KR102398277B1 - 산성가스 함유 배가스로부터 산성가스를 제거하는 배가스 정제장치 및 방법 - Google Patents

산성가스 함유 배가스로부터 산성가스를 제거하는 배가스 정제장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102398277B1
KR102398277B1 KR1020190170992A KR20190170992A KR102398277B1 KR 102398277 B1 KR102398277 B1 KR 102398277B1 KR 1020190170992 A KR1020190170992 A KR 1020190170992A KR 20190170992 A KR20190170992 A KR 20190170992A KR 102398277 B1 KR102398277 B1 KR 102398277B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exhaust gas
liquid
absorption
acid gas
gas
Prior art date
Application number
KR1020190170992A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210078986A (ko
Inventor
김병일
김흥섭
박경태
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020190170992A priority Critical patent/KR102398277B1/ko
Publication of KR20210078986A publication Critical patent/KR20210078986A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102398277B1 publication Critical patent/KR102398277B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B27/00—Arrangements for withdrawal of the distillation gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1425—Regeneration of liquid absorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456—Removing acid components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1493—Selection of liquid materials for use as absorbents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

본 발명은 제철소 화성공정 또는 유황제조공정 중에서 발생하는 산성가스를 포함하는 배가스를 정제하는 배가스 정제장치 및 방법에 관한 것으로서, 상기 배가스 정제 장치는 흡수액으로 배가스 중의 산성가스를 흡수하여 정제된 배가스를 배출하는 흡수탑; 및 상기 흡수탑과 연결되고, 상기 흡수액으로부터 산성가스를 제거하여 흡수액을 재생하고 산성가스를 배출하는 재생탑을 포함하고, 상기 흡수탑은 상기 배가스 중의 비이온성 불순물을 세정액으로 제거하는 세정칼럼을 포함하고, 상기 배출된 세정액 중의 비이온성 불순물을 제거하여 세정액을 재생하는 고액분리 수단을 포함하는 배가스 정제 장치를 제공한다.

Description

산성가스 함유 배가스로부터 산성가스를 제거하는 배가스 정제장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PURIFYING FLUE GAS COMPRISING ACID GAS}
본 발명은 제철소 화성공정 또는 유황제조공정 중에서 발생하는 산성가스를 포함하는 배가스를 정제하는 배가스 정제장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 제철공정 중 화성공정에서 석탄의 건류에 의해 발생하는 COG나 COG 정제 공정의 후단에서 발생하는 테일가스(Tail gas)와 같은 배가스는 H2S나 암모니아 등의 산성가스를 포함하고 있다. 이러한 산성가스는 배출 규제 물질인 황을 포함하고 있으며, 배가스 이송배관의 부식을 일으키고, 이송배관의 폐색을 일으키는 주요 원인이다. 따라서, 이러한 산성가스는 반드시 제거되어야 한다.
예를 들어, 화성공정은 오븐(Oven)에 석탄을 장입하여 건류하는 과정 중에서 발생되는 COG(Coke Oven Gas)를 제철소의 열원으로 사용할 수 있도록 COG 중의 불순물(타르, 더스트, 미스트, H2S, NH3, BTX)을 정제하는 공정을 말한다. 제철소의 화성공정은 일반적으로 배송설비, 정제 설비, 타르, 조경유, 유황, 흡수유 등의 부산물 회수 설비, 폐수처리설비로 나뉜다.
여기서 COG(Coke Oven Gas)란 코크(Coke) 건류 중에서 발생되는 가스를 말하며, 4,400kcal/Nm3의 높은 발열량을 가지고 있어 제철소의 각 공정에서 열원으로 사용한다.
암모니아수는 석탄 중의 수분이 증발 및 응축하여 생긴 미량의 암모니아를 포함한 액체로, 화성공장에서 폐수로 처리되고 있다. 한편, COG의 조성은 CO2 1.6 내지 2.8부피%, O2 0.1 내지 1.0부피%, C4H4 2.6 내지 4.4부피%, CO 5.0 내지 7.0부피%, H2 53.3 내지 62.4부피%로 함유되어 있으며, H2S는 6.0~12.0g/Nm3 정도로 함유되어 있다.
COG 중에 함유된 H2S와 같은 산성가스는 SOx 발생의 원인이 되는 것으로서, 이와 같은 산성가스는 일반적으로 정제공정 중에서 발생하는 암모니아수(NH4OH)를 사용하여 포집하여 왔다.
예를 들어, 1차 냉각설비는 PGC(Primary Gas Cooler) 안에서 기액 간접 접촉에 의해 열교환하는 원리로 약 80℃로 공급되는 COG를 1차 냉각하여 포집에 알맞은 온도인 약 30℃까지 냉각시킨 후, COG 중의 H2S는 농안수를, NH3는 연수 또는 잉여 안수를 사용하여 흡수탑에서 각각 스프레이시켜 포집하도록 구성되어 있다.
한편, BTX 스크러버 및 조경유 회수 설비는 COG 중의 BTX(Benzene, Toluene, Xylene) 성분을 흡수유(Absorbing Oil)를 사용하여 포집하고, 포집된 포집유(Reached Oil)는 가열로에서 승온된 후, 증류탑에서 비점 차이를 이용하여 조경유와 흡수유로 분리된다. 회수된 조경유는 판매하고, 흡수유는 다시 포집용으로 재사용하게 된다. 또한, 타르(Tar) 회수 설비는 다운커머(Down comer)에서 분리된 안수와 타르를 비중 차이(안수: 1, 타르: 1.17)로 분리하는 디캔터(Decanter)와 리시버(Receiver) 설비로 구성되어 있다.
그런데 H2S 포집에 사용되는 암모니아수는 CO2 등과의 경쟁반응으로 H2S에 대한 선택도가 68% 수준으로 낮은 문제점이 있다. 따라서 다량의 안수를 사용하여야 하고, 이로 인해, 코크스 오븐 가스 정제를 위한 장치가 커지고, 황화수소로부터 황(Elemental Sulfur)을 생산하는 후공정에서 이산화탄소 존재로 인한 생산성 하락 및 압력 상승 등의 문제가 발생한다.
또한, H2S 제거 효율이 낮은 경우에는 첫째, 대기환경 배출 총량규제로 SOx 과징금이 발생하며, 둘째, STS 304강 냉연 선상흠 증가로 LNG를 혼합 사용함으로써 제조원가가 증가하는 원인이 되며, 셋째, 배관 막힘 및 부식으로 정비비용의 증가 원인이 되고 있어, 이에 대한 새로운 개념의 정제 및 제거기술이 필요하다.
특허문헌 1: 대한민국 등록특허 제1839225호
본 발명은 제철소 화성공장에서 발생하는 COG 중의 H2S를 98% 이상, 즉, COG 중에 존재하는 H2S가 0.1g/Nm3 이하로 되도록 포집할 수 있는 정제방법 및 장치를 제공하고자 한다.
나아가, 본 발명은 H2S 포집에 사용되는 흡수액의 수명을 장기화할 수 있는 기술을 제공하고자 한다.
본 발명은 일 구현예로서, 제철소 화성공정 또는 유황제조공정 중에서 발생하는 산성가스를 포함하는 배가스를 정제하는 배가스 정제장치를 제공하며, 상기 장치는 흡수액으로 배가스 중의 산성가스를 흡수하여 정제된 배가스를 배출하는 흡수탑; 및 상기 흡수탑과 연결되고, 상기 흡수액으로부터 산성가스를 제거하여 흡수액을 재생하고 산성가스를 배출하는 재생탑을 포함하고, 상기 흡수탑은 상기 배가스 중의 비이온성 불순물을 세정액으로 제거하는 세정칼럼을 포함하고, 상기 배출된 세정액 중의 비이온성 불순물을 제거하여 세정액을 재생하는 고액분리 수단을 포함한다.
본 발명은 다른 견지로서, 제철소 화성공정 또는 유황제조공정 중에서 발생하는 배가스를 정제하는 배가스 정제방법을 제공하며, 상기 방법은 흡수탑으로 공급된 산성가스 함유 배가스를 세정액으로 세정하여 비이온성 불순물의 적어도 일부를 제거하고, 배출된 세정액을 고액분리하여 비이온성 불순물을 제거하는 세정 단계, 흡수액으로 상기 세정된 산성가스 함유 배가스 중의 산성가스를 흡수하고, 정제된 배가스를 배출하는 흡수 단계 및 상기 흡수탑으로부터 산성가스를 흡수한 산성가스 함유 흡수액을 재생탑으로 공급하고, 산성가스를 제거하여 흡수액으로 재생하는 재생단계를 포함한다.
