KR20000040400A - 코크스가스중의 나프탈렌 제거장치 - Google Patents

코크스가스중의 나프탈렌 제거장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코크스가스중에 다량 함유되어 있는 나프탈렌이 가스배관에 침적되어 가스배관을 폐쇄시키는 것을 예방할 수 있도록 한 코크스 가스중의 나프탈렌 제거장치에 관한 것으로, 직접식 가스 냉각기의 내측 상부에 설치되어 냉각기내에서 발생하는 물방올을 제거하기 위한 물방올 제거기와, 상기 냉각기의 내측 중앙부에 설치되어 코크스가스 정제중 부산물로 얻어지는 조경유를 투입시켜 나프탈렌 흡수촉진 및 나프탈렌 응축에 의한 냉각기의 막힘현상을 방지하기 위한 분산판과, 상기 분산판의 하부에 설치되어 조경유와 가스와의 접촉효율을 높이기 위한 충전탑과, 침전조의 입측에 설치되어 타르성분 및 나프탈렌을 함유한 조경유성분이 냉각수로부터 타르에 의해 추출해지도록 하는 타르 냉각수 접촉기와, 상기 타르 냉각수 접촉기에 설치되어, 타르를 배관의 원주방향으로 분사시켜 배관내에서 회전력을 일으키도록 하여 난류를 형성시킴으로써 냉각수와 타르와의 접촉효율을 증대시키기 위한 노즐로 이루어져서 된 것이다.

Description

코크스가스중의 나프탈렌 제거장치
본 발명은 코크스가스중에 다량 함유되어 있는 나프탈렌이 가스배관에 침적되어 가스배관을 폐쇄시키는 것을 예방할 수 있도록 한 코크스 가스중의 나프탈렌 제거장치에 관한 것이다.
일반적으로 코크스가스중에는 나프탈렌이 다량 함유되어 있어 이를 제거하지 않으면 가스배관에 침적되어 폐쇄시키는 역할을 하기 때문에 반드시 일정수준 이하로 제거하여야 한다.
나프탈렌은 응축할 때 각종 설비와 배관의 폐쇄를 가져오기 때문에 나프탈렌의 제거는 코크스가스의 정제과정중 중요한 일이다.
종래에는 도 1에서 도시된 바와같이 코크스가스 냉각기(10)에서 냉각수에 냉각되어 응고된 나프탈렌을 타르(13)에 흡수시켜 제거되도록 하고, 여기에서 일부 넘쳐 나오는 타르(13)를 침전조(11)에서 분리하며, 새로운 타르(13)를 보충하는 방법을 사용하였다.
상기 방법의 특징은 단지 냉각되어 응고된 나프탈렌만을 제거하기 때문에 가스 온도를 너무 많이 낮추어 나프탈렌의 응고량이 많게 되면 응고된 나프탈렌의 폐쇄현상 때문에 가스의 온도를 낮추는데 한계가 있다.
이에 따라 냉각기(10) 온도가 높게 관리되어 냉각을 위해 분사된 수분의 비말동반 현상으로 많은 양의 수분이 가스에 첨가되며, 이는 다른 가스 정제 설비의 효율을 저하시키는 요인이 되었다.
또한 낮은 나프탈렌 제거율로부터 초래되는 문제인 나프탈렌 침적에 의한 여러가지 폐쇄 문제를 방지하기 위하여 가스의 온도를 높이게 되는데, 이때에는 가스중 다른 불순물을 제거하는데 여러 가지 문제점을 동반하게 된다.
코크스가스(15)로부터 나프탈렌을 제거하는 또다른 방법은 기름성분에 흡수시켜 제거하는 것인데, 이 흡수유는 재생하여 사용하기도 하고 재생하지 않기도 한다. 다른 공정들은 가스를 냉각시켜 나프탈렌을 제거하거나 고체물질에 흡착시켜 제거하기도 하는 공정들이 있지만 상업적으로 널리 쓰이고 있지 않다.
흡수유의 종류로는 석유계 흡수유와, 석탄계 흡수유를 쓰고 있다. 흡수탑의 형태는 충전탑의 형태가 주고 쓰이며, 흡수유와 가스는 서로 반대 방향으로 흐르게 되다.
이 경우 흡수탑은 두 단계로 나뉘어 운전되며, 하단부에서는 대부분의 흡수유를 재순환시키면서 흡수유 유량이 매우 높기 때문에 대부분의 나프탈렌이 이 단계에서 제거되고, 여기서 일부의 나프탈렌을 함유하고 있는 가스는 상단부로 들어가서 나머지의 나프탈렌이 제거되게 된다.
