KR101680309B1 - 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법 - Google Patents

황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석유화학 공정 또는 유기물 분해시 생성되는 고농도 및 저농도 황화수소(Hydrogen Sulfide) 가스와 황산화물(Sulfur Oxides, SOx) 악취가스, 복합취기를 효과적으로 제거하며, 고농도 황화수소 제거 시에는 발열에 의하여 계내 결빙되지 않으나 저농도 황화수소 제거 시에 제거용 액상철촉매 조성물에서 겨울철 결빙으로 인해 발생할 수 있는 공정사고를 방지하고 공기를 가압 용해함으로써 유리된 황을 효율적으로 분리 및 회수할 수 있는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법{SULFUR ISOLATION AND COLLECTION SYSTEM USING LIQUEFIED IRON CATALYST COMPOSITION FOR REMOVING HYDROGEN SULFIDE GAS AND MEYHOD THEROF}
본 발명은 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석유화학 공정 또는 유기물 분해시 생성되는 고농도 및 저농도 황화수소(Hydrogen Sulfide) 가스와 황산화물(Sulfur Oxides, SOx) 악취가스, 복합취기를 효과적으로 제거하며, 고농도 황화수소 제거 시에는 발열에 의하여 계내 결빙되지 않으나 저농도 황화수소 제거 시에 제거용 액상철촉매 조성물에서 겨울철 결빙으로 인해 발생할 수 있는 공정사고를 방지하고 공기를 가압 용해함으로써 유리된 황을 효율적으로 분리 및 회수할 수 있는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고농도 황화수소 가스로부터 황을 회수하기 위한 대표적인 방법으로 클라우스공법과 저농도 황화수소 제거에는 스크러버등 을 활용하고 있다. 그러나 상기 방법은 탄화수소나 가연성가스가 유입되는 경우 폭발성이 있기 때문에 적용하기 어렵고, 고온 및 고압에서 운전되기 때문에 운전비용이 많이 소모되며 이차 대기오염물질인 아황산가스가 발생되는 등 문제점이 있다.
따라서 상기 방법의 단점을 극복하기 위한 방법으로 액상 촉매산화법이 제안되었는데, 이 방법은 상온 상압하에 기체의 용해성 및 산화환원 반응을 이용하여 황화수소를 산화시켜 고체황으로 제거하는 것으로, 저농도 황화수소 및 SOx, 복합 악취를 포함하는 배출가스에는 첨가제를 첨가하여 제거하는 촉매 조성물을 이용하여 1000ppm 이상의 고농도 매립장 매탄가스 처리 및 석유화학 공정에 적용할 수 있다. 상기 액상 촉매산화법에 사용되는 촉매는 산소에 의해 재생되어 순환될 수 있기 때문에 폐수 및 이차오염물이 발생되지 않는다.
상기 액상 촉매 산화환원법에서는 산화작용을 촉진시키기 위해 산화환원 작용을 하는 금속촉매를 사용하는데, 최근에 Fe(Ⅲ)-니트릴로트리아세트산 복합체 및 Fe(Ⅲ)-N-(2-히드록시에탄)-EDTA 등이 개발되어 상용화되어 있다. 이들 촉매는 3가 철이온에 킬레이트제를 형성시켜 황화수소를 제거하게 된다. 여기에서 유리된 유황을 제거하는 공법이 개발되어 상용화되어 있다.
현재, 황화수소 제거에 사용되고 있는 금속으로는 독성이 없고 환경에 무해한 철염이 있고, 킬레이트제로는 EDTA(에틸렌디아민테트라아세트산), NTA(니트릴로트리아세트산), HEDTA(히드록시에틸에틸렌디아민트리아세트산) 및 CDTATA(시클로헥산 -1,2-디아민테트라아세트산) 등이 이용되고 있다.
