KR100805029B1 - An apparatus for reproducing activated carbon in hydrogen manufacturing process - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수소가스(H2 Gas)를 제조하는 공정을 수행하며 활성카본을 연속적으로 재생하여 활성카본의 활성화에 의한 불순물 흡착능력의 향상 및 활성카본의 수명을 연장하여 안정적으로 고순도의 수소가스를 제조할 수 있도록 한 수소제조공정의 활성카본 재생장치에 관한 것이다.The present invention performs a process for producing hydrogen gas (H 2 Gas) and continuously regenerate the active carbon to improve the adsorption capacity of impurities by activation of the active carbon and to extend the life of the active carbon stably to produce high purity hydrogen gas The present invention relates to an activated carbon regeneration device of a hydrogen production process that can be manufactured.
본 발명은, 세라믹볼을 충진한 가열부를 구비하여 가열된 수소가스를 얻을 수 있는 승온부와; 상기 승온부의 하부측에 위치된 구동모타의 구동력이 승온부의 중앙에 수직 설치된 종동축으로 전달되어 상기 종동축에 장착된 상,하블레이드가 회전되면서 상기 승온부의 세라믹볼을 교반시켜 링관을 통해 유입되는 가스와의 접촉으로 열에너지 교환을 이루는 구동부; 및 내부에 보온재가 설치되고 상기 승온부와 구동부를 보호하는 덮개부를 포함하여 재생가스를 일정온도로 가열하여 흡착장치의 흡착탑과 예비필터내부로 순차적으로 공급함으로써 활성카본의 재생을 행하는 수소재생공정의 활성카본재생장치를 제공한다.The present invention includes a heating unit capable of obtaining a heated hydrogen gas having a heating unit filled with ceramic balls; The driving force of the driving motor located on the lower side of the temperature rising part is transmitted to the driven shaft vertically installed at the center of the temperature rising part, and the upper and lower blades mounted on the driven shaft are rotated to stir the ceramic balls of the temperature rising part and flow through the ring tube. A driving unit for performing heat energy exchange by contact with gas; And a heat insulating material installed therein, and a cover part which protects the heating part and the driving part, thereby heating the regeneration gas to a predetermined temperature and sequentially supplying the regeneration gas to the adsorption tower and the preliminary filter of the adsorption device, thereby regenerating active carbon. An active carbon reproducing apparatus is provided.
수소제조 공정, 활성카본, 재생가스, 상,하블레이드, 세라믹볼, 활성카본재생장치Hydrogen production process, activated carbon, regenerated gas, phase, hablade, ceramic ball, activated carbon regeneration device
Description
제 1도는 종래의 기술에 따른 수소제조공정을 전체적으로 도시한 플로우 챠트;1 is a flow chart generally showing a hydrogen production process according to the prior art;
제 2도는 본 발명에 따른 활성 카본 재생장치를 구비한 수소제조공정을 전체적으로 도시한 플로우 챠트; 2 is a flow chart generally showing a hydrogen production process having an activated carbon regeneration device according to the present invention;
제 3도는 본 발명에 따른 활성카본재생장치의 외관 사시도;3 is an external perspective view of an active carbon reproducing apparatus according to the present invention;
제 4도는 본 발명에 따른 활성카본재생장치의 내부 단면도;4 is an internal sectional view of an active carbon reproducing apparatus according to the present invention;
제 5도는 본 발명에 따른 활성카본재생장치를 도시한 분해사시도;5 is an exploded perspective view showing an active carbon reproducing apparatus according to the present invention;
제 6도는 본 발명에 따른 수소제조공정의 활성 카본 재생장치가 동작하는 상태를 단계적으로 도시한 플로우 챠트;6 is a flowchart showing step by step a state in which the activated carbon regeneration apparatus of the hydrogen production process according to the present invention operates;
제 7도는 종래의 기술에 따른 수소제조공정이 동작하는 상태를 단계적으로 도시한 플로우 챠트이다.7 is a flow chart showing the state in which the hydrogen production process according to the prior art operates in stages.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10..... 승온부 12..... 재생가스 도입관 10 .....
22..... 승온부재 38..... 세라믹 볼 22 .....
