KR102646015B1 - 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 사워 가스와 3가 철킬레이트가 반응하는 반응부; 상기 반응부에서 배출된 2가 철킬레이트 수용액을 공기와 반응시켜 3가 철킬레이트를 재생시키는 재생조; 상기 재생조에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액이 저장되는 저장부; 및 상기 저장부에 저장된 3가 철킬레이트 수용액을 상기 반응부로 재공급하는 공급부;를 포함하며, 상기 재생조는, 상기 2가 철킬레이트 수용액과 상기 공기의 접촉률 및 접촉 시간이 증가되도록, 상기 2가 철킬레이트 수용액의 체류시간을 증가시키는 유로 형성부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치{Hydrogen sulfide separation device using baffle-type regeneration tank}
본 발명은 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치에 관한 것으로서, 상세하게는, 황화수소 제거 공정에서 사용되는 3가 철킬레이트(Iron Chelate)를 재활용할 수 있도록 구성된 베플형 재생조를 이용한 H2S 분리장치에 관한 것이다.
코크스에서 수소를 얻기 위해서는, 고체화된 코크스를 분쇄하여 가스화하는 공정이 요구되는데 이 공정에서 사워 가스(Sour gas)가 발생되기 때문에, 사워 가스에 포함된 황화수소(H2S)를 필수적으로 제거하는 공정이 추가적으로 요구된다.
참고로, 상기 황화수소는, 잘 알려진 바와 같이, 대기오염을 유발하여 인체에 안좋은 영향을 줄 뿐만 아니라, 수소를 얻는 공정에서 사용되는 촉매활성도 저해한다.
한편, 사워 가스에 포함된 황화수소를 제거하는 공정의 예로, 3가 철킬레이트(Iron Chelate)를 촉매제로 사용하는 방식이 있다.
3가 철킬레이트는, 반응기 내에서 사워 가스에 포함된 황화수소를 제거하기 위하여 사용되며, 화학식에 나타난 바와 같이 황화수소와 반응하여 2가 철킬레이트로 변환된다.
Absorption Reaction : H2S + 2Fe+++ = S + 2Fe++ + 2H+
한편, 반응기에서 촉매제로 사용된 3가 철킬레이트는 고가이기 때문에, 반응기에서 분리된 2가 철킬레이트를 이용하여 상기 3가 철킬레이트를 재생할 필요성이 있다.
따라서, 반응기에서 분리된 2가 철킬레이트는 재생조로 전달되며, 아래의 화학식에 나타난 바와 같이 공기(Air)와 반응하여 3가 철킬레이트로 변환될 수 있다.
Regeneration Reaction: 2Fe++ + 2H+ + 1/2O2 = H2O + 2Fe+++
그리고, 재생된 3가 철킬레이트에 포함된 황은 sulfur sludge filter에서 분리되어 제거될 수 있고, 황이 제거된 3가 철킬레이트는 촉매 공급 탱크에 저장된 후 필요시에 상기 반응기로 재공급되어 사용될 수 있다.
하지만, 기존의 재생조(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이 호퍼 형태를 가지기 때문에, 천장 일측에서부터 공급되는 촉매용액과 바닥면에서부터 주입되는 공기 간의 접촉률 및 접촉시간이 현저히 낮아, 결국, 3가 철킬레이트의 재생효율이 떨어지는 문제점이 있다.
재생조에서 촉매용액과 산소간의 미반응률이 높을 경우, 미처 재생되지 못한 촉매제가 반응기로 재공급되기 때문에, 반응기에서 황화수소를 제거 효율을 떨어뜨리게 된다. 따라서, 2가 철킬레이트를 3가 철킬레이트로 재생시킬 때, 산소와 촉매용액간의 접촉률 및 접촉시간을 높이도록 하여 3가 철킬레이트의 재생효율을 높이는 것이 매우 중요하다.
