KR100787763B1

KR100787763B1 - 코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 제조하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100787763B1
Application number: KR1020037004416A
Authority: KR
Inventors: 프랑크 로사; 한스-요세프 길츠; 호르스트 슈뢰더
Original assignee: 데엠테 게엠베하
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2007-12-24
Also published as: ATE345320T1; CA2425240C; PL360820A1; US7176341B2; ES2276830T3; CA2425240A1; BR0114721A; DE10051349B4; BR0114721B1; JP4160827B2; AU2001293860B2; CN1469854A; US20040059175A1; EP1326817B1; CN1213004C; EP1326817A1; DE50111468D1; KR20030038769A; JP2004511534A; AU9386001A

Abstract

본 발명은 코크스로 생 가스를 분사수에 의해 직접적으로 냉각시키고, 연이은 냉각 및 처리에 의해 나프탈렌을 수득하는, 코크스로 생 가스로로부터 나프탈렌을 제조하는 방법에 관한 것으로, 그러한 방법에서는 코크스로 생 가스를 직접적으로 냉각시킨 후에 전기 필터를 통해 인도하고, 이어서 코크스로 생 가스 중에 함유된 나프탈렌이 기상으로부터 침전되어 추가의 처리를 하지 않고서도 순수한 나프탈렌이 수득되도록 냉각시킨다.

코크스로 생 가스, 나프탈렌, 분사수, 냉각, 전기 필터. 기상, 액상

Description

코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 제조하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICES FOR PRODUCING NAPHTHALENE FROM COKE PRODUCED FROM COKE OVEN CRUDE GAS}

본 발명은 코크스로 생 가스(crude gas)로부터 나프탈렌을 제조하는 청구항 1에 따른 방법 및 그 방법에 적합한 장치에 관한 것이다.

코크스로에서 기밀 밀봉 하에 탄소를 열처리할 경우에 코크스로 생 가스가 생성되는데, 그 코크스로 생 가스는 생 가스 수집 메인 라인에서 분사수에 의해 약 80 ℃로 냉각되어 수증기로 포화된다. 그 경우, 코크스로 생 가스에 실린 나프탈렌 중의 약 20 %는 액상으로 타르에 결합된다. 이어서, 잔여 80 %의 나프탈렌을 생 가스 간접 냉각 시스템에서 타르를 함유한 수성 성분과 함께 예비 냉각기에 응축시킨다. 그러한 응축물을 우선 생 가스 수집 메인 라인으로 이송하고, 그 곳에서 약 80 ℃로 가열하여 타르 분리 시스템에 공급하는데, 그 타르 분리 시스템에서는 생 타르와 탄화수소로의 분리가 이뤄진다. 생 타르 중에 함유된 나프탈렌은 생 타르부터 방법 기술적으로 매우 복잡한 공정으로 수득된다. 우선, 타르 증류 시스템에서 나프탈렌 오일을 제조하고, 이어서 나프탈렌 오일을 결정화 시스템에 공급하여 생 나프탈렌으로 침전시킨다. 순수한 나프탈렌을 수득하려면, 화학 반응(예 컨대, 가성 소다 및 황산과의 반응)과 같은 추가의 처리가 여전히 필요하거나 생 나프탈렌을 새로이 증류해야 한다.

본 발명의 목적은 나프탈렌을 적은 비용을 들여 간단하게 고 순도로 수득할 수 있는, 코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 제조하는 방법 및 그 방법에 적합한 장치를 제공하는 것이다.

그러한 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다.

부가의 구성은 종속 청구항들의 특징에 따라 이뤄진다.

본 발명에 따르면, 코크스로로부터 나오는 생 가스를 통상대로 생 가스 수집 메인 라인에서 분사수에 의해 약 80 ℃로 직접 냉각시킨다. 그럴 경우, 액상(liquid phase) 및 기상(gas phase)이 생성된다. 액상을 타르 분리 시스템으로 인도하여 그 곳에서 타르와 탄화수소로 분리시킨다. 탄화수소의 일부를 다시 분사수로서의 생 가스 직접 냉각 시스템에 투입한다. 기상을 전기 필터(electrofilter)를 통해 인도하여 그 곳에서 약 80 ℃의 온도로 코크스로 생 가스 중의 고체 함량 및 타르 함량을 99.99 %만큼 감소시킨다.

