KR100364984B1 - 분말활성탄의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

분말활성탄의 제조방법 및 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분말활성탄의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기물로 취급하던 기존의 기초활성탄이나 미반응 카본을 사용하여 흡착력이 우수한 분말활성탄을 제조함으로써 기초활성탄이나 미반응 카본에 의한 환경오염을 방지하고, 이러한 폐기물을 처리시 발생되는 비용을 절감할 수 있는 분말활성탄의 제조장치 및 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기초활성탄이나 미반응 카본을 30~80메시로 1차 분쇄하는 단계와; 분쇄된 기초활성탄은 180~250℃에서 20분간 소성하거나, 분쇄된 미반응 카본은 400℃에서 20분간 소성하는 단계와; 소성된 기초활성탄이나 미반응 카본을 195~205메시로 2차 분쇄하는 단계와; 2차 분쇄된 기초활성탄이나 미반응 카본을 집진하여 분말활성탄으로 포집하는 단계; 및 상기 포집된 분말활성탄에 물을 분사하여 수분율을 조절하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 분말활성탄의 제조방법을 제공하게 된다.
또한 본 발명은 기초활성탄이나 미반응 카본을 정량 투입하는 정령투입기(2-1)와; 상기 정량투입기(2-1)에서 정량 투입되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 분쇄하는 제1분쇄기(2-2)와; 상기 제1분쇄기(2-2)에서 분쇄된 기초활성탄이나 미반응 카본을 저장하는 원료저장호퍼(2-4)와; 상기 원료저장호퍼(2-4)에서 투입되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 소성하는 소성로(208)와; 상기 소성로(208)에서 배출되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 분쇄하는 제2분쇄기(2-9)와; 상기 제2분쇄기(2-9)의 기초활성탄이나 미반응 카본을 집진하는 제2집진기(2-10)와; 상기 소성로(208)에서 배출되는 기초활성탄이나 미반응 카본의 미분을 미량으로 집진하여 상기 제2분쇄기(2-9) 또는 제2집진기(2-10)에 공급하는 제1집진기(2-13); 및 상기 제2집진기(2-10)에서 배출되는 분말활성탄에 물을 분사하여 수분율을 조절하는 수분조절기(2-11);로 구성되는 것을 특징으로 하는 분말활성탄의 제조장치를 제공하게 된다.

Description

분말활성탄의 제조방법 및 제조장치{MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS FOR POWDERED ACTIVE CARBON}
본 발명은 분말활성탄의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기물로 취급하던 기존의 기초활성탄이나 미반응 카본을 사용하여 흡착력이 우수한 분말활성탄을 제조하게 되는 분말활성탄의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.일반적으로, 석유화학공정에서는 석유화학제품의 기초원료를 생산하기 위하여 합성가스를 제조하게 되는데, 이 합성가스의 제조공정은 벙커시오일과 크루드오일(Crude-Oil)등을 산소와 스팀하에서 산화시켜 탄소, 일산화탄소, 수소, 일산화 탄소+수소 등의 제조과정을 거쳐 합성가스를 제조하게 된다.다시 말하면, 도 1a에 도시한 바와 같이 가스화반응기(1-3)에서 벙커시오일과 기타오일을 보일러(1-1)와 산소예열기(1-2)를 이용하여 부분산화시켜 합성가스(CO+H2)를 제조하게 되고, 1~2%의 기초활성탄(반활성 및 미반응상태)을 생성하게 된다.