High Temperature Desulfurization over ZnO-Fe₂O₃ Mixed Metal Oxide Sorbent

ZnO-Fe₂O₃ 복합금속 산화물을 이용한 고온에서의 황화수소 제거에 관한 연구

Introduction : Recently, water and environmental pollution becomes serious social problem and high technology makes this pollution accelerate. Hydrogen sulfide, the main subject of our research, is one of the most dangerous air pollutant like SO$_x$ and NO$_x$. The major contaminant in coal gasification is H$_2$S, which is very toxic, hazardous and extremely corrosive. Therefore, control of hydrogen sulfide to a safe level is essential. Although commercial desulfurization process called liquid scrubbing is effective for removal of H$_2$S, it has drawbacks, the loss of sensible heat of the gas and costly wastewater treatment. Many investigations are carried out about high-temperature removal ol H$_2$S in hot coal-derived gas using metal oxide or mixed metal qxide sorbents. It was reported that ZnO was very effective sorbent for H2S removal, but it has big flaw to vaporize elemental zinc above 600\ulcorner \ulcorner As alternative, metal oxides such as CaO, $Fe_2O_3$, TiO$_2$ and CuO were added to ZnO. Especially, different results are reported for $Fe_2O_3$ additive. Tamhankar et al. reported SiO$_2$ with 45 wt% $Fe_2O_3$ sorbent is favorable for removal of H$_2$S and regeneration.

ZnO-$Fe_2O_3$ 복합금속 산화물 흡착제가 황화수소 제거능이나 황화된 흡착제의 산화적 재생반응에 미치는 영향을 고찰하였다. Zinc ferrite 흡착제가 가장 높은 황화수소 제거능을 나타내었고 혼합한 $Fe_2O_3$ 흡착제는 황화반응 도중 H$_2$S의 생성을 촉진시킴을 알 수 있었다. 또한 황화반응의 결과로 생성되는 금속황화물들이 H$_2$S 열분해의 촉매로 작용하였으며 H$_2$는 $Fe_2O_3$의 함량이 증가할수록 더 많이 발생하였다. 산화적 재생반응의 결과로부터 ZnS를 제외하고 $Fe_2O_3$를 혼합한 흡착제는 모두 잘 재생됨을 알 수 있었다. 또한 산화적 재생반응 도중 생성될 수 있다고 보고된 zinc sulfate는 생성되지 않았다. 그리고 SO$_2$ 발생 곡선의 형태나 완전재생에 소요되는 시간을 기준으로 판단해 볼 때 $Fe_2O_3$의 혼합량의 변화는 산화적 재생반응에 별다른 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.