본 발명은 MDEA 등의 흡수액을 이용하여 H2S, NH3를 동시에 포집하고, 흡수액의 수명을 장기화하여 흡수액 소모량을 저감시킬 수 있어, 제철소의 화성공장의 COG 사용개소의 환경 개선 및 COG 품질 개선을 도모할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르면, 미세먼지, SOx 발생으로 인한 대기환경 배출 총량 규제 대응이 용이하고, 스테인레스 공정의 STS 304강 냉연 선상흠 증가에 따른 LNG 혼합 사용으로 인한 비용을 저감시킬 수 있으며, COG 중의 잔류 H2S로 인한 배관 막힘 및 부식을 방지할 수 있어 운영비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 제철소 화성공정 또는 유황제조공정 중에서 발생하는 산성가스를 포함하는 배가스를 정제하는 배가스 정제장치 및 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 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.
본 발명은 제철공정 중 발생하는 산성가스를 포함하는 배가스를 정제하는 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것으로서, 구체적으로 석탄 건류 과정에서 발생하는 COG 또는 COG의 정제 공정에서 발생하는 테일가스를 정제하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 제철소 화성공정 또는 유황제조공정 중에서 발생하는 산성가스를 포함하는 배가스를 정제하는 배가스 정제장치로서, 흡수탑 및 재생탑을 포함한다. 본 발명에 따른 배가스 정제 장치의 일 예를 도 1에 개략적으로 나타내었다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 흡수탑(200)은 하부에서 산성가스를 포함하는 배가스(11, 12)가 배가스 유입구(201)로 공급되어 상부로 이동하며, 흡수탑(200) 상부에서 주입된 흡수액(15)에 의해 배가스 중의 산성가스가 흡수 제거되고, 탑정부의 정제된 배가스 배출구(220)를 통해 배출된다. 상기 흡수액(15)은 상기 정제된 배가스 배출구(220)의 하단에 위치하는 흡수액 주입구(211)를 통해 주입되며, 주입된 흡수액(15)은 배가스 중의 산성가스를 흡수한 후 배가스 유입구(201)의 상단에 위치하는 산성가스 함유 배가스 배출구(212)를 통해 배출된다.
상기 흡수액(15)은 배가스 중의 산성가스를 흡수하는데 통상적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용될 수 있는 것으로서, 예를 들어 암모니아수, 메틸에틸아민(MEA), 메틸디에탄올아민(MDEA) 등을 들 수 있다. 이 중에서 메틸디에탄올아민은 배가스(11, 12) 중에 포함된 H2S 및 암모니아에 대하여 선택성이 우수하여 CO2와의 경쟁 반응이 적은 특성을 갖는 메틸디에탄올아민을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
상기 메틸디에탄올아민의 수용액의 농도는 30 내지 50중량%인 것이 바람직하며, 35 내지 45중량%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 메틸디에탄올아민 수용액의 농도가 30중량% 미만이면 흡수액(15)의 순환량이 증가하여 장치의 크기가 커질 수 있으며 50중량%를 초과하면 부식 문제와 점성이 증가하여 공정 운영에 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 배가스(11,12) 중에는 흡수액(15)에 의해 제거하고자 하는 H2S 이외에, 나프탈렌, 타르, 더스트, 미스트 등과 같은 비이온성 불순물을 포함하고 있는데, 이들 역시 흡수액(15)에 의해 제거된다. 그러나, 이들 비이온성 불순물을 포함하는 경우에는 메틸디에탄올아민 등의 흡수액(15)의 재생율을 저하시켜 수명을 단축시키는 문제가 있다. 또한, 이들 비이온성 불순물은 흡수탑(200), 재생탑(300)을 연속적으로 순환하면서 공정 내에서 배관 막힘 등의 장애를 유발할 수 있다. 따라서, 이들을 흡수액(15)에 의해 흡수하기 전에 제거하는 것이 보다 바람직하다.
이를 위해, 본 발명은 도 1에 나타낸 바와 같이, 흡수탑(200)으로 공급되는 배가스(11, 12)를 세정하기 위한 세정칼럼(202)을 포함하여 배가스를 세정하는 단계를 포함한다. 상기 세정칼럼(202)은 배가스(11, 12)가 공급되는 배가스 유입구(201)와 산성가스를 흡수한 산성가스 함유 흡수액(16)이 배출되는 산성가스 함유 흡수액 배출구(212) 사이에 위치한다.
상기 세정칼럼(202)을 통과하는 배가스(11, 12)에 세정액(13)을 분사하여 배가스(11, 12) 중에 포함된 비이온성 불순물의 적어도 일부를 세정 제거하며, 사용된 세정액(14)은 흡수탑(200)의 바닥으로 배출된다. 이에 의해 배가스(11, 12) 중에 포함된 비이온성 불순물을 흡수액(15)에 의해 제거되는 양을 줄일 수 있어, 흡수액(15)이 열화되는 것을 억제 내지 지연시킬 수 있고, 배관 막힘을 방지할 수 있다. 상기 세정액(13)은 암모니아수를 사용할 수 있다.
이에 한정하는 것은 아니지만, 상기 배가스 유입구(201)를 통해 약 50℃ 정도의 배가스(11, 12)가 유입되는데, 이때, 세정액(13)을 세정칼럼(202) 내에 분사함으로써 배가스(11, 12)와 기액 접촉함으로써 배가스(11, 12) 중의 나프탈렌, 타르, 더스트, 미스트 등의 비이온성 불순물을 포집하여 제거할 수 있다. 이때, 상기 세정액(13)은 예를 들어, 배가스 90000Nm3/hr 기준으로 시간당 1톤 내지 7톤 또는 3톤 내지 5톤의 함량으로 분사할 수 있다.
한편, 흡수탑(200)으로 공급되는 배가스(11, 12)는 송풍기(blower, 미도시)를 통과한 상태이므로, 비교적 높은 온도인 40 내지 50℃인데, 상기 세정칼럼(202)에서 암모니아수 등의 세정액(13)을 분사함으로써 배가스(11, 12)를 냉각할 수 있다. 상기 세정칼럼(202)은 35℃ 이하의 온도를 갖는 것이 바람직하며, 필요시 칠러를 이용하여 세정칼럼(202)의 온도를 20℃ 정도까지 낮출 수 있다.
이와 같이 배가스(11, 12)의 온도를 낮춤으로써 배가스(11, 12) 중에 포함된 타르와 나프탈렌 등의 비이온성 불순물을 보다 용이하게 상당량 제거할 수 있으며, 흡수탑(200)에서 산성가스를 흡수하여 순환하는 흡수액을 깨끗하게 유지할 수 있다. 반면, 세정칼럼(202)의 온도가 35℃를 초과하면 흡수탑(200)으로 공급되는 배가스(11, 12) 내에 수분 함량이 많아지므로, 흡수액 내에 수분 함량을 증가시키는 문제가 있다.
상기 사용된 세정액(14)은 그대로 공정 외부로 배출할 수 있으나, 비이온성 불순물을 제거한 후에 순환시켜 재사용하는 것이 바람직하다. 상기 사용된 세정액을 재사용하는 경우에는 비이온성 불순물과 세정액 간의 고액 분리 수단에 의해 비이온성 불순물을 제거할 수 있다. 상기 고액 분리 수단으로는 예를 들어 비중 차이를 이용하여 비이온성 불순물을 침강시켜 제거하는 디캔터(204)를 구비할 수 있다. 비이온성 불순물을 제거한 후 재생된 세정액(13)을 순환펌프(203) 등에 의해 세정칼럼(202)으로 공급할 수 있다.
한편, 상기 산성가스 함유 흡수액(16)은 산성가스와 함께 상기 세정액(13)에 의해 제거되지 않은 일부의 비이온성 불순물을 포함할 수 있다. 이러한 산성가스 함유 흡수액(16)에 포함된 비이온성 불순물 역시 고액분리에 의해 제거하는 것이 바람직하다. 상기 고액분리 수단으로는 특별히 한정하지 않으나, 침강드럼(214)을 사용할 수 있다. 침강드럼(214)을 사용하여 산성가스 함유 흡수액(16) 중의 불순물을 침강시켜 제거할 수 있으며, 상층액을 재생탑(300)으로 보내 흡수액으로 재생시킬 수 있다. 이후, 필요에 따라서는 필터(216)를 구비하여 불순물을 추가로 제거할 수 있다.
상기 흡수탑(200) 하부의 산성가스 함유 흡수액 배출구(212)를 통해 배출되는 황화수소와 암모니아 등의 산성가스 함유 흡수액(16)은 펌프 등에 의해 이송되고, 열교환기(205)에 의해 60 내지 120℃의 온도로 예열된 상태로 재생탑(300)에 공급된다.
