KR102318776B1 - 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템 및 방법 - Google Patents

철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철 킬레이트 흡수제를 사용하여 바이오가스 내의 산성가스, 특히 황화수소를 고도 분리하는 초청정 황화수소 분리 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 시스템은 바이오가스 내 황화수소 제거를 극대화 함으로써 바이오가스의 청정 연료화공정의 효율을 향상시키며 높은 효율, 선택적 제거, 낮은 운전비 등의 장점을 확보할 수 있다.

Description

철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템 및 방법 {Ultra-Clean Acid gas Separation System and Method for using Iron Chelate Absorbent}
본 발명은 산성가스 분리에 관한 것으로, 보다 구체적으로 철 킬레이트 흡수제를 사용하여 바이오가스 내 산성가스인 황화수소를 고도 분리하는 초청정 황화수소 분리 시스템에 관한 것이다.
현재 인류가 가장 많이 사용하는 에너지인 화석연료는 그 매장량이 제한되어 있고, 연소 시 일산화탄소, 이산화탄소, 황 및 질소 산화물 등의 온실가스 방출로 인해 지구 온난화를 유발시킨다. 따라서 화석연료를 대체할 수 있는 청정에너지원에 대한 연구가 활발히 진행 중이며, 그 중 유기성 폐자원을 활용한 바이오가스가 주목 받고 있다.
바이오가스를 고부가가치 상품인 합성석유, 전력, 메탄으로 전환하기 위해 고온 고압조건에서 바이오가스와 산소, 스팀을 반응시키는 가스화 반응으로 합성가스 H2와 CO가스를 생산한 후 Fischer-Tropsh 공정 및 가스엔진 등의 다양한 후속공정에 주입하여 전환한다. 그러나 유기성 폐자원을 활용한 바이오가스는 불순물(H2S, NH3, H2O)이 포함되어 있으며, 이 중 황화수소는 리포밍 공정에서 사용되는 Ni 소재 촉매와 F-T공정에서 사용되는 Fe, Co 소재 촉매의 H2S에 의한 피독과 성능저하를 초래한다. 따라서 황화수소에 의한 리포밍 공정 및 F-T 공정 촉매의 피독과 성능저하를 방지하기 위해 H2S 농도가 10ppb 이하 수준으로 유지해야 하며, 바이오가스 내 황화수소의 고도정제 공정의 개발은 필수적이다.
현재 일반적으로 일반적으로 황화수소를 제거하는 공정은 제오라이트, 산화철 분말, 첨착활성탄 등을 이용한 고체흡착제를 이용하는 방법, 클라우드 공정, 아민흡수공정, 암모니아흡수공정, 알카리염 흡수공정, 미생물 및 효소를 이용한 공정, 액상촉매 산화환원법 등으로 분류할 수 있다. 그러나 기존 공정들은 대형화 설비, 흡착 및 흡수능 저하, 긴 제거시간 등의 단점이 있으며, 바이오가스 내 황화수소를 10ppb 이하까지 제거하기 어렵다.
대한민국 공개특허 2011-0120759호는 황화수소 흡수제에 관한 것으로, 3급 알카놀아민에 반응활성화제로 헥사메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등을 사용한 황화수소 흡수제를 개시한다. 그러나 이는 종래의 산성가스 흡수제로 사용되는 아민계 흡수제로 흡수제 열화, 장치의 부식 등의 문제점이 있다. 따라서 작은 규모의 장치로 설치가 용이고 황화수소를 최대로 제거할 수 있는 바이오가스 정제 방법이 필요하다.
대한민국 공개특허 2011-0120759호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 바이오가스를 이용한 액체 연료화를 위해 바이오가스 내 산성가스, 특히 황화수소를 철킬레이트 흡수제를 사용하여 고도로 정제하는 바이오가스 정제 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 청정연료 생산을 위해 철킬레이트 흡수제를 이용한 바이오가스 내 산성가스인 황화수소 제거 방법을 통한 바이오가스 정제 시스템 및 방법을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템으로, 상기 시스템은 메탄, 이산화탄소 및 황화수소가 포함된 바이오가스가 주입되면 철 킬레이트 흡수제가 황화수소를 흡수하는 흡수탑; 상기 흡수탑 하부에서 배출되는 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제 용액이 주입되고 산소 공급으로 흡수제를 재생하는 재생탑을 포함하고, 상기 철 킬레이트 흡수제는 Fe-EDTA 수용액이며, 상기 흡수탑은 흡수제와 가스가 50 내지 500의 속도 비(L/G, cc/L, Liquid flow rate/gas flow rate)로 주입되고, 상기 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제는 재생탑으로 공급되기 전에 필터를 거쳐 고체황이 제거된 흡수제만 재생탑으로 주입되는, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 시스템은 상기 흡수탑에서 황화수소가 제거된 처리가스 중 불순물을 제거하는 흡착탑 및,
상기 흡착탑에서 배출되는 이산화탄소 및 메탄을 개질하고 연료를 생산할 수 있는 리포밍 공정부 및 F-T(Fisher-Tropsch) 반응 공정부를 더 포함하는, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 흡수탑의 구동온도는 25℃ 내지 45℃인, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 철 킬레이트 흡수제는 0.2 내지 0.4 mol/L 농도인, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 철 킬레이트 흡수제의 pH 는 4 내지 7인, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템을 제공한다.
