KR102489352B1 - 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄 - Google Patents

친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄 Download PDF

Info

Publication number
KR102489352B1
KR102489352B1 KR1020220070245A KR20220070245A KR102489352B1 KR 102489352 B1 KR102489352 B1 KR 102489352B1 KR 1020220070245 A KR1020220070245 A KR 1020220070245A KR 20220070245 A KR20220070245 A KR 20220070245A KR 102489352 B1 KR102489352 B1 KR 102489352B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
anthracite
pyrolysis
thermal decomposition
gas
coal
Prior art date
Application number
KR1020220070245A
Other languages
English (en)
Inventor
손영호
Original Assignee
손영호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 손영호 filed Critical 손영호
Priority to KR1020220070245A priority Critical patent/KR102489352B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102489352B1 publication Critical patent/KR102489352B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B49/00—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated
    • C10B49/02—Destructive distillation of solid carbonaceous materials by direct heating with heat-carrying agents including the partial combustion of the solid material to be treated with hot gases or vapours, e.g. hot gases obtained by partial combustion of the charge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/08—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form in the form of briquettes, lumps and the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L5/00—Solid fuels
    • C10L5/02—Solid fuels such as briquettes consisting mainly of carbonaceous materials of mineral or non-mineral origin
    • C10L5/04—Raw material of mineral origin to be used; Pretreatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/02—Combustion or pyrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Abstract

본 명세서는 원료탄을 열분해 챔버로 투입하는 단계(a); 상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b); 상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c); 상기 열분해 생성물을 냉각 응축하는 단계(d); 상기 (d)단계에서 응축되지 않은 기상의 열분해 생성물을 승온시키고, 상기 열분해 챔버로 재공급하는 단계(e); 상기 (d)단계에서 응축된 액상의 열분해 생성물을 오일로 수득하는 단계(f); 및 상기 (c)단계에서 얻은 열분해 생성물 중 고상의 열분해 생성물을 무연탄으로 수득하는 단계(g)를 포함하고, 상기 일련의 단계는 연속 공정으로 수행되는 것인 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄에 관한 것이다.

