KR100981627B1 - 유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 수거하는 공정(a)과, 상기 수거된 석유코크스를 100℃ 이상 온도의 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기 내부를 통과시켜 함수율 3.0%이하가 되도록 일정시간 건조하는 공정(b)과, 상기 건조된 석유코크스를 미분쇄기에 넣고 입도 90 내지 350mesh가 되도록 분쇄하는 공정(c)과, 상기 분쇄된 분말 석유코크스를 분급기를 통해서 입도 90 내지 350mesh의 분말 석유코크스만을 선별하는 공정(d)과, 상기 분쇄된 분말 석유코크스 중에서 입도 90mesh 이하의 분말 석유코크스를 다시 상기의 c~d공정을 통해 반복하여 입도 90 내지 350mesh가 되도록 가공하는 공정(e)을 포함하는 유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스 제조방법 및 분말 석유코크스를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 수거, 건조, 분쇄, 선별과 같은 일련적인 공정을 통해 제조하여 유류를 대체할 수 있는 열원으로 재활용할 수 있으므로 수입대체 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 사용효율 및 활용범위가 극히 제한되던 석유코크스를 유류대체 연료 또는 유류와 혼합하여 사용할 수 있으므로 높은 유류비용으로 인한 기업체의 원가 절감에 기여할 수 있는 효과를 갖는다. 특히 본 발명은 유류대비 가격이 약 30%밖에 되지않는 석유코크스를 유류대체 연료로 적용할 경우 막대한 경제적인 이익을 창출할 뿐만 아니라 국가 경쟁력에 일조할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스 및 그의 제조방법{Method manufacturing of powdered petroleum coke using oil fuel instead}

본 발명은 유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 일정한 입도와 함수율을 갖도록 가공하여 착화효율을 증대시켜 산업용 보일러, 소각로, 건조로, 소성로 등의 열원으로 재활용할 수 있으므로 기존에 열원으로 사용되는 유류의 수입대체 효과로 인한 경제적인 이익을 창출할 수 있도록 하는 유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

일반적으로 석유코크스(Petroleum cokes)는 정유 제조공정에서 Bunker-C와 아스팔트를 증류탑에서 240~310℃로 가열하여 석유제품(LPG, 나프타, 경질중유, 중질중유)을 제조하고 남은 고체형태의 부산물이다.

특히 석유코크스는 국내에서 연간 약 45만 톤, 전 세계적으로 약 6,000만 톤이 생산되고 있으며 대부분은 전극봉의 원료로 사용되고 일부는 알루미늄 제련소 등에서 활용되고 있다.

석유코크스의 주요성분은 표 1과 같다.

이러한 석유코크스는 상기한 표 1과 같이 발열량이 높아 고체형태의 연료를 사용하는 보일러 또는 소각로 등에 무연탄 또는 유연탄과 혼합하여 연료 보조제로 사용할 수 있으나, 이와 달리 유류와 함께 강제적으로 공기를 혼합하여 연소하는 버너타입의 보일러 또는 소성로 등에는 공기와 혼합할 수 있는 일정한 입도를 유지할 수 없을 뿐만 아니라 함수율이 높아서 버너의 노즐이 쉽게 막히면서 잦은 고장을 유발하여 적용이 불가능한 문제점을 갖게 되었다.

또한, 고체형태의 석유코크스를 단순히 분말화하여 적용할 경우 함수율로 인해 입자가 고착되어 이송이 어려울 뿐만 아니라 착화 및 연소효율의 저하로 인해 유류를 대체하기 위한 활용범위 및 사용효율이 극히 제한되는 문제점이 발생하게 되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

