KR101222410B1 - 분말 석유코크스 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석유코크스를 습식상태에서 분쇄한 뒤 이를 연속 건조기에서 고열로 건조시켜 원하는 함수율이 유지되도록 함으로써, 분말상태에서 석유코크스를 건조시키므로 건조시간을 단축할 수 있으며, 건조된 분말 석유코크스를 미분쇄기에서 최종적으로 분쇄하므로 미분쇄기에 부하가 적게 걸리므로 원하는 입도의 분말 제품을 추가공정 없이 한번에 연속생산할 수 있으므로 생산성이 향상되는 분말 석유코크스 제조방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 함수율 10% 이내의 석유코크스를 초기 상태 그대로 분쇄하는 습식 분쇄단계; 상기 습식 석유코크스 분말을 연속 이동시키면서 함수율 3% 이내가 되도록 건조시키는 연속 건조단계; 그리고 건조된 석유코크스 분말을 최종적으로 미분화시키는 건식 분쇄단계로 이루어진 특징이 있다.

Description

분말 석유코크스 제조방법{Pulverization petroleum coke manufacturing method}

본 발명은 분말 석유코크스 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 석유코크스를 습식상태에서 분쇄하므로 비산먼지가 감소되고 또한 연속으로 배출되는 건조기에서 고열로 건조시켜 원하는 함수율이 유지되도록 함으로써, 분말상태에서 석유코크스를 건조시키므로 표면적이 작아 건조시간을 단축할 수 있으며, 건조된 분말 석유코크스를 미분쇄기에서 최종적으로 분쇄하므로 미분쇄기에 부하가 적게 걸려 원하는 입도의 분말 제품을 추가공정 없이 한번에 연속 생산할 수 있는 분말 석유코크스 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 석유코크스(petroleum coke)는 석유의 찌꺼기를 격렬하게 열분해시켜서 만든 다공질의 광택이 있는 코크스를 말한다. 비중 약 0.9 ～ 1.1로써, 실제로는 상압증류(常壓蒸溜)하고 난 찌꺼기를 원료로 사용하며, 이것을 480 ～ 520℃에서 공기를 차단하고 열분해하면 가스와 경질유를 발생시키는 동시에 중질유는 축합되므로 마지막에는 탄화하여 코크스가 된다. 황분이 적은 원료유를 선택하는데 따라 순도가 높은 공업용 탄소재료가 되고, 전극 및 금속탄화물의 원료가 되며 또한 야금용 및 연료용 등에 사용된다.

이러한 석유코크스는 발열량이 높아 고체형태의 연료를 사용하는 보일러 또는 소각로 등에서 무연탄 또는 유연탄과 혼합 사용하거나 또는 분말화 하여 유류와 혼합연소시킨다.

종래 특허 제9816278호에는 석유코크스를 분말화하는 제조방법이 개시된 바 있다. 이는 석유코크스를 수거하여 100℃ 이상의 열풍이 발생되는 원통형 회전체 건조기에서 20 내지 40분간 열풍건조시키고, 이후 90 내지 350 매쉬가 되도록 분쇄 및 선별하는 공정에 의해 제조되는데, 상기 분쇄공정 중에서 90매쉬 이하의 석유코크스는 재차 분쇄하여 선별하는 추가공정을 거치게 된다.

그러나 석유코크스는 도 1에 첨부된 사진과 같이 직경 5cm 이내의 크기를 갖는 콩알 만한 알갱이 형태인데, 이러한 알갱이 형태를 열풍으로 건조시키는 과정에서 7 내지 12%의 함수율을 3%이하로 낮추기는 어려운 실정이다. 열풍건조를 하더라도 석유코크스의 표면은 건조되지만 내부는 열전달이 늦기 때문에 쉽게 건조되지 않으며, 특히 건조되기 위해선 내부의 수분이 밖으로 빠져나오는 과정이 필수적인데, 상기 석유코크스는 단단한 고체 덩어리이므로 내부의 수분이 쉽게 빠져나올 수 없는 등의 문제로 인하여 건조시간이 많이 걸리는 단점이 있다.

그리고 건조시간이 많이 걸릴 수 록 에너지 소모가 많고, 건조과정에서 회전체 드럼 내부에서 석유코크스 알갱이들이 휘저어 지므로 비산먼지가 많이 발생되어 대기오염이 심각하였다. 또한 분쇄시간이 지연되므로 생산성이 떨어지는 등의 단점이 있으며, 분쇄과정에서 원하는 입도가 나오지 않으면 이를 선별하여 재차 분쇄하는 등의 기술적인 어려움이 있었다.

본 발명은 석유코크스를 습식상태에서 분쇄하므로 비산먼지가 발생되지 않으며, 이를 연속 배출식 건조기에서 고열로 건조시켜 원하는 함수율이 유지되도록 함으로써, 분말상태에서 석유코크스를 건조시키므로 표면적이 작아 건조시간을 단축할 수 있으며, 건조된 분말 석유코크스를 미분쇄기에서 최종적으로 분쇄하므로 미분쇄기에 부하가 적게 걸리므로 원하는 입도의 분말 제품을 추가공정 없이 한번에 연속생산할 수 있으므로 생산성이 향상되는 분말 석유코크스 제조방법을 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 함수율 10% 이내의 석유코크스를 자연건조된 초기 상태 그대로 분쇄하는 습식 분쇄단계; 상기 습식 석유코크스 분말을 연속 이동시키면서 함수율 3%(미분쇄 최적 및 연료사용 최적의 조건은 2 ～ 3%이다.) 이내가 되도록 건조시키는 연속 건조단계; 그리고 건조된 석유코크스 분말을 최종적으로 미분화시키는 건식 분쇄단계로 이루어진 특징이 있다.

본 발명은 정유 제조공정 중에서 부산물로 발생되는 석유코크스를 분말화하여 유류와 함께 버너에서 혼합연소시키기 위한 것이다. 상기 석유코크스는 자연건조된 초기상태는 콩알만한 크기의 알갱이인데, 이러한 알갱이는 표면적이 커서 쉽게 연소되지 않으므로 이를 분말화하여 표면적을 최소화하면 보일러 내부에서 쉽게 착화된다. 따라서 석유코크스를 미분화시키는 것이 과제인데, 종래에는 초기상태의 석유코크스를 열풍건조시킨 뒤 미분쇄기에서 분말화 하였다. 그러나 알갱이 형태의 석유코크스를 열풍건조시키는데 시간이 많이 소요되므로 생산성이 떨어지고 제조원가가 상승되는 등의 문제가 있었다.

본 발명자는 자연건조된 초기상태의 석유코크스를 먼저 습식 분쇄하여 표면적을 최소화시키면 건조시간이 빠르게 단축된다는 점에 착안하여 본 발명을 개발하게 되었다. 상기 석유코크스는 수분이 10% 이내이나 뭉침 현상은 발생되지 않고 직경 5cm 이내의 알갱이 형태 고체덩어리를 유지한다. 도 1에 첨부된 사진에서와 같이 알갱이 형태의 석유코크스를 수직 원통형 분쇄기에서 함수율 10% 이내의 습식상태로 분쇄하였더니 도 2에 첨부된 사진에서와 같이 분말화 되었다. 이때 분쇄된 석유코크스는 입도 70매쉬 이내의 크기를 갖는데, 수분에 의한 뭉침 현상이 발생되지 않는다는 것을 알아냈다. 또한 습식 상태에서 분쇄하므로 비산먼지가 발생되지 않아 대기오염도 줄일 수 있는 부수적인 효과도 있다.

이처럼 습식 분쇄된 석유코크스를 비산되지 않도록 수거하여 연속건조기에서 건조시킨다. 상기 연속건조기는 수평 건조통 내부에 이송회전체(스크류)가 내장된 것으로서 상기 수평 건조통의 외주면에는 열풍, 스팀자켓이나 전기 열선코일이 감겨 건조통을 100℃ 이상으로 가열시킨다. 따라서 상기 연속건조기 내부를 통과하는 습식 분말 석유코크스는 함수율 2 ～ 3%(미분쇄 최적화 및 연료화 최적조건) 이내로 건조되어 이송스크류를 따라 연속으로 이동되어 다음 공정의 미분쇄기로 이송된다. 이때 분말 석유코크스는 열풍이나 스팀과 직접 접촉되지 않으므로 비산되지 않으며, 상기 이송스크류를 따라 나선식으로 회전되면서 연속이동되므로 건조과정에서 비산먼지를 획기적으로 줄일 수 있다.

최종적으로 미분쇄기에 투입된 분말 석유코크스는 입도 70매쉬 이내로 분쇄된 상태이므로 미분쇄기의 분쇄날에 과부하가 걸리지 않으며 분쇄시간에 따라 원하는 입도의 최종 분말 석유코크스를 생산할 수 있다. 종래에는 직경 5cm 이내의 건조된 석유코크스를 미분쇄기에서 분쇄하다 보니 원하는 입도의 분말 석유코크스가 연속생산되지 않았으며, 미분쇄기의 분쇄날에 부하가 많이 발생되었다. 따라서 90매쉬 이하의 분말을 선별하여 추가 분쇄하는 공정이 필수적이나, 본 발명은 생산 초기에 습식 분쇄를 거쳐 70매쉬 까지 분말화 하였으므로 원하는 입도의 분말 석유코크스를 연속으로 생산할 수 있으며, 분쇄날에 부하를 주지 않으므로 신뢰성이 향상되는 등의 이점이 있다.

도 1은 자연건조된 초기상태의 석유코크스 제품사진
도 2는 본 발명 한 실시예에 따른 습식 분쇄된 석유코크스의 제품사진
도 3은 본 발명 한 실시예의 제조공정도

본 발명 한 실시예의 분말 석유코크스 제조방법은 공장으로 입고된 도 1에서와 같은 자연건조된 석유코크스를 초기 상태 그대로 분쇄하는 습식 분쇄단계; 습식 분쇄된 석유코크스를 수거하여 다음 공정으로 비산되지 않게 이송하는 운반단계; 운반된 석유코크스 분말을 이송스크류로 연속 이동시키면서 건조시키는 연속 건조단계; 그리고 건조된 석유코크스 분말을 최종적으로 미분화시키는 건식 분쇄단계로 이루어진다.

상기 습식 분쇄단계는 수직 원통의 분쇄통 내부 바닥에 분쇄날이 구비된 믹서의 형태로써, 고속으로 회전되는 분쇄날에 의해 분쇄통으로 투입된 석유코크스 알갱이(약 5cm 이내)들이 약 70매쉬 까지 분쇄된다. 상기 석유코크스는 함수율 10% 이내로써 습식으로 분쇄되는데, 분쇄과정에서 분말이 비산되는 것을 막기위해 분쇄통의 개방된 상부를 별도의 뚜껑으로 닫아주는 것이 바람직하다. 본 발명은 습식상태에서 분쇄하므로 비산먼지의 발생이 줄어들어 대기오염을 방지할 수 있다.

습식 분쇄를 거치면 도 2에서와 같이 석유코크스 분말이 만들어지는데, 약 10% 이내의 함수율을 가진 상태에서도 뭉침 현상은 발생되지 않는다. 이는 석유코크스가 고체상태이므로 분말화 되더라도 뭉쳐지지 않고 모래 알갱이처럼 낱개로 흩어진다. 또한 습식 상태로 분쇄하므로 비산먼지가 발생되지 않아 대기오염 문제를 해결할 수 있으며, 습식 분쇄를 거친 석유코크스 분말은 비산되지 않도록 수거하여 다음 공정으로 운반하는 단계가 포함된다.

상기 운반단계는 상기 분쇄통 내부의 분쇄된 석유코크스를 이송하기 위한 것인데, 진공흡입 방식으로 운반하거나 또는 이송스크류 방식으로 운반할 수 있다. 상기 진공흡입 방식의 경우 상기 분쇄통의 하부에 진공호스를 연결하여 진공발생기의 흡입력으로 분쇄된 석유코크스를 다음 공정의 연속 건조단계로 운반한다. 또한 이송스크류 방식의 경우 상기 분쇄통의 하부에 배출관을 연결하고 그 내부에 배출스크류를 내장시켜 분쇄된 석유코크스가 다음 공정의 연속 건조단계로 투입되도록 한다.

상기 연속 건조단계는 열풍, 스팀자켓이나 전기 열선코일에 의해 내부 표면이 100℃이상 가열되는 수평 건조통 내부에 모터로 회전되는 이송스크류가 구비된 것이다. 이러한 구조에 의해 상기 건조통 내부로 투입된 분쇄된 석유코크스는 이송스크류에 의해 연속으로 이송되어 배출되는 과정에서 건조통의 표면과 직접 접촉되고 이때 빠르게 건조되는데, 석유코크스는 70매쉬 까지 분말화된 것이므로 표면적이 작아 건조가 쉽게 이뤄진다. 종래 원통형 열풍 건조기는 직경 5cm이내의 알갱이 형태 석유코크스가 건조되기 위하여 약 20 내지 40분이 소요되었으나, 본 발명은 약 5분 이내의 짧은 시간 동안 분쇄된 석유코크스가 상기 건조통을 통과하면서 연속으로 건조되므로 건조효율이 매우 향상된다. 그리고 분말 석유코크스는 열풍과 직접 접촉되지 않으므로 주변으로 확산되지 않아 비산먼지를 획기적으로 줄일 수 있다.

상기 건식 분쇄단계는 건조된 석유코크스 분말을 약 250매쉬 이내로 분말화 하는 것으로서, 펄밀(perl mill) 형태의 미분쇄기가 사용된다. 상기 미분쇄기에 투입되는 석유코크스는 약 70매쉬 이내로 이미 분쇄된 것이므로 분쇄날에 부하를 주지 않으며, 원하는 입도의 석유코크스를 빠르게 생산해 낼 수 있다. 종래에는 약 5cm 이내의 알갱이 형태 석유코크스를 분쇄하다 보니 원하는 입도의 석유코크스가 생산되지 않으므로 선별하여 재차 분쇄하는 이중 분쇄 과정을 거쳤으나, 본 발명은 이러한 과정이 생략되고 연속으로 분쇄되므로 생산성이 향상되고, 작업 공정이 단순화되는 등의 이점이 있다.

Claims (2)

1. 삭제
2. 함수율 10% 이내의 석유코크스 알갱이를 건조시키지 않은 상태에서 70매쉬 이내로 분쇄하는 습식 분쇄단계;
   상기 습식 분쇄단계를 거친 함수율 10% 이내의 석유코크스 분말을 연속 이동시키면서 함수율 3% 이내가 되도록 건조시키는 연속 건조단계; 그리고
   상기 연속 건조된 70매쉬 이내의 석유코크스 분말을 250매쉬 이내로 미분화시키는 건식 분쇄단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 분말 석유코크스 제조방법.

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