이때, 가스화반응기(1-3)에서 부분산화시 발생되는 열은 폐열교환기(1-4)에 서 40kg/㎤G의 고압스팀으로 회수하게 된다.또한, 가스화반응기에서 생성된 가스중의 검댕과 매연, 재는 억제탑(Quench Tower)(1-5)및 분리탑(1-6)을 거치면서 제거되고, 이처럼 억제탑과 분리탑을 거치면서 생성되는 기초활성탄은 압축여과기(1-7)에서 탈수되어 회수된다.그리고, 벙커시오일 및 기타오일이 연료로 사용되어 연소실(1-9)에서 연소될 경우 미반응 카본이 사이클론(1-10)과 집진기(1-11)를 거쳐 포집된다.한편, 상기와 같은 공정을 통해 발생되는 기초활성탄 및 미반응 카본은 지금까지 산업폐기물로 분류되어 소각 및 폐기물로 처분되면서 그 과다한 처리비용과 환경오염을 초래하는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 종래의 문제를 개선하기 위하여 안출된 것으로, 폐기물로 취급하던 기존의 기초활성탄이나 미반응 카본을 사용하여 흡착력이 우수한 분말활성탄을 제조함으로써 기초활성탄이나 미반응 카본에 의한 환경오염을 방지하고, 이러한 폐기물을 처리시 발생되는 비용을 절감할 수 있는 분말활성탄의 제조장치 및 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1a 및 도 1b는 석유화학공정의 합성가스제조설비에서 기초활성탄을 회수하는 공정을 예시한 예시도,
도 1c는 연료연소에 의해 미반응 카본을 회수한 공정을 예시하는 예시도,
도 2는 본 발명의 실시예를 나타내는 구성도,
도 3및 도4는 본 발명의 사용방법을 예시한 예시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1-1: 보일러 1-2 : 산소예열기 1-3: 가스화반응기 1-4: 폐열교환기
1-5 : 억제탑 1-6: 분리탑 1-7 : 압축여과기 1-8: 다단소각로 1-9: 연소실
1-10: 사이클론 1-11: 집진기
2-1 : 정량 투입기 2-2 : 제1분쇄기 2-3: 콘베어벨트2-4: 원료저장호퍼 2-8: 소각로
2-9 : 제2분쇄기 2-10: 제2집진기 2-11 : 수분조절기
2-12 : 부원료저장호퍼 2-13 : 제1집진기
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기초활성탄이나 미반응 카본을 30~80메시로 1차 분쇄하는 단계와; 분쇄된 기초활성탄은 180~250℃에서 20분간 소성하거나, 분쇄된 미반응 카본은 400℃에서 20분간 소성하는 단계와; 소성된 기초활성탄이나 미반응 카본을 195~205메시로 2차 분쇄하는 단계와; 2차 분쇄된 기초활성탄이나 미반응 카본을 집진하여 분말활성탄으로 포집하는 단계; 및 상기 포집된 분말활성탄에 물을 분사하여 수분율을 조절하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 분말활성탄의 제조방법을 제공하게 된다.또한 본 발명은 기초활성탄이나 미반응 카본을 정량 투입하는 정량투입기와; 상기 정량투입기에서 정량 투입되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 분쇄하는 제1분쇄기와; 상기 제1분쇄기에서 분쇄된 기초활성탄이나 미반응 카본을 저장하는 원료저장호퍼와; 상기 원료저장호퍼에서 투입되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 소성하는 소성로와; 상기 소성로에서 배출되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 분쇄하는 제2분쇄기와; 상기 제2분쇄기의 기초활성탄이나 미반응 카본을 집진하는 제2집진기와; 상기 소성로에서 배출되는 기초활성탄이나 미반응 카본의 미분을 미량으로 집진하여 상기 제2분쇄기 또는 제2집진기에 공급하는 제1집진기; 및 상기 제2집진기에서 배출되는 분말활성탄에 물을 분사하여 수분율을 조절하는 수분조절기;로 구성되는 것을 특징으로 하는 분말활성탄의 제조장치를 제공하게 된다.