본 발명은 또한, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 황화수소 분리 방법으로, 상기 방법은 흡수탑으로 메탄, 이산화탄소 및 황화수소가 포함된 바이오가스를 주입하는 단계; 상기 바이오가스 내 황화수소를 철 킬레이트 흡수제로 흡수하는 단계; 상기 황화수소를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 주입하고 산소를 주입하여 흡수제를 재생하는 단계; 및 상기 재생탑에서 재생된 흡수제를 흡수탑으로 재공급하는 단계를 포함하고, 상기 철 킬레이트 흡수제는 Fe-EDTA 수용액이며, 상기 흡수탑에는 흡수제와 가스가 50 내지 500의 속도 비(L/G, cc/L, Liquid flow rate/gas flow rate)로 주입되고, 상기 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제는 재생탑으로 공급되기 전에 필터를 거쳐 고체황이 여과되고, 액체만 재생탑으로 주입되는, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 방법은 상기 흡수탑에서 황화수소가 제거된 처리가스를 흡착탑으로 주입하여 불순물을 제거하는 단계; 상기 흡착탑에서 배출되는 이산화탄소 및 메탄을 합성가스로 변환하는 리포밍 단계; 및 상기 리포밍 단계에서 생성된 합성가스를 F-T(Fisher-Tropsch) 반응 공정부로주입하여 연료 및 화합물을 제조하는 단계를 더 포함하는, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 흡수탑의 구동온도는 25℃ 내지 45℃인, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 철 킬레이트 흡수제는 0.2 내지 0.4 mol/L 농도인, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 방법을 제공한다.
본 발명은 또한, 상기 철 킬레이트 흡수제의 pH 는 4 내지 7인, 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 방법을 제공한다.
본 발명의 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템은 바이오가스 내 산성가스인 황화수소의 제거를 극대화 함으로써 바이오가스의 청정 연료화공정의 효율을 향상시키며 높은 효율, 선택적 제거, 낮은 운전비 등의 장점을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 황화수소 분리 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 구현예에 따른 pH 변화에 따른 0.3M 농도의 Fe+3-EDTA 수용액의 변화를 나타내는 사진이다.
도 3은 본 발명의 한 구현예에 따른 흡수제 흡수능 측정 반응기를 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 한 구현예에 따른 0.2, 0.3, 0.4 mol/L의 철 킬레이트 농도에 따른 흡수제의 파과곡선이다.
도 5는 본 발명의 한 구현예에 따른 0.2, 0.3, 0.4 mol/L의 철 킬레이트 농도에 따른 흡수제 흡수시간을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 구현예에 따른 0.2, 0.3, 0.4 mol/L의 철 킬레이트 농도에 따른 pH 변화에 따른 흡수제 파과곡선 변화를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 구현예에 따른 0.2, 0.3, 0.4 mol/L의 철 킬레이트 농도 및 온도 변화에 따른 황화수소 흡수 파과곡선을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 한 구현예에 따른 제조한 철 킬레이트와 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제를 비교하는 사진이다.
도 9는 본 발명의 한 구현예에 따른 황화수소와 철 킬레이트가 반응하여 생성된 고체 황 입자를 촬영한 현미경 사진이다.
도 10은 본 발명의 한 구현예에 따른 제조한 흡수제, 황화수소를 흡수한 흡수제 및 황화수소를 흡수한 흡수제를 재생한 철 킬레이트의 변화를 나타내는 사진이다.
도 11은 본 발명의 한 구현예에 따른 철 킬레이트 흡수제를 이용한 황화수소 분리 공정도(a) 및 이에 따라 설계한 실제 장치(b) 이다.
도 12는 본 발명의 한 구현예에 따른 특정 철 킬레이트 흡수제 농도에서 L/G 변화에 따른 황화수소 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 한 구현예에 따른 특정 L/G 조건에서 철 킬레이트 흡수제의 농도에 따른 황화수소 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 한 구현예에 따른 황화수소 농도 500ppm으로 주입될 때 특정 철 킬레이트 흡수제 농도에서 L/G 변화에 따른 황화수소 분리 효율을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
여기서, 본 발명의 실시 형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 청정연료 생산을 위한 바이오가스 정제 시스템 및 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
한 양태에서 본 발명은 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템으로, 상기 시스템은 메탄, 이산화탄소 및 황화수소가 포함된 바이오가스가 주입되면 철 킬레이트 흡수제가 황화수소를 흡수하는 흡수탑; 상기 흡수탑 하부에서 배출되는 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제 용액이 주입되고 산소 공급으로 흡수제를 재생하는 재생탑을 포함한다.
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 시스템을 나타내는 개략도이다. 본 발명의 시스템은 철 킬레이트 흡수제를 사용하여 흡수탑과 재생탑의 연속된 시스템으로 에서 바이오가스를 정제하는 것이다. 특히 바이오가스 내 산성가스를 분리해 내는 것으로, 바람직하게 상기 산성가스는 황화수소이다. 한 구현에에서 상기 흡수탑에 주입되는 바이오가스는 바이오가스 생산부에서 생산될 수 있다. 예를 들면, 유기성 폐자원을 활용하여 메탄을 생성하는 혐기성 소화조에서 생산되는 바이오가스를 사용할 수 있다.
본 발명의 흡수탑은 공급된 바이오가스 내의 황화수소를 흡수하는 것으로, 액상 흡수제를 사용하여 흡수할 수 있다. 흡수탑에서는 주입되는 바이오가스 내에 함유된 황화수소를 철 킬레이트 흡수제를 사용하여 화학적으로 흡수하고 메탄 및 이산화탄소를 포함하는 처리가스는 외부로 배출한다. 상기 흡수탑에서 흡수탑 상부에서 분사하면서 하부로 공급되는 바이오가스 중 황화수소를 흡수할 수 있다. 본 발명의 철 킬레이트 흡수제는 하기 식 (1) 내지 (4)와 같은 화학반응으로 흡수탑으로 공급되는 바이오가스 내의 황화수소를 흡수할 수 있다. 1차 적으로 황화수소가 흡수제 용액에 해리되면서 물리적으로 흡수되면, 흡수제 내 존재하는 철 킬레이트에 의하여 산화되고 식(4)와 같이 고체 황을 형성하게 된다. 본 발명의 한 구현예에서 상기 흡수탑은 5℃에서 90℃에서 구동가능하며, 바람직하게 25℃ 내지 45℃의 온도범위에서 구동될 수 있다. 구동온도가 5℃ 이하인 경우에는 흡수제가 어는점에 유사하여 흡수능을 저하시킬 수 있으며, 90℃ 이상에서는 흡수용액의 증발로 인해 흡수 및 재생 공정을 수행하는 것에 어려움이 있다.
