A Study on the Desulfurization of Petroleum Cokes by Microwave Heating

마이크로웨이브 가열에 의한 석유 코크스의 탈황에 관한 연구

Petcokes is the final product obtained from a refinery process. This petcokes includes high percentage of inorganic and sulfur compounds. Currently, the petcokes produced from domestic refinery plants include more than 6% of sulfur. To use petcokes as valuable raw materials, the weight percentage of sulfur must be lower than 2% of sulfur. Solvent extraction, thermal desulfurization, and hydro-desulfurization have been used to remove the sulfur. In this study, we attempted new approach to remove the sulfur introducing microwave energy. Microwave increase the reaction rates by providing the fast heating and disconnecting the bonding structure of the molecules. The experiments of microwave thermal desulfurization and microwave plus hydrogen gas were carried out to remove the sulfur. We obtained 68.3% of sulfur removal rate with the 2 hours of reaction time and 1835 W of microwave powder. In the experiment of microwave with hydrogen gas, we obtained 86.4% of sulfur removal rate with the 1.5 hours of reaction time and 1835 W of microwave power. If we increase reaction time or decrease the particle size of petcokes, we expect more than 90% of sulfur removal.

Petcokes는 원유의 정제 과정에서 최종적으로 생산되는 부산물로 정제과정 중에 petcokes내에 무기물 및 황성분의 농축이 이루어진다. Petcokes는 각각의 분야에서 요구하는 품위에 적합해야 활용이 가능하다. 현재 국내에서 생산되는 petcokes는 황함량이 평균 6% 정도로 높아서 그대로 사용하기가 어렵다. 본 연구에서는 마이크로웨이브 가열을 이용하여 petcokes로부터 황을 제거하는 연구를 수행하였다. 지금까지 연구된 탈황방법에는 열 탈황, 수첨 탈황, 용매 추출에 의한 탈황, 그리고 알칼리 금속을 이용한 탈황 등이 있다. 본 연구에서는 새로운 방법인 마이크로웨이브 가열을 이용하여 petcokes로부터 탈황을 하고자 하였다. 실험은 마이크로웨이브만으로 가열하여 탈황하는 방법과 탈황율을 높이기 위해서 수소가스를 첨가하는 탈황을 수행하였다. 마이크로웨이브만으로 가열한 경우 1835W에서 2시간을 실험한 결과 68.3%의 탈황율을 보였다. 마이크로웨이브로 가열하며 수소를 첨가한 경우 1835W에서 1.5시간을 실험한 결과 86.4%의 탈황율을 얻을 수 있었다. 탈황 시간을 늘리거나 사용한 시료의 입자 크기가 줄여 준다면 더욱 높은 탈황율을 얻을 것으로 생각된다.