KR102416312B1 - Tail-gas treatment apparatus and method from Claus process - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따르면, 테일가스(tail-gas)에 함유된 황 화합물을 흡수하는 흡수제를 저장하는 제1 저장탱크; 상기 제1 저장탱크와 연결되어 상기 제1 저장탱크에서 배출되는 흡수제와 테일가스가 접촉하여 황 화합물 흡수 반응이 일어나는 흡수탑; 상기 흡수탑과 이격되어 설치되고, 상기 흡수탑에서 배출되는 테일가스를 증류하는 증류탑; 상기 흡수탑 입구측에 구비되고, 클라우스(Claus) 플랜트로부터 흡수탑으로 유입되는 테일가스에 함유된 황 화합물 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 상기 제1 저장탱크 밸브의 개도를 조절하는 제1 센서; 상기 증류탑에서 분류된 흡수제를 저장하고, 흡수제가 상기 흡수탑에 공급될 수 있도록 상기 흡수탑에 연결된 제2 저장탱크; 및 상기 흡수탑 출구측에 구비되고, 흡수탑에서 배출되는 테일가스에 함유된 황 화합물 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 상기 제2 저장탱크 밸브의 개도를 조절하는 제2 센서;를 포함하는, 클라우스 공정의 테일가스 처리 장치 및 처리방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, the first storage tank for storing the absorbent for absorbing the sulfur compound contained in the tail gas (tail-gas); an absorption tower connected to the first storage tank and in contact with the absorbent discharged from the first storage tank and the tail gas to cause a sulfur compound absorption reaction; a distillation tower installed to be spaced apart from the absorption tower and distilling the tail gas discharged from the absorption tower; The first is provided at the inlet side of the absorption tower, measures the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas flowing into the absorption tower from the Claus plant, and adjusts the opening degree of the first storage tank valve according to the measured concentration sensor; a second storage tank connected to the absorption tower to store the absorbent classified in the distillation tower, and to supply the absorbent to the absorption tower; and a second sensor provided at the outlet side of the absorption tower, measuring the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas discharged from the absorption tower, and adjusting the opening degree of the second storage tank valve according to the measured concentration; , A tail gas treatment apparatus and treatment method of the Claus process are provided.

Figure R1020200064204
Figure R1020200064204

Description

클라우스 공정의 테일가스 처리 장치 및 방법{Tail-gas treatment apparatus and method from Claus process}Tail-gas treatment apparatus and method from Claus process

본 발명은 클라우스 공정의 테일가스 처리 장치 및 방법에 대한 것으로서, 더 상세하게는 클라우스 공정에서 발생한 테일가스를 재순환시키지 않고 처리하는 기술에 대한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for treating tail gas in the Claus process, and more particularly, to a technology for treating tail gas generated in the Claus process without recycling.

일관제철소의 화성공정은 코크스 건류 과정중에 발생하는 COG (Coke Oven Gas) 안에 포함되어 있는 불순물들을 제거하는 공정이다. 불순물이 제거된 COG는 제철소 내 각 공정들의 열원으로 사용되고 있다. 불순물 정제가 잘 이루어지지 않으면 공정에서 연료로 태워지면서 대기 오염물 배출이 발생하므로 불순물 정제 효율 관리는 환경오염과 연동되어 반드시 관리가 필요하다. 특히 환경오염 물질 중에 특별하게 관리가 되고 있는 SOx는 COG에 포함되어있는 H2S의 연소반응으로 인하여 발생할 수 있다. (H2S+1.5O2 → SO2 + H2O)The chemical conversion process of an integrated steel mill is a process to remove impurities contained in COG (Coke Oven Gas) generated during the coke drying process. COG from which impurities have been removed is used as a heat source for each process in the steel mill. If the purification of impurities is not carried out well, air pollutants are emitted while being burned as fuel in the process. In particular, SOx, which is specially managed among environmental pollutants, may be generated due to the combustion reaction of H 2 S contained in COG. (H 2 S+1.5O 2 → SO 2 + H 2 O)

화성공정에서 H2S를 포집/정제하는 공정은 2가지가 있다. 첫번째로 메인 공정인 H2S/NH3 포집탑이며, 안수의 순환을 통하여 H2S를 흡수하는 공정이다. 두번째로 유황회수설비인 클라우스(Claus) 공정으로, 열원을 공급해서 H2S를 구조적으로 분해하고 SO2로 변환(Claus Furnace), 촉매 반응을 통해 SO2를 분해하는(Claus reactor) 두단계로 이루어진다. 이 중, 클라우스(Claus) 공정에서 발생한 테일가스(Tail-gas)에는 미량의 수소/이산화탄소와 함께 일부 오염물이 포함되어 있기 때문에 곧바로 굴뚝으로 배출되지 않고 화성공정에 재순환 시켜서 처리하고 있다.There are two processes for collecting/refining H 2 S in the chemical conversion process. The first is the H 2 S/NH 3 collection tower, which is the main process, and it is a process for absorbing H 2 S through the circulation of water. The second is the Claus process, which is a sulfur recovery facility. It provides a heat source to structurally decompose H 2 S, converts it to SO 2 (Claus Furnace), and decomposes SO 2 through a catalytic reaction (Claus reactor). is done Of these, tail-gas generated in the Claus process contains some contaminants along with a trace amount of hydrogen/carbon dioxide, so it is not directly discharged to the chimney, but recycled to the chemical conversion process for treatment.