50..... 구동부 52..... 종동축50 ..... Drive 52 ..... Driven shaft
60,62... 상,하부 블레이드 70..... 덮개부
60,62 ... upper and
80..... 구동모터 97..... 냉각기80 ..... Drive
303.... 흡착장치 303a... 예비필터303 ....
340.... 산소제거기 350.... 드라이어340 ....
본 발명은 수소제조 공정에서의 활성카본을 재생하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 수소가스(H2 Gas)를 제조하는 공정을 수행하며 활성카본을 연속적으로 재생하여 활성카본의 활성화에 의한 불순물 흡착능력의 향상 및 활성카본의 수명을 연장하여 안정적으로 고순도의 수소가스를 제조할 수 있도록 한 수소제조공정의 활성카본 재생장치에 관한 것이다.The present invention, more particularly impurities adsorbed by the activation of active carbon by performing a process for producing hydrogen gas (H 2 Gas) and play an active carbon in a row to an apparatus for reproducing the activated carbon in a hydrogen production process The present invention relates to an active carbon regeneration apparatus of a hydrogen production process capable of stably producing high purity hydrogen gas by improving capacity and extending the lifetime of activated carbon.
일반적으로 수소제조는 물을 전기분해하는 전기분해법과 탄소수소를 열분해하는 열분해법 및 수성가스 또는 코크스로가스에서 분리하는 방법이 있으며 제철산업에서는 철강제조 중에 부생되는 코크스 오븐 가스(이하, COG;COKE OVEN GAS라함)에서 분리하는 분리법이 널리 이용되고 있다.In general, hydrogen production includes electrolysis of water electrolysis, pyrolysis of hydrogen, and separation from water gas or coke oven gas.In the steel industry, coke oven gas (COG; COKE) Separation from OVEN GAS is widely used.
이러한 COG에서 수소를 분리하는 종래의 수소재생 공정과 이를 수행하는 활성카본을 재생하는 방법은 제 1도에 도시된 바와 같이 원료 COG를 COG공급관(300)을 통해 공급받아 COG압축기(301)에서 고압으로 압축하여 가스분자 상호간의 운동에너지를 극대화한다. 그리고, 이때 발생된 압축열을 냉각기(미도시)에서 강하시킨 후 온도 변화에 의해 발생된 응축수는 응축기(302)에서 분리 배출하고, 압력이 상승된 COG를 흡착장치(이하, PSA : PRESSURE SWING ADSORBER라함)(303)의 예비필터(303a) 및 흡착탑(303b)으로 자동제어밸브(310)를 통해 이송한다. The conventional hydrogen regeneration process for separating hydrogen from such COG and a method of regenerating active carbon performing the same are provided by receiving a raw material COG through the
상기 예비필터(303a)와 흡착탑(303b)에 유입된 원료 COG는 예비필터(303a)의 충진물인 내부 표면적이 큰 활성카본(ACTIVATED CARBON)의 세공내의 모세관현상과 반데르발스힘(Van der Waals forces)에 의해서 수분과 분자경이 크고 휘발성이 강한 유체(나프탈렌, 벤젠, 톨루엔, 크실렌)가 세공에 흡착 분리되고, 또한 흡착탑(303b)에 충진된 CMS(CARBON MOLECULAR SIEVES), ZMS (ZEOLITE MOLECULAR SIEVES) 등의 흡착제에 의해 분자경이 작은 가스가 흡착 분리되며, 최종적으로는 가스분자경이 가장 작고 확산속도가 가장 빠른 수소가스, 그리고 순차적으로 산소, 질소가스가 자동제어밸브(312)를 통해 배출되며, 이러한 흡착탑(303b) 출구에서는 수소순도 99.999%가 얻어진다.Raw material COG introduced into the
상기와 같이 PSA(303)에서 수소분리 시간이 경과함에 따라 예비필터(303a)와, 흡착탑(303b)의 충진물에 흡착된 불순물은 흡착포화상태가 되고, 흡착포화상태에 근접하게 되면 예비필터(303a) 및 흡착탑(303b)의 충진물에 흡착된 불순물을 배출하기 위한 재생이 이루어지며, 그 재생공정은 흡착 중이던 한 조(Pair)의 예비필터(303a)와 흡착탑(303b)으로 원료 COG를 공급하던 자동제어밸브(310)와 제조된 수소를 배출하던 자동제어밸브(312)가 닫히고, 이와 동시에 다른 조의 예비필터(303a)와 흡착탑(303b)으로 원료 COG를 공급하는 자동제어밸브(310)와 제조된 수소를 배출하는 자동제어밸브(312)가 오픈되어 수소를 제조한다.
