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KR102748427B1 - 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법 - Google Patents

제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법 Download PDF

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KR102748427B1
KR102748427B1 KR1020220013384A KR20220013384A KR102748427B1 KR 102748427 B1 KR102748427 B1 KR 102748427B1 KR 1020220013384 A KR1020220013384 A KR 1020220013384A KR 20220013384 A KR20220013384 A KR 20220013384A KR 102748427 B1 KR102748427 B1 KR 102748427B1
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Abstract

본 발명은, (a) 제철 공정에서 발생되는 코크스 오븐 가스(COG)로부터 고순도 H2를 추출하고, 남은 COG 테일가스를 수득하는 단계; (b) 가스공급기를 통해 상기 COG 테일가스를 승압하여 공급하는 단계; (c) 개질기 내부에서 상기 가스공급기를 통해 공급된 COG 테일가스를 수증기 개질 반응(SMR)에 의해 CO를 포함하는 합성가스로 전환하는 단계; (d) 상기 합성가스를 냉각시키는 제1 열교환 단계; (e)전환기 내부에서 상기 합성가스를 수성가스 전환 반응(WGS)에 의해 CO2를 포함하는 혼합가스로 전환하는 단계; (f) 냉각수 및 상기 혼합가스의 열교환으로 수행되는 제2 열교환 단계; (g)상기 혼합가스로부터 포집탑 내부에서 상기 CO2를 포집하는 단계; (h) 상기 포집된 CO2를 증류하여 CO2를 분리하는 단계; 및 (i) 상기 CO2를 포집 및 분리하고 남은 혼합가스로부터 고순도 H2를 추출하는 단계; 를 포함하되, 상기 가스공급기는 상기 COG 테일가스의 압력을 0.9 내지 5 bar의 범위로 승압시키도록 마련되고, 상기 제1 및 제2 열교환 단계는 상기 전환기 내부에서 수행되도록 마련되되, 상기 제1 열교환 단계는 상기 제2 열교환 단계에 의해 냉각된 혼합가스 및 상기 합성가스의 열교환으로 수행되는 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법을 제공한다.

Description

제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법{Processing method of hydrogen gas using steel by-product gas}
본 발명은 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코크스오븐가스(COG)로부터 수소가스를 효율적으로 제조하는 방법에 관한 것이다.
재생에너지 중 하나인 수소에너지는 온실가스를 배출하지 않는 청정에너지로써 현재까지 활발한 연구가 진행되고 있다 종래에는 나프타 또는 액화 천연가스를 개질하여 수소를 제조하여 왔다. 그러나, 나프타 또는 액화 천연가스의 가격 상승으로 인하여 기존 석유화학회사나 수소를 사용하는 산업분야에서는 수소의 가격이 부담되기 때문에, 최근에는 저렴한 원료를 활용하여 수소를 제조함으로써 수소의 안정적 가격 확보 및 산업 경쟁력 확보가 가능한 방안이 고안되어 왔다.
국내 철강산업에서 발생하는 부생가스 중 코크스 오븐가스(COG)는 석탄을 건류하여 코크스를 제조하는 과정 중에 발생되는 철강 부생가스로서, 현재 철강사에서는 이러한 COG 자체를 압력변동흡착(Pressure Swing Absorption, PSA)하여 수소를 얻어 상업용으로 활용하거나, 제철 공정에서 자체적으로 사용하고 있다.
다만, COG 내에는 수소 외에도 메탄, 일산화탄소가 주성분으로 함유되어 있어 COG 자체로부터 직접 수소가스를 추출할 경우에는, 추출 효율이 저조할 뿐만 아니라 대량의 수소 생산을 위해서는 대용량의 공정을 위한 장치 투자가 수반되어야 한다는 문제점이 존재한다.
본 발명은 상술한 문제를 포함하여 다양한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 코크스오븐가스(COG)로부터 수소가스가 고효율로 추출되어 제조되는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수성가스 전환 반응(WGS)의 반응효율을 개선시킬 뿐만 아니라 이산화탄소가 고효율로 포집되는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법이 제공된다.
