KR20020016136A - 코크스 오븐 가스의 황화수소 제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석탄을 건류하여 코크스로 제조할 때 발생되는 코크스오븐가스의 정제 방법에 관한 것으로, 특히 코크스오븐가스의 황화수소를 선택적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 이를 위하여, 황화수소, 및 이산화탄소를 함유하는 코크스오븐가스를 안수가 공급되는 다수의 단을 포함하는 황화수소 흡수탑에서 안수와 접촉시킴으로써 코크스오븐가스의 황화수소를 안수에 선택적으로 흡수시켜 제거하는 코크스오븐가스의 황화수소 제거 방법에 있어서, a) 코크스오븐가스를 0.3 내지 0.35의 기액접촉 비율로 안수와 접촉시켜서 코크스오븐가스에 함유된 황화수소를 1차로 제거하는 단계; b) 상기 a)단계에서 황화수소가 1차로 제거된 코크스오븐가스를 0.5 내지 0.6의 기액접촉 비율로 농도가 2 내지 5 g/ℓ인 메틸디에탄올아민(MDEA; MethylDiEthanolAmine) 수용액과 접촉시켜서 코크스오븐가스에 함유된 나머지 황화수소를 2차로 제거하는 단계를 포함하는 코크스오븐가스의 황화수소 제거 방법을 제공한다.

본 발명의 정제방법은 안수를 흡수액으로 사용하여 황화수소를 1차적으로 선택 흡수시키고, 2차적으로 MDEA 수용액을 흡수액으로 사용하여 선택 흡수시킴으로써, 코크스오븐가스 중의 황화수소 흡수 효율을 경제적 부담을 최소화시키면서 향상시킬 수 있다.

Description

코크스 오븐 가스의 황화수소 제거 방법{METHOD FOR REMOVING HYDROGEN SULFIDE OF COKE OVEN GAS}

[산업상 이용분야]

본 발명은 석탄을 건류하여 코크스로 제조할 때 발생되는 코크스오븐가스의 정제 방법에 관한 것으로, 특히 코크스오븐가스의 황화수소를 선택적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.

[종래 기술]

코크스오븐가스는 석탄을 건류하여 코크스로 제조할 때 발생되는 가스로서, 이를 정제할 때 부산물로 여러 가지 유용한 화학물질을 얻을 수 있고, 정제된 가스는 연료가스로 이용될 수 있다.

이러한 코크스오븐가스는 이산화탄소와 황화수소가 함유되어 있어서 황화수소를 흡수제거하기 위하여 황화수소 흡수탑에서 공정수인 안수를 흡수액으로 사용하여 흡수제거하고 있다.

흡수탑에서 안수를 이용하여 황화수소를 제거하면 황화수소를 흡수한 안수는 황화수소를 함유하게 되므로 재생해야 하며, 재생은 증류탑에서 스팀에 의하여 증류되어 실시된다. 안수는 저온화합물로 이루어진 혼합물이므로 증류에 의해 안수를 재생하는 공정은 사용하는 스팀의 양을 절감할 수 있기 때문에 경제적인 공정이다.

그러나 코크스오븐가스의 황화수소를 안수에 선택적으로 흡수 제거하는데 있어서는 한계가 존재한다. 코크스오븐가스 중에는 이산화탄소와 황화수소를 함유하고 있으므로 안수는 황화수소만을 선택적으로 흡수 제거하는 선택흡수 효율이 만족스럽지 못하다. 실제로 종래의 황화수소, 및 이산화탄소를 함유하는 코크스오븐가스를 안수가 공급되는 다수의 단을 포함하는 황화수소 흡수탑에서 안수와 접촉시킴으로써 코크스오븐가스의 황화수소를 안수에 선택적으로 흡수시켜 제거하는 코크스오븐가스의 황화수소 제거 방법은 85 내지 90 % 밖에는 황화수소를 제거하지 못하고 있다. 또한 흡수효율을 증가시킬 목적으로 기액접촉 비율을 증가시켜도 황화수소의 흡수효율이 증가되지 않을 뿐만 아니라 후공정에서의 운전에 영향을 미쳐 이상 운전을 야기시키게 된다.

그 결과 적절하게 황화수소가 제거되지 않은 상태의 코크스오븐가스를 연료로 사용하게 되면 코크스오븐가스의 황화수소가 대기를 오염시켜 환경문제를 야기시킬 수 있다. 그러므로 코크스오븐가스의 황화수소를 경제적이면서도 보다 우수한 흡수효율로 선택 흡수시켜서 제거하는 방법이 필요하다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 고려하여, 코크스오븐가스의 황화수소를 경제적이면서도 보다 우수한 흡수 효율로 선택 흡수시켜 제거하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 코크스오븐가스의 황화수소를 흡수하는 흡수탑 및 안수를 재생하는 증류탑을 이용하여 코크스오븐가스의 황화수소를 제거하는 방법을 나타낸 개략도이다.

