KR100768299B1

KR100768299B1 - 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법

Info

Publication number: KR100768299B1
Application number: KR1020010040518A
Authority: KR
Inventors: 안종성; 김학석; 강광원
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2007-10-17
Also published as: KR20030004832A

Abstract

본 발명은 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법에 관한 것으로서, 결합성 암모니아 성분이 포함된 안수를 안수저장탱크(1)에서 고온의 스팀이 공급되는 증류탑(2)(3)을 통해 증류시킨 후 폐수처리설비(4)로 배출되도록 구성된 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 암모니아 처리방법에 있어서, 상기 안수저장탱크(1)에서 안수를 공급받는 안수공급관(10)과 가성소다 저장탱크(30)로부터 가성소다를 공급받는 가성소다 공급관(40)을 서로 연결시켜 안수와 가성소다를 혼합시킨 후 상기 증류탑(2)에 공급시킴으로써, 안수에 포함된 결합성 암모니아를 분해가 용이한 유리 암모니아로 변화시켜 증류탑에서 배출되는 용액중의 암모니아 농도를 저하시킬 수 있는 효과를 갖는다.

결합성 암모니아, 유리 암모니아, 안수, 증류

Description

코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법{Fix-ammonia treatment method of COG}

도1은 종래 기술에 따라 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법을 구현하는 시스템의 개략 구성도;

도2는 본 발명에 따라 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법을 구현하는 시스템의 개략 구성도;

도3은 본 발명에 의해 가성소다 용액을 안수에 혼합시키기 위한 배관 연결부분을 상세하게 도시한 도면; 이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1 : 안수저장탱크 2 : 1차 포집탑

3 : 2차 포집탑 4 : 폐수처리설비

10 : 안수공급관 11, 41 : 유량계

12, 42 : 유량조절밸브 13, 43 : 펌프

20 : 설비제어컴퓨터 30 : 가성소다 저장탱크

40 : 가성소다 공급관

본 발명은 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제철소 부산물 처리공정중 COG 중에 포함된 결합성 암모니아를 유리 암모니아로 분해시키도록 된 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철설비인 코크스오븐에서 발생된 COG중 CN, SCN, C₆H₅OH, NH₃, H₂S등의 성분이 포집된 안수는 도1에 개략적으로 도시된 것처럼 안수저장탱크(1)에 일시 저장되고, 상기 안수저장탱크(1)에 저장된 안수는 스팀배관을 통해 고온고압의 스팀이 공급되는 1차 증류탑(2)과 2차 증류탑(3)에서 증류되며, 이렇게 농도가 묽어진 상태로 폐수처리설비(4)로 보내진다.

이때, 상기 안수 중에 포함된 암모니아 성분의 대부분이 결합성 암모니아로서 고온고압에서도 잘 분해되지 않는 특성을 가지는바, 1차 증류탑(2)로 유입되는 안수중 암모니아 성분의 유량과 온도를 70㎥/h와 55±1℃로 하고, 탑정온도와 압력을 각각 90±1℃와 2500±500mmH₂O로 할 때, 유입되는 안수 중에 포함된 암모니아 농도가 3000∼2000ppm에서 600∼400ppm으로 배출되고 이때 PH가 6.5∼7.5 정도이다.

참고로, 결합성 암모니아중 (NH₄)₂S₂O₃가 150.0℃에서 분해가 잘 이루어지는 반면, NH₄Cl은 337.8℃, (NH₄)₂SO₄는 357.0℃, NH₄CN는 300.0℃에서 분해가 잘 이루 어진다.

즉, 상기한 종래의 증류탑 내부 조건에서는 결합성 암모니아의 분해가 잘이루어지지 않아 그대로 폐수처리설비(4)로 배출되는 것이어서, 폐수처리설비(4)의 질화·탈질화 공정의 부하 증대를 유발시키는 것이고, 또한 결합성 암모니아를 분해시키기 위하여 상기한 조건보다 더 고온의 조건을 만드는 것은 설비를 크게 변화시키지 않고는 불가능한 문제점을 가지는 것이었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점이 안수 중에 포함된 암모니아 성분이 잘 분해되지 않는 결합성 암모니아가 대부분인 것에 기인한다는 것에 착안하여 이를 결합성 암모니아에 비하여 상대적으로 저온저압에서 분해가 잘 이루어지는 유리 암모니아로 분해시킴으로써 암모니아 처리효율을 향상시키도록 된 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서 본 발명은, 결합성 암모니아 성분이 포함된 안수를 안수저장탱크에서 고온의 스팀이 공급되는 증류탑을 통해 증류시킨 후 폐수처리설비로 배출되도록 구성된 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 암모니아 처리방법에 있어서, 상기 안수저장탱크에서 안수를 공급받는 안수공급관과 가성소다 저장탱크로부터 가성소다를 공급받는 가성소다 공급관을 서로 연결시켜 안수와 가성소다를 혼합시킨 후 상기 증류탑에 공급시킴을 특징으로 하는 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법을 마련함에 의한다.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 암모니아 처리방법이 개략적으로 도시된 구성도로써, 안수저장탱크(1)의 안수를 증류탑에 공급하여 증류 처리시키고, 이 증류탑이 1차 증류탑(2)과 2차 증류탑(3)으로 구성되며, 상기 증류탑(2)(3)의 각각에 스팀을 공급시키기 위한 스팀배관이 연결되고, 상기 증류탑(2)(3)에서 처리된 안수가 폐수처리설비(4)로 공급되는 대략의 구성은 종래와 유사하다.

본 발명은 상기 안수저장탱크(1)와 1차 증류탑(2)을 연결시키는 안수공급관(10)에 가성소다(NaOH) 공급관(40)을 연결시키고, 상기 가성소다 공급관(40)은 펌프(43), 유량조절밸브(42) 및 유량계(41)를 가지며, 이러한 가성소다 공급관(40)은 가성소다 저장탱크(30)로부터 가성소다를 공급받게 연결된다.

그리고, 상기 가성소다 공급관(40)에 설치된 유량조절밸브(42)와 유량계(41)는 설비제어컴퓨터(20)에 전기적으로 연결되며, 상기 설비제어컴퓨터(20)에는 상기 안수공급관(10)에 설치된 유량조절밸브(12)와 유량계(11)에도 전기적으로 연결된다. 물론, 상기 안수공급관(10)에도 펌프(13)가 설치된다.

상기 가성소다 공급관(40)과 안수공급관(10)의 연결부분은 도3에 보다 상세하게 도시된 바와 같이 상기 가성소다 공급관(40)이 상기 안수공급관(10)의 내부 중앙까지 연장 형성되고, 이러한 가성소다 공급관(40)의 선단이 상기 안수공급관(10)의 내부 중앙에서 안수 이동방향과 동일한 방향으로 절곡되는 형상으로 구성된다.

물론, 상기 안수저장탱크(30)에 저장되어 있는 안수 중에 포함된 결합성 암모니아의 농도는 사전에 측정되어진다.

그리고, 이렇게 결합성 암모니아가 포함된 안수에 가성소다를 혼합시키는 경우, 하기 화학식 1 내지 4에 도시된 것처럼 결합성 암모니아가 유리 암모니아로 분해되고, 이 과정에서 암모니아 성분이 NH₃로 분해됨으로써 2차 포집탑(3)에서 폐수처리설비(4)로 배출되는 암모니아 농도가 대폭 감소될 수 있게 된다.

특히, 설비제어컴퓨터(20)에는 유량계(11)(41)로부터 안수공급관(10)과 가성소다 공급관(40)의 안수 및 가성소다 유량정보를 계속적으로 제공받는바, 이는 안수저장탱크(1)에서 1차 포집탑(2)으로 공급되는 안수의 양에 적합한 양의 가성소다의 양을 연산하여 안수공급관(10)과 가성소다 공급관(40)의 유량조절밸브(12)(42)를 조절한다.