전기 필터에서의 침전은 약 80 ℃로 행해지기 때문에, 나프탈렌(기상으로 존재하는)은 전기 필터를 통과할 때에 코크스로 생 가스 중에 잔존한다. 이제, 코크스로 생 가스를 약 80 ℃로부터 약 20 ℃로 냉각시키는데, 그럴 경우에 생 가스 중에 함유된 나프탈렌이 침전된다. 고체 및 타르는 이미 전기 필터에서 침전되었기 때문에, 침전된 나프탈렌은 판매가 가능한 제품으로서 바로 소비자에게 공급될 수 있는 매우 순수한 나프탈렌이다.

나프탈렌이 전기 필터에서 침전되지 않도록 하기 위해, 전기 필터를 단열시키거나 특히 가열하여 전기 필터에 약 80 ℃의 등온 조건이 존재하도록 한다. 본 발명에 따른 방법에서는 침전된 타르가 전기 필터의 내측 표면을 부식으로부터 보호하기 때문에, 전기 필터는 간단한 구조 강(예컨대, ST 37-3)으로 이뤄질 수 있다.

전술된 바와 같이 나프탈렌이 코크스로 생 가스 중에 잔존하기 때문에, 전기 필터에서 침전된 타르는 특히 나프탈렌을 수반하지 않는다. 나프탈렌이 없는 그러한 타르를 타르 분리 시스템으로 이송한다. 낮은 나프탈렌 함량(약 2 %의 잔류 나프탈렌 함량)에 의거하여 타르/물 분리 시에 에멀션(emulsion) 형성이 감소되고, 그에 따라 타르 분리가 개선되게 된다. 또한, 타르/물 분리에 요구되는 체류 시간이 줄어든다. 에멀션 형성이 감소되기 때문에, 다소의 저온에서도 타르/물 분리를 행할 수 있게 된다.

변형된 방법에 따르면, 나프탈렌이 없는 타르를 그것이 거의 물로부터 유리되기 때문에 전기 필터로부터 타르 분리 시스템으로 인도하는 것이 아니라, 바로 타르 저장 용기로 이송하는 것도 가능하다. 그럼으로써, 타르 분리 시스템의 부담이 줄어든다. 나프탈렌이 없는 타르를 별개의 타르 저장 용기에 저장하였다가 예컨대 예비 냉각기 정화와 같은 또 다른 처리에 사용할 수도 있다.

전기 필터 배후에서 직접적인 또는 간접적인 냉각에 의해 생 가스로부터 나프탈렌을 수득할 수 있다.

직접적으로 냉각시킬 경우에는 코크스로 생 가스를 전기 필터를 지난 후에 물로 직접 냉각시킨다. 그 경우, 나프탈렌을 침전시키고 나서 물로부터 분리시킨다. 물은 거의 오염물을 함유하지 않기 때문에, 물을 적절한 재냉각 시스템을 구비한 순환 회로로 돌릴 수 있다. 순환 회로의 물을 재냉각시키는 것은 직접적으로 또는 간접적으로 이뤄질 수 있다. 과잉의 물은 수집 메인 라인으로 인도된다.

간접적으로 냉각시킬 경우에는 나프탈렌을 냉각 면에서 결정화시킨다.

결정화되는 나프탈렌은 여러 가지 형식으로 수득될 수 있다.

그 하나의 방안은 가열에 의해 나프탈렌을 수득하는 것이다. 그 경우, 가열은 직접적으로 또는 간접적으로 이뤄질 수 있다. 냉각 면을 고온 매체에 의해 "나프탈렌 측"에서는 물론 타 측에서도 가열하여 나프탈렌을 추출하고, 가열된 라인을 경유하여 적재 시스템으로 이송한다.

그러한 가열을 장치의 적절한 지점에 장착된 가열 봉에 의해 행할 수도 있다.

또 다른 방안은 나프탈렌을 이미 가열된 나프탈렌에 의해 씻어내는 것이다. 액상 나프탈렌을 간접적으로 가열하는데 사용할 수도 있다.

또한, 결정화된 나프탈렌을 용제에 의해 냉각 면으로부터 떼어내고 나서 회수하는 것도 가능하다.

결정화된 나프탈렌을 수득하는 것은 예컨대 스크랩퍼(scraper)에 의해 기계적으로 이뤄질 수도 있다. 그 경우, 스크랩퍼 아니면 냉각 면을 이동시켜 나프탈렌을 수득한다.