본 발명의 한 구현예에서 상기 철 킬레이트는 흡수제는 바람직하게 Fe-EDTA 수용액이고, 상기 철 킬레이트 흡수제는 0.2 mol/L 내지 0.4 mol/L 농도로 사용할 수 있다. 농도가 0.2 mol/L인 경우 황화수소 흡수가 가능한 분자의 양이 적어 원활한 흡수를 수행할 수 없으며, 0.4 mol/L 이상의 경우 황화수소를 충분히 흡수하고 남는 분자의 양이 있을 수 있어 비경제적이며, 또한 과도한 고체황이 생성되어 연속공정에 방해가 될 수 있다.
H2S (g) + H2O ↔ H2S (aq) (1)
H2S (aq) ↔ H+ + HS- (2)
HS- ↔ H+ + S-2 (3)
S-2+ 2Fe+3 ↔ S0 + 2Fe+2 (4)
철 킬레이트에 의해 흡수된 황화수소는 고체 황이 되고, 동시에 철 킬레이트는 3가에 2가로 전환된다. 2가로 전환된 철 킬레이트 흡수제는 재사용을 위해 3가로 재생되어야 한다. 본 발명에서는 상기 환원된 철 킬레이트 흡수제 용액을 재생탑으로 공급하여 산화시켜 재생할 수 있다. 상기 흡수탑에서 공급되는 흡수제 용액에는 고체황이 포함되어 있으며, 이는 재생탑으로 공급되는 과정에서 여과된다. 상기 여과는 흡수탑 외부 하단에 위치하는 필터에서 수행될 수 있으며, 바람직하게 흡수탑과 재생탑으로 이동하는 중간 라인에 고체황 제거용 필터에서 수행될 수 있다. 상기 필터는 고체황을 제거하고 흡수제만 통과할 수 있는 필터를 사용하며, 2개 이상의 필터 장착 장치를 설치하여 고체 황이 누적되었을 때 순차적으로 교체하면서 흡수제의 흐름을 원활하게 할 수 있다.
철 킬레이트 흡수제의 재생은 하기 식(5) 및 (6)의 반응과 같이 수행된다. 재생탑으로 주입된 흡수제 용액은 재생탑으로 공급되는 산소에 의해 재생된다. 재생탑 내 산소가 흡수제 용액 내로 흡수되고, 흡수된 산소가 철 킬레이트와 반응하게 된다. 이때 2가인 철 킬레이트가 3가로 산화되어 재생된다. 상기 재생탑에서는 재생된 흡수제는 흡수탑으로 재공급되어 황화수소를 재흡수할 수 있어 연속공정이 가능하다.
½ O2 (g) + H2O ↔ ½ O2 (aq) (5)
½ O2 (aq) + 2Fe+2 ↔ 2Fe+3 + 2OH (6)
본 발명의 흡수탑에서 철 킬레이트 흡수제에 의해 황화수소가 제거된 바이오 가스는 흡수탑 상부로 배출되며, 이는 금속산화물이 충진된 흡착탑으로 공급될 수 있다. 상기 흡착탑은 흡수탑에서 처리하지 못한 미량의 불순물을 처리할 수 있으며, 바이오가스의 고도 정제를 통하여 가스 개질, 합성 공정에서 사용할 경우 촉매독을 방지할 수 있다. 한 구현예에서 상기 흡착탑을 통과한 가스는 메탄과 이산화탄소를 포함하여, 이는 리포밍 공정과 F-T 공정을 이용하여 청정연료를 생산할 수 있다.
본 발명의 리포밍 공정부(4)는 메탄 및 이산화탄소를 이용하여 합성가스를 생산할 수 있다. 예를 들면 수증기 개질 방법(Steam reforming of methane, SRM) 및 메탄의 이산화탄소 개질방법(Carbon dioxide reforming of methane, CDR)으로 합성 가스를 제조 할 수 있다. 상기 수증기 개질방법은 700-850℃ 1-40atm, 공간속도 3,000-6,000hr-1 의 조건에서 메탄과 수증기를 반응시켜 일산화탄소 및 수소를 생성할 수 있다(CH4 + H2O → CO + 3H2, △Ho = 206 kJ/mol). 상기 메탄의 이산화탄소 개질방법은 700-850℃ 1-10atm 조건에서 메탄과 이산화탄소를 반응시켜 일산화탄소 및 수소를 생성할 수 있다(CH4 + CO2 → 2CO + 2H2, △Ho = 247 kJ/mol). 상기 제조된 합성가스는 자체로 사용하거나 F-T(Fisher-Tropsch) 반응 공정부(5)를 통해 고부가가치의 화합물질을 생산할 수 있다. F-T 공정은 합성가스로부터 합성연료를 제조하는 기술로 철 또는 코발트 촉매 하에 200-350℃의 반응 온도와 10-30기압의 압력에서 하기 4개의 주요 반응으로 이루어 진다. 본 발명의 바이오가스로부터 생성된 메탄 및 이산화탄소는 가스 내에 황화수소를 고도로 정제함으로써 F-T 반응에 사용되는 촉매의 성능저하를 방지할 수 있다.
