KR20130119799A - 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치 - Google Patents

섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 산업시설에서 발생하는 황화수소 가스를 액상촉매를 이용하여 황입자로 산화시킨 후 여과기를 이용하여 액상촉매로부터 황입자를 회수하기 위한 황 회수장치에 관한 것이다.
본 발명은 액상의 촉매와 폐가스가 접촉하여 상기 폐가스 중의 황화수소가 제거되는 황화수소제거부와, 황화수소제거부로부터 이송되는 액상촉매를 섬유상 여재를 통과시켜 황입자를 걸러내는 섬유상 여과기를 포함하는 황회수부와, 섬유상 여재를 통과한 액상촉매가 저장되는 촉매재생탱크와, 촉매재생탱크에 저장된 액상촉매를 산화시키기 위해 상기 촉매재생탱크 내부로 산소를 공급하는 산소공급기를 구비하는 촉매재생부와, 촉매재생부에서 재생된 액상촉매를 상기 황화수소제거부로 순환시키는 촉매순환부를 구비한다.
본 발명에 의하면기포탑 반응기 또는 벤츄리 스크러버 및 다공판탑에 의해 저농도에서부터 고농도의 황화수소를 함유하는 폐가스로부터 황화수소를 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 황화수소가 액상촉매와 접촉하여 생성된 황입자를 섬유상 여과기를 이용하여 액상촉매로부터 회수함으로써 저렴한 비용으로 황입자를 회수할 수 있다.

Description

섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치{Apparatus for recovering sulphur from waste gas using fiber filter}
본 발명은 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 산업시설에서 발생하는 황화수소 가스를 액상촉매를 이용하여 황입자로 산화시킨 후 여과기를 이용하여 액상촉매로부터 황입자를 회수하기 위한 황 회수장치에 관한 것이다.
황화수소(H2S)는 무색의 악취를 발생시키는 유독성 가스로서, 대기오염을 일으키는 대표적인 물질이다. 황화수소는 생물학적 물질 대사 또는 산업시설에서의 주산물 또는 부산물로서 다량 발생되고 있다. 여러 원인에 의해 발생된 황화수소가 거의 무방비 상태로 대기에 방출됨에 따라 황화수소 가스에 노출된 인간을 포함한 생물체는 직간접으로 황화수소를 흡수하거나 흡착하게 된다. 황화수소는 자극성 및 부식성이 강한 가스로 미량의 농도에서도 불쾌감과 혐오감을 줄 뿐만 아니라, 고농도의 가스를 흡입할 경우, 세포의 내부 호흡이 정지하여 중추 신경이 마비되어 실신하거나 호흡 정지 또는 질식 증상을 일으킬수 있다.
황화수소는 환경 기초시설, 농수산물 가공시설, 축산시설 뿐만 아니라, 각종 산업시설에서 다량 배출되고 있으며, 특히 석유화학공장의 원유 정제공정, 피혁, 아교, 형광물질 원료 등의 제조공정, 천연가스 처리공정, 펄프공장의 셀룰로스 제조공정, 코크스의 제조공정 등에서 고농도의 황화수소를 함유한 유해가스가 다량 발생되고 있다.
황화수소는 일단 대기중에 배출되면 이를 효과적으로 제거한다는 것은 거의 불가능하므로, 대기에 배출되는 황화수소의 양을 줄이는 것이 최선의 방책이다. 아주 쉽게는 황화수소 배출 산업을 제어함으로써 전체적인 대기로의 황화수소 배출량을 제어할 수 있으나, 산업발전을 추진하고 있는 현재의 경제개발에 비추어본다면 이는 적절한 대안이 될 수 없다. 따라서, 황화수소 발생원을 조절하는 것보다는 불가피하게 발생된 황화수소가 대기중으로 방출되기 전에 적절한 처리를 함으로써 그 유독성을 감소시키는, 즉 산업설비의 말단 공정에 적절한 탈황공정을 채택하는 것이 오히려 바람직한 대안이다.
황화수소를 제거하기 위하여, 다양한 종류의 물리·화학·생물학적 방법들이 개발되어 사용되고 있으며, 생물학적인 황화수소 제거방법은 미생물의 대사과정에서 생성된 대사산물이 황화수소의 강력한 산화제로 작용하여 황화수소를 유리황으로 산화시키는 생물ㆍ화학적 복합 반응 원리를 이용하는 것이다.