액상 철킬레이트 촉매에 의한 황화수소 제거 메카니즘은 다음과 같다:
H2S(g) → H2S(aq)
H2S(aq) + 2Fe3 +chelaten- → 2Fe2 +chelaten- + S + 2H+4-1
상기 식에서 환원된 촉매는 산소에 의해 다음과 같이 다시 재생된다:
O2(g) → O2(aq)
4Fe2 +chelaten- + 2H2O + O2(aq) → 4Fe3 +chelaten- + 4OH-
현재, 상용화되어 있는 철촉매로는 Fe-NTA(미국, 다우케미칼사, 및 ARI사 제품)가 있으나, 고농도 황화수소 제거시 발열반응의 결과로 약 70℃ 까지 온도가 상승하나, 저농도 복합 악취처리를 위한 촉매는 겨울철 계내에서 결빙현상을 나타내는 단점을 가지고 있으며, SOx 및 복합 취기에 적용하기가 어렵다.
또한, 철촉매와 황화수소와의 반응에 의해 생성된 유황을 회수하기 위한 것으로 철촉매에 적합한 보조제가 개발되어 사용되고 있다. 상기 보조제는 유황성분의 응집침전물을 분리회수하기 위하여 여기에 발생되는 미세기포를 최소화하거나 또는 이를 제거하여 침강성을 증가시킴으로써 계내의 촉매와 유황을 효율적으로 분리시킨다.
그러나, 상기와 같은 종래의 철촉매 관련보조제는 비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제를 적당량 첨가한 것이다. 따라서 상기 관련보조제가 과량 첨가되는 경우 계내에 거품이 다량 발생하게 되어 계기가 오작동될 수 있으며, 응집침전물이 해체되어 황회수를 위한 탈수공정에서 탈수가 어려워지는 등 단점이 있다.
Fe-NTA계 액상 철촉매를 사용하여 황을 회수하는 경우, 촉매산화공정에서 발생되는 미세한 기포가 유리된 고체 황입자에 부착된다. 따라서 이를 방지하기 위하여 비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제를 사용하게 되는데, 음이온 계면활성제가 함유된 제제를 사용함에 따라 응집침전물의 크기가 작아져 촉매와 리된 황과의 분리가 부적절하게 되어 장치내에 유리된 황입자가 축적되며, 또한 폼이 발생함에 따라 레벨게이지의 오지시에 의한 각종 인터록의 불안전 작동으로 인해 안전사고를 일으킬 수 있다는 문제가 있다.
1. 한국 등록특허 제 10-0343567호 "철촉매조성물" (등록일자 : 2002. 06. 25.)
따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, Fe(NO3)3의 철을 중심원자로 한 킬레이트화합물을 이용하거나 Fe-EDTA를 용해하여 안정화시키고, 철 킬레이트 화합물이 황화수소와 효율적으로 반응하고 저농도 황화수소용 액상철촉매 조성물에서의 결빙을 방지하고, SOx 및 복합취기를 제거할 수 있도록 보조제를 사용하여 액상철촉매 조성물과 반응하여 생성된 황을 제거하기 위해 공기를 4 kg/㎠ 이상으로 가압 용해시킨 후 감압시켜 부상시키고, 최적 산소농도와 Fe3+/Fe2+비의 운전조건을 확립하여 적절한 운전조건을 확정함으로써 황을 유리시키고, 유리된 황을 분리해 내는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, Fe-EDTA를 직접 적용하는 액상철촉매 조성물을 제조하여 공정을 단순화시키고, 저농도 황화수소, SOx 및 복합악취를 동시에 제거토록 하고 저농도 황화수소 가스 제거 시, 계 내에 작용하는 액상철촉매 조성물의 결빙을 방지하는 개선된 액상철촉매 조성물을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템은 유입된 가스 중에서 응축수를 분리하기 위한 응축수 분리조와; 상기 응축수 분리조에서 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)을 액상철촉매 조성물과 접촉시키기 위한 기액접촉탑과; 상기 기액접촉탑에서 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 의해 처리되어진 가스를 분리시키기 위한 기액분리조와; 상기 기액분리에서 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 가압 용해된 공기를 불어넣기 