KR101525556B1

KR101525556B1 - 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치 및 그 장치를 이용한 가스 정제방법

Info

Publication number: KR101525556B1
Application number: KR1020130049332A
Authority: KR
Inventors: 김동례; 최종혜; 조보형; 이동이; 최형준
Original assignee: 김동례
Priority date: 2013-05-02
Filing date: 2013-05-02
Publication date: 2015-06-03
Also published as: KR20140130850A

Abstract

본 발명은 탄화로를 이용하여 가연성 물질의 탄화하는 과정과, 탄화하는 과정에서 탄화가스인 혼합가스가 발생하는 과정과, 혼합가스 개질 과정과, 개질된 혼합가스를 냉각하는 과정과, 개질된 혼합가스를 정제하는 과정과, 정제한 혼합가스를 중화하여 타르를 분리하는 과정과, 혼합가스의 습기를 1차 분리하는 과정과, 혼합가스의 유황가스를 탈황하는 과정과, 혼합가스의 습기를 2차 분리하는 과정과, 분리한 혼합가스를 활성탄에 의한 습기를 제거하는 과정과, 습기가 제거된 혼합가스를 농축하는 과정과, 농축한 가스를 저장하는 과정으로 구성되는 가연성 물질의 탄화에 의한 탄화가스 정제방법과, 상기 정제방법을 구현하기 위한 가연성 물질을 탄화하는 탄화로와, 탄화로에서 발생하는 탄화가스에서 가스와 분진을 분리하는 사이클론과, 상기 사이클론에서 분리된 타르를 열화하는 혼합가스 개질기와, 혼합가스에서 타르를 분리하는 냉각기와, 혼합가스의 유해가스를 중화시키기 위한 혼합가스정제기와, 혼합가스정제기를 통과한 혼합가스에서 습기를 응결시키는 기수분리기와, 혼합가스에서 황 성분을 분리하는 탈황기와, 혼합가스의 습기를 제거하는 활성탄수용탑과, 상기 활성탄수용탑을 통과한 혼합가스를 응축하여 저장하는 저장탱크로 구성되는 탄화가스의 정제 장치에 관한 것이다.

Description

가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치 및 그 장치를 이용한 가스 정제방법{a apparatus that purifying mixture gas using combustible matter by carbonizing and method using the apparatus}

본 발명은 가연성 물질을 탄화하는 과정에서 발생하는 혼합가스를 재활용할 수 있도록 구성되는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치 및 그 장치를 이용한 혼합가스 정제방법에 관한 것이다.

본 발명은 탄화로를 이용하여 가연성 물질의 탄화하는 과정과, 혼합가스 발생하는 과정과, 혼합가스 개질 과정과, 개질된 혼합가스를 냉각하는 과정과, 개질된 혼합가스를 정제하는 과정과, 정제한 혼합가스를 중화하여 분리하는 과정과, 탈황하는 과정과, 혼합가스의 2차 분리하는 과정과, 분리한 혼합가스를 활성탄에 의해 습기를 제거하는 과정과, 습기가 제거된 혼합가스를 농축하는 과정과, 농축한 혼합가스를 저장하는 과정으로 구성되는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제방법에 관한 것이다.

본 발명에 의한 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스의 정제 장치는 가연성 물질을 탄화하는 탄화로와, 탄화로에서 탄화된 탄화물을 저장하는 저장탱크와, 탄화로에서 발생하는 혼합가스에서 분진을 분리하는 사이클론과, 상기 사이클론에서 분리된 혼합가스에 열을 가하여 혼합가스를 열화시키는 혼합가스 개질기와, 혼합가스를 냉각하여 혼합가스에서 타르를 분리하는 혼합가스 냉각기와, 혼합가스 중 염화수소를 중화시키기 위해 구성되는 정제수를 혼합가스와 같이 고압으로 분사하되 벤튜리관으로 분사하면서 혼합가스에서 염화가스를 중화하고 온도와 압력이 하강하여 타르가 응축되어 혼합가스에서 타르를 분리하여 배출하도록 구성되는 정제수 탱크를 포함하는 혼합가스정제기와, 혼합가스정제기를 통과한 혼합가스에서 습기를 응결시키는 1차 기수분리기와, 1차 기수분리기에서 이송되는 탈황탑과, 탈황탑에서 황을 분리한 혼합가스의 습기를 제거하는 2차 기수분리기와, 2차 기수분리기를 통과한 혼합가스의 습기를 제거하기 활성탄 층을 구성하는 활성탄수용탑과, 상기 활성탄수용탑을 통과한 혼합가스를 응축하여 저장하는 혼합가스저장탱크로 구성되어 탄화과정에서 발생하는 혼합가스를 정제하여 재활용할 수 있도록 구성되는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치에 관한 것이다.

