KR101121867B1

KR101121867B1 - 활성탄 재생방법

Info

Publication number: KR101121867B1
Application number: KR1020100050193A
Authority: KR
Inventors: 최종철; 류성윤
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2012-03-20
Also published as: KR20110130722A

Abstract

본 발명은 활성탄 재생방법 및 장치에 관한 것으로, 활성탄 재생탑의 가열대(Hot Zone)를 통과하는 활성탄을 채취하는 단계; 채취한 활성탄의 황산화물(SOx) 농도를 측정하는 단계; 측정된 활성탄의 황산화물 농도에 의하여 상기 활성탄 재생탑의 운전조건을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 활성탄 재생탑의 열풍구간인 가열대의 상부, 중앙, 하부에 활성탄 채취부를 두고 활성탄의 재생과정 중 활성탄을 채취하여 재생정도를 실시간으로 측정함에 의해 활성탄의 재생 효율을 확인할 수 있어 보다 안정적이고 효율적인 활성탄 재생탑의 운전조건을 설정할 수 있다. 따라서 활성탄의 재생 효율이 향상되는 이점이 있다.

Description

활성탄 재생방법{Method for regeneration of activated carbon}

본 발명은 활성탄 재생방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성탄 재생 효율을 향상시키기 위한 활성탄 재생방법에 관한 것이다.

발전소, 소각장, 제철소의 소결공장 등에서 발생되는 배가스에는 질산화물(NOx), 황산화물(SOx) 등의 다양한 오염물질이 함유되며, 배가스 중에 함유된 오염물질은 산업발전의 영향으로 그 발생량이 증가하고 있다.

배가스 중에 함유된 황산화물은 질산화물과 더불어 산성비의 주요 원인일 뿐만 아니라 광학 스모그를 유발시키는 주요 대기오염물질이므로 배가스에서 이러한 오염물질들을 제거한 후 대기로 배출해야만 한다.

본 발명의 목적은 활성탄 재생탑의 활성탄 재생정도를 실시간으로 측정하여 활성탄 재생탑의 운전조건을 제어함으로써 활성탄 재생 효율을 향상시키는 활성탄 재생방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 활성탄 재생탑에 장입되어 가열대(Hot Zone)를 통과하는 활성탄을 채취하는 단계; 채취한 활성탄의 황산화물(SOx) 농도를 측정하는 단계; 측정된 활성탄의 황산화물 농도에 의하여 상기 활성탄 재생탑의 운전조건을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 활성탄은 상기 가열대의 상부, 중앙, 하부에 형성된 활성탄 채취부에서 각각 채취한다.

상기 활성탄의 황산화물 농도는, 채취된 활성탄을 증류수에 장입한 후, 상기 활성탄이 장입된 증류수에서 측정된 수소이온농도이다.

상기 재생탑의 운전조건을 제어하는 단계는, 상기 활성탄 재생탑내 활성탄 순환속도 및 열풍 온도를 제어한다.

상기 활성탄 재생탑에 장입되기 직전 활성탄을 채취하여 황산화물(SOx) 농도를 측정하는 단계가 선수행된다.

열처리 구간별로 가열대, 진공대, 냉각대를 구비하는 활성탄 재생탑과; 상기 활성탄 재생탑의 가열대의 상부, 중앙, 하부에 각각 구비되고 회전에 의해 활성탄을 일정량씩 채취하는 활성탄 채취부;를 포함한다.

본 발명은 활성탄 재생탑의 열풍구간인 가열대의 상부, 중앙, 하부에 활성탄 채취부를 두고 활성탄의 재생과정 중 활성탄을 채취하여 재생정도를 실시간으로 측정한다.

