KR102313690B1 - 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치 - Google Patents

수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치 Download PDF

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이승종
김혜수
윤덕규
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Abstract

본 발명은 석유코크스의 가스화를 통해서 생성된 일산화탄소를 포함하는 가스 및 스팀을 포함하는 반응가스를 공급하여 고온촉매 및/또는 저온촉매와 반응시켜 수소로 전환시킨 합성가스를 만들기 위하여 철 킬레이트(iron chelate) 수용액을 이용하는 공정으로 철 킬레이트와 합성가스를 병류로 접촉시켜 합성가스 내에 있는 고농도 황화수소(H2S)를 제거하므로써, 황(S)으로 직접 회수할 수 있는 철 킬레이트 수용액을 이용한 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치에 관한 것으로 고농도의 황화수소를 합성가스로부터 제거하고 산소 또는 공기와의 단순 기포유동화를 통하여 재생이 가능하므로 공정 시스템이 단순하고 운용이 용이하여 설치 및 유지비용이 감소효과가 있다.

Description

수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치 {High-concentration hydrogen sulfide removal device with low consumption of absorbent and increased contact efficiency during the synthesis gasification process of petroleum coke for hydrogen production }
본 발명은 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 본 발명은 석유코크스의 가스화를 통해서 생성된 일산화탄소를 포함하는 가스 및 스팀을 포함하는 반응가스를 공급하여 고온촉매 및/또는 저온촉매와 반응시켜 수소로 전환시킨 합성가스를 만들기 위하여 철 킬레이트(iron chelate) 수용액을 이용하는 공정으로 철 킬레이트와 합성가스를 병류로 접촉시켜 합성가스 내에 있는 고농도 황화수소(H2S)를 제거하므로써, 황(S)으로 직접 회수할 수 있는 철 킬레이트 수용액을 이용한 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치에 관한 것이다.
21세기 주요 에너지원은 천연가스, 전기, 초청정 연료유와 더불어 수소가 대세로서 재생가능에너지원 전기와 CO2의 고부가가치 가스화/연료화가 부각되고 있고 청정하면서 사용이 용이한 가스/액체연료유 사용 확대가 예상되며 특히 수소 에너지원을 저렴하게 확보하여야 할 필요성이 크지만 아직 경제성 미확보로 기술개발과 실증이 요구되고 있다.
특히, 수소의 생산방향 측면에서 화석연료인 중유, 천연가스를 개질하거나 제철소 또는 정유화학 공정중에서 발생하는 부생수소를 에너지원으로 하는 그레이(Gray) 수소 기술, 미활용에너지원인 저급석탄, 석유코크스, 바이오매스, 폐기물등을 이용하여 합성가스를 생산하고 이를 개질하여 수소를 생산하는 블루(Blue) 수소 기술 및 재생가능한 에너지원을 이용하여 물이 전기분해를 통해 수소를 생산하는 그린(Green) 수소 기술로 통상적으로 분류할 수 있다.
이에 실증화 단계가 아닌 그린 수소 기술로 진입하기 전에 시장에서 요구하는 수소생산을 위한 블루수소 기술의 개발은 필요할 것으로 판단되며, 수소생산 플랜트 및 합성가스 플랜트 시장의 지속 성장이 예상되고 장기적으로는 수소 플랜트, 단기적으로는 청정합성가스 플랜트가 해외수출 플랜트 시장에서 핵심분야로 판단되며 국내의 경우 자체 합성가스 시장도 크고 수소도시, 수소연료전지자동차 등 수소시장이 급속 성장할 것으로 예상되고 있으므로 실증, 사업화, 해외수출, 국부창출의 플랜트 기술투자 정책에 적합한 분야로 판단된다.
한국 공개특허공보 제2015-0064275호에서는 킬레이트(iron chelate) 수용액을 이용하는 공정으로 철 킬레이트와 합성가스를 병류로 접촉시켜 합성가스 내에 있는 고농도 황화수소(H2S)를 제거하므로써, 황(S)으로 직접 회수할 수 있는 철 킬레이트 수용액을 이용한 고농도 황화수소 제거 시스템에 대한 기술이 개시되어 있으나, 철 킬레이트 수용액의 소모량이 많고 수용액이 고르게 분사되지 못하는 문제점이 있어 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치에 대한 기술은 개시된 바 없다.
