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1. 석유화학 공장의 탈황 과제
석유화학 단지는 산업 분야에서 가장 엄격한 연소 배기 가스 조건 하에서 운영됩니다. 일반적인 발전소와 달리, 석유화학 시설은 여러 개의 배출원 으로 구성되며, 여기에는 히터, 용광로, 보일러, 황 회수 장치(SRU), 수소 생산 장치 및 다양한 오프가스 시스템이 포함됩니다. 각 장치는 온도, 황 농도, 습도, 불순물 프로파일이 서로 다른 배기 가스를 발생시킵니다 .
석유화학 운영업체가 직면하는 일반적인 과제는 다음과 같습니다:
원료 품질의 변동성으로 인한 SO₂ 농도의 급변
배기 가스 내 높은 습도 및 부식성 성분
개조 프로젝트를 위한 공간 제약
환경 규제 및 ESG 약속에 의해 강화된 엄격한 배출 기준
장기 운영 안정성에 대한 높은 기대
석회석-석고 습식 탈황(FGD) 또는 나트륨 기반 시스템과 같은 전통적인 탈황 기술은 기술적으로 배출 기준을 충족할 수 있으나, 일반적으로 높은 운영 비용, 스케일링 문제, 부산물 폐기물 관리 측면에서 어려움을 겪는다 복잡한 석유화학 환경에 적용될 경우.
이에 따라 석유화학 기업들은 점차적으로 암모니아 기반 연소가스 탈황(Ammonia FGD) 기술을 보다 유연하고 경제적으로 지속 가능한 해결책으로 평가하고 있다.
2. 석유화학 연소가스에 특화된 탈황 방식이 필요한 이유
석유화학 연소가스는 석탄 화력발전소 연소가스와 여러 측면에서 근본적으로 차이가 있다:
낮지만 변동성이 매우 큰 황 함량
높은 공정 통합 요구 사항
압력 강하 및 시스템 가동 중단에 대한 민감도 증가
많은 석유화학 공정 장치는 연속적으로 운전되며, 짧은 정지조차도 막대한 생산 손실을 초래할 수 있습니다. 따라서 모든 탈황 시스템은 다음을 제공해야 합니다:
부하 변화에 대한 신속한 대응
변동하는 운전 조건 하에서도 안정적인 성능
기존 공정 장치에 미치는 간섭 최소화
암모니아 기반 탈황이 이러한 요구 사항을 충족시키는 방식은 질량 전달 효율이 높은 액상 반응을 활용하는 것 으로, 가스 조건이 변동하더라도 신속한 황 흡수가 가능합니다.
3. 석유화학 분야에서 암모니아 기반 탈황이 작동하는 원리
암모니아 기반 탈황 시스템에서 연기 가스 내의 SO₂는 암모니아 용액과 반응하여 아민 황산염(ammonium sulfite) 및 아민 황산염(ammonium sulfate)을 생성한다. 적절한 산화 조절을 통해 최종 생성물은 고순도 황산암모늄 이며, 이는 널리 사용되는 질소 비료이다.
주요 반응 장점은 다음과 같다:
빠른 화학 반응 속도
낮은 SO₂ 농도에서도 높은 황 제거 효율
광범위한 온도 범위에서 안정적인 성능
석유화학 공장의 경우, 암모니아는 종종 즉시 공급 가능 기존 공정 또는 물류 시스템의 일부로 이미 확보되어 있어, 시스템 통합이 비교적 간단하다.
4. 석유화학 공장을 위한 암모니아 습식 탈황(FGD)의 주요 장점
4.1 초저배출 수준에서의 높은 탈황 효율
현대적인 암모니아 기반 시스템은 이산화황(SO₂) 제거 효율을 98% 이상 달성할 수 있으며 국제 배출 허용 기준을 훨씬 하회하는 배출 농도를 실현합니다. 이는 암모니아 기반 탈황(FGD) 공정을 현재의 환경 규제 준수뿐 아니라 향후 강화될 환경 규제에도 대응 가능한 솔루션으로 만듭니다. .
4.2 고형 폐기물 처분 부담 없음
석회석 기반 시스템과 달리, 암모니아 기반 FGD는 처분하거나 외부에서 판매해야 하는 대량의 석고를 생성하지 않으며, 대신 시장성이 있는 황산암모늄 을 생산합니다. 이로 인해 탈황 공정은 비용 중심 활동에서 자원 회수 공정 .
으로 전환됩니다. 순환 경제 원칙을 중시하는 석유화학 사업자에게는 이러한 장점이 특히 매력적입니다.
4.3 프로젝트 수명 주기 동안 낮은 운영 비용
암모니아 기반 시스템은 신중한 설계 및 제어를 필요로 할 수 있으나, 다음 이유로 인해 전체 수명 주기 비용 이 일반적인 대안보다 종종 낮습니다:
시약 소비량 감소
스케일링 및 오염 발생 최소화
보수 빈도 감소
부산물 판매 수익
대규모 석유화학 단지에서는 이러한 절감 효과가 장기 운영 기간 동안 점차 더 커집니다.
4.4 복잡한 배출 가스 조건에 대한 뛰어난 적응성
석유화학 공정 배출 가스에는 다음 성분이 포함될 수 있습니다:
미량의 탄화수소
산성 성분
미세 입자
고급 암모니아 기반 시스템은 다단계 기체-액체 분리 및 정제를 포함하며 에어로졸 형성 또는 가시적 연기 문제와 같은 2차 오염 없이 안정적인 작동을 보장합니다.
5. 암모니아 탈황에 대한 전통적인 우려 사항 해결
과거에는 일부 석유화학 기업들이 다음 사항에 대한 우려로 인해 암모니아 기반 탈황 기술 도입을 주저했습니다:
암모니아 누출
에어로졸 형성
부식 위험
그러나 현대의 공학적 솔루션을 통해 이러한 문제들은 대부분 해결되었습니다.
고급 시스템 구성:
정밀한 암모니아 주입 제어
다단계 미스트 제거기
최적화된 산화 및 pH 관리
결과적으로, 암모니아 슬립은 1 mg/Nm³ 이하 로 제어되며, 에어로졸 형성은 효과적으로 억제됩니다.
6. 기존 석유화학 인프라와의 통합
암모니아 탈황(FGD) 기술의 가장 강력한 장점 중 하나는 기존 석유화학 시스템과의 호환성 .
다음과 같은 시스템에 통합될 수 있습니다:
폐열 회수 장치
배기 가스 처리 시스템
중앙 집중식 연기 처리 시설
암모니아 기반 흡수제의 상대적으로 낮은 압력 강하로 인해 상류 공정 장치에 미치는 영향이 최소화되며, 이는 연속적인 석유화학 생산에서 매우 중요한 요소이다.
7. 환경 및 ESG 혜택
ESG 관점에서 볼 때, 암모니아 기반 탈황 공정은 여러 가지 지속가능성 목표를 지원한다:
황 배출량의 획기적 감소
오염물질을 유용한 제품으로 전환
고체 폐기물 발생량 감소
전체 자원 효율성 향상
이러한 이점은 석유화학 기업이 운영 경쟁력을 유지하면서도 환경적 신뢰도를 강화하는 데 기여합니다.
8. 석유화학 산업을 위한 장기적인 해결책
석유화학 공장이 생산성 저하 없이 배출량을 줄여야 한다는 압박을 점차 강화받고 있는 가운데, 암모니아 기반 탈황 기술은 균형 잡힌 해결책 을 제공하여 환경 성능, 경제성, 그리고 운영 신뢰성을 동시에 달성합니다.
지속적인 기술 개선을 통해 암모니아 습식 탈황(FGD)은 더 이상 실험적인 선택이 아니라 성숙하고 검증된 기술 로 자리매김하였으며, 전 세계적으로 대규모 석유화학 공정에 적용 가능합니다.