도면부호 1은 황화수소 흡수탑이고, 2는 코크스오븐가스이고, 3은 황화수소가 제거된 코크스오븐가스이고, 4는 안수이고, 5는 MDEA 수용액이고, 6은 증류탑이고, 7은 스팀이고, 8은 산성가스이고, 9는 안수 저장탱크이고, 10은 MDEA 수용액 저장탱크이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 황화수소, 및 이산화탄소를 함유하는 코크스오븐가스를 안수가 공급되는 다수의 단을 포함하는 황화수소 흡수탑에서 안수와 접촉시킴으로써 코크스오븐가스의 황화수소를 안수에 선택적으로 흡수시켜 제거하는 코크스오븐가스의 황화수소 제거 방법에 있어서,

a) 코크스오븐가스를 0.3 내지 0.35의 기액접촉 비율로 안수와 접촉시켜서

코크스오븐가스에 함유된 황화수소를 1차로 제거하는 단계;

b) 상기 a)단계에서 황화수소가 1차로 제거된 코크스오븐가스를 0.5 내지

0.6의 기액접촉 비율로 농도가 2 내지 5 g/ℓ인 메틸디에탄올아민(MDEA;

MethylDiEthanolAmine) 수용액과 접촉시켜서 코크스오븐가스에 함유된

나머지 황화수소를 2차로 제거하는 단계

를 포함하는 코크스오븐가스의 황화수소 제거 방법을 제공한다.

이하에서 본 발명을 상세하게 설명한다.

[작 용]

본 발명은 이산화탄소와 황화수소를 함유한 코크스오븐가스 중의 황화수소만을 선택적으로 흡수 제거하기 위하여 종래의 황화수소 흡수 공정과 같이 공정수인 안수를 흡수액으로 사용하여 1차로 황화수소를 제거하고, 미흡수된 나머지의 황화수소를 이산화탄소에 비하여 황화수소에 대한 선택흡수율이 우수한 메틸디아민에탄올아민(MDEA; methyldiethanolamine) 수용액을 사용하여 2차로 황화수소를 제거하는 것이다.

이때 상기 황화수소의 1차 제거는 황화수소 흡수탑의 최상부 아래 단에 안수를 공급하여 코크스오븐가스와 안수가 접촉되도록 하며, 코크스오븐가스와 안수의 기액접촉 비율은 0.3 내지 0.35 유지하는 것이 바람직하다. 기액접촉 비율이 0.3 미만이면 황화수소 흡수효율이 저하되고, 0.35 보다 높으면 황화수소 흡수효율이 저하될 뿐만 아니라 이산화탄소도 함께 흡수되어 후공정에서의 운전에 영향을 미쳐 이상 운전을 야기시킬 수 있다.

또한 상기 황화수소의 2차 제거는 상기 황화수소의 1차 제거에서 안수만을 흡수액으로 사용하게 되면 황화수소 흡수효율은 높지가 않으므로 이를 해결해주는 것으로, 황화수소 흡수탑의 최상부에 이산화탄소에 대하여 황화수소의 선택흡수 효율이 우수한 MDEA 수용액을 공급하여 코크스오븐가스와 MDEA 수용액이 접촉되도록하며, 코크스오븐가스와 MDEA 수용액의 기액접촉 비율은 0.5 내지 0.6을 유지하는 것이 바람직하다. 코크스오븐가스 중에는 황화수소가 소량, 이산화탄소가 대부분을 함유하고 있으므로, 기액접촉 비율이 0.5 미만이면 황화수소 흡수효율이 낮아지게 되고, 0.6 보다 높으면 흡수액을 재생하는 증류공정에서 과량의 스팀사용량이 증가하게 되어, 흡수액 및 흡수액 재생공정인 증류공정에서의 경제적인 부담이 가중된다. 또한 상기 사용되는 MDEA 수용액의 농도는 리터당 2 내지 5 g이 바람직하다. 그 이유는 MDEA 흡수액이 황화수소를 흡수하는 메카니즘이 화학반응에 의한 것으로, 리터당 2 g 미만이면 화학반응속도가 충분히 크지 못하여 황화수소 흡수 효율이 저하되고, 리터당 5 g 보다 높으면 화학반응속도가 커서 흡수효율이 향상되지만 흡수액 재생공정인 증류공정에서 스팀사용량이 증가되어 경제적인 부담이 증가하게 된다.

도 1은 본 발명의 코크스오븐가스의 황화수소를 흡수하는 흡수탑 및 안수를 재생하는 증류탑을 이용하여 코크스오븐가스의 황화수소를 제거하는 방법의 하나의 예를 나타낸 개략도이다. 상기에서 설명한 바와 같이 안수(4)와 MDEA 수용액(5)이 황화수소 흡수탑(1)의 최상부 아래 단과 최상부에 각각 공급되어 단의 하부로 이동되므로 흡수탑의 최하부에서 공급되는 코크스오븐가스(2)와 접촉하기가 용이하며, 황화수소의 흡수효율도 우수하다. 특히 상기 황화수소 흡수탑(1)에서 흡수액인 안수의 공급위치가 최상부 단보다 바로 아래 단에서, MDEA 수용액의 흡수액은 최상부 단에서 공급하도록 한 것은 흡수특성을 충분히 활용하여 소량의 MDEA 수용액을 사용하게 하는 것이며, 그만큼 경제적인 부담을 경감시키는 것이다.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

실시예 1

도 1과 같이 코크스오븐가스의 황화수소를 흡수하는 흡수탑 및 안수를 재생하는 증류탑을 이용하여 코크스오븐가스의 황화수소를 제거하였다. 이때 코크스오븐가스와 안수의 기액접촉 비율을 0.3 내지 0.35로 유지하고, 리터당 2 내지 5 g인 MDEA 흡수액의 기액접촉 비율을 0.5 내지 0.6으로 유지하였다.