예를 들면, 철산화 미생물을 이용한 황화수소의 제거 기작은 일련의 생물학적 반응과 화학적 반응(철촉매반응)에 의하여 진행된다. 철촉매 반응에 의하여 산화철은 황화수소 가스와 반응하여 황화수소를 유리황으로 산화시키면서 환원철로 환원된다. 이때, 반응생성물로 생성된 환원철의 철산화 미생물의 에너지원으로 이용되어 산화철로 재생된다. 종래의 이러한 황화수소 제거방법은 황화수소의 제거과정에서 산화철이 침전하여 발생되는 철침전물인 자로사이트(jarosite)가 생성됨으로써 촉매손실을 유발한다는 문제점을내포하고 있다.
황화수소를 제거하기 위한 물리ㆍ화학적 방법으로는 정유공장이나 천연가스 처리공장에서 주로 사용하고 있는 아민류의 흡수제를 이용하는 처리공정 및 클라우스 공정 등이 있으나, 이들은 고온·고압에서 운전되므로 장치 및 운전 비용이 많이 요구되며, 2차 오염물질인 아황산 기체가 발생되는 단점을 내포하고 있다.
이들 공정의 단점을 극복하기 위하여, 액상촉매 산화법이 개발되었는데, 전기 방법은 상온·상압에서 운전되며, 황화수소는 촉매의 산화반응에 의해 원소황(So)으로 산화되어 분리되고, 사용된 촉매는 산소에 의해 재생 및 재사용됨으로써 폐수 발생량이 적고 2차 오염물질이 발생되지 않는 특징을 가진다.
하지만 상기의 종래의 액상촉매 산화법은 액상촉매와 황화수소의 접촉에 의한 황화수소제거율이 낮고, 사용된 액상 촉매의 불활성화에 따라 탈황성능이 저하되어 주기적으로 액상촉매를 교환해주어야 하는 번거로움이 있다. 또한, 종래의 액상촉매 산화법은 단순히 폐가스 중의 황화수소만을 제거할 뿐 황입자를 효과적으로 회수할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하자 창출된 것으로서, 저농도에서부터 고농도의 황화수소를 함유하는 폐가스로부터 황화수소를 효과적으로 제거하고, 이때 생성되는 황입자를 섬유상 여과기를 이용하여 액상촉매로부터 회수함으로써 저렴한 비용으로 높은 황회수율을 가지는 폐가스의 황회수장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 사용된 촉매는 산소에 의해 재생하여 계속적으로 재순환시킴으로써 폐수 발생량이 적고, 액상 촉매의 불활성화에 따라 주기적으로 액상촉매를 교환해주어야 하는 번거로움을 방지할 수 있는 황회수 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치는 액상의 촉매와 폐가스가 접촉하여 상기 폐가스 중의 황화수소가 제거되는 황화수소제거부와; 상기 황화수소제거부로부터 이송되는 액상촉매를 섬유상 여재를 통과시켜 황입자를 걸러내는 섬유상 여과기를 포함하는 황회수부와; 상기 섬유상 여재를 통과한 액상촉매가 저장되는 촉매재생탱크와, 상기 촉매재생탱크에 저장된 액상촉매를 산화시키기 위해 상기 촉매재생탱크 내부로 산소를 공급하는 산소공급기를 구비하는 촉매재생부와; 상기 촉매재생부에서 재생된 액상촉매를 상기 황화수소제거부로 순환시키는 촉매순환부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 황회수부는 상기 촉매재생탱크에 저장된 액상촉매를 상기 섬유상 여과기로 공급하여 상기 섬유상 여재를 역세하기 위한 것으로 상기 촉매재생탱크에 설치된 역세펌프와, 상기 섬유상 여과기와 연결되어 역세시 배출되는 액상촉매가 저장되는 침전조와, 상기 침전조와 연결되어 상기 액상촉매 중에 포함된 황입자는 분리하고 액상촉매는 상기 촉매재생탱크로 이송시키는 압력여과기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 황화수소제거부는 상기 촉매순환부를 통해 유입되는 액상촉매 중으로 상기 폐가스를 분사시켜 기포를 발생시키는 제 1분사노즐이 내부에 설치된 기포탑 반응기와, 상기 기포탑 반응기의 상부를 통해 배출되는 상기 폐가스가 하부로 유입되어 상부로 배출되며, 상기 촉매순환부와 연결되어 상기 액상촉매를 상기 폐가스 중으로 분사하는 제 2분사노즐이 내부에 설치된 충전탑과, 상기 기포탑 반응기 및 상기 충전탑으로 유입된 액상촉매를 수집하고 저장하는 촉매저장탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 촉매재생탱크와 촉매보충공급관으로 연결되며 내부에 액상촉매가 저장된 촉매보충탱크와, 상기 촉매보충공급관상에 설치된 밸브의 개폐를 일정시간마다 