(a) Chain growth in FT synthesis
CO + 2H2 → -CH2- + H2O △H(227℃) = -165kJ/mol
(b) Methanation
CO + 3H2 → CH4 + H2O △H(227℃) = -215kJ/mol
(c) Water gas shift reaction
CO + H2O ↔ CO2 + H2 △H(227℃) = -40kJ/mol
(d) Boudouard reaction
2CO ↔ C + CO2 △H(227℃) = -134kJ/mol
또 다른 측면에서 본 발명은 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 황화수소 분리 방법으로, 상기 방법은 흡수탑으로 메탄, 이산화탄소 및 황화수소가 포함된 바이오가스를 주입하는 단계; 상기 바이오가스 내 황화수소를 철 킬레이트 흡수제로 흡수하는 단계; 상기 황화수소를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 주입하고 산소를 주입하여 흡수제를 재생하는 단계; 및 상기 재생탑에서 재생된 흡수제를 흡수탑으로 재공급하는 단계를 포함한다.
상기 철 킬레이트 흡수제는 Fe-EDTA 수용액이며, 상기 흡수탑에는 흡수제와 가스가 50 내지 500의 속도 비(L/G, cc/L, Liquid flow rate/gas flow rate)로 주입될 수 있다.
상기 흡수탑은 하단에 필터를 구비하여 황화수소가 철 킬레이트 흡수제에 의해 산화되어 생성된 고체황이 여과되고, 액체 흡수제는 재생탑으로 주입된다. 재생탑에서는 산소를 주입하여 흡수제를 산화시켜 흡수탑으로 재주입하며, 연속공정이 가능하다.
본 발명의 황화수소 분리 방법은 상기 흡수탑에서 황화수소가 제거된 처리가스를 흡착탑으로 주입하는 단계; 및, 상기 흡착탑에서 배출되는 메탄을 합성가스로 변환하는 리포밍 단계를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 방법은 리포밍 공정부에서 생성된 합성가스를 F-T(Fisher-Tropsch) 공정부로 주입하여 연료 및 화합물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 발명의 바이오가스 정제방법은 바이오가스 내 황화수소를 99.9%를 제거할 수 있으며, 황화수소를 고도로 정제한 메탄과 이산화탄소 가스는 리포밍을 통하여 F-T 반응에 사용할 경우 반응에 사용되는 촉매의 성능저하를 방지하여 고부가가치 화합물을 생성할 수 있다.
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해서 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 철 킬레이트 흡수제 제조 및 성능평가
1-1. 실험방법
바이오가스 내 황화수소를 분리하기 위한 철 킬레이트 흡수제 제조하였다. 철 킬레이트 흡수제는 EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid, C10H16N2O8, MW: 292.24 g/mol)와 Fe를 혼합하여 액상 용액으로 제조하였다. 또한 제조된 철 킬레이트 흡수제의 특성을 변화시키기 위하여 용액의 pH를 조절하였다. 보다 구체적으로, DI water에 EDTA-2Na을 일정량을 주입한 후에 이를 희석하여 900ml 용액으로 제조하였다. 제조된 용액의 pH를 조절하기 위하여 EDTA 용액(pH 3~5)에 4M NaOH 용액을 혼합하여 pH 9~9.5로 제조하였다. 또한 액상 Fe 용액을 제조하기 위하여 DI water에 FeCl3.6H2O을 일정량을 주입한 후 이를 희석하여 100mL 용액을 제조하였다. Fe와 EDTA의 혼합 비율은 EDTA와 Fe의 혼합 비율을 1:1로 하여 제조하였다.
최종적으로 pH 조절을 위하여 액상 EDTA와 액상 FeCl3 용액을 혼합한 후 pH를 낮추기 위하여 4M NaOH를 이용하여 pH를 ~7.5로 조절한다. 이때 Fe+3-EDTA 용액의 알칼리 용액을 서서히 혼합하여 pH가 9 이상을 넘지 않도록 제조하였다. 이는 도 2의 a 내지 c와 같이, a의 pH 7에서는 침전이 발생하지 않았으나, b의 pH 9에서는 결정화가 발생하였으며, c의 pH 7.5 이상에서는 침전 발생이 시작하는 것을 참조할 수 있다. pH가 9로 상승시 용액에 결정화가 생기기 때문에 향후 흡수 공정 운전시 pH 조절은 매우 중요하다.
1-2. 철 킬레이트 흡수제 성능평가 방법
연속 흡수 공정을 설계하기 위한 기초자료로 사용하기 위해 철 킬레이트 흡수제에 대한 황화수소의 흡수능의 성능평가를 수행하였다. 다양한 농도에서 Fe-EDTA에 대한 황화수소 흡수능 측정 및 고효율 황화수소 제거 효율의 최적 조건 결정(흡수제 농도, 온도, 가스 유량 등)하였다. 또한 촉매 반응에 의한 고체 황의 형성 확인 및 비활성 EDTA 용액(Fe+2-EDTA)의 산소 공급을 통한 재생 특성을 확인하였다.
철 킬레이트 흡수제 성능평가를 수행하기 위해 25℃ 내지 45℃의 온도 범위에서 0.2 mol/L 내지 0.4 mol/L 농도의 철 킬레이트 흡수제 이용하여 황화수소 흡수 및 재생 실험을 수행하였다. 도 3은 Fe+3-EDTA 용액에 의한 황화수소 제거 테스트에 사용된 배치 반응기(batch-reactor)의 사진이다. 배치 반응기를 오일 순환기에 연결하여 용액의 원하는 온도를 가열하고 유지시켰다. 균일한 열 분배를 위해 200 rpm의 속도로 자석 막대를 사용하여 교반하였다. 용액의 온도를 결정하기 위해 열전도대를 반응기에 삽입하고, 반응기 상단에 응축기를 배치하여 용액을 응축 및 환류시켰다. 100mL의 Fe+3-EDTA 용액을 각 실험에 사용하였다. 용매를 반응기에 첨가하고 가열 오일 순환기를 켰다. 원하는 흡수제의 온도가 유지 된 후 모의 가스를 500cc/min의 유속으로 주입하였다. 출구 가스는 가스 크로마틱 그래프(GC)를 사용하여 모니터링하였고 출구 가스 중의 황화수소의 조성을 분석하였다.
철 킬레이트의 황화수소 흡수능 성능평가 실험 조건은 다음과 같이 수행하였다.
. 온도 : 25, 35, 45℃
. 압력 : 1bar
. 가스 유량 속도 : 500cc/min
. 흡수제 : Fe+3-EDTA
. 흡수제 농도 : 0.2, 0.3, 0.4 mol/L
. 가스 조성 : CH4 70%, CO2 30%, H2S 100ppm
. 흡수제 양 : 100ml
1-3. 철 킬레이트 흡수제 성능평가 결과
철 킬레이트 흡수제를 이용한 황화수소의 흡수 성능 평가를 수행하였다. 도 4는 0.2, 0.3, 0.4 mol/L의 철 킬레이트 농도에 따른 흡수제의 파과곡선이다. 실험 조건으로 25℃ 1atm에서 모사가스의 조성으로 메탄 70%, 이산화탄소 30%, 황화수소 100ppm으로 수행하였다. 철 킬레이트의 농도가 증가할수록 시간에 따른 파과점은 증가되고 있는 것을 확인하였다. 파과점에 도달할 때까지 황화수소 제거율이 100%가 되고, 파과점 이상에서는 흡수능이 떨어지는 것을 확인하였으며, 또한 실험조건에서 철 킬레이트가 메탄과 이산화탄소는 흡수하지 않는 것을 확인하였다. 이는 실제 바이오가스를 정제할 경우 철 킬레이트를 이용하여 황화수소만 제거할 수 있어 메탄과 이산화탄소는 분리가 가능하여 그 활용성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 5는 0.2, 0.3, 0.4 mol/L의 철 킬레이트 농도에 따른 흡수제 흡수시간을 나타내는 그래프이다. 0.2 mol/L에서 0.3, 0.4 mol/L로 철 킬레이트 농도가 증가할수록 흡수시간은 각각 25, 53%로 증가하는 것을 확인하였다.
도 6은 0.2, 0.3, 0.4 mol/L의 철 킬레이트 농도에 따른 pH 변화에 따른 흡수제 파과곡선 변화를 나타내는 그래프이다. 흡수온도 25℃에서 수행하였으며 철 킬레이트를 제조한 후 알카리 용액을 혼합하여 pH를 변화시킨 다음 황화수소의 흡수능을 비교 실험한 결과이다. 도 6 (a)는 0.2 mol/L의 철 킬레이트 흡수제의 pH가 1 내지 4 범위에서 5 내지 7 범위로 알칼리 용액을 혼합하여 조절하였을 때, 파과곡선의 변화를 나타내는 그래프이다. pH 가 5 내지 7 범위로 변화되었을 때 1 내지 4 범위에서 보다 223%의 황화수소 흡수량이 증가하는 것을 확인하였다. 또한 이때 바이오가스에 함유되어 있는 메탄과 이산화탄소는 철 킬레이트에 흡수되지 않는 것을 확인하였다. 도 6 (b)는 0.3 mol/L의 철 킬레이트 흡수제의 pH 변화에 따른 파과곡선으로, 메탄과 이산화탄소는 흡수되지 않고 황화수소만 흡수되는 것을 확인하였다. pH를 5 내지 7 범위로 변화하였을 때 1 내지 4 범위 보다 304%의 황화수소 흡수량이 증가하는 것을 확인하였다. 도 6 (c)는 0.4 mol/L의 철 킬레이트 흡수제의 pH 변화에 따른 파과곡선으로, pH를 5 내지 7 범위로 변화하였을 때 1 내지 4 범위 보다 320%의 황화수소 흡수량이 증가하고 있음을 보이고 있다. 또한 메탄과 이산화탄소는 흡수되지 않고 황화수소만 흡수되는 것을 확인하였다.
도 7은 0.2, 0.3, 0.4 mol/L의 철 킬레이트 농도 및 온도 변화에 따른 황화수소 흡수 파과곡선을 나타내고 있다. 도 7 (a)는 0.2 mol/L의 철 킬레이트 흡수제의 온도를 25, 35, 45℃로 증가시킬 때 황화수소 흡수능 파과곡선이다. 철 킬레이트의 황화수소 흡수능은 25>35>45℃ 순으로 나타났으며, 온도가 증가할수록 황화수소 흡수능은 비교적 미미하게 저하되는 것을 확인하였다. 도 7 (b)는 0.3 mol/L의 철 킬레이트 흡수제의 온도를 25, 35, 45℃로 증가시킬 때 황화수소 흡수능 파과곡선이다. 0.2 mol/L보다 전체적으로 황화수소 흡수능은 증가하였으며, 온도 변화에 따른 흡수능 큰 차이는 보이지 않는 것을 확인하였다. 도 7 (c)는 0.4 mol/L의 철 킬레이트 흡수제의 온도를 25, 35, 45℃로 증가시킬 때 황화수소 흡수능 파과곡선이다. 0.2와 0.3 mol/L보다 전체적으로 황화수소 흡수능은 증가되었으나, 온도 변화에 따른 흡수능 차이는 매우 미미하게 나타나는 것을 확인하였다. 이와 같이 철 킬레이트 흡수제는 25 내지 45℃에서 온도 변화에 따른 흡수능은 유의미한 차이가 나지 않는 것을 확인하였다.
