KR102325218B1 - Sulfur recovery apparatus and method having excellent hydrogen cyanide decomposition capability - Google Patents
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Abstract
본 발명은 효과적으로 산가스 내의 시안화수소를 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것으로, 상세하게 본 발명은 황화수소 및 시안화수소를 포함하는 산가스를 투입하는 산가스 투입부, 제1 열원 및 제1 공기 주입부를 포함하며, 상기 산가스를 연소하는 제1 연소로; 상기 제1 연소로에서 생성된 암모니아를 분해하는 분해로; 및 제2 열원 및 제2 공기 주입부를 포함하며, 상기 제1 연소로 및 분해로를 통과한 산가스를 1350 내지 1600℃의 온도에서 가열하는 제2 연소로를 포함하는, 황 회수 장치 및 방법을 제공한다. The present invention provides an apparatus and method capable of effectively removing hydrogen cyanide in acid gas, and in detail, the present invention provides an acid gas input unit for inputting an acid gas containing hydrogen sulfide and hydrogen cyanide, a first heat source and a first a first combustion furnace including an air injection unit for burning the acid gas; a decomposition furnace for decomposing ammonia generated in the first combustion furnace; and a second combustion furnace comprising a second heat source and a second air injection unit, wherein the acid gas that has passed through the first combustion furnace and the decomposition furnace is heated at a temperature of 1350 to 1600° C., a sulfur recovery apparatus and method to provide.
Description
본 발명은 산가스 내의 시안화수소를 분해하는 것에 관한 것으로, 상세하게는 우수한 시안화수소 분해능을 가지는 황 회수 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to decomposition of hydrogen cyanide in acid gas, and more particularly, to an apparatus and method for recovering sulfur having excellent hydrogen cyanide decomposition capability.
일관제철소에서 고로 공정에 사용되는 코크스는 코크스로에서 여러 종류의 석탄을 배합한 석탄 원료를 코크스로 탄화실 내부에 투입하여 간접적으로 고온 건류하여 코크스를 제조하게 된다. 이러한 고온 건류 과정에서 석탄 내 유무기 화합물이 배출되는데 이것이 코크스로 가스(Coke oven gas, COG)이다. 이러한 코크스로 가스 내에는 타르, 탄화수소, 수소, 황화합물 등을 함유하는데, 이의 정제를 통해 제철공정 연료로 사용 가능한 정제 코크스로 가스를 생산하게 된다. 상기와 같은 COG는 다량의 황화수소와 같은 불순물이 포함되어 있기 때문에, COG를 정제하기 위한 방법이 필요하다. 상기 방법으로는, 암모니아수(NH3)를 습식 스크러빙(Scrubbing)하는 방법에 의하여 COG로부터 황화수소 성분을 제거한다.The coke used in the blast furnace process in the integrated steelworks is produced by indirectly high-temperature carbonization by injecting the coal raw materials mixed with various types of coal in the coke furnace into the coke furnace carbonization chamber. During this high-temperature dry distillation process, organic and inorganic compounds in the coal are emitted, which is Coke oven gas (COG). The coke oven gas contains tar, hydrocarbons, hydrogen, sulfur compounds, and the like, and through its refining, refined coke oven gas that can be used as a fuel for the steelmaking process is produced. Since the above COG contains a large amount of impurities such as hydrogen sulfide, a method for purifying COG is required. In the above method, the hydrogen sulfide component is removed from the COG by a method of wet scrubbing ammonia water (NH 3 ).
다만, 암모니아수를 이용한 COG 내의 황화수소 제거는 황화수소 만을 선택적으로 제거하는 것이 아니라 COG 내 포함된 이산화탄소, 시안화수소 등과 함께 포집되므로, 상기 암모니아수를 재생하는 과정에서, 황화수소뿐만 아니라, 암모니아 및 시안화수소도 함께 가스 형태로 배출되게 된다. However, since hydrogen sulfide removal in COG using ammonia water does not selectively remove only hydrogen sulfide, but is collected together with carbon dioxide and hydrogen cyanide contained in COG, in the process of regenerating the ammonia water, not only hydrogen sulfide but also ammonia and hydrogen cyanide are gas is released in the form of
상기와 같이 배출되는 가스로부터 황을 회수하기 위해, 한국 등록특허 제0812706호와 같이, 클라우스 로(Claus Furnace)를 이용하여 상기 황화수소로부터 액체유황을 만들어 회수하는 공정이 널리 사용되고 있다. In order to recover sulfur from the gas discharged as described above, as in Korean Patent Registration No. 0812706, a process of making and recovering liquid sulfur from the hydrogen sulfide using a Claus Furnace is widely used.
본 발명은 효과적으로 산가스 내의 시안화수소를 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an apparatus and method capable of effectively removing hydrogen cyanide in acid gas.
본 발명의 일 견지에 있어서, 본 발명은 황화수소 및 시안화수소를 포함하는 산가스를 투입하는 산가스 투입부, 제1 열원 및 제1 공기 주입부를 포함하며, 상기 산가스를 연소하는 제1 연소로; 상기 제1 연소로에서 생성된 암모니아를 분해하는 분해로; 및 제2 열원 및 제2 공기 주입부를 포함하며, 상기 제1 연소로 및 분해로를 통과한 산가스를 1350 내지 1600℃의 온도에서 가열하는 제2 연소로를 포함하는, 황 회수 장치를 제공한다. In one aspect of the present invention, the present invention includes an acid gas input unit for inputting an acid gas containing hydrogen sulfide and hydrogen cyanide, a first heat source and a first air injection unit, and a first combustion furnace for burning the acid gas. ; a decomposition furnace for decomposing ammonia generated in the first combustion furnace; and a second combustion furnace comprising a second heat source and a second air injection unit, and heating the acid gas that has passed through the first combustion furnace and the decomposition furnace at a temperature of 1350 to 1600° C., providing a sulfur recovery device .
본 발명의 다른 견지에 있어서, 본 발명은 황화수소 및 시안화수소를 포함하는 산가스를 연소하는 제1 연소 단계; 상기 제1 연소 단계에서 생성된 암모니아를 분해하는 분해단계; 및 상기 제1 연소 단계 및 분해 단계를 수행한 산가스를 1350 내지 1600℃에서 가열하는 제2 연소 단계를 포함하는, 황 회수 방법을 제공한다. In another aspect of the present invention, the present invention provides a first combustion step of burning an acid gas containing hydrogen sulfide and hydrogen cyanide; a decomposition step of decomposing ammonia generated in the first combustion step; and a second combustion step of heating the acid gas having performed the first combustion step and the decomposition step at 1350 to 1600° C., providing a sulfur recovery method.
본 발명은 코크스 오븐 가스의 황화수소 제거 공정에서 사용된 암모니아수를 재생하는 과정에서 발생한 가스 내의 시안화수소를 효과적으로 제거하여 황 회수의 효율을 향상시킬 수 있다. The present invention can improve the efficiency of sulfur recovery by effectively removing hydrogen cyanide in the gas generated in the process of regenerating ammonia water used in the hydrogen sulfide removal process of coke oven gas.
도 1은 온도에 따른 시안화수소의 분해율을 나타낸다.
도 2(a)는 종래 황 회수 장치의 개략도를 나타내며, 도 2(b)는 종래 황 회수 장치의 구역별 온도를 나타낸다.
도 3(a)는 본 발명의 황 회수 장치의 개략도를 나타내며, 도 3(b)는 본 발명의 황 회수 장치의 구역별 온도를 나타낸다.1 shows the decomposition rate of hydrogen cyanide according to temperature.
Figure 2 (a) shows a schematic diagram of a conventional sulfur recovery device, Figure 2 (b) shows the temperature of each zone of the conventional sulfur recovery device.
Figure 3 (a) shows a schematic diagram of the sulfur recovery device of the present invention, Figure 3 (b) shows the temperature for each zone of the sulfur recovery device of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.
코크스로에서 발생하는 COG는 하기 표 1과 같은 성분을 가지고 있다. COG generated in the coke oven has the components shown in Table 1 below.
상기와 같은 성분을 가지는 COG를 제철소의 발전용 혹은 연료용으로 사용하기 위해서는, 타르나 황화수소 같은 불순물들을 제거하는 과정이 필요하다. In order to use COG having the above components for power generation or fuel in a steel mill, it is necessary to remove impurities such as tar or hydrogen sulfide.
일반적인 COG 가스의 정제 공정은 먼저 가스 냉각 및 전기집진을 통해 타르를 제거하고, 저농도(2-3%)의 암모니아수로 가스 내 황화수소를 제거한 후, 마지막으로 방향족 화합물을 제거하여 필요한 곳에 공급한다. In the general purification process of COG gas, tar is first removed through gas cooling and electrostatic precipitation, hydrogen sulfide in the gas is removed with low concentration (2-3%) ammonia water, and finally, aromatic compounds are removed and supplied where necessary.
여기서, 암모니아수를 사용하여 황화수소를 제거하는 공정은 황화수소만을 선택적으로 제거하는 것이 아니라, COG 내에 포함된 이산화탄소, 시안화수소 등도 함께 포집하게 된다. Here, the process of removing hydrogen sulfide using ammonia water does not selectively remove only hydrogen sulfide, but also collects carbon dioxide, hydrogen cyanide, etc. contained in the COG.