여기서는 작은 양의 흡수유가 흡수유 재생탑으로부터 공급되며 여기에 공급되는 흡수유는 그 중에 대부분의 나프탈렌이 제거됐기 때문에 미량의 나프탈렌을 제거하기에 적합하다.
따라서 본 발명은 나프탈렌 제거공정에 있어서 흡수유에 의해 흡수되어 제거되도록하는 공정에서의 문제점인 고가의 흡수유 소비를 없애는 동시에 나프탈렌 흡수탑을 따로 두도록 하는 공정상의 복잡성을 해소하며 또한 단지 냉각에 의해 제거되도록 하고 이 때 응축된 나프탈렌은 타르에 의해 흡수되도록 하는 공정에서의 문제점인 낮은 나프탈렌 제거율과 낮은 제거율로 인해 함량이 높은 나프탈렌이 응축되어 배관등을 폐쇄하는 현상을 방지하고자 코크스가스의 온도를 높게 유지함으로써 다른 불순물의 정제효율이 낮아지는 현상을 해결함에 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 갖는 본 발명은 직접식 가스 냉각기의 내측 상부에 설치되어 냉각기내에서 발생하는 물방올을 제거하기 위한 물방올 제거기와, 상기 냉각기의 내측 중앙부에 설치되어 코크스가스 정제중 부산물로 얻어지는 조경유를 투입시켜 나프탈렌 흡수촉진 및 나프탈렌 응축에 의한 냉각기의 막힘현상을 방지하기 위한 분산판과, 상기 분산판의 하부에 설치되어 조경유와 가스와의 접촉효율을 높이기 위한 충전탑과, 침전조의 입측에 설치되어 타르성분 및 나프탈렌을 함유한 조경유성분이 냉각수로부터 타르에 의해 추출해지도록 하는 타르 냉각수 접촉기와, 상기 타르 냉각수 접촉기에 설치되어, 타르를 배관의 원주방향으로 분사시켜 배관내에서 회전력을 일으키도록 하여 난류를 형성시킴으로써 냉각수와 타르와의 접촉효율을 증대시키기 위한 노즐로 이루어진 구성을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 타르에 의해 나프탈렌 제거장치 구성도,
도 2는 본 발명의 타르에 의해 나프탈렌 제거장치 개념도,
도 3은 본 발명에서 사용되는 코크스 가스 냉각기의 구성도
도 4는 본 발명의 타르 노즐 위치도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호설명]
10 : 냉각기 11 : 침전조
12 : 냉각탑 13 : 타르
14 : 조경유 15 : 코크스 가스
16 : 타르 냉각수 접촉기 17 : 분산판
18 : 충전탑 10 : 냉각수, 조경유, 나프탈렌 혼합물
20 : 물방울 제거기 21 : 노즐
본 발명은 직접식 가스 냉각기(10) 상부에서 코크스가스(15)를 물과 직접 접촉시켜 냉각시키고, 냉각기(10) 중간부에 조경유{14) 투입 및 분산판(17)을 설치하고 여기에 코크스가스 정제중 부산물로 얻어지는 조경유를 투입시켜 나프탈렌 흡수촉진 및 나프탈렌 응축에 의한 냉각기(10) 막힘현상을 방지한다.
가스 냉각기(10)의 기본 형태는 공탑에 물을 분사하는 형태지만 조경유(14)와 가스와의 접촉효율을 높이기 위해 조경유 분산판(17)의 바로 밑에는 충전탑(18)부분을 둔다.
냉각시 침적됨과 동시에 냉각수중에 존재하는 조경유(14)에 의해 용해된 상태로 존재하게 되는 나프탈렌 및 각종 타르 성분들을 제거하기 위하여 타르성분 및 나프탈렌을 함유한 조경유 성분이 냉각수로부터 타르에 의해 추출해지도록 하는 타르 냉각수 접촉기(16)를 둔다.
상기 타르 냉각수 접촉기(16)의 형태는 냉각수가 흘러 빠져나오는 배관에 냉각수 배관보다 단면적이 2배가량 큰배관을 연결하고, 이 지점으로부터 타르를 투입하여 타르와 냉각수가 충분히 섞여 나프탈렌 및 나프탈렌을 함유한 조경유 성분이 타르에 의해 흡수되도록 한다.
타르 냉각수 접촉기(16)에 들어가는 타르 및 냉각수의 온도는 타르의 유동성이 충분히 유지될 수 있는 온도인 50℃정도가 되도록 한다.
침전조(11)에서는 타르와 냉각수를 분리하고 분리된 타르는 타르탱크로 보내고 냉각수는 냉각탑(12)에서 냉각하여 가스냉각기에 재순환시킨다.
