KR101278298B1 - 석탄 점결 보충재의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

코크스로에의 장입탄에 첨가하기 위한 석탄 점결 보충재의 제조 방법이며, 증류탑(10)으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를, 코크스로(1)에서 발생한 COG를 냉각ㆍ가스 처리하는 발생 COG 라인(2)으로 반송하여, COG와 함께 처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

석탄 점결 보충재의 제조 방법{PRODUCTION METHOD FOR COKING ADDITIVE FOR COAL}

본 발명은, 코크스로에의 장입탄에 첨가하기 위한, 석탄 점결 보충재의 제조 방법에 관한 것이다.

제철소에서는, 고로에서 사용하는 코크스를 코크스로에서 제조하고 있다. 코크스로는 석탄을 건류하는 대형 노(爐)이다.

석탄이 코크스로에 장입되면, 상온으로부터 100℃까지의 승온 과정에서 석탄의 수분이 증발한다. 300℃ 이상으로 되면 석탄은 용융ㆍ팽창하고, 더 가열해 가면 석탄끼리가 융착ㆍ고결된다. 이 과정에 있어서, 석탄에 포함되는 C나 H 등이 분해ㆍ결합하여, 가스와 콜타르를 발생시키는 동시에, 세미 코크스가 생성된다.

500℃ 이상으로 되면 세미 코크스의 고화 및 수축이 진행되어, 900℃까지는 세미 코크스의 거의 전부가 코크스로 된다.

건류 공정에 있어서 생성되는 가스는 COG(Coke Oven Gas, 코크스로 가스)라 불리고, 제철소 내의 에너지원으로서 사용된다. 콜타르는, 부 생성물로서 코크스로로부터 취출된다.

석탄의 용융ㆍ팽창 및 융착ㆍ고결의 거동은, 석탄의 품목이나 종류에 따라 크게 다르다. 석탄끼리가 융착ㆍ고결되는 성질을「점결성」이라 한다.

점결성이 약한 석탄을 그대로 건류하면 취약한 코크스로 되지만, 점결성이 강한 석탄을 건류하면, 전체가 충분히 융착ㆍ고결되어, 강도가 높은 코크스가 얻어진다.

제철소에서는 대량의 코크스를 소비하므로, 그 원료로 되는 석탄의 비용 저감이 요구되고 있다.

점결성이 강한 강점결탄은, 코크스 원료로서의 거래가 많으므로 고가이다. 점결성이 부족한 비미점결탄(菲黴粘結炭)은, 취약한 저품질의 코크스밖에 제조할 수 없지만, 저렴하다.

그로 인해, 저렴한 비미점결탄을 원료로 하여, 보다 고품질의, 즉, 강고한 코크스를 제조하는 기술이 종래부터 검토되고 있다.

비미점결탄을 원료로 하여 제조되는 코크스의 품질을 향상시키는 기술로서, 석탄 점결 보충재를 첨가함으로써, 석탄의 용융성 및 유동성을 높이는 방법이 있다.

특허 문헌 1에는, 코크스로로부터 부 생성물로서 취출된 콜타르로부터 저비점의 경질유분을 제거한 중질유분을 원료탄에 첨가하여, 고강도의 코크스를 제조하는 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는, 콜타르로부터 저비점물을 분리ㆍ배출하는 저점도의 석탄 점결 보충재(점결 보조재)의 제조 방법이 개시되어 있다. 이 방법은, 코크스로로부터 부 생성물로서 취출된 콜타르를 증류탑의 상부에 접속된 도관으로부터 취입하는 동시에, 증류탑의 하부에 접속된 도관으로부터 수증기를 취입하여, 콜타르 중의 저비점 성분을 제거하는 방법이다. 콜타르의 취입 위치와 수증기의 취입 위치 사이는 침니 트레이에 의해 상하의 2실로 구획되어 있고, 증류탑 내의 압력은 6.7 내지 26.7㎪(50 내지 200Torr)의 감압 상태로 하고, 가열 온도는 170 내지 200℃로 하고 있다.

일본 특허 출원 공개 평9-100473호 공보 일본 특허 제3684063호 공보

특허 문헌 2에 개시된, 종래의 석탄 점결 보충재의 제조 방법에서는, 증류탑 내의 압력을 6.7 내지 26.7㎪(50 내지 200Torr)의 감압 상태로 해야 해, 진공 펌프 등의 감압 설비가 필요하였다.

또한, 증류탑으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를 응축시켜 액화하기 위한 냉각기가 필요하였다.

이들 설비는 모두 설비 규모가 크고, 설비 비용이 고가로 되고, 점검이나 메인터넌스가 용이하지 않다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 설비 규모가 크고 점검이나 메인터넌스가 용이하지 않은 감압 설비나 냉각기를 신설하는 일 없이, 콜타르로부터 석탄 점결 보충재를 저렴하게 제조할 수 있는, 석탄 점결 보충재의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 하기의 수단을 제공한다.

(1) 코크스로 중으로부터 부 생성물로서 취출된 콜타르를 증류탑의 상부에 접속된 도관으로부터 증류탑 내에 취입하고, 콜타르 중의 저비점 성분을 제거하여 중질유분을 회수하는 석탄 점결 보충재의 제조 방법에 있어서, 증류탑으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를, 코크스로에서 발생한 COG를 냉각ㆍ가스 처리하는 발생 COG 라인으로 반송하여, COG와 함께 처리하는 것을 특징으로 하는 석탄 점결 보충재의 제조 방법.

(2) 코크스로에서 발생한 COG를 냉각ㆍ가스 처리하는 발생 COG 라인에 설치된 흡인 블로워에 의해, 증류탑으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를 흡수하는, (1)의 석탄 점결 보충재의 제조 방법.

(3) 증류탑으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를, 코크스로의 출구와 COG 가스 쿨러 사이로 반송하는, (1) 또는 (2)의 석탄 점결 보충재의 제조 방법.

(4) 증류탑 내의 압력을 93.4 내지 98.6㎪, 가열 온도를 180 내지 210℃로 하는, (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 석탄 점결 보충재의 제조 방법.

본 발명에 의해, 설비 규모가 크고 점검이나 메인터넌스가 용이하지 않은 감압 설비나 냉각기를 신설하는 일 없이, 콜타르로부터 석탄 점결 보충재를 저렴하게 제조할 수 있는, 석탄 점결 보충재의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한, 석탄 점결 보충재의 제조 방법의 실시 형태의 일례를 도시하는 도면이다.

이하, 도 1을 사용하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1에 있어서는, 코크스로(1)에 원료탄이 장입되어, 코크스가 제조된다. 코크스로(1)의 내부에 있어서, 석탄은 건류되어 코크스로 된다. 승온 공정 중에, 석탄에 포함되는 C나 H 등은 분해ㆍ결합되어 가스와 콜타르가 부 생성물로서 생성된다.

발생한 고온의 가스(COG)는, 발생 COG 라인(2)을 통해 프라이머리 쿨러(3), 다이렉트 쿨러(4) 등의 COG 가스 쿨러로 보내져, 해수 등을 이용하여 냉각된다. 또한, 블로워(5)에 의해, 후단의 나프탈렌 스크러버ㆍ암모니아 스크러버ㆍ벤졸 스크러버 등(도시하지 않음)의 가스 정제 처리 라인으로 보내져, 정화되어 제철소의 에너지원으로서 이용되고 있다.

발생 COG 라인(2)에는, 콜타르를 회수하기 위한 디캔터(6), 수퍼 디캔터(7)가 설치되어 있다. 회수된 콜타르는 타르 탱크(8)에 모아져 출하된다.

본 발명에서는, 회수된 콜타르의 일부를 이용하여, 석탄 점결 보충재를 제조한다.

타르 탱크(8) 내의 콜타르는, 수분이 3％ 이하인 탈수 타르로, 펌프(9)에 의해 증류탑(10)으로 보내진다.

경로 상의 열교환기(11)는 증류탑(10)으로부터 회수되는 고온의 중질유분과의 열교환에 의해 탈수 타르를 가열하는 장치이다. 경로 상의 가열기(12)는 증류탑(10)에 취입되는 고온 고압의 수증기의 일부를 이용하여 탈수 타르를 가열하는 장치이다. 탈수 타르는, 열교환기(11)와 가열기(12)를 통과함으로써 200℃ 정도까지 승온된다.

가열된 탈수 타르는, 증류탑(10)의 상부에 접속된 도관(17)으로부터 증류탑(10) 내에 취입된다. 증류탑(10)의 내부는, 격벽(13)에 의해 다단으로 구획되어 있어, 증류 효과를 높이고 있다.

증류탑(10)의 하부에 접속된 도관(18)으로부터는, 고온 고압의 수증기가 증류탑(10) 내에 취입되고, 콜타르 중의 저비점 성분은 증발하여 증류 베이퍼로 되어, 증류탑(10)의 상단부에 접속된 도관(19)으로부터 취출된다.

콜타르 중의 저비점 성분이 제거된 중질유분은 증류탑(10) 내의 하부에 저류되고, 펌프(14)에 의해 탱크(15)에 취출된다. 중질유분의 보유열은 열교환기(11)에 의해 탈수 타르를 가열하기 위해 사용된다.

이상과 같이 하여, 증류탑(10)의 내부에 있어서 콜타르의 증류가 행해지고, 중질유분은 석탄 점결 보충재로서 사용된다.

저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼는, 나프탈렌 흡수탑(16)에 있어서 나프탈렌을 흡수시킨 후, 응축하는 일 없이 발생 COG 라인(2)으로 반송된다.

발생 COG 라인(2)은, 프라이머리 쿨러(3), 다이렉트 쿨러(4) 등의 COG 가스 쿨러, 블로워(5), 나프탈렌 스크러버ㆍ암모니아 스크러버ㆍ벤졸 스크러버 등(도시하지 않음)의 가스 정제 처리 라인에 접속되어 있으므로, 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼는, COG와 함께 냉각 및 가스 정제 처리가 행해진다.

본 발명에서는, 증류탑(10)으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를, 응축하는 일 없이 코크스로(1)의 발생 COG 라인(2)으로 반송하여, COG와 함께 처리하므로, 새롭게 진공 펌프 등의 감압 설비나 냉각기를 설치할 필요는 없다.

본 발명에서는, 발생 COG 라인(2)의 후단에 배치되어 있는 블로워(5)를 이용하여 증류탑(10)의 내부를 감압하게 되어, 증류탑(10)의 내부의 압력은 93.4 내지 98.6㎪(700 내지 740Torr) 정도로 된다. 그로 인해, 증류탑 내의 압력을 6.7 내지 26.7㎪(50 내지 200Torr)의 감압 상태로 하고, 가열 온도를 170 내지 200℃로 한, 특허 문헌 2에 개시된 방법과 비교하면, 증류 조작 온도는, 약간 높은 180 내지 210℃로 설정할 필요가 있다. 따라서, 증류탑(10)에 있어서의 증류 조작에 필요한 에너지 비용은 증가하지만, 설비 비용의 저감 효과의 쪽이 크기 때문에, 총 비용을 저감시킬 수 있다.

이로 인해, 본 발명에 따르면, 설비 규모가 크고 점검이나 메인터넌스가 용이하지 않은 감압 설비나 냉각기를 신설하는 일 없이, 콜타르로부터 석탄 점결 보충재를, 저렴하게 제조할 수 있다.

본 발명의 방법에 의해 얻어진 석탄 점결 보충재의 품질은 종래품과 동등하다. 비미점결탄에 1 내지 4질량％의 석탄 점결 보충재를 첨가하여 코크스로(1)에 장입함으로써, 얻어지는 코크스의 품질(강도)을, 강점결탄을 원료로 한 경우와 동등 레벨까지 향상시킬 수 있다.

이로 인해, 코크스 원료로서 저렴한 비미점결탄의 혼입 비율을 높이는 것이 가능해져, 그 경제적 효과는 극히 크다.

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기한 실시 형태는 예시이며, 본 발명은 이것에 한정하여 해석되어야 하는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자가, 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서, 각종 변경예, 수정예를 상도할 수 있는 것은 명백하고, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 양해된다.

본 발명에 따르면, 설비 규모가 크고 점검이나 메인터넌스가 용이하지 않은 감압 설비나 냉각기를 신설하는 일 없이, 콜타르로부터 석탄 점결 보충재를 저렴하게 제조할 수 있는, 석탄 점결 보충재의 제조 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 방법에 의해 얻어진 석탄 점결 보충재의 품질은 종래품과 동등하고, 비미점결탄에 1 내지 4질량％의 석탄 점결 보충재를 첨가하여 코크스로에 장입함으로써, 얻어지는 코크스의 품질을, 강점결탄을 원료로 한 경우와 동등 레벨까지 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명은, 산업상의 이용 가능성이 큰 것이다.

1 : 코크스로
2 : 발생 COG 라인
3 : 프라이머리 쿨러
4 : 다이렉트 쿨러
5 : 블로워
6 : 디캔터
7 : 수퍼 디캔터
8 : 타르 탱크
9 : 펌프
10 : 증류탑
11 : 열교환기
12 : 가열기
13 : 격벽
14 : 펌프
15 : 탱크
16 : 나프탈렌 흡수탑
17 : 도관
18 : 도관
19 : 도관

Claims (4)

1. 코크스로 중으로부터 부 생성물로서 취출된 콜타르를, 증류탑의 상부에 접속된 도관으로부터 증류탑 내로 취입하고, 콜타르 중의 저비점 성분을 제거하여 중질유분을 회수하는 석탄 점결 보충재의 제조 방법에 있어서,
   상기 증류탑 내의 압력을 93.4 내지 98.6㎪, 가열 온도를 180 내지 210℃로 하고,
   증류탑으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를, 코크스로에서 발생한 COG를 냉각ㆍ가스 처리하는 발생 COG 라인으로 반송하여, COG와 함께 처리하는 것을 특징으로 하는, 석탄 점결 보충재의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 코크스로에서 발생한 COG를 냉각ㆍ가스 처리하는, 발생 COG 라인에 설치된 흡인 블로워에 의해, 증류탑으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를 흡수하는, 석탄 점결 보충재의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 증류탑으로부터 발생하는 저비점 성분을 함유하는 증류 베이퍼를, 코크스로의 출구와 COG 가스 쿨러 사이로 반송하는, 석탄 점결 보충재의 제조 방법.
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