나아가, 상기와 같이 황화수소를 제거하는 공정에서 사용된 암모니아수를 재사용하기 위해, 사용된 암모니아수는 한번 사용되고 버려지는 것이 아니라, 고농도의 암모니아수로 재생하여 재활용하는데, 상기 재생은 COG의 정제에 사용된 암모니아수를 100 내지 130℃의 온도로 가열하여 발생된 가스를 제거함으로써 수행된다. 다만, 전술한 바와 같이 COG 정제에 사용된 암모니아수에는 황화수소뿐만이 아니라, 이산화탄소 및 시안화수소 등도 함께 포집되기 때문에, 상기와 같은 재생 과정에서 발생된 가스는 황화수소뿐만이 아니라 이산화탄소 및 시안화수소 등을 포함하게 된다. Furthermore, in order to reuse the ammonia water used in the process of removing hydrogen sulfide as described above, the used ammonia water is not used once and discarded, but is recycled and recycled with high concentration ammonia water. It is carried out by heating to a temperature of 100 to 130 ℃ to remove the generated gas. However, as described above, since not only hydrogen sulfide but also carbon dioxide and hydrogen cyanide are captured in the ammonia water used for COG purification, the gas generated in the regeneration process as described above includes not only hydrogen sulfide but also carbon dioxide and hydrogen cyanide.
한편, 상기와 같이 암모니아수를 재생하는 과정에서 발생된 가스를 그대로 배출하게 되면, 황화수소 등에 의한 대기 오염이 발생할 수 있기 때문에, 상기 가스로부터 황을 회수하는 공정이 수행되어야 한다. On the other hand, if the gas generated in the process of regenerating ammonia water as described above is discharged as it is, since air pollution by hydrogen sulfide or the like may occur, a process of recovering sulfur from the gas should be performed.
이러한 황 회수 공정을 위해 상기 가스를 클라우스 로(Claus furnace)에 공급하고, 공급된 가스 중 황화수소는 하기와 같은 부분연소 반응(반응식 (1)) 및 환원 반응(반응식 (2) 및 (3))을 거쳐 황으로 회수된다. For this sulfur recovery process, the gas is supplied to a Claus furnace, and hydrogen sulfide in the supplied gas is subjected to partial combustion reactions (reaction formula (1)) and reduction reactions (reaction formulas (2) and (3)) is recovered as sulfur.
H2S+3/2O2(Air)→SO2+H2O ΔH= -518 kJ ... 반응식 (1)H 2 S+3/2O 2 (Air)→SO 2 +H 2 O ΔH= -518 kJ ... Scheme (1)
2H2S+SO2→3/2S2+2H2O ΔH= + 47 kJ (고온) ... 반응식 (2)2H 2 S+SO 2 →3/2S 2 +2H 2 O ΔH= + 47 kJ (high temperature) ... Scheme (2)
2H2S+SO2→3/8S8+2H2O ΔH= -108 kJ (저온) ... 반응식 (3)2H 2 S+SO 2 →3/8S 8 +2H 2 O ΔH= -108 kJ (low temperature) ... Scheme (3)
다만, 상기 가스 내 황화수소 농도는 20% 이하로, 황화수소 농도가 낮고 이산화탄소, 암모니아, 시안화수소, 수분 등 불순물의 농도가 높다. 따라서, 상기와 같은 불순물들에 의해 반응식 (1) 내지 (3)과 같은 반응이 방해될 수 있어, 황회수율이 낮아진다. However, the hydrogen sulfide concentration in the gas is 20% or less, the hydrogen sulfide concentration is low and the concentration of impurities such as carbon dioxide, ammonia, hydrogen cyanide, and moisture is high. Therefore, the reaction as in Reaction Formulas (1) to (3) may be hindered by the impurities as described above, and the sulfur recovery rate is lowered.
그 중 특히 시안화수소는 분해가 어려우며, 미분해된 시안화수소는 하기 반응식 (4) 및 (5)의 반응을 거쳐 암모니아를 생성하게 된다. Among them, hydrogen cyanide is particularly difficult to decompose, and undecomposed hydrogen cyanide produces ammonia through the reactions of the following Reaction Formulas (4) and (5).
HCN+H2O→CO+NH3 ΔH= -50.7 kJ ... 반응식 (4)HCN+H 2 O→CO+NH 3 ΔH= -50.7 kJ ... Scheme (4)
HCN+2H2S+1/2O2→CS2+NH3+H2O ΔH= -262.3 kJ ... 반응식 (5)HCN+2H 2 S+1/2O 2 →CS 2 +NH 3 +H 2 O ΔH= -262.3 kJ ... Scheme (5)
이렇게 생성된 암모니아는 상기 반응식 (1)에 의해 형성된 황산화물과 반응하여 암모늄염(NH4HSO4, (NH4)2SO4)을 형성하게 된다. 나아가, 상기 암모늄염들은 황 회수에 사용되는 촉매 상에 염의 형태로 침적되어 촉매의 비활성화를 야기시키고, 그 결과 황 회수 효율을 저하시킨다. The ammonia thus generated reacts with the sulfur oxide formed by the reaction formula (1) to form an ammonium salt (NH 4 HSO 4 , (NH 4 ) 2 SO 4 ). Furthermore, the ammonium salts are deposited in the form of salts on the catalyst used for sulfur recovery, causing deactivation of the catalyst, and as a result, reducing the sulfur recovery efficiency.
따라서, 황 회수 효율을 향상시키기 위해서는 시안화수소를 제거하는 과정이 필요하다. Therefore, in order to improve the sulfur recovery efficiency, a process of removing hydrogen cyanide is required.
이를 위해, 본 발명은 시안화수소 제거율이 우수한 황회수 장치를 제공한다. To this end, the present invention provides a sulfur recovery device having an excellent hydrogen cyanide removal rate.
상세하게, 본 발명은 황화수소 및 시안화수소를 포함하는 산가스를 투입하는 산가스 투입부, 제1 열원 및 제1 공기 주입부를 포함하며, 상기 산가스를 연소하는 제1 연소로; 상기 제1 연소로에서 생성된 암모니아를 분해하는 분해로; 및 제2 열원 및 제2 공기 주입부를 포함하며, 상기 제1 연소로 및 분해로를 통과한 산가스를 1350 내지 1600℃의 온도에서 가열하는 제2 연소로를 포함하는, 황 회수 장치를 제공한다. In detail, the present invention includes an acid gas input unit for inputting an acid gas containing hydrogen sulfide and hydrogen cyanide, a first heat source and a first air injection unit, the first combustion furnace for burning the acid gas; a decomposition furnace for decomposing ammonia generated in the first combustion furnace; and a second combustion furnace comprising a second heat source and a second air injection unit, and heating the acid gas that has passed through the first combustion furnace and the decomposition furnace at a temperature of 1350 to 1600° C., providing a sulfur recovery device .
이 때, 상기 산가스는 전술한 바와 같이 황화 수소 제거에 사용된 암모니아수를 재생하는 과정에서 발생된 가스일 수 있다. 따라서, 본 발명의 산가스는 코크스 오븐 가스의 황화수소 제거 공정에서 사용된 암모니아수를 재생하는 과정에서 발생한 가스 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 황화수소 및 시안화수소를 포함하는 가스라면 어떠한 가스라도 사용할 수 있다. At this time, the acid gas may be a gas generated in the process of regenerating the aqueous ammonia used for the removal of hydrogen sulfide as described above. Therefore, the acid gas of the present invention may be a gas generated in the process of regenerating ammonia water used in the hydrogen sulfide removal process of the coke oven gas, but is not limited thereto, and any gas may be used as long as it contains hydrogen sulfide and hydrogen cyanide. have.
한편, 본 발명의 제1 연소로는 500 내지 1,100℃의 온도일 수 있으며, 이를 위해, 제1 공기 주입부를 통해 공기를 제1 연소로 내로 주입할 수 있다. 상기 공기의 주입량은 산가스 투입부를 통해 주입되는 산가스의 1.1 내지 1.8 배의 부피가 되도록 주입될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 전술한 온도로 제1 연소로를 가열할 정도로 공기를 주입하면 충분하다. On the other hand, the first combustion furnace of the present invention may be at a temperature of 500 to 1,100 ℃, for this, air may be injected into the first combustion furnace through the first air injection unit. The amount of air injected may be 1.1 to 1.8 times the volume of the acid gas injected through the acid gas input unit, but is not limited thereto. Suffice.
다만, 상기 제1 연소로는 산가스 내의 수분 등에 의한 이유와, 후단의 분해로에서 사용되는 촉매의 열적 내구성의 이유로, 1,100℃ 이상으로 가열되기 어렵다. 따라서, 산가스 내의 시안화수소가 100% 열분해되지 않고, 미분해된 시안화수소가 잔류하게 된다. However, it is difficult to heat the first combustion furnace to 1,100° C. or higher for reasons such as moisture in the acid gas and thermal durability of the catalyst used in the cracking furnace at the rear stage. Therefore, 100% of hydrogen cyanide in the acid gas is not thermally decomposed, and undecomposed hydrogen cyanide remains.
따라서, 상기 제1 연소로로 주입된 산가스 중, 미분해된 시안화수소의 일부는 상기 반응식 (4) 및 (5)와 같은 반응이 진행될 수 있어, 암모니아가 형성할 수 있다. 다만 상기 암모니아는 제1 연소로에서 열분해를 통해 제거될 수 있기는 하나 모든 암모니아가 제거되는 것은 아니므로, 상기 미분해된 시안화수소와 상기 암모니아를 분해하기 위한 장치를 사용할 수 있다. Accordingly, some of the undecomposed hydrogen cyanide among the acid gas injected into the first combustion furnace may undergo the same reaction as in Reaction Formulas (4) and (5), thereby forming ammonia. However, although the ammonia may be removed through thermal decomposition in the first combustion furnace, not all ammonia is removed, so an apparatus for decomposing the undecomposed hydrogen cyanide and the ammonia may be used.