Description

친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄{ECO-FRIENDLY ANTHRACITE AND ECO-FRIENDLY ANTHRACITE MANUFACTURED BY SAME}
본 명세서는 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄에 관한 것이다.
갈탄과 같은 원료탄은 수분을 많이 포함하고 있고 운송 중 자연 발화의 위험성이 크며 발열량이 낮기 때문에 그 활용성이 제한되어 왔다. 하지만 최근 고등급 석탄의 사용량이 늘면서 매장량이 점점 줄어드는 가운데 저등급 석탄인 갈탄을 활용하고자 하는 관심이 증대하고 있다.
탄화 공정은 석탄을 열분해하여 고체, 액체, 기체 제품들로 전환하는 기술로, 저등급의 갈탄을 고품위 처리하는 기술로 알려져 있다.
탄화 공정 시, 챔버에 석탄을 투입하고 챔버를 가열하는 간접 가열 방법은 열전달 효율이 낮고 열이 고르게 전달되지 못하기 때문에 생산되는 고체 제품의 품질이 균일하지 못하다는 단점이 있으며, 또한 반응기 중심부까지 열을 전달하기 위해서는 목표로 하는 온도보다 고온을 유지해야 하는데 이럴 경우 석탄의 휘발분이 2차 반응을 일으키게 되는 문제가 있었다.
대한민국 공개 특허 KR 1987-0006164 A
본 명세서는 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 원료탄을 열분해 챔버로 투입하는 단계(a);
상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b);
상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c);
상기 열분해 생성물을 냉각 응축하는 단계(d);
상기 (d)단계에서 응축되지 않은 기상의 열분해 생성물을 승온시키고, 상기 열분해 챔버로 재공급하는 단계(e);
상기 (d)단계에서 응축된 액상의 열분해 생성물을 오일로 수득하는 단계(f); 및
상기 (c)단계에서 얻은 열분해 생성물 중 고상의 열분해 생성물을 무연탄으로 수득하는 단계(g)를 포함하고,
상기 일련의 단계는 연속 공정으로 수행되는 것인 친환경 무연탄의 제조방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시상태는 상술한 제조방법으로 제조되고, 휘발분이 10wt% 이하인 것인 친환경 무연탄을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 친환경 무연탄의 제조방법은 제조된 무연탄의 휘발분이 효과적으로 저감되고, 친환경적인 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 친환경 무연탄의 제조방법의 공정도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 친환경 무연탄의 제조방법에 사용되는 공정장치의 예시이다.
이하, 본 명세서에 대해 상세히 설명한다.
본 명세서에 있어서, '원료탄'은 친환경 무연탄의 제조방법의 원료가 되는 석탄을 지칭하는 것으로, 특별한 언급이 없는 한 석탄이라고 이해될 수 있다.
본 명세서에 있어서, '무연탄의 제조방법'은 원료탄의 열분해 생성물 줄 일부인 무연탄을 제조하는 방법으로서, 원료탄의 열분해 방법으로 이해될 수 있다.
종래, 석탄으로부터 에너지를 얻는 방법으로, 석탄의 열분해, 석탄의 가스화, 석탄의 액화 등이 사용되었다. 석탄은 천연고분자 유기물질과 무기물질(회분)을 포함하는데, 석탄을 산소가 차단된 환경에서 가열하면 수소 성분이 많은 휘발분이 기체상태로 나오고, 타르(Tar)가 액체 상태로 나오며, 마지막으로 고체 물질(Char)가 남게 된다.
종래의 경우, 석탄에 포함된 휘발분(VM)을 효과적으로 제거하지 못하여 제조된 무연탄이 친환경적이지 못한 문제가 있었으며, 제조과정에서 나오는 타르(Tar) 성분이 설비에 들러붙어 효율이 저하되는 등의 문제가 있었다.
본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명을 완성하였다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시상태는 원료탄을 열분해 챔버로 투입하는 단계(a);
상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b);
상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c);
상기 열분해 생성물을 냉각 응축하는 단계(d);
상기 (d)단계에서 응축되지 않은 기상의 열분해 생성물을 승온시키고, 상기 열분해 챔버로 재공급하는 단계(e);
상기 (d)단계에서 응축된 액상의 열분해 생성물을 오일로 수득하는 단계(f);
상기 (c)단계에서 얻은 열분해 생성물 중 고상의 열분해 생성물을 무연탄으로 수득하는 단계(g)를 포함하고,
상기 일련의 단계는 연속 공정으로 수행되는 것인 친환경 무연탄의 제조방법을 제공한다.
상기 친환경 무연탄의 제조방법은 도 1에 도시되어 있으며, 각 단계별 설명은 후술하기로 한다. 이때, 도 2에 도시된 것과 같은 장치를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 일련의 단계는 연속 공정으로 수행된다. 상기 연속 공정은 원료와 생성물이 반응기에 연속 투입 및 배출되는 공정을 의미하며, 종래의 배치(batch) 공정과 차이가 있다. 상기 연속 공정은 생산 수율이 높고, 공정 별 생산 수율을 쉽게 조절할 수 있으며, 열분해 챔버의 환경을 쉽게 조절할 수 있으며, 후술하는 '상기 (d)단계에서 응축되지 않은 기상의 열분해 생성물을 승온시키고, 상기 열분해 챔버로 재공급하는 단계(e)'를 가능하게 하는 효과가 있다.
종래의 배치 공정은 열분해 챔버의 환경을 미리 설정해둔 조건 외의 조건으로 변경하는 것이 쉽지 않으며, 후술하는 '상기 (d)단계에서 응축되지 않은 기상의 열분해 생성물을 승온시키고, 상기 열분해 챔버로 재공급하는 단계(e)'를 적용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 원료탄을 열분해 챔버로 투입하는 단계(a)를 포함한다. 도 1의 (a)와 같이, 투입호퍼를 이용하여 원료탄을 투입할 수 있으며, 이때의 원료탄은 '처리 전 무연탄'이라고 명명될 수 있다. 상기 투입호퍼는 단일 또는 2개 이상의 투입호퍼를 연결하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 원료탄은 1종 이상의 단일탄을 포함할 수 있다. 상기 단일탄은 미국탄, 강점탄, 준강점탄, 약점탄, 일반탄 등의 당해 분야에서 널리 사용되는 단일탄을 사용할 수 있다. 이때, 서로 상이한 탄종 별로 원료탄을 상이한 호퍼(hopper)에 위치한 후, 호퍼로부터 각 단일탄을 일정량씩 배출할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 원료탄의 평균 입도가 50 메쉬 내지 300 메쉬, 150 메쉬 내지 250 메쉬 또는 180 메쉬 내지 220 메쉬일 수 있다. 상기 수치 범위를 만족할 때, 원료탄의 탄화 속도가 우수하며, 폭발(explosion) 등이 일어나는 것을 방지하여 공정 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 최종품인 무연탄의 냉간 또는 열간 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 원료탄의 평균 입도를 상술한 범위로 조절하기 위해, 상기 원료탄을 파쇄하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 원료탄은 원료탄 전체 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 70 중량%의 휘발분, 1 중량% 내지 5중량%의 수분, 1 중량% 내지 10 중량%의 회분 및 잔부의 고정 탄소(fixed carbon)를 포함할 수 있다. 상기 함량 범위를 만족할 때, 착화성이 우수하고 가스화 반응성이 증가된다. 또한, 상기 회분 및 고정 탄소의 함량 범위를 만족할 때, 반응속도가 떨어지지 않고 높게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b)를 포함한다. 상기 승온된 열분해 가스는 열분해 공정의 열원(heat source)로 사용되는 것이며, 오븐(oven) 등의 기계식 열원을 사용하는 경우와 달리 챔버 내에 균일하게 열을 전달할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b)의 열분해 가스의 온도가 700℃ 내지 1,300℃, 800℃ 내지 1,100℃, 900℃ 내지 1,000℃ 또는 930℃ 내지 980℃일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 반응 속도가 개선될 수 있으며, 최종 생성물인 무연탄의 품질이 우수하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b)의 열분해 가스는 비활성 가스를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b)의 열분해 가스는 산소가 차단된 가스 환경일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 산소가 차단된 가스 환경은 상기 열분해 챔버 내에 산소 성분이 극히 미량인 것을 의미할 수 있다. 