상기 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법은, (a) 제철 공정에서 발생되는 코크스 오븐 가스(COG)로부터 고순도 H2를 추출하고, 남은 COG 테일가스를 수득하는 단계; (b) 가스공급기를 통해 상기 COG 테일가스를 승압하여 공급하는 단계; (c) 개질기 내부에서 상기 가스공급기를 통해 공급된 COG 테일가스를 수증기 개질 반응(SMR)에 의해 CO를 포함하는 합성가스로 전환하는 단계; (d) 상기 합성가스를 냉각시키는 제1 열교환 단계; (e)전환기 내부에서 상기 합성가스를 수성가스 전환 반응(WGS)에 의해 CO2를 포함하는 혼합가스로 전환하는 단계; (f) 냉각수 및 상기 혼합가스의 열교환으로 수행되는 제2 열교환 단계; (g)상기 혼합가스로부터 포집탑 내부에서 상기 CO2를 포집하는 단계; (h) 상기 포집된 CO2를 증류하여 CO2를 분리하는 단계; 및 (i) 상기 CO2를 포집 및 분리하고 남은 혼합가스로부터 고순도 H2를 추출하는 단계; 를 포함하되, 상기 가스공급기는 상기 COG 테일가스의 압력을 0.9 내지 5 bar의 범위로 승압시키도록 마련되고, 상기 제1 및 제2 열교환 단계는 상기 전환기 내부에서 수행되도록 마련되되, 상기 제1 열교환 단계는 상기 제2 열교환 단계에 의해 냉각된 혼합가스 및 상기 합성가스의 열교환으로 수행된다.
상기 제1 열교환 단계를 수행한 혼합가스는 상기 포집탑으로 공급되고, 상기 제2 열교환 단계를 수행하여 증기화된 냉각수는 상기 증류탑으로 공급되도록 마련될 수 있다.
상기 수증기 개질 반응(SMR)이 수행되기 이전에, 연소기 내부에서 수행한 연소반응을 통해 상기 수증기 개질 반응(SMR)의 반응물을 승온시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 (i) 단계 이후, 상기 고순도 H2가 추출되고 남은 오프가스를 상기 연소반응의 연료로서 상기 연소기에 투입하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 (a) 및 (i) 단계는 수소 압력변동흡착 공정(PSA)을 통해 상기 고순도 H2를 추출하는 것일 수 있다.
상기 (a) 단계 이전에, 상기 코크스 오븐 가스(COG) 내 불순물을 처리하는 가스 전처리 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계 이전에, 상기 가스공급기를 통해 공급된 COG 테일가스로부터 탈황을 수행하는 단계; 를 더 포함할 수 있다.
상기 (i) 단계 이전에, 상기 CO2를 포집 및 분리하고 남은 혼합가스에 대해 수분 제거 및 압축하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 압축 단계를 통해, 상기 혼합가스는 15bar 내지 19bar의 범위로 승압되도록 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수소 추출 공정의 효율을 증대시켜 수소 가스의 회수율을 높일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 수성가스 전환반응의 반응효율을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이산화탄소 포집량을 증대할 수 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 있어서, 전환기 내부의 구성을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법은 (a) 제철 공정에서 발생되는 코크스 오븐 가스(COG)로부터 고순도 수소가스(이하, 고순도 H2)를 추출하고, 남은 COG 테일가스를 수득하는 단계; (b) 가스공급기를 통해 상기 COG 테일가스를 승압하여 공급하는 단계; (c) 개질기 내부에서 상기 가스공급기를 통해 공급된 COG 테일가스를 수증기 개질 반응(Steam Methane Reforming, 이하 SMR)에 의해 CO를 포함하는 합성가스로 전환하는 단계; (d) 상기 합성가스를 냉각시키는 제1 열교환 단계; (e)전환기 내부에서 상기 합성가스를 수성가스 전환 반응(Water Gas Shift, 이하 WGS)에 의해 CO2를 포함하는 혼합가스로 전환하는 단계; (f) 냉각수 및 상기 혼합가스의 열교환으로 수행되는 제2 열교환 단계; (g)상기 혼합가스로부터 포집탑 내부에서 상기 CO2를 포집하는 단계; (h) 상기 포집된 CO2를 증류하여 CO2를 분리하는 단계; 및 (i) 상기 CO2를 포집 및 분리하고 남은 혼합가스로부터 고순도 H2를 추출하는 단계; 를 포함한다.
