하기 위해서는 대상이 되는 물질에 따라 다양한 방법을 선택하고 있다.

예컨데, 배기가스중의 대표적인 유해 성분으로는 질소화합물과 유황화합물이 있으며, 이러한 물질을 제거하기 위해서는 촉매를 이용하거나 습식방법을 이용하는방법이 보편화 되었다.

그러나 유해성이 강력한 것으로 알려진 수은이나 다이옥신과 같은 유기염소화합물을 제거하기 위해서는 상기의 어느 한 방법만으로는 어려웠다.

독일에서 제안된 방법중 가장 효율적으로 다이옥신과 수은 및 무기유해성분을 제거하게 된 기술로, 활성탄 및 활성코크스를 이용하여 흡착법으로 제거하는 방법이 제안되어 있으며 상업적으로도 널리 활용되고 있다(B,Neukirchen, VGB Kraftwerkstechnik, Vol.72, pp.572-575, H.Regler, VGB Kraftwerkstechnik, Vol.73, pp.709-714, W.Thielen et al. VGB Kraftwerkstechnik, Vol.73, pp.519-524).

상기 독일에서 개발된 방법은 배기가스중 다이옥신과 염소화합물 및 수은 등과 같은 물질을 제거하기 위하여 갈탄 또는 역청탄을 이용하여 활성탄 또는 활성코크스를 제조한 후 흡착제로 사용하는 방법이며, 흡착제를 이동상에서 순환시키면서 재생 및 재활용하는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 상기 방법은 이동상을 이용하므로 비표면적이 큰 활성탄을 제조하여 사용할 때 경도가 낮아서 분화현상이 일어나므로, 경도를 높이기 위해서 활성화를 초기단계로 하여 비표면적이 낮은 것을 제조하여 사용해야 되는 번거러움과 그리고 원료로서 역청탄 및 갈탄을 이용하므로 흡착제의 일정량을 계속적으로 회수 및 재충전해야 됨으로 인한 운전비용이 비싼 문제점이 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 배기가스중 유해 성분의 제거에 따른 문제점을감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 제철소에서 부산물로 생산되는 분 코크스를 원료로 하여 제조된 흡착제를 이용하여 유해성 배기가스를 제거할 수 있는 분 코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 제철소에서 발생하는 분코크스를 필러로 이용하고 바인더로서는 석탄타르 핏치, 석유 핏치 및 유기성 계통의 바인더를 사용하여 과립상 및 구형상으로 성형한 후 이를 약 200℃에서 30분간 열처리 및 고형화 하여 흡착제를 제조하며, 제조된 흡착제는 공기중에서 약 250℃에서 약 30분간 열처리 하여 표면을 산화시키며, 이를 반응기에 장입한 후 배기가스를 통과시킴으로써, 배기가스중에 함유된 다이옥신과 수은 및 무기염화물 등의 유해 물질을 제거함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 분 코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법을 상세히 설명한다.

제철소에서 부산물로 얻어지는 분코크스를 필러로 이용하고 이에 첨가되는 바인더로서는 석탄타르 핏치,석유 핏치 등의 유기성 계통의 물질을 사용하여 과립상 및 구형상으로 성형한 후 이를 약 200℃에서 30분간 열처리 및 고형화 하여 흡착제를 제조하며, 제조된 흡착제는 공기중에서 약 250℃에서 약 30분간 열처리 하여 표면을 산화시키며, 상기 방법에 의해 만들어진 흡착제는 고정상 반응기에 장입한 후 배기가스를 통과시킴으로써, 배기가스중에 함유된 유해 물질을 제거하게 된다.

상기 흡착제로 사용하기 위한 분 코크스는 세공이 거의 없은 것이 바람직하나, 이 자체만으로는 흡착제의 역할을 제대로 하지 못하므로 분 코크스를 바인더로 성형한 후 열처리 하여 바인더와 분 코크스의 입자사이에 비표면적이 낮은 상태에서 일부에 세공이 형성되도록 한다.

다이옥신과 같은 물질은 일반적으로 350℃이하의 온도에서는 기상으로 존재하지 않고 결정상으로 존재하기 때문에 흡착제의 세공에 의해서 흡착되는 것은 아니며, 흡착제의 표면에 부착되는 형태로 제거되므로, 다른 발명에서 사용한 활성탄과 활성코크스를 사용하지 않고 세공도 많지 않으며 비표면적이 낮은 본 발명에서 제조되는 형태의 흡착제에 의해 충분히 제거된다.