아울러, 결정화된 나프탈렌을 비터(beater)나 진동기에 의해 또는 언밸런스 모터(unbalance motor)에 의해 생성될 수 있는 기계적 진동을 사용하여 수득하는 것도 가능하다.

전술된 방법에서는 나프탈렌을 불연속적으로 수득한다.

즉, 제1 방법 단계로 나프탈렌을 결정화시키고, 제2 방법 단계로 결정화된 나프탈렌을 수득하게 된다.

그러나, 나프탈렌을 연속적으로 또는 준 연속적으로 수득하는 것도 가능하다.

그러한 운전 방식에서는 장치가 부분적으로 냉각 작업 또는 나프탈렌 수득 작업으로 운전된다.

연속적인 작업은 스크랩퍼의 사용 시에도 또는 진동 생성 시에도 가능하다.

본 발명에 따른 방법을 행함에 있어서는 단지 전기 필터 및 나프탈렌의 침전에 적합한 장치만을 마련하면 되는데, 나프탈렌이 침전된 다음에 그 장치로부터 침전된 나프탈렌을 수득할 수 있다.

기존의 코크스 제조 공장에 증설함에 있어서는 단지 전기 필터만을 추가로 마련하고 이미 존재하는 예비 냉각기를 활용하는 것이 가능하다. 예비 냉각기의 다음에 전기 필터가 존재한다면, 그러한 전기 필터는 예비 냉각기 전방의 생 가스 경로에 편입될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서는 예비 냉각 후에는 전기 필터가 불필요하다.

기존의 코크스 제조 공장에는 통상적으로 다수의 예비 냉각기가 존재하기 때 문에, 그와 같이 존재하는 예비 냉각기에 의해 다음과 같이 본 발명에 따른 방법을 행할 수 있다:

예컨대, 2개의 예비 냉각기의 그룹을 나프탈렌을 결정화시키는데 사용한다. 나머지 예비 냉각기를 타르에 의한 정화를 동반하는 통상의 예비 냉각 작업으로 운전한다.

준 연속적인 작업 시에는 예컨대 하나의 예비 냉각기를 결정화시키는데 사용하고, 다른 하나의 예비 냉각기를 나프탈렌 수득에 사용한다. 나프탈렌 수득용 예비 냉각기에서의 압력 손실이 증대되거나 생 가스 유출 온도가 최대 2 ℃만큼 상승될 경우에는 더 이상 그러한 예비 냉각기를 통해 생 가스를 인도하지 말고, 나프탈렌 수득 후에 대기 상태에 있는 다른 예비 냉각기를 통해 인도한다.

냉각 관 상에 결정화된 나프탈렌을 가열에 의해 수득한다. 그 경우, 냉각 관을 내부로부터 또는 외부로부터 가열한다.

내부로부터의 가열과 외부로부터의 가열을 조합시키는 것도 가능하다. 예비 냉각기로부터 나프탈렌을 수득한 후에는 수득된 나프탈렌을 옮기고, 예비 냉각기를 다시 나프탈렌을 결정화시키는데 사용하며, 다른 예비 냉각기로부터 나프탈렌을 수득한다.

그러한 방법 형식에서는 아무런 문제가 없이 보다 더 적은 나프탈렌을 수득하는 것으로 전환할 수 있고, 부분적으로 또는 전체적으로도 통상적인 예비 냉각기 작업으로 전환할 수 있다.

그러한 예비 냉각기 작업에서는 나프탈렌이 예비 냉각기를 폐색시키지 않도 록 하기 위해 예비 냉각기를 전기 필터로부터 나온, 나프탈렌이 없는 타르에 의해 정화시킬 것을 권장한다.

즉, 코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 제조하는 본 발명에 따른 방법에서는 나프탈렌을 제조하는데 적합한 장치로서 통상적인 예비 냉각기를 사용한다. 냉각 단계에서는 나프탈렌이 냉각 관에서 기상으로부터 결정화되고, 이어서 전술된 방법에 의해 나프탈렌이 수득된다.

나프탈렌을 수득하는 동안, 코크스로 생 가스가 대기 상태에 있는 또 다른 예비 냉각기를 통해 인도된다.

예비 냉각기는 준 연속적인 나프탈렌 수득에 적합하게 바뀔 수도 있다. 그러려면, 예비 냉각기가 제어 작동될 수 있는 밸브를 부분적으로 구비해야 한다.