본 출원인은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명을 제안하게 되었으며, 이와 관련된 선행기술문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-2313690호의 "수소생산을 위한 석유코크스 합성가스와 공정 중 흡수제의 소모량이 낮고 접촉효율이 증가된 고농도 황화수소 제거장치"가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 2가 철킬레이트 수용액과 산소 간의 접촉률 및 접촉 시간을 증대시키는 베플형 재생조를 제공하여 3가 철킬레이트의 재생효율을 높일 수 있는 황화수소 분리장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 사워 가스와 3가 철킬레이트가 반응하는 반응부; 상기 반응부에서 배출된 2가 철킬레이트 수용액을 공기와 반응시켜 3가 철킬레이트를 재생시키는 재생조; 상기 재생조에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액이 저장되는 저장부; 및 상기 저장부에 저장된 3가 철킬레이트 수용액을 상기 반응부로 재공급하는 공급부;를 포함하며, 상기 재생조는, 상기 2가 철킬레이트 수용액과 상기 공기의 접촉률 및 접촉 시간이 증가되도록, 상기 2가 철킬레이트 수용액의 체류시간을 증가시키는 유로 형성부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유로 형성부는, 상기 재생조의 내부공간에서 상기 2가 철킬레이트 수용액의 유동 방향이 전환될 수 있도록 하는 유로를 구획 형성할 수 있다.
또한, 상기 유로는, 상기 재생조의 내부공간으로 유입된 상기 2가 철킬레이트 수용액이 상승 또는 하강을 순차적으로 반복하면서 유동될 수 있도록, 지그재그 형태로 형성될 수 있다.
또한, 상기 유로 형성부는, 상기 재생조의 내측 바닥면에 마련되는 제1베플; 및 상기 재생조의 내측 천장면에 마련되는 제2베플;을 포함하며, 상기 제1베플과 상기 제2베플은 순차대로 서로 소정 간격을 두고서 상기 재생조에 다수개로 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1베플의 하단은 상기 재생조의 바닥면과 연결되고, 그 상단은 상기 재생조의 천장면을 향하여 연장되되 상기 천장면과 소정 간격을 두고서 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2베플의 상단은 상기 재생조의 천장면과 연결되고, 그 하단은 상기 재생조의 바닥면을 항햐여 연장되되 상기 바닥면과 소정 간격을 두고서 배치될 수 있다.
또한, 상기 반응부는 다수개로 반응관을 포함하며, 상기 다수개의 반응관에서 각각 생성되는 상기 2가 철킬레이트 수용액은 상기 재생조로 공급될 수 있다.
또한, 상기 재생조는, 상기 다수개의 반응관에서 각각 생성된 상기 2가 철킬레이트 수용액을 상기 재생조의 내부공간으로 각각 주입하는 다수개의 주입구와, 상기 내부공간에서 재생된 상기 3가 철킬레이트 수용액을 상기 내부공간의 외부로 배출시키는 배출구를 포함하며, 상기 다수개의 주입구는 상기 재생조의 일측면 상부 또는 천장면에 마련되고, 상기 배출구는 상기 재생조의 타측면 상부에 마련될 수 있다.
또한, 상기 재생조의 내부공간에 형성되는 유로는, 상기 주입구를 통하여 수직하향으로 배출되는 상기 2가 철킬레이트 수용액이 저장되며, 상기 재생조의 일측벽과 상기 일측벽과 가장 근접하게 배치된 하나의 상기 제1베플에 의해 구획되는 제1공간; 상기 제1공간과 연통 가능하게 연결되며, 상기 재생조의 일측벽과 가장 근접하게 배치된 하나의 제1베플과 상기 재생조의 타측벽과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 제1베플에 의해 구획되는 제2공간; 및 상기 제2공간과 연통 가능하게 연결되며, 상기 재생조의 타측벽과 상기 타측벽과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 상기 제1베플에 의해 구획되는 제3공간;을 포함하며, 상기 제2공간은, 상기 일측벽과 가장 근접하게 배치된 하나의 상기 제1베플과 상기 타측벽과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 상기 제1베플 사이에 배치된 상기 제2베플에 의해 다수개로 구획 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 다수개의 주입구를 통하여 상기 재생조의 내부공간으로 주입되는 상기 2가 철킬레이트 수용액은, 상기 제1공간에 우선적으로 채워진 뒤 상기 재생조의 일측벽과 가장 근접하게 배치되는 상기 제1베플의 상단을 경유하여 상기 제2공간으로 유동되고, 상기 제2공간으로 유동되어 상기 제2공간에 채워진 상기 2가 철킬레이트 수용액은 상기 재생조의 타측벽과 가장 근접하게 배치되는 상기 제1베플의 상단을 경유하여 상기 제3공간으로 유동될 수 있다.
또한, 상기 재생조의 바닥면에는 상기 재생조의 내부공간으로 공기를 토출하는 다수개의 노즐이 마련되며, 상기 노즐은, 상기 제1공간과 상기 제2공간 및 상기 제3공간에 각각 공기를 토출할 수 있도록, 상기 제1공간과 상기 제2공간 및 상기 제3공간과 대응되는 상기 재생조의 바닥면에 마련될 수 있다.
또한, 상기 2가 철킬레이트 수용액이 상기 제2공간에 체류되는 시간은 상기 제1공간 또는 상기 제3공간에 체류되는 시간보다 긴 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반응부로 공급되는 사워 가스량을 기초로하여 상기 3가 철킬레이트 수용액의 사용량을 산출하는 사용량 산출부; 및 상기 사용량 산출부에서 산출된 상기 3가 철킬레이트 수용액의 사용량과 상기 재생조에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액의 재생량을 기초로하여 상기 저장부에서 상기 다수개의 반응관으로 공급되는 상기 3차 철킬레이트 수용액의 공급량을 산출하는 공급량 산출부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치는, 재생조의 내부공간에서 2가 철킬레이트의 수용액과 공기와의 접촉률 및 접촉 시간을 증가시키는 구조를 제공하므로, 3가 철킬레이트 수용액의 재생률을 높여 황화수소를 분리하는데 소비되는 비용을 절감할 수 있도록 하고, 더불어, 공기와 미반응된 2가 철킬레이트 수용액량을 줄여 기존의 황 분리를 위애 사용되었던 침전조를 생략 가능하도록 한다.
도 1은 종래의 재생조 구조를 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생조를 측면에서 바라본 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 재생조의 내부공간에서 2가 철킬레이트 수용액이 유동되는 모습을 보여주는 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치가 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치의 구성을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재생조를 측면에서 바라본 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 재생조의 내부공간에서 2가 철킬레이트 수용액이 유동되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치(100)는, 사워 가스와 3가 철킬레이트가 반응하는 반응부(200); 상기 반응부(200)에서 배출된 2가 철킬레이트 수용액을 공기와 반응시켜 3가 철킬레이트를 재생시키는 재생조(300); 상기 재생조(300)에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액이 저장되는 저장부(400); 및 상기 저장부(400)에 저장된 3가 철킬레이트 수용액을 상기 반응부(200)로 재공급하는 공급부(500);를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 반응부(200)는, 도 2에 도시된 바와 같이, U자 형태의 반응관(210)을 포함할 수 있다.
상기 반응관(210)의 상단 일측으로 사워 가스가 공급될 수 있다. 그리고, 상기 반응관(210)의 상단 타측에서는 3가 철킬레이스 수용액이 공급될 수 있다.
반응관(210)의 내부에서 사워 가스와 3가 철킬레이트 수용액이 반응하여 상기 사워 가스에 포함된 황화수소가 제거될 수 있다.
또한, 반응관(210)에서 생성된 2가 철킬레이트 수용액은 상기 반응관(210)과 연통 가능하게 연결된 수위조절조(220)를 경유하여 상기 재생조(300)로 전달될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반응관(210)은 다수개로 마련될 수 있다.
다수개의 반응관(210)은 서로 연통 가능하게 연결될 수 있다. 이때, 사워 가스는 다수개의 반응관(210) 중에서 일측에 배치된 하나의 반응관(210)으로 공급될 수 있다. 즉, 사워 가스는 다수개의 반응관(210)을 순차적으로 경유하여 대기중으로 배출될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 다수개의 반응관(210)이 서로 연통 가능하게 연결된 상태에서 사워 가스를 공급받는 것으로 설명 및 도면상에 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 다수개의 반응관(210)은, 개별적으로 사워 가스를 공급받을 수도 있다.
상기 재생조(300)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반응부(200)에서 배출되는 2가 철킬레이트 수용액과, 에어 공급부에서 공급되는 공기가 접촉될 수 있는 내부공간을 형성한다. 이때, 상기 재생조(300)는 다수개의 반응관(210)에서 각각 생성되는 2가 철킬레이트 수용액을 공급받을 수 있다.
재생조(300)는, 상기 2가 철킬레이트 수용액과 상기 공기의 접촉률 및 접촉 시간이 증가되도록, 상기 2가 철킬레이트 수용액의 체류시간을 증가시키는 유로 형성부(310)를 포함할 수 있다.
