KR101489852B1 - Apparatus for recovering sulfur from synthesis gas and Method therefor - Google Patents
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Abstract
개시된 합성가스내 황 회수 방법은 복수개의 탈황/재생 반응기의 각각에 고정된 촉매에 황화합물이 흡착되도록 상기 황성분을 포함하는 상기 합성가스가 유입되는 탈황 반응을 거쳐, 상기 황성분이 제거된 정제된 합성가스를 배출하는 공정과, 상기 탈황/재생 반응기의 촉매에 흡착된 상기 황화합물의 산화를 위해 산소가 공급되는 재생 반응을 거쳐, 상기 촉매의 산화반응에 의해 이산화황으로 전환되어 배출하는 공정과, 상기 재생 반응을 거쳐 산화된 상기 황화합물을 황 회수 반응기로 공급하는 공정과, 상기 황 회수 반응기에서 환원반응에 의해 이산화황이 황으로의 전환반응이 일어나도록 환원제를 공급하여 상기 황이 고체로서 분리되는 공정과, 상기 분리된 원소 황을 회수하도록 배출하는 공정을 포함한다.The disclosed synthesis gas-containing sulfur recovery method comprises a desulfurization reaction in which the synthesis gas containing the sulfur component is introduced so that sulfur compounds are adsorbed on a catalyst fixed to each of a plurality of desulfurization / regeneration reactors, A step of converting the sulfur dioxide into sulfur dioxide by the oxidation reaction of the catalyst through a regeneration reaction in which oxygen is supplied for oxidation of the sulfur compound adsorbed on the catalyst of the desulfurization / regeneration reactor, A step of supplying the sulfur compound oxidized through the oxidation step to a sulfur recovery reactor so that the sulfur is converted to a sulfur by a reduction reaction in the sulfur recovery reactor so that the sulfur is separated as a solid; And recovering the elemental sulfur.
Description
본 발명은 합성가스 내 황 회수 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 자세히는 교차 반응하는 고정층 탈황/재생 반응기와 이러한 탈황/재생 반응기에서 배출된 이산화황(SO2)을 수소(H2)와 반응시켜 황(S)을 회수하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a sulfur recovery apparatus and method for the synthesis gas, in more detail by reacting the sulfur dioxide (SO 2) released from this desulfurization / regeneration reactor with cross-reactivity fixed bed desulfurization / regeneration reactor with hydrogen (H 2) sulfur (S).
일반적으로 황 회수 공정으로는 클라우스(Claus) 공정이 상용화되어 있다. 이러한 클라우스 공정은 습식탈황기술로써 액상 흡수제를 사용하므로, 2차 액상폐기물이 발생하며, 원소인 황(S)을 회수하기 위해서는 하나의 작은 공장이라 할 수 있을 정도로 공정이 복잡하여 운전의 용이성과 장치의 설치비용이 큰 단점이 있다.Generally, the Claus process is commercialized in the sulfur recovery process. Since the Klaus process uses a liquid absorbent as a wet desulfurization technology, secondary liquid waste is generated. In order to recover sulfur (S), which is an element, the process is complicated enough to be called a small factory, There is a disadvantage in that the installation cost is large.
한편 금속 산화물을 이용하는 건식탈황기술에 대해서, 현재 국내에서는 유동층의 흡수-재생반응기로 구성되며, 합성가스 내의 황화수소(H2S)와 황화-카르보닐(COS)을 이산화황(SO2)으로 전환하여 회수하는 공정을 파일럿 규모에서 수행하고 있고, 유동층을 사용할 경우, 대형화에 유리한 장점을 가지고 있으나, 탈황제의 성형, 강도, 흡수능의 제한을 가지며, 재생반응기의 배출가스가 산소(O2)를 포함하므로, 후단의 황 회수 공정에서 일산화탄소(CO)가 일부 포함된 합성가스를 공급해야 하였다.On the other hand, now in Korea of the fluidized bed absorption for the dry desulfurization technology using a metal oxide-switched carbonyl (COS) as a sulfur dioxide (SO 2) -, and a reproduction reactor, hydrogen sulfide (H 2 S) and sulfide in the syngas The use of a fluidized bed has advantages in terms of size, but has limitations in the formability, strength, and absorption capacity of the desulfurizing agent. Since the exhaust gas from the regeneration reactor contains oxygen (O 2 ) , And a synthesis gas containing a part of carbon monoxide (CO) was supplied in the sulfur recovery process at the downstream stage.