결론적으로 철 킬레이트를 이용한 황화수소 흡수능 성능평가에서는 철 킬레이트 농도의 증가에 따라 흡수능이 증가하였으며, 온도 증가에 따른 철 킬레이트의 황화수소 흡수능 변화는 비교적 낮은 것으로 나타났다. 더불어 철 킬레이트의 pH를 ~4에서 ~7로 증가 시 황화수소의 흡수능은 크게 증가되는 것으로 나타났으며, 특히 0.4 mol/L에서 pH를 ~4에서 ~7로 증가 시 황화수소의 흡수능은 320%로 매우 증가하는 것으로 나타났다. 그러나 철 킬레이트 흡수제의 pH를 9 이상으로 증가시킬 경우에 황화수소와 철 킬레이트와 반응하여 염이 생성되기 때문에 바이오가스 정제 공정 운전 시에 철 킬레이트 흡수제의 pH 조절은 매우 중요하다.
도 8 내지 9는 본 발명의 철 킬레이트 흡수제가 황화수소를 흡수하면서 고체황 생성에 의한 흡수제 변화를 나타내는 사진이다. 도 8은 제조한 철 킬레이트와 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제를 나타내는 사진이다. 도 8A에서 좌측은 황화수소와 반응한 흡수제이며, 우측은 제조한 흡수제를 나타내고 있다. 황화수소를 흡수한 흡수제는 불투명한 색으로 변화되는 것을 확인하였다. 도 8B에서 좌측은 황화수소와 반응한 흡수제이며, 우측은 제조한 흡수제를 나타내고 있다. 좌측의 황화수소를 흡수하여 생성된 고체 황 입자의 침전물이 선명하게 보이고 있으나 우측은 고체 입자가 보이지 않고 있음을 알 수 있다.
도 9는 황화수소와 철 킬레이트가 반응하여 생성된 고체 황 입자를 촬영한 현미경 사진이다. 황화수소가 물에 용해되어 있는 상태에서 3가의 철 킬레이트가 용해된 황화수소와 반응하여 황화수소는 고체 황으로 형성되는 동시에 3사의 철 킬레이트는 2가로 전환되는 반응에서, 용액 내에 고체 황 입자가 형성되는 것을 확인하였다.
도 10은 제조한 흡수제, 황화수소를 흡수한 흡수제 및 황화수소를 흡수한 흡수제를 재생한 철 킬레이트의 변화를 나타내고 있다. 제조한 Fe-EDTA 용액에서 Fe는 3가로의 형태로 존재하며, 황화수소를 흡수하면 3가에서 2가로 전환된다. Fe 이온의 전하를 알아냄으로써 철 킬레이트의 황화수소 흡수상태를 알 수 있다. 이때 Fe 이온의 전하는 Fe-EDTA에 알칼리 용액을 첨가함으로 확인할 수 있다. NaOH (4M) 용액을 철 킬레이트 용액과 혼합함으로써 3가의 철 킬레이트 이온은 맑은 적갈색 침전물을 형성하며, 2가 철 킬레이트 이온은 진한 녹색의 침전물을 형성하게 된다. 도 10A는 NaOH 첨가한 철 킬레이트 흡수제의 색깔 형태를 나타내고 있다. 좌측은 황화수소를 흡수한 2가 철 킬레이트로 진한 녹색으로 나타났으나, 우측은 제조한 3가 철 킬레이트로 맑은 적갈색을 띠는 것을 확인하였다. 도 10B는 우측부터 순서대로 철 킬레이트 흡수제, 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제 및 산소를 공급하여 재생한 흡수제이다. 각각의 단계에서 침전물의 색변화를 확인하였으며, 중간의 황화수소를 흡수한 2가의 철 킬레이트가 가장 어두운 색깔을 띠는 것을 확인하였다. 재생된 철 킬레이트 흡수제는 제조한 철킬레이트와 같은 색을 나타내어 재생이 가능한 것을 확인하였다.
실시예 2 철 킬레이트 흡수제를 사용한 황화수소 흡수 연속공정
2-1. 철 킬레이트 흡수 공정 설계 및 실험 방법
실시예 1에 따른 철 킬레이트 흡수제 성능 평가를 기반으로 흡수 공정을 설계하였다. 공정 설계를 하기 위하여 실험 자료와 기존 설계 계산 자료를 이용하여 공정 설계를 하였다. 먼저 흡수탑의 지름을 계산하기 위하여 하기식 (7)을 이용하였다.
Figure 112020054174805-pat00001
(7)
여기에서, d : cm, mo : mass flow rate(1b/s), G : gas mass flux (Ib/ft2.s) 이다.
Gas mass flux 인 G의 계산은 식 (8)로 계산하였다.
Figure 112020054174805-pat00002
(8)
여기에서, G : gas mass flux (lb/ft2.s), ρl : liquid density (lb/ft3), ρg : gas density (lb/ft3), Y : relation between gas flow rate and pressure drop, μ :s liquid viscosity (cSt), F : the packing factor (ft-1) 이다.
식 (7)로부터 d= (4*0.00084/3.14*0.0478)0.5 로 d = 4.52cm 이다.
흡수탑의 높이를 계산하기 위하여 식 (9)를 이용하였다.
Figure 112020054174805-pat00003
(9)
여기에서, h : the height of the absorber column (m), HETP : the height equivalent to a theoretical plate, NOG : the number of transfer units 이다.
식 (3)를 이용하여 h를 계산하면 1.196m로 계산되었다.
철 킬레이트 흡수제를 이용한 황화수소의 흡수 및 철 킬레이트 재생을 연속적으로 할 수 있는 장치를 설계한 후 제작하였다. 본 발명의 철 킬레이트 흡수 공정을 이용할 경우에 바이오가스 중 황화수소만 분리 할 수 있으며, 흡수탑에서 배출되는 바이오가스는 메탄과 이산화탄소가 되므로 이를 이용한 후단 공정에서 리포밍과 F-T 공정을 이용하여 청정연료를 생산할 수 있도록 설계하였다.
도 11은 철 킬레이트 흡수제를 이용한 황화수소 분리 공정도(a) 및 이에 따라 설계한 실제 장치(b) 이다. 본 발명의 공정은 크게 가스 주입, 흡수 및 재생 연속 공정, 제어 시스템으로 구성되어 있다. 가스 주입부에서는 실제 바이오가스를 예상한 모사가스를 주입하기 위하여 메탄, 이산화탄소, 황화수소를 농도별 제조한 다양한 봄베를 장착하여 사용하였다. 주입하는 가스의 농도를 조절하기 위하여 가스 조정기(MFC, mass flow controller)를 각각의 봄베 후단에 장착하여 공정 운전에 적절한 모사가스를 주입하였다. 또한 재생탑에 가스 공급을 위하여 산소 또는 공기를 주입할 수 있도록 봄베를 설치하였다. 흡수와 재생 연속 공정의 반응탑은 지름이 5cm이며, 탑의 높이를 1m로 제작하였다. 또한 탑을 2단으로 구성하여 공정 운전 시 조업 조건의 변화에 따른 자유로이 탑의 길이를 조절할 수 있도록 하였다. 탑의 내부에는 산성가스인 황화수소에 내구성을 가지는 플라스틱 형태의 패킹을 충진하였다. 또한 탑의 상단과 하단에 액체와 기체의 주입 시 분산이 잘 되게 하기 위하여 분산판(distributer)을 장착하였다. 탑의 하단에는 일정량의 액체 저장조를 두어 흡수탑과 재생탑 내에 체류되는 액체의 유량 수위 조절을 원활하게 하였다. 또한 흡수탑과 재생탑 사이에는 정량 펌프를 설치하여 일정하게 철 킬레이트 흡수제를 순환할 수 일정하게 할 수 있도록 하였다. 흡수탑에서 3가의 철 킬레이트가 황화수소와 반응하여 고체 황이 형성되는데 이를 제거하기 위하여 흡수탑(2) 하단에 2단의 필터(6)를 설치하였다.
도 11(b)는 철 킬레이트 흡수제를 이용한 황화수소 분리 시스템을 설계에 따라 설치한 장치이다. 흡수탑(1)과 재생탑(2)은 투명한 아크릴로 제작하여 흡수 및 재생 반응에서 생성되는 현상을 육안으로 관찰할 수 있도록 하였다. 철 킬레이트 흡수제를 이용한 황화수소 흡수 연속 공정에서 황화수소를 처리하기 위한 운전 조건은 다음과 같다.
. 온도 : 25℃
. 압력 : 1.0 bar
. 가스 유량 : 3.5 L/min
. 흡수제 : Fe+3-EDTA
. 흡수제 농도 : 0.2, 0.3, 0.4 mol/L
. L/G ratio : 50~250
. 가스 조성 : CH4 30%, CO2 30%, H2S 100pp
2-2. 철 킬레이트 흡수 공정 실험 결과
실시예 2-1에 따른 공정을 사용하여 철 킬레이트 흡수제를 이용하여 황화수소를 분리 실험을 수행하였다. 실험에서는 흡수제의 농도를 변화시키고 액체와 기체의 속도 비(L/G, cc/L, Liquid flow rate/gas flow rate)를 달리하면서 황화수소의 제거 효율을 측정하였다.
이때 흡수제를 이용한 황화수소 제거 효율 계산은 식 (10)을 이용하였다.
Figure 112020054174805-pat00004
(10)
여기에서, Gas conc.(in) : 주입 가스의 H2S 농도(ppm), Gas conc.(out) : 배출 가스의 H2S 농도(ppm) 이다.
도 12는 철 킬레이트 흡수제 농도 변화에 따른 황화수소 분리 효율을 나타내는 그래프이다. 도 12(a)는 철 킬레이트 흡수제 0.2 M에서 황화수소 분리 효율을 나타내고 있다. L/G가 증가할수록 황화수소 제거 효율은 증가하는 것을 확인하였다. 이는 일정한 기체 유량(3.5 L/min)에서 액체 순환비가 증가함에 따른 기체와 액체의 접촉이 빠르기 때문에 황화수소 제거효율이 증가하는 것으로 판단된다. 도 12(b)는 흡수제 농도 0.3 M에서 황화수소 분리 효율을 나타낸다. 도 12(a)와 비교하면 흡수제의 농도가 증가할수록 황화수소 제거 성능도 증가하는 것으로 나타났다. 도 12(c)는 흡수제의 농도 0.4 M에서 황화수소 분리 효율을 나타내는 것으로, 철 킬레이트 흡수제의 농도가 증가됨에 따라 황화수소 제거 성능을 농도 증가만큼 증가함을 보이고 있다.
도 13은 특정 L/G 조건에서 철 킬레이트 흡수제의 농도에 따른 황화수소 분리 효율을 나타내고 있다. 도 13 (a) 내지 (e)는 L/G을 50 내지 250에서 변화될 때 철 킬레이트 흡수제의 농도에 따른 황화수소 제거율을 나타내는 그래프이다. 농도가 증가할수록 분리 효율이 증가하며, 또한 같은 농도에서 L/G 비가 증가할수록 황화수소 분리 효율이 증가되는 것을 확인하였다. 다만, 철 킬레이트 농도 변화(0.2, 0.3, 0.4 M)에 따른 황화수소 제거율은 효과가 비교적 낮은 것으로 나타났으나, L/G 비 변화에 따른 황화수소 제거율의 향상은 우수한 것으로 나타났다. L/G 비가 50에서 150까지 증가함에 따라 황화수소가 제거되는 시간이 3분(a) 내외에서 30분(c) 내외까지 증가되는 것을 확인하였다. 또한 L/G 비가 200에서는 황화수소 제거율이 43분 정도로 증가하고 있다. 특히 L/G 비가 250에서는 황화수소 제거율이 100% 유지로 60분 정도로 크게 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 이와 같은 황화수소 제거 효율은 L/G 비에 크게 좌우되는 것으로 판단되며, 바이오가스로부터 황화수소의 효율적인 제거는 황화수소 농도에 따른 최적의 L/G 도출이 매우 중요한 것으로 판단된다.
도 14는 주입되는 가스의 황화수소 농도가 500ppm 일 때, 특정 농도에서 L/G 비 변화에 따른 황화수소 분리 효율을 나타내고 있다. 철 킬레이트 농도가 각각 (a)0.2, (b)0.3 및 (c)0.4 M에서 L/G가 500 이상에서 황화수소가 완전히 제거되는 것을 확인하였다.
철 킬레이트 흡수제를 이용하여 바이오가스 내 황화수소 제거와 관련된 기존 공정과 본 발명의 시스템의 효율을 비교하였다. 그 결과는 표 1에 기재되어 있다. 표 1의 1 내지 3번은 기존의 바이오가스 중 황화수소 제거 공정의 효율을 나타내는 것으로, 기체 내 황화수소 농도가 2% 이상이고 L/G 비가 80~150 사이에 운전하는 것으로 확인하였으며, 황화수소 제거율은 83~99.9를 나타내고 있다. 그러나 본 발명의 시스템 4번은 황화수소 농도 100 내지 500ppm의 미량이고 L/G 비가 50~500 사이에 운전하고 있으며, L/G 비가 500에서 99.99%의 황화수소 제거율을 나타냈다. 이러한 결과는 본 발명의 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 황화수소 분리 시스템은 미량의 황화수소를 제거할 수 있으며, 기존 공정보다 우수한 제거 효율을 나타내는 것으로 판단된다.
[표 1]
Figure 112020054174805-pat00005
이상에서 본원의 예시적인 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본원의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본원의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본원의 권리범위에 속하는 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다.
1. 흡수탑
2. 재생탑
3. 흡착탑
4. 리포밍 공정부
5. F-T(Fisher-Tropsch) 반응 공정부

Claims (10)

  1. 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템으로,
    상기 시스템은 메탄, 이산화탄소 및 황화수소가 포함된 바이오가스가 주입되면 철 킬레이트 흡수제가 황화수소를 흡수하는 흡수탑;
    상기 흡수탑 하부에서 배출되는 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제 용액이 주입되고 산소 공급으로 흡수제를 재생하는 재생탑;
    상기 흡수탑에서 황화수소가 제거된 처리가스 중 불순물을 제거하는 흡착탑; 및,
    상기 흡착탑에서 배출되는 이산화탄소 및 메탄을 개질하고 연료를 생산할 수 있는 리포밍 공정부 및 F-T(Fisher-Tropsch) 반응 공정부를 포함하고,
    상기 철 킬레이트 흡수제는 Fe-EDTA 수용액이며,
    상기 흡수탑은 흡수제와 가스가 200 내지 250의 속도 비(L/G, cc/L, Liquid flow rate/gas flow rate)로 주입되고,
    상기 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제는 재생탑으로 공급되기 전에 필터를 거쳐 고체황이 제거된 흡수제만 재생탑으로 주입되며,
    상기 철 킬레이트 흡수제의 pH 는 5 내지 7이고,
    상기 황화수소의 농도는 100 내지 500 ppm이며,
    상기 바이오가스는 유기성 폐자원을 활용하여 메탄을 생성하는 혐기성 소화조에서 생산되는 바이오가스이고,
    상기 흡수제는 흡수탑 상부에서 분사하면서 하부로 공급되는 바이오가스 중 황화수소를 흡수하며,
    상기 흡수탑의 구동온도는 25℃ 내지 45℃이고,
    상기 철 킬레이트 흡수제는 0.2 내지 0.4 mol/L 농도인,
    철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 황화수소 분리 방법으로,
    상기 방법은 흡수탑으로 메탄, 이산화탄소 및 황화수소가 포함된 바이오가스를 주입하는 단계;
    상기 바이오가스 내 황화수소를 철 킬레이트 흡수제로 흡수하는 단계;
    상기 황화수소를 흡수한 흡수제를 재생탑으로 주입하고 산소를 주입하여 흡수제를 재생하는 단계;
    상기 흡수탑에서 황화수소가 제거된 처리가스를 흡착탑으로 주입하여 불순물을 제거하는 단계;
    상기 흡착탑에서 배출되는 이산화탄소 및 메탄을 합성가스로 변환하는 리포밍 단계; 및,
    상기 리포밍 단계에서 생성된 합성가스를 F-T(Fisher-Tropsch) 반응 공정부로주입하여 연료 및 화합물을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 재생탑에서 재생된 흡수제를 흡수탑으로 재공급하는 단계를 포함하고,
    상기 철 킬레이트 흡수제는 Fe-EDTA 수용액이며,
    상기 흡수탑에는 흡수제와 가스가 200 내지 250의 속도 비(L/G, cc/L, Liquid flow rate/gas flow rate)로 주입되고,
    상기 황화수소를 흡수한 철 킬레이트 흡수제는 재생탑으로 공급되기 전에 필터를 거쳐 고체황이 여과되고, 액체만 재생탑으로 주입되며,
    상기 철 킬레이트 흡수제의 pH 는 5 내지 7이고,
    상기 황화수소의 농도는 100 내지 500 ppm이며,
    상기 바이오가스는 유기성 폐자원을 활용하여 메탄을 생성하는 혐기성 소화조에서 생산되는 바이오가스이고,
    상기 흡수제는 흡수탑 상부에서 분사하면서 하부로 공급되는 바이오가스 중 황화수소를 흡수하며,
    상기 흡수탑의 구동온도는 25℃ 내지 45℃이고,
    상기 철 킬레이트 흡수제는 0.2 내지 0.4 mol/L 농도인,
    철 킬레이트 흡수제를 사용한 초청정 산성가스 분리 방법.

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