상기 산소 성분이 극히 미량인 것은, 상기 열분해 챔버 내에 산소 부피 분율이 0.1vol% 이하, 또는 0.001vol%이하인 것을 의미할 수 있다. 상소 성분이 극히 미량인 것은 산소가 전혀 존재하지 않는 것도 포함하므로 하한은 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 비활성 가스는 아르곤(Ar)일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c)를 포함한다. 상기 단계(c)는 도 1에 도시된 바와 같이, 열분해 반응기(도 1의 열분해 반응기)에서 수행될 수 있다. 원료탄은 유기물과 무기물(회분)을 포함하는데, 상기 단계는 상기 유기물을 석탄 가스로 전환하기 위한 단계이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열분해 생성물은 H2O, H2, N2, O2, CO2, CH4, H2S, NH3, 타르 등의 휘발분 성분을 포함할 수 있다. 이들은 고온에서 가스화되어 석탄 가스로 전환될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c)는 상기 열분해 가스 이외의 열원이 존재하지 않는 것일 수 있다. 즉, 열분해 챔버를 오븐(oven) 등의 가열 수단을 통하여 가열하는 것을 배제하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c)는 1분 내지 30분, 5분 내지 20분, 5분 내지 10분 동안 수행될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 반응 속도가 개선될 수 있으며, 최종 생성물의 품질이 우수하게 유지될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 상기 열분해 생성물을 냉각 응축하는 단계(d)를 포함한다. 상기 단계(d)는 도 1에 도시된 바와 같이, 단일 또는 2개 이상의 콘덴서를 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 상기 (d)단계에서 응축되지 않은 비응축 가스를 승온시키고, 상기 열분해 챔버로 재공급하는 단계(e)를 포함한다. 상기 단계(e)는 도 1에 도시된 바와 같이, 가스필터를 사용하여 비응축가스를 분리하고, 버너를 이용하여 승온시킨 후 열분해 챔버로 재공급할 수 있다. 사용하고 남은 비응축가스는 따로 분리하여 비상용 가스로 사용할 수 있다. 상기 단계를 수행하는 경우, 재순환된 열분해 가스를 재활용함으로써, 별도의 열분해 가스가 필요하지 않아 경제적인 장점이 있다. 상기 분리된 비상용 가스는 미리 보관 후 별도의 제품으로 구성하여 판매에 활용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 (c)단계에서 얻은 열분해 생성물 중 고상의 열분해 생성물을 무연탄으로 수득하는 단계(g)는 상기 무연탄을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 무연탄을 냉각시키는 단계는 상기 (d)단계에서 응축되지 않은 비응축 가스를 상기 무연탄과 접촉시키는 단계; 또는 상기 무연탄을 냉각기로 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 냉각기는 100℃ 이하의 냉수를 포함할 수 있다. 바람직하게, 90℃ 이하 또는 60℃ 이하의 냉수를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 상기 (d)단계에서 응축된 액상의 열분해 생성물을 오일로 수득하는 단계(f)를 포함한다. 상기 단계(f)는 도 1에 도시된 바와 같이, 오일을 오일탱크를 이용하여 수득할 수 있다. 상기 오일은 콜타르 형태로 포집될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 단계(d) 및 단계(f)를 포함함으로써, CO2와 같은 환경오염 가스를 현저히 저감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 상기 (c)단계에서 얻은 열분해 생성물 중 고상의 열분해 생성물을 무연탄으로 수득하는 단계(g)를 포함한다. 상기 단계(g)는 도 1에 도시된 바와 같이, 무연탄을 냉각컨베이어를 이용하여 무연탄을 수송할 수 있으며, 질소발생기를 이용하여 질소 처리를 추가 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 황을 제거하는 단계(h)를 포함한다. 상기 단계(h)는 도 1에 도시된 바와 같이, 스크러버를 이용하여 수행될 수 있으며, 습식 탈황법을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 분진을 제거하는 단계(i)를 포함한다. 상기 단계(i)는 도 1에 도시된 바와 같이, 집진기를 이용하여 수행될 수 있으며, 공정 중에 발생하는 분진을 제거할 수 있다. 상기 집진기는 집진기, 입자 여과기, 금속 여과기 또는 세라믹 여과기 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 제조방법은 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
H2/H1≥1.5
상기 수학식 1에 있어서,
상기 H2는 상기 수득된 무연탄의 열량이고,
상기 H1은 상기 원료탄의 열량이다.
본 발명의 일 실시상태는 상술한 제조방법으로 제조되고, 휘발분이 10wt% 이하인 것인 친환경 무연탄을 제공한다. 상기 휘발분은 9wt% 이하 또는 8wt%이하일 수 있다. 상기 수치 범위를 만족할 때, 제조되는 무연탄에서 발생하는 환경 오염 물질이 저감되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 친환경 무연탄의 열량이 4,000 kcal/kg 이상일 수 있다. 상기 열량은 5,000 kcal/kg 이상 또는 6,000 kcal/kg 이상일 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 명세서를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 명세서의 권리 범위가 후술하는 실시예 범위로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
원료탄 전체 중량을 기준으로, 52.21 중량%의 휘발분, 3.85 중량%의 수분, 5.07 중량%의 회분 및 잔부의 고정 탄소(fixed carbon)를 포함하는 원료탄을 준비하였다. 이는, 미리 200 메쉬의 평균 입경을 갖도록 분쇄된 원료탄을 950℃의 환경에서 7분간 가열하여 측정한 값이다. 이때, 열량이 3,500 kcal/kg이었다.
준비된 원료탄을 열분해 챔버로 투입하고, 950℃로 승온된 열분해 가스를 공급하여 원료탄을 열분해하였으며, 열분해 생성물을 냉각 응축하여 응축된 액상의 열분해 생성물을 오일로 수득하고, 응축되지 않은 비응축 가스는 다시 열분해 챔버로 공급하였다. 최종 얻어진 친환경 무연탄을 냉각하여 무연탄을 수득하였다.
이때, 열분해 시간은 5분이었다.
실시예 2
열분해 시간을 6분으로 변경한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 친환경 무연탄을 제조하였다.
실시예 3
열분해 시간을 7분으로 변경한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 친환경 무연탄을 제조하였다.
실시예 4
열분해 시간을 8분으로 변경한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 친환경 무연탄을 제조하였다.
실시예 5
열분해 시간을 9분으로 변경한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 친환경 무연탄을 제조하였다.
실시예 6
열분해 시간을 10분으로 변경한 것 외에는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 친환경 무연탄을 제조하였다.
상기 제조된 무연탄의 휘발분과 열량을 측정하여 하기 표 1에 기록하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
열분해 시간(min) 5min 6min 7min 8min 9min 10min
휘발분(VM) 7.27% 6.05% 4.14% 3.49% 2.75% 2.12%
고정 탄소(%) 83.81% 85.03% 86.94% 87.59% 88.33% 88.96%
열량(kcal/kg) 7,540 7,650 7,820 7,880 7,950 8,000
상기 결과로부터, 본 발명의 친환경 무연탄의 제조방법으로 제조된 친환경 무연탄은 휘발분이 크게 감소하고, 고정 탄소 비율이 증가하며 초기 원료탄 대비 열량도 100% 이상 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (15)