이외에, 건식탈황기술인 부분연소에 의한 산화반응을 이용한 황화수소(H2S)의 황(S)으로의 전환공정은 부분연소에 의하여 황화수소(H2S)와 반응시킴으로써 원소인 황(S)과 물(H2O)을 생성하므로 하나의 반응기에서는 황 회수율이 낮아, 황 회수율을 높이기 위해 여러 반응기를 순차적으로 연결하는 다단 반응기 및 재순환 공정이 필수적이기 때문에, 이로 인하여 공정이 복잡하며 제어가 까다롭고 장치의 설치비가 증가하는 단점을 가진다.In addition, the process of converting hydrogen sulfide (H 2 S) into sulfur (S) using an oxidation reaction by partial combustion, which is a dry desulfurization technique, reacts with hydrogen sulfide (H 2 S) (H 2 O) is generated, so that the sulfur recovery is low in one reactor, and a multi-stage reactor and a recycle process in which a plurality of reactors are successively connected in order to increase the sulfur recovery rate are indispensable, So that the installation cost of the apparatus is increased.
발명의 배경이 되는 선행기술로서 검색된 특허문헌의 한국등록특허 제10-0219366호(1999.9.1 공고)에 개시된 석탄가스로부터 황화수소를 제거하는 고온고압 건식 유동층 탈황법과 그 장치는 고온고압의 석탄가스를 기체 상자와 기체 분산판을 통해 탈황 흡수제가 유입된 탈황반응기 내로 주입하여 황화수소와 황화-카르보닐(COS)을 제거하고, 상기 황화수소와 황화-카르보닐을 흡수한 탈황 흡수제는 질소에 의해 보조탱크를 경유하여 재생반응기로 주입한 후, 재생반응기 내로 산화성기체를 주입하여 탈황 흡수제를 재생시킴과 동시에, 재생반응기 내에서 재생된 탈황 흡수제를 재생배출관을 통해 탈황 반응기로 이송시켜서, 석탄가스로부터 황화수소를 제거하지만, 이는 건식의 유동층 반응기를 이용하는 경우로서, 대표적 습식탈황공정인 클라우스(Claus)공정에 대비하여 테일가스(tail gas)의 처리에 대한 내용일 뿐이다.
A high temperature and high pressure dry fluidized bed desulfurization method for removing hydrogen sulfide from coal gas disclosed in Korean Patent No. 10-0219366 (published on September 1, 1999) of the patent literature as a background of the invention, The desulfurization absorbent absorbs hydrogen sulfide and sulfide-carbonyl (COS) by injecting it into a desulfurization reactor through which the desulfurization absorbent is introduced through the gas box and the gas dispersion plate. The desulfurization absorbent absorbing the hydrogen sulfide and sulfide- The oxidizing gas is injected into the regeneration reactor to regenerate the desulfurization absorbent and the regenerated desulfurization absorbent in the regeneration reactor is transferred to the desulfurization reactor through the regeneration exhaust pipe to remove hydrogen sulfide from the coal gas However, this is the case of using a dry fluidized bed reactor, which is a typical wet desulfurization process, To just about the treatment of tail gas (tail gas) against.
(특허문헌 1) 한국등록특허 제10-0219366호(1999.9.1 공고)
(Patent Document 1) Korean Patent No. 10-0219366 (issued September 1, 1999)
따라서, 본 발명은 선행 검색된 특허와는 차별화될 수 있도록, 고정층 탈황/재생 반응기를 사용하며, 탈황/재생 반응기의 배출가스 내의 산소농도를 수 ppm까지 떨어뜨려 황 회수를 위한 환원제로 수소를 사용할 수 있는 공정으로 안출된 것으로, 그 목적은 촉매를 사용하는 두 개 이상의 고정층 탈황/재생 반응기를 사용하여 동일한 반응기에서 탈황과 재생 반응을 수행한 후, 밸브의 스윙(swing)을 통해 합성가스 중의 황화수소(H2S)를 이산화황(SO2)으로 전환시키며, 이산화황(SO2)은 수소(H2)를 환원제로 사용하는 황 회수 공정을 통해 황(S)으로 회수하여 정제된 합성가스를 생산함으로써, 촉매를 사용한 고정층 탈황/재생반응 공정과 수소를 환원제로 사용하는 황 회수 공정을 특징으로 하는 합성가스 내 황 회수 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
Thus, the present invention uses a fixed bed desulfurization / regeneration reactor to differentiate it from the previously searched patent, and can reduce the oxygen concentration in the exhaust gas of the desulfurization / regeneration reactor to several ppm to use hydrogen as a reducing agent for sulfur recovery The purpose of the present invention is to perform desulfurization and regeneration reaction in the same reactor using two or more fixed bed desulfurization / regeneration reactors using a catalyst, and then to regenerate hydrogen sulfide H 2 S) to sulfur dioxide (SO 2 ) and sulfur dioxide (SO 2 ) is recovered as sulfur (S) through a sulfur recovery process using hydrogen (H 2 ) as a reducing agent to produce purified syngas, A desulfurization / regeneration reaction process using a fixed bed using a catalyst, and a sulfur recovery process using hydrogen as a reducing agent.
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일실시예에 따른 합성가스 내 황 회수 장치는, 건식탈황 방식으로 합성가스 내의 황을 회수하는 장치로서, 각각 촉매가 고정되고 황화합물을 포함하는 상기 합성가스가 유입되어 상기 촉매에 상기 황화합물이 흡착되며 흡착된 상기 황화합물이 산화되되 병렬로 연결되는 복수개의 탈황/재생 반응기와, 상기 탈황/재생 반응기의 각각에 상기 황화합물을 포함하는 상기 합성가스가 유입되도록 하는 합성가스 유입 유로와, 상기 탈황/재생 반응기의 재생 반응 시 흡착된 상기 황화합물의 산화를 위한 산소를 상기 탈황/재생 반응기에 공급하는 산소 유입 유로와, 상기 탈황/재생 반응기 내부에서의 반응을 거쳐 상기 황화합물이 제거된 정제된 합성가스를 배출하는 합성가스 배출 유로와, 상기 산화된 황화합물이 환원제와 반응하여 원소 황이 분리되는 황 회수 반응기와, 상기 탈황/재생 반응기 내부에서의 반응을 거쳐 산화된 상기 황화합물을 상기 황 회수 반응기로 공급하는 유입 유로와, 상기 황 회수 반응기에서 분리된 상기 원소 황을 배출하는 배출 유로를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 합성가스 내 황 회수 방법은, 건식탈황 방식으로 합성가스 내의 황을 회수하는 방법으로서, 복수개의 탈황/재생 반응기의 각각에 고정된 촉매에 황화합물이 흡착되도록 상기 황화합물을 포함하는 상기 합성가스가 유입되는 탈황 반응을 거쳐, 상기 황화합물이 제거된 정제된 합성가스를 배출하는 공정과, 상기 탈황/재생 반응기의 상기 촉매에 흡착된 상기 황화합물의 산화를 위해 산소가 공급되는 재생 반응을 거쳐, 상기 촉매의 산화반응에 의해 이산화황으로 전환되어 배출하는 공정과, 상기 재생 반응을 거쳐 산화된 상기 황화합물을 황 회수 반응기로 공급하는 공정과, 상기 황 회수 반응기에서 환원반응에 의해 이산화황이 원소 황으로의 전환반응이 일어나도록 환원제를 공급하여 상기 원소 황이 고체로서 분리되는 공정과, 상기 분리된 원소 황을 회수하도록 배출하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 탈황/재생 반응기는 밸브의 스윙을 통해 탈황 및 재생 반응이 연속적으로 진행될 수 있다.A syngas-sulfur recovery apparatus according to an embodiment of the present invention is an apparatus for recovering sulfur in syngas by a dry desulfurization system, in which a catalyst is fixed and the synthesis gas containing a sulfur compound is introduced into the catalyst to adsorb the sulfur compound A plurality of desulfurization / regeneration reactors connected in parallel to oxidize the adsorbed sulfur compounds, a syngas inlet flow path for allowing the synthesis gas containing the sulfur compounds to flow into each of the desulfurization / regeneration reactors, An oxygen inlet flow path for supplying oxygen for oxidation of the sulfur compound adsorbed during the regeneration reaction of the desulfurization / regeneration reactor to the desulfurization / regeneration reactor, and a purified synthesis gas from which the sulfur compound is removed through a reaction in the desulfurization / A synthesis gas discharge channel, and a sulfur gas in which the oxidized sulfur compound reacts with a reducing agent to separate elemental sulfur An inlet channel for supplying the sulfur compound oxidized through the reaction in the desulfurization / regeneration reactor to the sulfur recovery reactor, and a discharge channel for discharging the elemental sulfur separated in the sulfur recovery reactor have.
A method for recovering sulfur in a syngas by a dry desulfurization method, comprising the steps of: introducing sulfur compounds into a catalyst fixed to each of a plurality of desulfurization / regeneration reactors, And a regeneration reaction in which oxygen is supplied to oxidize the sulfur compound adsorbed on the catalyst of the desulfurization / regeneration reactor through a regeneration reaction , A step of converting the sulfur dioxide into sulfur dioxide by the oxidation reaction of the catalyst and discharging the sulfur dioxide, and a step of supplying the sulfur compound oxidized through the regeneration reaction to the sulfur recovery reactor, A step of supplying a reducing agent so that the elemental sulfur is separated as a solid so as to cause a conversion reaction of And discharging the separated elemental sulfur to be recovered.
In the present invention, the desulfurization / regeneration reaction can be continuously performed through the swing of the valve.
상기 환원제는 수소인 것을 특징으로 한다.And the reducing agent is hydrogen.
상기 황 회수 반응기에서 미반응된 가스를 상기 탈황/재생 반응기로 공급하는 재순환 유로를 더 포함할 수 있다.
And a recycle flow path for supplying unreacted gas to the desulfurization / regeneration reactor in the sulfur recovery reactor.
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본 발명의 일 실시예에 의하면, 기존의 대표적 탈황 공정인 클라우스(Claus) 공정이 테일 가스(tail gas)에서 황화수소(H2S)와 이산화황(SO2)이 동시에 발생하여, 이를 다시 수소화 공정을 통해 흡수 및 재순환 시킴에 따라, 테일 가스의 처리에 여러 반응 단계를 거치는데 비하여, 본 발명의 경우 건식탈황 공정 후단에 산화에 의한 이산화황(SO2)의 전환 및 수소를 통한 황 회수가 이루어지므로, 운전이 용이하고, 시스템이 단순화되며, 낮은 온도에서 운전할 수 있는 특징을 가지고 있으며, 특히, 황 회수 공정에서 일산화탄소가 포함된 합성가스를 환원제로 사용함에 따른 공정 효율 하강 및 추가 부산물 생성 등의 문제를 해결하는 효과를 가진다.
According to one embodiment of the present invention, a typical Claus process, which is a typical desulfurization process, simultaneously generates hydrogen sulfide (H 2 S) and sulfur dioxide (SO 2 ) from a tail gas, (SO 2 ) by oxidation and the recovery of sulfur through hydrogen are carried out at the end of the dry desulfurization process in the case of the present invention, as compared with the case where the tail gas is subjected to various reaction steps, It is easy to operate, the system is simplified, and it can be operated at low temperature. In particular, when the synthesis gas containing carbon monoxide is used as a reducing agent in the sulfur recovery process, problems such as lowering of process efficiency and generation of additional by- .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 내 황 회수 장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 2는 도 1 황 회수 장치의 황 회수를 나타내는 공정도이다.1 is a schematic view showing a configuration of a sulfur recovery device in a synthesis gas according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a process chart showing sulfur recovery of the sulfur recovery apparatus of Fig. 1;