As described above, the
그리고, 교체된 측의 예비필터(303a)와 흡착탑(303b)은 폐가스 배출 자동제어밸브(314)가 오픈되어 그 내부에 잔존하던 압력을 배출한 후, 산소제거기(340)측으로 공급되는 관로에서 인출된 배관에 설치된 재생수소공급 자동제어밸브(315)와 입측 자동제어밸브(313)가 오픈되어 이를 통해 흡착탑(303b), 예비필터(303a)의 순으로 제조된 수소를 공급하여 활성카본 세공내에 흡착된 불순물을 탈착하여 재생하게 되며, 불순물이 탈착된 폐가스는 폐가스배출관(345)을 통해 가스정제공정으로 유입되어 정제된 후 재순환된다.Then, the
한편, 상기의 PSA(303)에서 제조된 수소는 산소제거기(340)로 유입되어 수소중에 함유된 산소를 내부 충진물인 파라듐의 촉매작용으로 수분으로 합성한 후, 드라이어(350)로 보내 드라이어(350)에서 합성된 수분을 건조시켜 수소배출관(355)을 통해 사용처로 보내지고, 드라이어(350)에서 일정시간 동안 수소로 부터 수분을 건조시킨 일측의 흡착 타워(360)는 자동제어밸브(357)(358)(359)의 동작으로 그 측방의 예비타워(260')와 교체된 후, 교체된 기 흡착타워(260)의 드라이어(350)에 가열기(370)에서 가열된 제조수소를 공급하여 건조시키고, 그 가스는 냉각기(372)에서 상온이하로 냉각하여 다시 흡착중인 예비타워(260')로 보낸다. 상기의 가열건조가 완료되면 상기 가열의 역순으로 수소를 보내 타워(260)를 냉각시킨 후 다음 공정을 위해 대기하게 되며, 상기의 과정들을 순차적으로 진행하여 수소를 제조 사용처로 공급하게 된다.On the other hand, the hydrogen produced in the PSA (303) is introduced into the
그러나, 상기와 같은 종래의 수소제조공정은 PSA(303)의 예비필터(303a) 내부에 충진된 활성카본을 재생함에 있어 활성카본은 모세관 현상과 반데르바알스힘에 의해 서 나프탈렌, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 휘발성 유체와 수분이 쉽게 흡착이 되지만, 이들은 점성이 있는 끈끈한 액체 및 승화성 물질로 활성 카본으로 부터 탈착이 쉽지 않아 수소를 제조함에 있어 수소품질불량의 원인이 되고, 또한 상기 불순물의 탈착능 저하로 불순물이 활성카본 세공내에 축적되어 활성화를 방해하므로 활성카본의 수명이 짧아지게 된다.However, in the conventional hydrogen production process as described above, in regenerating the activated carbon filled in the
따라서, 상기 활성카본을 재생하게 되며, 종래의 기술에 따른 활성카본 재생공정이 도7에 단계적으로 도시되어 있다. 이를 요약 정리하면 아래와 같다.Therefore, the active carbon is regenerated, and an active carbon regeneration process according to the prior art is shown step by step in FIG. The summary is as follows.