상기 재생탑(300)에서는 100 내지 130℃의 온도에서 흡수액으로 재생이 이루어지는데, 스팀 리보일러(307)에 의해 고온의 스팀을 열에너지원으로 가하여 산성가스 함유 흡수액(16)을 가열함으로써 산성가스를 기상으로 분리하여 흡수액으로 재생할 수 있다. 상기 재생된 흡수액(17)은 재생탑(300) 하부의 재생된 흡수액 배출구(302)로 배출되며, 열교환기(250)를 거쳐 40℃ 이하로 냉각된 후 흡수탑(200)으로 이송되어 재순환된다.
한편, 상기와 같은 높은 온도로 인해 산성가스 함유 흡수액(16)으로부터 분리된 상기 산성가스를 포함하는 산가스는 재생탑(300) 상부의 산가스 배출구(308)를 통해 배출되고, 리플럭스 드럼(309) 거쳐 공정 외부로 배출된다. 상기 배출된 상기 산성가스를 포함하는 가스는 황 회수 공정의 테일가스(12)로서 클라우스 시스템으로 이송되어 처리될 수 있다.
본 발명에 따른 산성가스를 함유하는 배가스의 정제 공정은 기본적으로 흡수탑(200)에서 배가스 중의 산성가스를 흡수하는 흡수 공정과, 재생탑(300)에서 고온의 스팀을 열에너지원으로 가함으로써 흡수된 황화수소와 암모니아의 산성가스를 기상으로 분리하는 재생 공정이 반복된다. 이때 흡수액(15, 17)은 흡수탑(200)과 재생탑(300)을 계속해서 순환함으로 인해 배가스(11, 12)에 포함된 일산화탄소(CO) 시안화수소(HCN), 황화수소와 반응하여 포름산 이온(HCCOO-), 티오황산 이온(SCN-) 등과 같은 산성물질을 만들게 된다. 이러한 산성물질이 MDEA와 결합되어 안정한 염, 즉 열 안정성 염(HSS: Heat Stable Salt)을 생성하여 흡수액의 성능을 퇴화시킨다.
이러한 열 안정성 염은 100 내지 130℃ 정도의 온도에서 운전되는 재생탑(200)에서는 분리되지 않는 것으로서, 흡수액 중에 누적되어 공정 설비를 부식시키거나 흡수액의 성능을 하락시켜 결국에는 흡수액 교체를 일으키는 원인이 될 수 있다. 이러한 열 안정성 염은, 예를 들어, 포름산염, 티오시안산염, 아세트산염, 황산염, 염화물, 티오황산염, 옥살산염, 글리콜산염 또는 질산염으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 재생된 흡수액에 포함된 열 안정성 염을 제거하기 위해 이온교환수지를 포함하는 이온교환수지 리클레이머(reclaimer)(218)를 이용할 수 있다. 상기 재생된 흡수액(17)을 이온교환수지 리클레이머(218)를 통과시킴으로써 재생된 흡수액(17)에 포함된 음이온 형태인 열 안정성 염을 선택적으로 제거하여, 재생된 흡수액(17)의 성능을 유지시킬 수 있도록 한다.
상기 재생된 흡수액(17)의 15% 이상을 이온교환수지 리클레이머(218)를 통과시키는 것이 재생된 흡수액(17)의 성능을 유지시킬 수 있어, 수명을 장기화할 수 있다. 보다 바람직하게는 20% 이상의 재생된 흡수액(17)을 리클레이머(218)로 통과시키는 것이 바람직하다. 다만, 이온교환수지 리클레이머(218)를 통과하는 재생된 흡수액(17)의 양이 많을수록 재생된 흡수액(17) 내의 열 안정성 염 함량을 줄일 수 있으나, 이온교환수지 리클레이머(218)의 설비가 대형화되어야 하는바, 재생된 흡수액(17)의 50% 이하, 예를 들어, 30% 이하를 이온교환수지 리클레이머(218)로 통과시키는 것이 열 안정성 염의 제거 및 설비 적정화 측면에서 보다 바람직하다.
따라서 열 안정성 염을 포함하는 재생된 흡수액(17)은 일부를 바이패스관을 통해 흡수탑(200)의 흡수액 주입구(211)로 공급하면서 일부는 이온교환수지 리클레이머(218)를 통과시킨 후에 바이패스되는 재생된 흡수액(17) 및/또는 신규 흡수액(15)과 함께 흡수탑(200)의 흡수액 주입구(211)로 공급한다.
