WO2018084493A1 - 증류 장치 및 이를 포함하는 첨가제 제조 설비 - Google Patents

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WO2018084493A1
WO2018084493A1 PCT/KR2017/011936 KR2017011936W WO2018084493A1 WO 2018084493 A1 WO2018084493 A1 WO 2018084493A1 KR 2017011936 W KR2017011936 W KR 2017011936W WO 2018084493 A1 WO2018084493 A1 WO 2018084493A1
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distillation apparatus
blade
hot air
reactor
tar
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PCT/KR2017/011936
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장동민
서영대
김현용
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주식회사 포스코
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G7/00—Distillation of hydrocarbon oils
    • C10G7/12—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
    • C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
    • C10B57/06—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition containing additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C1/00—Working-up tar
    • C10C1/04—Working-up tar by distillation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10C—WORKING-UP PITCH, ASPHALT, BITUMEN, TAR; PYROLIGNEOUS ACID
    • C10C1/00—Working-up tar
    • C10C1/04—Working-up tar by distillation
    • C10C1/08—Winning of aromatic fractions
    • C10C1/12—Winning of aromatic fractions naphthalene fraction heavy fraction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
    • C10G2300/201—Impurities

Definitions

  • the present invention relates to a distillation apparatus and an additive manufacturing apparatus including the same, and more particularly, to a distillation apparatus and an additive manufacturing apparatus including the same, which are easy to discharge the produced additive.
  • a binder is added to the coal blended with various kinds of coals, mixed, charged into a coke oven and dried.
  • the binder serves to improve the strength of the coke by improving the loading density of the coal briquettes when the coal briquettes are charged in an oven.
  • the caking agent tar or tar, or a caking ingredient is extracted and used.
  • tar is generally accompanied by a tar reforming process in which a tar is heat-treated in a distillation column to separate naphthalene and landscape oil from and remove the tar.
  • the boiling point of naphthalene is approximately 180 ° C. to 230 ° C. and the boiling point of landscape oil is less than that, when tar is heated to a temperature higher than the boiling point of naphthalene, the landscape oil is first gasified and discharged to the top of the distillation column, and then naphthalene is gasified to distillation column. Is discharged from. And, tar removed from naphthalene and landscape oil is discharged through the bottom of the distillation column.
  • the viscosity of the modified tar becomes high because only the high-density components remain, and the high viscosity is a factor that prevents the modified tar from being discharged to the bottom of the distillation column. Accordingly, in order to lower the viscosity of the tar and facilitate the discharge, the tar was heated to a temperature of 300 ° C. which is excessively higher than the boiling point of naphthalene to separate and remove naphthalene and landscape oil. That is, since the tar must be heated to an unnecessarily high temperature compared to the temperature for the separation of naphthalene, a load of the distillation process is generated thereby, there is a problem that the energy consumption is large.
  • the present invention provides a distillation apparatus that is easy to discharge the modified raw material and the additive manufacturing equipment comprising the same.
  • the present invention provides a distillation apparatus capable of reducing the cost and time of reforming raw materials and an additive manufacturing equipment comprising the same.
  • the present invention provides a distillation apparatus for classifying impurities from a raw material by a fractional distillation method using a boiling point difference, and reforming the raw material, comprising: a reactor having an internal space capable of heat treatment of the input raw material and movement of separated impurities; An impeller installed at a lower portion of the reactor and including a blade which rotates while supplying hot air into the reactor; It includes.
  • Each of which extends to correspond to the width direction of the reactor, is installed spaced apart in the vertical direction from the upper side of the blade in the reactor, the gaseous impurities separated from the raw material by the reaction between the hot air and the raw material can move. And a plurality of trays having a plurality of openings.
  • the blades are arranged concentrically and radially, and each includes a blade provided with a plurality of nozzles for injecting hot air.
  • the impeller is connected to the blade, and includes a shaft for rotating the blade while supplying hot air into the blade.
  • the upper body is installed so that the plurality of trays arranged in a vertical direction therein; Located below the upper body, and includes a lower body in which the blade is installed.
  • a discharge pipe for discharging the modified raw material collected in the lower body is connected to the lower end of the lower body.
  • the lower body has a shape in which the inner diameter becomes narrower toward the lower side, and is asymmetrical with respect to the center in the width direction.
  • the blade is installed such that its width center is located at the width direction center of the lower body, and the discharge pipe is installed at a position deviating from the width direction center of the lower body.
  • the raw material is tar
  • the impurities separated from the tar include naphthalene and landscape oil.
  • the present invention is an additive manufacturing equipment for producing an additive to be used in the coke production using the coke oven gas discharged from the coke oven, comprising: a decanter separating the tar from the coke oven gas; And a blade for rotating hot air while rotating and heat-treating the tar with hot air supplied by the blade, and a distillation apparatus for separating naphthalene and landscape oil from the tar by a fractional distillation method using a boiling point difference. It is connected to the lower end of the distillation apparatus, the additive discharge pipe for discharging the additive of the modified tar separated naphthalene and landscape oil to the outside; includes.
  • the blades are arranged concentrically and radially, each of which includes a blade having a plurality of nozzles for injecting hot air therein, and connected to the blade to provide a passage for moving the hot air therein while rotating the blade. It includes a shaft for supplying hot air to the nozzle of the wing.
  • the distillation apparatus includes a reactor having an internal space capable of carrying out the heat treatment of the tar and separated naphthalene and landscape oil, wherein one end of the additive discharge pipe is connected to one end of the reactor, and the other end is disposed outside the distillation apparatus. Connected to the additive reservoir.
  • the lower part of the reactor has a shape in which the inner diameter becomes narrower toward the lower side, and is asymmetrical with respect to the center in the width direction.
  • the blade is installed such that its width center is located at the width direction center of the reactor, and the additive discharge pipe is installed at a position away from the width direction center of the reactor.
  • the hot air supplied into the reactor through the shaft and the blade, using a waste gas generated during the heating of the coke oven, is connected to the shaft, and includes a hot air transfer pipe for supplying the waste gas to the shaft.
  • the present invention since hot air is supplied while the impeller is rotated, hot air, which is a heat source, can be transmitted evenly inside the distillation apparatus. As a result, contact between the raw material, which is the object to be treated, and the hot air, which is a heat source, is made even, thereby improving the separation efficiency of impurities. Therefore, the content of impurities is small, it is possible to produce a high quality additive.
  • the impeller rotates while supplying hot air in a space where the modified raw material is temporarily stored, the viscosity of the modified raw material can be minimized or prevented from rising, and the discharge movement is easier than in the related art.
  • the heat source can be used for the hot air of low temperature compared with the former, the waste gas produced at the time of the coke oven heating can be used as the hot air of a distillation apparatus. Therefore, there is an effect that can save time, cost and power for manufacturing hot air separately.
  • FIG. 1 conceptually illustrates an additive manufacturing facility comprising a distillation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 illustrates a distillation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining the flow path of the tar and gas of the liquid phase by the trade in the distillation apparatus according to an embodiment of the present invention
  • the present invention relates to a distillation apparatus for producing an additive to be added in the manufacture of coke, more specifically to an additive to be used as a caking agent, and an additive manufacturing equipment comprising the same.
  • the additives (binders) prepared are added to the raw materials for coke production, that is, coal coal.
  • additives may be added to the blended coal having a low cohesiveness by adding at least 50 wt% of the blended coal, and the additive may be added to contain 1 to 3 wt% of the blended coal as a whole.
  • the present invention relates to an additive manufacturing facility for modifying the tar (Tar) separated from the coke oven gas (COG) by-produced during the coke production in the coke oven to produce an additive.
  • the tar contains about 4 wt% moisture, 1 wt% to 2 wt% taric acid, 5 wt% wash oil, 11 wt% to 13 wt% naphthalene, 35 wt% 40 wt% creosote creosote and 35 to 40 wt% pitch.
  • the components contained in the tar are described as elemental components, it contains a component system composed of 92.6 wt% C, 5.15 wt% H, 0.96 wt% 0.96, 0.75 wt% S, and unavoidable impurities.