기존의 상용화된 클라우스(Claus) 공정은 액상 흡수제를 사용하므로 2차 액상폐기물이 발생하며, 테일 가스(tail gas)에서 황화수소와 이산화황이 동시에 발생하여 이를 다시 수소화 공정을 통해 흡수 및 재순환함에 따라 테일 가스 처리에 여러 반응 단계를 거쳐야 하여 공정이 복잡하여 운전의 용이성과 장치 설치 비용이 큰 단점이 있다.
건식탈황기술은 건식 탈황기술은 현재 국내에서 유동층의 흡수-재생반응기로 구성되며, 합성가스 내의 황화수소와 황화-카르보닐(COS)을 이산화황으로 전환하여 회수하는 공정을 파일럿 규모에서 수행하고 있고, 유동층을 사용할 경우 대형화에 유리한 장점을 가지고 있으나, 탈황제의 성형, 강도, 흡수능의 제한을 가지며, 재생반응기의 배출가스가 산소를 포함하므로, 후단의 황 회수 공정에서 수소를 이용하기 위해서는 폭발방지를 위하여 일산화탄소가 일부 포함된 합성가스를 공급해야 하며 재생에 열에너지가 추가로 필요한 단점이 있다.
따라서, 석유코크스를 대상으로 가스화를 통한 합성가스를 생산하고, 생산된 합성가스 중 일산화탄소를 수소와 이산화탄소로 전환시키기 위한 수성가스전환반응(Water gas shift reaction)을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치에 대한 연구는 제시된 바가 없다.
대한민국 공개특허공보 제2015-0064275호
상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 주된 목적은 석유코크스의 가스화를 통해서 생성된 일산화탄소를 포함하는 가스 및 스팀을 포함하는 반응가스를 공급하여 고온촉매 및/또는 저온촉매와 반응시켜 수소로 전환시킨 합성가스를 만들기 위하여 철 킬레이트(iron chelate) 수용액을 이용하는 공정으로 철 킬레이트와 합성가스를 병류로 접촉시켜 합성가스 내에 있는 고농도 황화수소(H2S)를 제거하므로써, 황(S)으로 직접 회수할 수 있는 철 킬레이트 수용액을 이용한 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 황화수소의 농도가 높아짐에 따라서 반응기의 면적이 커지게 되어 철킬레이트 수용액의 고른 분사를 위해서 추가적인 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규 특징들은 첨부된 도면들과 관련되어 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은 합성가스가 유입되어, 상기 황화수소가 제거되고, 상기 황화수소가 제거된 합성가스가 배출되도록 연속된 U자관 형태의 복수의 반응관(100); 상기 반응관의 최상부와 각각 연결되어 철 킬레이트 수용액을 공급하는 공급관(200); 상기 공급관과 연결되는 상기 반응관 최상부의 내부로 각각 형성된 상기 철 킬레이트 수용액을 분사하는 가압분사노즐(110); 상기 반응관의 최하부 각각에 형성된 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액이 배출되는 배출관(210); 상기 복수의 배출관이 개별적으로 연결된 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액을 저장하는 수위조절조(300); 상기 수위조절조로부터 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액을 감압하여 산소 또는 공기와 접촉시켜 기포 유동화를 통해 철 킬레이트 수용액을 재생하는 재생조(400); 상기 재생조로부터 공급되는 철 킬레이트 수용액내의 황을 원소 황으로 침전시켜 철 킬레이트 수용액과 분리하는 침전조(500); 및 상기 침전조에서 철 킬레이트 수용액을 상기 공급관으로 공급 및 저장하기 위한 저장조(600);를 포함하는 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 배출관이 형성된 상기 반응관의 최하부는 소정량의 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액이 잔존하도록 상기 수위조절조에서 수위를 조절할 수 있다.