먼저, COG압축기(301)에서 COG의 압축이 이루어지고, PSA(303)에서 수소가스의 제조가 이루어지며, 산소 제거기(340)에서는 수소가스중에 포함된 산소를 제거하게 되며, 이와 같은 산소제거과정에서 발생된 수증기를 드라이어(350)에서 제거하며, 이러한 과정에서 상기 PSA(303)로 부터 제조된 수소를 다시 PSA(303)의 예비 필터(303a)와 흡착탑(303b)으로 회귀시켜 그 내부의 활성카본을 재생하는 것이었다.First, the COG is compressed in the
그리고, 정기적으로 예비필터(303a)의 출측에서 벤젠 농도를 측정하여 그 농도가 일정치(100 PPM)이상 검출되면, 흡착탑(303b)의 충진물 오염을 방지하고 수소품질을 확보하기 위하여 예비필터(303a) 내부를 개방하여 활성카본을 취출하고 새로운 활성카본을 장입하며, 이때 분진이 다량 발생하여 작업자의 건강상 해로운 위해 요인이 되고, 또한 충분하게 불활성가스로 치환을 하였다 하더라도 활성카본 세공내부에 침적된 휘발성가스가 자연 발화되어 화재가 발생하며, 이로 인해 취출된 활성카본은 전량 소각처리하므로 제조원가가 상승하는 요인이 되는 등의 문제가 있었 다. In addition, if the concentration of benzene is measured on the exit side of the
이러한 종래의 문제점들을 해소하기 위하여 일본 특개평2001-8922(활성탄의 마이크로파가열방법 및 그 제어장치)과 일본 특개평2001-146411(활성탄재생장치)와 같은 활성카본 재생장치가 제시되었으나, 이는 온라인상에서 할 수 없고 오프라인에서 사용된 활성카본을 취출하고, 상기에서 제시된 장치에 활성카본을 장입하여 각각 마이크로 파와 전기 가열에 의해 활성카본을 재생하는 장치로써 온라인상에서 시행할 수는 없는 현장 적용상의 문제점을 갖는 것이었다.In order to solve these problems, active carbon regeneration apparatuses such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-8922 (microwave heating method and control device thereof) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-146411 (Activated carbon regeneration device) have been proposed. It is not possible to take out the activated carbon used offline and charge the activated carbon into the above-mentioned device and regenerate the activated carbon by microwave and electric heating respectively. Was.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 예비필터를 개방하지 않고 온라인상에서 승온된 수소가스를 이용하여 활성카본 세공 내부에서 불순물이 누적되지 않고 효과적으로 배출되도록 함으로써 활성카본의 수명을 연장하고, 동시에 안정적으로 고순도의 수소가스를 제조할 수 있도록 개선된 활성카본 재생장치 및 방법을 제공하는데 있다. The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the purpose of the active by using the hydrogen gas heated on-line without opening the pre-filter so that impurities are effectively discharged without accumulating inside the active carbon pores It is an object of the present invention to provide an improved activated carbon regeneration apparatus and method for extending the life of carbon and at the same time stably producing high purity hydrogen gas.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수소제조 공정에서의 활성카본을 재생하는 장치에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention, in the apparatus for regenerating the active carbon in the hydrogen production process,
수소가스 재생공정의 드라이어 가열기의 상부측 토출 자동제어밸브에 재생가스 도입관이 연결되고, 재생가스토출관은 재생가스공급관의 자동제어밸브와 연결되며, 재생가스도입관에 연결된 링관이 설치된 공급부를 갖추고, 상기 공급부의 상부에서 세라믹볼을 충진한 가열부를 구비하여 가열된 수소가스를 얻을 수 있는 승온부와; 상기 승온부의 하부측에 위치된 구동모타의 구동력이 승온부의 중앙에 수직 설치된 종동축으로 전달되어 상기 종동축에 장착된 상,하블레이드가 회전되면서 상기 승온부의 세라믹볼을 교반시켜 링관을 통해 유입되는 가스와의 접촉으로 열에너지 교환을 이루는 구동부; 및 내부에 보온재가 설치되고 상기 승온부와 구동부를 보호하는 덮개부를 포함하여 재생가스를 일정온도로 가열하여 흡착장치의 흡착탑과 예비필터내부로 순차적으로 공급함으로써 활성카본의 재생을 행하도록 구성됨을 특징으로 하는 수소재생공정의 활성카본재생장치를 마련함에 의한다.The regeneration gas introduction pipe is connected to the discharge automatic control valve at the upper side of the dryer heater of the hydrogen gas regeneration process, the regeneration gas discharge pipe is connected to the automatic control valve of the regeneration gas supply pipe, and the supply unit is provided with a ring pipe connected to the regeneration gas introduction pipe. A heating unit having a heating unit filled with ceramic balls at an upper portion of the supply unit to obtain heated hydrogen gas; The driving force of the driving motor located on the lower side of the temperature rising part is transmitted to the driven shaft vertically installed at the center of the temperature rising part, and the upper and lower blades mounted on the driven shaft are rotated to stir the ceramic balls of the temperature rising part and flow through the ring tube. A driving unit for performing heat energy exchange by contact with gas; And a heat insulating material installed therein, and a cover part for protecting the heating part and the driving part to heat the regeneration gas to a predetermined temperature and sequentially supply the regeneration gas to the adsorption tower and the preliminary filter of the adsorption device. An active carbon regeneration device of a hydrogen regeneration step is provided.
