KR20120043950A

KR20120043950A - 코크스 제조용 원료탄 장입 방법

Info

Publication number: KR20120043950A
Application number: KR1020100105264A
Authority: KR
Inventors: 이종협; 안진영; 최주희
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2012-05-07

Abstract

본 발명은 코크스 제조용 원료탄 장입 방법에 관한 것으로 코크스의 제조를 위한 원료탄에 바이오 디젤 부산물의 잔유물을 포함시켜 코크스 오븐 내에 장입되는 코크스 원료의 장입 밀도를 증대시키고 이에 따라 코크스의 생산량 및 생산된 코크스의 강도를 향상시키는 것이다.

Description

코크스 제조용 원료탄 장입 방법{Coal Charging Method}

본 발명은 코크스 제조용 원료탄 장입 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 코크스 제조 시 코크스 오븐 내부에 원료탄을 장입하는 방법을 개선하여 장입 밀도를 증대시키는 발명인 것이다.

일반적으로 고로에 장입되는 장입물은 코크스 등의 연료와 제철 원료(소결광 또는 철광석)이 있다.

한편, 코크스는 상기한 바와 같이 고로에서 선철 제조의 연료로 사용되며, 석탄을 원료로 하여 제조되고 있다.

본 발명의 목적은 코크스 제조 시 원료탄의 장입 밀도를 증대시켜 코크스의 생산량 및 강도를 향상시키는 코크스 제조용 원료탄 장입 방법과 코크스 제조용 원료탄 제조 방법을 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적은 상기 바이오 디젤 부산물의 잔유물을 코크스의 원료탄에 포함시키는 잔유물 포함 과정과,

상기 잔유물 포함 과정을 거친 원료탄을 코크스 오븐 내에 장입하여 상기 코크스 오븐에서 고온 건류로 코크스를 제조하게 하는 장입 과정을 포함한 코크스 제조용 원료탄 장입 방법을 제공함으로써 해결되는 것이다.

상기 잔유물은 바이오 디젤의 제조 시 발생하는 부산물을 글리세린 및 메틸에스테르 정제한 후 발생하는 잔유물인 것을 특징으로 한다.

상기 잔유물 포함 과정은 잔유물을 예열하는 예열 단계와, 예열된 잔유물을 원료탄과 혼합시키는 혼합 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 잔유물 포함 과정은 상기 잔유물을 0.2wt% 이상 0.5wt% 이하로 상기 원료탄 내에 포함시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 코크스 오븐 내에 장입되는 코크스 원료의 장입 밀도를 증대시켜 코크스의 생산량 및 생산된 코크스의 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 코크스 제조용 원료탄 장입 방법을 개략적으로 나타낸 블록도

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 코크스의 제조를 위한 원료탄에 바이오 디젤 부산물의 잔유물을 포함시키는 잔유물 포함 과정(10)과,

상기 잔유물 포함 과정(10)을 거친 원료탄을 코크스 오븐 내에 장입하여 상기 코크스 오븐에서 고온 건류로 코크스를 제조하게 하는 장입 과정(20)을 포함한 코크스 제조용 원료탄 장입 방법인 것이다.

상기 바이오 디젤 부산물의 잔유물(이하, 잔유물)은 바이오 디젤의 제조 시 발생하는 부산물을 글리세린 및 메틸에스테르 정제한 후 발생하는 잔유물인 것이다.

최근 전세계적으로 환경 보호의 중요성이 부각되고, 국제 유가의 급등으로 바이오 오일에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있는 것이다.

디젤 연료의 대체유인 바이오 디젤은 폐자원의 활용이나, 온실 가스인 CO₂를 저감시키는 효과가 있으며 대기 오염 물질의 배출 및 인체 유해성이 적은 편이어서 국내, 외에서 미래의 대체 에너지원으로 관심이 증가되고 있음은 물론 점차 사용량이 증가되고 있는 추세인 것이다.

상기한 바와 같이 바이오 디젤의 생산 시에는 순도가 낮거나 불순물이 많은 글리세린 부산물이 발생한다.

상기 부산물은 상기 바이오 디젤의 생산량 대비 약 10%정도 발생되고, 순도가 낮고 불순물이 많아 알코올류와 반응시켜 고순도의 메틸에스테르 반응 및 감압 증류를 통하여 정제한다.

상기한 바와 같이 상기 부산물을 글리세린 및 메틸 에스테르 정제 후에는 잔유물이 형성되며, 상기 잔유물은 고점도로 처리가 매우 곤란한 물질이다.

본 발명은 상기한 바와 같이 재활용이 어려운 상기 바이오 디젤 제조 시 발생한 부산물을 정제할 때 잔유물을 사용하여 상기 잔유물 포함 과정(10)을 행하게 되므로 환경을 개선하고 제조 원가도 절감하는 효과가 있는 것이다.

상기 잔유물 포함 과정(10)은 상기 잔유물이 수용된 수용액을 원료탄에 분사시켜 상기 원료탄에 잔유물을 포함시키거나, 원료탄을 섞으면서 상기 잔유물 수용액을 투입하여 원료탄에 잔유물을 포함시키는 것이다.

상기 잔유물 포함 과정(10)은 잔유물을 예열하는 예열 단계와, 예열된 잔유물을 원료탄과 혼합시키는 혼합 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 잔유물의 일반 성상 분석은 하기 표1과 같다.

분 석 항 목	잔유물
비중(15/4℃)	0.9233
동점도(cSt) 40℃	20.10
wjstksrk(mg KOH/g)	98.81
유동점(℃)	12.5
검화가(mg KOH/g)	193
외관(색상)	진갈색

상기 표 1에서 확인되는 바와 같이 상기 잔유물은 점도가 높아 원료탄과 원활하게 혼합하여 원료탄 내에 포함시키기 위해서는 상기 예열 단계를 통해 점도를 낮추는 것이 바람직한 것이다.

상기 예열 단계는 50 ~ 60℃로 상기 잔유물을 예열하는 것이다.

상기 잔유물 포함 과정(10)은 상기 잔유물이 수용된 수용액을 분사함으로써 상기 잔유물을 상기 원료탄 내로 고르게 투입시킴과 동시에 상기 원료탄 내의 수분량을 제어할 수 있는 것이다.

상기 잔유물 수용액은 0.5 ~ 2% 이내의 퍼센트 농도를 가지는 것으로, 이는 부피 백분율(퍼센트 농도)로 물과 잔유물을 혼합한 전체 100mL에 잔유물 0.5 ~ 2mL가 혼합된 것으로 간단히 설명하면 상기 물과 잔유물의 혼합 부피(100)에 대해 잔유물이 함유된 량을 표시하는 퍼센트 농도인 것이다.

상기 잔유물 수용액의 농도는 상기 원료탄에 포함된 수분량에 따라 변화될 수 있으며, 상기 잔유물을 다량의 원료탄에 고르게 공급하고 원료탄에 흡수시키기 용이한 0.5 ~ 2% 이내의 퍼센트 농도를 가지는 것이 바람직한 것이다.

상기 잔유물은 상기 원료탄 내 수분의 표면 장력을 저하시켜 상기 원료탄의 장입 밀도를 증대시키는 것이다.

상기 원료탄은 코크스 오븐의 상부에서 장입차에 의해 탄화실로 장입 되는 것이다.

상기 코크스 오븐은 석탄의 고온 건류를 통해 코크스를 제조하는 노 즉, 코크스로를 말하는 것이다.

상기 탄화실 내에서 상기 원료탄의 장입밀도는 원료탄 즉, 석탄의 수분에 의해 결정될 수 있는 것이다.

물은 표면 장력이 높아 석탄 입자, 즉, 원료탄의 수분이 높을 수록 장입 시 상기 탄화실 내에 쌓이는 원료탄 더미의 안식각이 커지고 수분이 차지하는 비율이 높아져 장입 밀도가 저하되는 것이다.

따라서 상기 장입 밀도를 증대시키기 위해 CMC(Coal Moisture Control) 방법으로 원료탄 내의 수분을 증발시켜 제거하는 방법이 있으나, 장입탄의 수분을 제거하면 분 발생율이 증가하여 조업 환경이 나쁘며 원료 손실이 발생하여 생산량이 줄어드는 문제점이 있는 것이다.

본 발명에서 상기 잔유물 포함 과정(10)은 상기 잔유물을 0초과 0.5wt% 이하로 상기 원료탄 내에 포함시키는 것이 바람직하며 0.2wt% 이상 0.5wt% 이하로 포함시키는 것이 더 바람직하다.

하기의 표 1과 표 4는 입자 크기가 3.0 mm ± 0.2 인 실제 원료탄이 80~85wt%인 경우, (잔부의 wt%는 상기 입도 크기 범위 이외의 원료탄으로 구성) 상기 원료탄에 상기 잔유물을 첨가하여 다른 비교 예와 비교한 예를 나타낸 것이다.

실시 예	장입 밀도(Kg/m³)
잔유물 첨가하지 않은 원료탄	648.8
잔유물 0.1wt 포함 원료탄	687.2
잔유물 0.2wt 포함 원료탄	730.5
잔유물 0.3wt 포함 원료탄	758.7
잔유물 0.5wt 포함 원료탄	748.9
잔유물 1.0wt 포함 원료탄	736.6

실시 예	장입 밀도(Kg/m³)
폐식용유 첨가하지 않은 원료탄	642.5
폐식용유 0.1wt 포함 원료탄	673.7
폐식용유 0.2wt 포함 원료탄	704.2
폐식용유 0.3wt 포함 원료탄	735.2
폐식용유 0.5wt 포함 원료탄	718.8
폐식용유 1.0wt 포함 원료탄	677.1

실시 예	장입 밀도(Kg/m³)
폐압연유 첨가하지 않은 원료탄	648.4
폐압연유 0.1wt 포함 원료탄	661.3
폐압연유 0.2wt 포함 원료탄	682.9
폐압연유 0.3wt 포함 원료탄	701.5
폐압연유 0.5wt 포함 원료탄	713.3
폐압연유 1.0wt 포함 원료탄	674.6

상기 표 2는 원료탄에 잔유물 즉, 바이오 디젤 제조 시 발생된 부산물을 정제할 때 발생하는 상기 잔유물을 포함시킨 함유량에 따른 장입 밀도 차이를 나타낸 것이다.

상기 표 3은 본 발명의 비교 예로 원료탄에 폐식용유를 포함시킨 함유량에 따른 장입 밀도 차이를 나타낸 것이다.

상기 표 4는 본 발명의 비교 예로 원료탄에 폐압연유를 포함시킨 함유량에 따른 장입 밀도 차이를 나타낸 것이다.

상기 표 2 내지 표 4에서 확인되는 바와 같이 원료탄에 잔유물 또는 폐식용유, 폐압연유를 포함시키는 경우 장입 밀도가 증가하는 것을 확인할 수 있다.

그리고 상기 원료탄에 상기 잔유물을 포함시킨 경우 다른 비교 예 즉, 폐식용유 또는 폐압연유를 포함시킨 경우보다 장입 밀도가 더 크게 증가함을 알 수 있다.

상기 잔유물은 표 1에서 확인되는 바와 같이 동점도(cSt)가 20.1로 높은 편으로 상기 표 2에서 확인되는 바와 같이 원료탄에 포함되는 양에 따라 점차 장입 밀도가 증가시키는데, 원료탄에 0.3wt% 초과 포함된 경우(0.5wt%, 1.0wt%) 잔유물의 점도가 영향을 미치게 되면서 점차 장입밀도가 나빠지는 것을 확인할 수 있다.

따라서 상기 표 2에서 확인되는 바와 같이 잔유물을 0초과 0.5wt% 이하에서 포함시키는 것이 함량 대비 장입 밀도 증가의 효과를 얻을 수 있는 범위이며, 원료탄에 잔유물을 0.2wt% 이상 0.5wt% 이하로 포함시킨 것에서 함량 대비 장입 밀도 증가 효율이 가장 우수한 것이다.

또 상기 원료탄 내에는 일정 이상의 수분이 포함되어 있어야 분 발생이 적고 코크스 제조 시 원료 손실을 최소화하므로 상기 잔유물을 0.5wt% 초과로 원료탄에 포함시키는 경우 원료탄 내의 수분 조절에 어려움이 있는 것이다.

구분	원료탄(잔유물 0Wt%)	원료탄(잔유물 0.3Wt%)	효과
DI 150/15(%)	85.6	87.2	+1.6
CSR(%)	63.2	66.9	+2.7

상기 표 5는 잔유물을 포함시키지 않은 원료탄과 잔유물 0.3wt%를 포함시킨 원료탄의 냉간강도 및 열간강도를 시험한 결과를 나타낸 표이다.

상기 DI 150/15(%)는 일정 규격의 드럼통 내에 코크스를 장입하고 150바퀴를 회전시킨 후 15mm 직경 이상의 코크스 량의 %를 측정하여 냉각 강도를 확인하는 시험으로 냉간 강도를 확인하는 일반적인 시험으로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

상기 CSR(%)(CSR:Coke Strength after Reaction)은 열강 강도를 확인하는 일반적인 시험으로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

또한 본 발명은 상기 표 4에서 확인되는 바와 같이 원료탄의 냉간강도 및 열간강도를 증가시켜 코크스의 생산량 및 코크스의 강도 즉, 품질을 더 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

10 : 잔유물 포함 과정 20 : 장입 과정

Claims

코크스의 제조를 위한 원료탄에 잔유물을 포함시키는 잔유물 포함 과정과,
상기 잔유물 포함 과정을 거친 원료탄을 코크스 오븐 내에 장입하여 상기 코크스 오븐에서 고온 건류로 코크스를 제조하게 하는 장입 과정을 포함한 코크스 제조용 원료탄 장입 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 잔유물은 바이오 디젤의 제조 시 발생하는 부산물을 글리세린 및 메틸에스테르 정제한 후 발생하는 잔유물인 것을 특징으로 하는 코크스 제조용 원료탄 장입 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 잔유물 포함 과정은,
잔유물을 예열하는 예열 단계와, 예열된 잔유물을 원료탄과 혼합시키는 혼합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코크스 제조용 원료탄 장입 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 잔유물 포함 과정은 상기 잔유물을 0.2wt% 이상 0.5wt% 이하로 상기 원료탄 내에 포함시키는 것을 특징으로 하는 코크스 제조용 원료탄 장입 방법.