  • H of the aromatic hydrocarbon contained in the tar lowers the softening start temperature of the raw coal and improves the coking property of the raw coal.
  • the boiling points of tar acid, absorbent oil, naphthalene, creosote, and pitch in tar are different, and if the boiling points are listed in descending order, taric acid, absorbent oil, naphthalene, creosote, Pitch.
  • an additive manufacturing facility is intended to facilitate the discharge of the modified tar produced by separating naphthalene and landscape oil in a distillation apparatus, and to reduce the consumption time and cost of hot air supply.
  • 1 is a view conceptually showing an additive manufacturing facility including a distillation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is a view showing a distillation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a view for explaining the movement path of the tar and gas of the liquid phase by the trade in the distillation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • an additive manufacturing facility includes a water separator (not shown) for separating ordination from coke oven gas (COG) exhausted or discharged from the coke oven 10, and a tar for separating tar from ordination.
  • COG coke oven gas
  • tar for separating tar from ordination.
  • Naphthalene and landscape oil from the tar provided from the kender 20, the decanter 20, the distillation apparatus 300, the additive storage unit 80, which stores the additive tar, that is, the additives are separated by the distillation apparatus 300, naphthalene and landscape oil, and One end is connected to the lower portion of the distillation apparatus 300 and the other end is connected to the additive storage unit 80, and includes an additive discharge pipe 31 for transferring the additive discharged to the lower portion of the distillation apparatus 300.
  • the additive manufacturing equipment is a naphthalene collection tower 40 for collecting naphthalene separated from the distillation apparatus 300, naphthalene storage unit 50 for storing the naphthalene collected in the naphthalene collection tower 40, distillation apparatus 300
  • the landscaping oil collection tower 60 for collecting the landscape oil separated from the landscaping oil collection tower 60 is connected to the landscape oil collecting tower 60 includes a landscape oil scrubber 70 for collecting the collected landscape oil.
  • Decanter 20 is a conventional decanter applied to the art, consisting of a scraper (scraper) and a control valve, the condensate introduced through the inlet of the decanter, for example, water, tar, sludge And suspended solids are separated from each other by different gravity.
  • the sludge with the highest specific gravity is removed out of the system by the lower scraper, and then the heavy gravity is sent to the post process (distillation unit) through the outlet through the heavy control valve, and the lightest ordination (specific gravity: 1.0) ) Is sent to the ordinal tank through the ordinal outlet and fed back to the coke oven by the ordinal pump to cool the COG.
  • naphthalene is collected by absorbing naphthalene discharged from the distillation apparatus into an absorbing oil Absorbing Oil (A / 0).
  • the collected naphthalene is stored in the naphthalene storage unit 6.
  • the landscape oil collecting tower 60 collects the landscape oil by absorbing the landscape oil BTX discharged from the distillation apparatus 300 in a gas state into an absorbent liquid such as Absorbing Oil A / 0.
  • the landscape oil scrubber 70 is provided from the landscape oil collection tower 60 and distills the absorption oil (or rich oil) in which the landscape oil is collected to separate landscape oil (BTX) from the absorption oil. To extract the landscape oil to the top to produce landscape oil (BTX).
  • the landscape oil (BTX) separated from the landscape oil scrubber (70) is pulled to the landscape oil scrubber (70), and transferred to the landscape oil storage unit, the stored landscape oil is used or sold in other operating processes.
  • the distillation apparatus 300 receives tar removed from the decanter 20, and separates naphthalene and landscape oil by a fractional distillation method.
  • the distillation apparatus 300 is a reactor 310 having an inner space extending in the vertical direction, each extending in the width direction of the reactor 310, is installed spaced apart in the vertical direction in the reactor 310 A plurality of trays 320, each of which has a plurality of openings 321 is provided, extending in the vertical direction, the guide member 340 connected to both ends of each tray 320, the lower portion inside the reactor 310 It is installed, the impeller 330 for supplying hot air while rotating, connected to the lower portion of the reactor 310, and includes an additive discharge pipe 31 for discharging the modified tar that is separated naphthalene and landscape oil, that is, additives.
  • the reactor 310 provides a treatment space and a movement path for allowing the reaction of tar and naphthalene and landscape oil separated from the tar to move.
  • the reactor according to the embodiment may be divided into an upper body 311 and a lower body 312, the inner space of the upper body 311 provides a path for the naphthalene and landscaping oil separated from the tar, the lower body ( In 312), most of the naphthalene and landscape oils are temporarily contained or stored before the release of the modified tar, ie the additives.
  • the upper body 311 is formed to extend in the vertical direction so that the gaseous naphthalene and landscape oil separated from the tar can be sufficiently moved up and separated from the tar.
  • the upper body 311 according to the embodiment may have a cylindrical shape having a circular cross section, and for example, the upper body 311 may have a convex shape, i.e., a dome shape.
  • the shape of the upper body 311 is not limited to the above-described shape, it can be manufactured in a variety of cylindrical shape having an internal space extending in the vertical direction.
  • the upper end of the upper body 311 is connected to the landscape oil discharge pipe 32 for discharging the landscape oil separated in a gas state. That is, one end of the landscape oil discharge pipe 32 is connected to the upper end of the upper body 311, the other end is connected to the landscape oil collection tower (60).
  • a naphthalene discharge pipe 33 for discharging naphthalene separated in a gas state is connected to an area corresponding to an upper end portion and a lower end portion of the sidewall of the upper body 311, for example, a vertical direction of the upper body 311. That is, one end of the naphthalene discharge pipe 33 is connected to the vertical center of the reactor 310, the other end is connected to the naphthalene collection tower 40.
  • the lower body 312 is connected to the lower portion of the upper body 311, communicates with the inner space of the upper body 311, and has an inner space in which the modified tar (hereinafter, an additive) is temporarily accommodated.
  • the lower body 312 according to the embodiment has a shape in which the inner diameter thereof becomes narrower toward the lower side where the additive discharge pipe 31 is located or inclined so that the distance of the inner sidewall becomes closer toward the lower side.
  • the lower body 312 may have a shape of an inverted triangle whose width is narrowed toward the lower side thereof.
  • the additive discharge pipe 31 is connected to the lowermost end of the lower body 312 having the smallest inner diameter.
  • the lower body 312 having a triangular shape is preferably asymmetrical with respect to the center of the left and right width direction. This is to reduce the congestion of the additive movement in the additives (modified tar) gathered to the lower body 312 is discharged through the additive discharge pipe 31.
  • the lower body 312 is asymmetrical relative to the center of the left and right width directions, when the additive discharge pipe 31 is discharged through the bottom end of the connected lower body 312, the stagnation There is an effect of reducing the discharge.
  • the plurality of trays 320 are installed to be spaced apart from each other in the vertical direction in the upper body 311. And the plurality of trays 320 are installed to be arranged in the vertical direction, the width direction position is provided staggered or in a zigzag form, the liquid tar injected from the decanter 20 to the distillation apparatus 300 to the lower side. Set up a travel path to move around. That is, when the plurality of trays 320 are arranged side by side in the vertical direction, the other side wall in the upper body 311 is opposite to the tray 320 that is connected to one side wall in the upper body 311 and is spaced apart from the other side wall. The tray 320 is connected to and spaced apart from one side wall is installed up and down alternately.
  • each of the plurality of trays 320 is formed so that the plurality of openings 321 are spaced apart from each other, and gas vaporized from tar, that is, naphthalene gas and landscape oil gas, passes through the plurality of openings 321.
  • a guide member 340 extending downward is connected to one end and the other end of each of the trays 320, and are installed to be spaced apart from the tray 320 positioned below. That is, when the first guide member 340 is connected to one end of the tray 320 and the second guide member 340 is connected to the other end, one end of each of the first and second guide members 340 is the tray 320. It is connected to one end and the other end of, respectively, the other end of each of the first and second guide member 340 is installed to be spaced apart from the other tray 320 located below.
  • the guide member 340 serves to guide the liquid tar flowing in the left and right directions along the tray 320 to flow stably to the lower side thereof. That is, the liquid tar flows along the tray 320, the guide member 340, the tray 320, and the guide member 340, and gradually moves downward.
