KR20070001972A

KR20070001972A - 코크스 오븐 가스의 탈황용 고압 가스 세정장치

Info

Publication number: KR20070001972A
Application number: KR1020067017174A
Authority: KR
Inventors: 라인어 바이타우어; 한스-외르그 봄팔크; 한스-유르겐 하세
Original assignee: 도이체 몬탄 테크노로기 게엠베하
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2007-01-04
Also published as: WO2005102502A1; DE502005004003D1; ATE394158T1; KR101095727B1; CN1942232A; DE102004018362B4; EP1735079B1; CN100512928C; EP1735079A1; BRPI0509865B1; BRPI0509865A; JP4612674B2; DE102004018362A1; JP2007532726A

Abstract

본 발명은, 예를 들어 코크스 오븐 가스와 같은 황화수소 함유성 가스에서 황화수소를 분리하기 위한 고압 가스 세정장치에 관한 것이다. 이 세정 장치는 주로 적어도 하나의 원통형 반응 구역(2)을 구비한 컨테이너(1)를 포함하며, 다양한 농도의 가성소다가 세정제로서 아래에서부터 라이저 추출 플로어(3)를 거쳐 공급되는 황화수소 함유성 가스에 대해 역방향 흐름으로 측면에서부터 각 반응 구역(2)에 공급되고 위에서 분사되며 세정된 가스는 배출 공간을 통해 컨테이너(1)의 상단 부분에서 배출되고 농축된 세정제는 라이저 추출 플로어(3)를 거쳐 추출되며, 최하단의 라이저 추출 플로어(3) 아래 및 분사 부재와 라이저 추출 플로어(3) 사이에 쉽게 습윤 가능한 철판망 배플이 제공된다. 바닥 관통부의 전단 및 후단에서 분포를 개선하기 위해, 라이저 추출 플로어(3)가 컨테이너 측벽(4)에 용접된 평평한 강철 링(5)에서 분리 가능한 형태로 고정되고 경사져 있으며, 확대된 횡단면으로 인해 감소된 압력 손실을 보장하는 라이저(6)가 라이저 추출 플로어(3) 위에 배치된 안전 배출관(14)을 능가하는 높이를 갖는다.

컨테이너, 반응 구역, 라이저 추출 플로어, 컨테이너 측벽, 평평한 강철 링, 라이저

Description

코크스 오븐 가스의 탈황용 고압 가스 세정장치{HIGH-PRESSURE GAS SCRUBBER FOR DESULPHURIZING COKE OVEN GAS}

본 발명은 주로 적어도 하나의 원통형 반응 구역을 구비한 컨테이너를 포함하며, 예를 들어 코크스 오븐 가스와 같은 황화수소 함유성 가스에서 황화수소를 분리하기 위한 고압 가스 세정장치에 관한 것으로서, 다양한 농도의 가성소다(sodium hydroxide)가 세정제로서 아래에서부터 라이저 추출 플로어를 거쳐 공급되는 황화수소 함유성 가스에 대해 역방향 흐름으로 측면에서부터 각 반응 구역에 공급되고 위에서 분사되며, 세정된 가스는 배출 공간을 통해 컨테이너의 상단 부분에서 배출되고 농축된 세정제는 라이저 추출 플로어를 거쳐 추출되며, 최하단의 라이저 추출 플로어 아래 및 분사 부재와 라이저 추출 플로어 사이에 쉽게 습윤 가능한 철판망 배플(expanded metal baffle)이 제공된다.

이러한 유형의 고압 가스 세정장치는 유럽 특허 EP 0 956 140 B1에 상세히 설명되어 있다. 하나 또는 복수의 상하로 배치된 반응 구역을 구비한 이러한 유형의 H2S 세정장치 또는 분리기는 구조 및 효율과 관련하여, 즉 가스 세정의 경제성 및 품질과 관련하여 상당한 수의 단점들을 갖는다.

따라서 라이저의 실시로 인하여 라이저 추출 플로어에서는 바닥 관통부 내에 서 서로 다른 가스 속도 및 높은 압력 손실 및 가스 와류 형성 뿐 아니라 가장자리 접근이 발생한다. 이외에도 이러한 구조는 가스와 세정 매체와의 접촉을 억제하고 체류 시간을 단축시켜 이에 상응하게 효율에 부정적 영향을 미친다. 라이저 추출 플로어는 큰 압력 변동으로 인해 충분한 안정성을 갖지 못하며 오염물 및 침착물로 인해 발생하는 빈번한 수리 작업 시 그 설계 구조로 인해 장기간의 가동 정지 시간 또는 보수 시간을 필요로 한다. 농축된 세정 매체는 바닥 근처에서 즉시 추출되며 이러한 방식으로 인해 특히 라이저 추출 플로어에서 불필요한 오염 및 침착물이 형성된다.

본 발명의 목적은 전술한 종래 기술의 단점을 근거로 하여, 바닥 관통부의 전단 및 후단에서 반응 구역 내에서의 가스량 및 그 분포를 개선하고, 압력 손실, 와류 형성 및 가장자리 접근을 감소시키며 양호한 세정을 위해 가스와 세정 매체와의 접촉 및 체류 시간을 개선하고 또한 일반적인 보수 친화성 및 세정액의 완충 효과(buffer)를 보장할 수 있는, 예를 들어 코크스 오븐 가스에서 황화수소의 고압 가스 세정장치 또는 분리기를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이 목적은, 라이저 추출 플로어가 컨테이너 측벽에 용접된 평평한 강철 링에서 분리 가능한 형태로 고정되며 경사를 포함하고, 확대된 횡단면으로 인해 감소된 압력 손실을 보장하는 라이저가 라이저 추출 플로어 위에 배치된 안전 배출관을 능가하는 높이를 가짐으로써 달성된다.

우선 고압 가스 세정장치의 이러한 유형의 형태가 갖는 이점은, 제공되는 세정장치의 내경 및 정역학적 측면에서 라이저 추출 플로어가 자유 가스 횡단면의 현저한 증대를 가능하게 하며, 이로써 요건 및 가스 분포가 개선되는 것이다. 세정장치의 가동 중단 시 세정액이 바닥에 잔류하는 것을 방지하기 위해, 세정액은 필요 시 라이저 추출 플로어의 경사로 인해 특정한 방향으로 배출될 수 있다. 요구되는 필수적인 바닥 안정화는 세정 장치에서 횡방향으로 진행하며 경사 방향에서 컨테이너 측벽에 용접됨 앵글을 통해 달성되는데, 그 위에는 바닥을 형성하는 세그먼트 또는 세그먼트 플레이트가 분리 가능한 형태로 볼트로 고정되어 있다.

앵글 플레이트는 세그먼트 플레이트의 지지 구조일 뿐만 아니라, 가스 압력으로 인해 바닥이 변형되거나 위로 융기되는 것을 방지한다. 가스 흐름은 큰 압력 손실 없이 확대된 라이저를 통과하며 라이저에 있는 서로 다른 형태의 커버 플레이트를 거쳐 특정하게 반응 구역으로 제공된다. 커버 플레이트의 형태 및 배치는 세정 장치의 자유 횡단면에서 일정하고 균질한 흐름 및 가스량 분포를 보장한다. 배출 시 라이저에서 최소한의 압력 손실로 세정 장치의 가능한 최대 횡단면적이 즉시 사용 가능하며 또한 바닥 위에 배치된 철판망 패키지도 활용될 수 있도록, 커버 플레이트의 조정 가능한 각도 및 경사부를 통하여 라이저에서부터의 배출 시 가스 속도 및 가스 분포를 결정할 수 있다. 커버 플레이트는 특수한 형태, 즉 지붕 형태의 경사면으로서 형성되며, 컨테이너 측벽 근처에서는 세정 공정에 불리하게 작용하는 가스의 가장자리 접근성이 억제된다.

역방향에서는 세정 매체인 가성 소다가 분사 노즐을 통해 세정 장치로 분사된다. 철판망 패키지를 통과한 후에 농축된 액체는 가스 흐름 및 분포에 부정적인 영향을 미치지 않으면서 일부 그루브를 형성하는 커버 플레이트에 도달하며, 일부는 직접 바닥 세그먼트에 도달한다. 농축된 액체는 플레이트로 제조된, 측면이 닫힌 배출 포켓에서 특정한 충전 높이에 도달하기 전까지 경사부가 있는 라이저 추출 플로어에 모이며, 이와 동시에 배출 포켓은 펌프를 위한 저장공간으로서 기능한다. 액체는 배출관을 거쳐 펌프의 흡입관으로 공급되며 이로써 다시 세정 공정에 공급된다. 특정한 충전 높이를 초과하면 액체가 바닥 위에 배치된 안전 배출관을 통해 세정 장치의 펌프로 배출된다. 이러한 배치는 가동 장애 시 또는 펌프 고장 또는 전환 시 세정액이 바닥에서 라이저의 출구까지 증가하고 이로써 직접 가스 경로에 도달하는 것을 방지하기 위한 안전 컨셉을 형성한다.

라이저 추출 플로어는 용접 결합부를 분리하지 않고도 그 전체 또는 개별 부분으로 간단하게 분해할 수 있도록 보수 친화적으로 전술한 부속 장치와 함께 설계되어 있다.

본 발명의 실시예는 도시한 하기 도면을 통해 상세히 설명된다. 도면은 다음과 같다.

도 1은 고압 가스 세정장치의 반응 구역에 대한 부분 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시한 고압 가스 세정장치를 측면에서 관찰한 부분 단면도이다.

도 1 및 도 2에서 부분적으로 단면도로 도시하고, 다양한 관찰 방향에서 도 시한 실시예는 고압 가스 세정장치의 주요 구성요소로서 라이저 추출 플로어(riser extraction floor)(3) 및 반응 구역(2)을 나타낸다. 이러한 고압 가스 세정장치는 하나 또는 복수의 상하로 배치된 반응 구역(2)을 포함한다. 디자인과는 상관없이, 고압 가스 세정장치는 항상 원통형 컨테이너(1)를 포함하는데, 컨테이너는 실시예에서와 같이, 하나 또는 복수의 반응 구역(2)을 가질 수 있다. 컨테이너(1) 내에는 그 둘레에 걸쳐 평평한 강철 링(flat steel ring)(5)이 용접되어 있는데, 그 위에는 세그먼트 플레이트(10)를 포함하는 라이저 추출 플로어(3)가 분리 가능한 형태로 볼트 고정되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 라이저 추출 플로어(3)는 세정액을 의도한 방향으로 배출시킬 수 있도록 화살표(16) 방향으로 경사를 갖는다. 라이저 추출 플로어(3)를 안정화시키기 위해 횡방향에서 경사 방향으로 컨테이너(1)를 관통하여 진행하며 컨테이너 측벽(4)에 용접된 앵글 플레이트(11)가 제공되며, 그 위에는 라이저 추출 플로어(3)를 형성하는 세그먼트 플레이트(10)가 마찬가지로 분리 가능한 형태로 볼트로 고정 배치되어 있다.

세정해야 하는 가스는 아래에서부터 반응 구역(2)으로 유입된다. 가스 압력은 6 내지 8바(bar)이다. 도시하지 않은 복수의 철판망(expanded metal) 층을 통과한 후에 가스는 특정한 바닥 관통부(penetration of floor)를 통해 라이저(6)로 흐르는데, 이 라이저는 판재로 제조되고 직각으로 실시되어 있다. 라이저 출구에는 서포트(9)에 고정된 커버 플레이트(7, 8)가 다양한 형태로 제공된다. 이런 유형의 커버 플레이트(7, 8)는 가스 흐름을 특정하게 다른 반응 구역(2)으로 안내한다. 커버 플레이트(7)는 그루브 형태로 형성되며 위로 개방된 각도를 갖는데, 이 각도는 라이저(6)에서 가스가 배출될 때 최소한의 압력 손실로 반응 구역(2)에서 최대한의 횡단면적을 달성할 수 있도록 결정된다. 컨테이너(1)의 가장자리 구역에 배치된 라이저(6)는 지붕의 형태로 컨테이너(1)의 중앙으로 경사지게 형성된 커버 플레이트(8)를 갖는데, 이는 이러한 방식으로 세정 공정에 바람직하지 않은 가스의 가장자리 접촉을 방지하기 위해서이다.

가스 흐름에서 세정 매체가 도시하지 않은 분사 노즐 및 철판망 패키지를 통해 위에서부터 분사된다. 농축된 액체는 일부 커버 플레이트(7, 8)를 통해, 일부는 직접 세그먼트 플레이트(10)를 통해 흐르며, 이때 가스 흐름 및 가스 분포에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 도 2에 도시한 바와 같이, 농축된 액체는 측면에 연결된 배출 포켓(12)에서 특정한 충전 높이(15)까지 모인다. 이와 동시에 배출 포켓(12)은 펌프 저장부로서 기능하며, 액체는 배출관(13)을 통해 도시하지 않은 펌프 흡입관으로 흐르며 이로써 다시 세정 공정에 투입된다. 특정한 충전 높이(15)가 초과되면 액체는 라이저 추출 플로어(3) 위에 배치된 안전 배출관(14)을 통해 세정장치의 펌프로 배출된다.

<도면부호의 설명>

1 : 컨테이너

2 : 반응 구역

3 : 라이저 추출 플로어

4 : 컨테이너 측벽

5 : 평평한 강철 링

6 : 라이저

7 : 커버 플레이트

8 : 커버 플레이트

9 : 서포트

10 : 세그먼트 플레이트

11 : 앵글 플레이트

12 : 배출 포켓

13 : 배출관

14 : 안전 배출관

15 : 충전 높이

16 : 화살표

Claims

주로 적어도 하나의 원통형 반응 구역을 구비한 컨테이너를 포함하며, 예를 들어 코크스 오븐 가스와 같은 황화수소 함유성 가스에서 황화수소를 분리하기 위한 고압 가스 세정장치로서,

다양한 농도의 가성소다가 세정제로서 아래에서부터 라이저 추출 플로어를 거쳐 커버 플레이트를 구비한 라이저에 공급되는 황화수소 함유성 가스에 대해 역방향 흐름으로 측면에서부터 각 반응 구역에 공급되고 위에서 분사되며 세정된 가스는 배출 공간을 통해 컨테이너의 상단 부분에서 배출되고 농축된 세정제는 라이저 추출 플로어를 거쳐 추출되며, 최하단의 라이저 추출 플로어 아래 및 분사 부재와 라이저 추출 플로어 사이에 쉽게 습윤 가능한 철판망 배플이 제공되는 고압 가스 세정장치에 있어서,

라이저 추출 플로어(3)가 컨테이너 측벽(4)에 용접된 평평한 강철 링(5)에서 분리 가능한 형태로 고정되며 경사져 있으며, 확대된 횡단면으로 인해 감소된 압력 손실을 보장하는 라이저(6)가 라이저 추출 플로어(3) 위에 배치된 안전 배출관(14)을 능가하는 높이를 가지며, 라이저(6) 위 및 그 길이에 걸쳐 가스 흐름을 특정한 방향으로 안내하는 커버 플레이트(7, 8)가 제공되고, 이 커버 플레이트는 라이저(6)에서 서포트(9)를 통해 고정되며, 세그먼트 플레이트(10)를 포함하는 라이저 추출 플로어(3)를 안정화시키기 위해 그 아래에는 라이저(6)에 대해 일정한 간격으로 평행하게 진행하고 컨테이너 측벽(4)에 용접된 앵글 플레이트(11)가 제공되고, 그 위에는 세그먼트 플레이트(10)가 볼트로 분리 가능한 형태로 고정되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 가스의 탈황용 고압 가스 세정장치.
제1항에 있어서, 커버 플레이트(7)가 위로 개방된 각도를 형성하는 그루브 형태의 단면 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 가스의 탈황용 고압 가스 세정장치.
제1항에 있어서, 컨테이너 측벽(4) 방향으로 배치된 외측 라이저(6)가 지붕 형태의 경사지게 진행하는 커버 플레이트(8)를 포함하며, 반응 구역(2) 중앙측의 그 가스 출구가 컨테이너 측벽(4) 측 가스 출구보다 더 큰 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 가스의 탈황용 고압 가스 세정장치.
제1항에 있어서, 라이저 추출 플로어(3)에서 농축된 세정제를 모으기 위해 충전 높이(15)가 제공되며, 라이저 추출 플로어(3) 아래에서 그 최하단 위치에 펌프를 위한 저장공간으로서 형성된 배출 포켓(12)이 제공되며 충전 높이(15) 위에는 안전 배출관(14)이 제공되는 것을 특징으로 하는 코크스 오븐 가스의 탈황용 고압 가스 세정장치.