상기 유로 형성부(310)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 재생조(300)의 내부공간에서 상기 2가 철킬레이트 수용액의 유동 방향이 전환될 수 있도록 하는 유로를 구획 형성할 수 있다.
유로 형성부(310)에 형성되는 유로는, 재생조(300)의 내부공간으로 유입된 상기 2가 철킬레이트 수용액이 상승 또는 하강을 순차적으로 반복하면서 유동될 수 있도록, 지그재그 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 유로 형성부(310)는, 상기 재생조(300)의 내측 바닥면에 마련되는 제1베플(320) 및 상기 재생조(300)의 천장면에 마련되는 제2베플(330)을 포함할 수 있다.
상기 제1베플(320)과 상기 제2베플(330)은 순차대로 서로 소정 간격을 두고서 상기 재생조(300)에 다수개로 마련될 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에서는, 두 개의 제1베플(320, 320')이 서로 소정 간격을 두고서 재생조(300)의 바닥면에 마련되고, 하나의 제2베플(330)이 상기 두 개의 제1베플(320, 320') 사이에 배치되는 것으로 도면상에 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 세 개의 제1베플(320)이 서로 소정 간격을 두고 상기 재생조(300)의 바닥면에 마련될 수 있고, 상기 세 개의 제1베플(320)이 서로 이격됨에 따라서 형성되는 두 개의 공간에 각각 제2베플(330)이 배치되어 재생조(300)의 천장면에 마련될 수도 있다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1베플(320)의 하단은 상기 재생조(300)의 바닥면과 연결되고, 그 상단은 상기 재생조(300)의 천장면을 향하여 연장되되 상기 천장면과 소정 간격을 두고서 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제2베플(330)의 상단은 상기 재생조(300)의 천장면과 연결되고, 그 하단은 상기 재생조(300)의 바닥면을 항햐여 연장되되 상기 바닥면과 소정 간격을 두고서 배치될 수 있다.
또한, 상기 재생조(300)에는 주입구(303)와 배출구(304)가 마련될 수 있다.
상기 주입구(303)는, 반응관(210)에서 각각 생성된 상기 2가 철킬레이트 수용액을 상기 재생조(300)의 내부공간으로 주입할 수 있으며, 상기 반응관(210)의 개수와 대응되는 개수로 마련될 수 있다. 즉, 네 개의 반응관(210)이 마련될 경우 주입구(303)도 상기 재생조(300)의 일측면 상부 또는 천장면에 네 개로 마련될 수 있다.
상기 배출구(304)는 상기 재생조(300)의 내부공간에서 생성된 3가 철킬레이트 수용액을 외부로 배출할 수 있으며, 상기 재생조(300)의 타측면 상부에 마련될 수 있다.
여기서, 상기 배출구(304)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1베플(320, 320')의 상단 높이보다 높은 높이상에 배치되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 재생조(300)의 내부로 주입되는 2가 철킬레이트 수용액이 충분히 공기와 접촉될 수 있는 시간적 여유를 제공하기 위해서다.
부연하면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1베플(320')과 재생조(300)의 측벽 사이에 형성된 제3공간(S3)에서 2가 철킬레이트 수용액과 공기가 접촉 반응하게 되는데, 이때, 상기 배출구(304)가 상기 제1베플(320')의 상단 높이보다 작은 높이 상에 배치되어 형성된다면, 상기 2가 철킬레이트 수용액이 공기와 충분히 접촉 반응되지 못한채 재생조의 외부로 배출될 우려가 있기 때문이다.
따라서, 배출구(304)는, 재생조(300)의 타측면 중에서도 상기 제1베플(320')의 상단보다 높은 위치상에 배치되는 부위에 마련되는 것이 바람직하다.
또한, 제1베플(320, 320')과 제2베플(330)에 의해 재생조(300)의 내부공간에 형성되는 유로는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 주입구(303)를 통하여 수직하향으로 배출되는 상기 2가 철킬레이트 수용액이 저장되며, 상기 재생조(300)의 일측벽(301)과 상기 일측벽(301)과 가장 근접하게 배치된 하나의 상기 제1베플(320)에 의해 구획되는 제1공간(S1); 상기 제1공간(S1)과 연통 가능하게 연결되며, 상기 재생조(300)의 일측벽(301)과 가장 근접하게 배치된 하나의 제1베플(320)과, 상기 재생조(300)의 타측벽(302)과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 제1베플(320')에 의해 구획되는 제2공간(S2); 및 상기 제2공간(S2)과 연통 가능하게 연결되며, 상기 재생조(300)의 타측벽(302)과, 상기 타측벽(302)과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 상기 제1베플(320)에 의해 구획되는 제3공간(S3);을 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 주입구(303)를 통하여 화살표 A방향으로 주입된 2가 철킬레이트 수용액은 상기 제1공간(S1)에 채워질 수 있다.