그와 같이 하여, 예비 냉각기에서 나프탈렌의 결정화를 위한 냉각 작업과 나프탈렌의 가열에 의한 나프탈렌 수득 작업이 동시에 행해지도록 할 수 있다.

또 다른 장치도 나프탈렌을 수득하는데 사용될 수 있다.

그를 위해, 단지 전술된 방법에 의해 그로부터 나프탈렌이 수득될 수 있는 냉각 면만이 존재하면 된다.

냉각 면으로서는 예컨대 드럼 또는 디스크가 사용될 수 있다. 그러한 드럼 또는 디스크가 하나 이상의 스크랩퍼를 구비할 경우, 나프탈렌 수득이 연속적으로 이뤄질 수 있게 된다.

그 관이 외벽에서 냉각되는 관형 냉각기에서 나프탈렌을 결정화시키는 것도 가능하다.

그럴 경우, 나프탈렌은 관 내벽에서 침전되어 전술된 방법에 의해 수득될 수 있게 된다.

전술되고 청구의 범위에서 청구되고 있는, 그리고 실시예에서 설명되는, 본 발명에 따라 사용하려는 부품은 그 크기, 형태 구성, 재료 선택, 및 기술적 개념에 있어 특별한 예외 조건 하에 있지 않고, 그에 따라 적용 분야에서 공지된 선택 조건을 비제한적으로 사용할 수 있다.

본 발명의 목적의 또 다른 명세, 특징, 및 장점은 종속 청구항들 및 본 발명에 따른 방법을 예시적으로 도시하고 있는 첨부 도면에 관한 이후의 설명으로부터 주어질 것이다.

첨부 도면 중에서, 도 1은 직접적인 냉각에 의해 코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이고,

도 2는 간접적인 냉각에 의해 코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이며,

도 3은 변형된 방법으로서, 그에 따라 나프탈렌을 수득하는 이외에 종래의 생 가스 냉각까지 행할 수 있는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 코크스로(1)로부터 나오는 생 가스를 생 가스 수집 장치(2)에서 라인(10)을 경유하여 공급되는 분사수에 의해 약 800 ℃로부터 약 80 ℃로 냉각시킨다.

코크스로 생 가스를 전기 필터(3)로 인도하여 그 곳에서 코크스로 생 가스의 고체 함량 및 타르 함량을 99.99 %만큼 감소시킨다.

침전된 타르를 라인(7)을 경유하여 타르 분리 시스템 또는 타르 수집 용기로 이송한다.

코크스로 생 가스를 나프탈렌 침전 장치(4)로 인도하여 그 곳에서 물로 직접적으로 냉각시킴으로써 나프탈렌을 침전시키고, 침전된 나프탈렌을 물로부터 분리시킨다.

나프탈렌을 라인(8)을 경유하여 도시를 생략한 분리 장치로 인도하고, 그 분리 장치에서 나프탈렌에 부착된 잔류수로부터 분리시킨다.

그러한 잔류수를 냉각수에 공급할 수 있다. 냉각수를 라인(11), 냉각기(12), 및 라인(13)을 경유하여 순환 회로로 돌린다. 과잉의 물을 라인(9)을 경유하여 생 가스 수집 장치(2)로 인도한다.

코크스로 생 가스를 가스 정화 시스템(5)으로 이송하여 그 곳에서 코크스로 가스 소비처(6)에 도달되기 전에 황화수소 및 암모니아를 제거하고, 필요에 따라서는 벤졸도 제거한다.

도 2에는 간접적인 냉각에 의해 나프탈렌을 제조하는 변형된 방법이 도시되어 있다.

도 2의 도면 부호는 도 1에서와 동일한 의미를 갖는다.

코크스로 생 가스를 전기 필터(3)로부터 나프탈렌 결정화 장치(4)로 인도하여 그 곳에 냉각 면에 나프탈렌을 침전시키는 한편, 응축된 수증기를 라인(9)을 경유하여 생 가스 수집 장치(2)로 인도한다.

냉각 면에서 결정화된 나프탈렌을 냉각 면의 가열에 의해 액상 나프탈렌으로서 장치(4)로부터 추출하고, 가열된 라인(8)을 경유하여 도시를 생략한 적재 시스템으로 이송한다.

도 3에는 2개의 예비 냉각기(4, 4')를 나프탈렌을 결정화시키는데 사용할 수 있는 방법의 개요가 도시되어 있다.

