KR20210079587A - Method and apparatus for refining flue gas using steel making slag - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 제철 슬래그를 이용한 배가스 정제방법 및 정제장치에 관한 것이다.The present invention relates to an exhaust gas purification method and a purification apparatus using iron slag.
코크스오븐에서 석탄을 건류하여 발생하는 코크스오븐가스(COG)에는 황화수소가 함유되어 있으며, 가스정제를 통하여 코크스오븐가스에 포함된 황화수소 및 이산화탄소를 포집하고 있다. 포집된 이산화탄소 및 황화수소는 스팀 증류공정을 통하여, 클라우스 공정에 공급되고, 황화수소는 유황으로 전환되며, 미반응된 황화수소와 이산화탄소는 테일가스(tail gas)로서, 코크스오븐가스 정제공정에 순환되어 테일가스에 함유된 황화수소를 포집하게 된다.Hydrogen sulfide is contained in coke oven gas (COG) generated by carbonizing coal in a coke oven, and hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in the coke oven gas are collected through gas refining. The captured carbon dioxide and hydrogen sulfide are supplied to the Claus process through the steam distillation process, the hydrogen sulfide is converted to sulfur, and the unreacted hydrogen sulfide and carbon dioxide are circulated to the coke oven gas purification process as tail gas and are circulated to the tail gas. The hydrogen sulfide contained in the
황화수소를 포함하는 클라우스 공정의 테일가스가 코크스오븐가스 정제공정에 순환됨에 따라, 코크스오븐가스에 함유된 황화수소 함량이 증가하게 되어 황화수소를 포집하는 황화수소 포집탑의 설계능력을 초과하게 되고, 이에 따라, 황화수소 포집탑의 황화수소 제거율이 저하된다.As the tail gas of the Claus process containing hydrogen sulfide is circulated in the coke oven gas purification process, the hydrogen sulfide content contained in the coke oven gas increases, exceeding the design capability of the hydrogen sulfide collection tower for collecting hydrogen sulfide. The hydrogen sulfide removal rate of the hydrogen sulfide capture column is reduced.
한편, 제철산업은 대량의 원료와 에너지를 소비하며 철강을 생산할 뿐 아니라, 다양한 종류의 부산물과 폐기물을 다량 발생시켜, 양적으로는 주제품인 철강의 약 50%에 이르고 있다On the other hand, the steel industry consumes a large amount of raw materials and energy to produce steel as well as generate various types of by-products and wastes, in terms of quantity, reaching about 50% of the main product.
일관제철공정을 갖춘 제철소의 경우 원료, 제선, 제강, 압연 및 스테인레스 등 복잡한 연결 생산 체제를 거치면서 수많은 종류의 부산물 및 폐기물을 다량으로 발생시키고 있으며, 이러한 폐기물은 철, 탄소 및 석회석 등의 재활용이 가능한 유효한 자원을 다량 함유하고 있다.Steelworks equipped with an integrated steelmaking process generate numerous types of by-products and wastes in large quantities through a complex interconnected production system such as raw materials, ironmaking, steelmaking, rolling and stainless steel, and these wastes are difficult to recycle iron, carbon, and limestone. It contains as many available resources as possible.
철강 제조공정에서 발생하는 제철슬래그는 고로 슬래그, 전로 슬래그 및 전기로 슬래그로 분류될 수 있다. 일반적으로, 고로 슬래그는 제철소 고로에서 선철을 제조하는 과정에서 발생하는 생성물을 의미하며, 주원료인 철광석과 부원료인 코크스, 석회석 등의 회분에 존재하는 SiO2와 Al2O3 등이 고온에서 석회와 반응하여 생성되며, 구성원소는 일반암석과 같고, 성분은 시멘트와 유사하다. Steel slag generated in the steel manufacturing process can be classified into blast furnace slag, converter slag and electric furnace slag. In general, blast furnace slag refers to a product generated in the process of manufacturing pig iron in a blast furnace in an ironworks, and SiO 2 and Al 2 O 3 present in the ash of iron ore, which is the main raw material, coke, limestone, etc. It is formed by reaction, and its constituent elements are the same as those of ordinary rocks, and its constituents are similar to those of cement.
전로에 사용하는 원료는 크게 주원료, 부원료, 합금철의 3가지이며, 주원료로는 철의 원료로 용융 선철(용선) 및 고철 등이 있으며, 부원료로는 생석회(CaO), 석회석(CaCO3) 및 백운석(dolomite(MgCO3·CaCO3)등이 있다. 전로에서는 용융선철에 포함된 순탄소를 99.5%이상 제거하기 위하여 용선에 포함된 탄소 등 불필요성분을 산화 연소시키며, 생성된 산화물은 전로 슬래그를 형성된다. 한편, 전기로는 전로와는 달리 주원료로는 스크랩(고철)을 주로 사용하며, 외부에서 열을 가하여 원료를 용해하여 정련하는 과정에 전기로 슬래그가 발생된다.The raw materials used in the converter are mainly three kinds of main raw materials, auxiliary raw materials, and ferroalloy. The main raw materials are molten pig iron (molten iron) and scrap iron as raw materials of iron. As auxiliary raw materials, quicklime (CaO), limestone (CaCO 3 ) There is dolomite (MgCO 3 CaCO 3 ), etc. In the converter, unnecessary components such as carbon included in the molten iron are oxidized and burned to remove more than 99.5% of the pure carbon contained in the molten pig iron, and the generated oxides are converted into converter slag On the other hand, unlike the converter, the electric furnace mainly uses scrap (scrap iron) as the main raw material, and the electric furnace slag is generated in the process of melting and refining the raw material by applying heat from the outside.
한편, 지구환경이 큰 이슈가 되고 있는 요즈음 각종 제철 폐기물의 발생량을 가능한 줄이고 발생된 것은 자원화를 도모함으로써, 재활용을 꾀해 폐기물 처리비용을 경감하는 동시에 환경공해를 방지해야 한다. 따라서 고갈되어 가는 천연자원의 보호측면에서 제철 부산물과 슬래그는 천연자원의 대체재로 최대한 활용되어야 한다.On the other hand, these days, when the global environment is becoming a big issue, it is necessary to reduce the cost of waste treatment and prevent environmental pollution at the same time by reducing the amount of various steel wastes as much as possible and promoting recycling. Therefore, in terms of protection of depleted natural resources, iron-making by-products and slag should be maximally utilized as substitutes for natural resources.
본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 안출된 것으로, 클라우스 공정의 테일가스 등 배가스에 포함된 황화수소 및 이산화탄소를 제철 슬래그를 이용하여 제거하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method and apparatus for removing hydrogen sulfide and carbon dioxide contained in flue gas such as tail gas of the Claus process using iron slag.
본 발명의 일 측면에 따르면, 고로슬래그 슬러리와 이산화탄소 및 황화수소를 포함하는 배가스를 반응시켜 배가스 내 이산화탄소를 제거하는 단계; 상기 이산화탄소가 제거된 배가스의 수분함량을 조절하는 단계; 및 상기 수분함량이 조절된 배가스를 전기로 슬래그를 포함하는 흡착제와 반응시켜, 배가스 내 황화수소를 제거하는 단계를 포함하는 배가스의 정제방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method comprising: removing carbon dioxide in the exhaust gas by reacting a blast furnace slag slurry with an exhaust gas containing carbon dioxide and hydrogen sulfide; adjusting the moisture content of the exhaust gas from which the carbon dioxide has been removed; And there is provided a purification method of the flue gas comprising the step of removing the hydrogen sulfide in the flue gas by reacting the exhaust gas with the controlled moisture content with an adsorbent containing electric furnace slag.
상기 고로슬래그는 고로슬래그 슬러리 총 중량을 기준으로, 25 내지 45중량% 포함될 수 있다.The blast furnace slag may be included in an amount of 25 to 45 wt% based on the total weight of the blast furnace slag slurry.
상기 고로슬래그는 고로슬래그 총 중량을 기준으로, 30 내지 40중량%의 유리석회를 포함할 수 있다. The blast furnace slag may include free lime in an amount of 30 to 40 wt% based on the total weight of the blast furnace slag.
상기 슬러리의 온도가 35 내지 55℃일 수 있다.The temperature of the slurry may be 35 to 55 ℃.
상기 수분함량을 조절하는 단계는 배가스의 수분함량을 10 내지 20중량%로 조절하는 것일 수 있다.The step of adjusting the moisture content may be adjusting the moisture content of the exhaust gas to 10 to 20% by weight.
상기 전기로 슬래그는 전기로 슬래그 총 중량을 기준으로, 산화철 10 내지 20중량% 및 산화망간 5 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.The electric furnace slag may include 10 to 20% by weight of iron oxide and 5 to 10% by weight of manganese oxide based on the total weight of the electric furnace slag.
상기 배가스가 클라우스 공정의 테일가스 및 바이오가스 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.The exhaust gas may be at least one selected from tail gas and biogas of the Claus process.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 배가스가 유입되는 배가스 유입부를 구비하고, 내부에 고로슬래그 슬러리를 포함하는 이산화탄소 흡수장치; 상기 이산화탄소 흡수장치와 연결되며, 배가스의 수분함량을 조절하는 수분조절장치; 및 상기 수분조절장치와 연결되며, 내부에 전기로 슬래그를 포함하는 흡착제가 충진되며, 배가스 배출부를 포함하는 황화수소 흡수장치를 포함하는 배가스의 정제장치가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a carbon dioxide absorber including a blast furnace slag slurry therein having an exhaust gas inlet into which the exhaust gas is introduced; a moisture control device connected to the carbon dioxide absorber and controlling the moisture content of the exhaust gas; And it is connected to the moisture control device, is filled with an adsorbent containing electric furnace slag therein, there is provided an exhaust gas purification device comprising a hydrogen sulfide absorber including an exhaust gas discharge unit.
상기 이산화탄소 흡수장치는 고로슬래그를 배출하기 위한 고로슬래그 배출부를 더 포함할 수 있다.The carbon dioxide absorber may further include a blast furnace slag discharge unit for discharging the blast furnace slag.
본 발명에 따르면, 배가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소의 제거율을 향상시킬 수 있으므로, 대기오염 물질인 황산화물을 저감할 수 있다.According to the present invention, since the removal rate of carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the exhaust gas can be improved, sulfur oxides, which are air pollutants, can be reduced.
또한, 슬래그 및 코크스오븐 가스 등의 제철부산물의 활용도를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect of maximizing the utilization of steel by-products such as slag and coke oven gas.
도 1은 본 발명의 배가스 정제장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 측정된 슬러리 내 고로슬래그 함량에 따른 이산화탄소 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 측정된 슬러리 온도에 따른 따른 이산화탄소 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 측정된 배가스 수분함량에 따른 황화수소 제거율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 측정된 전기로 슬래그 중 산화망간의 함량에 따른 황화수소 제거율을 나타낸 것이다.1 schematically shows an exhaust gas purification apparatus of the present invention.
2 is a graph showing the carbon dioxide removal rate according to the blast furnace slag content in the slurry measured in the Example of the present invention.
3 is a graph showing the carbon dioxide removal rate according to the slurry temperature measured in the embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the hydrogen sulfide removal rate according to the moisture content of the exhaust gas measured in an embodiment of the present invention.
5 shows the hydrogen sulfide removal rate according to the content of manganese oxide in the electric furnace slag measured in an embodiment of the present invention.
이하, 다양한 실시예를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to various examples. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배가스가 유입되는 배가스 유입부를 구비하고, 내부에 고로슬래그 슬러리를 포함하는 이산화탄소 흡수장치; 상기 이산화탄소 흡수장치와 연결되며, 배가스의 수분함량을 조절하는 수분조절장치; 및 상기 수분조절장치와 연결되며, 내부에 전기로 슬래그를 포함하는 흡착제가 충진되며, 배가스 배출부를 포함하는 황화수소 흡수장치를 포함하는 배가스의 정제장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a carbon dioxide absorber including a blast furnace slag slurry having a flue gas inlet into which the flue gas is introduced; a moisture control device connected to the carbon dioxide absorber and controlling the moisture content of the exhaust gas; And it is connected to the moisture control device, is filled with an adsorbent containing electric furnace slag therein, there is provided an exhaust gas purification device comprising a hydrogen sulfide absorber including an exhaust gas discharge unit.