이하, 본 발명을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
본 발명에 따른 활성카본 재생장치(1)는 크게 가열된 수소가스를 얻을 수 있는 승온부(10)와; 상기 승온부(10)의 가스확산을 가하는 구동부(50); 및 상기 승온부(10)와 구동부(50)를 보호하는 덮개부(70)로 이루어지고, 제 2도에 도시된 바와 같이 상기 승온부(10)로 유입되는 재생가스 도입관(12)은 수소가스 재생공정의 드라이어 가열기(370)의 상부측 토출 자동제어밸브(359)에 플렌지에 의한 결합으로 연결되고, 재생가스 토출관(15)은 재생가스공급관(17)과 플렌지에 의한 결합으로 연결되어 자동제어밸브(315)와 연결구성된다.The activated carbon regeneration device 1 according to the present invention includes: a
상기 가열된 수소가스를 얻을 수 있는 승온부(10)는 제 4도와 제 5도에 도시된 바와 같이 내식, 내열성의 재질로 된 원통형의 승온부재(22)를 마련하고 상기 승온부재(22)는 내부 공간이 하부 클로스망(24)에 의해 가열부(30a)와 공급부(30b)로 구분 구성되고 하부 클로스망(24)은 원통형 승온부재(22)의 내주면에 접합 구성된다.The
상기 공급부(30b)는 상기 하부 클로스망(24)의 상부에 가열부(30a)가 있고, 하부는 막혀 있으며 그 내부공간에 재생가스입측관(32)이 접합된 원형의 링관(35)을 U볼트(미도시)로 고정하고, 재생가스입측관(32)은 승온부재(22)의 바닥면에 용접된 후, 도입관(12)과 플렌지에 의한 결합으로 결합되며, 링관(35)의 상부에는 가열부(30a)를 향하여 다수의 노즐홀(35a)이 가공되어 있다. The
한편, 상기 가열부(30a)는 승온부재(22)의 내부에 온도변화에 따른 체적팽창이 적은 구형의 세라믹볼(38)을 충진한 후 그 상단에는 상부 클로스망 지지대(40a)에 원형의 상부클로스망(40)을 고정볼트(40b)로 고정한 후, 그 위에 승온부재 카바(43)를 덮어 고정볼트(45a)와 너트(45b)로 고정하여 일체를 이룬다. 그리고, 상기 승온부재 카바(43)에는 상부측으로 재생가스 토출관(15)이 접합되어 있고, 상부 클로스망(40)과 하부 클로스망(24)은 고운 메쉬의 망사로 구성한다.Meanwhile, the
그리고, 상기 승온부(10)의 가스확산을 가하는 구동부(50)는 상기 원통형 승온부재(22)의 중앙에 수직으로 배치되는 종동축(52)의 하측 말단에 베벨기어(54)를 고정한 후, 패킹부재(56a)와 베어링(56b)을 삽입하여 상기 승온부재(22)의 바닥판 하부 중앙에 마련된 유입구에 관통시켜 상부측으로 연장시키고, 상기 가열부(30a)와 승온부(10)의 내부로 상향 유입된 그 축(52)의 1/3과 2/3지점에 하부블레이드(60)와 상부블레이드(62)를 삽입하여 고정키(미도시)로 고정한다.Then, the driving
그리고, 상기 종동축(52)의 상단부에는 패킹부재(58a)와 베어링(58b)을 삽입한 후 캡(58c)을 덮어 승온부재 카바(43)에 고정볼트(58d)로 고정한다. Then, the packing
상기에서 하부블레이드(60)와 상부블레이드(62)는 각각 90도의 각으로 방사상의 축을 형성한 후, 그 축 하부에 일정각을 이룬 블레이드부재(60a)(62a)를 고정하며, 상기 축에 고정하는 블레이드부재(60a)(62a)는 대칭되게 개수를 형성함이 바람직하고, 또한 하부블레이드(60)와 상부블레이드(62)의 축은 서로 엇갈리게 고정함이 바람직하며 그 재질은 내열, 내식성 및 논스파크(Non-Spark)재질로 구성함이 좋다. The
한편, 종동축(52)의 하단에는 수평으로 배치된 구동축(65)의 일측에 베벨기어(65a)를 고정키(미도시)로서 고정하여 상기 종동축(52)의 하단에 구성된 베벨기어(54)와 연결하고 구동축(65) 중앙부에 베어링을 삽입하여 베어링블록(67)으로 고정하며 베어링블록(67)은 덮개부(70)의 베이스(71)에 고정볼트(72)로써 고정된다. 그리고, 상기 구동축(65)의 타측은 구동모타(80)의 축과 고정키(미도시)로 고정결합하고, 구동모타(80)는 덮개부(70)의 보온재덮개(73) 측면 하부에 고정볼트(81)로 고정된다.Meanwhile, the
또한, 상기 승온부(10)와 구동부(50)를 내장하여 보호하는 덮개부(70)는 사각의 베이스에 "ㄷ"자형 보온재 덮개(73)가 용접되고 상기 베이스에는 다수의 볼트구멍이 형성되어 상기 승온부재(22)의 받침판을 고정볼트(86)로 고정하여 안착시킨 후, 전면덮개(88)를 고정볼트로 고정하며, 상기 전면덮개(88)에는 재생가스 도입관(12)이 가공되어 있어 상기 승온부(10)의 도입관(12)이 외부로 도출된다. In addition, the
그리고, 상기의 같이 일체가 된 그 내부에 보온재(90)를 넣은 후, 상판(73)을 고정볼트(93)로 고정하며 상판(73)에는 재생가스 토출관(15)이 가공되어 있어 재생가스토출관(15)이 외부로 도출된다.Then, after the insulating
미설명부호인 냉각기(97)는 통상의 열교환기로서 상기 폐가스배출관(345)에 설치구성된다.
The cooler 97, which is not described, is installed in the waste
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 작용을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention with reference to the drawings in detail.
수소제조를 수행하던 PSA(303)의 흡착탑(303b)과 예비필터(303a)가 다른 한조의 흡착탑(303b)과 예비필터(303a)로 교체된 후, 사용되었던 흡착탑(303b)과 예비필터(303a)의 활성 카본의 재생을 실행하게 되면 재생가스공급관(17)으로부터 재생수소가 공급되며 그 공정은 다음과 같다.The
먼저, 드라이어(350)에서 수소를 건조시키던 흡착타워(360)가 교체되고 120N㎥/hr 재생수소가 가열기(370)로 공급되어 가열기(370)에서 가열된 후, 교체된 기 흡착타워(360')를 가열한 후 자동제어밸브(359)를 통해 가열된 재생수소의 일부는 냉각기(372)를 통해 드라이어(350)로 회수되고, 그 일부는 본 발명에 따른 활성카본 재생장치(1)의 재생가스입측관(32)으로 가열된 재생수소 50~60N㎥/hr가 유입되면, 가열된 상태의 수소가스는 링관(35) 상부에 가공된 노즐홀(35a)을 통해 가열된 수소가스를 가열부(30a)로 공급한다. First, the
이때 구동부(50)의 구동모타(80)가 구동되고 구동모타(80)의 구동에 의해 베어링블록(67)에 고정된 구동축(65)이 회전되면 기어로 연결된 종동축(52)이 회전된다. 종동축(52)의 회전에 따라 하부블레이드(60)와 상부블레이드(62)가 회전되면서 가열부(30a) 내부에 충진된 세라믹볼(38)을 회전시켜 링관(35)을 통해 공급되는 가열된 수소가스와 세라믹볼(38)을 접촉시켜 가열된 수소가스의 에너지 일부가 세라믹볼(38)을 가열하면서 상부클로스망(40)을 통해 재생가스토측관(15)으로 온도 100~120℃의 재생가스를 배출한다. In this case, when the driving
상기와 같이 하부블레이드(60)와 상부블레이드(62)의 회전에 의해 세락믹볼(38)을 회전시킴으로 세라믹볼(38)의 승온시간이 짧아지고, 또한 적은 에너지로 승온효율을 높일 수 있으며, 또한 드라이어(350)의 재생공정(가열->냉각->대기)의 변경에 의해 재생공정이 가열에서 냉각으로 변경되어 상온의 수소가스가 유입되더라도 승온이 되어 있던 세라믹볼(38)에서 활성카본재생장치(1)에 유입된 수소가스로 열에너지를 전달하여 수소가스의 온도를 100 ~ 120℃로 승온할 수 있으며, 이를 통해 활성카본재생장치(1)의 토출온도는 항상 100 ~ 120℃로 일정하게 유지할 수 있다.By rotating the
한편, 활성카본재생장치(1)의 재생가스토출관(15)을 통해 50 ~ 60N㎥/hr의 유량과 100 ~ 120℃의 온도로 배출된 재생수소는 재생가스토출관(17)에 구성된 자동제어밸브(315)와 PSA(303)의 흡착탑(303b) 재생가스유입 자동제어밸브(313)를 통해 흡착탑(303b)과 예비필터(303a)로 유입되어 활성카본의 세공에 흡착된 수분을 증발시키거나 저비점물질을 탈착하는 건조단계를 수행하고, 이어 고비점물질을 저비점화한 후 탈착하는 저온열 분해단계를 수행하고, 마지막으로 활성카본을 원상으로 회복되는 활성화단계를 수행한 후, 예비필터(303b) 하부 폐가스배출 자동제어밸브(314)를 통해 폐가스배출관(345)에 설치구성된 냉각기(97)로 유입되어 온도를 상온이하로 강하한 후, 활성카본으로 분리된 불순물을 함유한 폐가스가 가스정제장치(미도시)로 회수되어 정제를 거친다. On the other hand, the recycled hydrogen discharged at a flow rate of 50 to 60 Nm 3 / hr and a temperature of 100 to 120 ° C. through the regeneration
만일, 상기의 활성카본 재생에서 제셍수소가스의 온도가 100℃이하로 유입되면 활성카본의 흡착능을 결정하는 주요 인자(factor)중의 하나인 수분이 제거되지 않고 이로 인해 세공용적이 확대되어 활성카본 수명이 짧아지고, 온도 120℃를 상회하면 활성카본이 열화되어 세공내에 회분이 발생됨으로써, 활성카본의 경도감소 및 활성 카본의 세공 표면적이 작아져 활성카본의 흡착능이 저하된다. If the temperature of the zeshen hydrogen gas flows below 100 ° C. in the regeneration of the activated carbon, moisture, which is one of the main factors for determining the adsorption capacity of the activated carbon, is not removed, thereby increasing the pore volume and thus the life of the active carbon. When this becomes short and the temperature exceeds 120 ° C, the activated carbon deteriorates and ash is generated in the pores, so that the hardness of the activated carbon and the surface area of the pores of the activated carbon are reduced, and the adsorption capacity of the activated carbon is reduced.
그리고, 유량이 50 N㎥/hr보다 적으면 활성카본의 재생공정(건조단계->저온열분해단계->활성화단계)시 상기와 같은 활성카본의 재생에 필요한 요구온도로 상승되지 않아 효율이 저하되어 그 수명이 단축되고, 유량 60 N㎥/hr를 초과하면 활성카본 재생효율은 향상되나 PSA(303)에서 제조되는 수소발생량이 증가되어 수소순도가 저하되어 품질이 하락하는 문제가 있어 재생유량은 50 ~ 60N㎥/hr함이 바람직하다.If the flow rate is less than 50 Nm3 / hr, the efficiency of the activated carbon is not increased to the required temperature for regenerating the activated carbon during the regeneration process of the activated carbon (drying step-> low temperature pyrolysis step-> activation step). If the life is shortened and the flow rate exceeds 60 Nm3 / hr, the activated carbon regeneration efficiency is improved, but the amount of hydrogen produced in the
즉, 상기와 같은 본 발명의 활성카본 재생 공정이 도6에 단계적으로 도시되어 있다. 이를 요약 정리하면 아래와 같다.That is, the active carbon regeneration process of the present invention as described above is shown step by step in FIG. The summary is as follows.
먼저, COG압축기(301)에서 COG의 압축이 이루어지고, PSA(303)에서 수소가스의 제조가 이루어지며, 산소 제거기(340)에서는 수소가스중에 포함된 산소를 제거하게 되며, 이와 같은 산소제거과정에서 발생된 수증기를 드라이어(350)에서 제거하며, 이러한 과정에서 상기 드라이어(350)에서 인출된 재생수소가 가열기(370)에 의해서 가열된 후, 일정 온도로 승온되어 다시 PSA(303)의 예비 필터(303a)와 흡착탑(303b)으로 회귀시켜 그 내부의 활성카본을 재생하는 것이다.First, the COG is compressed in the
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 그 효과를 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the effects will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention.
[실시예1]Example 1
드라이어(350)에서 본 발명의 활성카본재생장치(1)로 재생가스 유량 45 N㎥/hr를 보내 온도를 95℃로 유지한 후, 그 재생가스를 PSA(303)의 흡착탑(303b)과 예비필터(303a)내부로 자동제어밸브(315,313,314)를 통해 순차적으로 공급하여 활성카본의 재생을 행하고 그 결과를 표1에 나타내었다.
After the regeneration gas flow rate 45 Nm3 / hr was sent from the
[실시예2]Example 2
드라이어(350)에서 본 발명의 활성카본재생장치(1)로 재생가스 유량 65 N㎥/hr를 보내 온도를 125℃로 유지한 후, 그 재생가스를 PSA(303)의 흡착탑(303b)과 예비필터(303a)내부로 자동제어밸브(315,313,314)를 통해 순차적으로 공급하여 활성카본의 재생을 행하고 그 결과를 표1에 나타내었다.After the regeneration
[실시예3]Example 3
드라이어(350)에서 본 발명의 활성카본재생장치(1)로 재생가스 유량 55 N㎥/hr를 보내 온도를 100℃로 유지한 후, 그 재생가스를 PSA(303)의 흡착탑(303b)과 예비필터(303a)내부로 자동제어밸브(315,313,314)를 통해 순차적으로 공급하여 활성카본의 재생을 행하고 그 결과를 표1에 나타내었다.After the regeneration gas flow rate 55 Nm 3 / hr is sent from the
[비교예][Comparative Example]
종래의 활성카본 재생인 PSA(303)의 흡착탑(303b)에서 제조된 수소를 산소제거기(340)로 공급하는 관로로 부터 인출된 배관에서 자동제어밸브(315,313,314)를 통해 흡착탑(303b), 예비필터(303a)의 순으로 제조된 수소를 공급하여 재생하고 그 결과를 표1에 나타내었다.Adsorption tower (303b), pre-filter through the automatic control valve (315, 313, 314) in the pipe drawn from the pipeline for supplying hydrogen produced in the adsorption tower (303b) of the PSA (303), which is a conventional active carbon regeneration to the oxygen remover (340) Hydrogen produced in the order of (303a) was supplied and regenerated, and the results are shown in Table 1.
상기에서와 같이, 본 발명에 의하면 활성카본 세공내에 흡착된 불순물 탈착성능이 향상되어 활성카본의 단위체적당 흡착능력을 일정하게 유지할 수 있고, 활성카본의 수명을 연장하여 활성카본을 교체하기 위한 설비정지를 방지하여 생산성이 향상되며, 활성카본의 수명을 연장하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다. As described above, according to the present invention, the impurity desorption performance adsorbed in the active carbon pores is improved, so that the adsorption capacity per unit volume of the active carbon can be kept constant, and the equipment stop for replacing the active carbon by extending the lifetime of the active carbon. Productivity is improved by preventing the increase of the life of the active carbon, there is an effect that can reduce the cost.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5124292A (en) * | 1990-03-30 | 1992-06-23 | Chem Char Research, Inc. | Process for the regeneration of activated carbon product by reverse burn gasification |
US5904832A (en) * | 1996-12-20 | 1999-05-18 | Huron Tech Canada, Inc. | Regeneration of active carbon and polymeric adsorbents |
JP2001146411A (en) * | 1999-11-15 | 2001-05-29 | Japan Organo Co Ltd | Apparatus for regenerating active carbon |
-
2001
- 2001-11-30 KR KR1020010075162A patent/KR100805029B1/en active IP Right Grant
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JP2001146411A (en) * | 1999-11-15 | 2001-05-29 | Japan Organo Co Ltd | Apparatus for regenerating active carbon |
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