KR100345737B1 - 고농도황화수소함유가스의처리방법 - Google Patents

고농도황화수소함유가스의처리방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100345737B1
KR100345737B1 KR1019970073578A KR19970073578A KR100345737B1 KR 100345737 B1 KR100345737 B1 KR 100345737B1 KR 1019970073578 A KR1019970073578 A KR 1019970073578A KR 19970073578 A KR19970073578 A KR 19970073578A KR 100345737 B1 KR100345737 B1 KR 100345737B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen sulfide
sulfur
temperature
air
gas
Prior art date
Application number
KR1019970073578A
Other languages
English (en)
Other versions
KR19990053875A (ko
Inventor
이덕성
정종식
송재활
이재민
Original Assignee
주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코, 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1019970073578A priority Critical patent/KR100345737B1/ko
Publication of KR19990053875A publication Critical patent/KR19990053875A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100345737B1 publication Critical patent/KR100345737B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8603—Removing sulfur compounds
    • B01D53/8612—Hydrogen sulfide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/12—Silica and alumina
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/20—Vanadium, niobium or tantalum
    • B01J23/22—Vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20723—Vanadium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209—Other metals
    • B01D2255/2092—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/30—Silica

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

본 발명은 고농도 황화수소 함유 가스의 처리 방법에 관한 것으로,
고농도 황화수소 함유 가스를 처리하는데 있어서,
산성 가스를 산화로에서 투입하는 공기량을 조절하여 1000-1200℃의 불꽃 반응 온도에서 불완전 연소시켜 생성된 유황을 제거하는 단계; 및
미반응 황화 수소는 촉매 산화 반응기에서 산화시켜 유황을 제조하는 단계;를 포함하는 고농도 황화수소 함유 가스의 처리 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 산화로의 온도를 낮게 유지할 수 있어 공기의 투입량을 가능한한 적게 조절할 수 있으므로, 질소 산화물을 생성하지 않고 고농도 황화수소 함유가스를 처리할 수 있다.

