게시판 > 질답게시판 > Dehydration system과 Sulphur Recovery Unit에 대한 질문입니다.

스테파노 Stefano

10-05-07 16:49

(0) Plant의 설계자료 중에서 "Process Description"을 읽어보면 전체 공정의 원리와 구성에 대해 간략히 알아볼 수 있습니다. SRU Unit는 Acid Gas Removal 장치의 Amine Regenerator Top으로 배출되는 Acid Gas인 H2S로부터 황(S)을 회수하는 장치입니다. 회수된 황은 대개 Molten Sulfur나 Solid Sulfur 형태로 생산된 후 황산공장이나 Sulfonation 공장으로 보내져 사용됩니다. (공정장치명중 "Hg Absorber"는 "Hg Adsorber"의 착오로 봅니다.)

(1) Claus SRU 공정의 원리
H2S로부터 황(S)을 회수하는 반응은 다음의 두단계의 화학반응으로 나타낼 수 있습니다.

H2S 연소: H2S + O2 --->SO2 + H2O .............................(1)
H2S와 SO2의 반응: 2H2S + SO2 ----> 3S + 2H2O...........(2)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
3H2S + O2 --> 3S + 2H2O

(2) Claus SRU 공정 설명
H2S의 일부 (1/3)는 (1)의 반응으로 산화시킨다음 나머지(2/3)는 (2)의 반응으로 (1)에서 생성된 SO2와 반응시켜 S와 H2O를 생성하는 방법으로 Sulfur가 제거되는데 촉매반응기가 사용되고 생성된 S는 촉매층에서 Melt 상태로 흘러내려 물과 함께 Receiver에 모아 고온수로부터 황을 분리해내는 방법이 사용됩니다. 액상의 Sulfur에 용해되어 있는 잔류 Gas를 분리해 주는 장치가 Liquid Sulfur Degassing 장치입니다. Melt 상태로 생산된 S는 녹아있는 상태로 저장, 판매할 수 있습니다.
Claus SRU에서 회수가능한 S의 회수율은 약 95~97%(최근 Super Claus의 경우 99%)이고 나머지는 Tail Gas 처리공정에서 회수합니다.

(3) Claus Tail Gas 처리공정(Shell SCOT 공정)
Claus 반응기의 Off Gas는 SO2, CS2, S, H2S등을 포함하는데 여기에 H2를 주입하고 고온의 촉매상에서 H2S로 전환한 다음 냉각한 후 다시 Amine Solution에 H2S를 흡수시켜 분리해 줍니다. 여기서 분리된 H2S Gas는 Claus SRU로 보내서 S를 회수합니다. SCOT와 SRU의 조합으로 S는 99.9% 정도 회수됩니다.

여기에 SCOT 공정이 잘 설명되어 있습니다. http://www.gec.jp/JSIM_DATA/AIR/AIR_6/html/Doc_142.html

(4) 또 다른 Claus Tail Gas 처리공정(LO-CAT 공정)
Claus Off Gas를 처리하기 위해 사용되는 또 다른 공정으로 Lo-CAT 공정이 사용되기도 하는데
이는 Fe++/Fe+++ Complex 촉매를 사용해서 액상에서 H2S를 S로 산화시켜서 황을 제거하는 공정입니다. 이곳에서 참고할 수 있습니다.

http://www.gtp-merichem.com/support/technical_papers/tp_tailgas.php
http://www.gtp-merichem.com/downloads/pompano.pdf

H2S ----------------------------> 2H+ + S-- .........(3) 물에 H2S가 용해되는 반응
S-- + 2Fe +++ -------------> S + 2Fe++ ..........(4) S--를 액상 Fe+++ 촉매로 산화시켜 S Slurry로 전환
2Fe++ + O2/Air ----------> 2Fe+++ + O-- .......(5) 생성된 Fe++를 공기중의 산소로 Fe+++로 산화 시켜 재생
2H+ + O-- ------------> H2O
----------------------------------------------------------------------
H2S + O2 ---------------------> S + H2O ................(6) 전체 공정의 반응, 생성된 S는 Slurry 상태에서 분리하여 세척, 회수

(5) 이들 공정 즉 Claus, SCOT, LO-CAT 공정은 Amine Unit와 함께 Sulfur 제거 공정에 항상 접할 수 있기 때문에 자세히 공부해 드는 것이 좋습니다.

지금 당장은 힘들지는 몰라도 아마 이번의 경험은 일생에 있어서 아주 유익한 Internship이 될 것 같습니다.