NH₄Cl + NaOH →NH₄OH + NaCl →NH₃↑ + H₂O + NaCl

NH₄SCN + NaOH →NH₄OH + NaSCN →NH₃↑ + H₂O + NaSCN

(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH →2NH₄OH + Na₂SO₄ → 2NH₃↑ + 2H₂O + Na₂SO₄

(NH₄)₂S₂O₃ + 2NaOH → 2NH₄OH + Na₂S ₂O₃ →2NH₃↑ +2H₂O + Na₂S₂O₄

상기한 구성에 의한 본 발명의 방법을 이용하여 코크스오븐가스에서 포집된 안수를 처리하기 위하여는, 안수저장탱크(1)의 안수를 펌프(13)를 이용하여 1차 포집탑(2)으로 공급하며, 이때 상기 펌프(13)의 유입측에 가성소다 저장탱크(30)의 가성소다를 공급함으로써 안수와 가성소다를 혼합시킨다.

즉, 상기 1차 포집탑(2)으로 안수와 가성소다가 혼합된 상태로 공급되며, 이러한 용액은 상기 화학식 1 내지 화학식 4에 나타낸 것처럼 결합성 암모니아 성분들이 유리 암모니아 성분으로 분해된다.

그리고, 이렇게 분해된 유리 암모니아 성분들은 결합성 암모니아 성분의 분해 조건에 비하여 비교적 저온의 상태에서 그 분해가 매우 잘 이루어지므로, 상기 1차 포집탑(2) 및 2차 포집탑(3)을 통과하면서 매우 낮은 농도의 암모니아 성분만이 폐수처리설비(4)로 배출되는 것이다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명자 등은 증류탑으로 유입되는 연수의 유량을 70㎥/h으로 하여 이에 40% 가성소다 용액의 유량을 하기 표1과 같이 안수에 대한 당량비로 하여 혼합시키고, 이때 온도를 55±1℃로 조정하였다.

그리고, 증류탑에 스팀을 공급하여 탑정온도 90±1℃, 탑정압력을 2500±500mmH₂O로 조정하였다.

안수:가성소다 당량비	증류전 총 암모니아 농도	증류후 총 암모니아 농도	증류후 PH
1:1	3000∼2000ppm	200∼50ppm	8.0∼9.0
1:2	3000∼2000ppm	500∼300ppm	9.0∼10.0
1:0.5	3000∼2000ppm	600∼400ppm	6.5∼7.5

그 결과, 가성소다의 당량비를 1:1로 설정하였을 때 증류탑으로 유입되기 전의 총 암모니아 농도가 3000∼2000ppm이었던 것이 증류된 다음에 200∼50ppm으로 저하되었고 PH가 8.0∼9.0으로 측정되었다.

즉, 가성소다 용액을 과다하게 투입하였을 때 증류탑의 탑정온도와 압력에 이상현상이 발생하여 증류 효율이 저하되고, 너무 적게 투입하였을 때 증류탑의 탑정온도와 압력은 큰 변화가 없지만 총 암모니아 농도가 저하되지 않고 오히려 상승됨은 물론 PH가 하락하여 폐수처리설비에 별도의 가성소다를 투입하여야 하는 문제점이 발생되었다.

따라서, 가성소다의 당량비를 1:1로 설정하는 것이 증류탑에서 배출되는 암모니아 농도를 저하시키는데 바람직하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법에 의하면, 증류탑으로 유입되는 연수에 가성소다를 투입함으로써 설비를 크게 변화시키지 않으면서 연수 중에 포함된 결합성 암모니아 성분을 분해가 용이한 유리 암모니아 성분으로 변화시켜 증류효율을 향상시키는 효과를 갖는다.

그리고, 이러한 증류효율을 증가는 증류탑에서 배출되는 총 암모니아 농도를 저하시키는 효과를 갖는다.

Claims

결합성 암모니아 성분이 포함된 안수를 안수저장탱크(1)에서 고온의 스팀이 공급되는 증류탑(2)(3)을 통해 증류시킨 후 폐수처리설비(4)로 배출되도록 구성된 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 암모니아 처리방법에 있어서,

상기 안수저장탱크(1)에서 안수를 공급받는 안수공급관(10)과 가성소다 저장탱크(30)로부터 가성소다를 공급받는 가성소다 공급관(40)을 서로 연결시켜 안수와 가성소다를 혼합시킨 후 상기 증류탑(2)에 공급시킴을 특징으로 하는 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법.
제1항에 있어서, 상기 안수와 가성소다의 당량비를 1:1로 함을 특징으로 하는 코크스오븐가스에서 포집된 안수의 결합성 암모니아 처리방법.