상기 냉각기(10)에 투입되는 조경유(14) 유량은 충분히 사용하여 타르의 유동성을 충분히 유지시킬 수 있도록 하고, 또한 냉각수 중에 미량으로 섞여나가는 타르가 배관내에 침전되어 배관을 폐쇄시키는 것을 방지하도록 한다.
또한 조경유(14)의 사용으로 인해 나프탈렌이 응고되어 배관등의 폐쇄현상을 막아주기 때문에 가스의 온도를 가능한한 많이 낮출 수 있게 해주고, 이따라 나프탈렌의 흡수효율 극대화 해주는 상승작용을 하는 효과를 가져온다.
나프탈렌 흡수에 사용하는 타르는 고온의 코크스가스가 일차적으로 80℃정도로 냉각될 때 생기는 응축수와 타르를 분리하는 침전조로부터 일부를 사용한다.
냉각수 배관에 투입하는 방법은 타르를 노즐(21)을 통해 배관의 원주방향으로 분사시켜 배관내에서 회전력을 일으키도록 하여 난류를 형성시킴으로써 냉각수와 타르와의 접촉효율을 증대시킨다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 설명하면 다음과 같다.
[실시예]
유량이 약 30000N㎥/h인 코크스 가스를 직경 3m, 총 높이 26m인 가스 냉각기에 통과시키고, 냉각수 유량을 약 300㎥/h로 한 경우에 가스냉각기로 들어가는 가스온도가 80℃정도에서 배출되는 가스온도가 22℃까지 냉각되었으며, 들어가는 냉각수 온도는 18℃정도에서 50℃정도까지 상승되었다.
이때 조경유 투입량은 300L/h이었고, 투입위치는 지상으로부터 약 10m위치로 했다. 이 경우 가스냉각기로 들어가는 가스중 나프탈렌 함량은 1g/N㎥정도에서 0.01g/N㎥정도까지 감소되었다.
또한 상기 사용된 타르의 유량은 30㎥/h이었고, 타르와 냉각수와의 접촉거리는 10m정도였다. 조경유의 사용량은 1㎥/h정도였다.
이와같은 본 발명은 나프탈은 가스가 냉각되면서 응축되며 이 응축된 나프탈렌은 곧바로 냉각되면서 같이 응축된 타르 및 냉각수중에 혼입시키는 조경유 성분이 녹아버리기 때문에 흡수효율을 종래의 공정보다 탁월하게 상승시킬 수 있다.
또한 타르 냉각기의 접촉효율을 매우 상승시킨 타르냉각수 접촉기를 두었기 때문에 종래의 방법에서 사용하는 냉각기 하단부에 타르 냉각수 접촉단을 전부 냉각단으로 사용할 수 있어서 가스의 냉각효율도 크게 향상시킬 수 있다.
이와같은 잇점은 이후 공정에서 나프탈렌 응축에 의한 막힘현상을 해결하여 주기 때문에 가스온도를 얼마든지 낮출 수가 있고, 후단에 황화수소, 암모니아, 조경유 성분을 제거하는 흡수탑에서의 흡수효율을 극대화 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명은 코크스가스를 직접 냉각수와 접촉시켜 냉각시키고, 냉각수 중에 부산물로 발생하는 조경유를 혼입시켜 각종 배관등의 막힘현상을 방지하고, 가스 온도를 가능한 많이 낮출 수 있도록 함으로써 나프탈렌 흡수효율을 탁월하게 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 직접식 가스 냉각기(10)의 내측 상부에 설치되어 냉각기(10)내에서 발생하는 물방올을 제거하기 위한 물방울 제거기(20)와, 상기 냉각기(10)의 내측 중앙부에 설치되어 코크스가스 정제중 부산물로 얻어지는 조경유를 투입시켜 나프탈렌 흡수촉진 및 나프탈렌 응축에 의한 냉각기(10) 막힘현상을 방지하기 위한 분산판(17)과, 상기 분산판(17)의 하부에 설치되어 조경유(14)와 가스와의 접촉효율을 높이기 위한 충전탑(18)과, 침전조(11)의 입측에 설치되어 타르성분 및 나프탈렌을 함유한 조경유(14)성분이 냉각수로부터 타르에 의해 추출해지도록 하는 타르 냉각수 접촉기(16)와, 상기 타르 냉각수 접촉기(16)에 설치되어, 타르를 배관의 원주방향으로 분사시켜 배관내에서 회전력을 일으키도록 하여 난류를 형성시킴으로써 냉각수와 타르와의 접촉효율을 증대시키기 위한 노즐(21)로 이루어진 구성을 포함함을 특징으로 하는 코크스가스중의 나프탈렌 제거장치.
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