(a) 단계에 있어서, 고순도 H2는 COG로부터 수소 추출 공정, 예를 들어, 압력변동흡착 공정(Pressure Swing Adsorption, 이하 PSA)을 통해 선택적으로 추출될 수 있다. 이 때, COG는 H2의 함량이 45 내지 60%로서 H2가 주성분인 제철공정의 부생가스이다. 이렇게 추출된 고순도 H2는 연료전지차 또는 발전에 필요한 연료로서 투입됨으로써 경제적 효과의 구현이 가능할 수 있다.
COG 테일가스는 COG로부터 H2를 회수하고 남은 가스를 의미하는 것으로, 상기 COG 테일가스는 비연속적 또는 연속적으로 배출되게 된다. 따라서, 이를 이용할 수 있도록 COG 테일가스를 별도로 포집하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 COG 테일가스를 포집하기 위해서 저압의 저장용기를 이용 하거나, 파이프 공정을 통해 COG 테일가스를 다음 공정으로 연속적으로 배출되도록 할수 있다. COG 테일가스는 H2 및 CH4를 주성분으로서 포함하고, CO, CO2, N2 및 H2S로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것으로서, 특히, COG 테일가스 내 CH4의 함량은 COG 테일가스 총 부피에 대하여 30 내지 50부피%로서 COG 테일가스의 주성분이 될 수 있다. 또한, H2 의 함량은 COG 테일가스 총 부피에 대하여 20 내지 40부피%로서 이루어질수 있다.
한편, (a) 단계 이전에 COG 내 불순물을 처리하는 가스 전처리 단계; 를 더 포함할 수 있다. 가스 전처리 단계는 예를 들어, H2 PSA 공정에서 수소 추출을 위해 기능하는 흡착제의 성능이 최대한 발현될 수 있도록 가스 내 불순물을 최소로 처리한다. 즉, 가스 전처리 단계는 흡착제의 성능 저하를 발생시키는 먼지, 황 화합물 기타 불순물을 제거하여 정제된 가스를 형성하기 위한 모든 공정, 예를 들어, 전기집진기, 탈황 설비 및 온도순환흡착(Temperature Swing Adsorption, 이하 TSA) 설비를 통한 공정을 포함할 수 있다. 이러한 가스 전처리 단계를 거친 정제 가스는 수소 추출 공정시 고순도 H2가 추출되도록 불순물을 최소로 포함할 수 있다.
(b) 단계에 있어서, 상기 포집된 COG 테일가스는 가스공급기를 통해 승압 제어된다. 가스공급기는 COG 테일가스의 압력을, 예를 들어, 0.9 내지 5 bar의 범위로 승압시키도록 마련된다. 이처럼 승압된 COG 테일가스가 고압력 상태에서 개질기, 전환기 및 CO2 포집탑에 순차적으로 공급되게되면, WGS 공정의 반응성이 향상되어 높은 CO 전환율을 야기할 수 있을 뿐만 아니라 포집탑에서의 CO2 포집률을 증대시킬 수 있다.
(c) 단계에 있어서, 가스공급기를 통해 공급된 COG 테일가스는 SMR 공정에 투입되어 합성가스를 형성시킬 수 있다. 보다 구체적으로, SMR을 통해 COG 테일가스 내 CH4로부터 합성가스를 형성시킬 수 있고, 이 때, 합성가스는 CO, CO2 및 H2를 포함할 수 있다.
SMR에 사용되는 촉매는, 예를 들어 Ni을 포함하는 촉매일 수 있고, 바람직하게는 Ni-Co를 포함하는 촉매일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. SMR은 850℃ 이상의 고온 조건에서 반응시킬 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 650℃ 내지 850℃의 온도에서도 반응을 수행할 수 있다. 또한, SMR은, 예를 들어, 1 내지 5bar의 압력조건에서 수행될 수 있으며, H2O/CH4의 부피비가 2.8 내지 3.2인 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편 (c) 단계 이전에, COG 테일가스로부터 먼지, 기타 불순물을 제거하는 가스 전처리 단계; 를 더 포함할 수 있다. 가스 전처리 단계는 예를 들어, 개질기 내부 촉매에 탄소침척현상을 유발하는 물질을 수첨반응을 통해 처리하는 공정일 수 있다.
아울러 (c) 단계 이전에, 가스공급기에 의해 승압된 COG 테일가스에 대해 탈황공정을 수행하는 단계; 를 더 포함할 수 있다. 탈황 공정은 예를 들어, 흡착탑 내부에서 COG 테일가스 내 존재하는 황물질을 흡착하여 제거하는 공정을 통해 수행될 수 있다.
(d) 단계에 있어서, 전술한 (c) 단계에 따른 SMR의 반응온도는 예를 들어, 650℃ 내지 850℃이고 후술할 (e) 단계에 따른 WGS의 반응온도가 예를 들어, 300℃ 내지 500℃임에 비춰볼 때, 본 발명의 일 실시예는 SMR에 의해 생성된 합성가스가 후술할 WGS 전환기에 공급되기 이전에, 합성가스를 WGS 반응온도에 따라 냉각시키는 제1 열교환 단계;를 포함할 수 있다.
(e) 단계에 있어서, WGS 공정을 통해 합성가스로부터 CO2 및 H2를 포함하는 가스를 형성시킬 수 있다. WGS란 합성가스 내의 CO 및 H2O가 반응하여 CO2 및 H2를 생성하는 반응으로 진행될 수 있다. WGS는, 예를 들어, 300℃ 내지 500℃의 반응온도에서 반응을 수행할 수 있다. 또한, WGS는, 예를 들어, 1 내지 5bar의 압력조건에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서 WGS는 SMR과 연속된 절차로 진행되어 H2를 생성함으로써, 최종적으로 반응기 내 H2의 함량을 증폭시키는 효과가 구현될 수 있다. 이 때, WGS의 반응조건으로는 일반적으로 합성가스로부터 CO2 및 H2를 형성할 수 있는 조건이라면 특별히 제한되지 않는다.
한편, 제철소로부터 생성된 수증기(H2O)는 SMR 공정을 수행하는 개질기 및 WGS를 수행하는 전환기에 반응물로서 공급될 수 있다. 이 때, 수증기는 1 내지 5bar의 압력조건으로 공급될수 있으며, 이후, 가스공급기에 의해 승압되어 공급된 COG 테일가스와의 반응 효율을 위해 승압된 COG 테일가스와 동일한 압력을 가지도록 감압 제어될 수 있다.
(f) 단계에 있어서, 후술할 (g) 단계에 따른 CO2 포집량 향상을 위해 포집탑에 공급되는 가스의 적합한 온도는 예를 들어, 40℃ 이하임에 비춰볼 때, 이를 위해 WGS에 의해 생성된 혼합가스가 포집탑에 공급되기 이전에, 냉각수 및 상기 혼합가스의 열교환으로 수행되는 제2 열교환 단계;를 더 포함할 수 있다.
(g) 단계에 있어서, 상기 WGS를 통해 형성된 가스로부터 CO2를 포집탑 내부에 포집할 수있다. (e) 단계에 따라 WGS를 거친 가스는 H2, CO2, N2, CH4 및 CO를 포함하는 혼합가스로서, 혼합가스 총 부피를 기준으로 H2가 65 내지 75 부피% 및 CO2가 15 내지 25 부피%의 분율로 포함된 혼합가스일 수 있다.