본 발명은 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 수거, 건조, 분쇄, 선별의 일련적인 공정을 통해서 착화 및 연소효율을 증대시켜 유류를 대체할 수 있는 열원으로 재활용할 수 있도록 하는 유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스 및 그의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 수거하는 공정(a)과; 상기 수거된 석유코크스를 100℃ 이상 온도의 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기 내부를 통과시켜 함수율 3.0%이하가 되도록 일정시간 동안 건조하는 공정(b)과; 상기 건조된 석유코크스를 미분쇄기에 넣고 입도 90 내지 350mesh가 되도록 분쇄하는 공정(c)과; 상기 분쇄된 분말 석유코크스를 분급기를 통해서 입도 90 내지 350mesh의 분말 석유코크스만을 선별하는 공정(d)과; 상기 분쇄된 분말 석유코크스 중에서 입도 90mesh 이하의 분말 석유코크스를 다시 상기의 c~d공정을 통해 반복하여 입도 90 내지 350mesh가 되도록 가공하는 공정(e)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 수거, 건조, 분쇄, 선별과 같은 일련적인 공정을 통해 제조하여 유류를 대체할 수 있는 열원으로 재활용할 수 있으므로 수입대체 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 사용효율 및 활용범위가 극히 제한되던 석유코크스를 유류대체 연료 또는 유류와 혼합하여 사용할 수 있으므로 높은 유류비용으로 인한 기업체의 원가 절감에 기여할 수 있는 효과를 갖는다.

특히 본 발명은 유류대비 가격이 약 30%밖에 되지않는 석유코크스를 유류대체 연료로 적용할 경우 막대한 경제적인 이익을 창출할 뿐만 아니라 국가 경쟁력에 일조할 수 있는 효과를 갖는다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스 제조방법을 각 공정별로 나누어 상세하게 설명하면 다음과 같다.

<수거공정>

본 발명에서 사용되는 석유코크스는 정유의 제조공정에서 최종적으로 생산되는 고체 부산물로써, 정유공정이 진행됨에 따라 유황과 무기물이 농축되어 잔류하게 되므로 환경오염을 방지하기 위해서 석유코크스가 발생과 동시에 이를 별도의 저장탱크에 저장되도록 하고 이를 다시 운반차량을 이용하여 후속공정으로 운반하게 된다.

이때 운반차량은 석유코크스의 외부유출을 방지하기 위한 밀폐된 적재함(벌크)이 구비된 트럭을 사용함이 바람직하다.

따라서 석유코크스를 보관하기 위한 별도의 야적장 및 항만의 부두가 필요 없게 되므로 야적장 및 부두의 활용효율이 향상됨은 물론 석유코크스의 외부유출로 발생하는 환경오염을 최소화할 수 있게 된다.

<건조공정>

본 발명에서 건조공정은 수거된 석유코크스에 함유된 수분을 제거하기 위한 공정으로, 특히 석유코크스의 특성상 수분이 7.0 내지 12.0%가 함유되어 있으므로 연소 및 착화효율을 증대시키기 위해서 일정 함수율이 되도록 건조해야 한다.

즉, 분쇄공정을 위한 석유코크스에 수분이 함유되어 있으면 일정한 입도를 갖도록 분쇄작업이 불가능하고 또 그에 따른 장치의 과부하 및 불필요한 에너지의 소모가 커질 수밖에 없으므로, 결국 생산성의 저하는 물론 제조가격의 상승이 불가피하기 때문이다.

이를 위해 본 발명은 상기 수거된 석유코크스를 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기의 내부를 통과시켜 열풍으로 인해 석유코크스에 함유된 수분이 증발시켜 건조공정을 완료하게 된다.

특히 상기 건조로의 내부 열풍온도는 100℃ 이상을 유지함이 바람직한데, 이는 100℃ 이하에서는 통상 수분이 증발하기 어려운 조건이므로 석유코크스의 품질 및 가공효율이 저하되기 때문이다.

이때 석유코크스의 건조시간은 대략 20 내지 40분이 소요됨이 바람직한데, 이는 20분 이하의 시간이 소요될 경우 석유코크스의 건조효율이 저하되어 함수율이 3.0%이하 되지 않으므로 버너에 분말된 석유코크스가 공기와 함께 공급될 경우 입자가 뭉쳐서 이송이 어려울 뿐만 아니라 잦은고장을 유발하고, 반대로 40분 이상의 시간이 소요되면 함수율이 너무 낮아져서 주변으로 쉽게 비산되어 환경문제가 대두되기 때문이다.

<분쇄공정>

본 발명에서 분쇄공정은 건조된 석유코크스의 일정한 입도로 분쇄시켜 연소효율 및 착화효율을 증대시켜 유류를 대체할 수 있는 연료로 활용하기 위한 매우 중요한 공정이다.

