H2S 제거를 위한 구리계 탈황제에 대한 연구
A Study of Copper-based Sorbent for H2S Removal
서론
석탄가스화 복합발전(IGCC)과 같은 새로운 발전기술에서 고온 석탄가스의 탈황기술은 효율의 향상과 강화되는 환경규제에 대응하기 위해서 필수적이다. 최근까지의 탈황제에 대한 연구는 대부분 650℃이상에서 진행되었으나, 공정 설비의 제한성과 알카리 성분의 휘발과 같은 공정 변수를 고려할 때 적절한 탈황온도의 범위는 350-550℃라고 할수 있다.1,2)
구리계 탈황제는 정화된 연료 가스내에서 H2S를 낮은 농도까지 제거할 수 있으며, 원소 구리로의 환원에 대하여 안정적인 장점을 가지고 있어서 현재의 중저온 탈황제의 개발에서 그 중요성이 더해지고 있다.3)
이번의 연구에서는 기존의 연구에서 지지체 성분으로 가장 우수한 성능을 보여준 SiO2를 지지체로 사용하여 지지체 성분의 함량의 변화에 따른 탈황제의 성능 및 형상의 변화에 대하여 조사하였다.
이론
석탄가스화 복합발전에서 석탄내의 대부분의 황 성분은 가스화 장치를 거치면서 H2S의 형태로 전환되며, 이러한 황 물질은 생태계에 매우 유해한 산성비의 전구체가 된다.4) 최근에는 환경 규제가 더욱 강화되어 석탄가스화 복합발전의 경우 출구에서 H2S의 농도를 수백 ppmv이하로 규제하고 있다.
1980년대부터 1990년대 초반까지 금속 산화물을 이용한 H2S의 제거는 550℃이상의 온도에 집중되었다. 그러나, 석탄가스화 복합발전의 효율이 350℃까지는 급속히 증가하다가 350-600℃의 온도에서는 그 증가가 미미하며, 650℃이상의 온도에서는 알카리 금속이 휘발되는 문제점이 있어 350-550℃의 탈황온도 범위에 대한 연구가 진행중에 있다. 이러한 중저온 탈황은 보다 다양한 금속이 탈황제에 사용되어질 수 있고, 안정적인 열역학적 평형, 상대적으로 높은 반응성, 환경 친화적, 적절한 운전비용등의 장점을 가지고 있다.
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2011.04.08
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