이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.도2는 본 발명의 실시예를 나타내는 구성도이고, 도3및 도4는 본 발명의 사용방법을 예시한 예시도이다.석유화학공정에 있어서 석유화학제품의 기초원료를 생산하기 위한 합성가스의 제조공정에서 발생되는 기초활성탄이나, 연소시 발생되는 미반응 카본을 정량투입기(2-1)를 통해 제1분쇄기(2-2)에 투입하게 된다.그리고, 제1분쇄기(2-2)에서는 정량투입기(2-1)에서 공급된 미반응 카본을 30~80메시(mesh)로 분쇄하게 되고, 이처럼 분쇄된 미반응 카본을 콘베어벨트(2-3)를 이용하여 원료저장호퍼(2-4)에 저장하게 되며, 다시 원료저장호퍼(2-4)에서 일정량씩 소성로(2-8)로 투입하게 된다.이때, 상기 소성로(2-8)는 로터리킬른(Rotary kiln)방식으로 그 투입구가 높고 토출구가 낮게 설치되어 흡입팬에 의한 열원의 이동과 로내의 열체류시간을 용이하게 조절하도록 구성되어 있다.여기서 소성로(2-8)는 600~800℃로 운전되는데, 합성가스의 제조공정에서 발생되는 기초활성탄을 원료로 사용하는 경우 180~250℃의 온도로 20분간 소성하게 되지만, 연료연소공정에서의 미반응 카본을 원료로 사용하는 경우 350~450℃의 온도로 20분간 소성하게 된다.또한, 소성로(2-8)에서 소성처리된 원료는 제2분쇄기(2-9)로 이송되어 195~205메시의 미분으로 분쇄되지만, 제1집진기(2-13)에서는 흡입팬을 이용하여 소성로에서 제2분쇄기로 투입되는 소성원료중 미량의 미분을 흡입하여 저장하게 된다.그리고, 제1집진기(2-13)에 집진된 미량의 미분은 제2분쇄기(2-9)에 재투입되어 부원료(규조토, 백토, 벤토나이트, 제오라이트, 석유화학 소각재, 무연탄 소각재 등)와 혼합되거나 제2집진기(2-10)에 재투입된다.이때, 부원료저장호퍼(2-12)에 저장되는 규조토, 백토, 벤토나이트, 제오라이트, 석유화학 소각재, 무연탄 소각재 등과 같은 각종 부원료는 사용용도에 따라 선택되어 분말활성탄의 충전재(Filler)로서 혼합되어 사용되는데, 상기와 같이 부원료저장호퍼(2-12)에 저장되어 있다가 제2분쇄기(2-9)에 투입되거나 소성로(2-8)의 입구를 통해 소성로내에 투입되기도 한다.여기서, 제2집진기(2-10)에 집진된 원료는 수분조절기(2-11)에서 슈요가가 원하는 수분율로 조절되어 분말활성탄으로 출하되는데, 수분조절기에서는 분사노즐을 통해 물을 스프레이하여 미분상태의 원료에 수분을 혼합시켜 분말활성탄의 수분율을 조절하게 된다.한편, 상기와 같은 제조장치 및 방법을 통해 제조되는 분말활성탄은 폐수처리용으로 사용될 경우, 폐수의 성상과 조건에 따라 사용방법이 달라질 수 있으나 일반적으로 물에 녹여 사용하는 것이 바람직하다.특히, 도3에 예시한 바와 같이 집수장(3-1)에 분말활성탄을 투입하여 유기물 및 색도를 제거하는 (가)의 사용방법은 화학적 산소요구량(COD), 생물학적 산소요구량(BOD) 등과 색도가 일반적으로 약한 경우 사용하게 되고, 공기 및 교반기로 3시간이상 교반하여 침전 처리한 후, 방류 및 미생물처리 등의 기타 공정으로 진행된다,또한, (나)의 위치에서 분말활성탄을 투입하는 사용방법은 집수장(3-1)의 폐수를 화학처리조(3-2)에서 화학처리하고, 침전조(3-3)에서 침전처리하여 화학적 산소요구량과 색도를 제거한 다음 분말활성탄을 투입하게 되며, 미생물폭기조(3-4)에서 3시간이상 교반체류 후에 침전조(3-5)로 방류하게 된다.그리고, (다)의 위치에서 분말활성탄을 투입하는 사용방법은 미생물폭기조(3-4)의 입구에 분말활성탄을 투입하는 방법으로써, 미생물증식, 화학적 산소요구량, 생물학적 산소요구량 및 색도제거가 동시에 진행되며, 일정량의 미생물과 폐활성탄소를 미생물폭기조의 말단으로부터 침전조(3-5)를 이용하여 제거하면서 폐기처리된다.