위한 마이크로 버블 발생조와; 상기 마이크로 버블 발생조에서 불어 넣어진 가압용해된 공기가 상기 기액 접촉된 액상철촉매 조성물과 접촉하여 산화반응을 발생시키기 위한 산화조와; 상기 산화조에 의해 산화반응된 액상철촉매 조성물로부터 황을 유리시키기 위해 가압용해된 공기를 감압하여 상기 유리된 황을 부상시키기 위한 가압 부상조; 및 상기 가압 부상조에서 부상되어진 유리된 황을 탈수시키기 위한 카본 필러가 내장된 탈수조를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 방법은 Fe(NO3)3 30 내지 38 중량%, 킬레이트화합물인 EDTA 35 내지 45 중량%, 분산제 9 내지 15 중량%, pH조절제 9 내지 11 중량%, 안정제 2 내지 3 중량%, 및 잔부 물로 이루어진 액상철촉매 조성물과, 염화마그네슘 5 내지 15 중량%, 액상 탈취제 0.2 내지 1.0 중량%, 잔부 물로 이루어진 보조제를 준비하는 단계와; 고농도 및 저농도 황화수소 가스와 황산화물 악취가스, 복합취기가 포함된 황 함유 가스에서 응축수를 분리시키는 단계와; 상기 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)을 액상철촉매 조성물과 접촉시키는 단계와; 상기 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 의해 처리되어진 가스를 분리시키는 단계와; 상기 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 가압 용해된 공기를 불어넣어 산화반응시키는 단계와; 상기 산화반응된 액상철촉매 조성물로부터 황을 유리시키기 위해 가압용해된 공기를 감압하여 유리된 황을 부상시키는 단계와; 상기 부상되어진 유리된 황을 탈수시키는 단계; 및 상기 탈수된 황이 획득되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법은 Fe-EDTA를 직접 용해 제조함으로써 조성물제조 방법을 단순화하고, 저농도에서 염화마그네슘에 의해 결빙을 방지함과 함께 SOx 및 복합취기를 제거할 수 있도록 하여 현장 적용범위를 확장할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 반응결과 수득되는 유리된 황을 부상시키는 방법으로 제거함으로써, 생성된 황의 Wetting, 응집을 위한 보조제 사용을 회피할 수 있고, 개질된 보조제에 의한 복합취기 제거, 빙점 강하, 탈수 효율 증대를 야기하며, 유리된 황의 침전에 필요한 다양한 보저제 사용을 대체함으로써, 공정 운전비용을 낮추고 막힘에 의한 공정운전 정지를 방지하여 공정 운전시간을 향상시키고 정비 비용 및 약품비를 절감할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템의 개략적 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 방법의 흐름도.
도 3은 황 농도에 따른 Fe3+/Fe2+의 운전결과를 나타낸 그래프.
도 4는 산화반응용 마이크로 에어 생성을 위한 공기 소요량을 나타낸 그래프.
도 5는 유입 가스 농도에 따른 황 생성량을 나타낸 그래프.
이하, 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통하여 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면 전체에 걸쳐 같은 참조번호는 같은 구성 요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템의 개략적 블럭도이며, 도 2는 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 방법의 흐름도이며, 도 3은 황 농도에 따른 Fe3+/Fe2+의 운전결과를 나타낸 그래프이며, 도 4는 산화반응용 마이크로 에어 생성을 위한 공기 소요량을 나타낸 그래프이며, 도 5는 유입 가스 농도에 따른 황 생성량을 나타낸 그래프이다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템을 살펴보고자 한다.
본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템은 유입된 가스 중에서 응축수를 분리하기 위한 응축수 분리조(110)와, 상기 응축수 분리조(110)에서 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)을 액상철촉매 조성물과 접촉시키기 위한 기액접촉탑(120)과, 상기 기액접촉탑(120)에서 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 의해 처리되어진 가스를 분리시키기 위한 기액분리조(130)와, 상기 기액분리조(130)에서 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 가압 용해된 공기를 불어넣기 위한 마이크로 버블 발생조(140)와, 상기 마이크로 버블 발생조(140)에서 불어 넣어진 가압용해된 공기가 상기 기액접촉된 액상철촉매 조성물과 접촉하여 산화반응을 발생시키기 위한 산화조(150)와, 상기 산화조(150)에 의해 산화반응된 액상철촉매 조성물로부터 황을 유리시키기 위해 가압용해된 공기를 감압하여 상기 유리된 황을 부상시키기 위한 가압 부상조(160), 및 상기 가압 부상조(160)에서 부상되어진 유리된 황을 탈수시키기 위한 카본 필러가 내장된 탈수조(170)로 이루어진다.
여기서, 상기 응축수 분리조(110)에 유입된 가스는 고농도 및 저농도 황화수소 가스와 황산화물 악취가스, 복합취기가 포함된 황 함유 가스이다. 또한, 상기 응축수 분리조(110)에서 응축수가 분리되어 상기 유입된 가스에 포함된 수분에 의한 액상철촉매 조성물의 농도 저하를 방지한다.
또한, 상기 기액접촉탑(120)에서 상기 액상철촉매 조성물이 살포되며, 고농도 및 저농도 황화수소 가스와 황산화물 악취가스 및 복합취기를 제거하기 위해 액상철촉매 조성물에 혼합되어질 보조제가 투입된다.
또한, 상기 기액접촉탑(120)에서 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)과 접촉된 액상철촉매 조성물은 상기 기액분리조(130)로 이동되어 상기 액상철촉매 조성물에 의해 처리되어진 가스가 분리된 후에 상기 산화조(150)로 이동되어 상기 마이크로 버블 발생조(140)에서 불어 넣어진 가압용해된 공기가 액상철촉매 조성물과 접촉하여 산화반응한다. 여기서, 상기 기액분리조(130)에서 분리된 가스는 보조제에 의해 악취 처리되어진 가스이다.
또한, 상기 탈수조(170)에는 카본필러가 촉매로 투입되어 유리된 황의 촉매 분리를 용이하게 하며, 분리되어진 황이 슬러지와 함께 추출된다. 상기 슬러지는 분리되어 제거된다.
한편, 상기 액상철촉매 조성물은 Fe(NO3)3 30 내지 38 중량%, 킬레이트화합물인 EDTA 35 내지 45 중량%, 분산제 9 내지 15 중량%, pH조절제 9 내지 11 중량%, 안정제 2 내지 3 중량%, 및 잔부 물로 이루어진다.
또한, 상기 보조제는 염화마그네슘 5 내지 15 중량%, 액상 탈취제 0.2 내지 1.0 중량%, 잔부 물로 이루어진다.
여기서, 본 발명의 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물에 함유되는 Fe(NO3)3의 함량은 30 내지 38 중량%이다. 여기서, 상기 Fe(NO3)3의 함량이 30 중량% 미만이면 생성되는 액상철촉매 조성물의 순도와 수율이 떨어지며 반대로 상기 Fe(NO3)3의 함량이 38 중량%를 초과하면 액상철촉매 조성물이 불안정하게 된다.
또한, 상기 킬레이트화합물은 4Na-EDTA 또는 2Na-EDTA를 사용할 수 있으나, 부식제를 사용하는 공정에서는 4Na-EDTA가 보다 바람직하며, 상기 EDTA 함량은 35 내지 45 중량%이다. 여기서, 상기 EDTA 함량이 35 중량% 미만이면 액상철촉매 조성물이 불안정하게 되고, 반대로 상기 EDTA 함량이 45 중량%를 초과하면 비용만 상승될 뿐 수율이 떨어지고 생산성이 나빠진다.
또한, 상기 분산제로서 Na2S2O3를 들 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 상기 분산제 함량은 9 내지 15 중량%이다. 여기서, 상기 분산제의 함량이 9 중량% 미만이면 철이 녹지 않고 석출되어 액상철촉매 조성물이 분해될 우려가 있고 부반응이 일어날 가능성이 많으며, 반대로 상기 분산제의 함량이 15 중량%를 초과하면 비용이 부가되는 반면 부반응이 많이 일어나게 된다.
또한, 상기 pH조절제로는 구연산, 수산화나트륨, 수산화카륨, 트리에탄올아민, 제일인산나트륨 또는 제삼인산나트륨을 들 수 있으며, 그 중 Na2CO3가 바람직하하며, 탄산나트륨은 중질탄산나트륨 및 경질탄산나트륨 모두 사용 가능하다. 상기 pH조절제는 함량이 9 내지 11 중량%이며, pH 6~8이 바람직하다. 여기서, 상기 pH조절제의 함량이 9% 중량 미만이면 액상철촉매 조성물 자체의 구조에 변화가 있고 유화수소가스의 흡수성이 떨어지며, 반대로 상기 pH조절제의 함량이 11 중량%를 초과하면 액상철촉매 조성물의 소모량이 많아진다.
또한, 상기 안정제로는 다가알코올 2 내지3 중량%를 함유하는데, 본 발명에서는 소르비톨을 사용하였으나, 이에 한정되지 않는다. 여기서, 상기 안정제의 함량이 2 중량% 미만이면 O2 라디칼이 형성되어 액상철촉매 조성물이 파괴될 위험이 있고, 반대로 상기 안정제의 함량이 3 중량%를 초과하게 되면 초과한 만큼의 상승효과가 없어 비경제적일뿐 아니라 점도가 상승하고 황성분이 기계 라인상에 부착하여 스케일을 형성하게 된다.
또한, 상기 염화마그네슘의 함량이 5 중량% 미만이면 황산화물의 악취를 제거할 수 없으며, 상기 염화마그네슘의 함량이 15 중량%를 초과하면, 초과한 만큼의 상승효과가 없어 비경제적이다.
또한, 상기 액상 탈취제는 1992년 미국의 Odor Management Inc. 에서 개발된 것으로, 악취제거의 우수성과 경제성이 입증된 것으로, 수백여종의 식물로부터 추출된 유기성분의 오일을 분리, 여과, 정제 후 유해가스 제거 특성에 맞게 조합된 천연 성분의 액상 탈취제이다. 상기 액상 탈취제의 함량이 0.2 중량% 미만이면 황화가스의 악취와 복합취기를 제거할 수 없으며, 상기 액상 탈취제의 함량이 1.0 중량%를 초과하면 초과한 만큼의 상승효과가 없어 비경제적이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템을 통해 회수된 황에서는 고농도 및 저농도 황화수소 가스와 황산화물 악취가스가 효과적으로 제거된다.
이제, 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 방법을 설명하고자 한다.
먼저, Fe(NO3)3 30 내지 38 중량%, 킬레이트화합물인 EDTA 35 내지 45 중량%, 분산제 9 내지 15 중량%, pH조절제 9 내지 11 중량%, 안정제 2 내지 3 중량%, 및 잔부 물로 이루어진 액상철촉매 조성물과, 염화마그네슘 5 내지 15 중량%, 액상 탈취제 0.2 내지 1.0 중량%, 잔부 물로 이루어진 보조제를 준비한다(S110).
이후, 고농도 및 저농도 황화수소 가스와 황산화물 악취가스, 복합취기가 포함된 황 함유 가스에서 응축수를 분리시킨다(S120). 이때, 응축수 분리는 응축수 분리조(110)에 의해 행해진다.
그 후, 상기 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)을 액상철촉매 조성물과 접촉시킨다(S130). 이때, 상기 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)에 보조제가 투입된 액상철촉매 조성물이 살포된다.
이후, 상기 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물로부터 가스를 분리시킨다(S140). 여기서, 분리된 가스는 촉매와 보조제에 의해 악취가 제거된 처리되어진 가스이다.
그 후, 상기 가스 기액 접촉된 액상철촉 조성물에 가압 용해된 공기를 불어넣어 산화반응시킨다(S150). 이때, 상기 가압용해된 공기는 마이크로 버블 발생조(140)에서 불어 넣어진다.
이후, 산화반응된 액상철촉매 조성물로부터 황을 유리시키기 위해 가압용해된 공기를 감압하여 유리된 황을 부상시킨다(S160).
그 후, 부상되어진 유리된 황을 탈수시킨다(S170). 이때, 탈수를 위해 카본 필러가 상기 탈수조(170)에 투입된다.
이후, 상기 탈수조(170)에서 탈수된 황이 획득된다(S180). 이때, 슬러지가 상기 탈수된 황과 함께 얻어지며, 상기 슬러지는 분리되어 제거된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법은, 유리된 황 주변의 미세 기포를 탈기시키는 음이온 응집제인 폴리아크릴아미드 및 비이온 계면활성제를 함유하는 보조제를 첨가하여 기포발생을 감소시키거나 또는 유리된 황주변에 기포가 부착되는 것을 억제함으로써 상기 유리된 황의 침강성을 갖게 하고, 브리징(bridging) 현상에 의한 응집침전물의 크기를 증가시켜 유리된 황의 침강성을 증가시키는 대신에, 액상철촉매 조성물과 산화환원 반응에 의해 유리된 황을 효율적으로 회수하기 위해서 상기 유리된 황에 가압 미세기포를 부착하여 상기 유리된 황을 부상시켜 분리함으로써, 비이온 계면활성제 및 침전을 위한 보조제 사용을 줄일 수 있게 한다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.
실시예
하기의 표 1에 기재된 바와 같은 황화수소가스 및 황산화물 제거용 액상철촉매 조성물과 보조제를 제조하였다.
구성성분 중량%



액상철촉매 조성물		 Fe-EDTA 35
4Na-EDTA 35
Na2CO3 10
소르비톨 10
물잔부


보조제		 액상 탈취제 0.3
염화마그네슘 10
물잔부
상기 실시예에 따라 제조된 액상철촉매 조성물과 보조제를 사용할 시에, 황 농도에 따른 Fe3+/Fe2+의 운전결과를 나타낸 그래프가 도 3에 도시되었다.
또한, 상기 실시예에 따라 제조된 액상철촉매 조성물과 보조제를 사용할 시에 산화반응용 마이크로 에어 생성을 위한 공기 소요량을 나타낸 그래프가 도 4에 도시되었다.
또한, 상기 실시예에 따라 제조된 액상철촉매 조성물과 보조제를 사용할 시에, 유입 가스 농도에 따른 황 생성량을 나타낸 그래프가 도 5에 도시되었다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템 및 그 방법은 Fe-EDTA를 직접 용해 제조함으로써 조성물제조 방법을 단순화하고, 저농도에서 결빙을 방지함과 함께 SOx 및 복합취기를 제거할 수 있도록 하여 현장 적용범위를 확장할 수 있다. 또한, 반응결과 수득되는 유리된 황을 부상시키는 방법으로 제거함으로써, 생성된 황의 Wetting, 응집을 위한 보조제 사용을 회피할 수 있고, 개질된 보조제에 의한 복합취기 제거, 빙점 강하, 탈수 효율 증대를 야기하며, 유리된 황의 침전에 필요한 다양한 보저제 사용을 대체함으로써, 공정 운전비용을 낮추고 막힘에 의한 공정운전 정지를 방지하여 공정 운전시간을 향상시키고 정비 비용 및 약품비를 절감할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 응축수 분리조 120: 기액접촉탑
130: 기액 분리조 140: 마이크로 버블 발생조
150: 산화조 160: 가압 부상조
170: 탈수조

Claims (7)

  1. 유입된 가스 중에서 응축수를 분리하기 위한 응축수 분리조(110)와;
    상기 응축수 분리조(110)에서 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)을 액상철촉매 조성물과 접촉시키기 위한 기액접촉탑(120)과;
    상기 기액접촉탑(120)에서 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 의해 처리되어진 가스를 분리시키기 위한 기액분리조(130)와;
    상기 기액분리조(130)에서 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 가압 용해된 공기를 불어넣기 위한 마이크로 버블 발생조(140)와;
    상기 마이크로 버블 발생조(140)에서 불어 넣어진 가압용해된 공기가 상기 기액접촉된 액상철촉매 조성물과 접촉하여 산화반응을 발생시키기 위한 산화조(150)와;