그러나, 유황회수설비(Claus Plant)에서 발생한 테일가스(Tail-gas)에는 불순물 성분인 H2S 및 SO2 이 포함되어 있기 때문에 화성공정에 재순환 시킬 경우, 공정 부하가 지속해서 발생할 수 있기 때문에 이를 처리하기 위한 추가적인 공정이 필요하다. 이는 Tail-Gas Treatment Unit (TGTU, 잔류가스 처리시설)이라는 명칭으로 개발이 진행되고 있다. 이러한 TGTU를 통하여 화성 공정의 불순물을 제거하기 위한 메인 공정의 공정 부하를 줄일 수 있으므로 화성공정 조업 안정화 및 불순물 정제율 향상이 가능하다.However, since tail-gas generated from the sulfur recovery facility (Claus Plant) contains impurity components H 2 S and SO 2 , if recirculated to the chemical conversion process, a process load may be continuously generated. Additional processing is required for treatment. It is being developed under the name of Tail-Gas Treatment Unit (TGTU, residual gas treatment facility). Since the process load of the main process for removing impurities in the chemical conversion process can be reduced through such TGTU, it is possible to stabilize the chemical conversion process operation and improve the impurity purification rate.

종래 TGTU 기술은 황화수소 함유 가스에서 황화수소 농도가 변화할 시 (ex. 생산량 증가) 유동적으로 처리할 수 있는 처리 절차가 없는 문제점이 있다. 또한, 처리가 완료된 가스를 클라우스 유닛의 전반부로 재순환하거나, 화성 공정 Raw COG와 재혼합하여 처리를 하기 때문에 공정 부하가 추가적으로 발생할 수 있는 문제가 있다.The conventional TGTU technology has a problem in that there is no treatment procedure that can be flexibly treated when the hydrogen sulfide concentration in the hydrogen sulfide-containing gas is changed (eg, increased production). In addition, there is a problem that the process load may additionally occur because the processed gas is recycled to the first half of the Claus unit or re-mixed with the raw COG of the chemical conversion process.

(선행문헌 1) 특허출원번호 특1991-0022218호(Prior Document 1) Patent Application No. 1991-0022218

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 테일가스 처리 이후의 배가스를 내부에서 순환시키지 않고 별도로 처리할 수 있는 프로세스를 구축하고, 생산량의 변화에 따라서 테일가스에 포함된 황화수소(H2S) 농도가 변화할 경우 실시간 농도 측정을 통해서 유동적인 테일가스 측정 프로세스를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is to solve various problems including the above problems, and establishes a process that can separately treat the exhaust gas after tail gas treatment without circulating inside, and according to the change in production volume, An object of the present invention is to provide a flexible tail gas measurement process through real-time concentration measurement when the hydrogen sulfide (H 2 S) concentration is changed. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 관점에 따르면, 테일가스(tail-gas)에 함유된 황 화합물을 흡수하는 흡수제를 저장하는 제1 저장탱크, 상기 제1 저장탱크와 연결되어 상기 제1 저장탱크에서 배출되는 흡수제와 테일가스가 접촉하여 황 화합물 흡수 반응이 일어나는 흡수탑, 상기 흡수탑과 이격되어 설치되고, 상기 흡수탑에서 배출되는 테일가스를 증류하는 증류탑, 상기 흡수탑 입구측에 구비되고, 클라우스(Claus) 플랜트로부터 흡수탑으로 유입되는 테일가스에 함유된 황 화합물 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 상기 제1 저장탱크 밸브의 개도를 조절하는 제1 센서, 상기 증류탑에서 분류된 흡수제를 저장하고, 흡수제가 상기 흡수탑에 공급될 수 있도록 상기 흡수탑에 연결된 제2 저장탱크, 상기 흡수탑 출구측에 구비되고, 흡수탑에서 배출되는 테일가스에 함유된 황 화합물 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 상기 제2 저장탱크 밸브의 개도를 조절하는 제2 센서를 포함하는 클라우스 공정의 테일가스 처리 장치가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a first storage tank for storing an absorbent for absorbing sulfur compounds contained in tail-gas, an absorbent connected to the first storage tank and discharged from the first storage tank; An absorption tower in which a sulfur compound absorption reaction occurs by contacting the tail gas, a distillation tower installed spaced apart from the absorption tower and distilling the tail gas discharged from the absorption tower, provided at the inlet side of the absorption tower, and Claus plant A first sensor for measuring the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas flowing into the absorption tower from A second storage tank connected to the absorption tower so as to be supplied to the absorption tower, which is provided at the absorption tower outlet side, measures the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas discharged from the absorption tower, and according to the measured concentration, the There is provided an apparatus for processing tail gas in the Claus process including a second sensor for controlling an opening degree of a second storage tank valve.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 저장탱크 및 제2 저장탱크는 내부에 저장된 흡수제를 상기 흡수탑으로 공급할 수 있도록 공급 노즐을 구비할 수 있다. According to an embodiment, the first storage tank and the second storage tank may include a supply nozzle to supply the absorbent stored therein to the absorption tower.