이를 위해 건조된 석유코크스를 미분쇄기에 넣고 입도 90 내지 350mesh가 되도록 분쇄하는데, 이때 건조된 석유코크스의 입도가 90mesh 이하가 되면 버너의 노즐이 쉽게 막히게 되어 불완전 연소를 유발함으로써 잦은고장과 함께 유류를 효과적으로 대체할 수 없게 되고, 반대로 건조된 석유코크스의 입도가 350mesh 이상이 되면 비중이 너무 가벼워져 연소 및 착화효율을 너무 과대해져서 사용효율이 저하되는 문제를 갖게 된다.

더불어 석유코크스의 입도를 90 내지 350mesh로 규정함은 석유코크스의 착화점이 800℃ 이상으로 고온에서 착화 및 연소되므로 입자의 표면적을 증대시켜 착화 및 연소를 용이하게 하기 위함이다.

<선별공정>

본 발명에서 선별공정은 분쇄된 분말 석유코크스를 분급기를 통과시켜 90 내지 350mesh의 입도를 갖는 분말 석유코크스만을 선별하여 대체 연료로 사용하기 위한 것으로, 이때 90mesh 이하의 분말 석유코크스는 다시 상기의 분쇄공정과 선별공정을 통과하도록 함으로써 90mesh 이상의 입도를 갖도록 생산할 수 있게 된다.

따라서 90 내지 350mesh의 입도를 갖는 분말 석유코크스를 선별하여 저장탱크(Silo)에 보관하였다가 운반차량을 통해 각각의 수요처로 운송되어 유류를 대체하는 열원으로 사용할 수 있다.

이처럼 본 발명은 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 90 내지 350mesh의 입도와 함수율 3.0%이하가 되도록 분말 가공하여 유류를 연료로 사용하는 보일러 또는 소각로 등에서 대체연료로 사용할 수 있으므로 자원의 재활용은 물론 천연자원이 부족한 국내의 실정을 감안할 때 외화 절약에도 큰 도움이 될 수 있는 것이다.

이하 상기와 같은 본 발명 유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스를 제조하기 위한 장치에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명은 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 수거하여 저장하기 위한 수거탱크와, 상기 저장탱크와 연결되어 수거된 석유코크스를 통과시킴과 동시에 100℃ 이상 온도의 열풍을 발생시켜 함수율 3.0%이하가 되도록 일정시간 건조하기 위한 건조기와, 상기 건조기와 연결되어 공급되는 건조 석유코크스를 입도 90 내지 350mesh를 갖도록 분쇄하기 위한 미분쇄기와, 상기 분쇄기와 연결되어 분급기를 통해서 입도 90 내지 350mesh를 갖는 석유코크스만을 선별하기 위한 선별기와, 상기 선별기와 연결되어 선별된 석유코크스를 포집하여 저장하기 위한 저장탱크로 구성된다.

이때 상기 미분쇄기는 종류에 따라 건조, 분쇄, 분급이 복합적으로 한 기계 내에서 동시에 이루어질 수도 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 일련적인 제조장치를 통해서 생산된 90 내지 350mesh의 입도와 함수율 3.0%이하의 분말 석유코크스를 유류를 열원으로 사용하는 보일러 또는 소각로 등의 대체연료로 사용할 수 있게 되는 것이다.

이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연할 것이다.

Claims (2)

1. 정유 제조공정에서 발생하는 부산물인 석유코크스를 수거하는 공정(a)과;
   상기 수거된 석유코크스를 100℃ 이상 온도의 열풍을 발생하는 원통형의 회전체인 건조기 내부를 통과시켜 함수율 3.0%이하가 되도록 일정시간 동안 건조하는 공정(b)과;
   상기 건조된 석유코크스를 미분쇄기에 넣고 입도 90 내지 350mesh가 되도록 분쇄하는 공정(c)과;
   상기 분쇄된 분말 석유코크스를 분급기를 통해서 입도 90 내지 350mesh의 분말 석유코크스만을 선별하는 공정(d)과;
   상기 분쇄된 분말 석유코크스 중에서 입도 90mesh 이하의 분말 석유코크스를 다시 상기의 c~d공정을 통해 반복하여 입도 90 내지 350mesh가 되도록 가공하는 공정(e)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유류대체 연료로 사용하기 위한 분말 석유코크스 제조방법.
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