조작하는 타이머를 가지는 촉매보충부를 더 구비하고, 상기 산소공급기는 산소를 발생시키는 산소 발생기와, 상기 산소발생기와 상기 촉매재생탱크를 연결하는 산소공급관과, 상기 산소공급관과 연결되어 상기 촉매재생탱크의 내부에 설치되는 산기관과, 상기 산소공급관에 설치되는 송풍기와, 일측이 상기 산기관의 외주면에 결합되는 코일 형상의 지지부재와, 상기 지지부재의 타측에 결합되며 상기 산기관에 형성된 분출구를 통해 분출되는 산소의 흐름과 충돌하여 상기 지지부재에 결합된 상태에서 진동하는 진동판을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 황화수소제거부는 상기 폐가스가 통과하는 단면을 좁게하여 상기 촉매순환부로부터 유입되는 액상촉매와 접촉시키는 벤츄리 스크러버와, 상기 벤츄리 스크러버로부터 배출되는 상기 폐가스가 하부로 유입되며 상기 촉매순환부와 연결되어 액상촉매를 분사하는 제 3분사노즐이 내부에 설치된 다공판탑과, 상기 다공판탑의 상부에서 배출되는 상기 폐가스가 하부로 유입되어 상부로 배출되며, 상기 촉매순환부와 연결되어 액상촉매를 분사하는 제 4분사노즐이 내부설치된 충전탑을 구비하며, 상기 다공판탑은 상기 액상촉매 및 상기 폐가스의 체류시간을 연장시키기 위한 것으로 상기 제 3분사노즐의 하방에 설치되며 다수의 관통공이 형성된 원판형의 다공 패널을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황회수장치에 의하면기포탑 반응기 또는 벤츄리 스크러버 및 다공판탑에 의해 저농도에서부터 고농도의 황화수소를 함유하는 폐가스로부터 황화수소를 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 황화수소가 액상촉매와 접촉하여 생성된 황입자를 섬유상 여과기를 이용하여 액상촉매로부터 회수함으로써 저렴한 비용으로 황입자를 회수할 수 있다.
또한, 사용된 촉매는 산소에 의해 재생하여 계속적으로 순환시킴으로써 폐수 발생량이 적고, 새로운 액상촉매를 촉매재생탱크에 일정시간마다 자동적으로 공급하여 촉매의 불활성화에 따라 주기적으로 액상촉매를 교환해주어야 하는 번거로움을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 황회수장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 황회수장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 황회수장치의 요부를 발췌한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황회수장치에 대해서 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황회수장치는 상온 상압에서 운전되고, 기체의 용해성과 촉매의 산화환원반응을 이용하는 액상촉매산화법을 사용하는 것으로, 폐가스 중에 함유된 황화수소를 액상촉매와 접촉시켜 촉매의 산화반응에 의해 설파이드 이온을 원소황(S0)으로 산화시킴으로써 폐가스 중의 황화수소를 제거하고, 이 때 생성된 황입자를 회수하기 위한 장치이다.
황화수소는 물에 용해되어 설파이드 이온(S2 -)으로 해리되며, 산소에 의해 산화되는데 이때, 산소에 의한 자발적인 산화속도는 매우 느리기 때문에, 산화반응을 촉진시키기 위하여 통상적으로 금속촉매가 사용된다. 촉매로 사용될 수 있는 금속이온으로 Fe2 + , Fe3 + , V4 +, V5 +, Cu2 +, Cu3 +, As2 +, As3 + 등이 있다. 다만, 금속촉매를 사용할 경우 수용액 중의 설파이드 이온이 금속촉매와 반응하여 FeS, V2S5, CuS, As2S5 등으로 침전되어 촉매손실을 유발시킨다는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 철염을 중심으로 착화물 에틸렌디아민테트라아세테이트(ethylenediaminetetraacetate;EDTA),나이트릴로트리아세테이트(nitrilotriacetate;NTA),사이크로헥산디아민테트라아세테이트(cyclohexanediaminetetraacetate;CDTA) 및 하이드록실에틸에틸렌다이아민트리아세테이트(hydroxylethyl ethylenediaminetriacetate; HEDTA)를 사용하는 Fe-EDTA, Fe-NTA 등의 액상촉매를 이용할 수 있다.
또한 철염과 킬레이트가 몰비 1:1로 형성된 착염촉매가 개발되어 있다. 이들 촉매의 경우 철 3가 이온에 킬레이트를 몰비 1:1로 형성시키는 점이 공통적인 특징이 있다. 촉매 생산비용과 킬레이트의 안정도가 문제점으로 나타나 고농고 황화수소 제거나 장시간 반응에서 촉매의 열화(deactivation) 때문에 산업현장에서 응용되지 못하고 있기 때문에, Fe-킬레이트촉매를 이용한 황화수소 제거 반응을 수행하면서, Fe-킬레이트촉매의 농도변화, 킬레이트제의 농도, 공기량을 변화와, 킬레이트 열화를 방지하는 안정제에 대한 황화수소의 제거반응 중 촉매의 pH변화, 철 농도 변화 및 생성된 고체 황의 양을 조사하여 촉매에 대한 황화수소의 제거율과 안정성이 좋은 촉매로 본 출원인이 2001. 04. 25.자로 출원하여 특허된 특허 제0549544호에 개시된 액상촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
다시 말해, FeCl3 0.0001~0.8M, EDTA(Na2-Na4) 0.00012~4.4M로 Fe 대 EDTA가 1대 1.2~5.5배를 형성하고, NaOH 0.002~1.2M, Na2CO3 0.0012~1.8M, Ammonium thiosulfate 0.00012~4.4M, Sorbitol 0.0006~0.9M, Na2S2O3 0.00012~4.4M 및 잔부물로 이루어진 액상철착물조성물이거나, FeSO4 0.0001~0.8M, EDTA(Na2-Na4) 0.00012~4.4M로 Fe 대 EDTA가 1대 1.2~5.5배를 형성하고, NaOH 0.002~1.2M, Na2CO3 0.0012~1.8M, Ammonium thiosulfate 0.00012~4.4M, Sorbitol 0.0006~0.9M, Na2S2O3 0.00012~4.4M 및 잔부물로 이루어진 액상철착물조성물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액상철착물조성물에 Ethylen glycol 0.002~2.0M, t-Butanol 0.003~2.5M, Silicon oil 0.05~20%를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 황회수장치는 크게 액상의 촉매와 폐가스를 접촉시켜 폐가스 중의 황화수소를 제거하기 위한 황화수소제거부(10)와, 황화수소제거부(10)로부터 이송되는 액상촉매로부터 황입자를 회수하는 황회수부(60)와, 황회수부(60)를 통과한 액상촉매를 산화시켜 재생하는 촉매재생부(70)와, 촉매재생부(70)에서 재생된 액상촉매를 황화수소제거부(10)로 순환시키는 촉매순환부(50)와, 촉매재생부(70)로 새로운 액상촉매를 공급하기 위한 촉매보충부(90)를 구비한다. 촉매순환부(50)는 촉매재생부(70)와 황화수소제거부(10)를 연결하는 촉매순환관(55)과, 촉매순환관(55)의 중간에 설치되어 촉매재생부(70)에서 재생된 액상촉매를 황화수소제거부(10)로 이송시키는 순환펌프(51)로 이루어진다.
상기 황화수소 제거부(10)는 고농도의 황화수소를 함유하는 폐가스가 기포탑 반응기(20)와, 충전탑(30)을 순차적으로 통과하면서 황화수소가 제거되는 구조를 가진다.
기포탑반응기(20)는 황화수소 제거부(10)의 전단에 설치되어 폐가스 중에 함유된 황화수소를 1차적으로 처리하기 위한 전처리공정으로서, 본 발명은 기포탑 반응기에 유입되는 황화수소가 5000ppm 이상의 고농도일 경우라도 기포탑 반응기(20)에서 약 50% 이상의 황화수소를 1차적으로 제거함으로써 전체 황화수소제거부(10)의 황화수소 처리효율을 크게 향상시킬 수 있다.
기포탑반응기(20)는 하부로 연결된 촉매순환관(55)을 통해 촉매재생부(70)에서 재생된 액상촉매가 기포탑반응기(20)의 내부로 유입된다. 하부로 유입된 액상촉매는 상향류로 유입되어 상부에 형성된 촉매배출구(21)를 통해 배출된다. 그리고 외부로부터 연장되는 가스유입관(11)과 연결된 제 1분사노즐(23)이 기포탑반응기(20)의 내측 하부에 설치된다. 따라서 제 1분사노즐(23)을 통해 분사되는 폐가스는 액체촉매 중으로 미세한 기포를 발생시키면서 액체촉매와 접촉되어 설파이드 이온이 영가의 황으로 산화된다.
기포탑반응기(20)를 통과하면서 1차적으로 황화수소가 제거된 폐가스는 상부에 설치된 제 1가스배출관(25)을 통하여 다음 처리공정인 충전탑(30)의 하부로 유입된다. 충전탑(30)의 내부에는 제 2분사노즐(31)이 설치된다. 제 2분사노즐(31)은 촉매순환관(55)으로부터 분기된 분기관(33)과 연결되어 촉매재생부(70)부터 재생된 액상촉매가 유입되는 폐가스 중으로 분사된다. 제 1가스배출관(25)을 통해 충전탑(30)의 하부로 유입된 폐가스는 제 2분사노즐(31)로부터 분사되는 액상촉매와 접촉하여 폐가스 중에 함유된 잔량의 황화수소가 제거된다. 황화수소가 제거된 폐가스는 충전탑(30)의 상부에 설치된 제 2가스 배출관(35)을 통해 외부로 배출된다.
충전탑(30)은 기액간에 접촉 면적을 넓히기 위하여 공극률과 비표면적이 큰 충진물이 내부에 충진된 구조로써, 폴 링(pall ring), 라슁링(rashing ring) 등을 이용하며, 불규칙적인 충진을 통해 채널링(channeling) 현상을 방지하고, 오염가스 중 포함되어 있는 액상촉매의 제거효율을 극대할 수 있도록 한다.
상기 충전탑(30)의 하부에는 기포탑 반응기(20) 및 충전탑(30)으로 유입되어 황화수소와 반응된 액상촉매가 수집되는 촉매저장탱크(40)가 설치된다. 기포탑반응기(20)로 유입된 액상촉매는 기포탑반응기(20)의 촉매배출구(21)와 연결된 제 1연결관(27)을 통해 촉매저장탱크(40)에 저장된다. 그리고 충전탑(30)으로 유입된 액상촉매는 충전탑(30)의 하부에 설치된 촉매배출관을 통해 촉매저장탱크(40)로 배출된다.
한편, 도시되지 않았지만 기포탑 반응기(20)의 전단에는 황화수소가 포함된 폐가스의 유입유량을 측정하기 위한 유입가스 유량계와, 폐가스 중 황화수소 농도를 측정하기 위한 시료채취포트와, 황화수소가 포함된 가스 중 입자 상 물질을 제거하기 위한 집진기를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 황회수부(60)는 촉매저장탱크(40)에 저장된 액상촉매 중에서 산화반응에 의해 생성된 황입자를 분리하기 위한 것으로서, 섬유상 여과기(61)와, 역세펌프(65)와, 침전조(63)와, 압력여과기(67)로 이루어진다.
섬유상 여과기(61)는 제 2연결관(43)을 통해 촉매저장탱크(40)와 연결되어, 촉매저장탱크(40)에 저장된 액상촉매가 섬유상 여과기(61)로 이송된다. 이때 제 2연결관(43)에는 액상촉매를 이송시키는 이송펌프(45)가 설치된다. 섬유상 여과기(61)의 내부에는 디스크 형상의 섬유상 여재가 설치된다. 따라서 섬유상 여과기(61)로 유입된 액상촉매는 섬유사의 공극을 통과하여 제 3연결관(62)을 통해 촉매재생부(70)로 이송된다. 그리고 액상촉매 중에 함유된 황입자는 섬유상 여과기(61)를 통과하지 못하고 섬유상 여재에 쌓이게 된다. 이러한 섬유상 여과기(61)는 수두손실이 낮아 에너지를 절약할 수 있으며, 저렴하고 자동화가 가능하다는 장점이 있다.
그리고 역세펌프(65)는 후술한 촉매재생부(70)의 촉매재생탱크(71)의 내부에 설치된다. 역세펌프(65)는 촉매재생탱크(71)에 저장된 액상촉매를 일정 압력으로 섬유상 여재로 공급하여 섬유상 여재를 역세하기 위한 것이다. 역세펌프(65)는 제 4연결관(64)에 의해 섬유상 여과기(61)와 연결된다. 역세된 액체촉매는 섬유상 여과기(61)와 연결된 제 5연결관(65)에 의해 침전조(63)로 배출된다. 침전조(63)로 유입되는 액상촉매에는 섬유상 여재에서 걸러진 황입자들도 함께 혼합되어 있는 상태이다. 침전조는 중력을 이용하여 액상촉매 중의 황입자를 일부 침전시켜 압력여과기에서의 탈수효율의 향상시키고 탈수 용량을 낮출 수 있다.
압력여과기(67)는 침전조(63)와 제 6연결관(66)으로 연결되어 침전조(63)에서 농축된 액상촉매가 압력여과기(67)로 유입된다. 압력여과기(67)는 밀폐된 여과실 내로 액상촉매를 압입시켜 액상촉매와 황입자를 분리시킴으로써 황입자를 회수하여 재활용할 수 있는 것이다. 이 경우 압력여과기로부터 배출되는 황입자의 함수율은 약 60% 내지 70%정도이다.
그리고 압력여과기(67)에서 여과된 액상촉매는 제 7연결관(68)을 통해 촉매재생탱크(71)로 유입된다.
촉매 재생부(70)는 액상촉매를 산화시켜 재생하기 위한 장치이다. 촉매재생부(70)는 액상촉매를 수집하고 폭기시키기 위한 촉매재생탱크(71)와, 촉매재생탱크(71)에 저장된 액상촉매를 산화시키기 위해 촉매재생탱크(71) 내부로 산소를 공급하는 산소공급기를 구비한다.
촉매재생탱크(71)는 섬유상 여과기(61)와 제 3연결관(62)을 통해 연결되어 액상촉매가 내부로 유입되어 저장된다. 촉매재생탱크(71)에 산소를 공급하기 위한 산소공급기는 산소를 발생시키는 산소 발생기(79)와, 산소발생기(79)와 촉매재생탱크(71)를 연결하는 산소공급관(77)과, 산소공급관(77)과 연결되어 촉매재생탱크(71)의 내부에 설치되는 산기관(76)과, 산소공급관(77)에 설치되는 송풍기(78)로 이루어진다. 도시되지 않았지만 산소 공급관(77)을 통해 유입되는 산소 유량을 측정하는 산소 유량계가 산소공급관에 더 설치될 수 있다.
산기관(76)은 촉매 재생탱크(71)의 바닥에 설치되어 산소를 미세한 기포로 액상촉매 중으로 분산시킨다. 이 경우 액상촉매와 유입되는 산소의 접촉시간을 늘려주기 위한 다수의 유동제어벽(73)(74)이 액상촉매 재생탱크(220)의 내부에 교호적으로 형성될 수 있다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이 산기관(76)에서 분사되는 산소와 액상촉매와의 접촉을 증대시키기 위해 산기관(76)의 외측에 진동판(220)이 설치될 수 있다. 가령, 일측이 산기관(76)의 외주면에 결합되는 코일 형상의 지지부재(210)와, 지지부재(210)의 타측에 결합되며 산기관(76)에 형성된 분출구(75)를 통해 분출되는 산소의 흐름과 충돌하여 상기 지지부재(210)에 결합된 상태에서 진동하는 진동판(220)이 구비된다. 지지부재(210)로 코일 스프링이 이용될 수 있다. 지지부재(210)는 2개의 분출구(75) 사이에 위치하도록 설치된다. 따라서 분출구(75)를 통해 고압으로 분출되는 산소는 진동판(220)과 충돌하여 진동판(220)을 진동시킨다. 이러한 진동판(220)의 진동에 의해 분출되는 산소와 액상촉매의 접촉이 효과적으로 이루어질 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 촉매보충부(90)는 촉매보충탱크(91)와, 촉매보충탱크(91)와 촉매재생탱크(91)를 연결하는 촉매보충공급관(93)과, 촉매공급관상(93)에 설치된 밸브(95)의 개폐를 일정시간마다 조작하는 타이머(97)로 이루어진다. 이는 액상촉매재생부에서사용된 액상촉매를 계속적으로 재생하더라도 촉매의 불활성화에 따라 탈황성능이 저하됨을 방지하기 위함이다. 이와 같이 본 발명에서는 촉매보충부(90)에 의해 일정시간마다 일정량의 새로운 액상촉매가 자동적으로 보충되므로 탈황성능이 저하되지 않아 일정한 황화수소제거율을 계속적으로 유지할 수 있으며,주기적으로 액상촉매를 교환해주어야 하는 번거로움이 필요없다.