또한, 상기 반응관 최상부의 상기 가압분사노즐이 형성된 일면에 대면하는 상기 최상부에는 상기 가압분사노즐에서 분사된 철 킬레이트 수용액을 확산시키기위한 콘 형태의 확산부재(120)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 반응관 사이에는 상기 합성가스의 유속을 급격하게 낮추고 상기 철 킬레이트 수용액의 소모량을 줄이면서 접촉 효율을 증대시키기 위한 직각삼각형 형태의 정전분무반응기(700);를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 정전분무반응기는 상기 합성가스가 유입되는 합성가스 유입구(710) 및 상기 합성가스가 배출되는 합성가스 유출구(720)를 포함하며 상기 유출구가 형성된 상기 정전분무반응기의 하부면(740)과 수직으로 접하는 분무면(750)에 복수의 정전분무관(760)이 형성되고 상기 정전분무관에 소정거리가 이격된 상기 정전분무반응기에 정전분무를 유도하기 위한 정전분무유도판(800)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 정전분무반응기의 유입구 쪽에는 상기 합성가스의 유로를 형성하기 위한 복수의 가이드베인(770)이 형성되고 상기 유출구 쪽에는 상기 합성가스의 유속을 형성하기 위한 회전체(780)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 유입구 및 유출구와 연통되는 상기 반응관 사이에는 절연재질의 튜브형애자(730)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 수직면을 관통하여 형성된 정전분무관 주위에도 절연성애자(790)가 형성되며, 상기 정전분무반응기의 본체에는 + 리드선이 상기 정전분무관에는 - 리드선이 연결되는 전원공급유닛(900)을 포함할 수 있다.
본 발명의 수소생산을 위한 석유코크스 합성가스화 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치는 철 킬레이트 수용액을 사용하여 고농도의 황화수소를 합성가스로부터 제거하고 산소 또는 공기와의 단순 기포유동화를 통하여 재생이 가능하므로 공정 시스템이 단순하고 운용이 용이하여 설치 및 유지비용이 감소효과가 있다.
또한, 재생에 별도의 열원이 필요하지 않으며, 포집된 황화수소는 고체상의 원소 황으로 얻어지므로 2차 오염물의 발생이 없는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 연속 U자 반응관을 포함한 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치 개념도이다.
도 2는 본 발명의 연속 U자 반응관 및 정전분무반응기를 포함한 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전분무반응기의 상세도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상의 내용과 범위를 쉽게 설명하기 위한 예시일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되거나 변경되는 것은 아니다. 또한 이러한 예시에 기초하여 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 당업자에게는 당연할 것이다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 연속 U자 반응관을 포함한 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치 개념도이다.
도 2는 본 발명의 연속 U자 반응관 및 정전분무반응기를 포함한 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치 구성도이다.
합성가스가 유입되어, 상기 황화수소가 제거되고, 상기 황화수소가 제거된 합성가스가 배출되도록 연속된 U자관 형태의 복수의 반응관(100); 상기 반응관의 최상부와 각각 연결되어 철 킬레이트 수용액을 공급하는 공급관(200); 상기 공급관과 연결되는 상기 반응관 최상부의 내부로 각각 형성된 상기 철 킬레이트 수용액을 분사하는 가압분사노즐(110); 상기 반응관의 최하부 각각에 형성된 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액이 배출되는 배출관(210); 상기 복수의 배출관이 개별적으로 연결된 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액을 저장하는 수위조절조(300); 상기 수위조절조로부터 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액을 감압하여 산소 또는 공기와 접촉시켜 기포 유동화를 통해 철 킬레이트 수용액을 재생하는 재생조(400); 상기 재생조로부터 공급되는 철 킬레이트 수용액내의 황을 원소 황으로 침전시켜 철 킬레이트 수용액과 분리하는 침전조(500); 및 상기 침전조에서 철 킬레이트 수용액을 상기 공급관으로 공급 및 저장하기 위한 저장조(600);를 포함하는 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치일 수 있다.
상기 합성가스내 황화수소의 제거 메커니즘을 정리하면, 황화수소가 포함된 합성가스가 연속된 U자관형태의 반응관을 통해 들어오고 철킬레이트 수용액은 연속된 U자관 상부에서 분사하여 가스 내 포함된 황화수소를 제거하고. Fe+2로 변한 수용액은 수위조절조로 저장되고 재생조로 이송되어 다시 Fe+3으로 변화 후 다시 황화수소 제거 장치에 분사되는 과정으로 진행된다.
황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액은 일련의 반응을 거쳐 황화수소를 황으로 전환시켜 고체상의 원소 황으로 직접 회수되며, 외부 열원없이 산소 또는 공기의 접촉에 의한 기포유동에 의하여 재생될 수 있다. 또한, 황화수소의 농도가 높을 경우 단위장치를 직렬로 추가하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명 장치의 경우 황화수소의 포집 및 포집용액의 재생과정의 산물이 원소 황과 수분이므로 포집된 흡수액의 자연증발에 의해서 용액의 pH가 유지가 가능한 장점이 있다.
상기 배출관이 형성된 상기 반응관의 최하부는 소정량의 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액이 잔존하도록 상기 수위조절조에서 수위를 조절할 수 있다.
본 발명의 반응장치는 처리용량에 따라 복수개의 반응관들이 직렬로 연결될 수 있으며, 그 마지막 단의 반응관은 합성가스 배출부에 설치된 압력조절밸브에 의해 가압조건 하에서도 황화수소를 제거할 수 있다.
상기 수위 조절조는 각각 개별적으로 상기 배출관과 연통되어 있어 상기 반응관의 최하부에 소정량의 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액이 항상 있도록 상기 수위조절조의 상기 철 킬레이트 수용액의 수위를 조절한다.
상기 반응관의 최하부의 수위가 확보되는 조건에서만 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액을 상기 재생조로 배출할 수 있다.
상기 반응관의 하부 일측에는 상기 반응관 최하부의 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액의 수위를 측정할 수 있는 수위센서(130)가 형성될 수 있다.
상기 수위센서의 수위데이터는 실시간으로 상기 수위조절조의 제어유닛(310)에 전달되며, 상기 제어유닛은 상기 수위데이터를 가지고 상기 재생조롤 배출하는 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액의 수량을 조절할 수 있다.
수위조절조에 가압 저장된 철 킬레이트 수용액은 재생조에 공급되며, 재생조에서는 철 킬레이트 수용액을 감압하여 산소 또는 공기와 접촉시켜 기포유동화를 통하여 재생을 실행할 수 있다.
재생된 철 킬레이트 수용액은 침전조로 공급되며, 침전조에서는 원소 황으로 전환되도록 황을 침전시켜 철 킬레이트 수용액과 분리시킬 수 있다.
이를 위해 침전조는 재생조 보다 낮은 높이로 위치되어 재생조에서 재생된 철 킬레이트 수용액이 별도의 구동원없이 중력에 의해 침전조로 유입되고, 침전조에서는 무게차에 의해 원소 황과 철 킬레이트 수용액 간의 고체-액체 분리가 일어날 수 있다.
상기 반응관 최상부의 상기 가압분사노즐이 형성된 일면에 대면하는 상기 최상부에는 상기 가압분사노즐에서 분사된 철 킬레이트 수용액을 확산시키기 위한 콘 형태의 확산부재(120)가 형성될 수 있다.
상기 콘 형태의 확산부재는 표면에 유체의 흐름을 형성하기 위한 주름이 형성될 수 있다. 상기 확산부재를 통해 상기 합성가스의 상기 반응관내의 유체 흐름에 대하여 상기 철 킬레이트 수용액의 유체 흐름이 상기 반응관 내에서 향류 및 병류로 형성되어 상기 합성가스 내 황화수소와 상기 철 킬레이트 수용액의 접촉효율을 높일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전분무반응기의 상세도이다.
상기 복수의 반응관 사이에는 상기 합성가스의 유속을 급격하게 낮추고 상기 철 킬레이트 수용액의 소모량을 줄이면서 접촉 효율을 증대시키기 위한 직각삼각형 형태의 정전분무반응기(700);를 추가로 포함할 수 있다.