활성탄의 재생정도 측정은 활성탄 재생탑의 안정적이고 효율적인 운전을 가능하게 하여 불필요한 과량의 열 손실을 줄일 수 있는 것은 물론 활성탄의 재생 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 활성탄의 재생 효율이 향상됨에 따라 고농도의 황산화물을 황산 제조 설비로 공급할 수 있어 황산 제조가 안정적이고 효율적인 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 활성탄 재생방법을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 도 1의 가열대 부분을 확대한 도로서, 활성탄 채취방법을 보인 개략도.
도 3은 도 2의 부분 확대도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 활성탄 재생방법은 활성탄 재생탑(10)의 가열대(11)를 통과하는 활성탄(S)을 일정량 채취한 후에, 채취된 활성탄(S)의 황산화물(SOx) 농도를 측정하고, 측정된 활성탄(S)의 황산화물 농도에 의하여 활성탄 재생탑의 운전조건을 제어하는 것이다.

활성탄 재생장치는 활성탄 재생탑(10)과, 활성탄 재생탑(10)에서 활성탄을 일정량씩 채취하는 활성탄 채취부(17,19,21)를 포함한다.

먼저, 활성탄 재생탑에 대해 간략히 설명하면, 활성탄 재생탑(10)은 황산화물이 고농도로 흡착되어 흡착능력을 상실한 활성탄(S) 즉, 폐활성탄에서 황산화물을 탈착시켜 활성탄의 흡착능력을 복원하는 장치이다. 폐활성탄은 그대로 폐기할 경우 2차 환경오염의 요인이 될 수 있으며, 경제적인 손실 또한 크므로 재생할 필요가 있다.

활성탄 재생탑(10)은 활성탄(S)에 열풍을 통과시켜 황산화물을 활성탄(S)에서 탈착시키는 것을 기본 원리로 한다. 황산화물은 140℃이하에서는 활성탄에 자연적 물리적으로 흡착되나 고온에서 흡착능력이 열화되어 탈착된다. 황산화물의 탈착은 큰 에너지의 흡열반응을 수반하므로 고온에서 실시한다.

활성탄 재생탑(10)은 열처리 구간별로 가열대(Hot Zone)(11), 진공대(Vacuum Zone)(13), 냉각대(Cold Zone)(15)로 구성되고, 연소용 N₂ 가스를 연소시켜 가열대(11)의 내부로 열풍을 공급하여 활성탄(S)을 가열하고, 진공대(13)에서 열량이 높은 풍부가스(Rich gas)를 외부로 배출시키며, 냉각대(15)에서 황산화물이 탈착되어 재생된 활성탄(S)을 냉각시킨 후에 외부로 배출하도록 된다.

외부로 배출된 활성탄(S)은 활성탄 흡착탑(5)에 충진시켜 황산화물을 흡착 제거하는데 재사용되며, 활성탄(S)에서 탈착된 황산화물은 황산화물 회수장치(25)에서 회수하여 황산 제조에 사용하도록 된다.

한편, 활성탄 재생과정은 활성탄 재생탑(10)의 가열대(11)를 통과하는 활성탄(S)을 일정량 채취하여 활성탄(S)의 황산화물(SOx) 농도를 측정하는 단계를 포함한다.

활성탄은 제조비용이 높아 재사용 횟수가 증가할수록 경제적이며, 재생 효율이 높을수록 활성탄 흡착탑의 탈황효율이 높아 배가스 처리를 보다 안정적으로 할 수 있다.

활성탄의 재생 효율을 향상시키고 재사용 횟수를 증가시키기 위해 활성탄 재생탑(10) 내 활성탄(S)을 채취하여 황산화물 농도를 측정한다. 황산화물의 농도 측정으로 활성탄(S)의 황산화물 탈착정도를 실시간으로 확인하며, 황산화물의 탈착정도에 의해 활성탄 재생탑(10)의 운전조건을 제어한다.

활성탄(S)은 가열대(11)의 상부, 중앙, 하부에 구비된 활성탄 채취부(17,19,21)를 통해 채취한다. 활성탄 채취부(17,19,21)는 원형관 형태로 일측에 회전 가능한 활성탄 채취기(미도시)를 구비하여 1회 회전에 일정량씩 활성탄 채취부(17,19,21)를 통해 활성탄이 채취되도록 구성된다. 활성탄 채취기는 활성탄 채취부를 회전시키는 구동모터 등이 채용될 수 있다.

활성탄 채취부(17,19,21)가 가열대의 상부, 중앙, 하부에 각각 구비되는 것은 재생 전 활성탄, 재생 중 활성탄, 재생 후 활성탄의 황산화물 농도를 실시간으로 측정하여 활성탄 재생탑의 운전조건을 실시간으로 제어할 수 있도록 하기 위함이다.

가열대(11)의 상부 활성탄 채취부(17)에서 재생 전 활성탄이 채취되고, 가열대(11)의 중앙의 활성탄 채취부(19)에서 재생 중인 활성탄이 채취되며, 가열대(11)의 하부의 활성탄 채취부(21)에서 재생 후의 활성탄이 채취된다.

가열대(11)의 상부, 중앙, 하부를 구분하는 기준은 가열대 내부의 온도이며, 가열대(11)의 상부가 약 100℃, 중앙이 약 350℃, 하부가 약 450℃정도이다. 약 450℃정도인 가열대 하부에서 활성탄의 재생이 완료된다. 여기서, 약의 개념은 각 온도에서 ±50℃인 범위로 하며, 예를 들어, 가열대 상부의 경우 100℃±50℃인 범위가 된다.

채취한 활성탄(S)의 황산화물 농도는 이온지수 측정기(23)로 측정한다. 이온지수 측정기(23)는 용액 1L속에 장입된 활성탄의 수소 이온량을 측정하여 이를 pH로 나타낸다. 이 pH로 활성탄의 황산화물 탈착정도를 확인한다.

일반적으로 탈착이 90% 이상된 활성탄의 경우 pH가 5~7범위를 갖고, 황산화물이 고농도로 흡착된 활성탄의 경우 pH가 1~2범위를 갖는다.

활성탄 pH측정값에 따라 활성탄 재생탑(10)의 운전조건을 제어하게 되며, 운전조건은 활성탄 재생탑(10) 내의 활성탄 순환속도와 활성탑 재생탑내 공급되는 열풍 온도 조절로 제어한다.

예를 들어, 가열대의 중앙 활성탄 채취부에서 채취된 활성탄의 pH가 1~2범위로 확인된 경우 탈착 효율을 높이기 위해 활성탄 순환속도를 늦추고 열풍 온도를 높이는 제어를 실시할 수 있다.

즉, 활성탄 재생탑(10)내의 활성탄(S)의 황산화물 농도를 실시간으로 측정하는 것으로서, 활성탄(S)의 재생정도를 실시간으로 확인할 수 있고, 활성탄이 재생되는 정도에 따라 활성탄 재생탑(10)내 활성탄 순환속도 및 열풍 온도를 조절할 수 있어 불필요한 과량의 열에너지 소모를 감소시킬 수 있다. 또한, 재생을 완료한 활성탄은 재생 효율이 높아 활성탄 흡착탑에 충진시 배가스 처리를 보다 안정적으로 할 수 있다.

활성탄(S)을 활성탄 재생탑(10)에 장입하기전 활성탄의 pH를 측정하는 단계가 선수행된다. 이는 가열대(11)의 상부, 중앙, 하부를 통과하는 활성탄(S)의 pH와 비교함으로써 활성탄(S)의 황산화물 탈착정도를 분석할 수 있도록 하기 위함이다.

이하에서는 본 발명의 작용을 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 배가스는 활성탄이 충전된 활성탄 흡착탑(5)을 통과하면서 배가스 중의 황산화물이 활성탄에 흡착되어 정화된다. 이때, 활성탄 흡착탑(5) 내 충전된 활성탄(S)은 황산화물을 흡착하면서 하부로 이동하여 배출되고, 배출된 활성탄 즉, 폐활성탄은 재생을 위해 컨베이어로 이송된 후 활성탄 재생탑(10)의 상부로 장입된다.

활성탄 재생탑(10)의 상부로 장입된 활성탄(S)은 가열대(11), 진공대(13), 냉각대(15)를 통과하면서 재생되고, 재생된 활성탄(S)은 활성탄 흡착탑(5)의 상부로 공급하여 재활용 된다.

활성탄의 재생과정 중 활성탄의 재생 효율을 향상시키기 위해 아래의 과정이 수행된다.

우선, 활성탄(S)을 활성탄 재생탑(10)에 장입하기 직전 활성탄을 채취하여 pH를 측정한다. 이는 활성탄에 흡착된 황산화물이 얼마나 탈착되었는지를 확인하기 위함이다.

이 후, 도 2에 도시된 바와 같이, 활성탄 재생탑(10)에서의 활성탄(S) 재생과정 중 가열대(11)를 통과하는 활성탄(S)을 채취한다. 활성탄(S)은 가열대(11)의 상부, 중앙, 하부에 구비된 활성탄 채취부(17,19,21)를 통해 채취한다. 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이, 활성탄(S)은 활성탄 채취기를 1회 회전하여 30g씩 채취하고, 채취된 활성탄(S)은 증류수 1L에 장입하여 활성탄(S)의 황산화물 농도를 측정한다. 도 3의 화살표는 활성탄 재생탑(10)내 활성탄(S)의 이동 방향을 나타낸 것이다.

활성탄(S)은 활성탄 재생탑(10)에 장입되기 전 채취한 활성탄(S)이 상부, 중앙, 하부 각각의 활성탄 채취부(17,19,21)를 통과하는 시간에 맞춰 채취하며, 채취시간은 활성탄 순환속도를 고려하여 채취한다.

황산화물의 농도는 pH로 측정하며, 그 방법은 채취된 30g의 활성탄을 1L의 증류수에 장입하고 가열하여 5분간 끓인다. 이후 실온까지 냉각하여 이온지수 측정기(23)로 pH를 측정한다.

측정된 pH값에 따라 활성탄 재생탑(10) 내 활성탄 순환속도와 공급되는 열풍 온도를 조절한다. 이는 안정적인 활성탄 재생탑(10)의 운전을 가능하게 하고 효율적인 활성탄 재생탑(10)의 운전조건을 설정하는 것이 가능하여 활성탄의 재생 효율을 증대시킨다.

즉, 활성탄에 흡착된 황산화물 농도를 pH로 환산하여 실시간 활성탄의 재생효율을 확인할 수 있어, 보다 안정적이고 효율적인 활성탄 재생탑의 운전조건을 설정할 수 있다. 따라서 활성탄의 재생효율이 향상되는 것이다.

도시하지는 않았지만 실험 결과, 재생된 활성탄은 흡착성능의 회복율이 신탄(활성탄)에 대비하여 95% 이상이 되고 활성탄 흡착탑에 충진시 배가스 처리를 보다 안정적으로 할 수 있었다. 또한, 고농도의 황산화물을 황산 제조 설비로 공급할 수 있어 황산 제조가 안정적이고 효율적이었다.

이를 통해, 불필요한 과량의 열 손실을 줄일 수 있는 것은 물론 활성탄의 재생 효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

5:활성탄 흡착탑 10:활성탄 재생탑
11:가열대 13:진공대
15:냉각대 17,19,21:활성탄 채취부
23:이온지수 측정기 25:황산화물 회수장치
S:활성탄

Claims

활성탄 재생탑에 장입되어 가열대(Hot Zone)를 통과하는 활성탄을 채취하는 단계;
채취한 활성탄의 황산화물(SOx) 농도를 측정하는 단계;
측정된 활성탄의 황산화물 농도에 의하여 상기 활성탄 재생탑의 운전조건을 제어하는 단계를 포함하며,
상기 활성탄의 황산화물 농도는,
채취된 활성탄을 증류수에 장입한 후, 상기 활성탄이 장입된 증류수에서 측정된 수소이온농도인 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
청구항 1에 있어서,
상기 활성탄은 상기 가열대의 상부, 중앙, 하부에 구비된 활성탄 채취부에서 각각 채취하는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 재생탑의 운전조건을 제어하는 단계는,
상기 활성탄 재생탑내 활성탄 순환속도 및 열풍 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 활성탄 재생탑에 장입되기 직전 활성탄을 채취하여 황산화물(SOx) 농도를 측정하는 단계가 선수행됨을 특징으로 하는 활성탄 재생방법.
삭제