KR950005678B1 - 코우크스 오븐 개스중의 암모니아 분해장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

코우크스 오븐 개스중의 암모니아 분해장치

제1도 : 종래의 코우크스 오븐 개스중의 암모니아 분해장치의 개략도.

제2도 : 본 발명의 코우크스 오븐 개스중의 암모니아 분해장치의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 연수탱크 11 : 연수장입배관

13 : 스팀장입배관 14 : 연수온도조절장치

15 : 연수보충장치 20 : 암모니아 포집탑

21 : C. O. G유입관 22 : C. O. G배출관

23 : 안수배관 30 : 암모니아 증류탑

40 : 열교환기 50 : 냉각탑

54 : 암모니아 증기온도조절장치 60 : 연수순환수단

61 : 연수공급배관 63 : 연수유량조절밸브

66 : 연수순환배관 70 : 냉각수순환수단

71 : 냉각수순환배관 73 : 제2냉각수유량조절밸브

75 : 제2연수온도검출기 80 : 제2열교환기

본 발명은 코우크스 오븐에서 석탄건류중 발생되는 코우크스 오븐 개스(Cokes Oven Gas : 이하, "C. O. G"라 칭함)의 정체설비에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, C. O. G중에 함유되어 있는 암모니아를 분해 제거하기 위한 암모니아 분해장치에 관한 것이다.

통상, 코우크스 오븐에서 석탄건류중 발생되는 C. O. G는 열간압연설비, 발전소, 증기 생산설비등의 열원으로 이용되고 있다.

그러나, 상기 C. O. G중에는 공해물질인 암모니아가 다량 함유되어 있는데, 이 암모니아를 제거하지 않고 열원으로 사용하는 경우에는 버너가 막히거나 열량이 떨어지며 또한 설비부식을 초래하기 때문에 C. O. G를 열원으로 사용하기 위해서는 C. O. G중의 암모니아를 분해 제거하는 공정이 선행되어야 한다.

통상의 C. O. G중의 암모니아 분해장치는 연수설비, 암모니아 포집탑, 암모니아 증류탑, 열교환기 및 냉각탑을 포함하여 구성된다.

연수설비에서 만들어진 연수(Soft water)는 암모니아 포집탑 상부로 분산되고 암모니아 포집탑 하부로는 C. O. G가 유입되어 암모니아 포집탑 내부에서 상기 연수와 C. O. G가 서로 교차하면서 C. O. G중의 암모니아 성분은 99% 이상 분해, 제거된다.

상기와 같이 암모니아가 제거된 C. O. G는 타설비의 열원으로 이용되고, 암모니아 포집탑에서 암모니아를 포집한 연수는 암모니아로서 암모니아 포집탑 하부에 모이게 되는데, 이러한 공정에서 발생되는 암모니아수와 공장에서 발생되는 폐수 및 석탄건류중 발생되는 석탄 수분을 통틀어 안수(ammonia Liquor)라고 한다.

상기한 안수는 암모니아 증류탑의 상부로 장입되며, 암모니아 증류탑에 장입된 안수는 암모니아 증류탑의 하부에서 공급되는 스팀에 의해 기체상태의 암모니아 증기와 암모니아 성분을 뺏기고 농도가 묽어진 탈안수(암모니아 성분이 적게 함유된 안수)로 분리된다. 상기와 같이 분리된 탈 안수는 폐수처리 설비로 보내어져 폐수처리 공정을 거쳐 맑은 물로 배출되고, 암모니아 증기는 소각로에서 소각되어 대기로 배출된다.

그러나, 암모니아 증류탑에서 발생되는 암모니아 증기의 온도는 대략 105℃정도로서 상당한 수분을 포함하고 있어 소각되지 않게 되므로, 105℃의 암모니아 증기를 90℃로 냉각시켜 수분을 제거한 후 암모니아 농도를 높인 암모니아 증기를 소각로로 보내어 소각시켜 대기로 배출하고 있다.

상기와 같이 암모니아 증기의 온도를 낮추는 장치로서 열교환기가 사용되고 있다.

상기 열교환기에 사용되는 냉각수는 공장에서 순환사용되는 냉각수로서 열교환기를 거친 냉각수는 다시 냉각탑으로 되돌려지는 순환공정을 계속 되풀이 하게 된다.