    상기 산화조(150)에 의해 산화반응된 액상철촉매 조성물로부터 황을 유리시키기 위해 가압용해된 공기를 감압하여 상기 유리된 황을 부상시키기 위한 가압 부상조(160); 및
    상기 가압 부상조(160)에서 부상되어진 유리된 황을 탈수시키기 위한 카본 필러가 내장된 탈수조(170)를 포함하는 것을 특징으로 하는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 액상철촉매 조성물은 Fe(NO3)3 30 내지 38 중량%, 킬레이트화합물인 EDTA 35 내지 45 중량%, 분산제 9 내지 15 중량%, pH조절제 9 내지 11 중량%, 안정제 2 내지 3 중량%, 및 잔부 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 기액접촉탑(120)에서 상기 액상철촉매 조성물이 살포되며, 고농도 및 저농도 황화수소 가스와 황산화물 악취가스 및 복합취기를 제거하기 위해 액상철촉매 조성물에 혼합되어질 보조제가 투입되며;
    상기 보조제는 염화마그네슘 5 내지 15 중량%, 액상 탈취제 0.2 내지 1.0 중량%, 잔부 물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 응축수 분리조(110)에서 응축수가 분리되어 유입된 가스에 내포된 수분에 의한 액상철촉매 조성물의 농도 저하를 방지하며;
    상기 기액접촉탑(120)에서 상기 액상철촉매 조성물이 살포되며, 상기 액상철촉매 조성물에 보조제가 혼합되는 것을 특징으로 하는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기액접촉탑(120)에서 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)과 접촉된 액상철촉매 조성물은 상기 기액분리조(130)로 이동되어 상기 액상철촉매 조성물에 의해 처리되어진 가스가 분리된 후에 상기 산화조(150)로 이동되어 상기 마이크로 버블 발생조(140)에서 불어 넣어진 가압용해된 공기가 액상철촉매 조성물과 접촉하여 산화반응하는 것을 특징으로 하는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 시스템.
  6. Fe(NO3)3 30 내지 38 중량%, 킬레이트화합물인 EDTA 35 내지 45 중량%, 분산제 9 내지 15 중량%, pH조절제 9 내지 11 중량%, 안정제 2 내지 3 중량%, 및 잔부 물로 이루어진 액상철촉매 조성물과; 염화마그네슘 5 내지 15 중량%, 액상 탈취제 0.2 내지 1.0 중량% 및, 잔부 물로 이루어진 보조제를 준비하는 단계(S110)와;
    고농도 및 저농도 황화수소 가스와 황산화물 악취가스, 복합취기가 포함된 황 함유 가스에서 응축수를 분리시키는 단계(S120)와;
    상기 응축수가 분리된 가스 기액(氣液)을 액상철촉매 조성물과 접촉시키는 단계(S130)와;
    상기 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 의해 처리되어진 가스를 분리시키는 단계(S140)와;
    상기 가스 기액 접촉된 액상철촉매 조성물에 가압 용해된 공기를 불어넣어 산화반응시키는 단계(S150)와;
    상기 산화반응된 액상철촉매 조성물로부터 황을 유리시키기 위해 가압용해된 공기를 감압하여 유리된 황을 부상시키는 단계(S160)와;
    상기 부상되어진 유리된 황을 탈수시키는 단계(S170); 및
    상기 탈수된 황이 획득되는 단계(S180)를 포함하는 것을 특징으로 하는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 S130 단계에서, 상기 보조제가 혼합되어진 액상철촉매 조성물이 살포되며;
    상기 S180 단계에서, 상기 탈수를 위해 카본필러가 투입되는 것을 특징으로 하는 황화수소 가스 및 황산화물 가스 제거용 액상철촉매 조성물을 이용한 황 분리 및 회수 방법.
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