  1. 원료탄을 열분해 챔버로 투입하는 단계(a);
    상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b);
    상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c);
    상기 열분해 생성물을 냉각 응축하는 단계(d);
    상기 (d)단계에서 응축되지 않은 비응축 가스를 승온시키고, 상기 열분해 챔버로 재공급하는 단계(e);
    상기 (d)단계에서 응축된 액상의 열분해 생성물을 오일로 수득하는 단계(f); 및
    상기 (c)단계에서 얻은 열분해 생성물 중 고상의 열분해 생성물을 무연탄으로 수득하는 단계(g)를 포함하고,
    상기 일련의 단계는 연속 공정으로 수행되는 것이고,
    상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b)의 열분해 가스의 온도가 900℃내지 1,000℃이고,
    상기 열분해 챔버에 승온된 열분해 가스를 공급하는 단계(b)의 열분해 가스는 비활성 가스를 포함하고,
    상기 열분해 가스는 산소가 차단된 가스 환경이고,
    상기 열분해 챔버 내에 산소 부피 분율이 0.1vol% 이하이고,
    상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c)는 상기 열분해 가스 이외의 열원이 존재하지 않는 것이고,
    상기 원료탄의 평균 입도가 50 메쉬 내지 300 메쉬이고,
    상기 열분해 가스를 열원으로 하여 원료탄을 열분해함으로써 열분해 생성물을 얻는 단계(c)는 1분 내지 30분 동안 수행되는 것이고,
    상기 (c)단계에서 얻은 열분해 생성물 중 고상의 열분해 생성물을 무연탄으로 수득하는 단계(g)는 상기 무연탄을 냉각시키는 단계를 포함하고,
    상기 무연탄을 냉각시키는 단계는 상기 (d)단계에서 응축되지 않은 비응축 가스를 상기 무연탄과 접촉시키는 단계; 또는 상기 무연탄을 60℃ 이하의 냉수를 포함하는 냉각기로 투입하는 단계를 포함하는 것인
    휘발분이 10wt% 이하인 친환경 무연탄의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 원료탄은 1종 이상의 단일탄을 포함하는 것인 친환경 무연탄의 제조방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 원료탄은 원료탄 전체 중량을 기준으로, 20 중량% 내지 70 중량%의 휘발분, 1 중량% 내지 5중량%의 수분, 1 중량% 내지 10 중량%의 회분 및 잔부의 고정 탄소(fixed carbon)를 포함하는 것인 친환경 무연탄의 제조방법.
  13. 청구항 1에 있어서,
    하기 수학식 1을 만족하는 것인 친환경 무연탄의 제조방법:
    [수학식 1]
    H2/H1≥1.5
    상기 수학식 1에 있어서,
    상기 H2는 상기 수득된 무연탄의 열량이고,
    상기 H1은 상기 원료탄의 열량이다.
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020220070245A 2022-06-09 2022-06-09 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄 KR102489352B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220070245A KR102489352B1 (ko) 2022-06-09 2022-06-09 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220070245A KR102489352B1 (ko) 2022-06-09 2022-06-09 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102489352B1 true KR102489352B1 (ko) 2023-01-18

Family

ID=85106580

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220070245A KR102489352B1 (ko) 2022-06-09 2022-06-09 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102489352B1 (ko)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR870006164A (ko) 1985-12-20 1987-07-09 안병화 코크스제조용 원료탄의 입도조정방법
JPH08325576A (ja) * 1995-06-05 1996-12-10 Mokushitsu Fukugou Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai 炭化方法
KR20090021842A (ko) * 2007-08-28 2009-03-04 대한석탄공사 청정 연료가스 제조용 성형연료
KR20150057513A (ko) * 2013-11-19 2015-05-28 주식회사 대경에스코 Efb 전처리부를 구비한 바이오 오일 제조 장치 및 이를 이용한 바이오 오일 제조 공정
KR20150071246A (ko) * 2013-12-18 2015-06-26 오씨아이 주식회사 석탄의 고품위 처리 시스템 및 석탄의 고품위 처리 방법
KR20170018500A (ko) * 2015-08-10 2017-02-20 박종용 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치
KR20170069366A (ko) * 2015-12-10 2017-06-21 주식회사 포스코 탄재 개질 방법 및 그 장치
KR20190130221A (ko) * 2018-05-04 2019-11-22 주식회사 화인카보텍 화학기상증착법을 이용한 아세틸렌 가스의 분해장치 및 분해방법
KR102206036B1 (ko) * 2020-08-14 2021-01-22 주식회사 웨이스트에너지솔루션 잉여 비응축가스 제어를 위한 열분해 시스템
KR102441715B1 (ko) * 2021-04-30 2022-09-08 주식회사 웨이스트에너지솔루션 열분해 유화방법

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR870006164A (ko) 1985-12-20 1987-07-09 안병화 코크스제조용 원료탄의 입도조정방법
JPH08325576A (ja) * 1995-06-05 1996-12-10 Mokushitsu Fukugou Zairyo Gijutsu Kenkyu Kumiai 炭化方法
KR20090021842A (ko) * 2007-08-28 2009-03-04 대한석탄공사 청정 연료가스 제조용 성형연료
KR20150057513A (ko) * 2013-11-19 2015-05-28 주식회사 대경에스코 Efb 전처리부를 구비한 바이오 오일 제조 장치 및 이를 이용한 바이오 오일 제조 공정
KR20150071246A (ko) * 2013-12-18 2015-06-26 오씨아이 주식회사 석탄의 고품위 처리 시스템 및 석탄의 고품위 처리 방법
KR20170018500A (ko) * 2015-08-10 2017-02-20 박종용 유연탄에서 열분해에 의한 무연탄제조장치
KR20170069366A (ko) * 2015-12-10 2017-06-21 주식회사 포스코 탄재 개질 방법 및 그 장치
KR20190130221A (ko) * 2018-05-04 2019-11-22 주식회사 화인카보텍 화학기상증착법을 이용한 아세틸렌 가스의 분해장치 및 분해방법
KR102206036B1 (ko) * 2020-08-14 2021-01-22 주식회사 웨이스트에너지솔루션 잉여 비응축가스 제어를 위한 열분해 시스템
KR102441715B1 (ko) * 2021-04-30 2022-09-08 주식회사 웨이스트에너지솔루션 열분해 유화방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2525491C2 (ru) Способ и система получения синтез-газа из биомассы карбонизацией
CN102388119B (zh) 生物质炭的制造方法及用于其中的生物质炭的制造装置
EP2829589B1 (en) Method for producing charcoal
AU2016247571B2 (en) Method of and system for producing solid carbon materials
EP2385096B1 (en) Process for biomass torrefaction
EP2082013A2 (de) Verfahren zur erzeugung eines wasserstoffreichen produktgases
US10538433B2 (en) Activated carbon production at biomass-fueled steam/electric power plants
KR101336950B1 (ko) 바이오매스의 고온 가스화 방법 및 이의 시스템
AU2010295138B2 (en) External combustion and internal heating type coal retort furnace
Ma et al. Isoconversional kinetics and characteristics of combustion on hydrothermally treated biomass
CN1031348C (zh) 一种低变质煤的多级回转热解加工方法
US4362532A (en) Production of blast furnace coke via novel briquetting system
WO2020008622A1 (ja) バイオマスを原料とする水素製造方法
CA2318971A1 (en) A method for processing condensed fuel by means of gasification
JP5403027B2 (ja) 木質バイオマスを原料とした高炉操業方法およびコークスの製造方法
KR102489352B1 (ko) 친환경 무연탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 무연탄
KR101326223B1 (ko) 팜 폐기물을 이용한 성형 탄 제조방법
US4259083A (en) Production of metallurgical coke from oxidized caking coal
US3969088A (en) Formcoke process
CN112534026A (zh) 通过用第二生物质进料共研磨加工生物质的方法
KR101269391B1 (ko) 미분연료 및 그 제조 방법
US4288293A (en) Form coke production with recovery of medium BTU gas
KR20090021842A (ko) 청정 연료가스 제조용 성형연료
JP4589226B2 (ja) 燃料用炭化物および燃料ガスの製造方法
CN113801672B (zh) 一种基于二氧化碳保护的内热兰炭炉生产工艺改进方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant