KR101434543B1 - 코크스 제조 설비 및 이를 이용한 코크스 제조 방법 - Google Patents
코크스 제조 설비 및 이를 이용한 코크스 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 원료탄을 건류하는 오븐, 오븐으로부터 원료탄 건류 시에 발생된 가스를 회수하고, 탈피치유를 제조하는 탈피치유 제조 장치, 탈피치유와 상기 원료탄을 혼합하는 혼합기 및 탈피치유 제조 장치와 혼합기 사이를 연결하도록 설치되어, 상기 혼합기로 탈피치유를 공급하는 탈피치유 공급 장치를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 종래에 코크스 제조를 위해 첨가제로 사용되는 타르를 대신하여 탈피치유를 사용함으로써, 코크스 오븐 가스에 함유되는 나프탈렌의 함유량을 종래에 비해 저감 시킬 수 있다. 이에, 코크스 오븐 가스를 열원으로 사용하는 조업 설비에서, 상기 코크스 오븐 가스가 이송되는 배관 내에 종래와 같이 나프탈렌이 석출되어, 상기 배관이 막히는 문제를 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시형태들에 의하면, 종래에 코크스 제조를 위해 첨가제로 사용되는 타르를 대신하여 탈피치유를 사용함으로써, 코크스 오븐 가스에 함유되는 나프탈렌의 함유량을 종래에 비해 저감 시킬 수 있다. 이에, 코크스 오븐 가스를 열원으로 사용하는 조업 설비에서, 상기 코크스 오븐 가스가 이송되는 배관 내에 종래와 같이 나프탈렌이 석출되어, 상기 배관이 막히는 문제를 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 코크스 제조 설비 및 이를 이용한 코크스 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈피치유를 이용하여 코크스를 제조하는 코크스 제조 설비 및 이를 이용한 코크스 제조 방법에 관한 것이다.
통상적인 코크스 제조 조업에서는 코크스의 강도를 향상시키기 위해 원료탄인 석탄에 타르를 첨가제로 혼합하여, 원료탄의 유동도를 향상시킨다. 그리고, 코크스 오븐에서 타르가 혼합된 원료탄을 건류하는 과정 중에 가스(이하, 코크스 오븐 가스(COG))가 발생 된다. 코크스 오븐 가스는 이후, 상기 코크스 오븐 가스를 열원으로 사용하는 공정에 사용될 수 있다. 예컨대, 소둔로 내의 승온을 위하여 버너에 코크스 오븐 가스를 공급하거나, 가열로를 가열하는 열원으로서 코크스 오븐 가스를 공급한다.
그런데, 코크스 오븐 가스는 타르가 혼합된 원료탄의 건류 시에 발생된 가스로서, 타르가 함유되어 있으며, 상기 타르에는 11 내지 13 중량%의 나프탈렌 성분이 함유되어 있다. 여기서, 나프탈렌은 온도 변화에 민감하게 반응하여 석출되는 성질이 있으며, 타르를 함유하는 오븐 가스가 소둔로로 이송되는 중에 타르에 함유된 나프탈렌이 배관 또는 밸브에 석출되어, 상기 배관 또는 밸브의 막힘의 원인이 되고 있다. 그리고 이러한 배관 및 밸브의 막힘에 의해 전체 설비에 문제가 발생되는 문제가 있다.
한국등록특허 10-0756856호에는 코크스 오븐에서 생산된 코크스 오븐 가스에서 조경유를 제거하는 경유 증류 공정 안정화 장치가 개시되어 있다.
본 발명은 탈피치유를 이용하여 코크스를 제조하는 코크스 제조 설비 및 이를 이용한 코크스 제조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 조경유 생산 공정 조업 중에 생산되는 탈피치유를 원료탄과 혼합하여 코크스를 제조하는 코크스 제조 설비 및 이를 이용한 코크스 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 원료탄을 건류하여 코크스를 제조하는 코크스 제조 설비로서, 상기 원료탄을 건류하는 오븐; 상기 오븐으로부터 원료탄 건류 시에 발생된 가스를 회수하고, 탈피치유를 제조하는 탈피치유 제조 장치; 상기 탈피치유와 상기 원료탄을 혼합하는 혼합기; 및 상기 탈피치유 제조 장치와 혼합기 사이를 연결하도록 설치되어, 상기 혼합기로 탈피치유를 공급하는 탈피치유 공급 장치;를 포함한다.
상기 탈피치유 제조 장치는 상기 오븐으로부터 원료탄 건류 시에 발생 된 가스를 제공받아, 흡수유를 이용하여 상기 가스로부터 조경유(BTX)를 포집하는 포집탑; 상기 조경유(BTX)가 포집된 흡수유를 증류시켜, 상기 흡수유로부터 조경유(BTX)를 분리하는 증류탑; 및 상기 조경유(BTX)가 분리된 흡수유를 증류시켜 피치를 제거함으로써, 탈피치유를 제조하는 탈피치탑;을 포함한다.
상기 탈피치유 공급 장치는 상기 탈피치탑에서 생산된 탈피치유를 저장하는 저장 탱크; 일단이 탈피치탑에 연결되고 타단이 상기 저장 탱크에 연결되어 상기 탈피치탑에서 생산된 탈피치유를 상기 저장 탱크로 이송하는 제 1 공급 라인; 및 일단이 상기 저장 탱크에 연결되고 타단이 혼합기에 연결되어 상기 저장 탱크 내의 탈피치유를 혼합기로 공급하는 제 2 공급 라인을 포함한다.
상기 탈피치유 공급 장치는 상기 저장 탱크로부터 탈피치유를 공급받아, 상기 탈피치유가 일정한 온도로 유지되도록 열처리하는 열 교환기; 일단이 저장 탱크에 연결되고 타단이 열 교환기에 연결되어, 상기 저장 탱크의 탈피치유를 열 교환기로 공급하는 제 3 공급 라인; 일단이 열 교환기에 연결되고 타단이 저장탱크에 연결되어, 상기 열 교환기 내의 탈피치유를 저장 탱크로 공급하는 제 4 공급 라인; 상기 제 3 공급 라인에 설치되어 펌핑력을 발생시켜, 저장 탱크 내의 탈피치유를 자체 순환시키는 순환 펌프를 포함한다.
상기 제 2 공급 라인에 설치되어 상기 혼합기로 공급되는 탈피치유의 공급 유량을 조절하는 유량 조절부를 포함한다.
본 발명은 원료탄을 건류하여 코크스를 제조하는 코크스 제조 방법으로서, 원료탄 및 탈피치유를 마련하는 과정; 상기 원료탄과 탈피치유를 혼합하는 과정; 및 상기 원료탄과 탈피치유가 혼합된 혼합물을 건류하여 코크스를 제조하는 과정을 포함한다.
상기 탈피치유의 점도를 30cp 이하로 유지시켜 상기 원료탄과 혼합시키는 것이 바람직하다.
상기 원료탄과 탈피치유가 혼합된 혼합물 전체를 기준으로, 상기 탈피치유가 3 중량% 이하로 함유되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 종래에 코크스 제조를 위해 첨가제로 사용되는 타르를 대신하여 탈피치유를 사용함으로써, 코크스 오븐 가스에 함유되는 나프탈렌의 함유량을 종래에 비해 저감 시킬 수 있다. 따라서, 코크스 오븐 가스를 열원으로 사용하는 조업 설비에서, 상기 코크스 오븐 가스가 이송되는 배관 내에 종래와 같이 나프탈렌이 석출되어, 상기 배관이 막히는 문제를 방지할 수 있다.
그리고, 조경유 생산 중에 발생되는 탈피치유를 종래의 타르를 대신하여 원료탄에 첨가되는 첨가제로 사용하기 때문에, 타르를 마련하기 위한 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 설비의 요부를 블록화하여 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 설비를 이용한 코크스 제조 방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 3은 도 2에 도시된 코크스 제조 방법 중 탈피치유를 제조하는 과정을 단계적으로 구체화하여 나타낸 순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 설비를 이용한 코크스 제조 방법을 순차적으로 나타낸 순서도
도 3은 도 2에 도시된 코크스 제조 방법 중 탈피치유를 제조하는 과정을 단계적으로 구체화하여 나타낸 순서도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 설비의 요부를 블록화하여 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 코크스 제조 설비는 원료탄을 장입하여 건류시키는 코크스 오븐(100), 코크스 오븐(100)과 연결되어, 상기 코크스 오븐(100)으로부터 원료탄 건류 시에 발생된 가스(이하, 코크스 오븐 가스(COG))를 회수하고, 탈피치유를 제조하는 탈피치유 제조 장치(200), 탈피치유 제조 장치(200)와 연결되며, 탈피치유와 원료탄을 혼합하는 혼합기(400), 탈피치유 제조 장치(200)와 혼합기(400) 사이를 연결하도록 설치되어, 상기 혼합기(400)로 탈피치유를 공급하는 탈피치유 공급 장치(300)를 포함한다. 여기서, 원료탄은 적어도 한 종류의 석탄(Coal)을 포함하며, 여러 종류의 석탄이 배합되어 있는 배합탄일 수도 있다.
코크스 오븐(100)은 원료탄을 건류시켜 코크스, 바람직하게는 적열 코크스를 제조하는 것으로, 원료탄의 건류 공정 중에 가스(즉, 코크스 오븐 가스)가 발생 되며, 상기 코크스 오븐 가스(COG)에는 수소(H), 이산화 탄소(CO2), 질소(N2), 메탄(CH4), 에틸렌(CH2)과 조경유(BTX; Benzene, Toluene, Xylene ) 즉, 벤젠(Benzene; C6H6), 톨루엔(toluene; C6H5CH3), 크실렌(xylene; C6H4(CH3)2) 등이 함유되어 있다. 이때, 코크스 오븐 가스(COG)에 함유된 성분들의 중량%는 예컨대, 56~58%의 수소(H), 7~8 중량%의 질소(N2), 2.4 ~ 3 중량%의 이산화 탄소(CO2), 25 내지 26 중량%의 메탄(CH4), 2 중량%의 에틸렌(CH2)와 3 ~ 7.6 중량%의 조경유(BTX)를 함유한다.
탈피치유 제조 장치(200)는 코크스 오븐(100)과 연결되며, 흡수유(Absorbing Oil; A/0))를 흡수액으로 하여, 코크스 오븐 가스(COG)에 함유된 조경유(BTX)를 포집하는 포집탑(210), 포집탑(210)과 연결되어, 조경유(BTX)가 포집된 흡수유(또는, 리치 오일(Rich Oil))을 증류시켜, 상기 흡수유로부터 조경유(BTX)를 분리하고, 상기 조경유를 상부로 뽑아내어 조경유(BTX)를 생산하는 증류탑(220), 증류탑(220)과 연결되어 조경유(BTX)가 분리된 흡수유(즉, 탈벤유)를 다시 증류시켜 피치(pitch)를 추출함으로써, 흡수유의 점도를 조절하는 탈피치탑(230)을 포함한다. 또한, 포집탑(210)과 연결되어 상기 포집탑(210)에서 조경유(BTX) 포집에 미처 참여하지 못한 코크스 오븐 가스 또는 조경유(BTX)가 포집된 가스 중 일부가 저장되는 가스 홀더(211), 증류탑(220)으로부터 뽑아진 조경유(BTX)를 저장하는 조경유 저장부(221)를 포함한다. 그리고, 코크스 오븐(100)과 포집탑(210) 사이를 연결하여 코크스 오븐 가스를 포집탑(210)으로 공급하는 제 1 배관(241), 포집탑(210)과 증류탑(220) 사이를 연결하여 포집탑(210)에서 조경유(BTX)가 포집된 흡수유를 증류탑(220)으로 공급하는 제 2 배관(242), 증류탑(220)과 탈피치탑(230) 사이를 연결하여 증류탑(220)에서 조경유(BTX)가 분리된 흡수유(즉, 탈벤유)를 탈피치탑(230)으로 공급하는 제 3 배관(243), 일단이 제 2 배관(242)에 연결되고 타단이 포집탑(210)에 연결되어 조경유(BTX)가 분리된 흡수유 중 일부를 포집탑(210)으로 회수하는 제 4 배관(244), 일단이 탈피치탑(230)에 연결되고 타단이 증류탑(220)에 연결되어 탈피치탑(230)에서 발생된 증기(vapor)를 증류탑(220)으로 공급하는 제 5 배관(245)을 포함한다.
포집탑(210)은 코크스 오븐 가스(COG)에 함유된 조경유(BTX)를 포집하는 것으로, 벤젠 스크러버(Benzene scrubber)를 사용한다. 조경유(BTX)의 포집을 위해 벤젠 스크러버 내로 흡수유를 투입하면, 상기 흡수유에 의해 상기 벤젠 스크러버 내로 공급된 코크스 오븐 가스(COG) 중 함유된 조경유(BTX)가 포집된다. 여기서 벤젠 스크러버로 투입되는 흡수유는 타르계 오일, 크레오소트 오일(creosote oil), 안트라센 오일(anthracene oil) 중 어느 하나일 수 있다. 타르계 흡수유는 예컨대, 14.4 중량%의 2-메틸나프탈렌, 10.4 중량%의 디벤조퓨란와 불가피한 불순물로 이루어지는 성분계를 함유한다.
증류탑(220)은 포집탑(210)으로부터 조경유(BTX)가 포집된 흡수유를 제공받아, 비점(Boiling point) 차이를 이용한 증류를 통해, 상기 흡수유로부터 조경유(BTX)를 분리한다. 증류탑(220)에서 분리된 조경유(BTX)는 증류탑(220) 상부로 뽑아져, 조경유 저장부(221)로 이송되며, 저장된 조경유는 다른 조업 공정에 사용되거나 판매된다. 증류탑(220)에서 조경유(BTX)가 분리된 후에 흡수유에는 약 8 중량%의 2-메틸나프탈렌, 21.5 중량%의 아세나프텐, 12.2 중량%의 디벤조퓨란과 불가피한 불순물로 이루어지는 성분계가 함유되며, 상기 2-메틸나프탈렌은 8 중량%로, 증류탑(220)에서의 증류 전의 흡수유에 비해 그 함량이 감소 된다. 그리고, 증류탑(220)에서 조경유(BTX)가 분리된 흡수유 중 대부분은 제 4 배관(244)을 통해 포집탑(210)으로 다시 회수되고, 나머지는 탈피치탑(230)으로 공급된다. 이때, 증류탑(220)에서 조경유(BTX)가 분리된 흡수유 전체를 기준으로 하여, 90% 내지 95%의 흡수유가 포집탑(210)으로 회수되고, 5% 내지 10%의 흡수유가 탈피치탑(230)으로 공급된다. 증류탑(220)에서 조경유(BTX)가 분리된 흡수유 중 포집탑(210)으로 회수되는 흡수유는 상기 포집탑(210)에서 조경유(BTX)를 포집하는데 다시 사용된다.
한편, 포집탑(210)에서는 흡수유를 통해 코크스 오븐 가스(COG)에 함유된 조경유(BTX)를 포집하는데, 상기에서 상술한 바와 같이 증류탑(220)을 경유한 흡수유 중 90% 내지 95%는 다시 포집탑(210)으로 회수된다. 하지만, 포집탑(210)에서 조경유(BTX)를 포집하는데 흡수유의 양이 부족할 수 있으므로, 실시예에서는 흡수유가 저장된 흡수유 저장부(미도시)를 두어 상기 포집탑(210)과 연결시키고, 포집탑(210)으로 부족한 양의 흡수유를 추가한다.
탈피치탑(230)은 증류탑(220)에서 조경유(BTX)가 제거된 흡수유 중 일부 예컨대, 5% 내지 10%가 장입되며, 상기 흡수유를 증류시켜 피치(pitch)를 제거하는데, 탈피치탑(230)에서 피치가 제거된 후 잔류하는 흡수유가 탈피치유이다. 탈피치탑(230)에서 생산된 탈피치유는 후술되는 탈피치유 공급 장치(300)의 저장 탱크(310)로 이송되고, 탈피치탑(230)에서 증류 과정 중에 발생된 증기(vapor)는 증류탑으로 회수된다.
| 인덴 | 나프탈렌 | 벤조 사이오펜 | 퀴놀린 | 2-메틸 나프탈렌 | 2-메틸 퀴놀린 | 1-메틸 나프탈렌 | 6-메틸 퀴놀린 | 바이 페닐 | 아세 나프텐 | 디 벤조퓨란 | 플루 오렌 |
| - | 0.8 중량% |
- | 0.5 중량% | 2.0 중량% | - | 1.1 중량% | - | 2.0 중량% | 17.0 중량% | 11.6 중량% | 7.1 중량% |
표 1을 참조하면, 탈피치탑(230)에서 생산된 탈피치유에는 종래 첨가제로 사용되는 타르에 비해 나프탈렌이 1 중량% 미만이며(타르에 함유된 나트탈렌은 타르 전체에 대해 11 내지 13 중량), 방향족 탄화수소의 함량이 40 중량% 이상이다. 이를 통해, 본 발명에서와 같이 탈피치유를 원료탄에 첨가되는 첨가제로 사용하는 경우, 종래와 같이 배관 등에 나프탈렌이 석출되는 것을 저감시켜, 상기 배관이 막히는 문제를 방지할 수 있다.
탈피치유 공급 장치(300)는 탈피치유 제조 장치(200)에서 생산된 탈피치유를 혼합기(400)로 공급한다. 이러한 탈피치유 공급 장치(300)는 탈피치탑(230)에서 생산된 탈피치유를 저장하는 저장 탱크(310), 저장 탱크(310)로부터 탈피치유를 제공 받아 상기 탈피치유를 열처리하여 일정 온도로 유지시키는 열 교환기(320), 일단이 탈피치탑(230)에 연결되고 타단이 저장 탱크(310)에 연결되어 상기 탈피치탑(230)의 탈피치유를 저장 탱크(310)로 공급하는 제 1 공급 라인(311), 제 1 공급 라인(311)에 설치되어 탈피치유가 저장 탱크로 이송하는 펌핑력을 제공하는 이송 펌프(312), 일단이 저장 탱크(310)에 연결되고 타단이 혼합기(400)에 연결되어 저장 탱크(310)의 탈피치유를 혼합기(400)로 공급하는 제 2 공급 라인(331), 일단이 저장 탱크(310)에 연결되고 타단이 열 교환기(320)에 연결된 제 3 공급 라인(321), 일단이 열 교환기(320)에 연결되고 타단이 저장 탱크(310)에 연결되어 열 교환기(320)에 의해 처리된 탈피치유를 저장 탱크(310)로 공급하는 제 4 공급 라인(323), 제 3 공급 라인(321)에 설치되어 펌핑력을 저장 탱크(310)에 제공하여, 펌핑력에 의해 상기 저장 탱크(310) 내의 탈피치유가 자체 순환하도록 하는 순환 펌프(324), 제 2 공급 라인(331)에 설치되어, 혼합기(400)로 공급되는 탈피치유의 공급 유량을 조절하는 유량 조절부(330)를 포함한다.
열 교환기(320)는 탈피치유를 공급받아, 열교환 작용을 통해 탈피치유를 150℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 내지 160℃의 온도로 유지하도록 하여, 30cp 이하의 점도를 유지하도록 한다. 실시예에 따른 열 교환기(320)는 스팀(steam)을 이용하는 열교환기로서, 탈피치유를 열처리하여 150℃ 내지 160℃의 온도로 유지시킨다.
순환 펌프(324)는 상술한 바와 같이 펌핑력을 저장 탱크(310)로 공급하여, 상기 저장 탱크(310)에 저장된 탈피치유가 자체 순환되도록 함으로써, 30cp 이하의 점도를 유지하도록 한다.
한편, 탈피치유의 온도가 150℃ 미만인 경우 상기 탈피치유의 점도가 30cp를 초과하여 점도가 너무 높아, 이후 석탄과의 혼합이 용이하지 않다.
유량 조절부(330)는 혼합기(400)와 저장 탱크(310) 사이를 연결하는 제 2 공급 라인(331)에 설치되어, 혼합기(400)로 공급되는 탈피치유의 공급량을 조절한다. 실시예에서는 유량 조절부로 일반적인 MFC(Mass Flow controller)를 사용하나, 물론 이에 한정되지 않고, 혼합기(400)로 공급되는 탈피치유의 공급량을 제어할 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다.
혼합기(400)는 원료탄과 탈피치유를 혼합하는 수단으로서, 실시예에 따른 혼합기(400)는 예컨대, 도시되지는 않았지만 원료탄과 탈피치유를 수용하는 용기, 용기 내로 장입되도록 설치되며 회전 가능한 블레이드를 포함한다. 이에, 블레이드가 회전하면 용기 내에 수용된 석탄과 탈피치유가 혼합된다. 물론 혼합기(400)는 상기에서 서술한 블레이드를 가지는 구조에 한정되지 않고, 원료탄과 탈피치유를 혼합시킬 수 있는 다양한 수단이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 설비를 이용한 코크스 제조 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다. 도 3은 도 2에 도시된 코크스 제조 방법 중 탈피치유를 제조하는 과정을 단계적으로 구체화하여 나타낸 순서도이다.
하기에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 설비를 이용한 코크스 제조 방법을 설명한다.
먼저, 코크스 오븐(100) 내로 원료탄과 탈피치유가 혼합된 원료를 장입하여 건류한다(S100). 여기서 탈피치유는 이전 차지 공정에서 원료탄과 탈피치유가 혼합된 원료를 건류하는 중에 발생된 가스 즉, 코크스 오븐 가스(COG)를 회수하는 과정에서 생산된 것으로 이하에서 상세히 설명한다. 코크스 오븐(100)으로 원료탄과 탈피치유가 혼합된 원료를 장입하여 건류시키면, 이때 소정의 가스가 발생되며, 상기 가스에는 수소(H), 이산화 탄소(CO2), 질소(N2), 메탄(CH4), 에틸렌(CH2)과 조경유(BTX) 및 불가피한 불순물이 함유되어 있다.
이후, 코크스 오븐(100)으로부터 발생된 코크스 오븐 가스를 회수하여 탈피치유를 제조한다(S200).
도 1 및 도 3을 참조하면, 코크스 오븐(100)의 코크스 오븐 가스(COG)를 제 1 배관(241) 및 블로어를 통해 포집탑(210)으로 공급하고, 상기 포집탑(210)으로 흡수유를 투입한다. 포집탑(210)에 투입된 흡수유는 코크스 오븐 가스(COG)에 함유되어 있는 조경유(BTX)을 포집한다(S210).
그리고, 조경유(BTX)가 포집된 흡수유를 증류탑(220)으로 공급하고, 상기 증류탑(220)에서는 조경유(BTX)가 포집된 흡수유를 증류하여, 상기 흡수유로부터 조경유(BTX)를 분리한다(S220). 증류탑(220)에서 분리된 조경유(BTX)는 상기 증류탑(220)의 상부로 뽑아져 나와 별도의 조경유 저장부(221)로 이송되며, 조경유(BTX)가 제거된 흡수유 중 90% 내지 95%는 포집탑(210)으로 회수시키고, 나머지 5% 내지 10%는 탈피치탑(230)으로 공급한다. 포집탑(210)으로 회수된 흡수유는 다음 차지에서 포집탑(210)으로 공급되는 코크스 오븐 가스(COG)에 함유된 조경유(BTX)를 포집하는데 사용되며, 이때 원활한 포집을 위해 포집탑(210)으로 새로운 흡수유가 추가 공급될 수 있다.
증류탑(220)에서 조경유(BTX)가 제거된 흡수유는 탈피치탑(230)으로 공급되며, 상기 탈피치탑(230)에서는 상기 흡수유를 과열 증기를 이용하여 다시 증류시켜, 불순물인 피치를 제거함으로써 탈피치유가 생산된다(S230). 이때, 탈피치탑(230)에서의 증류 과정을 통해 발생된 증기(vapor)는 증류탑(220)으로 회수되어 증류탑(220)에서의 증류 과정에 다시 사용된다.
탈피치탑(230)에서 생산된 탈피치유는 제 1 공급 라인(311) 및 이송 펌프(312)를 통해 저장 탱크(310)로 공급된다. 그리고, 저장 탱크(310)로 탈피치유가 저장되면, 순환 펌프(324)를 동작시켜, 펌핑력에 의해 상기 저장 탱크(310)에 저장된 탈피치유가 자체 순환하도록 하며, 이로 인해 탈피치유과 고착되지 않고 유동성을 가질 수 있다. 또한, 저장 탱크(310) 내에 저장된 탈피치유는 제 3 공급 라인(321)을 통해 열 교환기(320)로 공급되며, 상기 열 교환기(320)에서는 열 교환작용을 통해 탈피치유가 150℃ 이상, 바람직하게는 150℃ 내지 160℃의 온도로 유지되도록 하여 30cp 이하의 점도를 유지시킨다. 이후, 열 교환기(320)에 의해 150℃ 이상의 온도를 유지하는 탈피치유는 다시 저장 탱크(310)로 공급된다.
150℃ 이상으로 온도로 저장 탱크(310)에 저장된 탈피치유는 제 2 공급 라인(331) 및 유량 조절부(330)를 통해 혼합기(400)로 이송되어, 원료탄과 혼합된다(S300). 여기서, 유량 조절부(330)는 혼합기로 공급되는 탈피치유의 공급량을 조절하는데, 실시예에서는 원료탄과 탈피치유가 혼합된 혼합물 전체에 대해 상기 탈피치유가 3 중량% 이하, 바람직하게는 2 내지 3 중량% 이하 함유되도록 탈피치유의 공급 유량을 조절한다. 혼합기(400) 내로 탈피치유가 공급되고, 원료탄이 장입되면, 블레이드를 회전시켜 원료탄과 탈피치유를 고르게 혼합한다.
혼합기(400)에서 원료탄과 탈피치유가 혼합되면, 이를 코크스 오븐(100) 내로 장입시킨 후 건류한다(S100). 이후, 상기 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같은 탈피치유 생산 과정(S200) 및 원료탄과 탈피치유의 혼합 과정(S300), 원료의 건류 과정(S100)을 순차적으로 반복 실행시킨다.
표 2는 본 발명의 실시예에 따른 코크스 제조 방법으로 제조된 코크스의 냉간 강도 및 열간 강도와 제 1 및 제 2 비교예에 따른 코크스 제조 방법으로 제조된 코크스의 냉간 강도 및 열간 강도를 나타낸 표이다.
| 냉간 강도(Mpa) | 열간 강도(Mpa) | |
| 제 1 비교예(석탄) | 81.4 | 49.1 |
| 제 2 비교예(석탄 + 타르) | 82.5 | 56 |
| 실시예(석탄 + 탈피치유) | 82.8 | 56.4 |
여기서, 제 1 비교예에 따른 코크스는 원료탄에 다른 첨가제를 투입하지 않고, 원료탄만을 이용하여 제조된 코크스이며, 제 2 비교예에 따른 코크스는 원료탄과 타르(tar)를 혼합하여 제조된 코크스이다. 실시예에 따른 코크스는 원료탄과 탈피치유를 혼합하여 제조된 코크스이다. 제 2 비교예에서 원료탄과 타르가 혼합된 혼합물 전체에 대해 상기 타르의 함유량이 2 중량%이며, 실시예에서 원료탄과 탈피치유가 혼합된 혼합물 전체에 대해 상기 탈피치유의 함유량이 2 중량%로, 제 2 비교예에서 타르의 함유량과 실시예에서 탈피치유의 함유량이 동일하다.
표 2를 참조하면, 아무런 첨가제가 첨가되지 않고, 원료탄만으로 제조된 제 1 비교예에 비해, 타르를 혼합하여 제조된 제 2 비교예와 탈피치유를 혼합하여 제조된 실시예의 코크스가 냉간 강도 및 열간 강도가 높다. 그리고, 원료탄과 타르를 혼합하여 제조된 제 2 비교예와 원료탄과 탈피치유를 혼합하여 제조한 실시예의 경우 냉간 강도 및 열간 강도가 유사함을 알 수 있다. 이를 통해, 코크스를 제조함에 있어서, 종래에 사용되는 타르를 탈피치유로 대체할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 본 발명에 실시예에서는 종래에 코크스 제조를 위해 첨가제로 사용되는 타르를 대신하여 탈피치유를 사용함으로써, 코크스 오븐 가스에 함유되는 나프탈렌의 함유량이 종래에 비해 저감 된다. 따라서, 코크스 오븐 가스를 열원으로 사용하는 소둔로 또는 열간 압연 공정에서의 가열로로 상기 코크스 오븐 가스를 공급하는 배관에서, 종래와 나프탈렌이 석출되어 상기 배관을 막는 문제가 발생되지 않는다.
그리고, 조경유 생산 중에 발생되는 탈피치유를 종래의 타르를 대신하여 원료탄에 첨가되는 첨가제로 사용되기 때문에, 이로 인한 비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
100: 코크스 오븐 200: 탈피치유 제조 장치
300: 탈피치유 공급 장치 400: 혼합기
300: 탈피치유 공급 장치 400: 혼합기
Claims (8)
- 원료탄을 건류하여 코크스를 제조하는 코크스 제조 설비로서,
상기 원료탄을 건류하는 오븐;
상기 오븐으로부터 원료탄 건류 시에 발생된 가스를 회수하고, 탈피치유를 제조하는 탈피치유 제조 장치;
상기 탈피치유와 상기 원료탄을 혼합하는 혼합기; 및
상기 탈피치유 제조 장치와 혼합기 사이를 연결하도록 설치되어, 상기 혼합기로 탈피치유를 공급하는 탈피치유 공급 장치;
를 포함하는 코크스 제조 설비. - 청구항 1에 있어서,
상기 탈피치유 제조 장치는,
상기 오븐으로부터 원료탄 건류 시에 발생된 가스를 제공받아, 흡수유를 이용하여 상기 가스로부터 조경유(BTX)를 포집하는 포집탑;
상기 조경유(BTX)가 포집된 흡수유를 증류시켜, 상기 흡수유로부터 조경유(BTX)를 분리하는 증류탑; 및
상기 조경유(BTX)가 분리된 흡수유를 증류시켜 피치를 제거함으로써, 탈피치유를 제조하는 탈피치탑;
을 포함하는 코크스 제조 설비. - 청구항 2에 있어서,
상기 탈피치유 공급 장치는,
상기 탈피치탑에서 생산된 탈피치유를 저장하는 저장 탱크;
일단이 상기 탈피치탑에 연결되고 타단이 상기 저장 탱크에 연결되어 상기 탈피치탑에서 생산된 탈피치유를 상기 저장 탱크로 이송하는 제 1 공급 라인; 및
일단이 상기 저장 탱크에 연결되고 타단이 혼합기에 연결되어 상기 저장 탱크 내의 탈피치유를 혼합기로 공급하는 제 2 공급 라인을 포함하는 코크스 제조 설비. - 청구항 3에 있어서,
상기 탈피치유 공급 장치는,
상기 저장 탱크로부터 탈피치유를 공급받아, 상기 탈피치유가 일정한 온도로 유지되도록 열처리하는 열 교환기;
일단이 저장 탱크에 연결되고 타단이 열 교환기에 연결되어, 상기 저장 탱크의 탈피치유를 열 교환기로 공급하는 제 3 공급 라인;
일단이 열 교환기에 연결되고 타단이 저장탱크에 연결되어, 상기 열 교환기 내의 탈피치유를 저장 탱크로 공급하는 제 4 공급 라인;
상기 제 3 공급 라인에 설치되어 펌핑력을 발생시켜, 저장 탱크 내의 탈피치유를 자체 순환시키는 순환 펌프를 포함하는 코크스 제조 설비. - 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 제 2 공급 라인에 설치되어 상기 혼합기로 공급되는 탈피치유의 공급 유량을 조절하는 유량 조절부를 포함하는 코크스 제조 설비. - 원료탄을 건류하여 코크스를 제조하는 코크스 제조 방법으로서,
원료탄 및 탈피치유를 마련하는 과정;
상기 원료탄과 탈피치유를 혼합하는 과정; 및
상기 원료탄과 탈피치유가 혼합된 혼합물을 건류하여 코크스를 제조하는 과정을 포함하는 코크스 제조 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 탈피치유의 점도를 30cp 이하로 유지시켜 상기 원료탄과 혼합시키는 코크스 제조 방법. - 청구항 6에 있어서,
상기 원료탄과 탈피치유가 혼합된 혼합물 전체를 기준으로, 상기 탈피치유가 3 중량% 이하로 함유되도록 하는 코크스 제조 방법.
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| KR20140049763A (ko) | 2014-04-28 |
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