CO2를 포집하는 기술은 습식 흡수법, 건식 흡착법, 막 분리법 및 심냉법 등이 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 CO2 포집단계는 예를 들어, 1 내지 5bar의 고압에서 수행된다는 점에 비추어 볼 때, 바람직하게는 습식 흡수법을 이용한 포집탑 하에서 CO2 포집량을 향상시킬 수 있다.
습식흡수법으로서 가장 널리 쓰이고 있는 기술은 MEA(monoethanolamine)를 이용한 습식 아민흡수법으로, 혼합가스에 포함된 CO2를 30% 이하로 희석된 MEA와 반응시켜 흡착한 후 용매를 가열하여 고순도 CO2를 분리해내는 동시에 MEA를 재생시키는 방법이다. CO2 포집량을 향상시키 위한 온도 조건으로서, 가스를 예를 들어, 40℃ 이하의 저온 상태로 포집탑에 공급함이 바람직하다.
(h) 단계에 있어서, (g) 단계에 따라 포집된 CO2 는 증류탑 내부에서 증류됨으로써 분리될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이러한 분리된 고순도 CO2는 액화탄산 혹은 드라이아이스 등의 유가자원으로 활용됨으로써 경제성이 확보될 수 있다.
(i) 단계에 있어서, (g) 및 (h) 단계에 따라 CO2를 포집 및 분리하고 나면 그 이전보다 H2 분율이 상승된 상태의 혼합가스가 수소 추출공정, 예를 들어, 압력변동흡착 공정(Pressure Swing Adsorption, 이하 PSA)에 투입될 수 있다. 즉, CO2 포집 및 분리한 이후에는 혼합가스 내 제거된 CO2의 분율만큼 H2의 분율이 상대적으로 상승함으로써 공정에서 흡착 및 분리되는 H2의 분율이 따라 상승되고, 최종적으로 고순도 H2가 효율적으로 추출될 수 있게 된다.
(i) 단계에 있어서 수소 추출 효율을 보다 개선하기 위해 (i)단계 이전에, (g) 및 (h) 단계에 따라 CO2를 포집 및 분리한 혼합가스에 대해 수분 제거 및 압축 공정을 수행할 수 있다. 이 때, 상기 압축 공정을 통해 가스는 15bar 내지 19bar 의 압력으로 승압되도록 제어될 수 있다.
한편, SMR은 고온의 반응조건을 가지므로 (c) 단계 이전에, 연소기 내부에서 수행한 연소반응을 통해 SMR의 반응물을 승온시키는 공정이 추가적으로 수행될 수 있다. 이에 (g) 단계 이후, 고순도 H2가 추출되고 남은 오프가스를 상기 연소반응의 연료로서 상기 연소기에 투입하는 단계; 를 더 포함할 수 있다. 즉, 오프가스를 SMR 반응물의 승온을 위한 연소반응의 연료로 재활용함으로써 전체적인 공정의 생산성뿐만 아니라 경제성까지 확보할 수 있는 효과를 구현할 수 있다. 아울러, 연소열이 높은 LDG , BFG, COG를 연소반응의 보충연료로서 사용하여 오프가스로 부족한 열원을 대체하도록 마련될 수 있다.
도 2는 도 1에 있어서, 전환기 내부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법에 있어서 제1 및 제2 열교환 단계는 상기 전환기 내부에서 수행되도록 마련될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 전환기는 열교환기와 일체로 결합된 구조인 열교환기 일체형 전환기일 수 있다.
제2 열교환 단계는 WGS 반응으로 생성된 혼합가스 및 투입된 냉각수의 열교환으로 수행된다. 이 때, 제2 열교환 단계에서 냉각수와의 열교환으로 냉각된 혼합가스는, SMR 반응 후 전환기에 공급된 합성가스와의 열교환 대상으로서 제1 열교환 공정에 투입될 수 있다. 이후, 제1 열교환 단계는 개질기로부터 공급된 합성가스 및 상기 제2 열교환 단계에 의해 냉각된 혼합가스와의 열교환으로 수행될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법에 있어서, 냉각수 대신 제2 열교환을 통해 냉각된 혼합가스를 제1 열교환 단계에 순환시켜 합성가스를 냉각시키는 바, 전체적인 공정에서 열교환에 사용되는 냉각수의 소모를 최소화할 수 있다.
제2 열교환 단계에 이어 제1 열교환 단계까지 수행한 혼합가스는 이후, 포집탑으로 공급되어 전술한 (g) 단계에 따른 CO2 포집공정을 수행할 수 있다.
한편, 제2 열교환 단계에서 혼합가스와의 열교환을 통해 혼합가스를 냉각시킴과 동시에 증기화된 냉각수는 이후, 증류탑으로 공급되어 전술한 (h) 단계에 따른 CO2 증류를 위해 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 있어서, CO2분리탑에서 사용되는 증기는 공정 내에 발생한 저압 증기인 증기화된 냉각수를 사용함으로써 에너지 사용량을 최소화시킬 수 있다.
본 발명에서 사용한 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. (a) 제철 공정에서 발생되는 코크스 오븐 가스(COG)로부터 고순도 H2를 추출하고, 남은 COG 테일가스를 수득하는 단계;
    (b) 가스공급기를 통해 상기 COG 테일가스를 승압하여 공급하는 단계;
    (c) 개질기 내부에서 상기 가스공급기를 통해 공급된 COG 테일가스를 수증기 개질 반응(SMR)에 의해 CO를 포함하는 합성가스로 전환하는 단계;
    (d) 상기 합성가스를 냉각시키는 제1 열교환 단계;
    (e)전환기 내부에서 상기 합성가스를 수성가스 전환 반응(WGS)에 의해 CO2를 포함하는 혼합가스로 전환하는 단계;
    (f) 냉각수 및 상기 혼합가스의 열교환으로 수행되는 제2 열교환 단계;
    (g)상기 혼합가스로부터 포집탑 내부에서 상기 CO2를 포집하는 단계;
    (h) 상기 포집된 CO2를 증류하여 CO2를 분리하는 단계; 및
    (i) 상기 CO2를 포집 및 분리하고 남은 혼합가스로부터 고순도 H2를 추출하는
    단계; 를 포함하되,
    상기 가스공급기는 상기 COG 테일가스의 압력을 0.9 내지 5 bar의 범위로 승압시키도록 마련되고,
    상기 제1 및 제2 열교환 단계는 상기 전환기 내부에서 수행되도록 마련되되,
    상기 제1 열교환 단계는
    상기 제2 열교환 단계에 의해 냉각된 혼합가스 및 상기 합성가스의 열교환으로 수행되는,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 열교환 단계를 수행한 혼합가스는 상기 포집탑으로 공급되고,
    상기 제2 열교환 단계를 수행하여 증기화된 냉각수는 증류탑으로 공급되도록 마련되는,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수증기 개질 반응(SMR)이 수행되기 이전에, 연소기 내부에서 수행한 연소반응을 통해 상기 수증기 개질 반응(SMR)의 반응물을 승온시키는 단계;를 더 포함하는,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 (i) 단계 이후, 상기 고순도 H2가 추출되고 남은 오프가스를 상기 연소반응의 연료로서 상기 연소기에 투입하는 단계; 를 더 포함하는,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 및 (i) 단계는
    수소 압력변동흡착 공정(PSA)을 통해 상기 고순도 H2를 추출하는 것인,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계 이전에, 상기 코크스 오븐 가스(COG) 내 불순물을 처리하는 가스 전처리 단계; 를 더 포함하는,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계 이전에, 상기 가스공급기를 통해 공급된 COG 테일가스로부터 탈황을 수행하는 단계; 를 더 포함하는,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 (i) 단계 이전에, 상기 CO2를 포집 및 분리하고 남은 혼합가스에 대해 수분 제거 및 압축하는 단계;를 더 포함하는,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 압축 단계를 통해, 상기 혼합가스는 15bar 내지 19bar의 범위로 승압되도록 마련된,
    제철 부생가스를 이용한 고순도 수소가스 제조 방법.
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