Description

고농도 황화수소 함유 가스의 처리 방법
본 발명은 고농도 황화수소 함유 가스의 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고농도 황화수소 함유 산성 가스를 산화로에서 불완전 연소시킨 다음, 잔류 가스를 촉매 산화 반응기에서 처리하여 NOx 발생을 억제하면서 황화수소를 처리하는 방법에 관한 것이다.
제철소, 천연 가스 정제, 정유 공장 등지에서 발생하는 고농도의 황화 수소 함유가스를 산성 가스라 하며, 이들은 통상 클라우스 공정에서 유황으로 제조하여 회수하고 있다. 클라우스 공정은 산성 가스의 연소 반응과 황화 수소와 이산화황의 촉매 반응으로 이루어져 있다.
상기 산성 가스는 우선 산화로에서 공기와 반응하여 유황과 이산화황을 생성한다.
[반응식 1]
Figure pat00001
[반응식 2]
Figure pat00002
생성된 유황은 황냉각기에서 회수되고, 반응 (2)에 의해 생성된 이산화황과 미반응잔류 황화수소는 촉매 반응기에서 다음과 같이 유황을 생성한다.
[반응식 3]
Figure pat00003
즉, 황화수소와 이산화황의 비가 2:1이 되어야 최대 황회수율을 얻을 수 있다.
현재까지는 산화로에 투입하는 공기의 양을 조절하여 이 비를 맞추고 있는데, 비를 정확하게 맞추기 힘들고, 이 비를 맞출 경우 로온도가 상승하여 설비의 관리가 어려워지거나 설비의 재질을 고온에도 견디는 고가의 재질을 사용해야 하는 문제가 있다.
따라서 상기 로온을 낮추기 위하여 산화로에 수증기를 공급하는 방법을 주로 이용하고 있으나, 이는 상기 반응(3)에서 열역학적 평형 반응에 의해 수증기의 함량이 높아지면 정반응이 방해받아 황회수율이 떨어지며, 수증기가 공급되는 만큼 전체 유량이 늘어나 공정 전체에 압력이 증가하거나 설비가 커지는 문제가 있다.
또한 로 온도가 높아짐에 따라 투입되는 공기의 양이 늘어나 NOx가 발생하므로 환경 문제를 야기시킬 수 있다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 로 온도의 상승에 따른 문제점을 해소하고자 산화로에서 황화수소와 이산화황을 저온에서 불완전 연소시킨 다음 남은 황화수소를 촉매 산화 반응기에서 처리하는 고농도 황화수소 함유 가스의 처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 의하면,
고농도 황화수소 함유 가스를 처리하는데 있어서,
산성 가스를 산화로에서 투입하는 공기량을 조절하여 1000-1200℃의 불꽃 반응 온도에서 불완전 연소시켜 생성된 유황을 제거하는 단계; 및
미반응 황화 수소는 촉매 산화 반응기에서 산화시켜 유황을 제조하는 단계;를 포함하는 고농도 황화수소 함유 가스의 처리 방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
우선 고농도 황화수소 함유 산성 가스를 공기와 함께 불꽃산화시켜 유황을 생성한다. 로온을 가능한한 낮게 유지하는 쪽으로 공기의 양을 적게 투입하여 연소시킨다. 로온도는 1000-1200℃를 유지하는 것이 바람직하다.
로온이 높아지면 황회수율이 증가하는 반면, 설비의 관리가 어려워지거나 설비의 재질을 고온에 견디는 것으로 바꾸어야 하고 생성물중에 질소 산화물이 증가하여 후공정에의 영향과 대기중으로 방출시 환경 오염을 유발할 수 있다.
한편 로온이 너무 낮아지면 황회수율이 떨어지고 불꽃의 안정적인 유지가 어려워질 수 있다. 따라서 산화로에 투입되는 공기의 양은 불꽃이 안정적으로 유지되는 범위에서 가능한한 적게 투입되는 것이 바람직하다.
상기 산화로에서 생성된 유황은 유황 냉각기에서 냉각하여 액체 상태로 회수되고, 미반응 공정 가스는 촉매 산화 반응기에서 산화시켜 유황을 제조한다.
상기 산화로에 투입된 공기의 양이 적으므로 공정 가스중의 대부분은 황화수소이고 이산화황은 극미량 존재하게 된다.
산화촉매 반응기에서는 상기 공정 가스와 공기를 혼합시켜 촉매상에서 상기 언급한 반응(1)을 일으켜 유황을 생성한다.
반응(1)은 비가역 반응으로 이론적으로는 완전 전환이 가능한 반응이다. 또한 온도가 낮아질수록 전환율이 높아지는 특성을 갖는다.
상기 촉매 산화 반응기에서 사용되는 측매는 실리카, 알루미나, 실리카 알루미나등의 담체에 전이금속 산화물을 담지한 촉매가 반응 활성이 있으며, 바나듐을 실리카 알루미나에 담지한 촉매가 가장 활성이 우수하다.
상기 촉매 산화 반응기에 투입되는 산소(공기)의 양은 반응 활성과 선택도면에서 공정 가스중에 함유된 황화수소량의 당량비만큼만 있으면 충분하다.
투입되는 산소의 양이 보다 많아지면, 부산물로 이산화황이 생성되고, 적으면 황화수소의 전환율이 떨어지게 된다.
상기 촉매 산화 반응기의 반응 온도가 너무 낮아지면 활성이 떨어지고 설비 및 촉매상에 생성된 유황이 침적되는 문제가 있고, 온도가 높아지면 평형 전환율이 떨어지며 에너지 소모가 많은 문제가 있다.
따라서 반응 온도는 150-300℃에서 가장 적절한 결과를 얻을 수 있으며, 250℃가 보다 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
실시예 1
황화수소 70%, 수증기 30%로된 혼합 증기 300Nm3/hr과 공기 320Nm3/hr를 산화로에 도입하고 불꽃연소시켰다. 산화로의 온도 1088℃로 반응후 생성물을 분석한 결과 황화수소는 84Nm3/hr, 이산화황은 0.2Nm3/hr이었다. 생성물중 질소 산화물은 검출되지 않았다.
실시예 2
적정 로온 산정
공기의 양을 계속 줄이면서 로 온도를 관찰한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.
그 결과 로온이 1000℃ 이하가 되면 불꽃이 꺼지는 것을 발견하였으며, 이때 생성물을 분석한 결과 황화수소가 145Nm3/hr로서 황화수소의 전환율이 낮아 적절한 산화로의 온도는 최소 1000℃이상이어야 함을 알 수 있었다.
비교예 1
클라우스 공정에 따른 비교
공기를 540Nm3/hr을 도입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험하였다.
산화로 온도 1420℃에서 반응후, 생성물을 분석한 결과 황화수소는 56Nm3/hr이었고, 이산화황은 28Nm3/hr이었다. 또한 생성물중 질소 산화물의 농도는 350ppm이었다. 즉 로온이 높고 질소 산화물 발생이 많음을 알 수 있다.
실시예 3
실시예 1에서 연소후 생성된 공정 가스를 냉각기에서 유황을 제거한 다음 산화촉매 반응기에 도입하고 210Nm3/hr의 공기를 혼합하여 바나듐이 담지된 실리카 알루미나 촉매를 이용하여 250℃에서 반응시켰다.
반응 생성물을 분석한 결과, 황화수소 0.8Nm3/hr 그리고 이산화황 0.3Nm3/hr이었다.
상기한 바에 따르면, 산화로의 온도를 낮게 유지할 수 있어 공기의 투입량을 가능한한 적게 조절할 수 있으므로, 질소 산화물을 생성하지 않고 고농도 황화수소 함유 가스를 처리할 수 있다.

Claims (1)

  1. 고농도 황화수소 함유 가스를 처리하는데 있어서,
    산성 가스를 산화로에서 투입하는 공기량을 조절하여 1000-1200℃의 불꽃 반응 온도에서 불완전 연소시켜 생성된 유황을 제거하는 단계; 및
    촉매 산화 반응기에서 바나듐이 담지된 실리카 알루미나 촉매존재하에 150-300℃온도에서 황화수소 당량비만큼 공기를 투입하여 미반응 황화 수소를 산화시켜 유황을 제조하는 단계 ;
    를 포함하는 고농도 황화수소 함유 가스의 처리 방법
KR1019970073578A 1997-12-24 1997-12-24 고농도황화수소함유가스의처리방법 KR100345737B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970073578A KR100345737B1 (ko) 1997-12-24 1997-12-24 고농도황화수소함유가스의처리방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019970073578A KR100345737B1 (ko) 1997-12-24 1997-12-24 고농도황화수소함유가스의처리방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR19990053875A KR19990053875A (ko) 1999-07-15
KR100345737B1 true KR100345737B1 (ko) 2002-11-11

Family

ID=37488628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019970073578A KR100345737B1 (ko) 1997-12-24 1997-12-24 고농도황화수소함유가스의처리방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100345737B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101010727B1 (ko) * 2008-12-19 2011-01-24 재단법인 포항산업과학연구원 연소 배가스의 황산화물 제거 시스템 및 그의 방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5292492A (en) * 1992-05-04 1994-03-08 Mobil Oil Corporation Recovering sulfur from ammonia acid gas stream

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5292492A (en) * 1992-05-04 1994-03-08 Mobil Oil Corporation Recovering sulfur from ammonia acid gas stream

Also Published As

Publication number Publication date
KR19990053875A (ko) 1999-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100786412B1 (ko) 황화수소 함유 기체 스트림으로부터 황을 회수하는 방법
EP0212297B1 (en) High pressure process for sulfur recovery from a hydrogen sulfide containing gas stream
AU8425201A (en) Process and apparatus for recovering sulphur from a gas stream containing hydrogen sulphide
WO2006052424B1 (en) Configurations and methods for sox removal in oxygen-containing gases
CA2440704C (en) Process for producing ammonium thiosulphate
JP2002145605A (ja) 硫化水素を含有するサワーガスを処理する方法
WO2005007570A3 (en) Process for recovering sulphur from a gas stream containing hydrogen sulphide
US5035810A (en) Process for treating wastewater which contains sour gases
US4632819A (en) Process for removing hydrogen sulfide from exhaust gas and for producing sulfur by the Claus process
US3851050A (en) Recovery of sulfur from so2-containing regeneration off-gases
WO2013098329A1 (en) Method for producing sulphuric acid
US4048293A (en) Process for purifying a sulfur dioxide containing gas
US20200369577A1 (en) Production of fertilizers from landfill gas or digester gas
WO2014132087A1 (en) Method for removing sulphur dioxide from gas streams, using titanium dioxide as catalyst
US4798716A (en) Sulfur recovery plant and process using oxygen
US4012488A (en) Process for the treatment of sulfur and nitrogen oxides formed during power generation
MXPA04004100A (es) Metodo para recuperar componentes sulfurosos en un proceso de recuperacion de azufre.
EP1448294B1 (en) Method of treating a regeneration gas from s-zorb process
GB2045218A (en) Process for the removal of so2 from waste gases producing hydrogen and sulphuric acid
US3794710A (en) Gas desulfurization
KR100345737B1 (ko) 고농도황화수소함유가스의처리방법
US3875295A (en) Process for withdrawing hydrogen sulfide from an industrial gas with sulfur production
US9987591B2 (en) Method for removing sulphur dioxide from gas streams, using titanium dioxide as catalyst
US5439664A (en) Process for thermal conversion of hydrogen sufide to elemental sulfur
US4039621A (en) Power generation wherein sulfur and nitrogen oxides are removed

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee