KR20170045364A - 폐 가스로부터 이산화황의 촉매 제거 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제 1 반응기 및 제 2 반응기의 폐 가스로부터 이산화황을 촉매 제거하는 방법에 관한 것으로, 상기 제 1 반응기에는 활성탄 촉매가 채워져 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 1 g H2O / Nm3 미만의 수분 함량 및 5 ppm 이상의 SO2 함량을 갖는 폐 가스를 공급하는 단계; 상기 폐 가스를 제 1 반응기로 도입하는 단계; 상기 제 1 반응기에서 활성탄 촉매에 의해 상기 SO2가 기체 상태의 SO3로 촉매 전환되며, 상기 활성탄 촉매상의 촉매 전환은 100 ℃ 미만의 온도에서 진행되는 단계; 상기 제 1 반응기로부터 상기 제 2 반응기로 예비 정제된 폐 가스를 도입하는 단계; 및 상기 제 2 반응기에서 상기 SO3를 물을 사용하여 H2SO4로 전환시키는 단계; 를 포함한다.

Description

폐 가스로부터 이산화황의 촉매 제거 방법 {METHOD FOR THE CATALYTIC REMOVAL OF SULPHUR DIOXIDE FROM EXHAUST GASES}
본 발명은 폐 가스로부터 이산화황의 촉매 제거 방법에 관한 것이다.
20세기 초반 이산화황으로부터 황산을 촉매적으로 제조하는 첫 번째 방법이 개발되었다. 이러한 개발로 인해 고농축(98% 내지 99%)의 황산이 생성된 최초의 "접촉"설비가 생겨났다. 제 1 단계에서, SO2는 매우 높은 온도(300℃ 내지 500℃)에서 SO3로 산화되고, 제 2 단계에서 SO3는 저온에서 물의 첨가에 의해 H2SO4로 전환된다. 이러한 "접촉"설비는 최근 수십 년 동안 운전 방식이 약간만 변경되었다. 무엇보다 하나의 개선점은 원칙적으로 2 개의 직렬 연결된 (단일) 접촉 설비로 간주 될 수 있는 이중 접촉 설비의 도입이었다. 결과적으로, SO2의 H2SO4로의 전환 효율은 99% 이상 증가되었다.
예를 들어, EP 2 404 654 A1에는 고온(300℃ 및 700℃) 및 고압(2bar 내지 50bar)에서 SO2가 H2SO4로 2단계로 전환되는 방법이 기재되어있다. 금속 산화물은 바람직한 촉매로서 구체적으로 기술되어있다.
현재의 기술 수준인 다른 설비는 예를 들어 "Stand der Technik in der Schwefelsaureerzeugung im Hinblick auf die IPPC-Richtlinie" by Herbert Wiesenberger and Joachim Kircher, Umweltbundesamt GmbH, Vienna, 2001 또는 Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th edition, volume A 25의 635쪽 내지 700쪽에 기술되어 있다.
이들 접촉 설비의 본질적인 문제점은 다음과 같다:
1. SO2/SO3 및 SO3/H2SO4 전환 온도 차이 및 공장 가동 시 관련 배출 한계 초과.
2. 관련된 온도, H2SO4의 농도, 관련된 빈약한 신뢰성 및 접촉 설비의 빠른 노화로 인한 설비의 일반적인 부식.
3. 촉매 교체 및 수리를 위한 높은 운영 비용과 함께 높은 자본 비용.
4. 접촉 설비는 최소 3 부피%의 SO2 입구 농도를 요구하며, 그 이하에서는 H2SO4로의 전환이 진행되지 않는다.
5. 시스템의 특성상 반응기는 높은 촉매 온도 때문에 스테인리스강으로 이루어지며 상대적으로 큰 공간을 필요로 한다.
관심의 대상이 되는 하나의 발명은 1960 년대의 SULFACID® 방법이었다. 이 방법에서는, 상온에서 SO2는 활성탄 층상에서 SO3로 산화되고 동시에 물의 동시 첨가에 의해 동일한 활성탄 층상에서 H2SO4로 전환된다. 이러한 방식으로 묽은 산(10% 내지 20%)을 생산할 수 있다. 그러나 이는 습식 방법으로 SO2를 H2SO4로 제한된 범위에서만 전환할 수 있다. 경제적 이익이 나는 SO2 투입 농도는 대략 2500ppm 이하이다. 그렇지 않으면 활성탄 층의 두께가 크게 증가하여 큰 압력 강하를 초래하기 때문이다. 또한 결과적으로 기존 SULFACID® 설비의 효율은 비교적 낮게 유지된다(약 90% 내지 95%). 또한, 이러한 설비의 공간 요구량은 엄청나게 증가하며, 그 결과 전통적인 SULFACID® 설비는 자본 및 운영 비용의 관점에서 불리하다. 체적 유량 기준으로 설비가 더 커진다는 것은 분명한 사실이다.
다수의 방법에서, 폐 가스로부터 이산화황의 촉매 제거는 활성탄으로 충전된 반응기에서 수행되고, 여기서 촉매는 물 또는 함수 용액으로 반복적으로 세척되고 다시 건조된다.
SO2가 전환될 때까지 촉매를 SO2에 노출시킨 다음, SO2 공급을 차단하고 촉매를 물에 노출시키고 H2SO4를 씻어 낸다. 그 후, 촉매는 건조되고 재사용 될 수 있다.
예를 들어, 이러한 방법은 미국 특허 제 3,486,852 호; US 4,122,150; US 5,679,238 또는 US 2012/251404 A1에 개시되어 있다.
후자의 방법의 단점은 촉매를 물로 반복적으로 세척한 후 재사용해야 한다는 것이다. 따라서 연속적으로는 불가능하며 적어도 두 개의 반응기가 항상 교대로 작동해야 한다.
또한, 상기 방법에 의해 약간 농축된 황산만을 얻을 수 있으며, 상업적 판매를 위해 제공되기 전에 값비싼 방식으로 덤핑되거나 고도로 농축되어야 한다
본 발명의 목적은 저온에서 연속적으로 폐 가스로부터 이산화황을 촉매 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예를 따르는 폐 가스로부터 이산화황의 촉매 제거 방법은
1 g H2O/Nm3 미만의 수분 함량 및 5 ppm 이상의 SO2 함량을 갖는 폐 가스를 공급하는 단계; 상기 폐 가스를 제 1 반응기로 도입하는 단계; 상기 제 1 반응기에서 활성탄 촉매에 의해 상기 SO2가 기체 상태의 SO3로 촉매 전환되며, 상기 활성탄 촉매 상의 촉매 전환은 100℃ 미만의 온도에서 진행되는 단계; 상기 제 1 반응기로부터 상기 제 2 반응기로 예비 정제된 폐 가스를 도입하는 단계; 및 상기 제 2 반응기에서 상기 SO3를 물을 사용하여 H2SO4로 전환시키는 단계; 를 포함하는 제 1 반응기 및 제 2 반응기의 폐 가스로부터 이산화황을 촉매 제거하는 방법에 관한 것으로, 상기 제 1 반응기에는 활성탄 촉매가 채워져 있는 촉매 제거 방법을 포함한다.
본 발명의 실시 예를 따르는 폐 가스로부터 이산화황의 촉매 제거 방법은 임의의 작동조건 하에서 신뢰성 있게 작동한다.
본 방법은 오염 물질로서 주로 이산화황 (SO2)을 함유하는 산업 설비 폐 가스를 연속적으로 처리할 수 있게 하고, 폐 가스로부터 이산화황의 전부 또는 상당량을 제거하는 것을 가능하게 하며, 최종적으로 이를 액상의 H2SO4로 전환시킨다.
제 1 반응기에서, 건조된 폐 가스는 반응기 내로 도입되고, SO2는 활성탄 촉매 상에 흡착되어 SO3로 전환된다. 이 촉매 변환은 100℃ 미만의 온도에서 활성탄 촉매상에서 진행된다. 그러나 전술한 바와 달리, 활성탄 촉매로부터 SO3를 씻어 낼 필요는 없다. 폐 가스 및 촉매가 건조된 경우, 이산화황은 활성탄 촉매상에서 SO3로 전환되고 다시 기체 형태로 배출된다. 촉매는 SO3로 포화되지 않으며, 즉 활성탄 촉매의 활성은 일정하게 유지된다.
따라서, 활성탄 촉매를 물 또는 수용액으로 씻어 낼 필요가 없다.
제 2 반응기 내에서만 생성된 기체 상태의 SO3가 H2O와 접촉하여 H2SO4로 전환된다. SO3의 H2SO4로의 전환은 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 매우 적은 양의 물이 사용될 수 있고 따라서 SULFACID® 방법에서보다 더 고농축의 산을 얻을 수 있다.
처리될 폐 가스는 건조해야 하며, 즉 가능한 한 적은 양의 물을 함유해야 한다. 처리될 폐 가스는 바람직하게는 Nm3 폐 가스당 0.8g 이하, 특히 바람직하게는 Nm3 폐 가스당 0.7g 이하, 특히 더 바람직하게는 Nm3 폐 가스당 0.4g 이하의 물을 함유한다. 수분 함량이 너무 높거나 촉매가 촉촉할 경우, 생성된 SO3는 즉시 활성탄 촉매상에서 H2SO4로 전환되고 활성탄 촉매 상에 남아있게 된다. 잠시 후, 활성탄 촉매의 활성이 감소하고, 즉 SO2의 전환 비율이 감소한다.
본 방법의 다른 장점은 활성탄 촉매가 H2SO4에 더이상 노출되지 않고 또한 교대로 헹궈지고 건조될 필요가 없기 때문에 활성탄 촉매가 더 오래 지속된다는 것이다.
본 방법의 또 다른 장점은 180,000ppm SO2 이하, 바람직하게는 130,000ppm 이하, 특히 바람직하게는 110,000ppm 이하, 특히 더 바람직하게는 100,000ppm 이하의 폐 가스를 처리할 수 있다는 것이다. 따라서, 본 방법은 전통적인 접촉 방법보다 오염 물질 농도가 실질적으로 낮은 폐 가스를 처리할 수 있게 하며, 전통적인 SULFACID® 방법보다 실질적으로 오염 물질 농도가 높은 폐 가스를 처리할 수 있게 한다.
폐 가스의 입구 온도는 바람직하게는 주위 온도와 150℃ 사이에 있다. 연속 작동 온도가 높을수록 촉매가 영구적으로 손상될 수 있다. 필요하다면, 예를 들어 반응기 내의 활성탄 촉매에 냉각 코일을 장착함으로써 활성탄 촉매를 냉각시킬 수 있다.
제 1 반응기로의 입구에서 폐 가스의 압력은 바람직하게는 800 mbar 내지 1400 mbar, 특히 바람직하게는 900 mbar 내지 1100 mbar, 특히 더 바람직하게는 950 mbar 내지 1050 mbar 이며, 따라서 대기압에 비교적 가깝다.
본 발명은 저온에서 진행되기 때문에, 반응기는 접촉 방법의 경우와 같이 스테인레스강으로 이루어질 필요는 없지만, 대신 섬유 유리로부터 저렴하게 제조될 수 있다.
상기 방법에서, 폐 가스에 존재하는 SO2의 적어도 60 부피%, 바람직하게는 적어도 75 부피%, 특히 바람직하게는 적어도 90 부피%, 특히 더 바람직하게는 적어도 98 부피%로 전환된다.
폐 가스의 산소 함량은 실제로는 중요하지 않지만, 이상적으로는 2 부피% 이상, 바람직하게는 5 부피% 이상, 특히 바람직하게는 8 부피% 이상, 특히 더 바람직하게는 10 부피% 이상이어야 한다.
바람직하게는, O2 함량은 SO2 함량보다 8배 이상 높아야 한다.
바람직하게는, 활성탄 촉매는 예컨대 Norit-RST3, PK 2.5, Calgon Carbon-Centaur HSV, Jacobi-Ecosorb G-SWC80, VRX-Super, CPPE 25 또는 CPPE 30와 같은 천연 이탄 활성탄 또는 압출 목재 활성탄 촉매를 포함한다.
본 발명의 방법의 또 다른 장점은 생성된 황산이 고도로 농축될 수 있다는 것이다. 즉, 적어도 10 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%, 특히 바람직하게는 70 중량%, 특히 더 바람직하게는 적어도 96 중량% 농도의 황산을 얻는 것이 가능하다.
바람직한 실시 예에서, 묽은 황산이 SO3의 H2SO4로의 전환에 사용된다.
본 발명은 활성탄 촉매층 또는 복수의 활성탄 촉매층을 병렬 또는 직렬로 연결하여 구성되는 제 1 반응기에서 수행될 수 있다.
도 1은 제 1 테스트 구성의 개략도를 도시한 것이다.
도 2는 제 2 테스트 구성의 개략도를 도시한 것이다.
도 3은 제 3 테스트 구성의 개략도를 도시한 것이다.
도 4는 제 4 테스트 구성의 개략도를 도시한 것이다.
도 5는 테스트 중에 측정된, 반응기로 유입 및 배출되는 폐 가스의 SO2 함유량을 나타내는 그래프이다.
도 6은 테스트 중에 측정된, 반응기로 유입 및 배출되는 폐 가스의 SO2 함유량을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.　 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.　 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 도 1에 도시된 제 1 테스트 구성은 고정층 반응기(10)를 포함하며, 그 하부에는 입구(12)를 통해 SO2 함유 폐 가스가 공급된다. 폐 가스는 바닥 활성탄 촉매를 갖는 고정층(14)을 통해 위쪽으로 통과하고, 라인(18)을 통해 출구(16)를 통해 반응기(10)의 상부로부터 흡수 장치(20)로 통과된다.
고정층 반응기(10)에서, 기체 상태의 SO2는 활성탄 촉매의 도움으로 기체 상태의 SO3로 전환된다. 공지된 방법과는 대조적으로, SO3는 활성탄 촉매 상에 흡착되지 않고 H2SO4로 전환되지만, 반응 후에 기체 형태로 다시 방출된다. SO2는 거의 1:1, 즉 약 100% SO3로 전환되고, 즉 SO2 (거의)가 폐 가스에서 완전히 사라지고 같은 양의 SO3으로 대체된다.
가열/냉각 코일(22)은 고정층(14)의 온도를 제어하기 위해 고정층(14)에 장착된다. 고정층(14)의 온도가 100℃를 초과하지 않도록 주의해야 한다 활성탄 촉매에 대해 부드럽고 불필요하게 수명을 단축시키지 않아야 한다.
고정층 반응기(10)를 떠난 후, 예비 정제된 폐 가스는 30% 내지 98% H2SO4의 세척 용액을 통과하는 흡수 장치(20)로 통과된다. 바람직하게는 96% 황산이 사용된다. 예비 정제된 폐 가스는 라인(18)을 통해 흡수 장치(20)의 하부 영역 내로 도입되고 액체 황산을 통해 상승한 다음 순수 기체로서 흡수 장치(20)의 상부에서 출구(24)를 통해 배출된다.
따라서, 기체 상태의 SO3는 액체 황산에 용해된다. 결과적으로 황산에 존재하는 물과 반응하여 H2SO4를 형성하는 이황산(H2S2O7)이 신속하게 형성된다. 이것은 SO3를 H2SO4로 전환시키는 통상적인 방법이다.
탱크(26)로부터의 액체의 묽은 황산은 펌프(28) 및 라인(30)을 통해 흡수 장치(20)의 상부 영역 내로 도입된다. 황산은 흡수 장치(20)의 바닥(32)(34) 및 라인(36)을 통해 탱크(26)로 되돌아 간다.
수득된 황산은 펌프(40)로 추가 라인(38)을 통해 탱크(26) 밖으로 펌핑될 수 있다. 이 방법에서, SO3를 H2SO4로 전환시키기 위해 황산에 용해된 물이 점차적으로 소비되기 때문에 황산이 농축된다. 탱크(26) 내의 황산이 원하는 농도에 도달하면, 그 중 일부는 펌핑되고 적절하게 물/묽은 황산으로 대체된다.
도 2 및 도 3에 도시된 테스트 구성은 제 2 반응기로서의 흡수 장치(20)가 분리기(42) (도 2) 또는 SULFACID 반응기(44)(도 3)에 의해 대체된다. 두 반응기(42, 44)는 고형물로 채워진다. 도 2의 분리기(42)는 플라스틱 패킹(48)(예:VFF Acidur® 특수 석기)의 고정층을 함유하고, SULFACID 반응기(44)는 활성탄(50)의 고정층을 함유한다.
이들 반응기(42, 44)의 경우, 제 1 반응기(10)로부터 예비 정제된 폐 가스는 반응기(42, 44)의 상부 영역으로 통과된다. 이 경우에도, 탱크(26)로부터의 묽은 황산은 펌프(28)를 통해 라인(30)을 통해 분리기(42) 또는 SULFACID 반응기(44)의 상부 영역 내로 공급된다. 이들 두 실시 예에서, 분무 장치(46)는 분리기(42) 또는 SULFACID 반응기(44)의 상부 영역에의 플라스틱 패킹(48) 상으로 또는 희석된 황산의 SULFACID 반응기(44)의 활성탄 (50) 상으로의 균일한 분포가 달성된다.
도 1과는 달리, 예비 정제된 폐 가스는 역류가 아니라 병류되어 묽은 황산과 접촉한다. 따라서, 반응 후 예비 정제된 폐 가스는 라인(18)을 통해 분리기(42) 또는 SULFACID 반응기(44)의 상부 영역으로 도입되고, 분리기(42)의 하부 영역의 출구(52) 또는 SULFACID 반응기(44)를 통해 순수 기체로 빠진다.
이들 반응기(42,44)에서, 기체 상태의 SO3는 다시 액체 황산에 용해된다. 결과적으로 황산에 존재하는 물과 반응하여 H2SO4를 형성하는 이황산(H2S2O7)이 신속하게 형성된다.
도 4는 이제 반응기(10)가 이전의 도면에서 반응기(10)에 대응하는 다소 복잡한 테스트 구성을 도시한다. 이 테스트 구성에서, SO2 함유 폐 가스는 반응기(10) 내로 도입되기 전에 건조탑(54)에서 건조된다.
건조탑(54)의 구조는 도 1의 흡수 장치(20)의 구조에 광범위하게 대응한다. 그러나, 상기 건조탑(54)은 반응기(10)의 상류에 위치하며, SO2 함유 폐 가스로부터 물을 제거하기 전에 반응기(10)에 도착한다.
따라서, SO2 함유 폐 가스는 건조탑(54)의 하부 영역으로 도입되고, 여기서 황산과 함께 향류로 건조된다. 탱크(26)로부터 30 중량% 내지 98 중량%의 농도를 갖는 황산은 라인(56), 펌프(58) 및 분무 장치(60)를 통해 건조탑(54)의 상부 영역으로 도입된다.
일단 황산이 SO2 함유 폐 가스로부터 물을 제거하면, 건조탑(54)의 바닥으로부터 출구(62)를 통해 탱크(26)로 되돌아 오는 라인(64)을 통과한다.
건조탑(54)에서 건조된 SO2 함유 폐 가스는 건조탑(54)의 상부 영역으로부터 배출되어 송풍기(66) 및 라인(68)을 통해 입구(12)를 통해 반응기(10)의 하부 영역 내로 도입된다.
고정층 반응기(10)에서, 기체 상태의 SO2는 활성탄 촉매의 도움으로 기체 상태의 SO3로 전환된다. 반응기(10)의 고정층(14)에는 고정층(14)의 온도를 제어하기 위한 가열 냉각 코일(22)이 장착되어 있다.
고정층(14) 반응기를 떠난 후, 예비 정제된 폐 가스, 즉 SO3 함유 폐 가스는 반응기(70)의 상부 영역으로 도입되고, 30% 내지 98%의 H2SO4를 통해 병류 방식으로 통과된다. 바람직하게는 96% 황산이 사용된다. 반응 후, 세정된 폐 가스는 하부 영역의 출구(52)를 통해 반응기(70)로부터 깨끗한 기체로서 배출된다.
반응기(70)는 상부 구역에 SULFACID 반응기(44)가 배치되고 하부 구역에 분리기 (42)가 배열된 2개의 구역을 포함한다. 두 구역은 드롭 캐처(72)에 의해 서로 분리되어 있다.
탱크(26)로부터의 황산은 SULFACID 반응기의 상부에 위치한 분무 장치(74)로 펌프(28)를 통해 라인을 통과하여 황산이 SULFACID 반응기의 활성탄 층을 통해 흐르며 용해된 SO3를 흡수하고, 폐 가스에 넣고 황산으로 전환시킨다. 농축된 황산은 드롭 캐쳐(72) 상에 모이고, 여기서 드롭 캐처(72)는 탱크(26)로 다시 통과한다.
또한, 탱크(26)로부터의 황산은 동일한 펌프(28) 및 액적 분리기 아래의 동일한 라인(30)을 통해 추가의 분무 장치(76)를 통해 분리기 층상으로 분무된다. 이어서, 폐 가스 내에 존재하는 잔류 SO3는 분리기 내에 황산에 의해 용해되고 황산에 용해된 물과 반응하여 황산으로 전환된다. 이어서, 황산은 반응기(70)의 바닥(34)에 있는 출구를 통해 라인(36)을 통해 탱크(26)로 다시 통과된다.
일단 탱크(36) 내의 황산이 원하는 농도에 도달하면, 그 일부는 라인(38) 및 펌프 (40)를 통해 탱크 밖으로 펌핑되고 라인(76)에 의해 공급되는 물/묽은 황산으로 적절히 대체된다.
도 5는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 0.2 g H2O/Nm3 미만의 수분 함량 및 11000ppm 내지 12000ppm의 SO2 함량을 갖는 접촉 설비로부터의 연도 가스가 두 개의 반응기가 있는 설비에서 처리되는 제 1 테스트 구성의 결과를 도시하고 있다.
3 m3의 부피를 가지며 Norit-RST3, PK 2.5, Calgon Carbon-Centaur HSV, Jacobi-Ecosorb G-SWC80, VRX-Super, CPPE 25 또는 CPPE 30 활성탄 촉매의 2 m3의 고정층이 제공된 유리 섬유 강화 플라스틱으로 제조된 제 1 반응기에서, SO2는 가스 상태의 SO3로 완전히 전환되었다.
이들 촉매는 입자 크기가 1㎜ 내지 3㎜, 2㎜ 내지 4㎜ 또는 3㎜ 내지 5㎜인 활성탄 펠렛 또는 성형된 탄소이고, 증기 활성화에 의해 제조된다. 다음과 같은 일반적인 물성이 제조자에 의해 보장된다: 요오드 번호 800; 메틸렌 블루 흡착 11 g/ 100g; 내부 표면적(BET) 875㎡/g; 벌크 밀도 260kg/m3; 역 세척 후의 밀도 230kg/m3; 균일성 계수 1.3; 회분 함량 7 중량%; pH 알칼리; 수분(포장된)2 중량%.
폐 가스의 온도는 입구에서 20℃ 내지 30℃ 이고, 제 1 반응기의 출구에서 20℃ 내지 30℃이다.
이러한 방식으로 처리된 폐 가스는 그 후 제 2 반응기로 통과되었다. 제 2 반응기는 부피 2m3의 SURFACID 반응기였고 1　m3의 Norit-RST3, PK 2.5, Calgon Carbon-Centaur HSV, Jacobi-Ecosorb G-SWC80, VRX-Super, CPPE 25 또는 CPPE 30 브랜드 활성탄으로 채워져 있었다.
이들 촉매는 1mm 내지 3mm, 2mm 내지 4mm 또는 3mm 내지 5mm의 입자 크기를 갖는 활성 탄소 펠릿 또는 성형된 탄소이고, 증기 활성화에 의해 제조된다. 다음과 같은 일반적인 물성이 제조자에 의해 보장된다: 요오드 번호 800; 메틸렌 블루 흡착 11 g/100g; 내부 표면적(BET)875 ㎡/g; 벌크 밀도 260kg/m3; 역 세척 후의 밀도 230 kg/m3; 균일성 계수 1.3; 회분 함량 7 중량 %; pH 알칼리; 수분 (포장된) 2 중량%.
제 2 반응기 내의 활성탄에 15분마다 1000g/l 농도의 황산 25ℓ를 분무하였다.
이 테스트 구성은 약 30분 동안 지속되었고 약 150 N㎥의 폐 가스가 처리되었다.
도 6은 제 1 테스트 구성과 동일한 설비에서의 제 2 테스트 구성의 결과를 도시한다.
제 1 테스트 구성과 동일한 접촉 설비로부터의 SO2 함유 폐 가스가 이 테스트 구성에 사용되었다. 그러나 폐 가스의 SO2 함량은 낮았다(4500ppm과 2500ppm 사이).
시험은 약 120분 동안 지속되었고 약 600 Nm3의 폐 가스가 처리되었다.
Testo 상표 연도 가스 분석기가 시험에 사용되었다. 이 분석기는 최근 세대 (2009 년 제조년도) 제조사에서 보정한 것이다. 이 연도 가스 분석기의 분석 데이터는 습식 화학 측정을 병행하여 확인하였다. 모든 측정 결과는 허용 편차, 허용 오차 이내였다.
이들 2 가지 테스트는 폐 가스로부터의 SO2가 제 1 반응기에서 SO3로 거의 변환되었고, SO3는 제 2 반응기에서만 H2SO4로 거의 변환되었다는 것을 밝혀냈다.
제 1 반응기에서 SO2 기체가 SO3 기체로 신속하고 완전하게 전환됨으로써, 제 1 반응기에서의 활성탄 촉매는 포화되지 않았다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
10: 반응기
12: 입구
14: 고정층
16: 출구
18: 라인
20: 흡수 장치
22: 가열 냉각 코일
24: 출구
26: 탱크
28: 펌프
30: 라인
32: 바닥
34: 바닥
36: 라인
38: 라인
40: 펌프
42: 분리기
44: 반응기
46: 분무 장치
48: 플라스틱 패킹
50: 활성탄
52: 출구
54: 건조탑
56: 라인
58: 펌프
60: 분무 장치
62: 출구
64: 라인
66: 송풍기
68: 라인
70: 반응기
72: 드롭 캐처
74: 분무 장치
76: 분무 장치
78: 분무 장치

Claims (14)

  1. a. 1 g H2O/Nm3 미만의 수분 함량 및 5 ppm 이상의 SO2 함량을 갖는 폐 가스를 공급하는 단계;
    b. 상기 폐 가스를 제 1 반응기로 도입하는 단계;
    c. 상기 제 1 반응기에서 활성탄 촉매에 의해 상기 SO2가 기체 상태의 SO3로 촉매 전환되며, 상기 활성탄 촉매 상의 촉매 전환은 100 ℃ 미만의 온도에서 진행되는 단계;
    d. 상기 제 1 반응기로부터 상기 제 2 반응기로 예비 정제된 폐 가스를 도입하는 단계; 및
    e. 상기 제 2 반응기에서 상기 SO3를 물을 사용하여 H2SO4로 전환시키는 단계;
    를 포함하는 2개의 반응기의 폐 가스로부터 이산화황을 촉매 제거하는 방법에 관한 것으로, 상기 제 1 반응기에는 활성탄 촉매가 채워져 있는 촉매 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    처리될 상기 폐 가스가 폐 가스 Nm3당 0.8g 이하의 물을 함유하고, 바람직하게는 폐 가스 Nm3당 0.7g 이하의 물을 함유하며, 가장 바람직하게는 폐 가스 Nm3당 0.4g 이하의 물을 함유하는 촉매 제거 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 폐 가스의 SO2 함량은 180,000ppm 이하, 바람직하게는 130,000ppm 이하, 특히 바람직하게는 110,000ppm 이하, 특히 더 바람직하게는 100,000ppm 이하인 촉매 제거 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐 가스의 입구 온도는 주위 온도와 150 ℃ 사이인 촉매 제거 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐 가스의 상기 제 1 반응기의 입구 압력은 800 mbar 내지 1400 mbar 인 촉매 제거 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전환된 폐 가스에 존재하는 SO2 함량이 60 부피%이상, 바람직하게는 75 부피% 이상, 특히 바람직하게는 90 부피% 이상, 특히 더 바람직하게는 98 부피% 이상인 촉매 제거 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐 가스의 O2 함량은 적어도 2 부피% 이상, 바람직하게는 적어도 5 부피% 이상, 특히 바람직하게는 적어도 8 부피% 이상이고, 특히 더 바람직하게는 적어도 10 부피% 이상인 촉매 제거 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 O2 함량은 상기 SO2 함량보다 8 배 이상 더 높은 촉매 제거 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성탄 촉매는 천연 이탄 활성탄 촉매 또는 압출 목재 활성탄 촉매인 촉매 제거 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 H2SO4가 10 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상, 특히 바람직하게는 70 중량% 이상, 특히 더 바람직하게는 96 중량% 이상이 방전되는 촉매 제거 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, SO3를 H2SO4로 전환 시키는데 묽은 황산을 사용하는 것을 특징으로 하는 촉매 제거 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매 제거 방법은 활성탄 촉매층을 포함하는 상기 제 1 반응기에서 수행되는 촉매 제거 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매 제거 방법은 병렬로 연결된 복수의 활성탄 촉매층을 포함하는 상기 제 1 반응기에서 수행되는 촉매 제거 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매 제거 방법은 직렬로 연결된 복수의 활성탄 촉매층을 포함하는 상기 제 1 반응기에서 수행되는 촉매 제거 방법.



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