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The terms used below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, the intention or custom of the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 내 황 회수를 위한 장치를 나타내고 있다.Figure 1 shows an apparatus for sulfur recovery in syngas according to one embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 내 황 회수를 위한 장치는, 예를 들어, 병렬로 연결되는 두 개의 탈황/재생 반응기(10)(20)와, 황 회수 반응기(30)와, 탈황/재생 반응기(10)(20)의 각각에 황화합물을 포함하는 합성가스를 유입하는 합성가스 유입 유로(40)와, 산소를 상기 탈황/재생 반응기(10)(20)에 공급하는 산소 유입 유로(50)와, 황 회수 반응기(30)에서의 황 회수 반응 시의 미반응 가스를 탈황/재생 반응기(10)(20)로 공급하는 재순환 유로(60)와, 탈황/재생 반응기(10)(20)의 탈황 반응을 거쳐 황화합물이 제거된 정제된 합성가스를 배출하는 합성가스 배출 유로(70)와, 탈황/재생 반응기(10)(20)의 재생 반응을 거쳐 산화된 황화합물을 황 회수 반응기(30)로 공급하는 유입 유로(80)와, 상기 황 회수 반응기(30)에서 분리된 원소 황을 배출하는 배출 유로(90)를 포함한다.1, an apparatus for sulfur recovery in syngas according to an embodiment of the present invention includes, for example, two desulfurization /
한편, 합성가스 배출 유로(70)에는 열교환기(100)가 설치되며, 탈황/재생 반응기(10)(20)의 탈황 반응을 거쳐 황화합물이 제거된 정제된 합성가스는 열교환기(100)를 거쳐 합성가스 배출 유로(70)를 통해 배출되는 반면, 탈황/재생 반응기(10)(20)의 재생 반응을 거쳐 산화된 황화합물은 열교환기(100)와 유입 유로(80)를 거쳐 황 회수 반응기(30)로 공급된다.The synthesis
한편, 탈황/재생 반응기(10)(20)에서 재생공정이 진행되는 경우, 400℃ 이상의 온도로 가열되는 바, 황 회수 반응기(30)의 적정온도가 300℃ 내외이므로, 탈황/재생 반응기(10)(20) 후단의 재생가스를 냉각시켜 줄 필요가 있다. 이에 따라 탈황/재생 반응기(10)(20)의 탈황공정 시의 온도가 약 250℃ 정도이므로, 합성가스 배출 유로(70)의 낮은 온도를 이용하여 유입 유로(80)의 온도를 냉각시키기 위해 열교환기(100)가 설치될 수 있다.On the other hand, when the regeneration process is proceeded in the desulfurization / regeneration reactor 10 (20), since the proper temperature of the
탈황/재생 반응기(10)(20)에는 각각 촉매가 고정되며, 황화합물을 포함하는 합성가스가 합성가스 유입 유로(40)를 통해 유입되면, 촉매에 황화합물이 흡착되도록 병렬로 연결될 수 있다.Each of the desulfurization /
이와 같이 본 발명은 촉매가 반응기내에 고정된 형태로써, 유동층 반응기에 비해 구조가 단순하고, 동일한 처리 용량에서 반응기의 부피가 작은 장점을 가진다. As described above, the present invention has the advantage that the catalyst is fixed in the reactor, the structure is simpler than that of the fluidized bed reactor, and the volume of the reactor is small at the same treatment capacity.
본 실시예에 있어서, 두 개의 탈황/재생 반응기(10)(20)가 마련되는 것으로 예시하였으나, 세 개의 이상의 탈황/재생 반응기가 마련될 수도 있다. 그리고, 종래의 부분연소에 의한 황 회수 설비에서 낮은 황 회수율로 인하여 직렬로 연결된 다단 반응기의 형태를 띠는 것과는 달리, 각 반응기에서 각각 탈황과 재생 반응을 수행하며, 밸브(12)의 스윙(swing)을 통해, 탈황과 재생 반응이 연속적으로 진행되는 특징을 가진다.Although two desulfurization /
한편, 탈황 반응을 수행한 고정층 탈황/재생 반응기(10)(20)에 고정된 촉매에 흡착된 황화합물에 산소(O2)를 주입하여 재생 반응을 수행한다.On the other hand, oxygen (O 2 ) is injected into the sulfur compound adsorbed on the catalyst fixed to the fixed bed desulfurization / regeneration reactor (10) (20) subjected to the desulfurization reaction to perform a regeneration reaction.
이러한 재생 반응은 촉매의 산화반응에 의하여 황화합물을 이산화황(SO2)으로 전환시키며, 이때 산소(O2)제어를 통하여 배출가스 중의 산소의 농도를 수 ppm까지 떨어뜨릴 수 있다.This regeneration reaction converts the sulfur compound to sulfur dioxide (SO 2 ) by the oxidation reaction of the catalyst, and the concentration of oxygen in the exhaust gas can be reduced to several ppm through the control of oxygen (O 2 ).
생산된 배출가스는 황 회수 반응기(30)에 환원제인 수소(H2)와 함께 공급되어 환원반응에 의해 이산화황(SO2)이 황(S)으로 전환될 수 있고, 이에 따라, 원소인 황은 고체로서 가스와 분리되고, 미반응된 이산화황 및 황화수소는 다시 재순환 유로(60)를 통해 탈황/재생 반응기(10)(20)로 재순환됨에 따라, 공정의 효율성을 높일 수 있다.The produced exhaust gas is supplied to the
또한, 본 발명은 황 회수 공정에서 환원제로 수소(H2)를 사용하기 때문에 일산화탄소(CO)가 함유된 합성가스를 재순환하여 사용하는 공정에 비해 단순할 뿐 아니라 일산화탄소와의 반응으로 인한 이산화탄소 및 부산물들의 발생 문제를 해결할 수 있는 특징도 있다.Further, since hydrogen (H 2 ) is used as a reducing agent in the sulfur recovery process, the present invention is not only simple in comparison with a process of recycling synthesis gas containing carbon monoxide (CO) There is also a feature that can solve the problem of the occurrence of.
이상과 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 내 황 회수 장치의 황 회수 방법을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The sulfur recovery method of the sulfur recovery apparatus in the syngas according to one embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 합성가스 내 황 회수 방법은 황성분을 포함하는 합성가스를 합성가스 유입 유로(40)를 통해 유입하면, 탈황 반응을 통해 탈황/재생 반응기(10)(20)에 고정된 촉매에 황화합물이 흡착되어, 합성가스의 황화합물이 제거되며, 황화합물이 제거된 정제된 합성가스를 열교환기(100) 및 합성가스 배출 유로(70)를 통해 배출한다(S100). 이때 탈황/재생 반응기(10)(20)는 밸브(12)의 스윙을 통해 탈황 및 재생 반응이 연속적으로 진행될 수 있다.First, when the synthesis gas containing sulfur components flows into the synthesis
이어서, 산소를 산소 유입 유로(50)를 통해 탈황/재생 반응기(10)(20)에 공급하면, 재생 반응을 통해, 탈황/재생 반응기(10)(20)의 촉매의 산화반응에 의해 촉매에 흡착된 황화합물이 이산화황으로 전환되며, 산화된 황화합물을 유입 유로(80)를 통해 황 회수 반응기(30)로 공급한다(S200).Subsequently, when oxygen is supplied to the desulfurization / regeneration reactor 10 (20) through the oxygen inlet flow path (50), the oxidation reaction of the catalyst in the desulfurization / regeneration reactor (10) The adsorbed sulfur compounds are converted into sulfur dioxide, and the oxidized sulfur compounds are supplied to the
이러한 재생 반응 시, 산소 공급의 제어를 통하여 배출가스 중의 산소의 농도를 현격히 떨어뜨릴 수 있음은 전술한 바와 같다.In this regeneration reaction, the concentration of oxygen in the exhaust gas can be remarkably lowered through the control of the oxygen supply as described above.
다음으로, 황 회수 반응기(30)에서는 환원반응에 의해 이산화황이 황으로의 전환반응이 일어나도록 환원제로서 수소를 공급하면, 황이 고체로서 분리되며, 이때 분리된 원소 황을 회수하도록 배출 유로(90)를 통해 배출한다(S300).Next, in the
한편, 황 회수 반응기(30)에서의 황 회수 반응 시의 미반응 가스는 재순환 유로(60)를 통해 탈황/재생 반응기(10)(20)로 공급할 수 있다.On the other hand, the unreacted gas during the sulfur recovery reaction in the
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 촉매를 사용하는 두 개 이상의 고정층 탈황/재생반응 공정을 이용한 탈황/재생공정과 수소(H2)를 환원제로 사용하는 황 회수 공정으로 구성되는 것으로, 촉매가 반응기 내에 고정된 형태이기 때문에 유동층 반응기에 비해 구조가 단순하고, 동일 처리 용량에서 반응기의 부피가 작은 장점을 가지며, 또한, 부분연소에 의한 황회수 설비에서 낮은 황회수율로 인하여 직렬로 연결된 다단반응기의 형태를 띠는 것과는 달리, 두 개 또는 세 개 이상의 탈황/재생 반응기(10)(20)가 병렬로 연결되어, 각 반응기에서 각기 탈황과 재생반응을 수행하며, 밸브(12)의 스윙(swing)을 통해 탈황 및 재생 반응이 연속적으로 진행되는 특징을 가진다.As described above, the present invention comprises a desulfurization / regeneration process using two or more fixed bed desulfurization / regeneration reaction processes using a catalyst and a sulfur recovery process using hydrogen (H 2 ) as a reducing agent, Since it has a fixed structure, it has a simpler structure than a fluidized bed reactor, has a merit that the volume of a reactor is small at the same treatment capacity, and also has a shape of a multi-stage reactor connected in series due to a low sulfur recovery rate in a partial combustion- Two or three or more desulfurization /
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 합성가스 내 황 회수방법의 하나의 바람직한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않는 것이므로, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
The above description is only one preferred embodiment of the sulfur recovery method in the syngas according to the present invention. Since the present invention is not limited to the above-described embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
10 20 : 탈황/재생 반응기 30 : 황 회수 반응기
40 : 합성가스 유입 유로 50 : 산소 유입 유로
60 : 재순환 유로 70 : 합성가스 배출 유로
80 : 산화된 황화합물을 황 회수 반응기로의 유입 유로
90 : 황 회수 반응기에서 분리된 원소 황의 배출 유로
100 : 열교환기10 20: Desulfurization / regeneration reactor 30: Sulfur recovery reactor
40: Syngas inflow channel 50: Oxygen inflow channel
60: Recirculation flow path 70: Synthetic gas discharge flow path
80: The flow of the oxidized sulfur compounds into the sulfur recovery reactor
90: Emission flux of elemental sulfur separated in the sulfur recovery reactor
100: heat exchanger
Claims (10)
각각 촉매가 고정되고, 황화합물을 포함하는 상기 합성가스가 유입되어 상기 촉매에 상기 황화합물이 흡착되며, 흡착된 상기 황화합물이 산화되되, 병렬로 연결되는 복수개의 탈황/재생 반응기와,
상기 탈황/재생 반응기의 각각에 상기 황화합물을 포함하는 상기 합성가스가 유입되도록 하는 합성가스 유입 유로와,
상기 탈황/재생 반응기의 재생 반응 시, 흡착된 상기 황화합물의 산화를 위한 산소를 상기 탈황/재생 반응기에 공급하는 산소 유입 유로와,
상기 탈황/재생 반응기 내부에서의 반응을 거쳐 상기 황화합물이 제거된 정제된 합성가스를 배출하는 합성가스 배출 유로와,
상기 산화된 황화합물이 환원제와 반응하여 원소 황이 분리되는 황 회수 반응기와,
상기 탈황/재생 반응기 내부에서의 반응을 거쳐 산화된 상기 황화합물을 상기 황 회수 반응기로 공급하는 유입 유로와,
상기 황 회수 반응기에서 분리된 상기 원소 황을 배출하는 배출 유로를 포함하는
합성가스 내 황 회수 장치.
An apparatus for recovering sulfur in synthesis gas by a dry desulfurization system,
A plurality of desulfurization / regeneration reactors in which the respective catalysts are fixed, the synthesis gas containing sulfur compounds is introduced into the catalyst, the sulfur compounds are adsorbed on the catalysts, the sulfur compounds adsorbed are oxidized and are connected in parallel,
A synthesis gas inflow channel through which the synthesis gas containing the sulfur compound is introduced into each of the desulfurization /
An oxygen inlet flow path for supplying oxygen for oxidation of the adsorbed sulfur compound to the desulfurization / regeneration reactor during the regeneration reaction of the desulfurization /
A syngas discharge passage for discharging purified syngas from which the sulfur compound has been removed through a reaction in the desulfurization /
A sulfur recovery reactor in which the oxidized sulfur compound is reacted with a reducing agent to separate elemental sulfur,
An inlet flow path for supplying the sulfur compound oxidized through the reaction in the desulfurization / regeneration reactor to the sulfur recovery reactor,
And a discharge flow path for discharging the elemental sulfur separated in the sulfur recovery reactor
Sulfur recovery in syngas.