더욱이, (라)의 위치에서 분말활성탄을 투입하는 사용방법은 전처리공정인 물리, 화학적 처리를 기본으로 화학적 산소요구량, 생물화학적 산소요구량, 색도를 제거하였으나 제거되지 않은 난분해성 등의 물질로 인한 화학적 산소요구량, 생물화학적 산소요구량, 색도가 잔존된 경우 사용하는 방법으로써 가장 바람직한 사용방법이라 할수 있으며, 2차처리조 및 침전조(3-6)의 입구에서 분말활성탄을 투입한후, 3시간 이상 교반처리 후 침전 방류하여야 한다.도4에 예시한 바와 같이 본 발명에 따른 분말활성탄을 비료(유기비료나 화학비료)와 흙(4-1)과 함께 로터리(4-2) 등에서 혼합하여 식물의 파종 및 생장에 사용하거나, 먼저 분말활성탄과 흙(4-1)을 로터리에서 혼합한 혼합흙(4-3)을 이용하여 식물의 파종 및 생장에 사용하고 생장관리시 비료를 투입하는 방법이 있다.이때, 분말활성탄은 다공성에 의한 보습, 보온의 효과와 원활한 영양의 흡수 및 방출에 따라 식물이 잘 성장하도록 작용하게 된다.부언하면, 본 발명의 분말활성탄은 그 흡착능력이 매우 우수하여 쓰레기소각시 연소가스중에 연속 주입시키게 되면 연소가스중 다이옥신과 함께 중금속 등을 완벽하게 흡착하여 제거하게 된다.
본 발명에서는 기존에 폐기물로 취급하던 기초활성탄이나 미반응 카본을 재활용하여 우수한 품질의 분말활성탄을 만들어 사용함으로써 환경오염을 방지하고, 폐기물처리시 발생되는 비용을 절감할 수 있는 등의 효과를 제공하게 된다.

Claims (3)

  1. 기초활성탄이나 미반응 카본을 30~80메시로 1차 분쇄하는 단계와;
    분쇄된 기초활성탄은 180~250℃에서 20분간 소성하거나, 분쇄된 미반응 카본은 400 ℃에서 20분간 소성하는 단계와;
    소성된 기초활성탄이나 미반응 카본을 195~205메시로 2차 분쇄하는 단계와;
    2차 분쇄된 기초활성탄이나 미반응 카본을 집진하여 분말활성탄으로 포집하는 단계; 및
    상기 포집된 분말활성탄에 물을 분사하여 수분율을 조절하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 분말활성탄의 제조방법.
  2. 기초활성탄이나 미반응 카본을 정량 투입하는 정량투입기(2-1)와; 상기 정량투입기(2-1)에서 정량 투입되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 분쇄하는 제1분쇄기(2-2)와; 상기 제1분쇄기(2-2)에서 분쇄된 기초활성탄이나 미반응 카본을 저장하는 원료저장호퍼(2-4)와; 상기 원료저장호퍼(2-4)에서 투입되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 소성하는 소성로(208)와; 상기 소성로(208)에서 배출되는 기초활성탄이나 미반응 카본을 분쇄하는 제2분쇄기(2-9)와; 상기 제2분쇄기(2-9)의 기초활성탄이나 미반응 카본을 집진하는 제2집진기(2-10)와; 상기 소성로(208)에서 배출되는 기초활성탄이나 미반응 카본의 미분을 미량으로 집진하여 상기 제2분쇄기(2-9) 또는 제2집진기(2-10)에 공급하는 제1집진기(2-13); 및 상기 제2집진기(2-10)에서 배출되는 분말활성탄에 물을 분사하여 수분율을 조절하는 수분조절기(2-11);로 구성되는 것을 특징으로 하는 분말활성탄의 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    규조토, 백토, 벤토나이트, 제오라이트, 석유화학 소각재, 무연탄 소각재 등과 같은 충전재를 상기 소성로(2-8)의 입구나 제2분쇄기(2-9)로 공급하도록 설치되는 부원료저장호퍼(2-12)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분말활성탄의 제조장치.
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