한편, 이온교환수지 리클레이머(218)를 사용하는 경우, 이온교환수지가 열 안정성 염으로 포화된 상태에 이르게 되는데, 이 경우 외부에서 공급된 세척수를 이용하여 이온교환수지를 주기적으로 세척한 후, 수산화나트륨과 같은 재생 물질로 이온교환수지를 재생한다.
이온교환수지 세척을 완료한 세척수는 고농도의 아민 화합물을 포함하고 있기 때문에 흡수액으로 재활용할 수 있다. 이때 세척수는 기존의 흡수액과 비교하여 다량의 물을 함유하고 있으므로, 흡수액으로 투입하는 경우 흡수액 용량의 증가와 낮은 아민 수용액 농도로 인해 산성가스 흡수 성능이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 이온교환수지 세척수가 공정 순환액으로 재활용되는 경우 공정 순환액으로부터 수분을 제거하는 것이 바람직하다.
상기 세척수에 의한 이온교환수지 세척 후에는 이온교환수지의 포어에 세척수가 잔존한다. 이러한 포어에 잔존하는 물은 재생된 흡수액의 일부를 이온교환수지를 통과시키는 과정에서 제거될 수 있다.
한편, 상기 재생탑(300) 상부를 통해 배출되는 산가스(테일가스)는 S, H2S, SO2, COS 등의 황 성분을 다량 포함하는데, 이러한 테일가스로부터 상기와 같은 본 발명의 방법 및 장치를 이용하여 황 성분을 정제할 수 있다.
다만, 상기 재생탑(300) 상부로 배출되는 테일가스는 H2S 이외에, S, SO2, COS 등을 포함하고 있는바, 이들을 H2S로 전환시킬 필요가 있다. 따라서, 상기 테일가스를 예를 들어, 수소화반응기(104)에 수소와 함께 공급하여 수소화반응시킴으로써 H2S로 제조한 후에 상기 정제공정을 수행하는 것이 바람직하다.
상기 수소화 반응에 공급되는 테일가스는 버너(102)를 통해 LNG와 공기를 주입하여 연소시켜 가열한 후, 수소화 반응기(104)에서 Mo 또는 Co 촉매의 존재하에서 수소와의 반응에 의해 S, SO2, COS 등의 황 성분으로부터 H2S로 제조할 수 있다. 이후, ??처(106)로 냉각하여 물을 제거한 후, 블로워 등을 통해 흡수탑(200)으로 유입시켜 산성가스를 함유하는 배가스(테일가스, 12)의 정제공정을 수행할 수 있다.
본 발명에 따라 정제된 배가스(정제된 테일가스를 포함한다)는 가스 홀더(221)에 저장하여 에너지 원으로 사용할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 산성가스를 포함하는 배가스로부터 산성가스를 선택적으로 제거할 수 있으며, 배가스 중에 포함된 비이온성 불순물에 의한 배관막힘 등의 문제를 억제할 수 있다.
11: COG 12: 테일가스
13: 세정액 또는 재생된 세정액 14: 사용된 세정액
15: 흡수액 17: 재생된 흡수액
16: 산성가스 함유 흡수액 102: 버너
104: 수소화 반응기 106: ??처
108: 블로워 200: 흡수탑
201: 배가스 유입구 202: 세정칼럼
203, 305: 순환펌프 204: 디캔터
205, 250: 열교환기 211: 흡수액 주입구
212: 산성가스 함유 흡수액 배출구 214: 침강드럼
216, 217: 필터 218: 이온교환수지 리클레이머
220: 정제된 배가스 배출구 221: 가스 홀더
300: 재생탑 301: 산성가스 함유 흡수액 유입구
302: 재생된 흡수액 배출구 307: 스팀 리보일러
308: 산가스 배출구 309: 리플럭스 드럼

Claims (14)

  1. 제철소 화성공정 또는 유황제조공정 중에서 발생하는 산성가스를 포함하는 배가스를 정제하는 배가스 정제장치로서,
    상기 산성가스를 포함하는 배가스 중의 유황을 수소와 반응시켜 황화수소를 생성한 후 흡수탑으로 배가스를 공급하는 수소화 반응기;
    메틸디에탄올아민 흡수액으로 상기 배가스 중의 산성가스를 흡수하여 정제된 배가스를 배출하는 흡수탑; 및 상기 흡수탑과 연결되고, 상기 흡수액으로부터 산성가스를 제거하여 흡수액을 재생하고 산성가스를 배출하는 재생탑을 포함하고,
    상기 흡수탑은 상기 배가스 중의 비이온성 불순물을 암모니아수 세정액으로 제거하는 세정칼럼을 포함하고,
    상기 배출된 세정액 중의 비이온성 불순물을 제거하여 세정액을 재생하는 고액분리 수단을 더 포함하는 배가스 정제 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 세정칼럼은 배가스 유입구 및 흡수액 배출구 사이에 위치하는 것인 배가스 정제장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 세정액은 흡수탑의 바닥으로 배출되고, 적어도 일부가 세정칼럼으로 순환되는 것인 배가스 정제 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고액분리 수단은 디캔터인 배가스 정제 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 산성가스를 흡수한 흡수액 중의 비이온성 불순물을 침강 제거하는 침강드럼을 더 포함하는 배가스 정제 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 흡수탑으로 공급되는 배가스의 온도를 40 내지 50°C로 냉각하는 ??처를 더 포함하는 배가스 정제 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정제된 배가스를 저장하는 정제 배가스 홀더를 더 포함하는 배가스 정제 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 재생탑으로부터 배출된 재생된 흡수액을 흡수탑으로 이송되는 배관;
    상기 배관으로부터 분기되어 상기 재생된 흡수액의 적어도 일부가 공급되고, 재생된 흡수액으로부터 열 안정성 염을 이온교환에 의해 제거하는 이온교환수지 리클레이머를 포함하고,
    상기 이온교환수지 리클레이머를 통과한 재생된 흡수액을 상기 배관으로 통해 흡수탑으로 공급하는 배가스 정제 장치.
  9. 제철소 화성공정 또는 유황제조공정 중에서 발생하는 산성가스를 포함하는 배가스를 정제하는 배가스 정제방법으로서,
    상기 산성가스를 포함하는 배가스 중의 유황을 수소와 반응시켜 황화수소를 생성한 후 흡수탑으로 배가스를 공급하는 수소화반응 단계;
    상기 흡수탑으로 공급된 산성가스 함유 배가스를 암모니아수 세정액으로 세정하여 비이온성 불순물의 적어도 일부를 제거하고, 배출된 세정액을 고액분리하여 비이온성 불순물을 제거하는 세정 단계;
    메틸디에탄올아민 흡수액으로 상기 세정된 산성가스 함유 배가스 중의 산성가스를 흡수하고, 정제된 배가스를 배출하는 흡수 단계; 및
    상기 흡수탑으로부터 산성가스를 흡수한 산성가스 함유 흡수액을 재생탑으로 공급하고, 산성가스를 제거하여 흡수액으로 재생하는 재생단계를 포함하는 배가스 정제방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 흡수탑으로 공급되는 배가스를 40 내지 50°C로 냉각하여 흡수탑으로 공급하는 것인 배가스 정제방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 흡수 단계에서 배출된 산성가스 함유 흡수액을 고액분리에 의해 비이온성 불순물을 제거하고 재생탑으로 공급하는 것인 배가스 정제방법.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서, 상기 재생된 흡수액의 15 내지 50%를 이온교환수지를 통과시켜 열 안정성 염을 제거한 후에 흡수탑에 주입하는 단계를 더 포함하는 것인 배가스 정제방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 리클레이머의 이온교환수지를 세척수로 세척한 후 세척수를 흡수액으로 배출시키고, 흡수액으로부터 수분을 일부 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 배가스 정제방법.
