화공 양론 탈황반응 설계

목차

1. 단위 공정별 물질 수지식과 필요한 재료 및 공기, 물 등의 필요량
2. 단위 공정별 에너지 수지식과 필요한 혹은 발생되는 에너지
3. 전체 공정을 대상으로 에너지 소비를 최소화하기 위한 방안
4. 결론 및 실현 가능성

본문내용

* 설계 배경
수도권 쓰레기 매립지에서 발생되는 가스는 (LFG, Landfill Gas) 메탄성분을 50% 가까이 함유하는 관계로 그동안 주로 복합발전 혹은 하수 슬러지 건조용 가열 연료로 사용되었다.
하지만 최근들어 LFG 내 H2S 함량의 증가로 인해 연소 중 장치 부식이 문제가 되면서 H2S 를 저감해야 하는 실정이다.
한편 수도권 매립지공사에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 다각도로 검토하던 중 신입사원인 “나단국” 씨가 제안한 개념을 검토하게 된다.
“나단국” 신입사원의 아이디어:
- H2S 를 선택적으로 황산 (H2SO4) 로 전환하여 하수슬러지 처리에 활용하면 친환경 처리 기술 확보 뿐 아니라 비용절감 효과까지 얻을 수 있다.
- H2S 를 황산으로 전환하기 위해서는 다음과 같은 네단계의 단위공정을 거친다.
1. 흡착제를 이용한 선택적인 H2S 흡착
H2S + ZnO  ZnS + H2O (흡착반응온도: 350 ℃, H2S 흡착량: 0.10 mg H2S/ g ZnO )
2. ZnS 산화 (ZnO 재생)
ZnS + Air (O2)  SO2 + ZnO (반응온도: 700 ℃)
3. SO2 완전산화
SO2 + Air (O2)  SO3 (반응온도: 600 ℃)
4. 황산화
SO3 + H2O  H2SO4 (반응온도: 210 ℃)

-혐기성 배가스 조성: 50 vol%, CH4 47% CO2, 2% H2S, 1% H2O
-발생량: 500 m3/h
-처리 후 황 배출량 50 ppm S 이하

<중략>

3. 전체 공정을 대상으로 에너지 소비를 최소화하기 위한 방안을 제시하라.(타당한 근거, 결과를 제시할 것)

✔공정에 대한 설명

고온정제기술(hot gas cleanup)은 상업적으로 이용되고 있는 습식정제 기술과 대비하여 IGCC 발전소 열효율을 고위발열량(HHV, High Heating Value)기준으로 2∼3.6% 정도 향상시킬 수 있을 것으로 보고되었다.
대량의 합성가스 중에 포함된 H2S를 고체흡수제를 이용하여 연속적으로 고온에서 정제하기 위한 공정으로 순환유동층공정을 이용할 수 있다.

참고자료

· 없음