상기 정전분무반응기에서 공급되는 철 킬레이트 수용액은 동일한 가압분사노즐을 이용한 반응관보다 수용액 소모가 10배이상 적게 드는 것으로 알려져 있다.
상기 정전분무(Electrospray)의 원리는 고전압을 이용하여, 전도성 액체를 노즐에 통과시키면서 양(+)과 음(-)의 고전압을 인가하면 노즐과 액체속의 이온들이 척력과 인력에 의해 액체표면으로 이동하게 된다. 이때, 쿨롱반발력이 표면장력 이상의 힘이 되면 미세한 액적으로 분사되며, 전극에 걸리는 전압이 작을 경우 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력 보다 작기 때문에 액적이 분무되지 않지만, 전압을 증가시키게 되면 액체 곡면에 작용하는 전기력과 양이온들의 반발력이 액체의 표면장력보다 커지게 되면서, 피건조물 분사노즐에서 피건조물 액적이 분무되는 원리이다.
상기 정전분무반응기는 상기 합성가스가 유입되는 합성가스 유입구(710) 및 상기 합성가스가 배출되는 합성가스 유출구(720)를 포함하며 상기 유출구가 형성된 상기 정전분무반응기의 하부면(740)과 수직으로 접하는 분무면(750)에 복수의 정전분무관(760)이 형성되고 상기 정전분무관에 소정거리가 이격된 상기 정전분무반응기에 정전분무를 유도하기 위한 정전분무유도판(800)이 형성될 수 있다.
상기 정전분무관에 상기 철 킬레이트 수용액을 공급하는 제2저장조는 상기 저장조로부터 상기 철 킬레이트 수용액이 공급되며 비접촉식으로 공급되어야 한다. 상기 비접촉식 공급은 배관의 직접 연결이 아닌 자유낙하형 공급이 될 수 있다.
상기 하부면은 상기 유입구측에서 상기 유출구측으로 경사지게 구성되면 상기 유출구끝단에는 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액이 후단 반응관으로 유출되지 못하도록 스토퍼(741)이 설치될 수 있다.
상기 유출구끝단의 상기 스토퍼가 설치된 곳에는 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액을 상기 수위조절조로 이송하기 위한 제2배출관(742)가 형성될 수 있다.
상기 제2배출관을 통해 상기 수위조절조로 이송되는 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액은 비접촉식으로 공급되어야 한다. 상기 비접촉식 공급은 배관의 직접 연결이 아닌 자유낙하형 공급이 될 수 있다.
상기 정전분무유도판은 메쉬형태일 수 있다. 상기 정전분무유도판과 상기 정전분무관과는 정전분무가 발생할 수 있는 정도의 이격거리가 필요하다. 너무 가깝게 형성되면 쇼트가 발생할 수 있다.
상기 이격거리는 바람직하게는 10cm에서 200cm일 수 있다. 더욱 바람직하게는 공급전력에 따라서 가변될 수 있음은 자명하다.
상기 정전분무유도판은 상기 수직형 분무면에 형성된 정전분무관에 대하여 경사지게 형성될 수 있다. 상기 정전분무유도판이 상기 분무면에 동일한 간격을 가지고 수평으로 형성되면 수두차를 가지고 공급되는 상기 철 킬레이트 수용액과 쇼트가 발생할 수 있다.
상기 정전분무반응기의 유입구 쪽에는 상기 합성가스의 유로를 형성하기 위한 복수의 가이드베인(770)이 형성되고 상기 유출구 쪽에는 상기 합성가스의 유속을 형성하기 위한 회전체(780)가 형성될 수 있다.
상기 유입구 및 유출구와 연통되는 상기 반응관 사이에는 절연재질의 튜브형애자(730)가 형성될 수 있다.
상기 정전분무반응기 도전성 재질로 형성될 수 있으며 상기 튜브형애자 및 절연성애자로 상기 반응관과 절연상태를 유지할 수 있다.