KR1020190170992A 2019-12-19 2019-12-19 산성가스 함유 배가스로부터 산성가스를 제거하는 배가스 정제장치 및 방법 KR102398277B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190170992A KR102398277B1 (ko) 2019-12-19 2019-12-19 산성가스 함유 배가스로부터 산성가스를 제거하는 배가스 정제장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190170992A KR102398277B1 (ko) 2019-12-19 2019-12-19 산성가스 함유 배가스로부터 산성가스를 제거하는 배가스 정제장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210078986A KR20210078986A (ko) 2021-06-29
KR102398277B1 true KR102398277B1 (ko) 2022-05-16

Family

ID=76626770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190170992A KR102398277B1 (ko) 2019-12-19 2019-12-19 산성가스 함유 배가스로부터 산성가스를 제거하는 배가스 정제장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102398277B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009220063A (ja) 2008-03-18 2009-10-01 Teijin Ltd 排水処理用リン吸着剤の再生方法
KR101549089B1 (ko) * 2014-11-11 2015-09-02 부산대학교 산학협력단 음이온성 금속수산화물 재생용액을 이용한 이온교환수지의 재생공정을 포함하는 산성가스의 흡수방법
KR101937801B1 (ko) 2012-12-24 2019-04-11 재단법인 포항산업과학연구원 배기가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법 및 제거 장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59206823D1 (de) * 1992-09-11 1996-08-29 New Sulzer Diesel Ag Verfahren zum Brennstoffeinspritzen bei Dieselbrennkraftmaschinen
EP1201290A4 (en) * 1999-07-19 2002-09-04 Ebara Corp METHOD AND DEVICE FOR PURIFYING ACID GAS
KR100450224B1 (ko) * 2000-08-24 2004-09-24 주식회사 포스코 코크스 오븐 가스의 황화수소 제거 방법
KR100516498B1 (ko) * 2001-12-10 2005-09-23 주식회사 포스코 안수와 ｍｄｅａ를 이용한 코크스오븐가스중의 황화수소흡수효율 향상방법
KR20180023373A (ko) * 2016-08-25 2018-03-07 경북대학교 산학협력단 산성촉매 층을 포함하는 산성가스 포집시스템 및 이를 이용한 산성가스 포집방법
KR101839225B1 (ko) 2016-09-08 2018-03-15 주식회사 포스코 코크스 오븐 가스 정제 방법 및 정제 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009220063A (ja) 2008-03-18 2009-10-01 Teijin Ltd 排水処理用リン吸着剤の再生方法
KR101937801B1 (ko) 2012-12-24 2019-04-11 재단법인 포항산업과학연구원 배기가스로부터 이산화탄소 및 황산화물을 제거하는 방법 및 제거 장치
KR101549089B1 (ko) * 2014-11-11 2015-09-02 부산대학교 산학협력단 음이온성 금속수산화물 재생용액을 이용한 이온교환수지의 재생공정을 포함하는 산성가스의 흡수방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210078986A (ko) 2021-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101140748B1 (ko) 습식 소결 연통 가스 탈황 및 탈먼지 공정
KR101839225B1 (ko) 코크스 오븐 가스 정제 방법 및 정제 장치
CA2749823C (en) Method and plant for amine emission control
CN104001403B (zh) 一种活性焦/炭烟气脱硫脱硝及回收单质硫的工艺及装置
CN101665309B (zh) 一种处理含高浓度酚氨煤气化污水的方法
GB2135900A (en) Process for the recovery of co2 from gases
JP2013108108A (ja) 直接還元鉄製造システム
WO2013073663A1 (ja) 直接還元鉄製造システム
WO2015107958A1 (ja) リクレーミング装置及び方法、ｃｏ２又はｈ２ｓ又はその双方の回収装置
JP2011177685A (ja) 浄化装置及び二酸化炭素回収システム
KR101359991B1 (ko) 암모니아수를 이용한 이산화탄소 회수장치 및 회수방법
CN109133012B (zh) 高浓度酸性气的硫磺回收工艺
CN1206735A (zh) 气体精制方法
KR102398277B1 (ko) 산성가스 함유 배가스로부터 산성가스를 제거하는 배가스 정제장치 및 방법
WO2017122478A1 (ja) Ｃｏ２回収装置及び回収方法
KR100446648B1 (ko) 냉각에 의한 코크스 가스의 정제 방법
KR20200065567A (ko) 코크스 오븐 배가스 정제 방법 및 그 장치
AU556991B2 (en) Process for the recovery of copper inhibitor in the recovery of co2 from flue gases
KR102209400B1 (ko) 코크스 오븐 가스 정제 장치 및 정제 방법
KR102148203B1 (ko) 이산화탄소 포집 공정에 있어서 흡수제의 휘발 방지 방법
CN1206038A (zh) 煤气的净化方法
CN111662754A (zh) 一种新型焦炉煤气脱硫的方法
JP6149821B2 (ja) コークス炉ガスの精製方法
JP7311777B2 (ja) コークス炉ガス処理装置およびコークス炉ガス処理方法
KR102484968B1 (ko) 코크스 오븐 가스 처리 장치 및 처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant