KR101998682B1 - 탈황 가스의 재순환을 갖는 황산 제조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SO2의 SO3로의 산화 방법에 관한 것이며, (a) SO2 및 O2를 포함하는 공급 가스의 스트림을 촉매학적 활성 물질로 향하게 하는 단계, (b) 촉매학적 활성 물질의 존재하에 상기 공정 가스 중의 상당한 양의 상기 SO2를 SO3로 산화시켜 제1의 산화된 공정 가스를 제공하는 단계, (c) SO3를 물과 반응시키는 단계, (d) H2SO4를 응축하는 단계, (e) 제1의 탈황 공정 가스 및 제1의 황산의 스트림을 회수하는 단계, 및 (f) 탈황 공정 가스로부터 탈황 공정 가스의 재순환 스트림을 회수하는 단계를 포함하고, 여기서 재순환 스트림은 상기 공급 가스의 스트림 또는 상기 제1의 산화된 공정 가스에 첨가되며, 혼합 지점의 상류에서 재순환 스트림의 공정 가스 하류 회수의 몰 흐름을 감소시키는 관련 이점을 갖는다.

Description

탈황 가스의 재순환을 갖는 황산 제조{SULPHURIC ACID PRODUCTION WITH RECYCLE OF DESULPHURIZED GAS}
본 발명은 H2S, 황 및 폐산과 같은 황 공급원의 연소로부터의 공급 가스, 그리고 연소 설비로부터의 연도 가스를 포함하는, SO2 풍부 공정 가스의 탈황에 의한 황산의 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로 이것은 탈황 공정 가스의 재순환을 포함하는 감소된 장치 요건을 갖는 방법에 관한 것이다.
황산은 황 산화물을 함유하는 가스로부터 생성될 수 있다. 한 이러한 공정은 수증기의 존재하에 SO2의 SO3로의 산화, 이어서 H2SO4로의 응축에 기초하고, 덴마크의 회사 Haldor Topsøe A/S에 의해 상표명 WSA(습식 가스 황산)로 판매된다. 황의 공급원은 높은 황 함량을 갖는 오프가스, 또는 더 전형적으로, 원소 황 또는 황화수소와 같은 황 풍부 공급원의 연소에 의해 생성된 가스일 수 있다.
환경에 대한 관심의 증가로, 매우 낮은 농도로의 황 산화물 배출의 규제는 WO 2008/064698에 개시된 바와 같이 연속하여 구성된 2개의 WSA 공정 설비, 이와 같이 이중 응축을 위한 상표명 WSA-DC의 개발을 가져왔다.
WSA 공정은 SO3 수화에 대하여 화학량론의 농도에 가깝거나 또는 보다 위인 공정 가스 중의 물 농도로 작동한다. 그러므로, 황산의 응축을 제어하는 능력은 황산이 매우 부식성이기 때문에 중요하다. 황산의 응축은 가스 온도가 황산 이슬점보다 아래이면 일어나는데, 이것은 황산과 물의 부분압의 함수이다. 촉매 산화의 하류에서 WSA 공정의 조건이 전형적으로 H2SO4의 주어진 이슬점을 얻기 위해 선택되어, H2SO4의 응축이 단지 응축 유닛의 내부에서 일어나도록 한다. 산화된 공정 가스 중의 SO3 농도가 약 5 부피%보다 위를 가지면, 이것은 전형적으로 산화된 공정 가스의 희석을 요하는데, 이것은 황 화합물의 삼산화황으로의 산화에 대한 화학량론의 요건과 비교해, 과량의 공기를 첨가함으로써 제공된다. 이 과량의 공기는 공정 가스의 과량의 흐름을 초래하고 따라서 여분의 비용 및 감소된 열회수를 가져올 것이다.
탈황 공정의 재료 비용 및 작동 비용은 설비에서 증가된 총 몰 흐름으로 증가된다. 그러므로, 이 흐름을 감소시키는 방법을 확인하는 것이 바람직하다. 더욱이, 탈황 설비에서 회수된 열의 양은 또한 설비에 중요한 경제적 요소이다.
SO2의 촉매 산화를 위해, 공정 가스의 온도는 SO2 변환기의 입구에서 적어도 370℃인 것이 필요하다. 이것은 예를 들어 SO2가 SO3로 산화되는 촉매 반응기의 상류의 공정 가스를 템퍼링함으로써 얻어질 수 있다. 발열 반응은 전형적으로 활성화를 위해 370 내지 390℃보다 위인 온도를 요하지만, 이보다 위인 온도는 한편 SO2와 SO3 사이의 평형을 SO2를 향해 밀어서 황산이 더 적게 형성되도록 한다.