상기 흡착제를 산화시키는 것은 표면에 산소관능기를 부여하여 배기가스중에 포함된 수분과의 친화성을 향상시킴으로서, 일부 수분중에 함유된 유해성분과 흡착제의 접촉성을 향상시켜 제거효율을 향상시키기 위한 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에서의 흡착제는 다른 발명에서 시행한 방법인 이동상의 방법을 사용하지 않으면서 고정상 반응기를 이용하여 일정기간 사용한 후 이를 완전히 폐기시키게 되어 원료가격도 저렴하며, 배기가스중 유해 성분의 농도가 완전히 파괴될 때까지 사용할 수 있는 방법이다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예 1:

1mm 이하의 입도를 가진 미분 코크스와 석탄타르 핏치를 중량비로 90:10으로혼합한 후 펠렛 형태로 성형한 다음 이를 약 200℃에서 열처리한 후 다시 공기분위기에서 250℃로 30분간 열처리하여 흡착제를 제조하였다.

제조된 흡착제는 소정의 형상이 유지되었으며, 이 제조된 흡착제를 고정상 반응기에 장입한 후 소각로 배기가스의 출구에 설치하여 배기가스중 다이옥신 제거율을 조사한 결과, 반응기 입구에서 다이옥신의 농도가 0.775ng-TEQ/N㎥이었으나 반응기를 거친 후 출구에서의 다이옥신의 농도는 0.027ng-TEQ/N㎥으로 나타났다.

실시예 2:

1mm 이하의 입도를 가진 미분 코크스와 석유 핏치를 중량비로 90:10으로 혼합한 후 구형으로 성형하고, 이를 제 1실시예와 동일 조건으로 열처리 및 산화처리한 후 고정상 반응기에 충진하여 소각로의 배기가스 출구에서 다이옥신 제거실험을 한 결과, 입구농도가 0.65ng-TEQ/N㎥이었으나 반응기를 거친 후 출구에서 측정된 농도는 0.032ng-TEQ/N㎥이었다.

실시예 3:

상기 제 1실시예와 동일한 원료를 이용하되 바인더로 페놀수지를 사용하고 중량비로 95:5로 혼합한 후 펠렛형태로 성형하고, 이를 200℃에서 약 4시간 열처리한 후 산화반응 없이 고정상 반응기에 충진한 다음 제 1실시예의 조건과 같이 배기가스처리 실험을 한 결과, 입구에서의 다이옥신 농도는 0.78ng-TEQ/N㎥이었으나 출구에서는 0.11ng-TEQ/N㎥이었다.

이와 같은 본 발명의 분 코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법은 미세한 분 코크스를 필러로 하되 이에 유기물을 바인더로 사용하여 성형체를 제조한 후 열처리를 거쳐 흡착제를 제조한 다음 고정상 반응기에 장착하여 배기가스를 통과시킴으로써, 다이옥신제거 등의 유해 성분을 약 90% 이상 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한 기존의 활성탄과 같은 고가의 흡착제를 사용하지 않고도 제철소의 부산물을 이용하여 다이옥신을 제거함으로써 자원을 재활용할 수 있는 경제적인 효과와 더불어 유해 성분의 제거효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 제철소에서 부산물로 얻어지는 분코크스를 필러로 이용하고 이에 첨가되는 바인더로 유기성 계통의 물질을 사용하여 과립상 및 구형상으로 성형하며, 이 성형체를 약 200℃에서 30분간 열처리 및 고형화 한 후 다시 공기중에서 약 250℃에서 약 30분간 열처리 하여 표면을 산화시켜 흡착제를 제조하고, 상기 공정에 의해 만들어진 흡착제는 고정상 반응기에 장입하여 배기가스중에 포함된 유해 물질을 제거하게 됨을 특징으로 하는 분 코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 분 코크스의 입도가 1mm 이하이며, 상기 바인더를 석탄타르 핏치 또는 석유 핏치중 어느 하나를 사용하여 분 코크스와 석탄타르 핏치 또는 석유 핏치를 중량비로 90:10으로 혼합한 후 펠렛 형태로 성형한 것을 특징으로 하는 분 코크스를 이용한 유해성 배기가스 처리제 제조방법.
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