상기 수직면을 관통하여 형성된 정전분무관 주위에도 절연성애자(790)가 형성되며, 상기 정전분무반응기의 본체에는 + 리드선이 상기 정전분무관에는 - 리드선이 연결되는 전원공급유닛(900)을 포함할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.
그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 반응관
110: 가압분사노즐
120: 확산부재
130: 수위조절센서
200: 공급관
210: 배출관
300: 수위조절조
400: 재생조
500: 침전조
600: 저장조
700: 정전분무반응기
710: 유입구
720: 유출구
730: 튜브형애자
740: 하부면
741: 스토퍼
742: 제2배출관
750: 분무면
760: 정전분무관
770: 가이드베인
780: 회전체
790: 절연성애자
800: 정전분무유도판
900: 전원공급유닛

Claims (8)

  1. 합성가스가 유입되어, 황화수소가 제거되고, 상기 황화수소가 제거된 합성가스가 배출되도록 연속된 U자관 형태의 복수의 반응관(100);
    상기 반응관의 최상부와 각각 연결되어 철 킬레이트 수용액을 공급하는 공급관(200);
    상기 공급관과 연결되는 상기 반응관 최상부의 내부로 각각 형성된 상기 철 킬레이트 수용액을 분사하는 가압분사노즐(110);
    상기 반응관의 최하부 각각에 형성된 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액이 배출되는 배출관(210);
    상기 복수의 배출관이 개별적으로 연결된 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액을 저장하는 수위조절조(300);
    상기 수위조절조로부터 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액을 감압하여 산소 또는 공기와 접촉시켜 기포 유동화를 통해 철 킬레이트 수용액을 재생하는 재생조(400);
    상기 재생조로부터 공급되는 철 킬레이트 수용액내의 황을 원소 황으로 침전시켜 철 킬레이트 수용액과 분리하는 침전조(500); 및
    상기 침전조에서 철 킬레이트 수용액을 상기 공급관으로 공급 및 저장하기 위한 저장조(600);를 포함하며,
    상기 복수의 반응관 사이에는 상기 합성가스의 유속을 급격하게 낮추고 상기 철 킬레이트 수용액의 소모량을 줄이면서 접촉 효율을 증대시키기 위한 직각삼각형 형태의 정전분무반응기(700);를 추가로 포함하는 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출관이 형성된 상기 반응관의 최하부는 소정량의 상기 황화수소를 포집한 철 킬레이트 수용액이 잔존하도록 상기 수위조절조에서 수위를 조절하는 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반응관 최상부의 상기 가압분사노즐이 형성된 일면에 대면하는 상기 최상부에는 상기 가압분사노즐에서 분사된 철 킬레이트 수용액을 확산시키기위한 콘 형태의 확산부재(120)가 형성된 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정전분무반응기는 상기 합성가스가 유입되는 합성가스 유입구(710) 및 상기 합성가스가 배출되는 합성가스 유출구(720)를 포함하며 상기 유출구가 형성된 상기 정전분무반응기의 하부면(740)과 수직으로 접하는 분무면(750)에 복수의 정전분무관(760)이 형성되고 상기 정전분무관에 소정거리가 이격된 상기 정전분무반응기에 정전분무를 유도하기 위한 정전분무유도판(800)이 형성된 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정전분무반응기의 유입구 쪽에는 상기 합성가스의 유로를 형성하기 위한 복수의 가이드베인(770)이 형성되고 상기 유출구 쪽에는 상기 합성가스의 유속을 형성하기 위한 회전체(780)가 형성된 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 유입구 및 유출구와 연통되는 상기 반응관 사이에는 절연재질의 튜브형애자(730)가 형성된 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    수직면을 관통하여 형성된 정전분무관 주위에도 절연성애자(790)가 형성되며, 상기 정전분무반응기의 본체에는 + 리드선이 상기 정전분무관에는 - 리드선이 연결되는 전원공급유닛(900)을 포함하는 석유코크스 합성가스 내 고농도 황화수소를 연속적으로 제거하는 장치.
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