따라서, 본 발명은 제1 연소로에서 생성된 암모니아를 분해하는 분해로를 포함하며, 상기 분해로는 상기 암모니아를 무해한 N2 와 물로 분해시킬 수 있다. 나아가, 미분해된 시안화수소의 일부를 분해할 수 있으나, 미분해된 시안화수소를 분해하는 효율은 높지 않다. Accordingly, the present invention includes a decomposition furnace for decomposing ammonia generated in the first combustion furnace, and the decomposition furnace can decompose the ammonia into harmless N 2 and water. Furthermore, it is possible to decompose a portion of the undecomposed hydrogen cyanide, but the efficiency of decomposing the undecomposed hydrogen cyanide is not high.
상기 분해로에 사용되는 촉매는 당 분야에서 사용되는 촉매를 제한 없이 사용할 수 있으며, 상기와 같이, 분해로 내의 암모니아를 분해하기 위한 촉매에 의해 제1 연소로에서 생성된 암모니아는 대부분 제거되게 된다. As the catalyst used in the cracking furnace, catalysts used in the art may be used without limitation, and as described above, ammonia generated in the first combustion furnace is mostly removed by the catalyst for cracking ammonia in the cracking furnace.
다만, 제1 연소로 및 분해로를 거치더라도 산가스 내의 시안화수소가 모두 분해되어 제거된 것은 아니므로, 추가적인 연소를 수행하는 것이 필요하다.However, since hydrogen cyanide in the acid gas is not all decomposed and removed even through the first combustion furnace and the decomposition furnace, it is necessary to perform additional combustion.
따라서, 본 발명은 추가적인 연소를 위한 제2 연소로를 포함한다. 상기 제2 연소로는 제2 열원 및 제2 공기 주입부를 포함하며, 상기 제1 연소로 및 분해로를 통과한 산가스를 1350 내지 1600℃의 온도에서 가열할 수 있다. Accordingly, the present invention includes a second furnace for further combustion. The second combustion furnace may include a second heat source and a second air injection unit, and the acid gas passing through the first combustion furnace and the decomposition furnace may be heated at a temperature of 1350 to 1600°C.
구체적으로, 상기 제2 열원은 상기 제2 연소로의 온도를 높일 수 있는 장치라면, 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 전기 히터와 같은 장치를 상기 제2 열원으로 사용할 수 있다. Specifically, the second heat source may be used without limitation as long as it is a device capable of increasing the temperature of the second combustion furnace. For example, a device such as an electric heater may be used as the second heat source.
산가스가 원활하게 흐를 수 있도록, 상기 제2 열원은 체(sieve) 형태일 수 있다. 또한, 상기 제2 열원은 산가스 흐름의 수직방향으로 설치될 수 있다. 이와 같은 체 형태의 열원 및 수직방향으로 설치된 열원으로 인해 상기 산가스는 열원에 의해 균일하게 가열되어 연소될 수 있다. In order for the acid gas to flow smoothly, the second heat source may be in the form of a sieve. In addition, the second heat source may be installed in the vertical direction of the acid gas flow. Due to the heat source in the form of a sieve and the heat source installed in the vertical direction, the acid gas may be uniformly heated and burned by the heat source.
나아가, 상기 제2 열원은 제2 연소로의 반지름(R)/제2 공기 주입부로부터 제2 열원까지의 거리(L)가 1 내지 2인 위치에 설치될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 제2 공기 주입부로부터 주입된 산소의 연소에 필요한 공간이 확보될 정도로 이격된 거리에 설치되면 된다. Furthermore, the second heat source may be installed at a position where the radius (R) of the second combustion furnace / the distance (L) from the second air injection unit to the second heat source is 1 to 2, but is not limited thereto, It may be installed at a distance so that a space necessary for combustion of oxygen injected from the second air injection unit is secured.
한편, 상기 제2 공기 주입부는 제2 연소로의 온도를 더욱 높이고, 시안화수소의 열분해 반응을 위해 산소를 주입할 수 있다. 또한, 상기 제2 공기 주입부는 복수의 노즐을 이용하여 상기 산소를 주입할 수 있다.Meanwhile, the second air injection unit may further increase the temperature of the second combustion furnace and inject oxygen for the thermal decomposition of hydrogen cyanide. In addition, the second air injector may inject the oxygen using a plurality of nozzles.
이 때, 상기 제2 연소로를 균일하게 가열하여 제2 연소로 내부에서 시안화수소의 열분해가 균일하게 수행될 수 있도록, 상기 복수의 노즐은 제2 연소로의 중심을 기준으로, 대칭적으로 설치될 수 있다. 연소를 위한 산소가 상기 제2 연소로에 비대칭적으로 주입되는 경우 제2 연소로 내부 중 일부에서는 시안화수소의 열분해 반응이 상대적으로 낮게 수행될 수 있어, 전체적인 시안화수소 분해 효과가 감소할 수 있다. At this time, the plurality of nozzles are installed symmetrically with respect to the center of the second combustion furnace so that the second combustion furnace is uniformly heated so that pyrolysis of hydrogen cyanide can be uniformly performed inside the second combustion furnace. can be When oxygen for combustion is asymmetrically injected into the second combustion furnace, the thermal decomposition reaction of hydrogen cyanide may be performed relatively low in a portion of the inside of the second combustion furnace, and thus the overall hydrogen cyanide decomposition effect may be reduced.
또한, 제1 연소로에 주입되는 공기 내의 산소는 제2 연소로에 주입되는 산소의 5 내지 20 배가 되도록 주입되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제1 연소로에 주입되는 공기 내 산소/제2 연소로에 주입되는 산소의 부피비는 2 내지 4(제1 연소로에 주입되는 공기 내 산소 70 내지 80%, 제2 연소로에 주입되는 산소 20 내지 30%)일 수 있다. 제1 연소로는 초기 산가스 내의 불순물을 열분해시키고, 상기 (1)과 같은 반응을 통해 일부 황화수소를 연소시키기 위해, 제2 연소로에 비해 산소 투입량이 많다. In addition, it is preferable that oxygen in the air injected into the first combustion furnace is 5 to 20 times that of oxygen injected into the second combustion furnace. For example, the volume ratio of oxygen in the air injected into the first combustion furnace / oxygen injected into the second combustion furnace is 2 to 4 (70 to 80% of oxygen in the air injected into the first combustion furnace, in the second combustion furnace) 20 to 30% of injected oxygen). In order to thermally decompose impurities in the initial acid gas and burn some hydrogen sulfide through the reaction as in (1) above, the oxygen input amount is higher than that of the second combustion furnace.
그리고, 제2 연소로 후에 진행되는 황회수 공정에서 상기 (2) 및 (3)과 같은 반응을 수행하기 위해 H2S/SO2 비율을 1.5 내지 2.5, 바람직하게는 2로 설정하는 것이 필요하기 때문에, 제2 연소로에서 배출되는 가스의 H2S/SO2 비율을 고려하여 제2 연소로에 주입되는 산소의 양을 조절할 수 있다. And, in order to perform the same reaction as (2) and (3) in the sulfur recovery process proceeding after the second combustion furnace, it is necessary to set the H 2 S/SO 2 ratio to 1.5 to 2.5, preferably 2 Therefore, it is possible to adjust the amount of oxygen injected into the second combustion furnace in consideration of the H 2 S/SO 2 ratio of the gas discharged from the second combustion furnace.
나아가, 본 발명은 제2 열원의 전, 후에 온도 검지기를 설치하여 제2 열원의 출력량을 조절하여 제2 연소로의 온도를 조절할 수 있다. 제2 열원에 도달하기 전까지(산소 연소 영역)의 온도가 1,350℃ 미만일 경우 제2 열원에 전력을 공급하여 온도를 승온시킬 수 있고, 제2 열원을 통과하는 산가스의 온도가 1,350℃ 이상이 되면 제2 열원에 공급되는 전력의 공급을 중단 또는 제어하여, 제2 연소로의 온도를 조절할 수 있다. 다만, 시안화수소의 효율적인 분해를 위해 상기 온도를 1,600℃ 이하로 조절하는 것이 바람직하다. 이는 1,600℃를 초과하더라도 시안화수소의 분해율에는 차이가 없기 때문에, 경제적인 이유로 상기 온도 이하로 제2 연소로를 가열하는 것이 바람직하다. Furthermore, the present invention can control the temperature of the second combustion furnace by installing a temperature sensor before and after the second heat source to adjust the output amount of the second heat source. If the temperature before reaching the second heat source (oxygen combustion region) is less than 1,350°C, power can be supplied to the second heat source to increase the temperature, and when the temperature of the acid gas passing through the second heat source is 1,350°C or higher By stopping or controlling the supply of power supplied to the second heat source, the temperature of the second combustion furnace may be adjusted. However, for efficient decomposition of hydrogen cyanide, it is preferable to adjust the temperature to 1,600° C. or less. Since there is no difference in the decomposition rate of hydrogen cyanide even if it exceeds 1,600° C., it is preferable to heat the second combustion furnace below the above temperature for economic reasons.
한편, 본 발명은 황화수소 및 시안화수소를 포함하는 산가스로부터 우수한 황회수 효율을 제공할 수 있는 황 회수 방법을 제공한다. On the other hand, the present invention provides a sulfur recovery method capable of providing excellent sulfur recovery efficiency from an acid gas containing hydrogen sulfide and hydrogen cyanide.
구체적으로, 황화수소 및 시안화수소를 포함하는 산가스를 연소하는 제1 연소 단계; 상기 제1 연소 단계에서 생성된 암모니아를 분해하는 분해단계; 및 상기 제1 연소 단계 및 분해 단계를 수행한 산가스를 1350 내지 1600℃에서 가열하는 제2 연소 단계를 포함하는, 황 회수 방법을 제공한다. Specifically, a first combustion step of burning an acid gas containing hydrogen sulfide and hydrogen cyanide; a decomposition step of decomposing ammonia generated in the first combustion step; and a second combustion step of heating the acid gas having performed the first combustion step and the decomposition step at 1350 to 1600° C., providing a sulfur recovery method.
상기 제1 연소 단계, 분해 단계, 제2 연소 단계의 보다 상세한 설명 및 작동은 전술한 황 회수 장치에서 이미 설명하였으므로, 이하 생략하도록 한다. Since the detailed description and operation of the first combustion step, the decomposition step, and the second combustion step have already been described in the above-described sulfur recovery device, the following will be omitted.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. The following examples are merely examples to help the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
비교예 1Comparative Example 1
코크스 오븐 가스의 황화수소 제거 공정에서 사용된 암모니아수를 재생하는 과정에서 발생한 가스(암모니아, 이산화탄소, 시안화수소, 황화수소 포함)를, 도 1과 같은 형태의 클라우스 로에 주입하였다. 암모니아수 재생 시 발생하는 산가스의 조성은 다음과 같다. Gas (including ammonia, carbon dioxide, hydrogen cyanide, and hydrogen sulfide) generated in the process of regenerating ammonia water used in the hydrogen sulfide removal process of coke oven gas was injected into the Claus furnace of the form shown in FIG. 1 . The composition of acid gas generated during the regeneration of ammonia water is as follows.
도 2(a)의 제1 공기 주입부(3)를 통해 산소를 주입하였으며, 산가스 주입부(2)를 통해 상기 가스를 주입하였다. 그 후, 제1 연소로(1-a)에서 산소에 의한 시안화수소의 첫 번째 분해를 수행하였으며, 상기 분해에 의해 생성된 암모니아를 분해로(1-b)에서 분해하였다. 나아가, 제2 연소로(1-c)에서 남은 시안화수소를 분해하기 위한 연소를 수행하였다. Oxygen was injected through the first air injection unit 3 of FIG. 2A , and the gas was injected through the acid
제1 연소로(1-a)는 500 내지 1100℃의 온도에서 분해를 수행하였고, 제2 연소로(1-c)에서는 1100 내지 1150℃의 온도에서 분해를 수행하였다. 상기 구간별 온도는 도 2(b)에 나타내었다. In the first combustion furnace (1-a), decomposition was performed at a temperature of 500 to 1100 °C, and in the second combustion furnace (1-c), decomposition was performed at a temperature of 1100 to 1150 °C. The temperature for each section is shown in FIG. 2(b).
연소가 완료된 가스는 배출로(6)를 통해 배출되고, 배출된 가스로부터 황을 회수하였다. The combustion-completed gas is discharged through the
실시예 1Example 1
비교예 1에 있어서, 제2 연소로(1-c) 부분에 추가적인 열원 및 공기 주입부를 설치하여 제2 연소로(1-c)를 제2 연소로-1(1-c') 및 제2 연소로-2(1-d)로 분리한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 연소를 수행하였다. In Comparative Example 1, by installing an additional heat source and an air injection unit in the second combustion furnace (1-c) portion, the second combustion furnace (1-c) is connected to the second combustion furnace-1 (1-c') and the second Combustion was performed in the same manner as in Comparative Example 1, except that the furnace was separated into 2(1-d).
구체적으로 도 3(a)의 제1 공기 주입부(3)를 통해 산소를 주입하였으며, 제2 공기 주입부(2)를 통해 상기 가스를 주입하였다. 그 후, 제1 연소로(1-a)에서 산소에 의한 시안화수소의 첫 번째 분해를 수행하였으며, 상기 분해에 의해 생성된 암모니아를 분해로(1-b)에서 분해하였다. 나아가, 제2 연소로-1(1-c') 및 제2 연소로-2(1-d)에서 남은 시안화수소를 분해하기 위한 연소를 수행하였다. Specifically, oxygen was injected through the first air injection unit 3 of FIG. 3A , and the gas was injected through the second
제1 연소로(1-a)는 500 내지 1100℃의 온도에서 분해를 수행하였고, 제2 연소로-1(1-c') 및 제2 연소로-2(1-d)에서는 1100 내지 1350℃의 온도에서 분해를 수행하였다. 상기 구간별 온도는 도 3(b)에 나타내었다.The first combustion furnace (1-a) was decomposed at a temperature of 500 to 1100 °C, and in the second furnace-1 (1-c') and the second combustion furnace-2 (1-d), 1100 to 1350 Decomposition was carried out at a temperature of °C. The temperature for each section is shown in FIG. 3(b).
그 결과, 도 2(a) 및 도 3(a)의 배출로(6)를 통해 배출되는 가스의 시안화수소 함량을 측정하였으며, 도 2(a)의 배출로(6)를 통해 배출되는 가스의 시안화수소의 함량은 2,000 ~ 5,000ppm인 반면, 도 3(a)의 배출로(6)를 통해 배출되는 가스의 시안화수소 함량은 100ppm 이하로, 도 3(a)에 의한 시안화수소 분해율이 현저하게 높은 것을 확인할 수 있었다. As a result, the hydrogen cyanide content of the gas discharged through the
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be apparent to those of ordinary skill in the art.
1: 클라우스 로
2: 산가스 주입부
3: 제1 공기 주입부
4: 제2 공기 주입부
5: 제2 열원
6: 배출로1: Klaus Law
2: Acid gas injection part
3: first air inlet
4: second air inlet
5: Second heat source
6: exhaust furnace
Claims (13)
상기 제1 연소로에서 생성된 암모니아를 분해하는 분해로; 및
제2 열원 및 제2 공기 주입부를 포함하며, 상기 제1 연소로 및 분해로를 통과한 산가스를 1350 내지 1600℃의 온도에서 가열하는 제2 연소로를 포함하는, 황 회수 장치로서,
상기 제2 공기 주입부는 상기 제2 연소로에 산소를 주입하는 것인, 황 회수 장치.
a first combustion furnace comprising an acid gas input unit for inputting an acid gas containing hydrogen sulfide and hydrogen cyanide, a first heat source, and a first air injection unit for burning the acid gas;
a decomposition furnace for decomposing ammonia generated in the first combustion furnace; and
A sulfur recovery device comprising a second combustion furnace comprising a second heat source and a second air injection unit and heating the acid gas that has passed through the first combustion furnace and the decomposition furnace at a temperature of 1350 to 1600°C,
The second air injection unit will inject oxygen into the second combustion furnace, sulfur recovery device.
상기 제2 공기 주입부는 복수의 노즐을 포함하는 것인, 황 회수 장치.
According to claim 1,
The second air injection unit will include a plurality of nozzles, sulfur recovery device.
상기 복수의 노즐은 제2 연소로의 중심을 기준으로, 대칭적으로 설치된 것인, 황 회수 장치.
4. The method of claim 3,
The plurality of nozzles are installed symmetrically with respect to the center of the second combustion furnace, the sulfur recovery device.
상기 제2 열원은 전기 히터인, 황 회수 장치.
According to claim 1,
The second heat source is an electric heater.
상기 제2 열원은 체(sieve) 형태인, 황 회수 장치.
According to claim 1,
wherein the second heat source is in the form of a sieve.
상기 제2 열원은 산가스 흐름의 수직방향으로 설치된 것인, 황 회수 장치.
According to claim 1,
The second heat source is installed in the vertical direction of the acid gas flow, sulfur recovery device.
상기 제2 열원은 제2 연소로의 반지름(R)/제2 공기 주입부로부터 제2 열원까지의 거리(L)가 1 내지 2인 위치에 설치된 것인, 황 회수 장치.
According to claim 1,
The second heat source is installed at a position where the radius of the second combustion furnace (R) / the distance (L) from the second air injection unit to the second heat source is 1 to 2, the sulfur recovery device.
상기 제1 연소 단계에서 생성된 암모니아를 분해하는 분해단계; 및
상기 제1 연소 단계 및 분해 단계를 수행한 산가스에 산소를 주입하고, 상기 산가스를 1350 내지 1600℃로 가열하는 제2 연소 단계를 포함하는, 황 회수 방법.
a first combustion step of burning an acid gas containing hydrogen sulfide and hydrogen cyanide;
a decomposition step of decomposing ammonia generated in the first combustion step; and
Including a second combustion step of injecting oxygen into the acid gas having performed the first combustion step and the decomposition step, and heating the acid gas to 1350 to 1600°C.
상기 산가스는 코크스 오븐 가스의 황화수소 제거 공정에서 사용된 암모니아수를 재생하는 과정에서 발생한 가스인, 황 회수 방법.
10. The method of claim 9,
The acid gas is a gas generated in the process of regenerating the ammonia water used in the hydrogen sulfide removal process of the coke oven gas, the sulfur recovery method.
상기 제1 연소 단계는 500 내지 1,100℃의 온도에서 수행하는, 황 회수 방법.
10. The method of claim 9,
The first combustion step is carried out at a temperature of 500 to 1,100 ℃, sulfur recovery method.
상기 제2 연소 단계는 상기 제1 연소 단계 및 분해 단계를 수행한 산가스를 가열하는 것인, 황 회수 방법.
10. The method of claim 9,
The second combustion step is to heat the acid gas that has performed the first combustion step and the decomposition step, the sulfur recovery method.
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