KR100827484B1 - 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코크스를 제조하는 건류 공정에서 발생된 코크 오븐가스가 수분 및 타르 제거를 위해 하우징으로 유입 및 배출되는 공정에서 가스 배출구의 후단에 결로 현상이 발생되는 현상을 근본적으로 방지할 수 있어서 장치의 부식 및 타르 고착 현상의 발생을 억제하여 사용 수명을 크게 향상시킬 수 있음과 아울러, 타르와 수분은 액상 상태로 효율적으로 회수 처리할 수 있는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명은 하우징(10)의 가스 유입구(20)를 통해 유입되는 코크 오븐가스 온도를 강하시키기 위한 냉각 수단과, 상기 냉각 수단 상부에 장착되어 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 입자 상태인 물방울 성분을 제거하기 위한 디미스터(50)와, 상기 디미스터(50)의 상부에 설치된 필터 지지대(60) 상에 일정 간격을 두고 수직으로 장착되어 디미스터(50)를 통과한 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질을 필터링하기 위한 복수개의 필터(70)와, 상기 필터(70)를 통과한 온도가 강하된 코크 오븐가스의 온도를 상승시킨 상태로 배출시키기 위해 발열하는 가열 수단으로 구성된 것을 그 특징으로 한다.

코크 오븐가스, 타르 및 수분 제거, 냉각 수단, 가열 수단

Description

코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치 및 방법{Coke oven gas of tar and moisture elemination apparatus and method of that}

본 발명은 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코크스를 제조하는 건류 공정에서 발생된 코크 오븐가스가 수분 및 타르 제거를 위해 하우징으로 유입 및 배출되는 공정에서 가스 배출구의 후단에 결로(結露) 현상이 발생되는 현상을 근본적으로 방지할 수 있으며, 타르와 수분은 액상 상태로 효율적으로 회수 처리할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 제철소에서 다종의 석탄을 배합하여 코크스를 제조하는 건류 공정에서는 코크 오븐가스(coke oven gas; COG), 타르(tar) 및 수분이 발생하게 되는 데, 이러한 생성물중 타르와 수분은 액상 상태로 회수 처리되고, 상기 코크 오븐가스중에 함유된 일부 휘발성 유기물질인 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 유기 화합물은 경유 회수설비에서 흡수유를 사용하여 회수하게 된다.

종래의 상기한 공정을 진행하기 위한 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 하우 징(1)의 하부 일측에 코크 오븐가스가 유입되는 가스 유입구(2)가 설치되고, 이 가스 유입구(2)의 내측 상부 및 하부에는 유입되는 코크 오븐가스의 흐름을 완만하게 하기 위해 일정 간격을 두고 수직 방향으로 유속 완화부재(3)가 설치되며, 상기 하우징(1) 내의 상부 일측에는 상기 가스 유입구(2)를 통해 유입되어 상승하는 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 입자 상태인 물방울 성분(mist)을 제거하기 위한 망 형상의 디미스터(demister)(5)가 장착된다.

또한, 상기 하우징(1)의 내부 중앙에 설치된 필터 지지대(6)의 상부에는 상기 디미스터(5)를 통과한 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질을 필터링하기 위한 복수개의 필터(7)가 일정 간격을 두고 수직으로 설치되며, 상기 하우징(1)의 하부 타측에는 가스 유입구(2)와 동일한 높이로서 가스 배출구(9)가 설치되고, 상기 하우징(1)의 하단에는 낙하되는 물 등을 배출하여 회수 처리하기 위한 배출관이 설치되며, 상기 하우징(1)의 상단에는 하우징의 내부를 밀폐시키기 위한 밀폐 뚜껑(shell)(11)이 개폐가능하게 설치되어 구성된다.

따라서, 상기 하우징(1) 하부 일측의 가스 유입구(2)를 통해 코크 오븐가스가 유입되면 이 유입되는 코크 오븐가스는 상승하여 상기 디미스터(5)를 통과하면서 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 물방울 성분이 제거됨과 동시에, 이 디미스터(5)를 통과한 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질은 상기 복수개의 필터(7)를 통과하면서 제거되어 상기 하우징(1) 하부 타측의 가스 배출구(9)를 통해 배출되고, 상기 하우징(1)의 내부에서 발생되는 물 등은 하방으로 낙하하면서 배출관을 통해 외부로 배출되어 액상 상태로 회수 처리되는 공정을 반복 하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 장치는 상기 디미스터(5)가 하우징(1) 내의 상부 일측에만 수직 상태로 설치되어 있으므로 디미스터(5)의 설치 면적이 매우 협소하여 하우징(1)의 내벽면에 붙어 있는 타르 성분을 효율적으로 씻어 내릴 수가 없기 때문에 타르 회수율이 저하되고, 상기 하우징(1) 내부 중 절반은 빈 공간이기 때문에 공간을 효율적으로 활용할 수 없으며, 이에 따른 하우징의 크기가 커져 제작 단가가 상승하게 되고, 설치 공간을 많이 차지하게 되는 문제점이 있었다.

특히, 종래의 장치는 코크 오븐가스가 상기 하우징(1)의 가스 배출구(9)를 통해 배출될 때 압력이 높아짐에 따라 온도가 강하(降下)되므로 인해 액상 상태의 물은 상기 디미스터(5)와 필터(7)에 의해 제거할 수 있지만, 가스 배출구(9)를 통해 상승하면서 온도가 떨어짐에 따라 기체 상태의 물은 액상 상태로 변하여 가스 배출구(9) 주변에 물방울이 맺히는 결로 현상이 발생하게 되고, 이러한 결로 현상에 의해 발생된 물방울은 하우징(1) 내부의 코크 오븐가스 중에 함유된 여러 가지 불순물인 황화 수소(H₂S) 등과 같은 산성 가스와 화학 반응을 일으켜 밸브, 배관이나 노즐의 내부를 부식시키는 주요 원인이 될 뿐만 아니라, 타르가 고착되는 현상이 발생되므로 인해 장치의 사용 수명 및 효율을 저하시키게 되며, 이에 따른 장치의 유지 및 보수 비용이 많이 소요되는 등의 많은 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명은 코크스를 제조하는 건류 공정에서 발생된 코크 오븐가스가 수분 및 타르 제거를 위해 하우징으로 유입 및 배출되는 공정에서 가스 배출구의 후단에 결로 현상이 발생되는 현상을 근본적으로 방지할 수 있어서 장치의 부식 및 타르 고착 현상의 발생을 억제하여 사용 수명을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 타르와 수분은 액상 상태로 효율적으로 회수 처리할 수 있는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 형태에 따르면, 하우징의 가스 유입구를 통해 유입되는 코크 오븐가스의 온도를 강하시키기 위한 냉각 수단과, 상기 냉각 수단 상부에 장착되어 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 입자 상태인 물방울 성분을 제거하기 위한 디미스터와, 상기 디미스터의 상부에 설치된 필터 지지대 상에 일정 간격을 두고 수직으로 장착되어 디미스터를 통과한 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질을 필터링하기 위한 복수개의 필터와, 상기 필터를 통과한 온도가 강하된 코크 오븐가스의 온도를 상승시킨 상태로 배출시키기 위해 발열하는 가열 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치가 제공된다.

또한, 상기 냉각 수단은 상기 하우징 내의 하부 내주면에 코일 형상으로 적층되어 감싸도록 설치되어 냉매 공급수단에 의해 공급되는 냉매 가스가 순환되는 냉매 순환파이프로 된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각 수단은 하우징의 하부 외주면에 장착되며 냉각 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브가 설치된 쿨링 자켓으로 된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 가열 수단은 상기 하우징의 상단 내주면에 장착되는 밴드형 히터로 된 것을 그 특징으로 한다.