촉매 반응기의 하류에서 SO3-풍부 가스는 230-310℃로 냉각되고 SO3는 응축기 안에서 또는 상류에서 H2SO4 증기로 수화되는데 여기서 H2SO4 증기 및 대부분의 SO3가 선택적으로 농황산으로서 응축된다.
WO 2008/064698은 이중 탈황 공정으로서 시행된 공급 가스로부터 황산을 제조하는 방법과 관련되는데, 이것은 2개의 WSA 공정 설비를 연속하여 사용하며, 각각 높고 낮은 SO2 수준에서 각 조합 공정을 최적으로 작동할 수 있는 관련 이점을 갖는다.
EP 0 972 746 및 EP 2 330 075는 소위 건조한 접촉 공정에 의한 황산의 제조 방법과 관련되는데, 여기서 건조된 폐 가스가 황 버너로 재순환된다. 건조한 접촉 공정에 따르면, SO2는 건조한 환경에서 SO3로 산화되고 이어서 가스를 물/황산 흡수제와 접촉시킴으로써 SO3를 흡수하며, 촉매의 강건성에 대한 요구가 거의 없고, 응축가능한 황산의 부재로 인하여 열교환기 설계에 유연성을 가지는 이점을 갖지만, 산화에 앞서 공급 가스를 건조시키기 위한 장치의 비용 부담을 수반한다. 연소 온도를 제어하고, 황 제거를 증가시키고, 장치 크기를 감소시키기 위해, 황 고갈된 가스는 황 연소 유닛의 상류로 이송되기 위해 재순환된다. 이들 두 명세서 중 어떤 것도 재순환 가스에 의한 희석과 물, 삼산화황 및 황산을 포함하는 가스의 이슬점 사이의 중요한 관계를 인식하지 못한다.
본 발명은 WSA 설비의 선택된 섹션에서 공정 가스의 몰 흐름을 감소시킴으로써 이중 탈황 설비의 투자 및 작동 비용을 감소시키는 것을 목적으로 한다. 이것은 제1의 탈황 공정이 응축기의 외부에서 황산 응축을 회피하기 위한 충분한 희석으로 작동하는 한편, SO3의 더 낮은 농도로 인하여 희석이 덜 필요하거나 필요 없는 탈황 공정의 나머지는 흐름에서 재순환 가스의 부재로 인하여 크기가 감소될 수 있도록 제1의 탈황 공정 가스의 서브스트림을 재순환을 위한 탈황 설비를 구성함으로써 수행된다. 유사하게 황 연소기 및 재순환된 탈황 가스의 첨가의 상류의 다른 장치의 크기를 감소시킬 수 있다. 이것은 제2의 촉매 반응기로의 공급 가스를 가열하는데 필요한 에너지의 양을 또한 감소시킨다.
본 출원의 섹션들은 두 탈황 단계를 갖는 공정에 관련된다. 이와 관련하여, 용어 상류 또는 제1의 탈황 공정 또는 탈황 유닛은 공급 가스에 가장 근접한 한 탈황 단계이고, 하류, 제2 또는 2차는 스택에 가장 근접한 다른 탈황 단계와 관련되는 것으로 이해될 것이다.
본문을 통해, 펌프, 밸브 및 열교환기와 같은 사소하지만 중요한 요소는 분명하게 언급되지 않을 수 있지만, 이러한 생략은 자체가 분명하게 언급되지 않은 한, 요소의 부재로서 해석되어선 안 될 것이다.
제1의 구체예에서 본 발명은 SO2의 SO3로의 산화 공정에 관한 것이며,
(a) SO2 및 O2를 포함하는 공급 가스의 스트림을 촉매학적 활성 물질로 향하게 하는 단계,
(b) 적어도 0.1 vol% 물 및 촉매학적 활성 물질의 존재하에 상기 공정 가스 중의 상기 SO2를 SO3로 산화시켜 제1의 산화된 공정 가스를 제공하는 단계,
(c) 응축 컬럼에서 SO3를 물과 반응시키는 단계,
(d) 응축기에서 H2SO4를 응축하는 단계,
(e) 제1의 탈황 공정 가스 및 제1의 황산의 스트림을 회수하는 단계, 및
(f) 탈황 공정 가스로부터 탈황 공정 가스의 재순환 스트림을 회수하는 단계를 포함하고, 여기서 재순환 스트림은 상기 공급 가스의 스트림 또는 상기 제1의 산화된 공정 가스에 첨가되며, 혼합 지점의 상류에서 재순환 스트림의 공정 가스 하류 회수의 몰 흐름을 감소시키는 관련 이점을 갖고, 모든 공정 설비에 비부식 상태를 유지하면서, 공정 가스를 건조시키지 않고 이어서 물을 가스에 첨가하지 않고, 연도 가스로부터 SO2를 황산으로서 제거하는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 공정은
(g) 제1의 탈황 공정 가스를 재가열하는 단계,
(h) 제2의 촉매학적 활성 물질의 존재하에 상기 제1의 탈황 공정 가스 중의 잔류 SO2를 SO3로 산화시켜 제2의 산화된 공정 가스를 제공하는 단계,
(i) SO3를 물과 반응시키는 단계,
(j) H2SO4를 응축하는 단계, 및
(k) 제2의 탈황 공정 가스 및 제2의 황산의 스트림을 회수하는 단계의 2차 황 제거 공정 단계들을 더 포함하며, 공정 가스 중의 SO2의 농도를 더 감소시키는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 공정은 (l) 탈황 공정 가스의 재순환 스트림을 탈황 연도 가스에서 황산의 이슬점보다 위인 온도로 가열하는 공정 단계를 더 포함하며, 공정 가스와 혼합 후, 부식성 황산의 응축의 위험을 감소시키는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 재순환 스트림의 온도는 황산에 대하여 이슬점보다 적어도 10℃, 바람직하게는 적어도 30℃ 및 훨씬 더 바람직하게는 적어도 50℃ 위이며, 황산의 이슬점에 충분한 여유를 보장함으로써 부식의 위험을 감소시키는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예는
(m) 미스트 필터에서 액적의 수집 및 수집된 황산 액적의 회수에 의한 황산 미스트의 제거,
(n) 정전기 침전에 의한 황산 미스트의 제거, 및 침전된 황산의 제거,
(o) 스크러버에서 흡수에 의한 황 산화물의 제거로 구성된 군으로부터 취한 하나 또는 그 이상의 2차 황 제거 공정 단계를 포함하고, 여기서 상기 스크러버는 알칼리 용액 및/또는 산화 용액을 함유하며, 특정 공정 요건에 따라 청정 가스 중의 SOx 농도의 감소를 위한 최적 수단을 제공하는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 재순환 스트림은 2차 황 제거 공정 단계의 하류에서 회수되며, 탈황 공정의 상류에서 몰 흐름이 감소되는 한편, 높은 희석이 모든 탈황 설비에서 유지되는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 재순환 스트림은 2차 황 제거 공정 단계의 하류에서 회수되며, 탈황 공정의 상류에서 그리고 2차 황 제거 공정에서 몰 흐름이 감소되는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 SO2 풍부 가스 중의 SO2의 농도는 5-100 vol%, 바람직하게는 5-30 vol%의 범위이며, 연속하여 2개의 독립 공정에서 황 산화물의 제거로부터 최대 이점을 허용한다.
추가 구체예에서 공급 가스에 포함된 황의 적어도 99%는 SO2 또는 SO3 또는 대응하는 산과 같은 산화된 형태이며, 실질적으로 모든 황은 공정에서 산으로서 응축가능한 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 상기 탈황 공정 가스의 50% 미만은 탈황 공정 가스의 재순환 스트림으로서 회수되며, 질소 및 아르곤과 같은 비활성 가스의 축적을 회피하는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 촉매학적 활성 물질을 접촉하도록 향하는 상기 공정 가스 중 산소의 부피 농도는 이산화황의 부피 농도와 적어도 같으며, 과량의 산소로 인하여 빠른 반응을 갖는 효율적인 산화 공정을 제공하는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예에서 상기 재순환 가스의 온도는 200℃보다 위이며, 심지어 물 및 황 산화물의 존재하에서도, 재순환 가스가 비부식성이 유지되는 관련 이점을 갖는다.
본 발명의 추가 양태는 촉매학적 활성 물질의 제1의 베드, 제1의 응축 유닛 및 하류 탈황 설비를 포함하는 공급 가스의 탈황을 위한 공정 설비에 관한 것이고, 상기 하류 탈황 설비는 상기 제1의 응축 유닛의 하류 및 선택적으로 하류 탈황 유닛의 하류에서 회수되는 스트림의 재순환을 위해 구성되고, 그리고 제1의 응축 유닛의 상류의 공정 위치로 및 선택적으로 상기 촉매학적 활성 물질의 제1의 베드의 상류로 재순환되는 스트림의 재순환을 위해 구성되며, 재순환 스트림의 공정 가스 하류 회수의 몰 흐름을 감소시키는 관련 이점을 갖고, 모든 공정 설비에 비부식 상태를 유지하면서, 공정 가스를 건조시키지 않고, 연도 가스로부터 SO2를 황산으로서 제거하는 설비를 제공하는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예는
(i) SO2의 SO3로의 산화를 위한 촉매 재료 및 황산의 응축을 위한 응축기를 포함하는 공정 유닛,
(ii) 액적의 수집 및 수집된 황산 액적의 회수에 의한 황산 미스트의 제거를 위한 미스트 필터,
(iii) 황산 미스트로부터 액체 황산의 수집을 위한 정전기 침전기, 및
(iv) 알칼리 용액 및/또는 산화 용액에서 흡수에 의한 황 산화물의 제거를 위한 스크러버로 구성된 군으로부터 취한 탈황 설비의 하류에 하나 또는 그 이상의 추가 황 제거 공정 유닛을 포함하며, 특정 공정 요건에 따라 청정 가스 중의 SOx 농도의 감소를 위한 최적 수단을 제공하는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예는 상기 제1의 응축 유닛의 하류에서 그리고 하류 탈황 유닛의 상류에서 회수되는 스트림의 재순환을 위해 구성되며, 하류 탈황 유닛의 내부에서 몰 흐름을 감소시키는 관련 이점을 갖는다.
추가 구체예는 상기 공정 설비의 상류에 황 풍부 재료를 위한 연소 유닛을 포함하는데, 여기서 재순환되는 스트림은 상기 연소 유닛의 상류 또는 하류의 위치로 향하며, 황산의 제조를 위한 황 공급원을 독립적으로 제공하는 관련 이점을 갖는다.
도 1은 종래 기술에 따르는 공정을 예시한다.
도 2는 연속하여 2개의 WSA 공정을 포함하는 본 발명의 구체예에 따르는 공정을 예시한다.
도 3은 연속하여 WSA 공정 및 스크러버 공정을 포함하는 본 발명의 구체예에 따르는 공정을 예시한다.
도 4는 재순환된 스트림이 탈황 공정 둘 다의 하류에서 회수되는 본 발명의 구체예에 따르는 공정을 예시한다.
황산의 제조가 관련된, 공정 가스로부터 SO2의 제거를 위한 도 1에 나타낸 바와 같은 공정은 종래 기술로부터 공지되고, 이중 변환/이중 응축 공정으로서 기술될 수 있다. 공정에서 SO2를 함유하는 공급 가스(2)는 선택적으로, 적당한 열교환기(4)에서 냉각시키거나 또는 가열시킴으로써, 약 370-420℃와 같은 SO2의 SO3로의 촉매 산화가 개시되기에 충분한 온도에서 공정 가스(6)로서 제공될 수 있다. 템퍼링된 공정 가스(6)는 촉매 반응기(8)로 향하는데, 여기서 SO2의 SO3로의 산화가 적당한 황산 촉매의 존재하에 일어난다. 다양한 이러한 황산 촉매들이 당업자에게 공지되어 있다. 한 가능한 촉매는 실리카 담체 재료상에 지지되고 알칼리 금속으로 조촉매된 산화바나듐이다. 바람직한 알칼리 금속은 칼륨, 나트륨, 및/또는 세슘이다.
고온에서 높은 반응 속도로부터의 이점을 가지면서, SO2/SO3 평형이 SO2를 향해 밀리는 것을 피하기 위해, 산화는 종종 중간 열교환기들을 갖는 2개 또는 3개의 베드에서, 그리고 이어서 추가 열교환기에서 수행된다.
촉매 반응기로부터의 출구에서 제1의 산화된 공정 가스(10)가 이용가능하다. 이 제1의 산화된 공정 가스는 수증기를 함유하는데, 이것은 온도가 감소함에 따라 SO3를 수화시켜 가스상 H2SO4, 황산을 형성한다. 산화되고 부분적으로 수화된 공정 가스는 응축 유닛(12)으로 향하는데, 여기서 온도는 황산의 이슬점보다 아래로 감소된다. 황산은 응축하고 응축 유닛의 바닥(36)에서 농축된 형태로 수집될 수 있다. 응축 유닛의 상부 출구에서 탈황 공정 가스(14)는 추가 촉매 반응기(24)로 하류로 향하고 여기서 나머지 SO2의 대부분이 산화되어 제2의 산화된 공정 가스(26)를 형성하는데, 이것은 30에서 유사한 응축 공정을 당한 후, 그것은 청정 가스(32)로서 스택(34)으로 향한다.
이제 도 2 및 도 3을 참고하여 본 발명에 따르면, 높은 수준의 황 제거를 보장하고 장비의 크기를 감소시키면서, 산화된 공정 가스(10)를 황산 이슬점보다 위로 유지하는 것이 바람직하다. 이것은 혼합 지점(40)에서 탈황 공정 가스의 제1의 재순환 스트림(22)으로 공급 가스(6)를 희석시킴에 의해, 황 산화물의 농도를 낮게 유지시킴으로써 얻어진다. 재순환 스트림(22)의 몰 흐름은 종래 기술에 따르는 과량의 공기의 양과 거의 같고, 따라서 이 구체예의 제1의 산화된 공정 가스(10)에서 SO3 및 H2SO4의 농도를 포함하는, 전체 조건은 종래 기술의 그것들과 동일하다. 회수 지점(42)의 하류의, 탈황 공정 가스(23)의 감소된 몰 흐름은 이제 2차 공정 가스를 구성하는데, 이것은 하류 탈황 공정에서 더 탈황될 수 있다.
도 2에 예시된 바람직한 구체예에서, 하류 탈황 공정은 촉매 반응기(24) 및 응축기(30)를 포함하는 낮은 수준의 황 산화물의 제거를 위해 구성된 제2의 WSA 공정이다. 이 하류 탈황 공정은 상류 탈황 공정보다 상당히 더 작을 수 있는데, 이는 몰 흐름이 재순환 스트림(22)의 회수로 인하여 훨씬 더 낮기 때문이다.
도 3에 예시한 대안의 구체예에서, 제1의 WSA 공정은 수산화나트륨 또는 과산화수소에 황 산화물의 수집을 위한 스크러버(44, 46)와 같은, 낮은 농도의 황 산화물의 제거를 위한 대안의 공정으로 이어진다.
도 4에 예시한 추가 구체예에서, 회수 지점은 하류 탈황 공정의 하류에 위치될 수 있다. 이 경우에서 큰 몰 흐름은 탈황 공정 둘 다에 존재할 것이지만, 감소된 몰 흐름은 제1의 탈황의 상류에 존재할 것이다. 이 구체예는 종래 기술과 비교해, 황 연소기의 크기가 감소될 수 있기 때문에, 황 공급원의 연소에 의한 황산 제조에 특히 적합할 수 있다.
혼합 지점(40)에서 재순환 스트림의 첨가는 부식이 일어날 수 있는, 응축 상태의 포켓을 피하도록 주의 깊은 혼합을 요할 수 있다. 이것은 WO2011/101038에 개시된 것과 같은 적당한 가스 혼합기에 의해 이롭게 시행될 수 있다.
추가 구체예에서 공정은 예를 들어 황화수소, 폐산, 또는 황을 포함하는 황 풍부 공급물을 받는 연소기를 또한 포함할 수 있고, 재순환 스트림은 이 연소기의 상류의 공급 가스에 첨가될 수 있다. 황 연소기의 상류에 이러한 첨가는 상기 황 연소기의 하류의 재순환 스트림의 첨가와 균등하게 고려될 것이다.
실시예
종래 기술의 구체예 및 본 발명의 구체예를 평가하기 위해, 성능 및 설계 파라미터는 하루에 600 미터단위계 톤 황산(100% H2SO4로서 계산됨)의 제조를 위해 설계된 3개의 황산 공정에 대해 평가하였다. 공정은 99.83%의 SO2 변환을 갖고, 98%(w/w) H2SO4를 생성한다. 탈황 설비의 외부에서 스팀은 전력으로 변환될 수 있다. 공정을 위해 공급물은 100% H2S 가스이고 주위 조건은 25℃, 65% RH에서 압력 1001 mbar abs이다.
실시예 1
공정 유닛은 도 1에 따라 설계된, 즉 이중 변환/이중 응축이다. 하기 공정 단계는 도 1의 요소들을 참고하여 적용한다:
연소 (나타내지 않음)
냉각 (4)
제1의 변환 및 냉각 (8)
제1의 응축 및 산 회수 (12, 36)
재가열 (18)
제2의 변환 및 냉각 (24, 18)
제2의 응축 및 산 회수 (30, 38)
스택으로의 청정 가스 (34)
표 1의 데이터로부터, 유닛이 73500 N㎥/h의 청정 가스 흐름을 갖고 성능 요건에 따라 수행하고 있다는 것을 알 수 있다.
실시예 2
공정 유닛은 본 발명의 구체예에 따르는 이중 변환 이중 응축 유닛으로서 설계되고, 즉 탈황 공정 가스는 도 2에 따라 재가열(18)의 하류에서 SO2 변환기(8)의 상류로 재순환된다.
연소 (나타내지 않음)
냉각 (4)
공정 가스를 재순환 가스와 혼합 (6, 22, 40)
제1의 변환 및 냉각 (8)
제1의 응축 및 산 회수 (12, 36)
재가열 (18)
재순환 가스의 회수 (22, 42)
제2의 변환 및 냉각 (24, 18)
제2의 응축 및 산 회수 (30, 38)
스택으로의 청정 가스 (34)
표 1로부터 황 배출은 실시예 1의 종래 기술 공정에 대해서 만큼 낮은 것이 분명하다. 게다가, 재순환 가스 혼합 지점(40) 전에 그리고 재순환 가스 회수 지점(42) 후에 공정 가스 몰 흐름은 20% 이상으로 감소되어 56500 N㎥/h의 청정 가스 흐름으로 더 작고 더 비용 효율적인 레이아웃을 가져왔다.
실시예 3
공정 유닛은 퀀칭 유닛(44) 및 과산화수소 테일 가스 스크러버(46) 그리고 공정 가스 재순환을 갖는 단일 변환 단일 응축 유닛으로서 도 3에 따라 설계된다.
연소 (나타내지 않음)
냉각 (4)
공정 가스를 재순환 가스와 혼합 (6, 22, 40)
제1의 변환 및 냉각 (8)
제1의 응축 및 산 회수 (12, 36)
재순환 가스의 회수 (42)
공정 가스 냉각(퀀칭) (44)
공정 가스 스크러빙 (46)
표 1로부터 성능은 세부내용에 따라 양호하고 재순환 루프(42, 22, 40)의 외부에서 몰 흐름을 약 20% 감소시키며, 다시 종래 기술에 따라 구축된 경우보다 더 비용 효율적인 유닛을 가져온다는 것을 알 수 있다.
실시예 1
재순환 없이		 실시예 2
재순환		 실시예 3
단일 변환, 재순환 및 스크러버		 유닛
공급물 흐름 5731 5731 5731 N㎥/h
연소 공기 85600 68600
(-20%)		 71000
(-17%)		 N㎥/h
재순환 전의 PG 88400 71400
(-19%)		 74400
(-16%)		 N㎥/h
PG 입구 SO2 변환기 88400 88600
(0%)		 92100
(+4%)		 N㎥/h
재순환 0 17100 17700 N㎥/h
재순환 후의 공정 가스 74400 57400
(-23%)		 59400
(-20%)		 N㎥/h
청정 가스 73500 56500
(-23%)		 61700
(-17%)		 N㎥/h
동력 생산 13.3 13.6
(+2.5%)		 13.7
(+3.0%)		 MW
SO2로서 청정 가스 중의 황 50 50 50 kg/h
SO2 제거 99.83 99.83 99.83 %

Claims (15)

  1. SO2의 SO3로의 산화 방법으로서,
    (a) SO2 및 O2를 포함하는 공급 가스의 스트림을 촉매학적 활성 물질로 향하게 하는 단계,
    (b) 적어도 0.1 vol% 물 및 촉매학적 활성 물질의 존재하에 상기 공급 가스 중의 상기 SO2를 SO3로 산화시켜 제1의 산화된 공정 가스를 제공하는 단계,
    (c) 응축 컬럼에서 SO3를 물과 반응시키는 단계,
    (d) 응축기에서 H2SO4를 응축시키는 단계,
    (e) 제1의 탈황 공정 가스 및 제1의 황산의 스트림을 회수하는 단계,
    (f) 탈황 공정 가스로부터, 탈황 공정 가스의 재순환 스트림을 회수하는 단계로서, 여기서 재순환 스트림은 상기 공급 가스의 스트림 또는 상기 제1의 산화된 공정 가스에 첨가되는, 단계를 포함하고,
    상기 방법은,
    (g) 제1의 탈황 공정 가스를 재가열하는 단계,
    (h) 제2의 촉매학적 활성 물질의 존재하에 상기 제1의 탈황 공정 가스 중의 의 잔류 SO2를 SO3로 산화시켜 제2의 산화된 공정 가스를 제공하는 단계,
    (i) SO3를 물과 반응시키는 단계,
    (j) H2SO4를 응축시키는 단계, 및
    (k) 제2의 탈황 공정 가스 및 제2의 황산의 스트림을 회수하는 단계
    의 2차 황 제거 공정 단계들을 더 포함하는, SO2의 SO3로의 산화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    (l) 탈황 공정 가스의 재순환 스트림을, 탈황 연도 가스에서 황산의 이슬점보다 위의 온도로 가열하는 공정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    (m) 미스트 필터에서 액적의 수집 및 수집된 황산 액적의 회수에 의한 황산 미스트의 제거,
    (n) 정전기 침전에 의한 황산 미스트의 제거, 및 침전된 황산의 제거,
    (o) 스크러버에서 흡수에 의한 황 산화물의 제거로 구성된 군으로부터 취한 하나 또는 그 이상의 2차 황 제거 공정 단계를 더 포함하고, 여기서 상기 스크러버는 알칼리 용액 및/또는 산화 용액을 함유하는 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 재순환 스트림은 2차 황 제거 공정 단계의 하류에서 회수되는 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 재순환 스트림은 2차 황 제거 공정 단계의 상류에서 회수되는 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 공급 가스 중의 SO2의 농도는 5 vol%보다 위이고, 100 vol%보다 아래인 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 공급 가스 중에 포함된 황의 적어도 99%는 SO2 또는 SO3 또는 대응하는 산과 같은 산화된 형태인 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 탈황 공정 가스의 50% 미만은 탈황 공정 가스의 재순환 스트림으로서 회수되는 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  9. 제1 항에 있어서, 촉매학적 활성 물질에 접촉하도록 향하는 상기 공정 가스 중 산소의 부피 농도는 이산화황의 부피 농도와 적어도 같은 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재순환 스트림의 온도는 200℃보다 위인 것을 특징으로 하는 SO2의 SO3로의 산화 방법.
  11. 공급 가스의 탈황을 위한 공정 설비로서,
    상기 공정 설비는
    촉매학적 활성 물질의 제1의 베드와 제2의 베드,
    제1의 응축 유닛과 제2의 응축 유닛, 및
    상기 제1의 응축 유닛의 하류에서 및 선택적으로 하류 탈황 유닛의 하류에서 회수되는 스트림의 재순환을 위해 구성되고, 그리고 제1의 응축 유닛의 상류의 공정 위치로 및 선택적으로 상기 촉매학적 활성 물질의 제1의 베드의 상류로 도입되는 스트림의 재순환을 위해 구성된, 하류 탈황 설비를 포함하는, 공급 가스의 탈황을 위한 공정 설비.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 하류 탈황 유닛은
    (i) SO2의 SO3로의 산화를 위한 촉매 재료 및 황산의 응축을 위한 응축기를 포함하는 공정 유닛,
    (ii) 액적의 수집 및 수집된 황산 액적의 회수에 의한 황산 미스트의 제거를 위한 미스트 필터,
    (iii) 황산 미스트로부터 액체 황산의 수집을 위한 정전기 침전기, 및
    (iv) 알칼리 용액 및/또는 산화 용액에서 흡수에 의한 황 산화물의 제거를 위한 스크러버로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 공급 가스의 탈황을 위한 공정 설비.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 제1의 응축 유닛의 하류에서 그리고 하류 탈황 유닛의 상류에서 회수되는 스트림을 재순환하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공급 가스의 탈황을 위한 공정 설비.
  14. 제12 항 또는 제13 항에 따르는 탈황 공정 설비의 상류에서 황 풍부 재료를 위한 연소 유닛을 포함하는, 황산의 제조를 위한 공정 설비로서,
    재순환되는 스트림은 상기 연소 유닛의 상류 또는 하류의 위치로 향하는, 황산의 제조를 위한 공정 설비.
  15. 삭제
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