황화수소 흡수효율은 95 내지 97 %이었고, 흡수탑 재생공정인 증류공정에서의 스팀사용량은 80 내지 90 ton/hr이었다.

비교예 1

상기 실시예 1과 같이 코크스오븐가스의 황화수소를 제거하되, 코크스오븐가스와 안수의 기액접촉 비율을 0.2 내지 0.25로 유지하고, 리터당 2 내지 5 g인 MDEA 흡수액의 기액접촉비율을 0.5 내지 0.6으로 유지하였다.

그 결과 황화수소 흡수효율은 91 내지 93 %이었고, 흡수탑 재생공정인 증류공정에서의 스팀사용량은 80 내지 90 ton/hr이었다.

비교예 2

상기 실시예 1과 같이 코크스오븐가스의 황화수소를 제거하되, 코크스오븐가스와 안수의 기액접촉 비율을 0.3 내지 0.35로 유지하고, 리터당 0.5 내지 1 g인 MDEA 흡수액의 기액접촉비율을 0.5 내지 0.6으로 유지하였다.

그 결과, 황화수소 흡수효율은 92 내지 93 %이었다.

비교예 3

상기 실시예 1과 같이 코크스오븐가스의 황화수소를 제거하되, 코크스오븐가스와 안수의 기액접촉 비율을 0.3 내지 0.35로 유지하고, 리터당 5 내지 10 g인 MDEA 흡수액의 기액접촉비율을 0.5 내지 0.6으로 유지하였다.

그 결과, 황화수소 흡수효율은 92 내지 93 %이었고, 흡수탑 재생공정인 증류공정에서의 스팀사용량은 100 내지 110 ton/hr이었다.

비교예 4

상기 실시예 1과 같이 코크스오븐가스의 황화수소를 제거하되, 코크스오븐가스와 안수의 기액접촉 비율을 0.3 내지 0.35로 유지하고, 리터당 5 내지 10 g인 MDEA 흡수액의 기액접촉비율을 0.7 내지 0.8로 유지하였다.

그 결과, 황화수소 흡수효율은 95 내지 97 %이었고, 흡수탑 재생공정인 증류공정에서의 스팀사용량은 110 내지 120 ton/hr이었다.

본 발명의 정제방법은 안수를 흡수액으로 사용하여 황화수소를 1차적으로 선택 흡수시키고, 2차적으로 MDEA 수용액을 흡수액으로 사용하여 선택 흡수시킴으로써, 코크스오븐가스 중의 황화수소 흡수 효율을 경제적 부담을 최소화시키면서 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 황화수소, 및 이산화탄소를 함유하는 코크스오븐가스를 안수가 공급되는 다수의 단을 포함하는 황화수소 흡수탑에서 안수와 접촉시킴으로써 코크스오븐가스의 황화수소를 안수에 선택적으로 흡수시켜 제거하는 코크스오븐가스의 황화수소 제거 방법에 있어서,

   a) 코크스오븐가스를 0.3 내지 0.35의 기액접촉 비율로 안수와 접촉시켜서

   코크스오븐가스에 함유된 황화수소를 1차로 제거하는 단계;

   b) 상기 a)단계에서 황화수소가 1차로 제거된 코크스오븐가스를 0.5 내지

   0.6의 기액접촉 비율로 농도가 2 내지 5 g/ℓ인 메틸디에탄올아민(MDEA;

   MethylDiEthanolAmine) 수용액과 접촉시켜서 코크스오븐가스에 함유된

   나머지 황화수소를 2차로 제거하는 단계

   를 포함하는 코크스오븐가스의 황화수소 제거 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 a)단계의 안수는 황화수소 흡수탑의 최상부 아래 단에 공급시켜 코크스오븐가스와 접촉시키는 코크스오븐가스의 황화수소 제거 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 b)단계의 메틸디에탄올아민 수용액은 황화수소 흡수탑의 최상부에 공급시켜 코크스오븐가스와 접촉시키는 코크스오븐가스의 황화수소 제거방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 a)단계의 코크스오븐가스는 황화수소 흡수탑의 최하부로부터 공급되어 최상부로 배출되는 코크스오븐가스의 황화수소 제거방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 a)단계의 안수는 황화수소를 1차로 흡수한 후 증류탑에서 스팀에 의해 증류되어 재생되는 코크스오븐가스의 황화수소 제거방법.