일 실시예에 따르면, 상기 흡수탑은 황 흡수 반응이 완료된 가스가 외부로 배출되도록 구비된 배출유로 및 미반응된 가스가 상기 제2 저장탱크에서 공급되는 흡수제와 접촉하여 추가로 반응할 수 있도록 구비된 재순환 유로를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the absorption tower is provided with a discharge flow path provided to discharge the gas on which the sulfur absorption reaction is completed to the outside, and the unreacted gas to contact the absorbent supplied from the second storage tank to further react. It may include a recirculation flow path.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 센서가 측정한 농도에 따라 상기 배출유로 또는 재순환 유로를 택일하여 통과하도록 하는 유로전환 밸브를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, it may further include a flow path switching valve for selectively passing through the discharge flow path or the recirculation flow path according to the concentration measured by the second sensor.

본 발명의 다른 관점에 의하면, (a) 테일가스(tail-gas)를 흡수제와 접촉시켜 테일가스에 함유된 황 화합물을 흡수하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 배출된 가스에 함유된 황 화합물의 농도를 측정하는 단계; 및 (c) (c1) 황 화합물의 농도가 일정 농도 이상이면 상기 (a) 내지 (b) 단계를 적어도 1회 이상 반복 수행하고, (c2) 황화합물의 농도가 일정 농도 이하면 상기 가스를 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 클라우스 공정의 테일가스 처리방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) absorbing the sulfur compound contained in the tail gas by contacting the tail gas (tail-gas) with an absorbent; (b) measuring the concentration of the sulfur compound contained in the gas discharged in step (a); and (c) (c1) repeating steps (a) to (b) at least once if the concentration of the sulfur compound is above a certain concentration, and (c2) when the concentration of the sulfur compound is below a certain concentration, the gas is discharged to the outside There is provided a tail gas treatment method of the Claus process comprising; discharging.

일 실시예에 따르면, 상기 (c1) 단계는, 황 화합물 농도 측정 센서와 연동된 흡수제 저장탱크 밸브를 작동시켜 수행할 수 있다.According to an embodiment, the step (c1) may be performed by operating the absorbent storage tank valve linked with the sulfur compound concentration measuring sensor.

일 실시예에 따르면, 상기 (b) 단계는, 상기 배출 가스로부터 흡수제를 분리하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step (b) may further include separating the absorbent from the exhaust gas.

일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계는, 클라우스(Claus) 플랜트로부터 테일가스가 단계 (a)로 도입될 때 테일가스에 함유된 황 화합물의 농도를 측정하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다. According to an embodiment, the step (a) may further include a step of measuring the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas when the tail gas is introduced into step (a) from the Claus plant; have.

일 실시예에 따르면, 상기 (a) 단계는, 테일가스에 함유된 이산화탄소를 동시에 흡수하는 단계;를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the step (a) may include simultaneously absorbing carbon dioxide contained in the tail gas.

일 실시예에 따르면, 상기 (c2) 단계는, H2 및 CO2를 분리하여 제품화하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.According to an embodiment, the step (c2) may further include a step of separating and commercializing H 2 and CO 2 .

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예에 따르면, 테일가스 처리 후 배가스를 재순환시키지 않고 외부로 배출하거나 제품화하여 공정 과부화를 방지하는 효과가 있다. 또한, 변화하는 H2S 농도의 실시간 측정을 통하여 흡수제 성능 조절이 가능하고, 센서 및 밸브 연동을 통해 흡수제 배출/충진이 자동으로 처리될 수 있다. According to the embodiment of the present invention made as described above, there is an effect of preventing process overload by discharging or commercializing the exhaust gas to the outside without recirculating the exhaust gas after the tail gas treatment. In addition, it is possible to adjust the absorbent performance through real-time measurement of the changing H 2 S concentration, and the absorbent discharge/filling can be automatically processed through interlocking the sensor and the valve.

