KR100650914B1 - 코크오븐가스의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크오븐가스(COG)의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 (a) 나프탈렌제거 스크러버에 코크오븐가스(COG) 및 온도가 20 ℃ 이하인 안수를 공급하여 나프탈렌을 일차 제거하는 단계 및 (b) 황화수소 스크러버에서 상기 나프탈렌이 제거된 코크오븐가스(COG) 에 연질 타르를 부피비로 2.0 % 이상 포함하는 안수를 공급시켜 나프탈렌을 이차 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코크오븐가스의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 코크스 제조과정에서 발생되는 코크오븐가스(COG) 중에 함유된 나프탈렌을 제거하고 황화수소 스크러버의 폐쇄현상을 억제하여 황화수소 포집효율을 증대시킬 수 있으며, 배관 폐쇄를 일으키는 현상을 억제하여 설비의 보수 비용을 절감하는 효과가 있다.

코크오븐가스, 황화수소 제거, 나프탈렌, 스크러버, 안수, 타르

Description

코크오븐가스의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법{ELIMINATION METHOD FOR CLOSING PHENOMENA OF PURIFYING HYDROGEN SULFIDE SCRUBBER IN COKE OVEN GAS}

도 1은 본 발명의 코크오븐가스의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거공정을 나타낸 흐름도이다

도 2는 본 발명의 일실시예들 및 비교예들의 안수 온도 변화에 따른 나프탈렌을 제거율을 나타낸 그래프이다.

*도면의 주요 부호에 대한 설명*

10:나프탈렌 스크러버

20:황화수소 스크러버

30:혼합 믹서

본 발명은 코크오븐가스의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코크스 제조과정에서 발생되는 코크오븐가스(COG) 중에 함유된 나프탈렌을 제거하여 황화수소 포집효율을 증대시킬 수 있으며, 배관 폐 쇄를 일으키는 현상을 억제하는 효과가 있는 코크오븐가스의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법에 관한 것이다.

석탄을 이용하여 건류공정을 통하여 코크스를 제조하는 과정에서, 코크오븐가스(coke oven gas, 이하 'COG'라 함), 타르 및 수분과 같은 생성물이 발생하게 된다. 이러한 생성물 중 액체 상태인 타르 및 수분은 건류공정 내에서 순환 및 회수하는 공정에서 처리되며, 가스 상태인 COG는 포집하여 제철소 내의 에너지원으로 사용하게 된다.

COG 중에는 황화수소, 나프탈렌 및 아세나프텐 등이 함유되어 있다. 이 중 황화수소는 다량 함유되어 연소 시에 SOx를 발생시켜 대기 환경오염의 원인이 된다. 이러한 황화수소를 제거하기 전에 나프탈렌 및 아세타프텐 등은 고온에서는 가스 상태로 발생되지만 온도가 저하되면서 고체 상체로 응결되어 결정을 이루어 황화수소 제거용 스크러버를 폐쇄하는 문제점을 발생시킨다.

나프탈렌은 승화성 물질로 상온에서도 기체로 승화하며, 이는 온도와 압력에 따라서 응결하게 된다. 이러한 나프탈렌의 농도가 높으면 황화수소 스크러버 내에서 침적, 응결되어 스크러버의 내벽 및 트레이에 부착되어 폐쇄현상을 초래하게 된다. 이러한 경우 스팀으로 가열된 안수(열안수)를 사용하여 지속적으로 순환, 가동하여 장시간 소요하여 내부 열안수 세척을 실시하여 폐쇄현상을 해결하게 된다. 그러나, COG 중의 황화수소를 제거하지 못하고 다음 공정으로 바이패스함으로써 COG 중의 황화수소가 다량으로 포함되어 스크러버의 후단 배관 부식 및 연소 시 SOx의 발생량을 증대시키는 원인이 되고 있다.

따라서, COG 정제용으로 사용되는 화성공장 안수에 연질 타르를 혼합하여 황화수소 스크러버 내에 침적된 나프탈렌을 효과적으로 제거하기 위한 공정 개발이 요구되고 있다.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 코크스 제조과정에서 발생되는 COG 중에 함유된 나프탈렌을 제거하여 황화수소 포집효율을 증대시킬 수 있으며, 배관 폐쇄를 일으키는 현상을 억제하는 효과가 있는 COG의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은

(a) 나프탈렌제거 스크러버에 COG 및 온도가 20 ℃ 이하인 안수를 공급하여 나프탈렌을 일차 제거하는 단계 및

(b) 황화수소 스크러버에서 상기 나프탈렌이 제거된 COG에 연질 타르를 부피비로 2.0 % 이상 포함하는 안수를 공급시켜 나프탈렌을 이차 제거하는 단계

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 COG의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 COG 정제용으로 사용되는 화성공장 안수 중에 연질 타르를 혼합하여 황화수소 스크러버 내에 침적된 나프탈렌을 효과적으로 제거하기 위한 연구를 진행하던 중, 연질 타르를 함유한 안수를 사용할 경우 배관 폐쇄현상이 억제되고, COG에 함유된 황화수소의 포집효율이 증대되며, 상기 황화수소의 함량이 감소된 COG를 연료로 사용할 경우 대기 환경오염에 악영향을 미치는 SOx의 발생량을 감소시키는 것을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 COG의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법은 나프탈렌스크러버에서 나프탈렌을 일차 제거하는 단계 및 황화수소 스크러버에서 나프탈렌을 이차 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 COG의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거공정을 도 1에 나타내었다. 나프탈렌제거 스크러버(10)에 COG를 공급하고 여기에 저온 안수를 공급하여 나프탈렌을 일차 제거하고, 상기 나프탈렌이 일부 제거된 COG를 황화수소 스크러버(20)로 투입한다. 상기 황화수소 스크러버 하단부로 연질 타르가 포함된 안수를 공급하여 나프탈렌을 이차 제거한다. 이때, 연질 타르가 포함된 안수는 안수와 연질 타르를 혼합 믹서(30)로 혼합하여 투입한다. 상기 나프탈렌이 제거된 COG는 황화수소 스크러버(20)의 상단부로 이송된다.

본 발명의 (a) 단계는 나프탈렌제거 스트러버에 COG를 투입하고, 안수를 공급하여 COG에 함유된 나프탈렌을 일차 제거하는 단계이다.

상기 (a) 단계는 공급되는 안수의 온도를 조절하여 저온 안수를 공급하여 나프탈렌을 응결시켜 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기 안수는 온도가 20 ℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 온도가 20 ℃ 이하인 경우에는 COG 중에 함유된 수분 등의 물질이 증기압이 낮아지면서 함께 응축되고 제거되는 효과가 있다.

본 발명의 (b) 단계는 상기 (a) 단계에서 나프탈렌이 일부 제거된 COG를 황화수소 스크러버에 공급하고, 연질 타르가 포함된 안수를 황화수소 스크러버 하단으로 공급하여 나프탈렌을 이차 제거하는 단계이다.

상기 (b) 단계는 안수에 포함되는 연질 타르의 함량을 조절하여 나프탈렌의 응결물질을 용해시켜 제거하는 것을 특징으로 한다.

상기 연질 타르는 안수에 부피비로 2.0 % 이상으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 부피비가 2.0 % 이상인 경우에는 나프탈렌의 제거효과가 증가됨과 동시에 부착된 고분자 타르를 일부 세척하는 효과가 있다.

상기 연질 타르가 포함된 안수는 연질 타르와 안수를 혼합 믹서로 혼합하여 황화수소 스크러버 하단으로 공급된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예 에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

초기 나프탈렌의 함량이 0.15 g/m³인 COG 10 L를 나프탈렌 스크러버에 투입 하고, 여기에 온도가 20 ℃인 안수 0.1 L를 공급하고, 스프레이하여 나프탈렌을 일차 제거하였다. 상기 나프탈렌이 일부 제거된 COG를 황화수소 스크러버에 투입하였다. 따로 안수에 부피비로 연질 타르 2.0 %를 혼합하여 상기 황화수소 스크러버 하단부로 투입하여 나프탈렌을 이차 제거하였다. 상기 나프탈렌에 제거된 COG를 분석하여 나프탈렌의 제거율을 측정하고, 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2~3 및 비교예 1~2

상기 실시예 1에서 나프탈렌 스크러버에 투입되는 안수의 온도를 하기 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

구분	안수 온도 (℃)	나프탈렌 제거율 (%)
실시예 1	20	80.3
실시예 2	16	84.6
실시예 3	18	81.2
비교예 1	22	73.2
비교예 2	24	64.1
초기 나프탈렌 함량 : 15 g/m3

상기 표 1에 따르면, 나프탈렌 스크러버에 투입되는 안수의 온도가 20 ℃ 이하의 저온인 경우에는 나프탈렌 제거율(%)이 80 % 이상으로 우수하며, 안수 온도가 20 ℃를 초과하는 경우에는 나프탈렌 제거효율이 많이 저하되는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 4~5 및 비교예3~4

상기 실시예 1에서 연질 타르의 함량을 하기 표 2와 같이 투입한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

구분	연질 타르 부피비 (%)	나프탈렌 제거율 (%)
실시예 1	2.0	93.0
실시예 4	2.5	95.1
실시예 5	3.0	96.4
비교예 3	1.5	82.1
비교예 4	1.0	74.8

상기 실시예 1, 4 내지 5 및 비교예 3 내지 4의 연질 타르 부피비에 따른 나프탈렌의 제거율을 도 2에 나타내었다.

도 2에 따르면, 황화수소 스크러버의 하부에서 안수와 혼합되어 투입되는 연질 타르의 부피비가 증가할수록 나프탈렌의 제거효율이 증가하게 되는데, 특히 연질 타르의 부피비가 2.0 % 이상에서 나프탈렌의 제거율이 90 % 이상으로 우수한 것을 확인할 수 있었다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면 코크스 제조과정에서 발생되는 코크오븐가스(COG) 중에 함유된 나프탈렌을 제거하고 황화수소 스크러버의 폐쇄현상을 억제하여 황화수소 포집효율을 증대시킬 수 있으며, 배관 폐쇄를 일으키는 현상을 억제하여 설비의 보수 비용을 절감하는 효과가 있다. 또한, 황화수소 함량이 저감된 COG를 제철소의 연료로 사용할 경우, 연소 시 SOx의 발생량이 저하되어 대기 환경오염을 억제하고 환경 부담금을 절감하는 효과가 있는 환경친화적인 크린 연료를 제공하는 효과가 있다. 이상에서 본 발명의 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

Claims (2)

1. (a) 나프탈렌제거 스크러버에 코크오븐가스(COG) 및 온도가 20 ℃ 이하인 안수를 공급하여 나프탈렌을 일차 제거하는 단계 및

   (b) 황화수소 스크러버에서 상기 나프탈렌이 제거된 코크오븐가스(COG)에 연질 타르를 부피비로 2.0 % 이상 포함하는 안수를 공급시켜 나프탈렌을 이차 제거하는 단계

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 코크오븐가스의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 (b) 단계의 연질 타르가 포함된 안수는 황화수소 스크러버 하단으로 공급되는 것을 특징으로 하는 코크오븐가스의 황화수소 정제 스크러버 막힘현상 제거방법.

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