KR102209400B1 - 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 공정 순환액이 코크스 오븐 가스(COG; Coke Oven Gas)로부터 산성가스를 흡수하는 흡수탑; 상기 흡수탑과 연결되고, 상기 공정 순환액으로부터 산성가스를 제거하는 재생탑; 상기 흡수탑과 재생탑 사이에 구비되고, 상기 재생탑으로부터 배출된 공정 순환액에 포함된 열 안정성 염(HSS; Heat Stable Salt)을 제거하며, 세척액에 의해 이온교환수지가 세척되는 이온교환수지 리클레이머; 및 공정 순환액으로부터 수분을 제거하는 수분 제거부를 포함하는 코크스 오븐 가스 정제 장치를 제공한다.

Description

코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법{DEVICE FOR PURIFICATION OF COKE OVEN GAS AND METHOD FOR PURIFICATION OF COKE OVEN GAS}
본 발명은 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법에 관한 것이다.
코크스를 생산하기 위한 건류 과정에서 코크스 오븐 가스(COG; Coke Oven Gas)가 발생한다. 이 코크스 오븐 가스는 제철소 내에서 발전용 혹은 연료용으로 사용되는 제철공정의 주요 부생가스이다. 코크스 오븐 가스는 코크스 오븐(Coke Oven)에서 발생될 때, 황화수소(H2S), 암모니아(NH3), BTX(벤젠, 톨루엔, 혼합 자일렌) 등의 불순물을 포함하고 있으므로, 사용하기 전에 이를 정제하는 과정이 반드시 필요하다.
이 중 황화수소는 코크스 오븐 가스 이송배관의 부식을 일으키는 주요 물질일 뿐만 아니라, 배출 규제 물질인 황을 포함한다. 또한 암모니아는 코크스 오븐 가스 혹은 다른 부생가스 내의 이산화탄소(CO2)와 반응하여 탄산암모늄 형태로 이송배관 내에서 석출되어 배관 폐색을 일으키는 물질이다.
따라서, 황화수소와 암모니아는 반드시 제거되어야 하며, 황화수소는 일반적으로 암모니아 또는 수산화나트륨(NaOH)을 사용하고, 암모니아는 연수를 사용하여 각각 따로 제거하고 있다.
암모니아, 수산화나트륨 등의 황화수소 흡수제는 황화수소뿐만 아니라 코크스 오븐 가스 내에 다량 존재하는 이산화탄소(약 2~3 Vol.%)와도 경쟁반응을 한다. 이처럼 암모니아, 수산화나트륨 등의 황화수소 흡수제는 황화수소와 이산화탄소를 동시에 흡수하기 때문에 흡수제의 양이 필요 이상으로 소요된다. 뿐만 아니라 코크스 오븐 가스 정제를 위한 장치가 커지고, 황화수소로부터 황(Elemental Sulfur)을 생산하는 후공정에서 이산화탄소 존재로 인한 생산성 하락 및 압력 상승 등의 문제가 발생한다.
한편, 암모니아 제거를 위해 일반적으로 암모니아 스크러버(scrubber)를 두고, 연수를 이용하여 암모니아를 제거하고 있지만, 연수 사용량이 한정되어 있어 암모니아 제거 효율이 높지 못하고, 스크러버의 건설 및 유지에도 상당한 비용이 필요하다.
따라서 특허문헌 1에서 메틸디에탄올아민(MDEA; Methyldiethanolamine)　수용액을 이용하여 코크스 오븐 가스로부터 황화수소와 암모니아를 동시에 고효율로 제거하는 공정이 제안되었다
메틸디에탄올아민과 같은 아민 수용액을 황화수소, 암모니아 등을 흡수하기 위한 흡수액으로 지속적으로 사용하는 경우 열 안정성 염(HSS; Heat Stable Salt)이 생성된다. 이러한 열 안정성 염을 제거하기 위해 전기투석 또는 이온교환수지 기술을 이용한 리클레이머(Reclaimer) 장치가 필요하다.
대한민국 등록특허 제1839225호
코크스 오븐 정제 장치가 이온교환수지 리클레이머를 구비하는 경우, 이온교환수지를 재생하기 전에 이온교환수지 리클레이머에 세척수를 공급하여 이온교환수지에 차 있는 공정 순환액을 세척하여야 한다.
이온교환수지 세척 후 배출된 세척수는 고농도의 아민을 포함하고 있으므로, 공정 순환액으로 재활용할 수 있다. 그러나 세척수를 그대로 공정 순환액으로 재활용하면 공정 순환액의 용량이 증가하고, 공정 순환액의 아민 농도가 낮아지는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 공정 순환액으로부터 물을 제거하여, 세척수를 재활용하는 경우에도 공정 순환액의 용량 및 아민 농도를 안정적으로 유지할 수 있는 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 공정 순환액이 코크스 오븐 가스(COG; Coke Oven Gas)로부터 산성가스를 흡수하는 흡수탑; 상기 흡수탑과 연결되고, 상기 공정 순환액으로부터 산성가스를 제거하는 재생탑; 상기 흡수탑과 재생탑 사이에 구비되고, 상기 재생탑으로부터 배출된 공정 순환액에 포함된 열 안정성 염(HSS; Heat Stable Salt)을 제거하며, 세척액에 의해 이온교환수지가 세척되는 이온교환수지 리클레이머; 및 공정 순환액으로부터 수분을 제거하는 수분 제거부를 포함하는 코크스 오븐 가스 정제 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 흡수탑에서 공정 순환액이 코크스 오븐 가스로부터 산성가스를 흡수하는 단계; 재생탑에서 산성가스를 흡수한 공정 순환액으로부터 산성가스를 제거하는 단계; 이온교환수지 리클레이머에서 상기 재생탑으로부터 배출된 공정 순환액에 포함된 열 안정성 염을 제거하는 단계; 및 이온교환수지 리클레이머의 이온교환수지를 세척한 세척수를 공정 순환액으로 배출시키고, 배출된 공정 순환액으로부터 수분을 제거하는 단계를 포함하는 코크스 오븐 가스 정제 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 외부로부터 세척수를 공급하여 이온교환수지 리클레이머의 이온교환수지를 세척한 후, 세척수를 공정 순환액으로 공급하여 재활용하는 경우에도 안정적으로 공정 순환액의 용량 및 아민 농도를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 코크스 오븐 가스 정제 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 코크스 오븐 가스 내에 포함된 산성가스를 공정 순환액을 이용하여 흡수하여 정제하고, 정제 과정에서 공정 순환액의 용량 및 아민 농도를 일정하게 유지할 수 있는 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공정 순환액이 코크스 오븐 가스(COG; Coke Oven Gas)로부터 산성가스를 흡수하는 흡수탑; 상기 흡수탑과 연결되고, 상기 공정 순환액으로부터 산성가스를 제거하는 재생탑; 상기 흡수탑과 재생탑 사이에 구비되고, 상기 재생탑으로부터 배출된 공정 순환액에 포함된 열 안정성 염(HSS; Heat Stable Salt)을 제거하며, 세척수에 의해 이온교환수지가 세척되는 이온교환수지 리클레이머; 및 공정 순환액으로부터 수분을 제거하는 수분 제거부를 포함하는 코크스 오븐 가스 정제 장치가 제공된다.
상기 흡수탑의 하부로 황화수소, 암모니아 등의 산성가스를 포함하는 코크스 오븐 가스가 공급되며, 상기 흡수탑의 상부로 코크스 오븐 가스에 포함된 산성가스를 흡수하기 위한 공정 순환액이 공급된다. 본 발명의 일 실시예에서, 코크스 오븐 가스는 500ppm 이상의 황화수소와 500ppm 이상의 암모니아를 포함할 수 있다. 흡수탑 내에서 코크스 오븐 가스와 공정 순환액이 접촉하고, 공정 순환액이 산성가스를 흡수함으로써 코크스 오븐 가스로부터 산성가스가 제거된다.
코크스 오븐 가스에는 황화수소, 암모니아뿐만 아니라 다량의 이산화탄소가 포함되어 있다. 본 발명에서 공정 순환액으로는 황화수소 및 암모니아를 선택적으로 제거할 수 있는 아민 수용액을 사용할 수 있다. 아민 수용액은, 예를 들어, 메틸디에탄올아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디에틸에탄올아민, 트리에탄올아민 등의 아민 화합물 중에서 선택된 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게는 메틸디에탄올아민을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공정 순환액으로 아민 수용액을 사용하는 경우 아민 수용액 전체 중량 대비 아민 화합물을 10 내지 50 중량% 포함할 수 있다. 예를 들어, 메틸디에탄올아민 수용액을 사용하는 경우, 메틸디에탄올아민의 농도는 전체 수용액 중량 대비 30 내지 50 중량%이다. 아민 화합물의 함량이 30% 미만이면, 산성가스 흡수에 필요한 공정 순환액의 양이 증가할 뿐만 아니라 스팀 사용량 또한 증가하여 공정 운영비가 상승한다. 반면, 아민 화합물의 함량이 50%를 초과하면 유체, 즉 공정 순환액의 점성이 증가하여 용액의 이송이 어렵고, 부식성이 증가할 수 있다.
산성가스를 흡수한 공정 순환액은 흡수탑의 하부로부터 배출되어 펌프에 의해 이송되고, 열교환기에 의해 예열된 상태로 재생탑으로 공급된다. 재생탑의 하부에서는 스팀이 공급되며, 100 내지 130℃의 온도에서 공정 순환액의 재생이 이루어진다. 이러한 높은 온도로 인해 산성가스를 흡수한 공정 순환액으로부터 산성가스와 암모니아를 포함하는 가스가 제거되고, 산성가스와 암모니아를 포함하는 가스는 리플럭스 콘덴서(Reflux condenser)를 거쳐 외부로 배출될 수 있다. 배출된 산성가스에는 황화수소가 포함되어 있으므로, 황 회수 공정 또는 처리 공정으로 이송되며, 회수 또는 처리된 황은 용도에 따라 사용될 수 있다.
재생탑에서 재생된 공정 순환액은 재생탑의 하부로부터 배출되며, 제1 열교환기를 거쳐 흡수탑으로 공급된다. 이와 같이, 흡수탑에서 산성가스를 흡수하는 흡수 공정과, 재생탑에서 고온의 스팀의 형태로 열에너지를 가함으로써 흡수된 산성가스를 기상으로 분리하는 재생 공정이 반복된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 흡수탑의 상부는 이송 배관을 통해 워시 컬럼(Wash column)과 연결될 수 있다. 흡수탑으로 공급된 코크스 오븐 가스 중, 공정 순환액에 의해 흡수되지 않은 수소, 메탄, 일산화탄소 등의 가스는 흡수탑의 상부를 통해 워시 컬럼으로 이송되고, 워시 컬럼을 거쳐 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 코크스 오븐 가스 정제 장치로부터 배출되는 코크스 오븐 가스의 온도가 높은 경우 코크스 오븐 내에 다량의 수증기가 포함될 수 있다. 이 경우 정제된 코크스 오븐 가스를 발전용 또는 연료용으로 사용하기 위한 후공정에서 효율을 떨어뜨리거나, 공정 설비의 부식을 일으키고 더스트를 응집시키는 등의 악영향을 끼칠 수 있다.
따라서 워시 컬럼에서 코크스 오븐 가스의 온도를 낮추어 코크스 오븐 가스에 포함된 수증기 일부를 응축시킨다. 이때 워시 컬럼은 코크스 오븐 가스의 온도를 30 내지 35℃로 냉각시킬 수 있다. 워시 컬럼의 순환수는 냉각수를 이용하여 냉각되며, 필요시 칠러(Chiller)를 이용하면 코크스 오븐 가스의 온도를 20℃까지 낮출 수 있다. 배출되는 코크스 오븐 가스 온도가 높을 경우 후공정인 BTX 포집 공정의 효율이 낮아지기 때문에 가능한 코크스 오븐 가스의 온도를 낮추는 것이 바람직하다.
워시 컬럼에서 응축된 수증기는 폐수 처리 시설로 이송되거나, 후술되는 쿨링 스테이지로 공급되어 잉여안수와 함께 타르와 더스트를 제거하기 위한 세척수로 사용될 수 있다.
제1 열교환기에서 냉각된 공정 순환액의 일부는 분기되어 제2 열교환기를 거쳐 이온교환수지 리클레이머에 공급될 수 있다. 공정 순환액이 흡수탑과 재생탑을 계속해서 순환함으로 인해 산성가스에 포함된 일산화탄소, 시안화수소, 황화수소 등과 반응하여 포름산 이온(HCOO-), 티오황산 이온(SCN-) 등과 같은 산성물질을 만들게 된다. 이러한 산성물질이 공정 순환액에 포함된 아민 화합물과 결합되어 안정한 염, 즉 열 안정성 염을 생성하고, 이러한 열 안정성 염은 공정 순환액의 산성가스 흡수 성능을 저하시킨다.
열 안정성 염은 100 내지 130℃ 정도의 온도에서 운전되는 재생탑에서는 분리되지 않는 염으로, 공정 설비를 부식시키거나 공정 순환액의 성능을 저하시켜 결국에는 공정 순환액 교체를 일으키는 원인이 될 수 있다. 이러한 열 안정성 염은, 예를 들어, 포름산염, 티오시안산염, 아세트산염, 황산염, 염화물, 티오황산염, 옥살산염, 글리콜산염 및 질산염 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
이온교환수지 리클레이머는 열 안정성 염을 제거하기 위한 것으로, 주로 음이온 형태인 열 안정성 염을 선택적으로 제거하여, 공정 순환액의 성능을 유지시킬 수 있다. 열 안정성 염이 제거된 공정 순환액은 흡수탑 상부로 공급되어 코크스 오븐 가스 내에 포함된 황화수소와 암모니아를 제거할 수 있다.
본 발명과 같이 이온교환수지 리클레이머를 사용하는 경우, 이온교환수지가 열 안정성 염으로 포화된 상태에 이르게 된다. 이 경우 외부에서 공급된 세척수를 이용하여 이온교환수지를 주기적으로 세척한 후, 수산화나트륨과 같은 재생 물질로 이온교환수지를 재생하여야 한다.
이온교환수지 세척을 완료한 세척수는 고농도의 아민 화합물을 포함하고 있기 때문에, 공정 순환액으로 재활용할 수 있다. 이때 세척수는 기존의 공정 순환액과 비교하여 다량의 물을 함유하고 있으므로, 공정 순환액에 투입하는 경우 공정 순환액 용량의 증가와 낮은 아민 수용액 농도로 인해 산성가스 흡수 성능이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 이온교환수지 세척수가 공정 순환액으로 재활용되는 경우 공정 순환액으로부터 수분을 제거하기 위한 별도의 장치가 필요하다.
이하, 이온교환수지 세척수가 공정 순환액으로 재활용되는 경우, 공정 순환액으로부터 수분을 제거하기 위한 장치를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 쿨링 스테이지(Cooling stage)는 이송 배관을 통해 흡수탑 하부와 연결될 수 있다. 흡수탑으로 공급되는 코크스 오븐 가스는 송풍기(blower)를 통과한 상태이므로, 비교적 높은 온도인 40 내지 50℃이며, 타르(Tar), 나프탈렌(Naphthalene), 더스트(Dust)와 같은 불순물을 포함한다.
상기 쿨링 스테이지에서는 잉여안수에 의해 코크스 오븐 가스가 냉각될 뿐만 아니라, 타르 등 불순물이 제거될 수 있다. 이때 잉여안수는 냉각수와 불순물 제거의 역할을 하며, 쿨링 스테이지의 온도는 35℃ 이하인 것이 바람직하다. 필요시 칠러를 이용하여 쿨링 스테이지의 온도를 20℃ 정도까지 낮출 수 있으며, 이 경우, 타르와 나프탈렌의 상당한 제거가 가능하여 흡수탑 상부의 아민 순환 공정을 깨끗하게 유지할 수 있다. 반면, 쿨링 스테이지의 온도가 35℃를 초과하면 흡수탑으로 공급되는 코크스 오븐 가스 내에 수분 함량이 많아지므로, 공정 순환액 내에 수분 함량을 증가시키는 문제가 있다.
코크스 오븐 가스가 냉각되면 코크스 오븐 가스 내의 포화 수증기량이 감소하므로, 이후 흡수탑에서 공정 순환액과 접촉하는 경우 코크스 오븐 가스가 공정 순환액의 수분을 흡수한다. 따라서 공정 순환액의 수분을 제거되어 공정 순환액 내 아민 수용액 농도를 유지할 수 있다. 또한 잉여안수의 온도가 낮을수록 코크스 오븐 가스 내에 존재하는 타르 등 불순물 제거 효율이 향상되므로, 후공정에서 불순물에 의해 발생하는 공정상 문제가 감소한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 열교환기는 흡수탑과 재생탑 사이에 구비될 수 있다. 이때 재생탑으로부터 배출된 공정 순환액의 온도는 일반적으로 110 내지 120℃이며, 제1 열교환기는 공정 순환액을 35 내지 40℃의 온도로 냉각시킬 수 있다. 아민 화합물을 포함하는 공정 순환액은 온도에 따른 산성가스 흡수 효율에 차이가 적으므로, 상기 온도 범위로 냉각되는 경우에도 충분한 코크스 오븐 가스 정제 효율을 나타낸다.
상기 온도 범위로 냉각된 공정 순환액을 흡수탑에 공급하는 경우, 코크스 오븐 가스가 40℃ 이상의 온도를 유지할 수 있으므로, 코크스 오븐 가스에 포함될 수 있는 포화수증기량이 증가한다. 따라서, 이온교환수지 리클레이머를 세척수로 세척하고, 상기 세척수를 공정 순환액으로 재활용 하더라도, 제1 열교환기에 의해 공정 순환액을 35 내지 40℃의 온도로 냉각시킴으로써 공정 순환액 내 수분의 양이 증가하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제2 열교환기는 제1 열교환기와 이온교환수지 리클레이머 사이에 구비되며, 이온교환수지로 공급되는 공정 순환액의 온도를 30 내지 35℃로 냉각시켜 이온교환수지 유입 조건인 40℃ 이하의 온도로 공급하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 리플럭스 콘덴서(Reflux condenser)는 이송 배관을 통해 재생탑의 상부와 연결될 수 있다. 재생탑에서 산성가스가 제거된 공정 순환액은 흡수탑으로 공급되고, 산성가스는 재생탑 상부를 통해 리플럭스 콘덴서로 이송되어 응축된다. 이때 산성가스는 황화수소, 암모니아, 이산화탄소, 수증기 등을 포함할 수 있다.
상기 리플럭스 콘덴서의 온도는 70 내지 80℃일 수 있다. 리플럭스 콘덴서의 온도가 높을수록 배출되는 산성가스 내에 포함된 수증기량이 증가하기 때문에 공정 순환액 내 수분 함량이 감소하고 공정 순환액 농도가 일정 수준으로 유지될 수 있다. 그러나 리플럭스 콘덴서의 온도가 80℃를 초과하면 산성가스 내 수증기 함량이 지나치게 많아져 후공정에 악영향을 주기 때문에 바람직하지 않다.
한편, 리플럭스 콘덴서의 온도가 지나치게 낮은 경우, 산성가스 내의 암모니아와 이산화탄소가 반응하여 형성된 탄산암모늄((NH4)2CO3)이 석출될 수 있다. 석출된 탄산암모늄은 이송 배관의 막힘 현상을 유발하고, 분해되어 탄산수소암모늄(NH4HCO3)을 형성한다. 탄산암모늄의 녹는점이 58℃이고, 탄산수소암모늄의 녹는점이 41.9℃임을 고려하면 리플럭스 콘덴서의 온도는 70 내지 80℃로 유지되어야 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 흡수탑에서 공정 순환액이 코크스 오븐 가스로부터 산성가스를 흡수하는 단계; 재생탑에서 산성가스를 흡수한 공정 순환액으로부터 산성가스를 제거하는 단계; 이온교환수지 리클레이머에서 상기 재생탑으로부터 배출된 공정 순환액에 포함된 열 안정성 염을 제거하는 단계; 및 이온교환수지 리클레이머에 세척수를 공급하여 공정 순환액을 배출시키고, 배출된 공정 순환액을 흡수탑에 공급하는 단계를 포함하는 코크스 오븐 가스 정제 방법이 제공된다.
상술한 코크스 오븐 가스 정제 장치와 관련하여 언급한 공정 상의 기술적 특징은 코크스 오븐 가스 정제 방법에도 동일하게 적용된다.
101 코크스 오븐 가스
102 산성가스가 제거된 코크스 오븐 가스
103 산성가스가 흡수된 공정 순환액
104 산성가스가 포함된 가스
105 재생된 공정 순환액
106 열 안정성 염이 제거된 공정 순환액
107 열 안정성 염이 포함된 폐수
108 세척수
109 잉여안수
201 흡수탑
202 재생탑
203 이온교환수지 리클레이머
204 쿨링 스테이지
205 제1 열교환기
206 제2 열교환기
207 워시 컬럼
208 리플럭스 콘덴서

Claims (12)

  1. 공정 순환액이 코크스 오븐 가스(COG; Coke Oven Gas)로부터 산성가스를 흡수하는 흡수탑;
    상기 흡수탑과 연결되고, 상기 공정 순환액으로부터 산성가스를 제거하는 재생탑;
    상기 흡수탑과 재생탑 사이에 구비되고, 상기 재생탑으로부터 배출된 공정 순환액에 포함된 열 안정성 염(HSS; Heat Stable Salt)을 제거하며, 세척액에 의해 이온교환수지가 세척되는 이온교환수지 리클레이머; 및
    공정 순환액으로부터 수분을 제거하는 수분 제거부
    를 포함하고,
    상기 수분 제거부는,
    흡수탑의 하부와 연결되고, 코크스 오븐 가스가 흡수탑으로 공급되기 전 코크스 오븐 가스를 35℃ 이하로 냉각시키는 쿨링 스테이지(Cooling stage);
    흡수탑과 재생탑 사이에 구비되고, 공정 순환액의 온도를 35 내지 40℃로 냉각시키는 제1 열 교환기;
    재생탑의 상부와 연결되고, 재생탑으로부터 배출된 산성가스의 온도를 70 내지 80℃로 냉각시키는 리플럭스 콘덴서(Reflux condenser); 및
    흡수탑의 상부와 연결되고, 코크스 오븐 가스의 온도를 30 내지 35℃로 냉각시키는 워시 컬럼(Wash column) 중에서 선택된 하나 이상인 코크스 오븐 가스 정제 장치.
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  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    공정 순환액은 아민 수용액인 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 가스 정제 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    공정 순환액은 메틸디에탄올아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디에틸에탄올아민 및 트리에탄올아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 아민 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 가스 정제 장치.
  8. 흡수탑에서 공정 순환액이 코크스 오븐 가스로부터 산성가스를 흡수하는 단계;
    재생탑에서 산성가스를 흡수한 공정 순환액으로부터 산성가스를 제거하는 단계;
    이온교환수지 리클레이머에서 상기 재생탑으로부터 배출된 공정 순환액에 포함된 열 안정성 염을 제거하는 단계; 및
    이온교환수지 리클레이머의 이온교환수지를 세척한 세척수를 공정 순환액으로 배출시키고, 배출된 공정 순환액으로부터 수분을 제거하는 단계
    를 포함하고,
    상기 수분을 제거하는 단계는,
    쿨링 스테이지에서 흡수탑으로 공급되기 전의 코크스 오븐 가스를 35℃ 이하로 냉각시키는 단계;
    재생탑으로부터 배출된 공정 순환액을 제1 열 교환기에서 35 내지 40℃로 냉각시키는 단계;
    리플럭스 콘덴서에서 재생탑으로부터 배출된 산성가스를 70 내지 80℃로 냉각시키는 단계; 및
    워시 컬럼에서 흡수탑으로부터 배출된 코크스 오븐 가스를 30 내지 35℃로 냉각시키는 단계 중에서 선택된 하나 이상인 코크스 오븐 가스 정제 방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101498460B1 (ko) * 2013-11-27 2015-03-05 한국에너지기술연구원 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템 및 방법
KR101549089B1 (ko) 2014-11-11 2015-09-02 부산대학교 산학협력단 음이온성 금속수산화물 재생용액을 이용한 이온교환수지의 재생공정을 포함하는 산성가스의 흡수방법
KR101839225B1 (ko) 2016-09-08 2018-03-15 주식회사 포스코 코크스 오븐 가스 정제 방법 및 정제 장치
KR101885060B1 (ko) * 2011-09-07 2018-08-06 한국전력공사 열 안정성 염 처리를 위한 산성가스 포집 시스템

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100450224B1 (ko) * 2000-08-24 2004-09-24 주식회사 포스코 코크스 오븐 가스의 황화수소 제거 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101885060B1 (ko) * 2011-09-07 2018-08-06 한국전력공사 열 안정성 염 처리를 위한 산성가스 포집 시스템
KR101498460B1 (ko) * 2013-11-27 2015-03-05 한국에너지기술연구원 분리수를 활용한 에너지 절감형 산성 가스 포집 시스템 및 방법
KR101549089B1 (ko) 2014-11-11 2015-09-02 부산대학교 산학협력단 음이온성 금속수산화물 재생용액을 이용한 이온교환수지의 재생공정을 포함하는 산성가스의 흡수방법
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