(1) Claus SRU 공정의 원리 
H2S로부터 황(S)을 회수하는 반응은 다음의 두단계의 화학반응으로 나타낼 수 있습니다.

H2S 연소:   H2S + O2 --->SO2 + H2O .............................(1)
H2S와 SO2의 반응:    2H2S + SO2 ----> 3S + 2H2O...........(2)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
                 3H2S + O2 --> 3S + 2H2O

(2) Claus SRU 공정 설명
H2S의 일부 (1/3)는 (1)의 반응으로 산화시킨다음 나머지(2/3)는 (2)의 반응으로 (1)에서 생성된 SO2와 반응시켜 S와 H2O를 생성하는 방법으로 Sulfur가 제거되는데 촉매반응기가 사용되고 생성된 S는 촉매층에서 Melt 상태로 흘러내려 물과 함께 Receiver에 모아 고온수로부터 황을 분리해내는 방법이 사용됩니다.  액상의 Sulfur에 용해되어 있는 잔류 Gas를 분리해 주는 장치가 Liquid Sulfur Degassing 장치입니다.  Melt 상태로 생산된 S는 녹아있는 상태로 저장, 판매할 수 있습니다.  
Claus SRU에서 회수가능한 S의 회수율은 약 95~97%(최근 Super Claus의 경우 99%)이고 나머지는 Tail Gas 처리공정에서 회수합니다.

(3) Claus Tail Gas 처리공정(Shell SCOT 공정)
Claus 반응기의 Off Gas는 SO2, CS2, S, H2S등을 포함하는데 여기에 H2를 주입하고 고온의 촉매상에서 H2S로 전환한 다음 냉각한 후 다시 Amine Solution에  H2S를 흡수시켜 분리해 줍니다.  여기서 분리된 H2S Gas는 Claus SRU로 보내서 S를 회수합니다.  SCOT와 SRU의 조합으로 S는 99.9% 정도 회수됩니다.

여기에 SCOT 공정이 잘 설명되어 있습니다.  http://www.gec.jp/JSIM_DATA/AIR/AIR_6/html/Doc_142.html

(4) 또 다른 Claus Tail Gas 처리공정(LO-CAT 공정)
Claus Off Gas를 처리하기 위해 사용되는 또 다른 공정으로 Lo-CAT 공정이 사용되기도 하는데 
이는 Fe++/Fe+++ Complex 촉매를 사용해서 액상에서 H2S를 S로 산화시켜서 황을 제거하는 공정입니다.  이곳에서 참고할 수 있습니다.

http://www.gtp-merichem.com/support/technical_papers/tp_tailgas.php
http://www.gtp-merichem.com/downloads/pompano.pdf

H2S ----------------------------> 2H+   + S--    .........(3)  물에 H2S가 용해되는 반응
S-- +  2Fe +++ -------------> S  +  2Fe++  ..........(4)  S--를 액상 Fe+++ 촉매로 산화시켜 S Slurry로 전환
2Fe++  +  O2/Air ----------> 2Fe+++  + O--  .......(5)  생성된 Fe++를 공기중의 산소로 Fe+++로 산화 시켜 재생
2H+     +   O--   ------------> H2O
----------------------------------------------------------------------
H2S + O2 ---------------------> S + H2O ................(6)  전체 공정의 반응, 생성된 S는 Slurry 상태에서 분리하여 세척, 회수

(5) 이들 공정 즉 Claus, SCOT, LO-CAT 공정은 Amine Unit와 함께 Sulfur 제거 공정에 항상 접할 수 있기 때문에 자세히 공부해 드는 것이 좋습니다.

지금 당장은 힘들지는 몰라도 아마 이번의 경험은 일생에 있어서 아주 유익한 Internship이 될 것 같습니다.

정재욱 euphoria86

10-05-09 20:29

현지 인터넷 사정이 원활하지 못하여 로그인없이 답변만 확인하려해도, 완벽하고 명쾌한 답변에 속이 뻥 뚫려,
다시 로그인을 하여 감사의 말을 자연스럽게 전하게 만드시네요, 하하.
정말 감사드립니다.

Stefano

10-05-13 10:00

답글 주셔서 감사합니다. 이번 해외 연수가 정재욱 님에게 주어지는 귀중한 기회라는 것은 한참 세월이 흐른 후에야 실감하시게 될 것입니다. 왜냐하면 이런 좋은 기회는 일생에 그리 흔하지 않기 때문이지요.