본 발명의 여과기를 이용한 황회수 장치의 다른 실시 예로서 도 2에 도시하고 있다. 도 2에서는 도 1과 달리 황화수소제거부(110)는 폐가스가 통과하는 단면을 좁게하여 촉매순환부(50)로부터 유입되는 액상촉매와 접촉시키는 벤츄리 스크러버(120)와, 벤츄리 스크러버(120)로부터 배출되는 폐가스가 하부로 유입되며 촉매순환부(50)와 연결되어 액상촉매를 분사하는 제 3분사노즐(131)이 내부에 설치된 다공판탑(130)과, 다공판탑(130)의 상부에서 배출되는 폐가스가 하부로 유입되어 상부로 배출되며, 촉매순환부(50)와 연결되어 액상촉매를 분사하는 제 4분사노즐(141)이 내부에 설치된 충전탑(140)을 구비한다.
본 실시예에서는 황화수소제거부(110)의 1차처리공정으로 벤츄리 스크러버(120)를 이용한다. 벤츄리 스크러버(120; ventury type scrubber)는 황화수소제거부(110)의 전단에 설치되어, 황화수소가 포함된 폐가스가 통과하는 단면을 좁게(벤츄리형)하여 황화수소와 액상촉매를 강제접촉시켜 황화수소의 제거효율을 극대화하기 위함이다.
폐가스는 벤츄리형 스크러버(120)를 통과하여 다공판탑(130)과 충전탑(140)을 지나면서 황화수소가 제거되어 외부로 배출된다. 순환펌프(51)에 의해 이송되는 액상촉매는 순환관(55)을 통해 벤츄리형 스크러버(120), 다공판탑(130), 충전탑(140)에 각각 연결된다.
다공판탑(130)은 벤츄리형 스크러버(120)에서 제거되지 않은 황화수소를 2차적으로 제거하기 위한 것으로서, 다공판탑(130)의 내부에는 순환관(55)과 연결된 제 3분사노즐(131)이 설치되고, 제 3분사노즐(131)의 하방에는 다수의 관통공이 형성된 원판형의 다공 패널(133)이 설치된다. 다공패널(133)은 기액의 흐름을 저해하여 체류시간을 길게 함으로써 액상촉매와 폐가스간의 접촉시간을 늘려 황화수소를 충분히 제거할 수 있도록 하기 위함이다. 다공패널(133)은 다수가 상하로 이격되어 적층될 수 있다.
다공판탑(130)을 통과한 폐가스 중에 잔류된 황화수소는 3차 처리공정인 충전탑(140)을 통과하면서 황화수소가 모두 제거된다. 그리고 벤츄리형 스크러버(120)와 다공판탑(130), 충전탑(140)으로 유입된 액상촉매는 촉매저장탱크(150)로 저장되어 황회수부(60)로 공급된다.
도시되지 않았지만 벤츄리 스크러버(120)의 전단에는 황화수소가 포함된 폐가스의 유입유량을 측정하기 위한 유입가스 유량계와, 폐가스 중 황화수소 농도를 측정하기 위한 시료채취포트와, 황화수소가 포함된 가스 중 입자 상 물질을 제거하기 위한 집진기를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 실시 예의 황회수장치 중에서 위에서 설명되지않은 구성요소는 도 1에 도시된 실시 예와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 황화수소제거부 20: 기포탑반응기
30: 충전탑 50: 촉매순환부
51: 순환펌프 60: 황회수부
61: 섬유상여과기 63: 침전조
67: 압력 여과기 70: 촉매재생부
71: 촉매재생탱크 75: 산소공급기
90: 촉매보충부 91: 촉매보충탱크

Claims (5)

  1. 액상의 촉매와 폐가스가 접촉하여 상기 폐가스 중의 황화수소가 제거되는 황화수소제거부와;
    상기 황화수소제거부로부터 이송되는 액상촉매를 섬유상 여재를 통과시켜 황입자를 걸러내는 섬유상 여과기를 포함하는 황회수부와;
    상기 섬유상 여재를 통과한 액상촉매가 저장되는 촉매재생탱크와, 상기 촉매재생탱크에 저장된 액상촉매를 산화시키기 위해 상기 촉매재생탱크 내부로 산소를 공급하는 산소공급기를 구비하는 촉매재생부와;
    상기 촉매재생부에서 재생된 액상촉매를 상기 황화수소제거부로 순환시키는 촉매순환부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 황회수부는 상기 촉매재생탱크에 저장된 액상촉매를 상기 섬유상 여과기로 공급하여 상기 섬유상 여재를 역세하기 위한 것으로 상기 촉매재생탱크에 설치된 역세펌프와, 상기 섬유상 여과기와 연결되어 역세시 배출되는 액상촉매가 저장되는 침전조와, 상기 침전조와 연결되어 상기 액상촉매 중에 포함된 황입자는 분리하고 액상촉매는 상기 촉매재생탱크로 이송시키는 압력여과기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 황화수소제거부는 상기 촉매순환부를 통해 유입되는 액상촉매 중으로 상기 폐가스를 분사시켜 기포를 발생시키는 제 1분사노즐이 내부에 설치된 기포탑 반응기와, 상기 기포탑 반응기의 상부를 통해 배출되는 상기 폐가스가 하부로 유입되어 상부로 배출되며, 상기 촉매순환부와 연결되어 상기 액상촉매를 상기 폐가스 중으로 분사하는 제 2분사노즐이 내부에 설치된 충전탑과, 상기 기포탑 반응기 및 상기 충전탑으로 유입된 액상촉매를 수집하고 저장하는 촉매저장탱크를 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 촉매재생탱크와 촉매보충공급관으로 연결되며 내부에 액상촉매가 저장된 촉매보충탱크와, 상기 촉매보충공급관상에 설치된 밸브의 개폐를 일정시간마다 조작하는 타이머를 가지는 촉매보충부를 더 구비하고,
    상기 산소공급기는 산소를 발생시키는 산소 발생기와, 상기 산소발생기와 상기 촉매재생탱크를 연결하는 산소공급관과, 상기 산소공급관과 연결되어 상기 촉매재생탱크의 내부에 설치되는 산기관과, 상기 산소공급관에 설치되는 송풍기와, 일측이 상기 산기관의 외주면에 결합되는 코일 형상의 지지부재와, 상기 지지부재의 타측에 결합되며 상기 산기관에 형성된 분출구를 통해 분출되는 산소의 흐름과 충돌하여 상기 지지부재에 결합된 상태에서 진동하는 진동판을 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 황화수소제거부는 상기 폐가스가 통과하는 단면을 좁게하여 상기 촉매순환부로부터 유입되는 액상촉매와 접촉시키는 벤츄리 스크러버와, 상기 벤츄리 스크러버로부터 배출되는 상기 폐가스가 하부로 유입되며 상기 촉매순환부와 연결되어 액상촉매를 분사하는 제 3분사노즐이 내부에 설치된 다공판탑과, 상기 다공판탑의 상부에서 배출되는 상기 폐가스가 하부로 유입되어 상부로 배출되며, 상기 촉매순환부와 연결되어 액상촉매를 분사하는 제 4분사노즐이 내부설치된 충전탑을 구비하며,
    상기 다공판탑은 상기 액상촉매 및 상기 폐가스의 체류시간을 연장시키기 위한 것으로 상기 제 3분사노즐의 하방에 설치되며 다수의 관통공이 형성된 원판형의 다공 패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 섬유상 여과기를 이용한 폐가스의 황 회수장치.
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CN110115930A (zh) * 2019-05-23 2019-08-13 无锡格林嘉科技有限公司 一种介于生物法和湿法之间的燃气脱硫系统
KR20190143648A (ko) * 2018-06-21 2019-12-31 (주)엘오티씨이에스 플라즈마 반응과 촉매를 이용한 유해가스 처리장치
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