상기 탈황/재생 반응기는 밸브의 스윙을 통해 탈황 및 재생 반응이 연속적으로 진행되는 합성가스 내 황 회수 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the desulfurization / regeneration reactor continuously performs desulfurization and regeneration reaction through swing of the valve.
상기 환원제는 수소인 것을 특징으로 하는
합성가스 내 황 회수 장치.
The method according to claim 1,
Characterized in that the reducing agent is hydrogen
Sulfur recovery in syngas.
상기 황 회수 반응기에서 미반응된 가스를 상기 탈황/재생 반응기로 공급하는 재순환 유로를 더 포함하는
합성가스 내 황 회수 장치.
The method according to claim 1,
And a recycle flow path for supplying unreacted gas to the desulfurization / regeneration reactor in the sulfur recovery reactor
Sulfur recovery in syngas.
복수개의 탈황/재생 반응기의 각각에 고정된 촉매에 황화합물이 흡착되도록 상기 황화합물을 포함하는 상기 합성가스가 유입되는 탈황 반응을 거쳐, 상기 황화합물이 제거된 정제된 합성가스를 배출하는 공정과,
상기 탈황/재생 반응기의 상기 촉매에 흡착된 상기 황화합물의 산화를 위해 산소가 공급되는 재생 반응을 거쳐, 상기 촉매의 산화반응에 의해 이산화황으로 전환되어 배출하는 공정과,
상기 재생 반응을 거쳐 산화된 상기 황화합물을 황 회수 반응기로 공급하는 공정과,
상기 황 회수 반응기에서 환원반응에 의해 이산화황이 원소 황으로의 전환반응이 일어나도록 환원제를 공급하여 상기 원소 황이 고체로서 분리되는 공정과,
상기 분리된 원소 황을 회수하도록 배출하는 공정을 포함하는
합성가스 내 황 회수 방법.
A method for recovering sulfur in a synthesis gas by a dry desulfurization process,
A step of discharging the purified synthesis gas from which the sulfur compound has been removed through a desulfurization reaction in which the synthesis gas containing the sulfur compound is introduced so that the sulfur compound is adsorbed on the catalyst fixed to each of the plurality of desulfurization /
A step of converting the sulfur dioxide into sulfur dioxide by an oxidation reaction of the catalyst through a regeneration reaction in which oxygen is supplied for oxidation of the sulfur compound adsorbed to the catalyst in the desulfurization /
Supplying the sulfur compound oxidized through the regeneration reaction to a sulfur recovery reactor;
A step of supplying a reducing agent so as to cause a conversion reaction of sulfur dioxide to elemental sulfur by a reduction reaction in the sulfur recovery reactor to separate the elemental sulfur as a solid;
And discharging the separated elemental sulfur to be recovered
Sulfur recovery in syngas.
상기 탈황/재생 반응기는 밸브의 스윙을 통해 탈황 및 재생 반응이 연속적으로 진행되는
합성가스 내 황 회수 방법.
The method according to claim 6,
The desulfurization / regeneration reactor is operated in such a manner that the desulfurization and regeneration reaction proceeds continuously through the swing of the valve
Sulfur recovery in syngas.
상기 환원제는 수소인 것을 특징으로 하는
합성가스 내 황 회수 방법.
The method according to claim 6,
Characterized in that the reducing agent is hydrogen
Sulfur recovery in syngas.
상기 황 회수 반응기에서의 미반응 가스를 상기 탈황/재생 반응기로 공급하는 재순환하는 공정을 더 포함하는
합성가스 내 황 회수 방법.The method according to claim 6,
And recycling the unreacted gas in the sulfur recovery reactor to the desulfurization / regeneration reactor
Sulfur recovery in syngas.
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