통상, 암모니아 포집탑에 분사되는 연수의 온도는 대략 38℃정도인 C. O. G온도보다 2-3℃정도 더 높아야 한다.

그러나, 상기한 종래의 C. O. G중의 암모니아 분해장치를 사용하는 경우에는 자연수의 온도인 연수의 온도를 스팀에 의해 상승시켜야 하므로 열손실을 수반하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 별도 설비에 의해 공급되는 스팀을 사용하지 않고 암모니아 증류탑에서 사용되는 열에너지에 의해 암모니아 포집탑에 공급되는 연수의 온도를 조절할 수 있는 향상된 C. O. G중의 암모니아 분해장치를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 도면을 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

제1도에 나타난 바와같이, 종래의 C. O. G중의 암모니아 분해장치(1)는 연수탱크(10), 암모니아 포집탑(20), 암모니아 증류탑(30), 열교환기(40), 및 냉각탑(50)을 포함하여 구성된다.

상기 연수탱크(10)와 암모니아 포집탑(20)은 연수장입배관(11)에 의해 서로 연수관통관계로 연결되어 있으며, 이 연수장입배관(11)에는 연수공급펌프(12)가 설치되어 있다.

또한, 상기 연수장입배관(11)은 스팀장입배관(13)과 관통연결되어 있고 이 스팀장입배관(13)과 연수장입배관(11)에는 연수온도조절장치(14)가 설치되어 있다.

상기 연수온도조절장치(14)는 연수장입배관(11)에 연결되어 연수장입배관(11)내를 흐르는 연수의 온도를 검출하는 연수온도검출기(14a), 연수온도검출기(14a)의 온도검출신호를 스팀유량조절밸브(14c)에 전달하는 제1배선(14b), 및 상기 온도검출신호에 의해 작동되어 상기 스팀장입배관(13)내의 스팀유량을 조절하는 스팀유량조절밸브(14c)를 구비하여 연수의 온도를 조절하도록 구성된다.

또한, 상기 연수탱크(10)에는 연수보충장치(15)가 설치되어 있는데, 이 연수보충장치(15)는 연수보충배관(15a)을 포함하며, 이 연수보충배관(15a)에는 연수보충조절밸브(15b), 및 연수보충펌프(15c)가 설치되어 있다.

상기 연수보충조절밸브(15b)는 제2배선(15d)을 통해 상기 연수탱크(10)의 레벨을 검출하기 위한 연수레벨검출기(15e)에 연결되어 연수레벨검출기(15e)에 의해 검출된 검출신호에 의해 작동되어 연수보충을 조절하도록 구성된다.

상기 연수장입배관(11)이 그 상부 일측에 연결되어 있는 상기 암모니아 포집탑(20)의 하부 일측에는 코우크스 오븐에서 배출되는 C. O. G를 유입하기 위한 C. O. G유입관(21)이 관통연결되어 있다.

또한, 상기 암모니아 포집탑(20)의 상부 타측에는 상기 C. O. G유입관(21)을 통해 그 하부로 유입되어 상승하면서 상부에서 분사되는 연수와 교차되어 암모니아 성분이 제거된 C. O. G를 다른 설비의 열원으로 사용하기 위하여 배출하기 위한 C. O. G배출관(22)이 관통연결되어 있고, 그리고 그 하부 타측에는 연수가 C. O. G와 교차되어 C. O. G내의 암모니아가 연수에 녹아있는 암모니아수 형태의 안수를 암모니아 증류탑(30)으로 보내기 위한 안수배관(23)이 관통연결되어 있고, 이 안수배관(23)에는 안수펌프(24)가 설치되어 있다.

상기 암모니아 증류탑(30)의 상부에는 안수배관(23)이 관통연결되고, 그 하부 일측에는 스팀유입배관(31)이 연결되고 그 하부 타측에는 폐수배출관(33)이 연결되어 있다.

그리고, 상기 암모니아 증류탑(30)의 정부에는 암모니아 증기배관(32)이 연결되어 있고, 이 암모니아 증기배관(32)은 열교환기(40)내를 통과하여 소각로에 암모니아 증기를 공급하도록 구성되어 있다.

상기 열교환기(40)의 하부에는 냉각수를 냉각탑(50)으로부터 유입하기 위한 냉각수유입관(51)이 연결되어 있으며 그 상부에는 열교환기(40)를 통과한 냉각수를 상기 냉각탑(50)으로 순환시키기 위한 냉각수배출관(50)이 연결되어 있고, 상기 냉각수유입배관(51)에는 냉각수공급펌프(53)가 설치되어 있다.

상기 냉각수유입관(51)과 암모니아 증기배관(32)에는 암모니아 증기온도조절장치(54)가 장치되어 있는데, 이 냉각수온도조절장치(54)는 암모니아 증기배관(32)에 연결되어 열교환기(40)를 통과한 암모니아 증기의 온도를 검출하는 암모니아 증기온도검출기(54a), 암모니아 증기온도검출기(54a)의 온도검출신호를 냉각수유량조절밸브(54c)에 전달하는 제3배선(54b), 및 상기 온도검출신호에 의해 작동되어 상기 냉각수유입관(51)내의 냉각수량을 조절하는 냉각수유량조절밸브(54c)를 구비하여 암모니아 증기의 온도를 조절하도록 구성된다.

본 발명에 부합되는 C. O. G중의 암모니아 분해장치(100)는, 제2도에 나타나 바와같이, 상기와 같이 구성되는 종래의 암모니아 분해장치(1)를 개량한 것으로서, 그 특징적인 구성요소로는 연수를 순환시키기 위한 연수순환수단(60), 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수순환수단(70) 및 제2열교환기(80)를 포함한다.

상기 연수순환수단(60)은 일단이 종래의 연수탱크(10)에, 그리고 그 타단이 열교환기(40)에 관통연결되는 연수공급배관(61)을 포함하며, 상기 연수공급배관(61)에는 연수공급펌프(62) 및 연수유량조절밸브(63)가 설치되어 있다.

상기 연수유량조절밸브(63)는 제4배선(64)을 통해 암모니아 증기배관(32)에 부착된 제2암모니아 증기온도검출기(65)에 연결되어 제2암모니아가 증기온도검출기(65)에 의해 검출된 검출신호에 의해 작동되어 연수의 유량을 조절하므로서 암모니아 증기의 온도가 조절되도록 구성된다.

또한, 상기 연수순환수단(60)은 일단이 열교환기(40)에, 그리고 타단이 연수탱크(10)에 관통연결되는 연수순환배관(66)을 포함하며, 이 연수순환배관(66)은 제2열교환기(80)를 통과하도록 구성된다.

상기 냉각수순환수단(70)은 냉각수순환배관(71)을 포함하며, 이 냉각수순환배관(71)은 냉각탑(50)에서 시작하여 상기 제2열교환기(80)를 거쳐 냉각탑(50)으로 다시 복귀하도록 구성된다.

상기 냉각수순환배관(71)에는 냉각수순환펌프(72) 및 제2냉각수유량조절밸브(73)가 설치되어 있으며, 이 제2냉각수유량조절밸브(73)는 제5배선(74)을 통해 상기 연수탱크(10)에 부착된 제2연수온도검출기(75)에 연결되어 상기 제2연수온도검출기(75)에 의해 검출된 검출신호에 의해 작동되어 냉각수의 유량을 조절하므로서, 연수의 온도가 조절되도록 구성된다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

암모니아를 함유하는 C. O. G가 C. O. G유입관(21)을 통해 암모니아 포집탑(20)의 하부로 유입되어 상부로 상승된 다음 C. O. G배출관(22)을 통해 다음 공정으로 이송되는데, 이 과정에서 연수공급펌프(12)에 의해 펌핑되어 연수장입배관(11)을 통해 암모니아 포집탑(20)의 상부에서 분사되는 연수탱크(10)내의 연수와 상기 C. O. G가 암모니아 포집탑(20)에서 서로 교차되면서 C. O. G중의 암모니아가 분해 제거되고, 제거된 암모니아는 연수와 함께 암모니아수(안수)형태로 암모니아 포집탑(20) 하부에 포집된다.

상기와 같이 암모니아 포집탑(20)에 분사되는 연수의 온도는 C. O. G내에 나프탈린 발생 및 포집효율을 높이기 위해 C. O. G온도(대략 38℃)보다 2-3℃정도 높아야 하는데, 종래에는 이 연수의 온도조절을 연수 온도조절장치(14)에 의해 행하였다.

즉, 연수장입배관(11)내를 흐르는 연수의 온도를 연수온도검출기(14a)에 의해 검출하고, 온도검출신호가 제1배선(14b)을 통해 스팀유량밸브(14c)에 전달되고, 이 검출신호에 의해 스팀유량조절밸브(14c)가 조절되어 스팀유량을 조절하므로서 암모니아 포집탑(20) 상부에 분사되는 연수의 온도가 조절된다.

그러나, 본 발명에서는 이러한 연수온도조절은 보수등에 의해 암모니아 증류탑(30)이 정지되는 경우등에만 행하여지고 분해장치(100)가 가동중에는 다음과 같이 행하여 진다.

즉, 연수탱크(10)에 부착된 제2연수온도검출기(75)에 의해 연수탱크(10)내의 연수온도를 검출하고, 온도검출신호는 제5배선(74)을 통해 제2냉각수유량조절밸브(73)에 전달되고, 검출신호에 의해 제2냉각수유량조절밸브(73)가 작동하게 되어 냉각수의 유량을 조절하므로서 연수탱크(10)내의 연수온도가 적절히 조절될수 있다.

본 발명에서는 통상 사용되는 연수의 온도인 40-42℃로 연수온도를 조절할 수 있으며, 최고 60℃까지 조절가능하다.

그리고, 연수탱크(10)내의 연수량이 부족한 경우에는 연수보충장치(15)에 의해 보충되는데 이를 설명하면 다음과 같다.

즉, 연수탱크(10)내의 연수레벨을 연수레벨검출기(15e)에 의해 검출하고, 레벨검출신호가 제2배선(15d)을 통해 연수보충조절밸브(15d)에 전달되고, 이 검출신호에 의해 연수보충조절밸브(15d) 및 연수보충펌프(15c)가 작동되어 연수보충배관(15a)을 통해 부족한 연수가 보충된다.

본 발명에서는 상기와 같이 연수보충장치(15)에 의해 차거운 물이 연수탱크(10)에 공급되어 연수탱크(10)내의 연수온도가 변화된다하더라도 연수탱크(10)의 연수온도는 항상 필요한 온도로 자동조절된다.

상기와 같이 암모니아 포집탑(20)에 포집된 안수는 안수펌프(24) 및 안수배관(23)에 의해 암모니아 증류탑(30)으로 이송되고, 여기서 스팀유입배관(31)에 의해 유입되는 스팀에 의해 안수를 증류시켜 물과 암모니아 증기로 분해하며, 물은 폐수배출관(33)을 통해 배출되고, 그리고 분해된 암모니아 증기는 암모니아 증기배관(32)에 의해 열교환기(10)를 거쳐 소각로로 이송되는데, 암모니아 증기는 열교환기(10)를 거치면서 온도가 하강하게 된다.

통상, 암모니아 증류탑(30) 하부에서 장입된 스팀에 의해 105℃정도의 암모니아 증기가 발생되며, 이 증기는 열교환기(40)를 거치면서 90℃로 냉각되어진 후 소각로로 이송되어 태워 대기중에 방출된다.

상기 열교환기(40)에는, 종래의 방법과는 달리, 연수순환수단(60)의 연수공급배관(61) 및 연수순환펌프(62)에 의해 연수가 공급되어 암모니아 증기의 온도를 일정온도로 하강시킨 다음 연수순환배관(66)에 의해 다시 연수탱크(10)로 복귀하게 된다.

이때, 상기 암모니아 증기의 온도조절은 암모니아 증기배관(32)에 부착된 제2암모니아 증기온도검출기(65)에 의해 열교환기(10)를 거친 암모니아 증기의 온도를 검출하고, 온도검출신호가 제4배선(64)을 통해 연수유량조절밸브(63)에 전달되고, 이 검출신호에 의해 연수유량조절밸브(63)가 작동되어 연수유량을 조절하므로서 열교환기(40)를 거친 암모니아 증기의 온도가 조절된다.

그리고, 열교환기(40)를 거친후 상기 연수순환배관(66)에 의해 다시 연수탱크(10)로 복귀하는 연수는 제2열교환기(80)를 거치면서 열교환을 하게 되어 온도가 하강하게 된다.

상기 제2열교환기(80)에는 냉각탑(50)의 냉각수가 냉각순환배관(71) 및 냉각수순환펌프(72)에 의해 공급되며, 공급된 냉각수는 제2열교환기(80)에서 열교환기(40)를 거친 연수와 열교환하여 연수의 온도를 필요로 하는 온도로 조절하고 다시 냉각탑(50)으로 복귀한다.

연수탱크(10)내의 연수의 온도는 냉각수에 의해 상기한 바와같이 조절된다.

상기한 암모니아 포집탑(20)으로는 연수와 C. O. G의 접촉면적을 넓히기 위해 내부에 익스펜드 메탈을 충진시킨 익스펜드 메탈타입(Expend Metal Type)등을 들 수 있으며, 열교환기(40, 80)로는 튜브타입(Tube Type) 및 플레이트타입(Plate Type)등을 들수 있는데, 제2도에서는 열교환기(40)는 튜브타입이고, 제2열교환기(80)는 플레이트타입이다.

상기에서는 상부에서 암모니아수가 유입되며 하부에서는 스팀이 유입되어 버블캡을 통과하는 동안 서로 열교환되어 온도를 상승시키는 버블캡타입(Bubble Cap Type)의 암모니아 증류탑(30)에 근거하여 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

상술한 바와같이, 본 발명은 열교환기에 유입되는 냉각수를 연수로 대체하므로서 암모니아 포집탑에 공급되는 연수의 온도를 별도의 스팀설비없이 암모니아 증류탑에 사용되는 열에너지에 의해 조절하므로서 열에너지를 줄일 수 있고 냉각매체를 안정하게 공급할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 연수탱크(10)내의 연수가 연수장입배관(11)을 통해 암모니아 포집탑(20)의 상부에서 분사됨과 동시에 암모니아를 함유하는 C. O. G를 암모니아 포집탑의 하부로 유입하여 암모니아 포집탑(20)에서 상기 C. O. G중의 암모니아를 상기 연수에 의해 제거하여 안수로서 포집되고 암모니아가 제거된 C. O. G는 타설비의 열원으로 보내어지고 상기 안수는 암모니아 증류탑(30)으로 보내고 여기서 암모니아를 스팀에 의해 증기화하고 이 증기화된 암모니아 증기는 암모니아 증기배관(32)에 의해 열교환기(40)를 통과하므로서 온도가 감소되어 소각로로 이송되며, 상기 열교환기(40)에는 냉각수유입관(51) 및 냉각수배출관(52)에 의해 냉각탑(50)의 냉각수가 순환공급되도록 구성되는 코우크스 오븐 개스중의 암모니아 분해장치에 있어서, 제2열교환기(80), 연수탱크(10)내의 연수를 상기 열교환기(40) 및 제2열교환기(80)를 거쳐 순환시키기 위한 연수순환수단(60), 상기 냉각탑(50)의 냉각수를 상기 제2열교환기(80)를 통해 순환시키기 위한 냉각수순환수단(70)을 포함하여, 온도조절된 연수탱크(10)내의 연수가 암모니아 포집을 위해 암모니아 포집탑에 공급될 뿐만아니라 열교환기(40)에도 공급되어 암모니아 증기와 열교환한 다음 다시 연수탱크(10)로 복귀되고, 그리고 냉각탑(50)내의 냉각수가 열교환기(40)에 공급되는 대신에 제2열교환기(80)에 공급되어 열교환기(40)를 거친 연수와 열교환한 다음 다시 냉각탑(50)으로 복귀되도록 구성되는 코우크스 오븐 개스중의 암모니아 분해장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 냉각수순환장치(70)이 제2냉각수유량조절밸브(73)가 구비된 냉각수순환배관(71)을 포함하고, 상기 제2냉각수유량조절밸브(73)는 제5배선(74)을 통해 연수탱크(10)에 부착된 제2연수온도검출기(75)에 연결되어 제2연수온도검출기(75)에 의해 검출된 검출신호에 의해 작동되어 냉각수유량을 조절하므로서 연수의 온도가 조절되도록 구성됨을 특징으로 하는 코우크스 오븐 개스중의 암모니아 분해장치.