  • the distillation apparatus 300 moves in a space provided by a structure in which a plurality of trays 320 are alternately moved while the liquid tar descends from the upper side to the lower side. Pass through 321.
  • a distillation apparatus 300 may be commonly referred to as a bubble type distillator.
  • the impeller 330 rotates the additive contained in the lower body 312 while supplying hot air for fractional distillation of naphthalene and landscape oil into the distillation apparatus 300.
  • the impeller 330 is a blade 331 arranged radially so that the plurality of wings (331a, 331b) are concentric, the shaft 332 for rotating the blade 331, the shaft 332 to apply a rotational power It includes a driver (not shown).
  • the blade 331 is installed to be positioned inside the lower body 312, and rotates to blow hot air into the lower body 312.
  • the blade 331 includes a plurality of wings (331a, 331b) as described above, the inside of each wing is provided with a space for the hot air flow, each of the plurality of wings (331a, 331b) to the inside A plurality of nozzles 331c for ejecting or spraying the introduced hot air are provided.
  • the plurality of nozzles 331c according to the embodiment are provided at equal intervals on the wings 331a and 331b, but are not limited thereto, and may be formed to have irregular intervals as necessary.
  • the blade 331 is preferably installed so that the center thereof is located at the center of the width direction of the lower body 312.
  • the shaft 332 is connected to the lower portion of the blade 331, and rotates the blade 331 while supplying hot air to the blade 331.
  • the interior of the shaft 332 is provided with an internal space to move the hot air, the internal space of the shaft 332 is in communication with the internal space of the plurality of wings (331a, 331b).
  • the shaft 332 is preferably located at the center of the width direction of the lower body 312. A part of the shaft 332 according to the embodiment is inserted into the lower body 312 and connected to the blade 331, and the other part is located outside the lower body 312 and connected to the hot air transfer pipe 35.
  • the shaft 332 is not limited to the above-described mounting structure, the entire shaft 332 is installed so as to be located inside the lower body 312, the front end of the hot air transfer pipe (35) into the lower body 312 It may be installed to be connected to the inserted shaft 332.
  • the hot air is evenly transferred to the inside of the distillation apparatus 300 by the rotation of the impeller 330 and the plurality of nozzles 331c, and the separation efficiency of naphthalene and landscape oil is improved by the uniformly transmitted heat, thus naphthalene and The content of the landscape oil component can be reduced as compared with the conventional one, so that an additive with improved quality is produced.
  • the additive since the blade 331 is rotated inside the lower body 312 where the additives are collected, the additive may be continuously stirred in the lower body 312. Accordingly, the additive in the lower body 312 may prevent condensation and the resulting viscosity increase, and the low viscosity may facilitate the discharge into the additive discharge pipe 31 connected to the lower portion of the lower body 312.
  • the waste gas generated during the heating of the coke oven 10 for the coke production and passed through the flue usually has heat of 180 ° C to 230 ° C, the waste gas is not distilled into the distillation apparatus 300 without the need for temperature control. It can be supplied and used as hot air. Therefore, it is possible to reduce the time and cost for hot air production or temperature control of the hot air, thereby reducing the time and cost for tar reforming in the distillation apparatus 300.
  • the additive discharge pipe 31 is connected to the lower portion of the reactor 310, more specifically, the lower end of the lower body 312, to discharge the additive to the outside.
  • One end of the additive discharge pipe 31 is connected to the lower end of the lower body 312, the other end is connected to the additive storage unit 80, the pumping means 31a for imparting a moving force of the additive to the additive discharge pipe 31 This can be connected.
  • the additive discharge pipe 31 is connected to the lower end of the lower body 312 as described above.
  • the additive discharge pipe 31 is located at the bottom of the lower body 312. It is preferable that 31 be connected.
  • the lower body 312 is asymmetrical as described above, the lowermost part is located at a position deviating from the center in the width direction of the lower body 312.
  • the additive discharge pipe 31 connected to the bottom end is connected to the position away from the center in the width direction of the lower body 312.
  • the additive discharge pipe 31 according to the embodiment is connected to the lower end of the lower body 312 deviating from the width direction center of the lower body 312.
  • the width direction center of the blade 331 is installed at the center of the width direction of the lower body 312, when the additive discharge pipe is located at the center of the width direction, the rotation force by the blade and the additive are discharged to the additive discharge pipe. And the screw rotational force generated when they are superimposed, a delay may occur when the additive is discharged into the additive discharge pipe.
  • the widthwise center of the blade 331 is installed so as to be located at the widthwise center of the lower body 312, and the additive discharge pipe 31 is connected to a position away from the widthwise center of the lower body 312. Accordingly, congestion caused by the rotation of the blade 331 is minimized or prevented.
  • the distillation apparatus which isolates naphthalene and landscape oil was demonstrated as an example.
  • the distillation apparatus according to an embodiment of the present invention can be applied to various distillation apparatus using a fractional distillation method using a boiling point difference by supplying hot air.
  • the coke oven gas discharged through the riser of the coke oven 10 separates tar (deformation tar) from the decanter 20, and is supplied to the upper side of the liquid tar distillation apparatus separated from the decanter 20. do.
  • the tar When the tar is introduced into the reactor upper side of the distillation apparatus 300, the tar moves along the plurality of trays 320 and the guide member 340 arranged downward from the tray 320 positioned at the uppermost side. At this time, since the plurality of trays 320 are arranged to be staggered in the zigzag or the width direction, tar is zigzag by passing the separation space between each tray 320 and one side wall and the other side wall of the upper body as a passage. It flows downward toward the lower body 312.
  • hot air is supplied into the distillation apparatus 300. That is, the hot air is supplied to the blade 331 installed in the lower body 312, and the hot air is sprayed through the plurality of nozzles 331c provided in the blade 331. In the embodiment, the hot air is rotated while rotating the blade 331. To supply.
  • the hot air supplied into the distillation apparatus 300 has a temperature of 180 ° C to 230 ° C, and the low boiling boiling oil from the tar is first separated into a gas state by the heat of the hot air and then moved to the upper end of the distillation apparatus 300. It is discharged to the landscape oil collection tower through the diesel oil discharge pipe (32). Thereafter, naphthalene having a higher boiling point than landscape oil is separated into a gas state and moved upward, which is a sidewall between an upper end portion and a lower end portion of the reactor 310, and is discharged through a naphthalene discharge pipe 33 connected to a central portion in the vertical direction.
  • the hot air which is a heat source
  • the hot air may be evenly transferred into the reactor 310.
  • the contact between the tar and the hot air as a heat source is made evenly, thereby improving the separation efficiency of naphthalene and landscape oil. Therefore, the content of naphthalene and landscape oil is low, it is possible to produce a high-quality additive without odor at room temperature, it is possible to reduce or minimize the differential pressure rise and piping clogging problems of the cooling equipment by naphthalene.
  • the tar injected upwards is moved to the lower side where the lower body 312 is located, the modified tar separated naphthalene and landscaping oil is collected in the lower body 312, the impeller 330 injects hot air in the lower body It is rotating. Accordingly, it is possible to prevent the condensation of the manufactured additive and the increase in viscosity due to the heat caused by the rotational force of the blade 331 and the injected hot air. Therefore, the additive collected in the lower body 312 is easily discharged through the additive discharge pipe.
  • naphthalene and landscape oil can be separated while preventing the viscosity increase of the additive.
  • power and time for adjusting the temperature of the hot air supplied to the distillation apparatus can be reduced as compared with the prior art.
  • the tar can be reformed at a lower temperature of 180 ° C to 230 ° C in the distillation apparatus 300, the COG discharged from the coke oven 10 by the hot air supplied to the reactor is passed through the flue. It is available. Therefore, it is possible to shorten the time for producing hot air or to control the temperature of the hot air and to reduce costs, thereby reducing the time and cost for tar reforming in the distillation apparatus.
  • the hot air which is a heat source can be transmitted evenly inside a distillation apparatus.