장치(4)는 나프탈렌을 수득하는데 사용된다.

즉, 라인(8)을 경유하여 순수한 나프탈렌을 적재 시스템으로 이송한다. 장치(4')는 예비 냉각기 작업으로 운전된다.

그 경우, 나프탈렌이 없는 타르를 라인(7)을 경유하여 예비 냉각기(4')를 정화시키는데 사용함으로써 나프탈렌에 의해 예비 냉각기(4')가 폐색되는 것을 방지한다.

나머지 도면 부호는 도 1에서와 동일한 의미를 갖는다.

<도면 부호의 설명>

1 : 코크스로

2 : 수집 장치

3 : 전기 필터

4 : 침전 장치

4' : 냉각 장치

5 : 코크스로 가스 정화 시스템

6 : 코크스로 가스 소비처

7 : 라인(타르)

8 : 라인(나프탈렌)

9 : 라인(응축물)

10 : 라인(분사수)

11 : 라인(냉각수)

12 : 냉각기

13 : 라인(냉각수 환류)

Claims

코크스로 생 가스를 분사수에 의해 직접적으로 냉각시키고, 연이은 냉각 및 처리에 의해 나프탈렌을 수득하는, 코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 제조하는 방법에 있어서,

코크스로 생 가스를 직접적으로 냉각시킨 후에 전기 필터를 통해 인도하고, 이어서 코크스로 생 가스 중에 함유된 나프탈렌이 기상으로부터 침전되어 추가의 처리를 하지 않고서도 순수한 나프탈렌이 수득되도록 냉각시키는 것을 특징으로 하는 코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 제조하는 방법.
제1항에 있어서, 전기 필터를 그것이 등온으로 작업되도록 단열시키거나 가열하는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 필터를 통과한 후에 코크스로 생 가스를 직접적으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 필터를 통과한 후에 코크스로 생 가스를 간접적으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제1항에 있어서, 침전된 나프탈렌을 가열에 의해 수득하는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제5항에 있어서, 가열을 간접적으로 행하는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제5항에 있어서, 가열을 직접적으로 행하는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 이미 가열된 액상 나프탈렌으로 가열을 행하는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 침전된 나프탈렌을 용제에 의해 떼어내고, 이어서 용제를 제거하는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 침전된 나프탈렌을 기계적으로 수득하는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 침전된 나프탈렌을 연속적으로 수득하는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 방법.
코크스로 생 가스로부터 나프탈렌을 회수하는 나프탈렌 제조장치로서, 뜨거운 코크스로 생 가스의 흐름을 1차 냉각기를 동시에 통과하는 유로경로, 1차 냉각기의 필터기 하류 및 필터기의 예비 냉각기 하류를 따라서 안내해주는 안내 수단과, 가스 흐름을 직접 80 ℃ 정도의 온도로 냉각시켜서 흐름으로부터 타르와 고형입자들을 침전시키는 1차 냉각기 수단과, 흐름으로부터 타르와 입자를 제거시켜주는 정전기 필터를 포함하는 필터기를 등온상태로 유지시켜 주는 유지 수단과, 순수한 결정체 나프탈렌을 수집시켜주는 예비 냉각기 내의 냉각 면과, 가스 흐름을 20 ℃ 정도로 냉각시켜서 흐름으로부터 냉각 면으로 나프탈렌을 침전시켜주는 예비 냉각기 수단들을 포함함을 특징으로 하는 나프탈렌 제조장치.
제12항에 있어서, 예비 냉각기에 가열 봉이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 장치.
제12항에 있어서, 예비 냉각기에 제어 작동될 수 있는 밸브가 부분적으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 장치.
제12항에 있어서, 적어도 하나 이상의 스크랩퍼를 가진 냉각 면을 포함함을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 장치.
제12항에 있어서, 적어도 하나 이상의 스크랩퍼가 구비되어 있는 냉각된 드럼을 포함함을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 장치.
제12항에 있어서, 적어도 하나 이상의 스크랩퍼가 구비되어 있는 냉각된 디스크를 포함함을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 장치.
제12항에 있어서, 관형 냉각기를 가진 관을 포함함을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 장치.
제12항에 있어서, 냉각 면을 가진 적어도 하나 이상의 진동 발생기를 포함함을 특징으로 하는 나프탈렌 제조 장치.