상기 제1공간(S1)에 채워진 2가 철킬레이트 수용액은 상기 제1공간(S1)으로 토출되는 공기와 접촉 반응될 수 있다.
상기 제1공간(S1)에서 2가 철킬레이트 수용액과 접촉되는 공기는, 상기 재생조(300)의 바닥면 중에서 상기 제1공간(S1)과 대응되는 바닥면에 마련된 노즐(340)로부터 토출될 수 있다.
제1공간(S1)에서 공기와 반응된 2가 철킬레이트 수용액은 도 4에 도시된 화살표 B방향으로 유동될 수 있다. 즉, 상기 2가 철킬레이트 수용액은 제1공간(S1)에 우선적으로 채워진 뒤 상기 재생조의 일측벽과 가장 근접하게 배치되는 상기 제1베플(320)의 상단을 경유하여 상기 제2공간(S2)으로 유동될 수 있다.
상기 제2공간(S2)은, 상기 일측벽(301)과 가장 근접하게 배치된 하나의 상기 제1베플(320)과 상기 타측벽(302)과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 상기 제1베플(320') 사이에 배치된 상기 제2베플(320)에 의해 다수개로 구획 가능하다.
상기 제2공간(S2)은, 상대적으로 제1공간(S1) 또는 제2공간(S2)보다 큰 부피를 가지고 있다. 따라서, 상기 2가 철킬레이트 수용액이 상기 제2공간(S2)에서 체류되는 시간은 상기 제1공간(S1) 또는 상기 제3공간(S3)에 체류되는 시간보다 길다고 할 수 있다.
한편, 상기 제2공간(S2)은 와류가 형성되는 공간이라 할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 화살표 C 방향으로 유동되어 상기 제2공간(S2) 바닥측에 채워진 2가 철킬레이트 수용액은, 상기 제2공간(S2)으로 토출되는 공기와 상기 제2베플(330)의 하단에 의해 화살표 D 방향으로 회전 유동될 수 있다.
상기 제2베플(330)은 단순히 제2공간(S2)을 다수개로 구획하여 2가 철킬레이트 수용액의 유동방향을 전환하는데 한정되지 않고 상기 2가 철킬레이트 수용액이 화살표 D방향으로 와류될 수 있도록 하는 역할도 가지고 있다. 즉, 제2베플(330)의 하단은 와류를 형성시키는 수단이라 할 수 있다.
따라서, 제2공간(S2)의 바닥측에 발생되는 와류 현상에 의해 2가 철킬레이트 수용액과 공기의 접촉률 및 접촉시간이 더욱 증대될 수 있다.
참고로, 상기 제2공간(S2)에서 2가 철킬레이트 수용액과 접촉되는 공기는, 상기 재생조(300)의 바닥면 중에서 상기 제2공간(S1)과 대응되는 바닥면에 마련된 노즐(340)로부터 토출될 수 있다.
상기 제2공간(S2)에 채워진 2가 철킬레이트 수용액은 도 4에 도시된 화살표 F 방향과 G 방향을 순차적으로 경유하여 상기 제3공간(S3)으로 유동될 수 있다.
즉, 제2공간(S2)으로 유입된 2가 철킬레이트 수용액은, 상기 제2공간(S2)의 바닥부에서 와류된 후 상기 재생조(300)의 타측벽(302)과 가장 근접하게 배치되는 상기 제2베플(320')을 경유하여 상기 제3공간(S3)으로 유동될 수 있다.
상기 제3공간(S3)으로 유동되어 채워진 2가 철킬레이트 수용액은 상기 제3공간(S3)로 토출되는 공기와 접촉 반응될 수 있다.
상기 제3공간(S3)에서 2가 철킬레이트 수용액과 접촉되는 공기는, 상기 재생조(300)의 바닥면 중에서 상기 제3공간(S3)과 대응되는 바닥면에 마련된 노즐(340)로부터 토출될 수 있다.
그리고, 제3공간(S3)에서 생성된 3가 철킬레이트 수용액은 상기 재생조(300)의 배출구(304)를 경유하여 저장부(400)로 공급될 수 있다.
참고로, 2가 철킬레이트 수용액은, 제1공간(S1)과 제2공간(S2) 및 제3공간(S3)을 순차적으로 경유하면서 공기와 반응하여 3가 철킬레이트 수용액으로 변환될 수 있으며, 변환된 3가 철킬레이트 수용액도 상기 제1공간(S1)과 상기 제2공간(S2) 및 상기 제3공간(S3)을 순차적으로 경유한다고 할 수 있다.
상기 재생조(300)에서 배출되어 저장부(400)에 저장된 3가 철킬레이트 수용액은 공급부(500)에 의해 전술한 반응관(210)로 전달될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반응부(200)로 공급되는 사워 가스량을 기초로하여 상기 3가 철킬레이트 수용액의 사용량을 산출하는 사용량 산출부(600); 및 상기 사용량 산출부(600)에서 산출된 상기 3가 철킬레이트 수용액의 사용량과 상기 재생조(300)에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액의 재생량을 기초로하여 상기 저장부(400)에서 상기 다수개의 반응관(210)으로 공급되는 상기 3차 철킬레이트 수용액의 공급량을 산출하는 공급량 산출부(700);를 포함할 수 있다.
상기 사용량 산출부(600)는, 반응관(210)으로 사워 가스를 안내하는 공급관에 마련될 수 있으며, 공지의 플로우 미터로 구현될 수 있다.
상기 사용량 산출부(600)에서 측정되는 사워 가스의 유량을 기초로 하여 상기 반응관(210)으로 공급되는 3가 철킬레이트 수용액의 사용량을 산출하고, 그 산출된 데이터를 상기 공급량 산출부(700)로 전달할 수 있다.
상기 공급량 산출부(700)는, 상기 재생조(300)에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액의 재생량을 산출할 수 있다. 즉, 상기 공급량 산출부(700)는, 상기 저장부(500)에 저장된 3가 철킬레이트 수용액의 양을 측정할 수 있다.
또한, 상기 공급량 산출부(700)는, 상기 사용량 산출부(600)에서 산출된 3가 철킬레이트 사용량 데이터를 기초로하여 상기 반응관(210)으로 공급되는 3가 철킬레이트 수용액이 부족하다고 판단될 경우, 상기 공급부(500)를 제어하여 상기 저장부(400)에 저장된 3가 철킬레이트 수용액을 상기 반응관(210)으로 공급할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치(100)는 재생조(300)에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액을 필요시에 적절하게 활용할 수 있도록 한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치
200 : 반응부
300 : 재생조
400 : 저장부
500 : 공급부
600 : 사용량 산출부
700 : 공급량 산출부

Claims (13)

  1. 사워 가스와 3가 철킬레이트가 반응하는 반응부;
    상기 반응부에서 배출된 2가 철킬레이트 수용액을 공기와 반응시켜 3가 철킬레이트를 재생시키는 재생조;
    상기 재생조에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액이 저장되는 저장부; 및
    상기 저장부에 저장된 3가 철킬레이트 수용액을 상기 반응부로 재공급하는 공급부;를 포함하며,
    상기 재생조는, 상기 2가 철킬레이트 수용액과 상기 공기의 접촉률 및 접촉 시간이 증가되도록, 상기 2가 철킬레이트 수용액의 체류시간을 증가시키는 유로 형성부를 더 포함하고,
    상기 유로 형성부는, 상기 재생조의 내부공간에서 상기 2가 철킬레이트 수용액의 유동 방향이 전환될 수 있도록 하는 유로를 구획 형성하고,
    상기 유로는, 상기 재생조의 내부공간으로 유입된 상기 2가 철킬레이트 수용액이 상승 또는 하강을 순차적으로 반복하면서 유동될 수 있도록, 지그재그 형태로 형성되고,
    상기 유로 형성부는,
    상기 재생조의 내측 바닥면에 마련되는 제1베플; 및
    상기 재생조의 내측 천장면에 마련되는 제2베플;을 포함하며,
    상기 제1베플과 상기 제2베플은 순차대로 서로 소정 간격을 두고서 상기 재생조에 다수개로 마련되고,
    상기 제1베플의 하단은 상기 재생조의 바닥면과 연결되고, 그 상단은 상기 재생조의 천장면을 향하여 연장되되 상기 천장면과 소정 간격을 두고서 배치되고,
    상기 제2베플의 상단은 상기 재생조의 천장면과 연결되고, 그 하단은 상기 재생조의 바닥면을 항햐여 연장되되 상기 바닥면과 소정 간격을 두고서 배치되고,
    상기 재생조의 내부공간에 형성되는 유로는,
    상기 2가 철킬레이트 수용액이 저장되며, 상기 재생조의 일측벽과 상기 일측벽과 가장 근접하게 배치된 하나의 상기 제1베플에 의해 구획되는 제1공간;
    상기 제1공간과 연통 가능하게 연결되며, 상기 재생조의 일측벽과 가장 근접하게 배치된 하나의 제1베플과 상기 재생조의 타측벽과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 제1베플에 의해 구획되는 제2공간; 및
    상기 제2공간과 연통 가능하게 연결되며, 상기 재생조의 타측벽과 상기 타측벽과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 상기 제1베플에 의해 구획되는 제3공간;을 포함하며,
    상기 제2공간은, 상기 일측벽과 가장 근접하게 배치된 하나의 상기 제1베플과 상기 타측벽과 가장 근접하게 배치된 또 다른 하나의 상기 제1베플 사이에 배치된 상기 제2베플에 의해 다수개로 구획 가능하고,
    상기 재생조의 바닥면에는 상기 재생조의 내부공간으로 공기를 토출하는 다수개의 노즐이 마련되며,
    상기 노즐은, 상기 제1공간과 상기 제2공간 및 상기 제3공간에 각각 공기를 토출할 수 있도록, 상기 제1공간과 상기 제2공간 및 상기 제3공간과 대응되는 상기 재생조의 바닥면에 마련되고,
    상기 제2공간에 채워진 2가 철킬레이트 수용액은, 상기 노즐에 의해 상기 제2공간으로 토출되는 공기와 상기 제2베플의 하단에 의해, 상기 제2공간에서 와류 되는 것을 특징으로 하는 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응부는 다수개로 반응관을 포함하며,
    상기 다수개의 반응관에서 각각 생성되는 상기 2가 철킬레이트 수용액은 상기 재생조로 공급되는 것을 특징으로 하는 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 재생조는,
    상기 다수개의 반응관에서 각각 생성된 상기 2가 철킬레이트 수용액을 상기 재생조의 내부공간으로 각각 주입하는 다수개의 주입구와, 상기 내부공간에서 재생된 상기 3가 철킬레이트 수용액을 상기 내부공간의 외부로 배출시키는 배출구를 포함하며,
    상기 다수개의 주입구는 상기 재생조의 일측면 상부 또는 천장면에 마련되고,
    상기 배출구는 상기 재생조의 타측면 상부에 마련되는 것을 특징으로 하는 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치.
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 주입구를 통하여 상기 재생조의 내부공간으로 주입되는 상기 2가 철킬레이트 수용액은,
    상기 제1공간에 우선적으로 채워진 뒤 상기 재생조의 일측벽과 가장 근접하게 배치되는 상기 제1베플의 상단을 경유하여 상기 제2공간으로 유동되고,
    상기 제2공간으로 유동되어 상기 제2공간에 채워진 상기 2가 철킬레이트 수용액은 상기 재생조의 타측벽과 가장 근접하게 배치되는 상기 제1베플의 상단을 경유하여 상기 제3공간으로 유동되는 것을 특징으로 하는 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치.
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 2가 철킬레이트 수용액이 상기 제2공간에 체류되는 시간은 상기 제1공간 또는 상기 제3공간에 체류되는 시간보다 긴 것을 특징으로 하는 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 반응부로 공급되는 사워 가스량을 기초로하여 상기 3가 철킬레이트 수용액의 사용량을 산출하는 사용량 산출부; 및
    상기 사용량 산출부에서 산출된 상기 3가 철킬레이트 수용액의 사용량과 상기 재생조에서 재생된 3가 철킬레이트 수용액의 재생량을 기초로하여 상기 저장부에서 상기 다수개의 반응관으로 공급되는 상기 3가 철킬레이트 수용액의 공급량을 산출하는 공급량 산출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 베플형 재생조를 이용한 황화수소 분리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3968457B2 (ja) * 1997-09-30 2007-08-29 バブコック日立株式会社 湿式排煙脱硫方法
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