또한, 본 발명의 다른 또 하나의 측면에 따르면, 고로슬래그 슬러리와 이산화탄소 및 황화수소를 포함하는 배가스를 반응시켜 배가스 내 이산화탄소를 제거하는 단계; 상기 이산화탄소가 제거된 배가스의 수분함량을 조절하는 단계; 및 상기 수분함량이 조절된 배가스를 전기로 슬래그를 포함하는 흡착제와 반응시켜, 배가스 내 황화수소를 제거하는 단계를 포함하는 배가스의 정제방법이 제공된다. 도 1은 본 발명의 배가스 정제장치를 개략적으로 나타낸 것으로, 이하 도 1을 참조하여, 본 발명의 배가스 정제장치 및 정제방법을 구체적으로 설명하기로 한다. In addition, according to another aspect of the present invention, the step of removing carbon dioxide in the exhaust gas by reacting the blast furnace slag slurry with the exhaust gas containing carbon dioxide and hydrogen sulfide; adjusting the moisture content of the exhaust gas from which the carbon dioxide has been removed; And there is provided a purification method of the flue gas comprising the step of removing the hydrogen sulfide in the flue gas by reacting the exhaust gas with the controlled moisture content with an adsorbent containing electric furnace slag. 1 schematically shows the exhaust gas purification apparatus of the present invention, and with reference to FIG. 1 below, the exhaust gas purification apparatus and the purification method of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 배가스의 제거장치는 배가스가 유입되는 배가스 유입부를 구비하고, 내부에 고로슬래그 슬러리를 포함하는 이산화탄소 흡수장치를 포함하며, 상기 이산화탄소 흡수장치에서는 배가스 유입부로부터 유입된 이산화탄소 및 황화수소를 포함하는 배가스가, CaO를 함유하고 있는 고로슬래그를 포함하는 슬러리와 장치 내에서 반응하여, 하기와 같은 반응에 따라, 탄산칼슘의 형태로 이산화탄소가 제거된다. The exhaust gas removal apparatus according to an embodiment of the present invention includes a carbon dioxide absorber having a flue gas inlet into which the flue gas is introduced, and a carbon dioxide absorbing device including a blast furnace slag slurry therein, wherein in the carbon dioxide absorber, the carbon dioxide introduced from the flue gas inlet is provided. And flue gas containing hydrogen sulfide reacts with a slurry containing blast furnace slag containing CaO in an apparatus, and carbon dioxide is removed in the form of calcium carbonate according to the following reaction.
[화학식 1][Formula 1]
CaO+ CO2→CaCO3 CaO+ CO 2 →CaCO 3
상기 이산화탄소 흡수장치는 반응에 참여한 고로슬래그를 배출하기 위한 고로슬래그 배출부를 더 구비하고 있을 수 있으며, 형성 위치는 특별하게 한정하지 않으나, 배출의 편의를 위해 장치의 저부에 형성되어 있을 수 있다.The carbon dioxide absorption device may further include a blast furnace slag discharging unit for discharging the blast furnace slag participating in the reaction, and the formation location is not particularly limited, but may be formed at the bottom of the device for the convenience of discharging.
한편, 상기 고로슬래그는 고로슬래그 슬러리 총 중량을 기준으로, 25 내지 45중량% 포함될 수 있고, 30 내지 40중량%로 포함되는 것이 보다 바람직하다. 25중량% 미만인 경우, 고로 슬래그가 이산화탄소와 반응할 수 있는 유리석회(free-CaO) 생성율이 낮아 지게 되어, 이산화탄소 제거 효율이 저하 될 수 있으며, 45중량% 초과인 경우, 고로슬래그로부터 용출되는 유리석회가 지나치게 다량으로 생성되어, 고로슬래그로부터 용출된 성분인 실리콘, 마그네슘 등과 반응하여 유리석회 화합물을 생성하는 부 반응이 일어나게 되어 이산화탄소와의 반응을 방해할 수 있다. Meanwhile, the blast furnace slag may be included in an amount of 25 to 45 wt%, more preferably 30 to 40 wt%, based on the total weight of the blast furnace slag slurry. If it is less than 25% by weight, the production rate of free-CaO that can react with carbon dioxide in the blast furnace slag is lowered, so the carbon dioxide removal efficiency may be lowered. If it is more than 45% by weight, the glass eluted from the blast furnace slag Lime is generated in an excessively large amount and reacts with silicon and magnesium, which are components eluted from the blast furnace slag, to generate a free-lime compound, which may interfere with the reaction with carbon dioxide.
한편, 상기 고로슬래그는 고로슬래그 총 중량을 기준으로, 30 내지 40중량%의 유리석회를 포함할 수 있다. 30중량% 미만인 경우, 슬래그와 이산화탄소와의 접촉면적 저하로 인해 이산화탄소 제거 효율이 낮아질 수 있고, 40중량% 초과인 경우, 슬래그와 이산화탄소의 접촉면적 증가로 인해 이산화탄소와 고로슬래그와의 급격한 발열반응이 발생하여 슬래그의 용융 및 응집으로 인해 차압이 상승할 수 있다.Meanwhile, the blast furnace slag may include free lime in an amount of 30 to 40% by weight based on the total weight of the blast furnace slag. If it is less than 30% by weight, the carbon dioxide removal efficiency may be lowered due to a decrease in the contact area between the slag and carbon dioxide, and if it is more than 40% by weight, the rapid exothermic reaction between the carbon dioxide and the blast furnace slag due to the increase in the contact area between the slag and the carbon dioxide The differential pressure may rise due to melting and agglomeration of the slag.
상기 고로슬러리의 온도는 35 내지 55℃일 수 있고, 40 내지 50℃인 것이 보다 바람직하다. 35℃ 미만인 경우, 고로슬래그로부터 유리석회의 생성이 낮아지게 되는 반면, 55℃ 초과인 경우, 고로슬래그로부터 유리석회뿐만 아니라 실리콘 및 마그네슘 등이 용출될 수 있어 이산화탄소와 반응하지 못하는 유리석회 화합물을 생성하게 되는 문제가 발생할 수 있다.The temperature of the blast furnace slurry may be 35 to 55 ℃, more preferably 40 to 50 ℃. When the temperature is less than 35°C, the production of free lime from the blast furnace slag is lowered, whereas when it is more than 55°C, silicon and magnesium as well as free lime can be eluted from the blast furnace slag to produce a free-lime compound that cannot react with carbon dioxide. problems may arise.
한편, 상기 슬러리의 용매로는 특별하게 한정하는 것은 아니며, 예를 들어, 증류수 등 물을 사용할 수 있다.On the other hand, the solvent of the slurry is not particularly limited, and for example, water such as distilled water may be used.
상기 배가스는 이산화탄소 및 황화수소를 포함하는 것이라면, 특별하게 한정되지 않고 제한 없이 적용이 가능하다. 예를 들면, 클라우스 공정의 테일가스, 하수슬러지 및 음식물쓰레기 발생폐수와 같은 유기성 폐기물로부터 발생하는 바이오가스 등으로부터 이산화탄소 및 황화수소를 제거할 수 있다.As long as the exhaust gas contains carbon dioxide and hydrogen sulfide, it is not particularly limited and can be applied without limitation. For example, it is possible to remove carbon dioxide and hydrogen sulfide from biogas generated from organic waste such as tail gas, sewage sludge, and food waste generated in the Claus process.
배가스 내 이산화탄소 성분이 제거된 배가스는 다량의 수분을 함유하고 있으므로, 상기 이산화탄소 흡수장치와 연결되어 있는 수분조절장치에서 수분을 제거하는 것이 바람직하다. 후술하는 것과 같이, 가스 중 이산화탄소를 일차적으로 고로 슬래그를 이용하여 제거하고 난 후, 황화수소는 습식이 아닌 전기로 슬래그로 구성된 건식 흡착탑을 이용하여 제거하게 된다. 건식 흡착탑에서는 수분이 다량 함유된 가스가 유입되는 경우에는 가스 중 수분이 전기로 슬래그 표면에 수막을 형성하게 되어 흡착 반응 효율이 현저하게 떨어지게 된다.Since the exhaust gas from which the carbon dioxide component in the exhaust gas has been removed contains a large amount of moisture, it is preferable to remove the moisture from the moisture control device connected to the carbon dioxide absorber. As will be described later, after carbon dioxide in the gas is primarily removed using blast furnace slag, hydrogen sulfide is removed using a dry adsorption tower composed of electric furnace slag rather than wet. In a dry adsorption tower, when a gas containing a large amount of moisture is introduced, moisture in the gas forms a water film on the surface of the electric furnace slag, and the adsorption reaction efficiency is remarkably reduced.
상기 수분조절장치는 기체에 함유되어 있는 수분 제거에 사용되는, 공지의 수분조절장치일 수 있으며, 특별하게 한정되지 않는다. 예를 들어, KR 10-0467722에 개시된 수분조절장치를 이용하여, 배가스 내 이산화탄소 성분이 제거된 배가스에 포함된 수분을 제거할 수 있다.The moisture control device may be a known moisture control device used to remove moisture contained in the gas, and is not particularly limited. For example, by using the moisture control device disclosed in KR 10-0467722, it is possible to remove moisture contained in the exhaust gas from which the carbon dioxide component in the exhaust gas has been removed.
이 때, 이산화탄소 성분이 제거된 배가스의 수분함량을 10% 내지 20중량% 이하로 조절하는 것이 바람직하다. 수분함량이 10중량% 미만인 경우, 가스중 수분 조절을 위한 에너지 비용 증가로 인해 비경제적이다. 반면, 수분 함량이 20중량%를 초과하는 경우, 가스 중 수분이 전기로 슬래그 표면에 두꺼운 수막을 형성하게 되어 황화수소와의 흡착효율이 저하된다.At this time, it is preferable to adjust the moisture content of the exhaust gas from which the carbon dioxide component has been removed to 10% to 20% by weight or less. When the moisture content is less than 10% by weight, it is uneconomical due to an increase in energy cost for controlling moisture in the gas. On the other hand, when the moisture content exceeds 20% by weight, moisture in the gas forms a thick water film on the surface of the electric furnace slag, thereby reducing the adsorption efficiency with hydrogen sulfide.
수분함량이 조절된 배가스는 이후, 상기 수분조절장치와 연결되어 있는 황화수소 흡수장치로 공급된다. 상기 황화수소 흡수장치에는 황화수소를 흡착하기 위한 흡착제가 충진되어 있으며, 상기 흡착제는 제철부산물인 전기로 슬래그를 포함한다. 이에 따라, 배가스에 포함된 황화수소는 다음과 같은 반응을 통하여 제거된다. Thereafter, the exhaust gas with the moisture content adjusted is supplied to the hydrogen sulfide absorber connected to the moisture control device. The hydrogen sulfide absorber is filled with an adsorbent for adsorbing hydrogen sulfide, and the adsorbent includes electric furnace slag, a by-product of iron making. Accordingly, hydrogen sulfide contained in the flue gas is removed through the following reaction.
[화학식 2][Formula 2]
FeO + H2S→FeS + H2OFeO + H 2 S→FeS + H 2 O
상기 전기로 슬래그는 전기로 슬래그 총 중량을 기준으로, 산화철(FeO) 성분을 10중량% 내지 20중량% 포함하는 것이 바람직하다. 산화철 성분이 10중량% 미만인 경우, 황화수소 제거율이 낮아지게 되고, 반면, 20중량%을 초과하는 경우, 황화수소와 철 성분의 급격한 발열반응으로 인해 철성분이 전기로 슬래그내 실리콘 및 알루미늄과 부반응이 촉진되어 착화합물을 형성하여, 흡착탑의 차압이 상승하게 된다. The electric furnace slag preferably contains 10 wt% to 20 wt% of an iron oxide (FeO) component based on the total weight of the electric furnace slag. When the iron oxide component is less than 10% by weight, the hydrogen sulfide removal rate is lowered, whereas when it exceeds 20% by weight, the iron component promotes side reactions with silicon and aluminum in the electric furnace slag due to the rapid exothermic reaction of the hydrogen sulfide and the iron component. to form a complex compound, the differential pressure of the adsorption tower rises.
또한, 전기로 슬래그는 전기로 슬래그 총 중량을 기준으로, 산화망간(MnO) 성분을 5중량% 내지 10중량% 포함하는 것이 바람직하다. 산화망간은 산화철과 반응하여 생성된 황화철(FeS)의 황 성분이 가스 중 수분과 반응하여 황산을 생성하는 촉매로 작용하게 된다. 산화망간이 5중량% 미만인 경우, 산화철의 황성분이 황산으로 생성되기 위한 산화망간 함량 부족으로 인해 황산 생성량이 저하되어 산화철의 황화수소 제거율이 떨어지게 된다. 한편 산화망간이 10중량%을 초과하는 경우, 황화수소가 흡착되어 생성된 황화철의 황 성분이, 황산이 아닌 고체 입자인 단체의 황을 생성하게 되어, 단체 황이 흡착탑 내부에 잔류하게되어 황화수소 흡착효율 저하 및 흡착탑의 차압을 상승하게 하는 문제가 있다.In addition, the electric furnace slag preferably contains 5 wt% to 10 wt% of a manganese oxide (MnO) component based on the total weight of the electric furnace slag. Manganese oxide acts as a catalyst for generating sulfuric acid by reacting the sulfur component of iron sulfide (FeS) produced by reacting with iron oxide with moisture in the gas. When the manganese oxide is less than 5% by weight, the sulfuric acid production amount is lowered due to the lack of manganese oxide content for the sulfur component of iron oxide to be generated as sulfuric acid, so that the hydrogen sulfide removal rate of iron oxide is lowered. On the other hand, when the manganese oxide exceeds 10% by weight, the sulfur component of iron sulfide produced by adsorption of hydrogen sulfide generates sulfur as a single solid particle, not sulfuric acid, and the single sulfur remains inside the adsorption tower, thereby lowering the hydrogen sulfide adsorption efficiency. And there is a problem of increasing the differential pressure of the adsorption tower.
한편, 이산화탄소 및 황화수소가 제거된 배가스는 배출부를 통하여 배출되며, 이와 같이, 본 발명에 따르면, 배가스에 포함된 이산화탄소 및 황화수소의 제거율을 향상시킬 수 있으므로, 대기오염 물질을 저감하고, 슬래그 및 코크스오븐 가스 등의 제철부산물의 활용도를 극대화시킬 수 있다. 나아가 본 발명의 정제장치는 필요에 따라, 고로슬래그 순환을 위한 펌프를 추가로 포함할 수도 있다. On the other hand, the exhaust gas from which carbon dioxide and hydrogen sulfide are removed is discharged through the discharge unit. As such, according to the present invention, since the removal rate of carbon dioxide and hydrogen sulfide contained in the exhaust gas can be improved, air pollutants are reduced, and slag and coke oven It is possible to maximize the utilization of steel by-products such as gas. Furthermore, the purification apparatus of the present invention may further include a pump for blast furnace slag circulation, if necessary.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are merely examples to help the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
1. 고로슬래그 함량에 따른 이산화탄소 제거 성능 평가1. Evaluation of carbon dioxide removal performance according to blast furnace slag content
유리석회(Free CaO)를 40중량% 함유하는 고로슬래그 및 물을 혼합하여, 고로슬래그 슬러리를 제조하였다. Blast furnace slag containing 40 wt% of free lime (Free CaO) and water were mixed to prepare a blast furnace slag slurry.
상기 슬러리에 포함되는 고로슬래그의 함량을 다양하게 변화시키며, 배가스에 포함된 이산화탄소 제거율을 측정하고 도 2에 나타내었다.The content of the blast furnace slag included in the slurry was variously changed, and the carbon dioxide removal rate included in the exhaust gas was measured and shown in FIG. 2 .
도 2를 참조하면, 이산화탄소 제거율은 고로슬래그가 25 내지 45중량%로 포함되는 구간에서 우수하며, 특히, 30 내지 40중량%에서 더욱 우수하고, 30중량%일 때, 가장 높은 제거율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 2 , it can be seen that the carbon dioxide removal rate is excellent in the section in which the blast furnace slag is contained in an amount of 25 to 45% by weight, particularly, it is more excellent in 30 to 40% by weight, and when it is 30% by weight, the highest removal rate is shown. can
2. 고로슬래그 슬러리 온도에 따른 이산화탄소 제거 성능 평가2. Evaluation of carbon dioxide removal performance according to blast furnace slag slurry temperature
유리석회를 30중량% 함유하는 고로슬래그 및 물을 혼합하여, 고로슬래그 슬러리를 제조하였다. A blast furnace slag slurry was prepared by mixing blast furnace slag containing 30% by weight of free lime and water.
상기 슬러리의 온도를 다양하게 변화시키며, 배가스에 포함된 이산화탄소 제거율을 측정하고 도 3에 나타내었다.The temperature of the slurry was variously changed, and the carbon dioxide removal rate contained in the exhaust gas was measured and shown in FIG. 3 .
도 3을 참조하면, 이산화탄소 제거율은 슬러리의 온도가 35 내지 55℃일 때, 우수하며, 특히, 40 내지 50℃에서는 95% 이상의 이산화탄소 제거율을 보이며, 약 50℃일 때, 가장 높은 제거율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3 , the carbon dioxide removal rate is excellent when the slurry temperature is 35 to 55 ° C. In particular, it shows a carbon dioxide removal rate of 95% or more at 40 to 50 ° C., and shows the highest removal rate when about 50 ° C. can be checked
3. 3. 배가스flue gas 내 수분 함량 및 전기로 Moisture Resistance and Electric Furnace 슬래그slag 산화망간 함량에 따른 황화수소 제거 성능 평가 Evaluation of hydrogen sulfide removal performance according to manganese oxide content
상기 고로슬래그 함량에 따른 이산화탄소 제거 성능 평가가 완료된 배가스를 수분제거장치를 이용하여 다양하게 수분 함량을 조절하였다.The moisture content of the exhaust gas, which has been evaluated for carbon dioxide removal performance according to the blast furnace slag content, was variously adjusted using a moisture removal device.
상기 수분함량이 조절된 배가스를 다양한 함량의 산화망간을 포함하는 전기로 슬래그가 충진된 충진탑에 통과시며, 배가스에 포함된 황화수소 제거율을 측정하고 도 4 및 5에 나타내었다.The water content of the controlled flue gas is passed through a packed tower filled with electric furnace slag containing various amounts of manganese oxide, and the hydrogen sulfide removal rate contained in the flue gas is measured and shown in FIGS. 4 and 5 .
도 4를 참조하면, 배가스 내 수분함량이 10 내지 20%일 때, 황화수소 제거율이 우수하며, 90%이상의 황화수소 제거율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, when the moisture content in the exhaust gas is 10 to 20%, the hydrogen sulfide removal rate is excellent, and it can be seen that the hydrogen sulfide removal rate is 90% or more.
도 5를 참조하면, 전기로 슬래그중 산화망간의 함량에 따른 황화수소 제거율을 보여주고 있다. 산화망간의 함량이 5 내지 10 중량%일 때 황화수소 제거율이 99%이상임을 확인할 수 있다. 5, it shows the hydrogen sulfide removal rate according to the content of manganese oxide in the electric furnace slag. When the manganese oxide content is 5 to 10 wt%, it can be confirmed that the hydrogen sulfide removal rate is 99% or more.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
1: 배가스 유입
2: 배가스 배출
3: 고로슬래그 공급
4: 고로슬래그 배출
5: 전기로슬래그 충진
6: 수분조절장치
7: 고로슬래그 슬러리
10: 배가스 정제장치1: flue gas inflow
2: exhaust gas emission
3: Blast furnace slag supply
4: Blast furnace slag discharge
5: Electric furnace slag filling
6: Moisture control device
7: Blast furnace slag slurry
10: flue gas purification device
Claims (9)
상기 이산화탄소가 제거된 배가스의 수분함량을 조절하는 단계; 및
상기 수분함량이 조절된 배가스를 전기로 슬래그를 포함하는 흡착제와 반응시켜, 배가스 내 황화수소를 제거하는 단계를 포함하는 배가스의 정제방법.
removing carbon dioxide from the exhaust gas by reacting the blast furnace slag slurry with an exhaust gas containing carbon dioxide and hydrogen sulfide;
adjusting the moisture content of the exhaust gas from which the carbon dioxide has been removed; and
The purification method of the flue gas comprising the step of removing the hydrogen sulfide in the flue gas by reacting the flue gas with the controlled moisture content with an adsorbent containing electric furnace slag.
상기 고로슬래그는 고로슬래그 슬러리 총 중량을 기준으로, 25 내지 45중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 배가스의 정제방법.
According to claim 1,
The method for purifying flue gas, characterized in that the blast furnace slag is included in an amount of 25 to 45 wt% based on the total weight of the blast furnace slag slurry.
상기 고로슬래그는 고로슬래그 총 중량을 기준으로, 30 내지 40중량%의 유리석회를 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스의 정제방법.
According to claim 1,
The blast furnace slag is an exhaust gas purification method, characterized in that it contains 30 to 40% by weight of free lime based on the total weight of the blast furnace slag.
상기 슬러리의 온도가 35 내지 55℃인 것을 특징으로 하는 배가스의 정제방법.
According to claim 1,
The purification method of flue gas, characterized in that the temperature of the slurry is 35 to 55 ℃.
상기 수분함량을 조절하는 단계는 배가스의 수분을 10 내지 20중량%로 조절하는 것을 특징으로 하는 배가스의 정제방법.
According to claim 1,
The step of adjusting the moisture content is a purification method of an exhaust gas, characterized in that the moisture of the exhaust gas is adjusted to 10 to 20% by weight.
상기 전기로 슬래그는 전기로 슬래그 총 중량을 기준으로, 산화철 10 내지 20중량% 및 산화망간 5 내지 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스의 정제방법.
According to claim 1,
The electric furnace slag is an exhaust gas purification method, characterized in that it comprises 10 to 20% by weight of iron oxide and 5 to 10% by weight of manganese oxide, based on the total weight of the electric furnace slag.
상기 배가스가 클라우스 공정의 테일가스 및 바이오가스 중에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 배가스의 정제방법.
According to claim 1,
The exhaust gas purification method, characterized in that at least one selected from the tail gas and biogas of the Claus process.
상기 이산화탄소 흡수장치와 연결되며, 배가스의 수분함량을 조절하는 수분조절장치; 및
상기 수분조절장치와 연결되며, 내부에 전기로 슬래그를 포함하는 흡착제가 충진되며, 배가스 배출부를 포함하는 황화수소 흡수장치를 포함하는 배가스의 정제장치.
a carbon dioxide absorber having a flue gas inlet into which the flue gas is introduced, and including a blast furnace slag slurry therein;
a moisture control device connected to the carbon dioxide absorber and controlling the moisture content of the exhaust gas; and
Exhaust gas purification apparatus including a hydrogen sulfide absorber connected to the moisture control device, filled with an adsorbent containing electric furnace slag therein, and including an exhaust gas discharge unit.
추가로, 상기 이산화탄소 흡수장치는 고로슬래그를 배출하기 위한 고로슬래그 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배가스의 정제장치.9. The method of claim 8,
In addition, the carbon dioxide absorber apparatus for purifying exhaust gas, characterized in that it further comprises a blast furnace slag discharge unit for discharging the blast furnace slag.
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