KR100510830B1 - 코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와황산이온 제거방법 - Google Patents

코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와황산이온 제거방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100510830B1
KR100510830B1 KR10-2001-0082301A KR20010082301A KR100510830B1 KR 100510830 B1 KR100510830 B1 KR 100510830B1 KR 20010082301 A KR20010082301 A KR 20010082301A KR 100510830 B1 KR100510830 B1 KR 100510830B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ordination
carbon dioxide
sulfate
coke oven
oven gas
Prior art date
Application number
KR10-2001-0082301A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030052377A (ko
Inventor
이현
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR10-2001-0082301A priority Critical patent/KR100510830B1/ko
Publication of KR20030052377A publication Critical patent/KR20030052377A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100510830B1 publication Critical patent/KR100510830B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/38—Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities
    • C02F1/5236—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities using inorganic agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 코크오븐가스 정제용으로 사용되는 안수로부터 이산화탄소와 황산이온을 보다 효율적으로 제거하는 방법에 관한 것으로,
코크스제조과정에서 발생하는 코크오븐가스 정제용 안수 처리방법에 있어서,
화학반응조에서 안수에 함유되어있는 이산화탄소와 황산이온 합의 당량보다 15-25% 과량의 수산화칼슘을 안수에 투여하여 혼합 및 반응시켜 탄산칼슘과 황산칼슘의 고체입자를 생성시키는 단계;
상기 탄산칼슘과 황산칼슘의 고체입자를 제거하기위해 여과시키는 단계; 및
여액인 정제안수를 열교환기를 통과시켜 0-24℃로 유지시키는 단계;
를 포함하는 코크오븐가스 정제용 안수로부터 이산화탄소 및 황산이온을 제거하는 방법을 제공한다.
본 발명의 방법에 의해 수산화칼슘을 이용하여 코크오븐가스 정제용으로 사용되는 안수내에 함유되어있는 이산화탄소를 효과적으로 제거할 수 있어, 따라서 보다 정제된 코크오븐가스를 생성시킬 수 있다.

Description

코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와 황산이온 제거방법{ELIMINATION METHOD OF CARBONDIOXIDE AND SULFURIC ION IN AMMONIUM LIQUOR FOR REFINEMENT OF COKE OVEN GAS}
본 발명은 코크오븐가스 정제용 안수에 함유되어있는 이산화탄소와 황산이온 제거방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코크오븐가스내의 유화수소를 보다 효율적으로 포집하기위해 안수중에 함유되어있는 이산화타소와 황산이온을 동시에 제거하는 방법에 관한 것이다.
석탄을 이용한 건류공정을 통한 코크스 제조과정에서 코크오븐가스(coke oven gas, 이하 'COG'라고 한다.), 타르 및 수분이 발생되는데, 이러한 생성물중에서 타르 및 수분은 액상상태로 회수 처리되며, 가스상태인 COG는 포집되어 제철소내의 에너지원으로 사용된다. 그러나, COG 중에는 이산화탄소가 함유되어 있어 에너지원의 발열량에 도움이 되지 않으며, 또한 COG에 함유되어있는 암모니아 및 유화수소가스는 연소시에 SOx와 NOx를 발생시켜 대기 환경오염의 원인이 된다. 또한 상기 수분에는 코크스 건류중에 화학반응에 의해서 생성된 여러가지 화합물이 존재하는데, 특히 암모니아가 다량 함유되어 있어 안수라고 한다. 이러한 안수내에는 암모니아 및 유황화합물 특히, 유화수소와 이산화탄소가 포함되어 있다.
안수내에 함유되어있는 이산화탄소는 COG내에 함유되어있는 유화수소를 제거하는데 방해물질로 알려져 따라서 안수내 이산화탄소의 저농도화가 요구되고 있다. 또한, 자체 발생 안수를 사용하여 COG를 정제하지만 COG내에 함유되어있는 이산화탄소로 인해 유화수소 및 불순성분을 제거하는데 악영향을 미치고 있다. 안수내에 함유되어있는 불순성분인 이산화탄소는 증류 및 탈리공정에서 일부 분리되지만 안수내에 포함되어 COG의 정제에 사용될 경우 정제효율을 저하시킨다.
또한, 이와 같은 안수는 COG내의 유화수소를 제거하기위한 흡수 중화제로도 활용하고 있으나, 가스 처리공정인 유화수소 스크러버에 사용되는 안수중에 이산화탄소의 농도가 높으면 안수에 의한 흡수 중화 효과가 감소하여 COG 정제효율이 감소된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래에 안수내에 함유되어있는 이산화탄소와 유화수소의 처리방법에서는 안수를 증류하는 설비인 암모니아 스틸에서 일부 탈리되고, 암모니아를 농축하는 디소시에이터를 거치는데, 이 두가지 목적을 동시에 실현시키는 상호 보완적인 두개 설비를 병합 운전하고 있으며, 이 공정에서 제조된 안수는 COG내 유화수소를 제거하기위한 포집용 안수로 사용된다. 그러나, 이러한 공정을 거친 안수내에는 이산화탄소가 다량 존재하여 안수중에 존재하는 이산화탄소가 COG내에 함유되어있는 유화수소를 제거하는데 악영향을 미치므로 포집용 안수로 적합하지않다. 즉, COG내에 함유되어있는 유화수소가 안수에 존재하는 이산화탄소로 인하여 농도에 의한 이동을 방해하기때문에, COG내 이산화탄소 및 유화수소가 포집액으로 녹아 제거되는 반응이 방해받는다.
이에 본 발명의 목적은 수산화칼슘을 이용하여 COG내에 함유되어있는 이산화탄소와 황산이온을 탄산칼슘 및 황산칼슘 형태로 전환시켜 코크오븐가스 정제용 안수로부터 보다 효율적으로 이산화탄소와 황산이온을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일견지에 의하면, 코크스제조과정에서 발생하는 COG(코크오븐가스) 정제용 안수 처리방법에 있어서,
화학반응조에서 안수에 함유되어있는 이산화탄소와 황산이온 합의 당량보다 15-25% 과량의 수산화칼슘을 안수에 투여하여 혼합 및 반응시켜 탄산칼슘과 황산칼슘의 고체입자를 생성시키는 단계;
상기 탄산칼슘과 황산칼슘의 고체입자를 제거하기위해 여과시키는 단계; 및
여액인 정제안수를 열교환기를 통과시켜 0-24℃로 유지시키는 단계;
를 포함하는 COG 정제용 안수로부터 이산화탄소 및 황산이온 제거방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 코크스 제조과정에서 발생되는 안수내에 함유되어있는 이산화탄소와 황산이온을 효율적으로 제거 처리하는 방법에 관한 것으로, COG(코크오븐가스)에 함유되어있는 유화수소 포집에 사용되는 안수를 화학적인 방법으로 처리하여 이산화탄소와 황산이온을 제거한다. 참고로 본 발명의 공정도를 도 2에 도시하였다.
본 발명에 따라, 코크스제조과정에서 발생하는 COG 정제용 안수에서 이산화탄소와 황산이온을 제거하기위해 먼저, 화학반응조에서 수산화칼슘을 안수에 투여함으로써 화학반응에 의해서 이산화탄소를 입자형상의 탄산칼슘으로 그리고 황산이온을 황산칼슘으로 형성시킨다. 이때 수산화칼슘의 투여량은 안수내에 함유되어있는 이산화탄소와 황산이온 합의 당량보다 15-25% 과량으로 한다.
안수에 수산화칼슘을 투여하는 이유는 이산화탄소와 황산이온을 칼슘이온과 반응시켜 탄산칼슘 및 황산칼슘의 난용성 화합물의 형태로 전환시켜 제거하기위함이다.
이산화탄소와 수산화칼슘이 반응하면 하기 반응식 1에 의해 고체형태의 탄산칼슘과 물이 생성된다.
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3(고체) + H2O
또한, 안수중에 존재하는 황산기(SO4 -2)는 하기 반응식 2에의해 칼슘이온과 반응하여 황산칼슘(CaSO4) 형태의 고체상을 형성한다.
(NH4)2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4(고체) + 2NH4 OH
이러한 반응에 사용가능한 양이온은 바륨이온(Ba++), 스트론튬 이온(Sr+2) 및 마그네슘(Mg+2)을 포함한다.
이때 상기 수산화칼슘의 투여량은 이산화탄소와 황산이온 합의 당량보다 15-25% 과량으로하는 것이 효과적임을 실험적으로 알 수 있었다(실시예 참조).
그 다음, 이와 같이 고체상으로 형성된 상기 탄산칼슘과 황산칼슘은 여과공정을 거침으로써 쉽게 제거된다. 본 발명에 적절한 여과방법은 여러가지 여과기를 사용할 수 있으며 이에 한정하는 것은 아니지만, 원심분리 필터를 사용하는 방법을 포함한다. 원심분리 필터를 사용하는 경우, 침전물은 외부로 배출되고, 안수인 여액은 공정내에 직접 순환이 가능하여 본 발명에 적절하다.
그 다음, COG중에 함유된 유화수소의 포집 효율을 증대시키기위해서는 처리된 안수의 온도가 중요한 역할을 하기때문에, 상기 탄산칼슘과 황산칼슘이 제거된 여액은 열교환기를 통과시켜 0-24℃로 유지시킨다. 안수의 온도는 일반적으로 수용액이 얼지않는 0℃이상으로하는 것이 바람직하며, 그리고 만일, 24℃이상으로 높아지면 증기압이 높아져 유화수소 포집 반응속도가 저하되어 포집효율이 저하될 수 있다.
이와 같이 처리된 안수는 이산화탄소와 황산이온이 제거되어 있어 COG중에 함유된 유화수소를 효율적으로 포집하는데 유용하게 사용된다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
실시예 1
본 실시예는 안수중에 함유된 이산화탄소와 황산이온을 제거하는 것을 입증하는 것이다.
농안수의 시료액을 채취하여 정제용 안수내에 함유된 화학성분 분석을 실시하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
화학성분 유리 암모니아(free Ammonia) 이산화탄소(CO2) 황산이온(SO4 -2)
단위(g/l) 18.12 3.5 5.1
몰농도(M) 1.07 0.0795 0.0531
안수중의 이산화탄소와 황산이온의 제거 실험을 위해서, 채취한 상기 시료액 10리터에 포화 수산화칼슘용액(0.165g/100g 물)을 이용하여 당량비에 따른 이산화탄소와 황산이온의 제거율을 평가하기위해 당량을 조절하면서 실험을 수행하였다.수산화칼슘과 황산이온+이산화탄소의 일대일 당량반응은 황산이온과 이산화탄소의 합의 몰수에 해당하는 수산화칼슘을 첨가하여 이루어진다. 따라서, 당량반응의 경우와 그리고 수산화칼슘을 이산화탄소와 황산이온의 총농도인 당량보다 10%, 15%, 20% 및 25%를 더 첨가하여 반응시킨 경우를 비교실험하였다. 각각 반응처리된 시료들을 원심분리여과하여 여액을 채취하고 이산화탄소와 황산이온의 농도를 분석하여 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3으로부터 알 수 있듯이, 이산화탄소와 황산이온의 총농도로 당량반응시킨경우, 방해인자가 많아서 실제적으로 제거율이 이산화탄소의 경우 77%, 황산이온의 경우 65%를 나타내어 낮은 효율을 제공하는 반면, 당량대비 15%, 20% 및 25%를 초과한 반응에서는 제거율이 90%이상을 나타내어 당량대비 15%를 초과하여 투여하는 것이 효과적임을 알 수 있다.
실시예 2
유화수소가스 제거실험
상기 실시예 1에서 얻은 이산화탄소와 황산이온이 제거된 여액의 안수와 이산화탄소와 황산이온이 제거되지않은 표 1의 원래안수를 사용하여 COG중에 함유된 유화수소가스를 제거하는 실험을 수행하였다. 두 시료의 안수는 모두 암모니아 농도 18.5g/l로 조절하여 이용하였으며 이때 안수의 온도는 23.5℃이었다. COG는 유화수소가 COG중에 부피비로 0.03%포함된 표준시료가스를 사용하였다.
COG를 순환시키면서 10리터의 실시예 1의 정제안수와 원래안수를 펌프로 분당 50ml을 분무하여 30분동안 순환시킨후, COG중에 함유된 유화수소의 농도를 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시료 정제되지않은원래안수(비교예) 실시예 1의정제된 안수(발명예) 초기 COG중 유화수소 함유량
유화수소의 농도(부피%) 0.012 0.008 0.03
정제되지않은 원래안수를 사용하여 COG중 유화수소를 제거한 경우(제거율 60%)보다 본 발명에 의한 실시예 1의 정제된 안수를 사용하여 COG중 유화수소를 제거한 경우(73%)가 제거율이 향상됨을 알 수 있다.
실시예 3
안수의 온도에 따른 유화수소 포집율을 알아보기위해 상기 실시예 1의 정제안수의 온도를 20℃ 에서 28℃까지 2℃간격으로 변화시키면서 상기 실시예 2와 동일한 조건하에서 COG중에 함유된 유화수소를 제거하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 3으로부터 알수 있듯이, 유화수소의 포집율은 안수의 온도에 따라 차이가 남을 확인하였다. 안수의 온도가 26℃이상인 경우 포집율이 90%이하로 적정 포집율 90%에 미치지않았으며, 24℃이하인 경우 포집율이 현저히 상승되어 적정 포집율 90%를 초과하여 효율성이 크게 나타났다. 따라서 유화수소의 적정 포집율을 유지하기위해 안수의 온도를 24℃이하로 관리하여야함을 알 수 있으며, 이에 따라 안수의 온도를 저감하기위한 열교환기를 설치하여 가동하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의해 COG 정제용으로 사용되는 안수내에 함유되어있는 이산화탄소를 효과적으로 제거함으로써, COG내 이산화탄소 및 유화수소의 제거율을 증가시켜 보다 정제된 COG가 생성된다. 본 발명에 의해 정제된 COG는 연료로 사용되는 경우 대기환경에 악영향을 미치는 SOx 발생량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 코크오븐가스 정제용 안수 처리공정을 나타내며,
도 2는 본 발명의 코크오븐가스 정제용 안수 처리공정을 나타내며,
도 3는 수산화칼슘 투여량에 따른 이산화탄소와 황산이온의 제거율을 나타내며, 그리고
도 4는 안수의 온도에 따른 유화수소 포집율을 나타낸다.