또한, 상기 가열 수단은 하우징의 상부 외주면에 장착되며 가열 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브가 설치된 히팅 자켓으로 된 것을 그 특징으로 한다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 하우징의 내부로 유입되는 코크 오븐가스 온도를 강하시키는 단계와, 상기 온도가 강하된 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 입자 상태인 물방울 성분을 제거하는 단계와, 상기 온도가 강하된 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질을 필터링하는 단계와, 상기 온도가 강하된 코크 오븐가스의 온도를 상승시킨 상태로 배출시키기 위해 발열하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거방법이 제공된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 코크스를 제조하는 건류 공정에서 발생된 코크 오븐가스가 수분 및 타르 제거를 위해 하우징으로 유입 및 배출되는 공 정에서 가스 배출구의 후단에 결로 현상이 발생되는 현상을 근본적으로 방지할 수 있음으로써 장치의 부식 및 타르 고착 현상의 발생을 억제하여 사용 수명을 크게 향상시킬 수 있음과 아울러, 타르와 수분은 액상 상태로 효율적으로 회수 처리할 수 있으므로 인해 장치의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 전체 종단면도이며, 도 4는 도 3의 냉각 수단을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

본 발명의 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치는 하우징(10)의 하부 일측에 코크 오븐가스가 유입되는 가스 유입구(20)가 설치되고, 상기 하우징(10) 내의 하부 내주면에는 상기 가스 유입구(20)를 통해 유입되는 35~40℃의 코크 오븐가스 온도를 23~30℃로 강하(降下)시키기 위한 냉각 수단으로서 냉동 사이클의 원리를 이용한 냉매 공급수단(30)에 의해 공급되는 냉매 가스가 순환되는 냉매 순환파이프(40)가 코일 형상으로 적층되어 감싸도록 설치되며, 상기 하우징(10) 내부의 냉매 순환파이프(40) 상부에는 상기 가스 유입구(20)를 통해 유입되어 상승하는 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 입자 상태인 물방울 성분을 제거하기 위한 망 형상의 디미스터(50)가 수평 상태로 장착된다.

또한, 상기 하우징(10) 내부의 디미스터(50) 상부에는 필터 지지대(60)가 설치되고, 이 필터 지지대(60)의 상부에는 상기 디미스터(50)를 통과한 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질을 필터링하기 위한 복수개의 필터(70)가 일정 간격을 두고 수직으로 장착되며, 상기 하우징(10)의 상단 내주면에는 상기 필터(70)를 통과한 온도가 강하된 코크 오븐가스의 온도를 40℃로 상승시킨 상태로 배출시키기 위해 발열하는 가열 수단인 밴드형 히터(80)가 장착된다.

그리고, 상기 하우징(10)의 상부 타측에는 온도가 상승된 코크 오븐가스를 배출시키기 위한 가스 배출구(90)가 설치되고, 상기 하우징(10)의 하단에는 낙하되는 타르 및 수분을 배출하여 회수 처리하기 위한 배출관(100)이 설치되며, 상기 하우징(10)의 상단에는 하우징의 내부를 밀폐시키기 위한 밀폐 뚜껑(110)이 개폐가능하게 설치되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 하우징(10) 하부 일측의 가스 유입구(20)를 통해 코크 오븐가스가 유입되면 이 유입되는 35~40℃의 코크 오븐가스는 상기 하우징(10) 내의 하부 내주면에 코일 형상으로 적층되어 감싸도록 설치된 냉매 순환파이프(40)의 내부로 냉매 공급수단(30)에 의해 공급되는 냉매 가스가 순환됨에 따라 상기 가스 유입구(20)를 통해 유입되는 35~40℃의 코크 오븐가스 온도를 23~30℃로 강하시킬 수 있게 된다.

그 후, 상기 온도가 강하된 코크 오븐가스는 상승하여 상기 냉매 순환파이프(40)의 상부에 설치된 디미스터(50)를 통과하면서 가스 중 수분에 함유된 물방울 성분이 제거되면서 계속해서 상승하게 됨과 동시에, 이 디미스터(50)를 통과한 코 크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질은 상기 디미스터(50) 상부의 필터 지지대(60) 상에 장착된 복수개의 필터(70)를 통과하면서 제거됨과 동시에, 상기 하우징(10)의 상단 내주면에 장착된 가열 수단인 밴드형 히터(80)가 발열하면서 상기 필터(70)를 통과한 온도가 강하된 코크 오븐가스의 온도를 40℃로 상승시킨 상태로 상기 하우징(10) 상부 타측의 가스 배출구(90)를 통해 배출시키고, 상기 하우징(10)의 내부에서 발생되는 타르와 수분인 물은 하방으로 낙하하면서 상기 하우징(10) 하단의 배출관(100)을 통해 외부로 배출되어 액상 상태로 회수 처리되는 공정을 반복하게 된다.

즉, 본 발명의 기술적인 특징은 상기 하우징(10)의 가스 유입구(20)를 통해 하우징(10)의 내부로 유입되는 코크 오븐가스의 온도를 강하시키고, 이 코크 오븐가스가 전술한 공정을 거치면서 상기 가스 배출구(90)를 통해 배출시킬 때 가열 수단인 밴드형 히터(80)의 발열에 의해 배출되는 코크 오븐가스의 온도를 상승시켜 배출시킴으로써 종래 기술에서 코크 오븐가스가 배출될 때 압력이 높아짐에 따라 온도가 강하되기 때문에 배출시 상승하면서 온도가 떨어짐에 따라 기체 상태의 물이 액상 상태로 변하여 가스 배출구 주변에 물방울이 맺히는 결로 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 결로 현상에 의해 발생된 물방울이 하우징 내부의 코크 오븐가스 중에 함유된 여러 가지 불순물인 황화 수소 등과 같은 산성 가스와 화학 반응을 일으켜 밸브, 배관이나 노즐의 내부를 부식시키는 현상을 근본적으로 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 제 2 실시예로서 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 하우 징(10)의 하부 외주면에는 냉각 수단으로 냉매 가스 등의 냉각 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브(162)(164)가 설치된 쿨링 자켓(160)를 장착시키고, 상기 하우징(10)의 상부 외주면에는 가열 수단으로 가열 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브(182)(184)가 설치된 히팅 자켓(180)을 장착시켜 사용해도 본 발명과 동일한 역할을 할 수 있게 된다.

그리고, 본 발명의 제 3 실시예로서 도 6에 도시한 바와 같이, 하우징(10) 내의 하부 및 상부 내주면에 각각 냉각 및 가열 공기가 공급되는 공기 순환파이프(120)(122)가 코일 형상으로 적층되어 감싸도록 설치되고, 상기 하우징(10)의 상부 일측에는 외부에서 유입되는 공기를 변환하여 각각 냉각측과 가열측으로 공급하기 위한 공기 열변환 수단(130)이 설치되어 이 공기 열변환 수단(130)의 하단에는 상기 공기 순환파이프(120)에 냉각 공기를 공급하기 위해 연통되는 냉각 공기 공급파이프(140)가 설치되며, 상기 공기 열변환 수단(130)의 상단에는 상기 공기 순환파이프(122)에 가열 공기를 공급하기 위해 연통되는 가열 공기 토출파이프(150)가 설치되어 구성된다.

따라서, 상기 공기 열변환 수단(130)으로 유입되는 공기를 그 내부에서 열변환하여 이 공기 열변환 수단(130) 하단의 냉각 공기 공급파이프(140)를 통해 상기 공기 순환파이프(120)로 냉각 공기를 공급함에 따라 상기 하우징(10)으로 유입되는 코크 오븐가스의 온도를 강하시킬 수 있게 되고, 상기 공기 열변환 수단(130) 상단의 가열 공기 토출파이프(150)를 통해 상기 공기 순환파이프(122)로 가열 공기를 공급함에 따라 상기 하우징(10)의 가스 배출구(90)를 통해 배출되는 코크 오븐가스 의 온도를 상승시킬 수 있어서 본 발명과 동일한 역할을 할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 상기한 냉각 수단에 사용되는 매체(媒體)는 냉매 가스에 한정되지 않고 그 이외에, 물, 압축 공기 등을 임의로 선택하여 사용할 수 있으며, 또한 본 발명의 제 1 실시예에서 도시한 상기 냉각 및 가열 수단을 거꾸로 설치, 즉 코크 오븐가스가 하우징(10)의 상부에서 유입하여 하부로 배출되는 구조로 설치하여 실시할 수도 있다.

도 1은 종래의 장치를 나타낸 전체 종단면도

도 2는 도 1의 횡단면도

도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 나타낸 전체 종단면도

도 4는 도 3의 냉각 수단을 개략적으로 나타낸 평면도

도 5는 본 발명의 제 2 실시예를 나타낸 전체 종단면도

도 6은 본 발명의 제 3 실시예를 나타낸 전체 종단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10; 하우징 20; 가스 유입구

30; 냉매 공급수단 40; 냉매 순환파이프

50; 디미스터 60; 필터 지지대

70; 필터 80; 밴드형 히터

90; 가스 배출구 100; 배출관

110; 밀폐 뚜껑 120,122; 공기 순환파이프

130; 공기 열변환 수단 140; 냉각 공기 공급파이프

150; 가열 공기 토출파이프 160; 쿨링 자켓

180; 히팅 자켓 162,164,182,184; 밸브

Claims (6)

1. 하우징(10)의 가스 유입구(20)를 통해 유입되는 코크 오븐가스의 온도를 강하시키기 위한 냉각 수단과,

   상기 냉각 수단 상부에 장착되어 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 입자 상태인 물방울 성분을 제거하기 위한 디미스터(50)와,

   상기 디미스터(50)의 상부에 설치된 필터 지지대(60) 상에 일정 간격을 두고 수직으로 장착되어 디미스터(50)를 통과한 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질을 필터링하기 위한 복수개의 필터(70)와,

   상기 필터(70)를 통과한 온도가 강하된 코크 오븐가스의 온도를 상승시킨 상태로 배출시키기 위해 발열하는 가열 수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 수단은 상기 하우징(10) 내의 하부 내주면에 코일 형상으로 적층되어 감싸도록 설치되어 냉매 공급수단(30)에 의해 공급되는 냉매 가스가 순환되는 냉매 순환파이프(40)로 된 것을 특징으로 하는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 수단은 하우징(10)의 하부 외주면에 장착되며 냉각 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브(162)(164)가 설치된 쿨링 자켓(160)으로 된 것을 특징으로 하는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 수단은 상기 하우징(10)의 상단 내주면에 장착되는 밴드형 히터(80)로 된 것을 특징으로 하는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 가열 수단은 하우징(10)의 상부 외주면에 장착되며 가열 매체를 유입 및 배출시키기 위한 밸브(182)(184)가 설치된 히팅 자켓(180)으로 된 것을 특징으로 하는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거장치.
6. 하우징의 내부로 유입되는 코크 오븐가스 온도를 강하시키는 단계와,

   상기 온도가 강하된 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 입자 상태인 물방울 성분을 제거하는 단계와,

   상기 온도가 강하된 코크 오븐가스 중 수분에 함유된 수증기에 포함된 이물질을 필터링하는 단계와,

   상기 온도가 강하된 코크 오븐가스의 온도를 상승시킨 상태로 배출시키기 위해 발열하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 코크 오븐가스의 타르와 수분 제거방법.

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