  • contact between the raw material, which is the object to be treated, and the hot air, which is a heat source is made even, thereby improving the separation efficiency of impurities. Therefore, the content of impurities is small, it is possible to produce a high quality additive.

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Abstract

본 발명은 비점 차이를 이용한 분별 증류 방법으로 원료로부터 불순물을 분류하여, 상기 원료를 개질시키는 증류 장치로서, 투입된 상기 원료의 열처리 및 분리된 불순물의 이동이 가능한 내부 공간을 가지는 반응기 및 반응기 내 하부에 설치되어, 상기 반응기 내부로 열풍을 공급하면서 회전하는 블레이드를 포함하는 임펠러를 포함한다. 따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 임펠러를 회전시키면서 열풍을 공급하기 때문에, 증류 장치 내부에 고르게 열원인 열풍이 전달될 수 있다. 이에 따라 처리 대상물인 원료와 열원인 열풍과의 접촉이 고르게 이루어지며, 이에 따라 불순물의 분리 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 불순물의 함량이 적어, 고품질의 첨가제를 제조할 수 있다.

Description

증류 장치 및 이를 포함하는 첨가제 제조 설비
본 발명은 증류 장치 및 이를 포함하는 첨가제 제조 설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조된 첨가제의 배출이 용이한 증류 장치 및 이를 포함하는 첨가제 제조 설비에 관한 것이다.
코크스를 제조하기 위해서는 여러 종의 석탄이 배합된 배합탄에 점결제를 첨가하여 혼합하고, 이를 코크스 오븐에 장입하여 건류한다. 여기서 점결제는 배합탄이 오븐 내에 장입될 때, 배합탄의 장입 밀도를 향상시킴으로써, 코크스의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 점결제로는 타르(tar)를 사용하거나, 석탄으로부터 점결 성분을 추출하여 사용하는 방법이 이용된다.
그런데, 타르(tar)를 점결제로 사용시, 악취 발생 및 후 공정에 부하를 주는 문제를 발생시켜, 정상적인 코크스 제조 조업에 어려움이 있다. 이러한 문제는 주로 타르에 포함되어 있는 저비점의 물질들인 조경유와 나프탈렌(Naphthalene)에 기인한다. 따라서, 일반적으로 증류탑에서 타르를 열처리하여, 나프탈렌 및 조경유를 타르로부터 분리시켜 제거하는 타르 개질 공정이 수반된다.
나프탈렌의 비점은 대략 180℃ 내지 230℃이고, 조경유의 비점은 그 이하이기 때문에, 나프탈렌의 비점 이상의 온도로 타르를 가열하면, 조경유가 먼저 가스화 되어 증류탑 상단으로 배출되고, 다음으로 나프탈렌이 가스화되어 증류탑으로부터 배출된다. 그리고, 나프탈렌 및 조경유가 제거된 타르를 증류탑 하단을 통해 배출시킨다.
그런데, 타르로부터 밀도가 낮은 나프탈렌 및 조경유가 제거되면, 밀도가 높은 성분들만 남기 때문에 개질된 타르의 점도가 높아지며, 높은 점도는 개질 타르가 증류탑 하부로 배출되는 것을 방해하는 요인이 된다. 따라서, 종래에는 타르의 점도를 낮춰 배출을 용이하게 하기 위하여, 나프탈렌의 비점에 비해 과도하게 높은 300℃의 온도로 타르를 가열하여, 나프탈렌 및 조경유를 분리, 제거하였다. 즉, 나프탈렌의 분리를 위한 온도에 비해 불필요하게 높은 온도로 타르를 가열해야 하기 때문에, 이로 인한 증류 공정의 부하가 발생되며, 그만큼 에너지 소모가 큰 문제가 있다.
(선행문헌)
한국등록특허 KR 10-0516501 B1
본 발명은 개질된 원료의 배출이 용이한 증류 장치 및 이를 포함하는 첨가제 제조 설비를 제공한다.
본 발명은 원료의 개질 처리 비용 및 시간을 줄일 수 있는 증류 장치 및 이를 포함하는 첨가제 제조 설비를 제공한다.
본 발명은 비점 차이를 이용한 분별 증류 방법으로 원료로부터 불순물을 분류하여, 상기 원료를 개질시키는 증류 장치로서, 투입된 상기 원료의 열처리 및 분리된 불순물의 이동이 가능한 내부 공간을 가지는 반응기; 및 상기 반응기 내 하부에 설치되어, 상기 반응기 내부로 열풍을 공급하면서 회전하는 블레이드를 포함하는 임펠러; 를 포함한다.
각각이 상기 반응기의 폭 방향과 대응하도록 연장 형성되어, 상기 반응기 내 블레이드의 상측에서, 상하 방향으로 이격 설치되며, 상기 열풍과 상기 원료간의 반응에 의해 상기 원료로부터 분리된 가스 상태의 불순물이 이동할 수 있는 복수의 개구를 가지는 복수의 트레이를 포함한다.
상기 블레이드는 동심을 이루며 방사형으로 배치되고, 각각에 열풍을 분사하는 복수의 노즐이 마련된 날개를 포함한다.
상기 임펠러는, 상기 블레이드와 연결되어, 상기 블레이드 내부로 열풍을 공급하면서, 상기 블레이드를 회전시키는 샤프트를 포함한다.
상기 반응기는, 내부에 상기 복수의 트레이가 상하 방향으로 나열 배치되도록 설치되는 상부 바디; 상기 상부 바디의 하부에 위치되며, 내부에 상기 블레이드가 설치되는 하부 바디를 포함한다.
상기 하부 바디의 하단부에 상기 하부 바디에 모인 개질된 원료를 배출시키는 배출관이 연결된다.
상기 하부 바디는 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 형상이며, 폭 방향 중심을 기준으로 비 대칭 형상이다.
상기 블레이드는 그 폭 방향 중심이 상기 하부 바디의 폭 방향 중심에 위치하도록 설치되고, 상기 배출관은 상기 하부 바디의 폭 방향 중심에서 벗어난 위치에 설치된다.
상기 원료는 타르이고, 상기 타르로부터 분리되는 불순물은 나프탈렌 및 조경유를 포함한다.
본 발명은 코크스 오븐으로부터 배출된 코크스 오븐 가스를 이용하여, 코크스 제조 시에 사용될 첨가제를 제조하는 첨가제 제조 설비로서, 상기 코크스 오븐 가스로부터 타르를 분리하는 디켄더; 및 회전하면서 열풍을 분사하는 블레이드를 구비하며, 상기 블레이드에 의해 공급되는 열풍으로 상기 타르를 열처리하여, 비점 차이를 이용한 분별 증류 방법으로, 상기 타르로부터 나프탈렌 및 조경유를 분리하는 증류 장치; 상기 증류 장치의 하단부에 연결되어, 상기 나프탈렌 및 조경유가 분리된 개질 타르인 첨가제를 외부로 배출시키는 첨가제 배출관;을 포함한다.
상기 블레이드는 동심을 이루며 방사형으로 배치되고, 각각에 열풍을 분사하는 복수의 노즐이 마련된 날개를 포함하고, 상기 블레이드와 연결되어, 상기 블레이드를 회전시키면서, 상기 내부에 상기 열풍이 이동하는 통로가 마련되어, 상기 날개의 노즐로 열풍을 공급하는 샤프트를 포함한다.
상기 증류 장치는 투입된 상기 타르의 열처리 및 분리된 나프탈렌 및 조경유의 이동이 가능한 내부 공간을 가지는 반응기를 포함하고, 상기 첨가제 배출관의 일단이 상기 반응기의 일단에 연결되고, 타단이 증류 장치에 외부에 배치된 첨가제 저장부에 연결된다.
상기 반응기의 하부는 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 형상이며, 폭 방향 중심을 기준으로 비 대칭 형상이다.
상기 블레이드는 그 폭 방향 중심이 상기 반응기의 폭 방향 중심에 위치하도록 설치되고, 상기 첨가제 배출관은 상기 반응기의 폭 방향 중심에서 벗어난 위치에 설치된다.
상기 샤프트 및 블레이드를 통해 상기 반응기 내부로 공급되는 열풍으로, 코크스 오븐의 가열시에 발생되는 폐가스를 사용하고, 상기 샤프트와 연결되어, 상기 폐가스를 상기 샤프트로 공급하는 열풍 이송관을 포함한다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 임펠러를 회전시키면서 열풍을 공급하기 때문에, 증류 장치 내부에 고르게 열원인 열풍이 전달될 수 있다. 이에 따라 처리 대상물인 원료와 열원인 열풍과의 접촉이 고르게 이루어지며, 이에 따라 불순물의 분리 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 불순물의 함량이 적어, 고품질의 첨가제를 제조할 수 있다.
그리고, 개질 처리된 원료가 일시 저장되는 공간에서 임펠러가 열풍을 공급하면서 회전하기 때문에, 개질 처리된 원료의 점도가 상승하는 것을 최소화 또는 방지할 수 있어, 종래에 비해 배출 이동이 용이하다.
이에 따라, 종래와 같이 점도 상승을 방지하기 위해, 과도하게 높은 온도로 분별 증류를 실시하지 않아도 되므로, 종래에 비해 낮은 온도의 열풍을 열원으로 사용할 수 있다. 따라서, 증류 장치 외부에서 열풍의 온도를 상승시키는 별도의 공정을 추가하지 않아도 되므로, 열풍의 온도를 조절하기 위한 전력 및 시간을 종래에 비해 줄일 수 있다.
또한, 종래에 비해 낮은 온도의 열풍을 열원을 사용할 수 있기 때문에, 코크스 오븐의 가열시에 발생된 폐가스를 증류 장치의 열풍으로 사용할 수 있다. 따라서, 별도로 열풍을 제조하기 위한 시간, 비용 및 전력을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증류 장치를 포함하는 첨가제 제조 설비를 개념적으로 도시한 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증류 장치를 도시한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증류 장치에서, 트레이드에 의한 액상의 타르 및 가스의 이동 경로를 설명하기 위한 도면
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명은 코크스 제조 시에 첨가할 첨가제, 보다 구체적으로는 점결제로 사용할 첨가제를 제조하는 증류 장치 및 이를 포함하는 첨가제 제조 설비에 관한 것이다. 제조된 첨가제(점결제)는 코크스 제조를 위한 원료 즉 배합탄에 첨가한다. 예컨대, 점결성이 낮은 미점탄을 전체의 50 wt% 이상 혼합된 배합탄에 첨가제를 점결제로서 첨가하여 사용하며, 첨가제제는 배합탄 전체에 대해 1 내지 3 wt% 함유하도록 첨가될 수 있다.
본 발명은 코크스 오븐에서 코크스 제조시에 부생되는 코크스 오븐 가스(Coke Oven Gas ; 이하 COG)으로부터 분리된 타르(Tar)를 개질하여 첨가제로 제조하는 첨가제 제조 설비에 관한 것이다.
타르에는 약 4 wt%의 수분, 1 wt% 내지 2 wt%의 타르산, 5 wt%의 흡수유(wash oil), 11 wt% 내지 13 wt%의 나프탈렌, 35 wt%의 40 wt%의 크레오소트(creosote) 및 35 wt% 내지 40 wt%의 피치(pitch)가 함유되어 있다. 타르에 함유된 성분을 원소 성분으로 설명하면, 92.6 wt%의 C, 5.15 wt%의 H, 0.96 wt%의 0.96, 0.75 wt%의 S 및 불가피한 불순물로 이루어지는 성분계를 함유한다.
여기서 타르에 함유된 방향족 탄화 수소의 H는 원료탄의 연화 개시 온도를 낮추고, 원료탄의 점결성을 향상시킨다. 한편, 타르에 함유되어 있는 타르산, 흡수유, 나프탈렌, 크레오소트(creosote), 피치(pitch) 각각의 비점이 다르며, 비점이 낮은 순서부터 나열하면 타르산, 흡수유, 나프탈렌, 크레오소트(creosote), 피치(pitch)이다.
본 발명의 실시예에 따른 첨가제 제조 설비에서는 특히, 증류 장치에서 나프탈렌 및 조경유를 분리하여 생산된 개질 타르의 배출을 용이하게 하고, 열풍 공급에 따른 소모 시간 및 비용을 줄이는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 증류 장치를 포함하는 첨가제 제조 설비를 개념적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증류 장치를 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 증류 장치에서, 트레이드에 의한 액상의 타르 및 가스의 이동 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 첨가제 제조 설비는 코크스 오븐(10)으로부터 배기 또는 배출되는 코크스 오븐 가스(Coke Oven Gas ; 이하 COG)로부터 안수를 분리하는 안수 분리기(미도시), 안수로부터 타르를 분리하는 디켄더(20), 디켄더(20)로부터 제공된 타르로부터 나프탈렌 및 조경유를 분별 증류 방법으로 증류 장치(300), 나프탈렌 및 조경유가 분리된 개질 타르 즉, 첨가제가 저장되는 첨가제 저장부(80) 및 일단이 증류 장치(300)의 하부에 연결되고 타단이 첨가제 저장부(80)에 연결되어, 증류 장치(300)의 하부로 배출되는 첨가제를 이송시키는 첨가제 배출관(31)을 포함한다. 또한, 첨가제 제조 설비는 증류 장치(300)로부터 분리된 나프탈렌을 포집하는 나프탈렌 포집탑(40), 나프탈렌 포집탑(40)에서 포집된 나프탈렌을 저장하는 나프탈렌 저장부(50), 증류 장치(300)로부터 분리된 조경유를 포집하는 조경유 포집탑(60), 조경유 포집탑(60)와 연결되어 포집된 조경유를 회수하는 조경유 스크러버(70)를 포함한다.
실시예에 따른 디켄더(20)는 해당 기술분야에 적용되는 통상적인 디켄더로서, 스크레이퍼(scraper)와 조절밸브로 구성되며, 디켄더의 인입구를 통해 유입된 응축액, 예컨대, 안수, 타르, 슬러지 및 부유물질은 각기 비중이 상이하여 비중 차이에 의하여 분리되어진다. 구체적으로, 비중이 제일 무거운 슬러지는 하부 스크레이퍼에 의하여 계외로 제거되며, 다음 비중이 무거운 타르는 조절밸브를 통하여 배출구를 거쳐 후공정(증류 장치)으로 보내어지고, 비중이 제일 가벼운 안수(비중:1.0)는 안수 배출구를 통해 안수탱크로 보내지고, COG를 냉각하기 위해 안수펌프에 의해 코크스로로 다시 공급된다.
나프탈렌 포집탑(5)에서는 흡수액 흡수유(Absorbing Oil; A/0))에 증류 장치로부터 배출된 나프탈렌을 흡수시킴으로써, 나프탈렌을 포집한다. 그리고 포집된 나프탈렌은 나프탈렌 저장부(6)에 저장된다.
조경유 포집탑(60)은 증류 장치(300)로부터 가스 상태로 배출된 조경유(BTX)를 흡수액 예컨대, 흡수유(Absorbing Oil; A/0))에 흡수시킴으로써, 상기 조경유를 포집한다.
조경유 스크러버(70)는 조경유 포집탑(60)으로부터 제공되며, 조경유가 포집된 흡수유(또는, 리치 오일(Rich Oil))을 증류시켜, 상기 흡수유로부터 조경유(BTX)를 분리하고, 상기 조경유를 상부로 뽑아내어 조경유(BTX)를 생산한다. 조경유 스크러버(70)에서 분리된 조경유(BTX)는 조경유 스크러버(70) 상부로 뽑아져, 조경유 저장부로 이송되며, 저장된 조경유는 다른 조업 공정에 사용되거나 판매된다.