본 발명은 통상적으로 가연성 물질의 탄화는 목질로 구성되는 가연성 물질에서 석탄에 이르기까지 다양한 종류로 구성되어 있고, 상기와 같이 구성되는 가연성 물질의 탄화 과정에서 발생하는 탄화가스를 재활용하기 위한 기술을 제고하고 일반적으로 가연성 물질의 탄화하는 기술에 국한되거나, 가연성 물질의 열분해 공정을 통해 연소가스를 구성하는 기술에 한정되어 있는 경우가 대부분이고 탄화하는 과정에서 발생하는 탄화가스를 대기에 방출하게 되면 가연성 물질에 따라 유해한 물질의 방출이 있기 때문에 환경을 오염시키는 문제점이 있었다.

종래의 기술 중 등록특허 10-0943671(탄화수소계 유기폐기물을 열분해 공정에 의해 정제유로 재생하는 장치 및 방법, 이하 종래특허라 함)호의 경우 폐윤활유, 폐합성수지, 폐타이어 등 각종 탄화수소계 유기폐기물을 열분해 하여 고품질의 정제유로 재생하기 위한 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 고형 탄화수소계 유기폐기물을 먼저 탈염 처리한 후 열분해 하여 증류된 유증기를 상온의 폐유 그리고 물로 희석된 메탄올을 직접 반응시켜 응축시키고 응축된 혼합물을 일정시간 교반 반응시켜 열분해 과정에서 생성된 타르, 황산화물, 질소산화물 등의 불순물을 응집하게 한 후 오일성분은 감압 재증류하여 연료유를 생산하도록 구성되어 있다.

상기와 같은 종래의 특허는 유기 폐기물(폐윤활유, 폐합성수지, 폐타이어 등)에서 정제유를 얻기 위한 구성으로, 정제 대상물에 따라 건류와 분류를 적용하여 열분해하는 과정에서 생성되는 정제유를 얻을 수 있도록 구성되어 있고,

본 발명은 가연성 물질의 탄화하는 과정에서 연료로 사용할 수 있는 탄화물과, 탄화물을 얻기 위한 과정에서 발생하는 연소가스까지 얻을 수 있고, 그 대상의 다양성에 의한 탄화로의 구성과, 탄화가스의 정제시스템의 정제 기능이 진보하여 본 발명이 추구하는 가연성 물질에서 탄화물과 연소용 탄화가스를 동시에 구현하기 위한 구성이다.

본 발명은 가연성 물질의 탄화과정에서 발생하는 혼합가스를 정제하여 연료로 사용할 수 있도록 혼합가스를 정제하는 장치 및 방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 간접 고열을 이용하여 가연성 물질을 탄화하는 과정과, 가연성 물질의 탄화 과정에서 혼합가스(CO, H₂, CH₄ _,NO, CO₂ _,SO, HCl의 혼합가스)가 발생하는 과정과, 고열의 탄화물을 구성하는 과정과, 고열의 탄화물에서 발생하는 혼합가스

(CO, H₂, CH₄ _,NO, CO₂ _,SO, HCl의 혼합가스)를 연소로에 이송하는 과정으로 탄화물을 구성하며, 탄화로에서 가연성 물질이 탄화하는 과정에서 발생하는 고열(200~400℃)의 혼합가스(CO, H₂, CH₄ _,NO, CO₂ _,SO, HCl)를 고열(800~1000℃)의 개질기에 이송하는 과정과, 개질기에 이송된 혼합가스에 혼합되어 있는 타르를 열분해 할 목적으로 고열(800~1000℃)이 제공되어 혼합가스를 개질하는 과정과, 개질하는 과정에서 혼합가스를 열화하는 과정과, 상기 열화된 혼합가스를 냉각하는 과정과, 열화된 혼합가스를 냉각하는 과정에서 혼합가스에 응축된 타르를 분리하는 과정과, 냉각과정에서 응축된 타르를 분리한 혼합가스를 정제하기 위해 고압으로 이송되는 혼합가스와 가성소다 수용액을 혼합하고 벤튜리 타입으로 분사하여 혼합가스의 HCl(염화수소)를 분해(HCl+NAOH→NA+H2O+Cl)하고 중화하여 혼합가스의 압력과 온도를 하강시키면서 혼합가스를 정제하고 타르를 분리하는 과정과, 정제된 혼합가스가 1차 기수 분리기를 통과하면서 탈습하는 과정과, 1차 기수분리기를 통과한 혼합가스를 탈황탑에 통과시키면서 혼합가스와 철 킬레이트의 혼합으로 탈황하는 과정과, 탈황된 혼합가스가 2차 기수분리기를 통과하면서 탈습하는 과정과, 탈습된 혼합가스가 활성탄을 통과하면서 혼합가스가 건조되는 과정과, 건조된 혼합가스를 고압을 농축하여 저장하는 과정으로 구성한다.

본 발명에 의한 탄화재의 탄화과정에서 발생하는 탄화가스 정제방법에 적용되는 수단으로, 탄화로의 탄화 온도는 200~400℃로 구성하고,

탄화로에서 발생하는 탄화가스를 개질하기 위한 개질기의 온도는 800~1000 ℃로 구성하며, 개질기에서 고온(800~1000℃)으로 개질된 혼합가스를 냉각하기 위해 통과하는 냉각기의 온도는 300~450℃를 유지하게 되며, 냉각기를 통과하고 정제기를 통과하는 혼합가스는 60~100℃에서 정제하게 되어 타르가 수면에 부유하게 되는 온도를 구성하고, 정제기를 통과한 혼합가스는 10~15℃를 유지하면서 혼합가스의 대부분의 습기를 분리하도록 구성한다.

본 발명은 가연성 물질의 탄화과정에서 발생하는 혼합가스를 정제하여 연료로 사용하기 위한 장치를 제공하기 위해, 간접열을 이용하여 가연성 물질을 탄화하는 탄화로와, 탄화로에서 탄화된 탄화물을 저장하며 저장탱크에서 혼합가스가 생성되는 가스를 연소실로 공급하는 탄화물 저장탱크와, 탄화로에서 발생하는 혼합가스에서 분진을 분리하는 사이클론과, 상기 사이클론을 통과한 혼합가스에 열을 가하고 혼합가스의 열화를 구성하는 개질기와, 열화된 혼합가스를 냉각하여 혼합가스에서 타르를 분리하는 혼합가스 냉각기와, 혼합가스 중 염화수소를 중화시키기 위해 구성되는 정제수를 혼합가스와 같이 고압으로 벤튜리관으로 분사하여 정제수에서 혼합가스의 염화가스를 중화하고 온도와 압력이 하강한 상태에서 응축된 타르를 포함한 정제수의 물층과 타르층을 형성하고 상기 타르와 물이 별도로 분리 저장할 수 있도록 구성되는 가스정제기와, 가스정제기를 통과한 혼합가스에서 타르를 분리하는 1차 기수분리기와, 1차 기수분리기에서 황 성분을 분리하는 탈황탑과, 탈황탑을 통과한 가스에서 소량의 타르를 분리하는 2차 기수분리기와, 2차 기수분리기를 통과한 가스의 습기를 제거하기 활성탄층을 구성하여 혼합가스를 건조시키는 활성탄수용탑과, 상기 활성탄수용탑을 통과한 혼합가스를 응축하여 저장하는 혼합가스 저장탱크로 구성하여 탄화로에서 발생하는 탄화가스인 혼합가스를 정제하도록 구성한다.

본 발명에 의한 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스의 정제 장치 및 그 장치를 이용한 혼합가스 정제방법은 간접열을 이용하여 탄화하기 때문에 탄화 대상물이 연소하지 않고 온전히 탄화되는 효과가 있고, 탄화하는 과정에서 발생하는 탄화가스를 재활용하여 연료로 사용할 수 있도록 구성되어 가연성 물질에서 탄화물과 탄화과정에서 발생하는 혼합가스를 정제하여 클린 연료로 사용할 수 있고 탄화하는 과정에서 유해가스를 대기로 방출하지않기 때문에 친환경적 가연성 물질의 탄화와 탄화과정에서 발생하는 탄화가스를 정제할 수 있는 장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 공정도
도 2는 본 발명의 전체 계통도
도 3은 혼합가스 개질기의 상세도
도 4는 혼합가스 냉각기의 상세도
도 5는 혼합가스 정제기의 상세도
도 6은 기수분리기의 상세도
도 7은 혼합가스 건조기의 상세도

본 발명은 간접 고열을 이용하여 가연성 물질을 탄화로(11)에서 탄화하는 과정과, 가연성 물질의 탄화 과정에서 혼합가스(CO, H₂, CH₄ _,NO, CO₂ _,SO, HCl)가 발생하는 과정과, 고열의 탄화물(20)을 구성하는 과정과, 탄화로(11)의 가연성 물질이 탄화하는 과정에서 발생하는 고열(200~400℃)의 혼합가스(CO, H₂, CH₄ _,NO, CO₂ _,SO, HCl)를 개질기(19)에 이송되어 고열(800~1000℃)로 혼합가스를 열화하고 개질하는 과정과, 개질기(19)에서 열화되는 혼합가스의 타르를 열분해 하는 과정과, 상기 열화된 혼합가스를 냉각하는 과정과, 열화된 혼합가스를 냉각하는 과정에서 혼합가스에 응축된 타르를 분리하는 과정과, 냉각과정에서 응축된 타르를 분리한 혼합가스를 정제하기 위해 고압으로 이송되는 혼합가스와 가성소다의 희석수인 정제수를 혼합하면서 벤튜리관(24)으로 분사하여 혼합가스의 HCl(염화수소)와 정제수의 가성소다가 반응하여 (HCl+NaOH→Na+H2O+Cl)중화하는 과정과, 벤튜리관(24)에서 혼합가스의 압력과 온도를 하강시키고 정제수로 혼합가스를 정제하여 타르를 분리하는 과정과, 정제된 혼합가스가 1차 기수 분리기(29a)를 통과하면서 탈습하는 과정과, 1차 기수분리기(29a)를 통과한 혼합가스를 탈황 탑(32)에 통과시키면서 혼합가스의 유황가스를 제거하는 과정과, 유황가스가 제거된 혼합가스가 2차 기수분리기(29b)를 통과하면서 탈습하는 과정과, 탈습된 혼합가스가 활성탄 수용탑(33)을 통과하면서 혼합가스가 건조되는 과정과, 건조된 혼합가스를 고압을 농축하여 저장하는 과정으로 구성되며, 상기와 같은 각 공정을 수행하기 위해 가연성 물질을 수용하고 탄화 작동을 수행하는 탄화로(11)와, 탄화물을 저장하는 탄화물 저장탱크(17)와, 탄화로(11)에서 이송된 탄화가스인 혼합가스에서 분진을 분리하는 사이클론(21)과, 혼합가스의 열화를 구성하는 혼합가스 개질기(19)와, 혼합가스에서 타르를 분리하도록 구성되는 가스 냉각기(22)와, 혼합가스를 정제하는 혼합가스정제기(23)와, 혼합가스에서 습기와 타르를 분리하는 1, 2차 기수분리기(29a,29b)와, 혼합가스의 황 성분을 분리하는 탈황탑(32)과, 혼합가스의 습기를 제거하기 위한 활성탄 수용탑(33)과, 상기 활성탄 수용탑(33)을 통과한 가스를 응축하여 저장하는 저장탱크(102)로 구성되어 있다.

도 1은 본 발명의 공정 과정을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명의 전체 공정을 수행하는 계통의 상태를 도시한 것이다.

도 3은 혼합가스 개질기를 상세히 도시한 것이다.

도 4는 혼합가스 냉각기를 상세히 도시한 것이다.

도 5는 혼합가스 정제장치를 상세히 도시한 것이다.

도 6은 기수분리기를 상세히 도시한 것이다.

도 7은 탈황탑을 상세히 도시한 것이다.

도 8은 혼합가스 건조기를 상세히 도시한 것이다.

본 발명에 의한 탄화로는 가연성 물질을 간접열을 이용하여 탄화할 수 있도록 구성되어 있고, 호퍼(300)를 통하여 정량으로 유입되도록 형성되고 가연성 물질이 탄화로(11)에 유입되는 과정에서 탄화로(11)의 고압가스가 역류하지 않도록 밸브(302)가 형성되어 있다.

상기 탄화로(11)의 외부에는 자켓(14)이 씌워져 있고, 자켓(14)과 탄화로(11)의 외부면 사이에는 열풍이 통과하는 공간부(15)가 형성되어 있고, 상기 열풍이 탄화로(11)에 간접으로 열을 제공하도록 형성되어 있다.

상기 열풍은 열풍파이프(13)를 통하여 공간부(15)에 유입되도록 형성되어 있고, 상기 열풍은 연소로(12)와 연결되어 있으며, 상기 열풍파이프(13)는 상기 연소로(12)에서 탄화로(11)의 중앙을 통과하여 공간부(15)에 연결되어 있고, 탄화로(11)의 중앙을 통과하는 열풍파이프(13)의 고열이 탄화로(11)에 제공하도록 형성되어 있고, 공간부(15)를 통과한 열풍이 다시 연소로(12)에 유입되도록 탄화로(11)의 공간부(15)와 연소로(13)에 열풍순환파이프(37)가 연결되어 있다.

상기 탄화로(11) 내부 중앙에는 열풍파이프(13)와 연결된 회전축(16)이 형성되어 있고, 회전축(16)에는 스크류(301)가 교대로 형성되어 탄화로(11)의 가연성 물질을 이동시키면서 탄화하도록 형성되어 있다.

탄화로(11)의 끝 하부에는 탄화물이 배출되는 배출구(28a)가 형성되어 있고 배출구(28a)는 탄화물저장고(17)와 연결되어 있으며 탄화물 저장고(17)에서 발생하는 탄화가스는 탄화물 저장고(17)와 연소로(12)를 연결한 이송파이프(303)를 통해 연소로(12)에 제공하여 연소하도록 구성되어 있다.

탄화로(11) 끝 상부에는 탄화하는 과정에서 발생하는 탄화가스인 혼합가스가 배출되는 배출구(28b)가 형성되어 있고, 상기 배출구(28b)에는 배기파이프(27)가 형성되어 있고, 상기 배기파이프(27)는 사이클론(21)과 연결되어 있다.

상기 사이클론(21) 위에는 혼합가스를 개질하기 위한 개질기(19)가 연결고정되어 있고, 상기 개질기(19)에는 고열을 제공할 수 있도록 발열판(34)이 형성되어 있다.

상기 사이클론(21)에서 유입되는 혼합가스는 개질기(19)의 발열판(34)에 의해 열화되도록 형성되어 있다.

상기 개질기(19)에서 열화된 혼합가스는 냉각수가 충진된 냉각기(22)에 이송하도록 형성되어 있다.

상기 냉각기(22)에는 연결파이프(27-1)으로 유입되는 혼합가스가 냉각수파이프(22-1)를 통과하게 되고 냉각수 파이프(22-1)를 통과하는 혼합가스는 냉각수에 의해 냉각할 수 있도록 형성되어 냉각수를 통과하는 혼합가스에서 타르가 응고되고 분리된 타르가 응축기에 저장되고 혼합가스는 연결파이프(27-1)을 통하여 혼합가스 정제기(23)로 이송된다.

상기 냉각기(22)에서 타르를 응축하여 별도 배출한 혼합가스는 혼합가스정제기(23)로 이송되도록 형성되어 있다.

상기 혼합가스 정제기(23)는 U튜브 모양으로 형성되어 좌측 튜브(205a)에는 혼합가스와 정제수가 같이 유입되어 혼합정제수를 형성하여 벤튜리관(24)을 통과하도록 형성되어 있다.

상기와 같이 벤튜리관(24)을 통과하는 혼합정제수는 포말을 형성하면서 분산되고 강압되어 혼합가스와 정제수의 반응을 용이하도록 구성되어 있다.

도 5에 도시된 것과 같이 좌 우측 튜브(205a)에는 정제수가 분사 상태로 유입되어 수막층(25a)을 형성하도록 형성되어 있다.

상기와 같이 벤튜리관(24)을 통과한 혼합정제수는 좌측 튜브(205a)의 수막층(25a)을 통과하면서 정제수와 혼합을 강화하도록 형성되어 염화수소(HCl)를 중화하여 정제하도록 형성되어 있다.

상기 정제기(23)의 좌우측 튜브(205a, 205b)의 수막층(25a, 25b) 아랫부분에는 냉각부(111)가 형성되어 정제수와 혼합가스가 혼합되어 분무 상태에서 신속히 냉각시켜 혼합가스와 혼합된 습기의 분리가 용이하도록 구성되어 있다.

수막층(25a)을 통과한 혼합정제수는 도 5에 도시된 것과 같이 혼합가스정제기(23)의 아랫부분에 수용하도록 형성되어 있고 혼합가스정제기(23)의 아랫부분에 수용된 혼합정제수의 량이 일정한 수위 이상이 되면 정제수 탱크(100)에 이송되도록 형성되며 정제수의 염기를 조절하여 순환하면서 지속적으로 혼합가스를 정제할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 좌측 튜브(205a) 수막층(25a)을 통과한 혼합가스는 정제수를 통과할 수 없으므로 우측 튜브(205b)로 이동할 수 있도록 수위의 윗부분에 혼합가스 연결관(206)이 형성되어 좌측 튜브(205a)의 혼합가스는 상기 연결관(206)을 이용하여 우측 튜브(205b)로 이동하여 우측 튜브(205b)의 냉각부(111)를 통과하면서 다시 습기를 분리하게 되며 우측 튜브(205b)의 수막층(25b)을 통과하면서 다시 정제하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 혼합가스가 정제수와 혼합되면서 벤튜리관(24)을 통과하고 수막층(25a,25b)을 통과하면서 응축된 타르가 혼합가스정제기(23)의 아랫부분에 수용되는 정제수와 혼합되면서 정제수 위에 정제수보다 비중이 낮은 타르가 타르층(202)을 형성하게 된다.

상기와 같이 타르층(202)을 형성하는 타르는 별도로 타르 수용실(36)에 수집되어 배출되도록 형성되어 있다.

상기와 같이 혼합가스정제기(23)에서 정제된 혼합가스에서 타르를 분리하기 위해 상기 혼합가스를 냉각하도록 1차 기수분리기(29a)를 통과하도록 형성되어 있다.

상기와 같이 혼합가스정제기(23)의 혼합가스는 1차 기수분리기(29a)로 유입되면서 벤튜리관(24)을 통과하면서 혼합가스의 팽창을 형성하여 혼합가스의 입자 분산을 유도하고 온도를 강하여 혼합가스의 신속하게 냉각하도록 구성되어 있다.

상기 1차 기수분리기(29a)를 통과하는 혼합가스는 1차 기수분리기(29a)에서 냉각파이프(36)를 통과하도록 구성하여 혼합가스의 수분이 냉각되어 혼합가스에서 수분을 분리하여 혼합가스가 건조하도록 형성되어 있다.

1차 기수분리기(29a)를 통과한 혼합가스는 탈황탑(32)을 통과하도록 구성되어 있고, 탈황탑(32)을 통과하는 과정에서 혼합가스의 황성분이 탈황탑(32)에서 제공되는 철 킬레이트와 혼합되면서 중화되어 분리되도록 형성되어 있다.

상기와 같이 혼합가스가 탈황탑(32)을 통과한 후 2차 기수분리기(29b)를 통과하면서 혼합가스의 수분을 흡착하여 혼합가스를 건조하도록 형성되어 있다.

상기와 같이 2차 기수분리기(29b)를 통과한 혼합가스는 활성탄으로 구성되는 활성탄수용탑(33)을 통과하면서 혼합가스를 건조하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 활성탄수용탑(33)을 통과한 혼합가스는 응축되어 혼합가스저장탱크(102)에 저장하도록 구성되어 있다.

실시 예

본 발명은 가연성 물질을 탄화하여 탄화물로 재활용할 수 있고, 특히 폐기되는 가연성물질을 탄화하여 재활용하는 과정에서 발생하는 혼합가스가 대기에 그대로 방출되어 환경에 유해한 문제점을 해결하고, 탄화가스를 정제하여 연료로 사용하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 탄화로(11)는 탄화를 실시하기 전에 연소로(12)의 연소열인 고열(800~1000℃)의 열풍이 열풍파이프(13)를 통하여 회전축(16)을 통과하면서 800~1000℃의 열을 탄화로(11)의 내부로부터 간접열을 제공하고 회전축(16)을 통과한 잔열이 공간부(15)로 유입되어 탄화로(11)의 내부에 고열(200~400℃)을 형성하여 탄화로(11)의 가연성 물질을 탄화하도록 구성되고 탄화로(11)를 가열한 잔열의 열풍은 연소로(12)에 이송되거나, 가연성물질을 건조하는데 사용할 수 있도록 구성된다.

가연성 물질이 탄화로(11)의 호퍼(300)를 통하여 정량으로 탄화로(11)에 유입되면 탄화로(11) 내의 회전축(16)이 천천히 회전하면서 교반하게 된다.

교반하는 과정에서 탄화되는 탄화물(20)은 탄화물저장고(17)로 이동하게 되고 탄화물 저장고(17)에서 발생하는 소량의 탄화가스는 도 2에 도시된 것과 같이 연소로(12)에 이송되어 연소하게 된다.

탄화로(11)의 가연성물질이 탄화되는 과정에서 발생하는 고열(200~400℃)탄화가스(CO, H₂, CH_4,NO, CO_2,SO, HCl)가 발생하여 혼합가스를 구성하게 된다.

상기 고열(200~400℃)혼합가스는 배기파이프(27)를 통하여 배출되면서 혼합가스 사이클론(21)에 유입된다.

사이클론(21)에 유입된 혼합가스에서 이물질 등을 분리하고 이물질을 분리한 혼합가스가 연결파이프(27-1)를 통하여 개질기(19)에 유입된다.

상기 개질기(19)는 유입된 혼합가스는 발열판(34)에 의해 고열(800~1000℃)을 구성하게 되고 혼합가스는 열화되고, 혼합가스에 혼합된 타르도 열화되어 활성화된다.

열화된 혼합가스는 도 2에 도시된 것과 같이 연결파이프(27-1)을 통하여 냉각수파이프(22-1)로 이송되며 상기 냉각수파이프(22-1)는 냉각수가 충진된 냉각기(22)를 통과하게 되어 냉각수파이프(22-1)의 혼합가스는 냉각수에 의해 냉각되고 혼합가스와 혼합되는 타르가 응고되어 분리된다.

상기 냉각수는 순환되면서 냉각을 유지하여 혼합가스의 냉각을 지속적으로 유지할 수 있도록 구성된다.

혼합가스가 냉각기(22)로 이송될 때 벤튜리관(24)을 통과하면서 압력이 강하되고 온도가 강하되어 고온(800~1000℃)의 혼합가스가 300~450℃의 온도로 강하되고 냉각파이프(36)를 통과하면서 혼합가스의 습기가 결정체를 구성하면서 중량을 갖게 되고 타르 역시 결정체를 구성하면서 중량을 갖게 되어 결정된 습기와 타르가 정제수탱크(100)에 수용된다.

습기의 일부를 분리한 혼합가스는 연결관(206)을 통하여 U튜브형으로 형성된 혼합가스정제기(23)로 이송된다.

상기 혼합가스정제기(23)의 좌측 튜브(205a)에는 혼합가스와 같이 정제수가 유입되고 유입되는 혼합가스와 정제수는 좌측튜브(205a)에 형성된 벤튜리관(24)을 통과하게 된다.

상기와 같이 벤튜리관(24)을 고압으로 통과하는 혼합가스와 정제수의 이송압력이 강하하고 온도가 60~100℃로 강하하면서 혼합가스와 정제수가 혼합되어 소입자로 분산되는 과정에서 습기는 더 큰 결정체를 구성하고 타르 역시 더 큰 결정체를 구성하여 혼합가스정제기(23)의 아래부분에 수용된다.

상기와 같이 혼합가스와 정제수가 분산되면서 혼합되어 분산되는 과정에서 혼합가스의 염화수소(HCl)가 정제수의 가성소다(Na0H)와 반응하여 염화나트륨(소금)과 물로 반응하여 유해가스를 제거하게 된다.

도 2에 도시된 것과 같이 정제기(23)의 좌측 튜브(205a)의 벤튜리관(24) 아래에는 정제수가 분무하여 수막층(25a)을 형성하여 벤튜리관(24)을 통과한 혼합가스와 정제수 분무가 상기 수막층(25a)을 통과하면서 혼합가스의 화학반응을 유도하고 혼합가스가 냉각부(111)를 통과하면서 혼합가스의 타르가 정제수에서 응축되고 혼합되어 정제기(23)의 하부에 수용되어 물층(201)을 형성하며 물층(201) 위에는 타르층(202)을 형성하여 정제수와 타르가 분리 수용된다.

물층(201) 위에 형성되는 타르를 처리하기 위해 별도의 타르수용실(26)이 형성되어 물층(201)위에 모인 타르가 상기 타르수용실(26)에 모여 타르응축조(38b)에 수용된다.

상기와 같이 정제기(23)의 아랫부분이 물층(201)에 의해 폐쇄되어 있으므로 좌측튜브(205a)와 우측튜브(205b)를 연결하는 혼합가스연결관(206)을 구성하여 좌측 튜브(205a)의 혼합가스를 우측 튜브(205b)로 이송한다.

상기와 같이 우측튜브(205b)로 이송된 혼합가스가 이동하면서 다시 수막층(25b)을 통과하면서 연속하여 타르를 응축시키고 염화수소를 중화시키게 된다.

정제기(23)를 통과하면서 타르를 분리하고 염화가스를 중화한 혼합가스는 1차 기수분리기(29a)를 통과하게 된다.

정제기(23)를 통과한 60~100℃의 혼합가스는 1차 기수분리기를 통과하면서 벤튜리관(24)을 통과하면서 혼합가스의 압력과 온도가 하강하면서 혼합가스의 습기가 더 큰 결정체를 구성하게 되고 1차 기수분리기(29a)의 냉각파이프(36)를 통과하면서 혼합가스는 10~15℃의 온도로 하강하여 습기가 결정체를 구성하게 되어 혼합가스의 습기를 제거하게 된다.

1차 기수분리기(29a)에서 분리된 물기는 정제수 탱크(100)로 유입된다.

1차 기수분리기(29a)에서 물기가 분리된 혼합가스는 도 2에 도시된 것과 같이 탈황탑(32)으로 이송된다.

상기와 같이 탈황탑(32)으로 이송되는 혼합가스는 탈황탑(32)의 폴링층(31)을 통과하면서 물기를 응결시키고 폴링층(31)을 통과한 혼합가스는 철킬레이트 분사기(203)에 의한 철킬레이트 분무층을 통과하면서 혼합가스의 황산가스(S)를 중화한다.

상기와 같이 혼합가스에서 황을 탈황하기 위해 철킬레이트를 사용하는 것은 킬레이트 작용을 사용하되 철분자 이온화 현상에 의한 황분자의 결합량을 높일 수 있기 때문이다.

철킬레이트 분무층을 통과한 혼합가스는 습기 탈습층(204)을 통과하면서 혼합가스의 습기를 제거하게 된다.

상기와 같이 혼합가스의 황을 중화한 철킬레이트액과 습기는 폐수함(103)에 수용되고 폐수함(103)에 수용된 철킬레이트 수용 폐수는 처리기(104)에서 정제하게 된다.

상기와 같이 탈황탑(32)을 통과한 혼합가스는 1차 기수분리기(29a)와 동일한 구조의 2차 기수분리기(29b)를 통과하면서 혼합가스의 습기를 제거하게 된다.

상기와 같이 2차 기수분리기(29b)를 통과하면서 습기를 제거한 혼합가스는 활성탄을 수용한 활성탄 수용탑(33)의 활성탄층(33-1)을 통과하면서 혼합가스의 습기를 흡수하게 된다.

상기와 같이 2차 기수분리기(29b)와 활성탄 수용탑(33)에서 분리된 습기는 폐수처리기(104)에 수용된다.

상기와 같이 활성탄 수용탑(33)을 통과하면서 건조된 혼합가스는 가스저장탱크(102)에 응축저장된다.

11 : 탄화로 12 : 연소로
13 : 열풍파이프 14 : 자켓
15 : 공간부 16 : 회전축
17 : 탄화물저장고 19 : 혼합가스개질기
20 : 탄화물 21 : 혼합가스싸이클론
22 : 냉각기 23 : 혼합가스정제기
24 : 벤튜리관 25 : 수막층(a,b)
26 : 타르수용실 27 : 배기파이프
28 : 배출구(a,b) 29 : 기수분리기(a,b)
31 : 폴링층 32 : 탈황탑
33 : 활성탄수용탑 34 : 발열판

Claims

삭제
가연성 물질을 탄화하는 탄화로와, 탄화로에서 탄화된 탄화물을 저장하는 저장탱크와, 탄화로에서 발생하는 혼합가스가 유입되어 분진을 분리하는 사이클론과, 상기 사이클론에서 분리된 혼합가스가 유입되어 고열에 의해 혼합가스를 열화시키는 혼합가스 개질기와, 혼합가스 개질기에서 유입된 혼합가스를 냉각하여 타르를 응축시켜 분리하는 냉각기와, 혼합가스의 염화수소를 중화시키기 위해 혼합가스를 정제수와 혼합하여 벤튜리관으로 고압 분사하면서 정제수가 혼합가스의 염화가스를 중화하는 과정에서 온도와 압력이 하강하여 응축되는 타르를 분리하여 배출하도록 구성되는 정제수 탱크를 포함하는 혼합가스정제기와, 혼합가스정제기를 통과한 혼합가스에서 습기를 응결시키는 1차 기수분리기와, 1차 기수분리기에서 습기가 응결된 혼합가스에서 황을 제거하는 탈황탑과, 황을 분리한 혼합가스의 습기를 제거하는 2차 기수분리기와, 2차 기수분리기를 통과한 혼합가스의 습기를 제거하기 활성탄층을 구성하는 활성탄수용탑과, 상기 활성탄수용탑을 통과하면서 습기를 제거한 혼합가스를 응축하여 저장하는 혼합가스저장탱크로 구성되어 탄화과정에서 발생하는 혼합가스를 정제하여 재활용할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치.
삭제
탄화로를 이용하여 가연성 물질을 탄화하는 과정과, 탄화로에서 혼합가스 발생하는 과정과, 혼합가스 개질기에서 혼합가스를 열화하여 혼합가스를 개질하는 과정과, 개질된 혼합가스를 냉각하여 타르를 응축시키는 과정과, 개질된 혼합가스에서 염화수소를 중화하여 혼합가스를 정제하는 과정과, 정제한 혼합가스에서 습기를 1차 응결시키는 과정과, 정제한 혼합가스를 탈황하는 과정과, 혼합가스의 습기를 2차 응결시키는 과정과, 1, 2차에 걸쳐 습기를 응결시킨 혼합가스를 활성탄을 통과시켜 습기를 온전히 제거하는 과정과, 습기가 제거된 혼합가스를 농축하여 저장하는 과정으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제방법에 있어서, 냉각기와 정제기에서 응축된 타르는 연소로로 이송되어 연료로 사용할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제방법.
제4항에 있어서, 연소로의 열풍이 회전축과 공간부를 통하여 탄화로에 열을 제공한 후의 폐열은 가연성 물질을 건조하거나 연소로에 이송되어 연소열을 높이는데 사용되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제방법.
제4항에 있어서, 회전축은 탄화로의 중앙을 관통하여 800~1000℃의 열을 탄화로에 제공하여 탄화로 내부에 200~400℃의 온도를 구성하도록 구성되고 회전축을 통과한 300~500℃의 잔열은 탄화로 외부면에 형성되는 공간부에 제공되어 탄화로의 외부에서부터 열을 제공하도록 구성되어 탄화로의 내부와 탄화로의 외부면에서 동시에 열을 가하여 탄화로의 열을 신속히 높일 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제방법.
제4항에 있어서, 혼합가스가 정제기의 수막층을 통과하면 혼합가스의 정제와 타르의 응축을 구성할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제방법.
제2항에 있어서, 혼합가스 개질기에는 발열판이 형성되어 800~1000℃의 열을 구성하여 개질기를 통과하는 혼합가스가 열화되어 혼합가스에 혼합되어 있는 타르를 가스상태로 구성할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치.
제2항에 있어서, 혼합가스 정제기는 U튜브 모양으로 형성되어 정제기 아래에는 U자형으로 혼합가스를 정제한 정제수가 수용되도록 형성되고 정제수 위에는 타르층을 형성하여 상기 타르층의 타르가 별도로 수용될 수 있도록 타르수용실이 형성되어 혼합가스를 정제한 정제수와 타르가 분리될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치.
제9항에 있어서, U자형으로 형성되는 혼합가스정제기의 좌측 튜브의 혼합가스가 우측 튜브로 이동할 수 있도록 좌측튜브와 우측 튜브 사이에 혼합가스 연결관이 형성되어 좌측튜브의 혼합가스가 우측튜브로 이동하여 우측튜브에서 정제되면서 배기될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치.
제2항에 있어서, 냉각기는 혼합가스 개질기에서 열화된 혼합가스가 연결파이프를 통하여 냉각수파이프로 이송되며, 상기 냉각수파이프는 냉각수가 충진된 냉각기를 통과하게 되어 냉각수파이프의 혼합가스는 냉각수에 의해 냉각되고 혼합가스의 타르가 응고되어 분리되고, 상기 냉각수는 순환되도록 구성되어 혼합가스의 냉각을 지속적으로 유지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 가연성 물질의 탄화에 의한 혼합가스 정제 장치.