탈황공정의 황, 액체유황으로 회수하라!

GS칼텍스 - 2015.04.26

SRU(Sulfur Recovery Unit) 탈황공정의 황, 액체유황으로 회수하라!

지난 달 소개 드렸던 등경유 수첨 탈황 시설(K/D HDS, Kero-Diesel HydroDeSulfurization Unit)를 기억하시나요? 고온 고압 하에서 촉매와 수소를 이용해서 중간유분에 함유되어 있는 황, 질소, 방향족, 금속 등을 제거하여 제품 규격을 만족시킬 수 있도록 처리하는 장치입니다.

이 중 황과 질소는 수소와 반응을 통해 황화수소(H2S)와 암모니아(NH3)로 그 형태가 바뀌게 되는데요. 때문에 등경유 수첨 탈황 시설에서 발생하는 부생가스 중에는 황화수소와 암모니아가 다량 함유되어 있습니다. 가스를 연료로 사용하기 위해서는 이 두 가지를 말끔하게 제거해야 하는데, 이 역할을 담당하는 장치가 황 회수 시설(SRU, Sulfur Recovery Unit)입니다.

황 회수 시설은 크게 네 가지 공정으로 구성되어 있습니다.

CDU와 탈황공정에서 발생되는 물(Sour Water)은 황화수소와 암모니아를 함유하고 있습니다. 악취가 심한 것은 물론, 화학적 산소 요구량(COD, chemical oxygen demand)이 높아 폐수처리장의 미생물을 죽여 버립니다. 따라서 200 공정은 폐수처리장으로 보내기 전, 황화수소와 암모니아를 제거합니다. 이 때 SWS에서 발생되는 가스는 황화수소와 암모니아를 함유하고 있어 암모니아 애시드 가스(NH3 Acid Gas)로 불립니다.

100 공정과 200 공정에서 발생한 애시드 가스(Acid Gas)와 암모니아 애시드 가스(NH3 Acid Gas)를 받아서 처리하는 300 공정, 가스 속에 함유된 황화수소를 클라우스(Claus) 반응에 의해 용융유황(molten sulfur)으로 전환합니다. 때문에 SRU 공정 중에서 300 공정이 가장 핵심적인 기능을 수행한다고 볼 수 있습니다.

클라우스 테일 가스 중의 황산화물 농도는 환경 기준치인 150 ppm보다 높기 때문에 이를 아무런 처리 없이 대기 중으로 방출할 수 없습니다. 이에 400 공정은 황산화물을 황화수소를 변환시켜 이를 다시 300공정으로 보냅니다.

네 가지 전 과정을 거치고도 반응이 일어나지 않은 가스는 최종적으로 소각로(Incinerator)로 보내져 대기 중으로 방출됩니다.

정유공정의 원료인 원유의 황함량은 갈수록 높아지고, 환경규제 강화로 최종 제품의 황함량은 지속적으로 낮아지고 있습니다. 이에 따라 회사가 제거해야 하는 황의 절대량은 늘어나고 있습니다. 때문에 SRU 처리용량의 확보와 안전한 운전은 탈황공정의 원활한 가동은 물론 전체 회사의 수익성에 막대한 영향을 끼칩니다. 비록 제품을 생산해내는 공정만큼 화려한 스포트라이트를 받지는 못하지만, 탈황공정이 안정적으로 가동될 수 있도록 제 역할을 묵묵히 수행하고 있는 SRU가 더욱 자랑스럽게 느껴지는 오늘입니다.