Claims (1)

  1. 코크스제조과정에서 발생하는 COG(코크오븐가스) 정제용 안수 처리방법에 있어서,
    화학반응조에서 안수에 함유되어있는 이산화탄소와 황산이온의 총농도인 당량보다 15-25% 과량의 수산화칼슘을 안수에 투여하여 혼합 및 반응시켜 탄산칼슘과 황산칼슘의 고체입자를 생성시키는 단계;
    상기 탄산칼슘과 황산칼슘의 고체입자를 제거하기위해 여과시키는 단계; 및
    여액인 정제안수를 열교환기를 통과시켜 0-24℃로 유지시키는 단계;
    를 포함하는 COG 정제용 안수로부터 이산화탄소 및 황산이온을 제거하는 방법.
KR10-2001-0082301A 2001-12-21 2001-12-21 코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와황산이온 제거방법 KR100510830B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0082301A KR100510830B1 (ko) 2001-12-21 2001-12-21 코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와황산이온 제거방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0082301A KR100510830B1 (ko) 2001-12-21 2001-12-21 코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와황산이온 제거방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030052377A KR20030052377A (ko) 2003-06-27
KR100510830B1 true KR100510830B1 (ko) 2005-08-30

Family

ID=29577144

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0082301A KR100510830B1 (ko) 2001-12-21 2001-12-21 코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와황산이온 제거방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100510830B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101052259B1 (ko) * 2003-12-24 2011-07-27 주식회사 포스코 화성공장 안수에 함유된 탄산이온 및 금속이온 제거방법
KR101251171B1 (ko) * 2006-12-20 2013-04-04 재단법인 포항산업과학연구원 화성공장 안수에 함유된 불순물 제거방법
CN114776251B (zh) * 2022-04-22 2023-11-03 重庆大学 枯竭页岩油气藏二氧化碳强化封存方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030052377A (ko) 2003-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04277074A (ja) 硫化水素、シアン化水素及びアンモニアを含む水溶液の処理方法
CN110127918B (zh) 一种酸性烟气洗涤废水零排放处理方法及其装置
KR101839225B1 (ko) 코크스 오븐 가스 정제 방법 및 정제 장치
DE112006001647T5 (de) Abgasbehandlungsverfahren unter Entfernung von Quecksilber
JP4427234B2 (ja) 湿式ガス精製方法およびシステム
CN110124490B (zh) 一种活性炭处理多污染物烟气及废水再利用的方法及其装置
CN109879507A (zh) 一种焦化高盐废水资源化利用的工艺及装置
JPH1060449A (ja) コークス炉ガスの精製方法
US10118123B2 (en) Process for the removal of heat stable salts from acid gas absorbents
KR100510830B1 (ko) 코크오븐가스 정제용 안수에 함유된 이산화탄소와황산이온 제거방법
KR20000017239A (ko) 연기가스 정화 방법
US6214313B1 (en) High-purity magnesium hydroxide and process for its production
KR101052259B1 (ko) 화성공장 안수에 함유된 탄산이온 및 금속이온 제거방법
CN104843951B (zh) 一种真空碳酸钾煤气脱硫废液的预处理方法
EP0728698A1 (en) Process for removing SO2 from gases which contain it, with direct production of elemental sulfur
RU2377056C2 (ru) Способ очистки дымовых газов от кислых компонентов
CN105174583B (zh) 一种稀碱废水的资源化处理方法
CN113233989B (zh) 1,4-三羟乙基卞二铵硫酸盐、1,3,5-三羟乙基卞三铵硫酸盐及合成和应用
RU2304010C2 (ru) Способ утилизации моноэтаноламина, содержащего примеси
KR100510831B1 (ko) 농안수의 처리방법 및 처리된 농안수를 이용한 코크오븐가스 정제방법
RU1820858C (ru) Способ очистки отход щих газов от фторида водорода и тетрафторида кремни
KR100262689B1 (ko) 배연 탈황 배수의 처리방법
FR2513140A1 (fr) Procede pour l'elimination des oxydes de soufre des fumees
KR100516462B1 (ko) 코크스 가스 정제공정의 티오시안 암모늄 회수방법
KR20060023208A (ko) 코크오븐가스에 함유된 이산화탄소 제거장치와 이를이용한 제거방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee