KR20020052062A

KR20020052062A - 코크스 오븐가스 이송배관상에서 발생하는 에멀션상혼합물의 유수분리장치

Info

Publication number: KR20020052062A
Application number: KR1020000081244A
Authority: KR
Inventors: 박대규; 임춘성; 손진삼
Original assignee: 신현준; 재단법인 포항산업과학연구원; 홍상복; 포스코신기술연구조합
Priority date: 2000-12-23
Filing date: 2000-12-23
Publication date: 2002-07-02
Also published as: KR100384448B1

Abstract

본 발명은 코크스 오븐가스(COG) 이송배관상에서 발생하는 에멀션상 혼합물의 유수분리장치에 관한 것으로서,

제철소의 코크스 오븐가스(COG)를 이송하는 경우에 발생되면서 응축수와 부스터 윤활유 및 타르(tar) 등의 불순물을 포함하는 에멀션상 혼합물을 처리하여, 물과 기름 그리고 슬러지로 분리하는 유수분리장치를 제공함에 있어서,

특히 종래의 비중차 유수분리탱크 및 충진필터층의 통과를 이용한 유수분리기를 연결 사용하면서, 처리 혼합물의 온도를 스팀히터를 이용하여 일정하게 유지시킴으로써, 에멀션상 혼합물의 유수분리 효율을 크게 증진시킬수 있는 효과를 제공한다.

Description

코크스 오븐가스 이송배관상에서 발생하는 에멀션상 혼합물의 유수분리장치{Oil-water separator for emulsion type waste mixture from COG pipe line}

본 발명은 코크스 오븐가스(COG) 이송배관상에서 발생하는 에멀션상 혼합물의 유수분리장치, 보다 상세하게는 제철소 코크스공장에서 생성되는 다량의 수소와 메탄, 그리고 일산화탄소를 각각 약 56.4%, 26.6%, 8.4%정도 함유하는 고발열량 가스인 코크스 오븐가스(COG: Coke Oven Gas)를 장거리 또는 반응로체 상부위치로 이송하는 경우, 부스터(booster)에 의한 승압과정에서 배관 내에 발생되는 응축수와 부스터 윤활유 및 COG중 함유된 타르(tar)등의 불순물로 인해 생성되는 에멀션상혼합물을 처리하여 물과 기름 그리고 슬러지로 분리하는 유수분리장치에 관한 것이다.

특히 본 발명은 종래의 비중차 유수분리탱크 및 충진필터층의 통과를 이용한 유수분리기를 연결 사용하면서 처리응축물 층의 온도를 스팀히터를 이용하여 일정하게 유지시킴으로써, 유수분리 효율을 증진시키는 유수분리장치에 관한 것이다.

제철공정에 있어서 용광로에서 제련반응을 통해 생산한 용선은 약 4%이상의 탄소(C)와 더불어 불순물로서 P, S, Si등의 불순원소를 함유하게 되는 바, 고급강의 제조를 위해서는 이들 원소를 제거하는 전로 제강공정을 통해 정련공정을 필수적으로 거치게 된다.

제강공정에 있어서 용선원료중 함유하는 불순물들의 제거를 위해 생석회를 사용하게 되는데, 생석회의 공급원으로서 제철소는 다수의 석회소성로를 보유하고 있다. 제철소 석회소성로의 석회소성 열원으로는 중유 등 여러가지가 사용될 수 있는데, 제철소 코크스공장의 부생가스인 COG가 경제적인 측면을 고려하여 많이 활용되고 있다.

COG가스는 약 10%의 수분을 함유하는 석탄을 코크스화(coking)하는 코크스오븐로의 부생가스로서 다량의 수분을 함유하고 있으며, 또한 코크스공장에서 석회소성공장까지 장거리 이송 후 연료로의 사용을 위해 버너(burner)로 취입하기 위하여 부스터(booster)를 이용하여 승압하게 된다.

즉, 석회소성공장의 경우 코크스공장에서 공급된 COG 가스의 압력은 약 0.04 Kg/cm²(300~400mmAq)로 매우 낮은 압력인데, 이를 높이 약 37m의 석회소성로 상단버너(burner)로 이송하고 석회석 소성로 조업압력으로 공급하여 연소시켜야 하므로, 부스터를 사용하여 약 1.7 Kg/cm²까지 압축 승압하여 공급하게 된다.

