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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.18, No.2, 155-161, April, 2007
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석탄가스를 이용한 직접 황 회수공정을 위한 SnO2-ZrO2(Sn/Zr=2/1) 촉매 상에서의 CO에 의한 SO2 환원 반응: 반응조건 최적화 및 수분의 영향
SO2 Reduction with CO over SnO2-ZrO2(Sn/Zr=2/1) Catalyst for Direct Sulfur Recovery Process with Coal Gas: Optimization of the Reaction Conditions and Effect of H2O Content
한기보, 신부영, 이태진†
  • 영남대학교 디스플레이화학공학부, 국가지정연구실
Gi Bo Han, Boo-Young Shin, and Tae Jin Lee†
  • National Research Laboratory, School of Chemical Engineering & Technology, Yeungnam University, Gyeongsangbuk-Do 712-749, Korea
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초록
본 연구에서는 SnO2-ZrO2(Sn/Zr = 2/1) 촉매 상에서의 CO에 의한 SO2 환원반응에 대한 반응온도, 공간속도, [CO]/[SO2] 몰비 등의 반응조건의 최적화를 위한 반응특성을 조사하였다. 300∼550 ℃의 반응온도, 5000∼30000 cm3/g-cat.h의 공간속도, 1.0∼4.0 의 [CO]/[SO2] 몰비 등 다양한 반응조건 범위에서 CO에 의한 SO2 환원반응에 대한 영향을 살펴본 결과, 최적 반응조건으로 반응온도, 공간속도, [CO]/[SO2] 몰비는 각각 325 ℃, 10000 cm3/[g-cat.h], 2.0이었다. 이 때 SO2 전환율은 약 99% 이상이었으며, 원소 황 선택도는 95% 이상이었다. 또한 CO에 의한 SO2 환원반응에서 수분에 대한 영향을 조사한 결과, 수분함량이 2.0∼6.0 vol%인 범위에서 수분의 함량이 높을수록 SO2 전환율 및 원소 황 선택도가 감소됨과 동시에 반응성이 저하됨을 알 수 있었다. 2 vol%의 수분이 함유된 반응조건에서 반응온도와 [CO]/[SO2] 몰비를 각각 300∼400 ℃ 및 1.0∼3.0으로 변화시킨 결과, 반응온도와 [CO]/[SO2] 몰비가 각각 340 ℃와 2.0인 조건에서 가장 높은 반응성을 얻었다. 이 때 SO2 전환율이 약 90%였으며, 원소 황 선택도는 약 87%였다.
In this study, the reactivity of a SnO2-ZrO2(Sn/Zr = 2/1) catalyst for SO2 reduction by CO was investigated in order to optimize the various reaction conditions such as temperature, gas hourly space velocity (GHSV), and [CO]/[SO2] molar ratio. The reaction temperature in the range of 300∼550 ℃, space velocity in the range of 5000∼30000 cm3/[g-cat.h] and [CO]/[SO2] molar ratio in the range of 1.0∼4.0 were employed. The optimum temperature, GHSV, and [CO]/[SO2] molar ratio were determined to be 325 ℃, 10000 cm3/[g-cat.h], and 2.0, respectively; under these conditions, SO2 conversion was over 99% and sulfur selectivity was over 95%. In addition, the effect of H2O content on the SO2 reduction by CO was also investigated. As the H2O content increased from 2 vol% up to 6 vol%, the reactivity and sulfur selectivity decreased. In case of 2 vol% H2O content, the reaction temperature and [CO]/[SO2] molar ratio were varied in the range of 300∼400 ℃ and 1.0∼3.0. The optimum temperature and [CO]/[SO2] molar ratio were 340 ℃ and 2.0, respectively under which SO2 conversion and sulfur selectivity were about 90% and 87%, respectively.
Keywords:SO2 reduction;carbon monoxide;SnO2-ZrO2 catalyst;H2O content
  1. Lepose R, Ind. Eng. Chem., 32, 910 (1940)
  2. Dumani TF, Bradley WE, Ind. Eng. Chem., 36, 329 (1944)
  3. Khalafalla SE, Haas LA, J. Catal., 24, 121 (1972)
  4. Okay VC, Short WL, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 12, 291 (1973)
  5. Happel J, Leon AL, Hnatow MA, Bajars L, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 16, 150 (1977)
  6. Bazes JGI, Caretto LS, Nobe K, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 14, 264 (1975)
  7. Salis J, Berk D, Ind. Eng. Chem. Res., 27, 1951 (1988)
  8. Mulligan DJ, Berk D, Ind. Eng. Chem. Res., 28, 926 (1989)
  9. Kim BS, Lee JD, Park NK, Ryu SO, Lee TJ, Kim JC, HWAHAK KONGHAK, 41(5), 572 (2003)
  10. Han GB, Park NK, Lee JD, Ryu SO, Lee TJ, Catal. Today, 111(3-4), 205 (2006)
  11. Han GB, Park NK, Ryu SO, Lee TJ, Korean Chem. Eng. Res., 44(4), 356 (2006)
  12. Kim BS, Lee JD, Jun JH, Park NK, Ryu SO, Lee TJ, Kim JC, Korean Chem. Eng. Res., 42(2), 139 (2004)