물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우스 공정의 테일가스 처리 장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우스 공정의 테일가스 처리 방법을 나타내는 자동화 시스템이다.1 is a schematic diagram for explaining a tail gas processing apparatus of a Claus process according to an embodiment of the present invention.
2 is an automated system showing a tail gas treatment method of the Claus process according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, in the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우스 공정의 테일가스 처리 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a tail gas processing apparatus of a Claus process according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 클라우스 공정의 테일가스 처리 장치는, 클라우스(Claus) 플랜트로부터 유입되는 테일가스(tail-gas)(A)에 함유된 황 화합물을 흡수하는 흡수제를 저장하는 제1 저장탱크(1), 제1 저장탱크(1)와 연결되어 제1 저장탱크(1)에서 배출되는 흡수제와 테일가스가 접촉하여 황 화합물 흡수 반응이 일어나는 흡수탑(10), 흡수탑(10)과 이격되어 설치되고, 흡수탑(10)에서 배출되는 테일가스를 증류하는 증류탑(20), 흡수탑(10) 입구측에 구비되고, 클라우스(Claus) 플랜트로부터 흡수탑(10)으로 유입되는 테일가스에 함유된 황 화합물 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 제1 저장탱크 밸브(12)를 조절하는 제1 센서(11), 증류탑(20)에서 분류된 흡수제를 저장하고, 흡수제가 흡수탑(10)에 공급될 수 있도록 흡수탑(10)에 연결된 제2 저장탱크(2), 흡수탑(10) 출구측에 구비되고, 흡수탑(10)에서 배출되는 테일가스에 함유된 황 화합물 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 제2 저장탱크 밸브(22)의 개도를 조절하는 제2 센서(21)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the tail gas treatment apparatus of the Claus process of the present invention stores an absorbent that absorbs sulfur compounds contained in tail-gas (A) introduced from the Claus plant. 1 storage tank (1), absorption tower (10), absorption tower (10) in which a sulfur compound absorption reaction occurs by contacting the tail gas with the absorbent discharged from the first storage tank (1) connected to the first storage tank (1) ) and installed spaced apart from the distillation column 20 for distilling the tail gas discharged from the absorption tower 10, which is provided at the inlet side of the absorption tower 10, and is introduced into the absorption tower 10 from the Claus plant The first sensor 11 that measures the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas and controls the first storage tank valve 12 according to the measured concentration, stores the classified absorbent in the distillation column 20, and absorbs the absorbent A second storage tank 2 connected to the absorption tower 10 so as to be supplied to the tower 10, provided at the exit side of the absorption tower 10, and a sulfur compound contained in the tail gas discharged from the absorption tower 10 and a second sensor 21 for measuring the concentration and adjusting the opening degree of the second storage tank valve 22 according to the measured concentration.

상기 구성에 있어서, 제1 저장탱크(1) 및 제2 저장탱크(2)는 각각 배관을 통해 흡수탑(10)으로 연통되어 이루어지며, 연통된 배관 중 어느 곳에는 저장탱크 내부에 저장된 흡수제를 흡수탑(10)으로 공급할 수 있도록 공급 노즐이 설치될 수 있다. 제1 저장탱크(1)는 흡수제 원액을 상시 공급할 수 있는 구성으로서, 흡수제의 흡수 성능이 정상 범위인 경우 제1 저장탱크(1)에 저장된 흡수제만이 테일가스 내 H2S 흡수를 위해 흡수탑으로 공급된다. 제1 저장탱크(1)는 제1 센서(11)를 통해 테일가스 내 H2S 농도 변화를 감지하여 상황에 따라 제2 저장탱크(2)에 흡수제 원액을 투입할 수 있다. 제2 저장탱크(2)는 장치 내부를 순환하는 흡수제를 저장하는 구성으로서, 흡수제의 내부 순환 및 반복 사용으로 열화가 발생한 경우 배수(drain) 처리함으로써 성능 저하를 막을 수 있다. 예를 들어, 잔여 가스(Clean Tail-gas)(B) 내 H2S 농도가 기준 농도(0.19%) 이상 시 배수(drain) 처리할 수 있다.In the above configuration, the first storage tank 1 and the second storage tank 2 communicate with the absorption tower 10 through a pipe, respectively, and the absorbent stored in the storage tank is disposed in any of the communicating pipes. A supply nozzle may be installed to supply to the absorption tower 10 . The first storage tank 1 is a configuration that can supply the undiluted absorbent solution at all times. When the absorption performance of the absorbent is within the normal range, only the absorbent stored in the first storage tank 1 is the absorption tower for absorbing H 2 S in the tail gas. is supplied with The first storage tank 1 may detect a change in the concentration of H 2 S in the tail gas through the first sensor 11 and inject the absorbent stock solution into the second storage tank 2 according to circumstances. The second storage tank 2 is a configuration for storing the absorbent circulating inside the device, and when deterioration occurs due to internal circulation and repeated use of the absorbent, the performance degradation can be prevented by treating the drain. For example, when the H 2 S concentration in the residual gas (Clean Tail-gas) (B) is equal to or greater than the reference concentration (0.19%), a drain treatment may be performed.

흡수제로는 일반적으로 액체 아민 흡수제를 사용할 수 있으며, 가스 혼합물로부터 H2S를 제거하는데 효과적이기만 하면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 1종 이상의 단순 아민(예를 들면, 모노에탄올아민(MEA), 디에탄올아민(DEA), 메틸디에탄올아민(MDEA), 트리에탄올아민(TEA) 및 이의 이성질체, 또는 2-(2-아미노에톡시)에탄올)을 사용할 수 있다. 상기 흡수제는 H2S 및 가능하게는 다른 산 가스 오염물을 제거하고, 이에 따라 유동되는 테일가스 내의 잔존 황 원소가 회수될 수 있다. The absorbent may generally be a liquid amine absorbent, and is not particularly limited as long as it is effective in removing H 2 S from the gas mixture. For example, one or more simple amines (eg, monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), methyldiethanolamine (MDEA), triethanolamine (TEA) and an isomer thereof, or 2-(2) -aminoethoxy)ethanol) can be used. The absorbent removes H 2 S and possibly other acid gas contaminants, so that residual elemental sulfur in the flowing tailgas can be recovered.

코크스 생산량의 증가에 따라서 H2S 농도가 증가할 경우, 흡수제 부족 및 열화 현상으로 인해 흡수 성능이 떨어지기 때문에 제1 센서(11) 및 제2 센서(21)가 실시간으로 농도를 계측하여, 상황에 적합하도록 센서와 밸브, 저장탱크를 연동하여 제어할 수 있다. 제1 센서(11)는, 클라우스(Claus) 플랜트로부터 흡수탑으로 유입되는 테일가스(A)의 농도를 측정하고, 내부에 마련된 제어부에 설정된 수치에 따라 제1 저장탱크 밸브(12)의 구동수단을 제어하게 된다. 제2 센서(21)은 흡수탑에서 배출되는 테일가스의 농도를 측정하고, 내부에 마련된 제어부에 설정된 수치에 따라 제2 저장탱크 밸브(22)의 구동수단을 제어하게 된다. 밸브(12, 22)는, 배관 내의 가스의 유량을 용이하게 조절할 수 있도록 한 통상의 압력 조절밸브에 전동수단을 장착하여 상기 제어부의 전기신호에 따라 자동으로 개도조절이 가능하도록 이루어진 자동제어 컨트롤 밸브가 채용될 수 있다.When the H 2 S concentration increases with the increase in coke production, the first sensor 11 and the second sensor 21 measure the concentration in real time because the absorption performance decreases due to the shortage and deterioration of the absorbent. It can be controlled by interlocking sensors, valves, and storage tanks to suit The first sensor 11 measures the concentration of the tail gas (A) flowing into the absorption tower from the Claus plant, and drives the first storage tank valve 12 according to the numerical value set in the control unit provided therein. will control The second sensor 21 measures the concentration of the tail gas discharged from the absorption tower, and controls the driving means of the second storage tank valve 22 according to a value set in a control unit provided therein. The valves 12 and 22 are automatic control valves configured to automatically adjust the opening degree according to an electric signal from the control unit by mounting an electric means to a normal pressure control valve that allows the flow rate of gas in the pipe to be easily adjusted. can be employed.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우스 공정의 테일가스를 자동으로 처리하는 프로세스를 나타내는 예시이다.Figure 2 is an example showing a process for automatically processing the tail gas of the Claus process according to an embodiment of the present invention.

도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 센서(11)는, 유입되는 테일가스(A)의 농도를 감지하여 테일가스 내 H2S 농도가 1.8%를 넘으면 제2 저장탱크(2)에 흡수제 원액을 공급할 수 있다. 제2 센서(21)는 흡수탑(10)에서 반응이 진행된 후 배출되는 테일가스에 함유된 황 화합물의 농도를 측정하여 H2S 농도가 0.19%를 넘으면 제2 저장탱크 밸브(22)를 열어 흡수제가 공급될 수 있도록 한다. 또한, 열화 현상으로 인해 흡수제의 성능이 떨어졌다고 판단하여 흡수제를 배수(drain)처리한다. 이에 따라, 미반응된 가스가 제2 저장탱크(2)에서 공급되는 흡수제와 접촉하여 추가로 반응하게 되고, 제2 센서(21)가 측정한 H2S 농도값이 0.19% 이하에 해당하면 제2 저장탱크 밸브(22)를 닫고 테일가스를 외부로 배출하게 된다. 이와 같이 2기의 흡수제 저장탱크를 운영함으로써 흡수제의 효율이 향상되고 흡수 성능이 일정하게 유지될 수 있다. 또한, 흡수제를 배출하고 충진하는 일련의 과정이 자동화되어 작업성이 향상될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the first sensor 11 detects the concentration of the incoming tail gas (A), and when the H 2 S concentration in the tail gas exceeds 1.8%, the absorbent stock solution is added to the second storage tank (2). can supply The second sensor 21 measures the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas discharged after the reaction in the absorption tower 10 is performed. When the H 2 S concentration exceeds 0.19%, the second storage tank valve 22 is opened. Allow the absorbent to be supplied. In addition, it is judged that the performance of the absorbent has deteriorated due to deterioration, and the absorbent is drained. Accordingly, the unreacted gas comes into contact with the absorbent supplied from the second storage tank 2 and further reacts, and when the H 2 S concentration value measured by the second sensor 21 is 0.19% or less, the second 2 Close the storage tank valve 22 to discharge the tail gas to the outside. By operating the two absorbent storage tanks in this way, the efficiency of the absorbent can be improved and the absorption performance can be kept constant. In addition, a series of processes of discharging and filling the absorbent may be automated, thereby improving workability.

흡수탑(10)은 황 흡수 반응이 완료된 가스가 외부로 배출되도록 구비된 배출유로 및 미반응된 가스가 상기 제2 저장탱크에서 공급되는 흡수제와 접촉하여 추가로 반응할 수 있도록 구비된 재순환 유로를 포함할 수 있다. 이 때, 제2 센서(21)가 측정한 농도에 따라 상기 배출유로 또는 재순환 유로를 택일하여 통과하도록 하는 유로전환 밸브를 더 포함할 수 있다. 상기 배출유로는 잔여 가스 (Clean Tail-gas : 대부분 N2로 구성) (B) 및 불순물이 제거된 테일가스(Treated Tail-gas)(C)가 배출되는 통로일 수 있다. 불순물이 제거된 테일가스(Treated Tail-gas)(C)는 H2 Membrane 및 CO2 분리 촉매 반응기를 거쳐 제품화가 가능할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 잔여 가스를 화성 메인 공정에 재순환하지 않고 별도 처리를 통하여 외부 스택에 배출하고 H2/CO2 제품화 처리가 가능한 효과가 있다.The absorption tower 10 includes a discharge flow path provided to discharge the sulfur absorption reaction to the outside and a recirculation flow path provided so that unreacted gas can further react by contacting the absorbent supplied from the second storage tank. may include In this case, the second sensor 21 may further include a flow path switching valve for selectively passing the discharge flow path or the recirculation flow path according to the measured concentration. The discharge passage may be a passage through which residual gas (Clean Tail-gas: mostly composed of N 2 ) (B) and impurities removed tail gas (Treated Tail-gas) (C) are discharged. The tail gas (Treated Tail-gas) (C) from which impurities are removed may be commercialized through a H 2 Membrane and CO 2 separation catalyst reactor. As such, according to the embodiment of the present invention, the residual gas is discharged to the external stack through a separate treatment without recirculating the residual gas to the Hwaseong main process, and H 2 /CO 2 There is an effect that a productization process is possible.

증류탑(20)으로부터의 흡수제 용액 회수 라인에는 리보일러(reboiler)(71)가 구비되어 있으며, 리보일러(71)의 도움으로 흡수탑(10)으로부터의 저온 냉매는 증류탑(20)으로부터의 고온 용매에 의해 예열된다. 컨덴서(52)는 내부에 튜브 번들(Tube Bundle)이 형성되고, 튜브로 인입된 테일가스는 튜브를 통과하는 과정에서 냉각수와 열교환되어 약 135℃로 냉각 응축되어 회수 처리된다. 컨덴서(52) 하부에 설치되는 액분리기(Accumulator)(61)는 컨덴서(52)에서 응축된 액이 흘러들어오는 일종의 Buffer Drum 기능을 가진다. 액분리기(61)는 응축액의 일부를 증류탑(20)으로 환류(Reflux)시키고, 나머지는 Distillate Product로 불순물이 제거된 테일가스(Treated Tail-gas)(C)로서 외부로 배출된다. 증류탑(20) 하단부에서 발생한 흡수액의 온도 회수를 통한 열 에너지 회수를 위해 열교환기(41)이 설치된다. 또한, 흡수탑(10)에서 사용된 흡수제 및 H2S/CO2 린 솔벤트(lean solvent)가 열교환기(41)를 거쳐 증류탑(20)으로 유입되어 장치 내부를 순환할 수 있다.The absorbent solution recovery line from the distillation column 20 is equipped with a reboiler 71 , and with the help of the reboiler 71 , the low-temperature refrigerant from the absorption tower 10 is transferred to the high-temperature solvent from the distillation tower 20 . preheated by In the condenser 52, a tube bundle is formed therein, and the tail gas introduced into the tube is heat-exchanged with cooling water while passing through the tube, is cooled and condensed to about 135° C., and is recovered. The liquid separator 61 installed under the condenser 52 has a kind of buffer drum function in which the liquid condensed in the condenser 52 flows. The liquid separator 61 refluxes a portion of the condensate to the distillation column 20, and the remainder is discharged to the outside as a distillate product, as treated tail-gas (C). A heat exchanger 41 is installed to recover thermal energy through temperature recovery of the absorption liquid generated at the lower end of the distillation column 20 . In addition, the absorbent and H 2 S/CO 2 lean solvent used in the absorption tower 10 may be introduced into the distillation tower 20 through the heat exchanger 41 to circulate inside the apparatus.

본 발명의 다른 관점에 의하면, (a) 테일가스(tail-gas)를 흡수제와 접촉시켜 테일가스에 함유된 황 화합물을 흡수하는 단계; (b) 상기 (a) 단계에서 배출된 가스에 함유된 황 화합물의 농도를 측정하는 단계; 및 (c) (c1) 황 화합물의 농도가 일정 농도 이상이면 상기 (a) 내지 (b) 단계를 적어도 1회 이상 반복 수행하고, (c2) 황화합물의 농도가 일정 농도 이하면 상기 가스를 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 클라우스 공정의 테일가스 처리방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) absorbing the sulfur compound contained in the tail gas by contacting the tail gas (tail-gas) with an absorbent; (b) measuring the concentration of the sulfur compound contained in the gas discharged in step (a); and (c) (c1) repeating steps (a) to (b) at least once if the concentration of the sulfur compound is above a certain concentration, and (c2) when the concentration of the sulfur compound is below a certain concentration, the gas is discharged to the outside There is provided a tail gas treatment method of the Claus process comprising; discharging.

앞서 기재된 흡수제는 테일가스로부터 H2S와 같은 하나 이상의 기체상 산성 성분을 제거하는데 높은 선택도를 나타내고, 재생 후에도 높은 선택도 및 적재용량을 유지할 수 있다. 바람직하게는, H2S 및 CO2를 동시에 흡수할 수 있다.상기 흡수제는 아미노 화합물이 용매에 용해된 용액 상태로 사용할 수 있다.The absorbent described above exhibits high selectivity in removing one or more gaseous acidic components such as H 2 S from the tail gas, and is capable of maintaining high selectivity and loading capacity even after regeneration. Preferably, H 2 S and CO 2 can be simultaneously absorbed. The absorbent may be used in a solution state in which an amino compound is dissolved in a solvent.

테일가스에 함유된 황 화합물의 농도 측정은 흡수탑 IN/OUT 부분에 설치된 H2S 센서를 통하여 이루어질 수 있다. 이를 통해, 클라우스(Claus) 플랜트로부터 테일가스가 단계 (a)로 도입될 때 테일가스에 함유된 황 화합물의 농도를 측정할 수 있다. The concentration of the sulfur compound contained in the tail gas may be measured through the H 2 S sensor installed in the IN/OUT part of the absorption tower. Through this, it is possible to measure the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas when the tail gas is introduced into step (a) from the Claus plant.

상기 (b) 단계는, 상기 배출 가스로부터 흡수제를 분리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 기체상 혼합물을 흡수제 용액과 접촉시키면 용액은 H2S로 포화되거나 부분적으로 포화되고, 용액은 흡수제로 다시 재순환될 수 있도록 적어도 부분적으로 재생될 수 있다.Step (b) may further include separating the absorbent from the exhaust gas. Contacting the gaseous mixture with the absorbent solution causes the solution to be saturated or partially saturated with H 2 S, and the solution can be at least partially regenerated so that it can be recycled back to the absorbent.

상기 (c1) 단계는, 황 화합물 농도 측정 센서와 연동된 흡수제 저장탱크 밸브를 작동시켜 수행할 수 있다. 상기 (c2) 단계는, H2 및 CO2를 분리하여 제품화하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다. The step (c1) may be performed by operating the absorbent storage tank valve interlocked with the sulfur compound concentration measurement sensor. The step (c2) may further include a step of separating and commercializing H 2 and CO 2 .

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따르면, 테일가스(Tail-gas)가 처리 공정(TGTU)으로 투입되면 흡수되는 H2S 농도를 실시간으로 분석하고 조업 상황에 맞도록 흡수제(Solvent)를 조절해주어 생산량이 증가할 시, 높아지는 H2S 농도에 따라서 유동적으로 조업을 운영할 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, when the tail gas (Tail-gas) is input to the treatment process (TGTU), the absorbed H 2 S concentration is analyzed in real time and the absorbent is adjusted to suit the operation situation. When the production is increased, the operation can be flexibly operated according to the increasing H 2 S concentration.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

(A) : 클라우스(Claus) 플랜트로부터 유입되는 테일가스
(B) : 잔여가스(Clean Tail-gas)
(C) : 불순물이 제거된 테일가스(Treated Tail-gas)
1 : 제1 저장탱크
2 : 제2 저장탱크
10 : 흡수탑
11 : 제1 센서
12 : 제1 저장탱크 밸브
20 : 증류탑
21 : 제2 센서
22 : 제2 저장탱크 밸브
31, 32, 33 : 펌프
41 : 열교환기
51 : 냉각기
52 : 컨덴서
61 : 액분리기
71 : 리보일러(A): Tail gas flowing from the Claus plant
(B): Residual gas (Clean Tail-gas)
(C): Treated tail-gas from which impurities are removed
1: first storage tank
2: second storage tank
10: absorption tower
11: first sensor
12: first storage tank valve
20: distillation column
21: second sensor
22: second storage tank valve
31, 32, 33: pump
41: heat exchanger
51: cooler
52: condenser
61: liquid separator
71: reboiler

Claims (10)

테일가스(tail-gas)에 함유된 황 화합물을 흡수하는 흡수제를 저장하는 제1 저장탱크;
상기 제1 저장탱크와 연결되어 상기 제1 저장탱크에서 배출되는 흡수제와 테일가스가 접촉하여 황 화합물 흡수 반응이 일어나는 흡수탑;
상기 흡수탑과 이격되어 설치되고, 상기 흡수탑에서 배출되는 테일가스를 증류하는 증류탑;
상기 흡수탑 입구측에 구비되고, 클라우스(Claus) 플랜트로부터 흡수탑으로 유입되는 테일가스에 함유된 황 화합물 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 상기 제1 저장탱크 밸브의 개도를 조절하는 제1 센서;
상기 증류탑에서 분류된 흡수제를 저장하고, 흡수제가 상기 흡수탑에 공급될 수 있도록 상기 흡수탑에 연결된 제2 저장탱크; 및
상기 흡수탑 출구측에 구비되고, 흡수탑에서 배출되는 테일가스에 함유된 황 화합물 농도를 측정하고, 측정된 농도에 따라 상기 제2 저장탱크 밸브의 개도를 조절하는 제2 센서;를 포함하되,
상기 증류탑은
상기 테일가스를 증류하여 상기 흡수제를 분리하도록 마련되고,
상기 분리된 흡수제는 상기 제2 저장탱크를 통해 상기 흡수탑으로 공급되는,
클라우스 공정의 테일가스 처리 장치.a first storage tank for storing an absorbent for absorbing sulfur compounds contained in tail-gas;
an absorption tower connected to the first storage tank and in contact with the absorbent discharged from the first storage tank and the tail gas to cause a sulfur compound absorption reaction;
a distillation tower installed to be spaced apart from the absorption tower and distilling the tail gas discharged from the absorption tower;
The first is provided at the inlet side of the absorption tower, measures the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas flowing into the absorption tower from the Claus plant, and adjusts the opening degree of the first storage tank valve according to the measured concentration sensor;
a second storage tank connected to the absorption tower to store the absorbent classified in the distillation tower, and to supply the absorbent to the absorption tower; and
A second sensor provided at the outlet side of the absorption tower, measuring the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas discharged from the absorption tower, and adjusting the opening degree of the second storage tank valve according to the measured concentration;
The distillation column is
It is provided to separate the absorbent by distilling the tail gas,
The separated absorbent is supplied to the absorption tower through the second storage tank,
Tail gas treatment unit of Claus process. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 저장탱크 및 제2 저장탱크는 내부에 저장된 흡수제를 상기 흡수탑으로 공급할 수 있도록 공급 노즐을 구비하는,
클라우스 공정의 테일가스 처리 장치.The method of claim 1,
The first storage tank and the second storage tank are provided with a supply nozzle to supply the absorbent stored therein to the absorption tower,
Tail gas treatment unit of Claus process. 제 1 항에 있어서,
상기 흡수탑은,
황 흡수 반응이 완료된 가스가 외부로 배출되도록 구비된 배출유로; 및
미반응된 가스가 상기 제2 저장탱크에서 공급되는 흡수제와 접촉하여 추가로 반응할 수 있도록 구비된 재순환 유로;를 포함하는,
클라우스 공정의 테일가스 처리 장치.The method of claim 1,
The absorption tower is
a discharge passage provided to discharge the sulfur absorption reaction to the outside; and
Containing, including;
Tail gas treatment unit of Claus process. 제 3 항에 있어서,
상기 제2 센서가 측정한 농도에 따라 상기 배출유로 또는 재순환 유로를 택일하여 통과하도록 하는 유로전환 밸브를 더 포함하는,
클라우스 공정의 테일가스 처리 장치.4. The method of claim 3,
Further comprising a flow path switching valve for selectively passing through the discharge flow path or the recirculation flow path according to the concentration measured by the second sensor,
Tail gas treatment unit of Claus process. (a) 테일가스(tail-gas)를 흡수제와 접촉시켜 테일가스에 함유된 황 화합물을 흡수하는 단계;
(b) 상기 (a) 단계에서 배출된 가스에 함유된 황 화합물의 농도를 측정하는 단계; 및
(c) (c1) 황 화합물의 농도가 일정 농도 이상이면 상기 (a) 내지 (b) 단계를 적어도 1회 이상 반복 수행하고, (c2) 황화합물의 농도가 일정 농도 이하면 상기 가스를 외부로 배출하는 단계;를 포함하되,
상기 (b) 단계는,
상기 배출 가스를 증류하여 상기 배출가스로부터 흡수제를 분리하는 단계;를 추가로 포함하는,
클라우스 공정의 테일가스 처리방법.(a) contacting the tail gas with an absorbent to absorb the sulfur compound contained in the tail gas;
(b) measuring the concentration of the sulfur compound contained in the gas discharged in step (a); and
(c) (c1) repeating steps (a) to (b) at least once if the concentration of the sulfur compound is greater than or equal to a certain concentration, and (c2) when the concentration of the sulfur compound is less than a certain concentration, the gas is discharged to the outside including;
The step (b) is,
Separating the absorbent from the exhaust gas by distilling the exhaust gas; further comprising,
Tail gas treatment method of Claus process. 제 5 항에 있어서,
상기 (c1) 단계는,
황 화합물 농도 측정 센서와 연동된 흡수제 저장탱크 밸브를 작동시켜 수행하는,
클라우스 공정의 테일가스 처리방법.6. The method of claim 5,
The step (c1) is,
It is performed by operating the absorbent storage tank valve linked to the sulfur compound concentration sensor,
Tail gas treatment method of Claus process. 삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
클라우스(Claus) 플랜트로부터 테일가스가 단계 (a)로 도입될 때 테일가스에 함유된 황 화합물의 농도를 측정하는 단계;를 추가로 포함하는,
클라우스 공정의 테일가스 처리방법.6. The method of claim 5,
The step (a) is,
Further comprising; measuring the concentration of sulfur compounds contained in the tail gas when the tail gas from the Claus plant is introduced into step (a);
Tail gas treatment method of Claus process. 제 5 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
테일가스에 함유된 이산화탄소를 동시에 흡수하는 단계;를 포함하는,
클라우스 공정의 테일가스 처리방법.6. The method of claim 5,
The step (a) is,
Including; simultaneously absorbing carbon dioxide contained in the tail gas;
Tail gas treatment method of Claus process. 제 9 항에 있어서,
상기 (c2) 단계는,
H2 및 CO2를 분리하여 제품화하는 단계;를 추가로 포함하는,
클라우스 공정의 테일가스 처리방법.10. The method of claim 9,
The step (c2) is,
H 2 and CO 2 to separate and commercialize; further comprising,
Tail gas treatment method of Claus process.
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