증류 장치(300)는 디켄더(20)에서 안수가 제거된 타르를 제공받아, 분별 증류 방법으로 나프탈렌과 조경유를 분리한다. 실시예에 따른 증류 장치(300)는 상하 방향으로 연장 형성된 내부 공간을 가지는 반응기(310), 각각이 반응기(310)의 폭 방향으로 연장 형성되어, 반응기(310) 내부에서 상하 방향으로 이격 설치되며, 각각에 복수의 개구(321)가 마련된 복수의 트레이(320), 상하 방향으로 연장 형성되어, 각각의 트레이(320)의 양 끝단에 연결된 가이드 부재(340), 반응기(310) 내부의 하부에 설치되어, 회전하면서 열풍을 공급하는 임펠러(330), 반응기(310)의 하부에 연결되어, 나프탈렌 및 조경유가 분리된 개질 타르 즉, 첨가제가 배출되는 첨가제 배출관(31)을 포함한다.
반응기(310)는 타르의 반응 및 타르로부터 분리된 나프탈렌과 조경유가 이동할 수 있도록 하는 처리 공간과, 이동 경로를 제공한다. 실시예에 따른 반응기는 상부 바디(311)와 하부 바디(312)로 구분될 수 있으며, 상부 바디(311)의 내부 공간은 타르로부터 분리된 나프탈렌 및 조경유가 이동하는 경로를 제공하며, 하부 바디(312)에는 대부분 나프탈렌 및 조경유가 분리된 개질 타르 즉, 첨가제가 배출되기 전에 일시 수용 또는 저장된다.
상부 바디(311)는 타르로부터 분리된 가스 상태의 나프탈렌 및 조경유가 충분히 상승 이동하여 타르로부터 분리될 수 있도록 상하 방향으로 연장되도록 형성된다. 실시예에 따른 상부 바디(311)는 횡단면의 형상이 원형인 원통형의 형상일 수 있으며, 그 상부는 예컨대, 상측으로 갈수록 볼록한 형상 즉 돔 형상일 수 있다. 물론, 상부 바디(311)의 형상은 상술한 형상에 한정되지 않고, 상하 방향으로 연장된 내부 공간을 가지는 다양한 통 형상으로 제조될 수 있다.
그리고, 상부 바디(311)의 상단에는 가스 상태로 분리된 조경유를 배출시키는 조경유 배출관(32)이 연결되어 있다. 즉, 조경유 배출관(32)의 일단은 상부 바디(311)의 상단에 연결되고, 타단은 조경유 포집탑(60)에 연결된다.
또한, 상부 바디(311)의 측벽 중, 상단부와 하단부 사이에 해당하는 영역, 예컨대, 상부 바디(311)의 상하 방향 중심부에는 가스 상태로 분리된 나프탈렌을 배출시키는 나프탈렌 배출관(33)이 연결된다. 즉, 나프탈렌 배출관(33)의 일단은 반응기(310)의 상하 방향 중심에 연결되고, 타단은 나프탈렌 포집탑(40)에 연결된다.
하부 바디(312)는 상부 바디(311)의 하부에 연결되고, 상부 바디(311)의 내부 공간과 연통되며, 개질된 타르(이하, 첨가제)가 일시 수용되는 내부 공간을 가진다. 실시예에 따른 하부 바디(312)는 첨가제 배출관(31)이 위치한 하측으로 갈수록 그 내경이 좁아지는 형상 또는 하측으로 갈수록 내 측벽의 거리가 가까워지도록 경사진 형상이다. 다른 말로하면, 하부 바디(312)는 그 정단면의 형상이 하측으로 갈수록 폭이 좁아지는 역삼각형의 형상일 수 있다.
하부 바디(312) 중 그 내경이 가장 작은 최하단에는 첨가제 배출관(31)이 연결된다. 또한, 삼각형의 형상을 가지는 하부 바디(312)는 좌우 폭 방향 중심을 기준으로 비 대칭 형상인 것이 바람직하다. 이는, 하부 바디(312)로 모이는 첨가제(개질 타르)가 첨가제 배출관(31)을 통해 배출되는 데 있어서, 첨가제 이동의 정체를 줄이기 위함이다. 다른 말로 하면, 하부 바디(312)가 좌우 폭 방향 중심을 기준으로 대칭인 것에 비해, 비 대칭인 경우, 첨가제 배출관(31)이 연결된 하부 바디(312)의 최 하단부를 통해 배출될 때 그 정체가 감소하여, 배출이 용이해지는 효과가 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 트레이(320)는 상부 바디(311)의 내부에서 상하 방향으로 이격되도록 설치된다. 그리고 복수의 트레이(320)가 상하 방향으로 배열되도록 설치되는데 있어서, 폭 방향 위치가 엇갈리도록 또는 지그재그 형태로 설치되어, 디켄더(20)로부터 증류 장치(300) 상측으로 투입된 액상의 타르가 하측으로 이동할 수 있는 이동 경로를 마련한다. 즉, 복수의 트레이(320)가 상하 방향으로 나열 배치될 때, 상부 바디(311) 내 일 측벽과 연결되고 타 측벽과 이격되도록 설치되는 트레이(320)와, 반대로 상부 바디(311) 내 타 측벽과 연결되고 일 측벽과 이격되도록 설치되는 트레이(320)가 상하 교대로 설치된다. 이때, 일 트레이(320)와 상부 바디(311)의 일 측벽 사이의 이격 공간과, 다른 일 트레이(320)와 상부 바디(311)의 타 측벽 사이의 이격 공간이 액상의 타르가 이동하는 경로이다. 이러한 복수의 트레이(320) 각각에는 복수의 개구(321)가 상호 이격 되도록 형성되어 있으며, 복수의 개구(321)를 통해 타르로부터 기화된 가스 즉, 나프탈렌 가스 및 조경유 가스가 통과한다.
또한, 트레이(320) 각각의 일단 및 타단 각각에는 하측으로 연장된 가이드 부재(340)가 연결되며, 하측에 위치된 트레이(320)와는 이격되도록 설치된다. 즉, 트레이(320)의 일단에 제 1 가이드 부재(340), 타단에 제 2 가이드 부재(340)가 연결된다고 할 때, 제 1 및 제 2 가이드 부재(340) 각각의 일단은 트레이(320)의 일단 및 타단 각각에 연결되고, 제 1 및 제 2 가이드 부재(340) 각각의 타단은 그 하측에 위치된 다른 트레이(320)와 이격되도록 설치된다. 이러한 가이드 부재(340)는 트레이(320)를 따라 좌우 방향으로 흐르는 액상의 타르가 그 하측으로 안정적으로 흐를 수 있도록 가이드하는 역할을 한다. 즉, 액상의 타르는 트레이(320), 가이드 부재(340), 트레이(320), 가이드 부재(340)를 따라 흐르면서, 점차 하측으로 이동된다.
이렇게 실시예에 따른 증류 장치(300)는 복수의 트레이(320)가 엇갈리게 배치된 구조에 의해 마련된 공간으로 액상의 타르가 상측에서 하측으로 내려가면서 이동하고, 이때 타르로부터 분리된 가스가 복수의 개구(321)를 통해 통과한다. 이에, 액상의 타르에 버블(bubble)이 형성되는 형태와 유사하여, 이러한 증류 장치(300)를 통상 버블 타입 증류기라고 명명하기도 한다.
임펠러(330)는 증류 장치(300) 내부로 나프탈렌 및 조경유를 분별 증류하기 위한 열풍을 공급하면서, 하부 바디(312) 내부에 수용된 첨가제를 회전시킨다. 이러한 임펠러(330)는 복수의 날개(331a, 331b)가 동심으로 이루도록 방사형으로 나열 배치된 블레이드(331), 블레이드(331)를 회전시키는 샤프트(332), 샤프트(332)에 회전 동력을 인가하는 구동부(미도시)를 포함한다.
블레이드(331)는 하부 바디(312) 내부에 위치하도록 설치되어, 회전하면서, 하부 바디(312) 내부로 열풍을 분출한다. 이러한 블레이드(331)는 상술한 바와 같이 복수의 날개(331a, 331b)를 포함하는데, 각 날개의 내부에는 열풍이 유입될 수 있는 공간이 마련되어 있고, 복수의 날개(331a, 331b) 각각에는 내부로 유입된 열풍을 분출 또는 분사하는 복수의 노즐(331c)이 마련된다. 실시예에 다른 복수의 노즐(331c)은 날개(331a, 331b) 상에서 등간격으로 마련되나 이에 한정되지 않고, 필요에 따라 불규칙한 간격을 이루도록 형성될 수도 있다. 이러한 블레이드(331)는 그 중심이 하부 바디(312)의 폭 방향 중심에 위치되도록 설치되는 것이 바람직하다.
샤프트(332)는 블레이드(331)의 하부에 연결되어, 블레이드(331)로 열풍을 공급하면서, 블레이드(331)를 회전시킨다. 이를 위해, 샤프트(332)의 내부는 열풍이 이동할 수 있는 내부 공간이 마련되어 있으며, 샤프트(332)의 내부 공간은 복수의 날개(331a, 331b)의 내부 공간과 연통된다. 이러한 샤프트(332)는 하부 바디(312)의 폭 방향 중심에 위치되는 것이 바람직하다. 실시예에 따른 샤프트(332)의 일부는 하부 바디(312) 내부로 삽입되어 블레이드(331)와 연결되고, 나머지 일부는 하부 바디(312) 외부에 위치되어 열풍 이송관(35)과 연결된다.
샤프트(332)의 설치는 상술한 설치 구조에 한정되지 않고, 샤프트(332) 전체가 하부 바디(312) 내부에 위치하도록 설치되고, 열풍 이송관(35)의 선단이 하부 바디(312) 내부로 삽입된 샤프트(332)에 연결되도록 설치될 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 증류 장치(300)에서 타르로부터 나프탈렌 및 조경유를 분리할 때, 증류 장치(300) 내 하부에 설치된 임펠러(330)를 회전시키면서, 상기 임펠러(330)를 통해 열풍을 공급한다. 이에, 임펠러(330)의 회전 및 복수의 노즐(331c)에 의해 열풍이 증류 장치(300) 내부로 고르게 전달되며, 균일하게 전달된 열에 의해 나프탈렌 및 조경유의 분리 효율이 향상되고, 이에 따라 나프탈렌 및 조경유 성분의 함량을 종래에 비해 줄일 수 있어, 품질이 향상된 첨가제가 제조된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 첨가제가 모이는 하부 바디(312) 내부에서 블레이드(331)를 회전시키기 때문에, 하부 바디(312) 내부에서 첨가제를 지속적으로 교반시킬 수 있다. 이에 따라 하부 바디(312) 내의 첨가제가 응결 및 이로 인한 점도 상승을 방지할 수 있고, 낮은 점도로 인해 하부 바디(312)의 하부에 연결된 첨가제 배출관(31)로의 배출이 용이해지는 효과가 있다.
그리고, 종래에는 첨가제의 점도가 높아지는 것을 방지하기 위하여, 증류 장치에서 나프탈렌의 비점에 비해 과도하게 높은 300℃의 온도를 가지는 열풍으로 타르 분별 증류하였다. 이러한 경우, 열풍을 300℃로 조절하기 위한 전력 및 시간이 더 소비되는 문제가 있었다. 하지만, 본 발명에서는 임펠러(330)의 회전에 의해 첨가제의 점도가 상승하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 종래에 비해 낮은 온도 예컨대, 180℃ 내지 230℃의 열풍으로 타르를 개질할 수 있다. 따라서, 증류 장치(300)로 공급되는 열풍의 온도를 조절하기 위한 전력 및 시간을 종래에 비해 줄일 수 있다.
또한, 코크스 제조를 위해 코크스 오븐(10)의 가열시에 발생되어 연도를 통과한 폐가스는 통상 180℃ 내지 230℃의 열을 가지기 때문에, 폐가스를 별도의 온도 조절할 필요없이, 증류 장치(300)로 공급하여 열풍으로 사용할 수 있다. 따라서, 열풍 제조 또는 열풍의 온도 조절을 위한 시간을 단축하고 비용을 줄일 수 있으며, 이에 따라 증류 장치(300)에서의 타르 개질을 위한 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
첨가제 배출관(31)은 반응기(310)의 하부, 보다 구체적으로는 하부 바디(312)의 하단부에 연결되어, 첨가제를 외부로 배출시킨다. 이러한 첨가제 배출관(31)은 일단이 하부 바디(312)의 하단부에 연결되고, 타단이 첨가제 저장부(80)에 연결되며, 첨가제 배출관(31)에는 첨가제의 이동력을 부여하는 펌핑 수단(31a)이 연결될 수 있다.
첨가제 배출관(31)은 상술한 바와 같이 하부 바디(312)의 하단부에 연결되는데, 하부 바디(312)가 하측으로 갈수록 그 내경이 좁아지는 형상일 때, 하부 바디(312)의 최 하단부에 첨가제 배출관(31)이 연결되는 것이 바람직하다. 그리고, 하부 바디(312)는 앞에서 설명한 바와 같이 비 대칭 형상이므로, 최 하단부는 하부 바디(312)의 폭 방향 중심으로부터 벗어난 위치에 있다. 이에, 최 하단부에 연결되는 첨가제 배출관(31)은 하부 바디(312)의 폭 방향 중심으로부터 벗어난 위치에 연결된다. 다른 말로 하면, 실시예에 따른 첨가제 배출관(31)은 하부 바디(312)의 폭 방향 중심으로부터 벗어난 하부 바디(312)의 하단부에 연결된다. 이는 하부 바디(312)로 모이는 첨가제(개질 타르)가 첨가제 배출관을 통해 배출되는 데 있어서, 첨가제 이동의 정체를 줄이는 효과가 있다. 다른 말로 하면, 첨가제 배출관(31)이 좌우 폭 방향 중심에 연결되는 것에 비해, 중심을 벗어나도록 위치되는 경우, 첨가제 이동에 따른 정체가 감소하여, 배출이 용이해지는 효과가 있다.
그리고, 하부 바디(312)의 폭 방향 중심에 블레이드(331)의 폭 방향 중심이 위치하도록 설치되기 때문에, 첨가제 배출관이 폭 방향 중심에 위치되는 경우, 블레이드에 의한 회전력과, 첨가제 배출관으로 첨가제가 배출될 때 발생되는 스크류 회전력이 중첩 또는 충돌하여, 첨가제 배출관으로 첨가제가 배출될 때 지연이 발생될 수 있다.
하지만, 본 발명에서는 블레이드(331)의 폭 방향 중심이 하부 바디(312)의 폭 방향 중심에 위치하도록 설치하고, 첨가제 배출관(31)이 하부 바디(312)의 폭 방향 중심으로부터 벗어난 위치에 연결됨에 따라, 블레이드(331)의 회전에 의한 정체 현상이 최소화되거나 방지된다.
상기에서는 나프탈렌 및 조경유를 분리하는 증류 장치를 예를 들어 설명하였다. 하지만 분리되는 물질에 한정되지 않고, 본 발명의 실시예에 따른 증류 장치는 열풍을 공급하여, 비점 차이를 이용한 분별 증류 방법을 이용하는 다양한 증류 장치에 적용될 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 첨가제 제조 설비를 이용한 첨가제 제조 방법을 설명한다.
코크스 오븐(10)의 상승관을 통해 배출된 코크스 오븐 가스는 디켄더(20)에서 타르(개질 전 타르)를 분리하며, 디켄더(20)에서 분리된 액상의 타르는 증류 장치의 상측으로 공급된다.
타르가 증류 장치(300)의 반응기 상측으로 투입되면, 타르는 최 상측에 위치된 트레이(320)로부터 하측으로 나열 배치된 복수의 트레이(320) 및 가이드 부재(340)를 따라 이동한다. 이때, 복수의 트레이(320)가 지그재그로 또는 폭 방향으로 엇갈리게 치우치도록 배치되어 있으므로, 각 트레이(320)와 상부 바디의 일 측벽 및 타측 벽 각각의 이격 공간을 통로로하여, 타르가 지그재그로 흐르면서 하부 바디(312)를 향해 하측으로 이동한다.
그리고 이렇게 타르가 장입되어 하측으로 흘러 이동하는 동안, 증류 장치(300) 내부로 열풍을 공급한다. 즉, 하부 바디(312) 내부에 설치된 블레이드(331)로 열풍을 공급하고, 블레이드(331)에 마련된 복수의 노즐(331c)을 통해 열풍을 분사하며, 실시예에서는 블레이드(331)를 회전시키면서 열풍을 공급한다.
증류 장치(300) 내부로 공급되는 열풍은 180℃ 내지 230℃의 온도를 가지며, 열풍의 열에 의해 타르로부터 비점이 낮은 조경유가 먼저 가스 상태로 분리되어 증류 장치(300)의 상단까지 이동된 후에 조경유 배출관(32)을 통해 조경유 포집탑으로 배출된다. 이후, 조경유에 비해 비점이 높은 나프탈렌이 가스 상태로 분리되어 상측으로 이동되는데, 반응기(310)의 상단부와 하단부 사이의 측벽이며, 예컨대 상하 방향의 중앙부에 연결된 나프탈렌 배출관(33)을 통해 배출된다.
이렇게 본 발명에서는 증류 장치 내부로 열원을 공급하는데 있어서, 블레이드(331)를 회전시키면서 복수의 노즐(331c)을 통해 분사하여 공급하기 때문에, 반응기(310) 내부에 고르게 열원인 열풍이 전달될 수 있다. 이에 따라 타르와 열원인 열풍과의 접촉이 고르게 이루어지며, 이에 따라 나프탈렌 및 조경유의 분리 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 나프탈렌 및 조경유의 함량이 적어, 상온에서 악취가 없는 고품질의 첨가제를 제조할 수 있고, 나프탈렌에 의한 냉각 설비의 차압 상승 및 배관 막힘 문제를 줄이거나 최소화 시킬 수 있다.
그리고, 상측으로 투입된 타르가 하부 바디(312)가 위치한 하측으로 이동되면서, 나프탈렌 및 조경유가 분리된 개질 타르는 하부 바디(312) 내부에 모이게 되며, 하부 바디 내부에서는 임펠러(330)가 열풍을 분사하면서 회전하고 있다. 이에, 블레이드(331)의 회전력 및 분사되는 열풍에 의한 열에 의해, 제조된 첨가제의 응결 및 그로 인해 점도가 증가하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 하부 바디(312)에 모인 첨가제가 첨가제 배출관을 통해 용이하게 배출된다.
이렇게, 본 발명에서는 종래에 비해 낮은 온도의 열풍을 이용하더라도, 첨가제의 점도 상승을 방지하면서 나프탈렌 및 조경유를 분리할 수 있다. 이에, 증류 장치로 공급되는 열풍의 온도를 조절하기 위한 전력 및 시간을 종래에 비해 줄일 수 있다.
또한, 실시예에서는 증류 장치(300)에서는 종래에 비해 낮은 온도 180℃ 내지 230℃에서 타르를 개질 처리할 수 있으므로, 반응기로 공급되는 열풍으로 코크스 오븐(10)으로부터 배출되어 연도를 통과한 COG를 이용할 수 있다. 따라서, 열풍 제조 또는 열풍의 온도 조절을 위한 시간을 단축하고 비용을 줄일 수 있으며, 이에 따라 증류 장치에서의 타르 개질을 위한 시간 및 비용을 줄일 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따른 증류 장치에 의하면, 임펠러를 회전시키면서 열풍을 공급하기 때문에, 증류 장치 내부에 고르게 열원인 열풍이 전달될 수 있다. 이에 따라 처리 대상물인 원료와 열원인 열풍과의 접촉이 고르게 이루어지며, 이에 따라 불순물의 분리 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서 불순물의 함량이 적어, 고품질의 첨가제를 제조할 수 있다.

Claims (15)

  1. 비점 차이를 이용한 분별 증류 방법으로 원료로부터 불순물을 분류하여, 상기 원료를 개질시키는 증류 장치로서,
    투입된 상기 원료의 열처리 및 분리된 불순물의 이동이 가능한 내부 공간을 가지는 반응기; 및
    상기 반응기 내 하부에 설치되어, 상기 반응기 내부로 열풍을 공급하면서 회전하는 블레이드를 포함하는 임펠러;
    를 포함하는 증류 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각각이 상기 반응기의 폭 방향과 대응하도록 연장 형성되어, 상기 반응기 내 블레이드의 상측에서, 상하 방향으로 이격 설치되며, 상기 열풍과 상기 원료간의 반응에 의해 상기 원료로부터 분리된 가스 상태의 불순물이 이동할 수 있는 복수의 개구를 가지는 복수의 트레이를 포함하는 증류 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 블레이드는 동심을 이루며 방사형으로 배치되고, 각각에 열풍을 분사하는 복수의 노즐이 마련된 날개를 포함하는 증류 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 임펠러는, 상기 블레이드와 연결되어, 상기 블레이드 내부로 열풍을 공급하면서, 상기 블레이드를 회전시키는 샤프트를 포함하는 증류 장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 반응기는,
    내부에 상기 복수의 트레이가 상하 방향으로 나열 배치되도록 설치되는 상부 바디;
    상기 상부 바디의 하부에 위치되며, 내부에 상기 블레이드가 설치되는 하부 바디를 포함하는 증류 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 하부 바디의 하단부에 상기 하부 바디에 모인 개질된 원료를 배출시키는 배출관이 연결된 증류 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하부 바디는 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 형상이며, 폭 방향 중심을 기준으로 비 대칭 형상인 증류 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 블레이드는 그 폭 방향 중심이 상기 하부 바디의 폭 방향 중심에 위치하도록 설치되고,
    상기 배출관은 상기 하부 바디의 폭 방향 중심에서 벗어난 위치에 설치된 증류 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원료는 타르이고,
    상기 타르로부터 분리되는 불순물은 나프탈렌 및 조경유를 포함하는 증류 장치.
  10. 코크스 오븐으로부터 배출된 코크스 오븐 가스를 이용하여, 코크스 제조 시에 사용될 첨가제를 제조하는 첨가제 제조 설비로서,
    상기 코크스 오븐 가스로부터 타르를 분리하는 디켄더; 및
    회전하면서 열풍을 분사하는 블레이드를 구비하며, 상기 블레이드에 의해 공급되는 열풍으로 상기 타르를 열처리하여, 비점 차이를 이용한 분별 증류 방법으로, 상기 타르로부터 나프탈렌 및 조경유를 분리하는 증류 장치;
    상기 증류 장치의 하단부에 연결되어, 상기 나프탈렌 및 조경유가 분리된 개질 타르인 첨가제를 외부로 배출시키는 첨가제 배출관;
    을 포함하는 첨가제 제조 설비.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 블레이드는 동심을 이루며 방사형으로 배치되고, 각각에 열풍을 분사하는 복수의 노즐이 마련된 날개를 포함하고,
    상기 블레이드와 연결되어, 상기 블레이드를 회전시키면서, 내부에 상기 열풍이 이동하는 통로가 마련되어, 상기 날개의 노즐로 열풍을 공급하는 샤프트를 포함하는 첨가제 제조 설비.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 증류 장치는 투입된 상기 타르의 열처리 및 분리된 나프탈렌 및 조경유의 이동이 가능한 내부 공간을 가지는 반응기를 포함하고,
    상기 첨가제 배출관의 일단이 상기 반응기의 일단에 연결되고, 타단이 증류 장치에 외부에 배치된 첨가제 저장부에 연결된 첨가제 제조 설비.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 반응기의 하부는 하측으로 갈수록 내경이 좁아지는 형상이며, 폭 방향 중심을 기준으로 비 대칭 형상인 첨가제 제조 설비.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 블레이드는 그 폭 방향 중심이 상기 반응기의 폭 방향 중심에 위치하도록 설치되고,
    상기 첨가제 배출관은 상기 반응기의 폭 방향 중심에서 벗어난 위치에 설치된 첨가제 제조 설비.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 샤프트 및 블레이드를 통해 상기 반응기 내부로 공급되는 열풍으로, 코크스 오븐의 가열시에 발생되는 폐가스를 사용하고,
    상기 샤프트와 연결되어, 상기 폐가스를 상기 샤프트로 공급하는 열풍 이송관을 포함하는 첨가제 제조 설비.
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