이러한 COG의 압축 승압과정에서 COG는 부스터 내부의 윤활과 실링(sealing)용으로 사용되는 부스터 윤활유와 접촉하게 되는데, 윤활유는 비중 0.872인 광물유를 주성분으로 하는 물질로서 동점도가 40℃에서 80.53 센티 스톡스인 성질을 갖는다. 이들 윤활유는 COG의 압축 승압 과정에서 COG중에 함유된 수분 및 타르 등과 함께 부스터 내에서 고속회전하면서 혼합되어 에멀션 상태의 응축물을 생성하게 된다.

상기와 같이 발생된 응축물은 부스터의 드레인 콕(drain cock)을 통해 배출되거나, COG 배관을 타고 COG와 함께 석회소성로 상단 버너 위치까지 압송되는 과정에서 배관 내에 체류하게 되는데, 이들은 COG 버너 직전의 드레인 밸브를 통해 배출되거나 오토 트랩(auto trap)에 의해 연속적으로 배출되어 이들의 회수 덕트(duct) 또는 배관라인을 통해 집수조 피트(pit)로 모아지게 되며, 현재까지는 비중차 유수분리기를 이용하여 분리기름은 소각장에서 소각처리되고 분리수는 폐수처리장에서 폐수처리되는 방식으로 처리되고 있다.

그러나 상기와 같은 현재의 방식에 의할 때, 이들 에멀션상 혼합물은 비중차 유수분리기에서 적절하게 유수분리되지 못하는 바, 다량의 수분을 함유한 분리기름이 소각로에 의하여 소각처리되는 경우, 수분에 의한 불연소로 인하여 소각로의 조업 지장을 초래하는 문제점이 발생하게 되고, 분리수의 폐수처리장에서의 처리 또한 잔류기름에 의한 미생물처리설비의 장해 발생 등으로 조업 곤란 및 환경공해 발생이라는 문제점을 야기하였다.

통상적으로 상기와 같은 물과 기름 및 슬러지의 혼합물을 분리하기 위한 방법으로는 혼합물들 사이의 비중차를 이용한 방법과 비중차를 고려한 부력을 이용하는 방법, 원심력을 이용하는 방법, 그리고 필터에 의한 여과방법 등이 사용되고 있는데, 이들 방법들 중 가장 일반적으로 사용되고 있는 방법은 비중차와 부력의 차이를 이용한 방법이다.

종래의 비중차를 이용한 방법은 도 1에 나타낸 바와 같이 대용량의 유수분리탱크(20)에 다량의 기름을 함유한 유수 혼합물을 저장한 상태로 장시간 정체시킴으로써 비중차를 이용하여 분리하는 방법인데, 혼합물의 성상에 따라 분리효율이 다르며, 분리시간 또한 장시간이 소요되고, 설비규모 또한 커지는 문제점을 안고 있다.

한편 종래의 부력을 이용한 유수분리방법은 소량의 기름을 함유하는 유수 혼합물 중에서 기름을 분리 제거하고자 하는 경우에 사용되는 방법으로서, 기름함유물질이 저장된 저장조내에 물결형상으로 형성된 판을 여러겹으로 쌓아 팩(pack)을 형성한 다음 수평 또는 수직으로 설치하여, 넓은 표면적을 갖는 팩 사이에 존재하는 혼합물 중의 기름이 비중차에 의해 분리되도록 하는 방법이다. 이 방법의 기본원리는 스토크의 법칙(Stoke's Law)에 기반을 두고 있다.

보다 상세하게 보면, 수평상태로 설치된 물결형 팩 사이로 유수 혼합물이 통과하는 과정에서, 물속에 섞여 있는 소량의 미세한 기름방울은 물결모양의 판상 팩에 부딪치면서 분리되어 비중차에 의해 기름층은 상부층으로 부상하게 되고, 부상된 기름들은 서로 합쳐치고 더욱 큰 부력을 갖게 되면서 물결모양 판상 팩의 상부에 뚫린 구멍을 통해 수면위로 부상하게 되어 유수가 분리되게 된다. 상기와 같은 형태의 유수분리방법은 미량의 기름이 오염된 상황에서 이를 분리 제거하기 위하여 적용되는 방법으로서, 관련 선행 기술로서 대한민국 특허 제119390호 '이피에스(EPS) 유수분리기'가 제안된 바 있다.

그러나 상기의 이피에스(EPS) 유수분리기를 이용한 부력에 의한 유수분리방식을 다량의 기름과 타르(tar)성분을 함유한 제철소의 COG 부스터 응축물과 같은 혼합물에 적용하는 경우에는, 물결모양 판 팩상의 판 마루에 있는 구멍을 통해 슬러지류가 분리되지 못하고 누적되어 막히는 문제점이 발생하게 된다.

또 다른 방법으로서 에멀션상 분해약품을 사용하여 1차 에멀션상을 깨뜨린 후 유수분리하는 방법이 사용되고 있으나, 이러한 방법의 적용을 위하여는 별도의 추가설비 및 조업방법이 필요한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 제철소의 코크스 오븐가스(COG)를 이송하는 경우에 발생되면서 응축수와 부스터 윤활유 및 타르(tar) 등의 불순물을 포함하는 에멀션상 혼합물을 처리하여, 물과 기름 그리고 슬러지로 분리하는 유수분리장치를 제공하는 것으로서, 특히 종래의 비중차 유수분리탱크 및 충진필터층의 통과를 이용한 유수분리기를 연결 사용하면서 처리 혼합물의 온도를 스팀히터를 이용하여 일정하게 유지시킴으로써 유수분리 효율을 증진시킬수 있는 유수분리장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 비중차 유수분리장치의 구성도,

도 2는 종래의 물결형 휠러펙을 이용한 유수분리기의 단면 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 벨트오일스키머형 기름제거장치가 부착된 스팀가열형 유수분리조를 구비한 유수분리장치의 구성도,

도 4는 본 발명에 의한 벨트오일스키머형 기름제거장치가 부착된 스팀가열형 유수분리조 및 휠러펙형 유수분리기를 구비한 유수분리장치의 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10: 집수조 피트11: 에멀션상 혼합물

12: 이송펌프13: 이송배관

15: 집수조 레벨센서20: 1차 유수분리조

21: 농축 기름층22: 분리수층

23: 분리수 배출라인24: 분리기름 배출라인

25: 벨트오일스키머25a: 오일스키머벨트

26,36,63 : 스팀히터27: 슬러지 배출라인

28: 분리수 오버플로우 배출관30: 분리기름 저장조

33: 분리기름 배출라인34: 분리수 리턴(return)라인

40: 분리수 저장조41: 기름 리턴라인

42: 분리수 배출라인50: 2차 휠러팩형 유수분리기

51: 분리기름 배출배관52: 원심분리관

53: 전처리조 54: 제1 휠러팩 유수분리조

55: 휠러팩(filler pack) 56: 부상분리기름 배출구

57: 제2 휠러팩 유수분리조58: 제3 유수분리조

59: 슬러지 배출관60: 분리수 배출배관

61: 분리수 오버플로우 배관62: 유흡착제층

65: 기름층 재분리조80: 제어반

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, COG 이송배관상에서 발생하는 에멀션상의 기름-물-슬러리 혼합물(11)을 수집하는 집수조 피트(10)와, 상기 집수조 피트(10)에 모인 에멀션상 혼합물(11)을 이송펌프(12)와 이송배관(13)을 통해 이송받아 저장한 후 비중차로 유수를 분리하는 1차 유수분리조(20)와, 상기 비중차 유수분리조(20)의 상부로 부상하여 분리기름 배출라인(24)을 통해 배출된 기름을 저장하는 분리기름 저장조(30)와, 상기 비중차 유수분리조(20)의 하부로 가라앉아 분리수 배출라인(23)을 통해 배출된 분리수를 저장하는 분리수 저장조(40)를 포함하는 구성을 갖는 유수분리장치에 있어서,

상기 1차 유수분리조(20)의 상부에 부상한 기름을 연속적으로 분리 제거하여, 분리기름 배출라인(24)을 통해 상기 분리기름 저장조(30)로 이송하는 벨트오일스키머(25)와;

상기 1차 유수분리조(20)의 오버플로우 배출관(28)을 통해 배출된 분리수를 분리수 배출라인(23)을 통해 이송받아, 분리수 중의 잔여 기름을 분리 제거하여 상기 분리기름 저장조(30)로 이송하고, 기름이 제거된 분리수를 상기 분리수 저장조(40)로 이송하는 2차 휠러팩형 유수분리기(50)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 2차 휠러팩형 유수분리기(50)는 상기 분리수 배출라인(23)으로부터 분리수를 이송받아 저장하면서 스팀히터(63)를 이용하여 가열하는 전처리조(53)와;

상기 전처리조(53)의 다음 단계에 위치하면서, 여러겹으로 배열된 휠러팩(55)에 의해 분리수 중의 잔여 기름을 분리시키는 제1 휠러팩 유수분리조(54)와;

상기 제1 휠러팩 유수분리조(54)의 다음 단계에 위치하면서, 상기 제1 휠러팩 유수분리조(54)보다 더욱 좁은 간극을 갖도록 배열된 휠러팩(55)에 의해 분리수 중의 잔여 기름을 재차 분리시키는 제2 휠러팩 유수분리조(57)와;

상기 제2 휠러팩 유수분리조(57)의 다음 단계에 위치하면서, 유흡착제층(62)을 구비하여 잔여 기름을 재차 제거한 후 분리수를 상기 분리수 저장조(40)으로 이송하는 제3 유수분리조(58)와;

상기의 각 분리조를 거치는 동안 부상한 기름을 모아 기름층 재분리조(65)를 통해 상기 분리기름 저장조(30)로 이송하는 부상분리기름 배출구(56)와;

상기의 각 분리조에서 가라앉은 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관(59)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 1차 유수분리조(20)와 분리기름 저장조(30), 2차 휠러팩형 유수분리기(50)의 전처리조(53)에는 스팀히터(26)(36)(63)를 각각 설치하고, 온도센서와 제어반(80)에 의해 저장된 분리수의 온도를 40~60℃의 온도로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 집수조 피트(10)에는 제어반(80)과 연결된 레벨센서(15)를 설치하여, 수위가 하이(high)에 도달한 것으로 감지되면 자동으로 이송펌프(12)가 작동하여 저장된 에멀션상 혼합물(11)을 상기 1차 유수분리조(20)로이송하고, 수위가 로우(low)에 도달한 것으로 감지되면 상기 이송펌프(12)의 가동이 중단되어 자동으로 유수분리동작이 제어되는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 종래의 비중차 유수분리장치의 구성도로서, 종래에 제철소 COG 부스터 응축물을 처리하기 위하여 사용되었던 비중차를 이용한 유수분리장치의 구조를 도시하고 있다.

도 2는 종래의 물결형 휠러펙을 이용한 유수분리기의 단면 구성도로서, 미량의 기름을 함유한 혼합물 중에서 기름을 제거하기 위하여 물결형 판 팩을 사용하는 상용화 유수분리기의 구조를 개략적으로 도시하고 있다.

도 3은 본 발명에 의한 벨트오일스키머형 기름제거장치가 부착된 스팀가열형 유수분리조를 구비한 유수분리장치의 구성도로서, 비중차 유수분리조에서 계절적인 요인과 무관하게 기름과 물의 분리효율을 일정하게 조정할 수 있도록 하기 위한 스팀히터와, 부상한 기름을 일정하게 분리하기 위한 벨트오일스키머(belt oil skimmer)를 구비하는 구성을 갖는 본 발명에 의한 유수분리장치를 도시하고 있다.

도 4는 본 발명에 의한 벨트오일스키머형 기름제거장치가 부착된 스팀가열형 유수분리조 및 휠러펙형 유수분리기를 구비한 유수분리장치의 구성도로서, 상기 도 3에 도시된 구성을 갖는 유수분리장치에서 기름분리 효율을 더욱 높여 분리수 중의 기름 함유량을 공업용수 관리수준까지 낮추기 위한 본 발명의 전체 구성을 도시하고 있다. 즉, 도 4는 1차 유수분리조에서 배출된 분리수를 상기 물결형 판 팩을 사용하는 상용화 유수분리기를 보다 개선시킨 2차 휠러팩형 유수분리기로 이송하여 2차 유수분리를 실시함으로써 유수분리효율을 더욱 향상시키도록 구성된 본 발명의 유수분리장치를 도시하고 있다.

본 발명의 실시예에서 사용된 COG의 조성과 단위장치의 운전조건은 다음과 같다.

제철소 석회소성로의 연료로서 사용되는 코크스 오븐가스(COG)에는 장거리 이송을 위한 승압 및 이송과정에서 발생되는 타르(tar), 수분, BTX(벤젠/톨루엔/크실렌) 등과, 주성분이 광물유(mineral oil)인 부스터 윤활유의 농축물이 에멀션상으로 혼합된 혼합물이 함유되게 되는데, 이러한 혼합물은 복합환경 오염물질로서 90% 이상이 수분으로 이루어져 있다.

상기와 같은 COG의 조성은 다음의 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같다.

주요 가스조성, vol. %	공급압력mmAq
CO	공급압력mmAq	H₂	CO₂	O₂	CH₄	C_mH_n	N₂
8.4	56.4	3.1	0.3	26.6	2.9	2.3	400

미량 함유성분 g/m³
H₂S	B.T.X.	NH₃	HCN	Naphthalene	Tar	Water
5.85~6.98	4.29~10.11	0.19~0.77	0.35~1.42	0.05~0.17	7.3~69	포화상태

또한, 부스터 윤활유의 성질은 다음과 같다.

- 비중: 0.8719 at 15/5℃ :

- 동점도: 80.53 cSt at 40℃ / 10.61 cSt at 100℃

- 인화점: 238℃

본 발명이 적용되는 제철소의 샤프트형 석회소성로 설비현황 및 운전조건은 다음과 같다.

- 용량: 300T/D 생석회 생산

- 원료: 석회석 / 입도: 10~30mm

- COG 소모량: 1800 m³/hr ×2대(조업) / 1800 m³/hr ×1대(대기)

- 부스팅(boosting) 압력: 0.04 Kg/cm²→1.5~1.8 Kg/cm²

이상과 같은 운전조건하에서 정상조업중 부스터 윤활유의 1일 소모량은 약 20~30 리터로서, 에멀션상 혼합물인 환경오염물질의 배출량은 1일당 약 400~500 리터에 달하게 된다. 이러한 다량의 환경오염물질인 폐오일의 처리에 있어서 수분을 분리처리하게 되면 처리비용이 소요되는 환경오염원 발생을 수분기준으로 70~80%이상 감소시킬 수 있는 경제적, 환경적인 잇점을 얻을 수 있다.

상기와 같은 이유로 종래에는 제철소의 COG 이송시에 발생하는 에멀션상 혼합물을 전술한 바와 같이 도 1에 도시된 비중차 유수분리장치를 적용하여 유수분리를 하고자 하였으나, 이러한 방식을 사용하는 경우 분리시간이 장시간 소요되고, 분리수와 분리기름의 분리효율이 매우 낮기 때문에, 분리 처리 후에도 분리수중의 기름 함량이 약 100ppm이상이 되어 제철소 배수종말처리장에서의 처리가 불가능하였다. 또한, 분리기름층도 배수 또는 기름분리배출과정에서 와류에 의해 다시 섞이기 때문에 환경오염물질의 부피감소 효과는 일정한 제한을 가질 수 밖에 없었다.

본 발명에서는 상기와 같은 사항을 개선하여 도 3에 도시된 바와 같이 비중차 유수분리기의 구조를 바꾸었다. 즉, 계절적인 변화를 극복하면서 유수분리 효율의 증대시키기 위해 스팀히터(26)를 1차 유수분리조(20) 하단부에 설치하고 외부는 단열 처리하였다. 그리고, 집수조 피트(10) 내의 혼합물(11)을 1차 유수분리기(20)로 이송펌프(12)를 사용하여 이송배관(13)을 통해 펌핑 이송한 후 상기의 스팀히터(26)을 이용하여 40℃이상으로 유지하였다. 그 결과 약 20℃의 온도에서 층분리가 이뤄지는데 소요되었던 시간이 40℃이상에서는 1/5이상으로 단축됨을 확인할 수 있었다.

그리고, 분리기름 배출과정에서의 와류생성에 따른 분리효율저하 문제를 보완하기 위해 벨트오일스키머(25)를 상기 1차 유수분리조(20) 상단에 설치하여, 분리된 기름층을 오일스키머벨트(25a)로 걷어올리고 오일스키머벨트(25a)에 묻은 기름을 철판끌게를 이용 분리한 후, 별도의 분리기름 배출라인(24)을 통해 분리기름 저장조(30)로 배출함으로써, 배출과정에서의 와류에 의한 분리층의 재혼합을 막을 수 있게 하였다.

또한, 분리수에 대해서는 상기 1차 유수분리조(20)의 외벽에 바닥까지 분리수의 배출을 위한 분리수 오버플로우(overflow) 배출관(28)을 별도로 설치하여, 수위에 따라 소량씩 배출되도록함으로써, 급속한 배출에 따른 와류발생 없이 분리효율을 높일 수 있도록 하였다.

1차 유수분리조(20) 바닥 부위의 슬러지의 배출을 원활하게 하기위해 일정주기로 슬러지 배출라인(27)을 통해 1차 유수분리조 내의 모든 내용물을 상기 집수조 피트(10)로 배출하도록 처리함으로써 기름 및 분리수의 청정도를 높일 수 있도록하였다.

한편, 분리기름 저장조(30) 또한 스팀히터(36)를 부착하여 내부 온도를 40~60℃로 유지함으로써, 잔류하는 미량의 함유수분이 용이하게 분리될 수 있도록 하였으며, 바닥에 체류하는 분리수를 일정주기로 배출하여 집수조 피트(10)로 배출시킴으로써 1차적으로 약 60%이상의 응축수를 제거할 수 있었다.

상기 1차 유수분리조(20)의 분리수 오버플로우 배출관(28)로부터 분리수를 이송받는 분리수 저장조(40)는 분리수의 수위가 어느 일정위치에 올 때 배수시키는 구조를 가지고 있고, 배수종말처리장으로 분리수를 보내기 전 저장하는 역할을 하는데, 장시간의 체류과정에서 잔존하는 기름성분을 상층부에서 분리시키면서, 이렇게 분리된 기름층을 집수조 피트(10)를 거쳐 재처리될 수 있도록 이송시키는 기름 리턴라인(41)을 구비하고 있다.

그런데, 상기한 바와 같은 장치의 구성으로도 도 1에 도시된 종래의 유수분리장치보다는 양호한 분리수 중 기름함유량 변화를 나타내었으나, 처리를 거친 분리수 중의 기름함량이 평균 300ppm이상의 높은 수치를 나타내기 때문에 일반 오수기준치(15ppm미만)를 크게 초과하는 문제점이 여전히 있었고, 이로인해 이러한 구성의 장치만을 거쳐 배수종말처리장으로 분리수를 재처리없이 그대로 보내기는 여전히 곤란하였다.

이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같은 구성을 최종적인 구성으로서 제안하게 되었다.

이하, 상기에서 언급한 바와 같이 약 10%정도의 기름성분 및 불순물을 함유한 환경오염물질인 에멀션상 기름혼합 폐용액으로부터 함유된 수분중 70%이상의 수분을 분리하여 10~20%의 수분을 함유한 에멀션상으로 농축할 수 있으며, 분리수중 기름함량을 5ppm이하로 정제할 수 있는, 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 유수분리장치에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 도 3의 구성에 도 2에 도시된 휠러팩 충진형 유수분리기를 추가 설치한 형태를 최종적인 구성으로 하였으며, 이러한 구성은 도 4에 도시된 바와 같다. 또한, 휠러펙 충진형 유수분리기의 전처리조에 일반적으로 사용되는 원심분리관 대신에 스팀히터를 설치하여 분리수중 기름함량을 5ppm 이하까지 낮출 수 있었다.

본 발명에서 2차 휠러팩형 유수분리기(50)로 채택된 휠러팩 충진형 유수분리기는 통상적인 유수분리기와는 달리 전처리조(53)에서 공기압송방식에 의한 고속원심력을 이용한 기름부상효과 대신 스팀히터(63)를 이용한 40℃이상의 온도조건의 설정과 저유속조건을 이용하여, 슬러지류는 비중차에 의하여 바닥으로 가라앉게 하고 기름은 표면으로 부상시키는 구조로 되어 있다.

다음 단계로 휠러 유수분리판 팩으로 구성되는 2단의 유수분리조를 거치게 되는데, 제1 휠러팩 유수분리조(54)는 약 12~16mm의 간극으로 휠러 유수분리판을 여러겹으로 쌓아 1차 유수분리한 후 정체층을 거치게 하였고, 다음 단계에서는 약 8mm의 간극으로 휠러 유수분리판을 보다 촘촘하게 쌓아 2차 유수분리하고 다시 정체층을 거치는 구조로 구성하였다. 그 다음 상기의 2단의 유수분리층을 거쳐나온 분리수는 다시 유흡착제층(62)을 거쳐 배출시켜 완벽한 유수분리가 이뤄지도록 하였다.

상기와 같이 전처리조(53), 2단의 휠러팩 유수분리조(54)(57), 2차 정체층 그리고 폴리프로필렌 재질의 유흡착제층(62)이 설치된 제3 유수분리조(58)로 구성된 2차 휠러팩형 유수분리기(50)를 거쳐나온 분리수는, 분리수 배출배관(60)을 통해 분리수 저장조(40)로 공급되고, 여기서 장시간 체류하면서 다시 한번 비중차에 의해 기름층이 상부층으로 부상 분리되어 집수조 피트(10)로 배출될 수 있도록 하였다.

스팀히터(63)에 의해 일정한 온도로 유지되는 전처리조(53)와 2단의 유수분리조(54)(57)의 상부층에 부상한 기름층은, 분리수의 흐름방향 상단에 설치된 부상분리 기름배출구(56)를 통해 기름층 재분리조(65)로 모이게 되고, 이곳에 체류하는 동안 다시 비중차에 의하여 다시 한번 분리가 일어나게 되며, 그 후 분리수는 집진수 피트(10)로 배수되고 기름층은 분리기름 저장조(30)로 배출되게 된다.

분리기름 저장조(30)는 2칸으로 구성되는데, 벨트오일스키머(25)와 2차 휠러팩형 유수분리기(50)로부터 배출되는 기름이 공급되어 저장되는 칸과, 이 칸이 충만하게 된 후 칸막이를 넘친 액으로 채워지는 또 다른 칸으로 구성된다. 상기 분리기름 저장조(30)의 첫번째 칸에는 스팀히터(36)를 설치하고, 자동으로 약 40~60℃의 일정한 온도조건으로 유지되도록 제어함으로써, 벨트오일스키머(25) 및 2차 휠러팩형 유수분리기(50)로부터 분리된 기름중에 함유된 미량의 수분을 다시 한번 비중차에 의해 분리되게 하였으며, 상층부 기름층은 칸막이를 넘어 기름층 칸으로 이동하여 최종적으로 배출처리되도록 구성하였다.

한편, 집수조 피트(10)상에는 수위를 측정하기 위한 레벨센서(15)를 설치하였는데, 수위가 하이(high)위치에 도달하면 자동으로 이송펌프(12)가 작동하여 포집된 에멀션상 혼합물(11)을 1차 유수분리조(20)로 이송배관(13)을 통해 이송하도록 하였으며, 수위가 로우(low)위치로 낮아지면 이송펌프(12)의 가동이 중단되도록 제어반(80)을 구성함과 동시에, 벨트오일스키머(25)도 집수조 피트(10)의 레벨센서(15)의 작동조건에 따라 제어되도록 구성함으로써, 완전 자동으로 연속적인 유수분리를 수행할 수 있도록 구성하였다. 집수조 피트(10)의 레벌센서(15)의 하이/로우 위치는 조업시험을 통해 발생 폐기름을 정상상태하에서 처리할 수 있는 적정조건으로 설정할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기한 바와 같이 1차 유수분리조(20)와 2차 휠러팩형 유수분리기(50)의 온도를 일정하게 유지함으로써 유수분리기능을 증대시키기 위하여 분리조 및 저장조 내에 스팀히터(26)(36)(63)를 설치하였는데, 스팀히터(26)(36)(63)에 의한 가열 도중 저장된 혼합물의 온도를 서머커플 센서로 연속적으로 측정하여 온도제어기(26a)(63a)상의 설정치와 비교하여 일정온도로 제어되도록 제어시스템을 구성하였으며, 외부에서 저장된 혼합물 용액의 온도를 확인할 수 있도록 온도지시계를 설치하여 설정치와의 편차를 확인 조정할 수 있도록 구성하였다.

이와 같은 본 발명 코크스 오븐가스 이송배관상에서 발생하는 에멀션상 혼합물의 유수분리장치는, 제철소의 코크스 오븐가스(COG)를 이송하는 경우에 발생되면서 응축수와 부스터 윤활유 및 타르(tar) 등의 불순물을 포함하는 에멀션상 혼합물을 처리하여, 물과 기름 그리고 슬러지로 분리하는 유수분리장치를 제공함에 있어서, 종래의 비중차 유수분리탱크 및 충진필터층의 통과를 이용한 유수분리기를 연결 사용하면서 처리 혼합물의 온도를 스팀히터를 이용하여 일정하게 유지시킴으로써, 에멀션상 혼합물의 유수분리 효율을 크게 증진시킬수 있는 효과를 제공하는 장점이 있다.

Claims

코크스 오븐가스(COG) 이송배관상에서 발생하는 에멀션상의 기름-물-슬러리 혼합물(11)을 수집하는 집수조 피트(10)와, 상기 집수조 피트(10)에 모인 에멀션상 혼합물(11)을 이송펌프(12)와 이송배관(13)을 통해 이송받아 저장한 후 비중차로 유수를 분리하는 1차 유수분리조(20)와, 상기 비중차 유수분리조(20)의 상부로 부상하여 분리기름 배출라인(24)을 통해 배출된 기름을 저장하는 분리기름 저장조(30)와, 상기 비중차 유수분리조(20)의 하부로 가라앉아 분리수 배출라인(23)을 통해 배출된 분리수를 저장하는 분리수 저장조(40)를 포함하는 구성을 갖는 유수분리장치에 있어서,

상기 1차 유수분리조(20)의 상부에 부상한 기름을 연속적으로 분리 제거하여, 분리기름 배출라인(24)을 통해 상기 분리기름 저장조(30)로 이송하는 벨트오일스키머(25)와;

상기 1차 유수분리조(20)의 오버플로우 배출관(28)을 통해 배출된 분리수를 분리수 배출라인(23)을 통해 이송받아, 분리수 중의 잔여 기름을 분리 제거하여 상기 분리기름 저장조(30)로 이송하고, 기름이 제거된 분리수를 상기 분리수 저장조(40)로 이송하는 2차 휠러팩형 유수분리기(50)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐가스 이송배관상에서 발생하는 에멀션상 혼합물의 유수분리장치.
제1항에 있어서, 상기 2차 휠러팩형 유수분리기(50)는 상기 분리수 배출라인(23)으로부터 분리수를 이송받아 저장하면서 스팀히터(63)를 이용하여 가열하는 전처리조(53)와;

상기 전처리조(53)의 다음 단계에 위치하면서, 여러겹으로 배열된 휠러팩(55)에 의해 분리수 중의 잔여 기름을 분리시키는 제1 휠러팩 유수분리조(54)와;

상기 제1 휠러팩 유수분리조(54)의 다음 단계에 위치하면서, 상기 제1 휠러팩 유수분리조(54)보다 더욱 좁은 간극을 갖도록 배열된 휠러팩(55)에 의해 분리수 중의 잔여 기름을 재차 분리시키는 제2 휠러팩 유수분리조(57)와;

상기 제2 휠러팩 유수분리조(57)의 다음 단계에 위치하면서, 유흡착제층(62)을 구비하여 잔여 기름을 재차 제거한 후 분리수를 상기 분리수 저장조(40)으로 이송하는 제3 유수분리조(58)와;

상기의 각 분리조를 거치는 동안 부상한 기름을 모아 기름층 재분리조(65)를 통해 상기 분리기름 저장조(30)로 이송하는 부상분리기름 배출구(56)와;

상기의 각 분리조에서 가라앉은 슬러지를 배출하는 슬러지 배출관(59)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 코크스 오븐가스 이송배관상에서 발생하는 에멀션상 혼합물의 유수분리장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 1차 유수분리조(20)와 분리기름 저장조(30), 2차 휠러팩형 유수분리기(50)의 전처리조(53)에는스팀히터(26)(36)(63)를 각각 설치하고, 온도센서와 제어기에 의해 저장된 분리수의 온도를 40~60℃의 온도로 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐가스 이송배관상에서 발생하는 에멀션상 혼합물의 유수분리장치.
제1항에 있어서, 상기 집수조 피트(10)에는 제어반(80)과 연결된 레벨센서(15)를 설치하여, 수위가 하이(high)에 도달한 것으로 감지되면 자동으로 이송펌프(12)가 작동하여 저장된 에멀션상 혼합물(11)을 상기 1차 유수분리조(20)로 이송하고, 수위가 로우(low)에 도달한 것으로 감지되면 상기 이송펌프(12)의 가동이 중단되어 자동으로 유수분리동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐가스 이송배관상에서 발생하는 에멀션상 혼합물의 유수분리장치.