황 회수 공정(Sulfur Recovery Unit, SRU)은 원유 정제나 천연가스 처리 과정에서 발생하는 산성 가스(Sour Gas)로부터 유독한 황화수소(H2S)를 분리하여 순수한 원소 상태의 유황을 회수하는 화학 공정을 의미한다. 화석 연료에 포함된 황 성분은 연소 시 대기 오염의 주원인인 황산화물(SOx)을 생성하므로, 이를 사전에 제거하는 것은 환경 보호와 설비 부식 방지를 위해 필수적이다. 회수된 유황은 비료, 황산 제조, 고무 가공 등 다양한 산업 분야의 원료로 재활용되어 경제적 가치를 창출한다.

가장 보편적으로 사용되는 방식은 클라우스 공정(Claus Process)이다. 이 공정은 크게 열적 단계(Thermal Stage)와 촉매 단계(Catalytic Stage)로 구분된다. 열적 단계에서는 유입된 황화수소의 약 3분의 1을 고온의 연소실에서 산소와 반응시켜 이산화황(SO2)으로 산화시킨다. 이때 발생하는 고온의 열은 폐열 보일러를 통해 증기로 회수되며, 연소되지 않은 나머지 황화수소는 생성된 이산화황과 반응하여 일부 유황으로 전환된다.

이어지는 촉매 단계에서는 열적 단계에서 반응하지 않고 남은 황화수소와 이산화황을 촉매 반응기에서 추가로 반응시킨다. 주로 활성 알루미나나 이산화티타늄 기반의 촉매가 사용되며, 온도를 정밀하게 제어하여 화학 평형을 유황 생성 쪽으로 유도한다. 일반적으로 2~3단의 촉매 반응기를 거치며, 각 단계 사이에는 생성된 유황 증기를 냉각하여 액체 상태로 추출하는 응축 과정이 포함된다. 이 과정을 통해 전체 황 성분의 약 95%에서 98%가량을 회수할 수 있다.

클라우스 공정 이후에도 배출 가스에 미량 포함된 황 화합물을 완전히 제거하기 위해 꼬리가스 처리(Tail Gas Treatment, TGT) 공정을 추가로 시행한다. 대표적인 방식인 SCOT(Shell Claus Off-gas Treating) 공정은 미반응 가스를 다시 황화수소로 환원시킨 후 흡수액으로 추출하여 클라우스 공정 전단으로 재순환시키는 방식이다. 이러한 고도화된 처리 과정을 거치면 황 회수율을 99.9% 이상으로 극대화할 수 있어 현대 정유 공장의 엄격한 환경 규제치를 충족할 수 있다.

황 회수 공정은 단순히 오염 물질을 제거하는 차원을 넘어 에너지 효율과 자원 순환의 측면에서도 중요하다. 공정 중 발생하는 고압 증기는 공장 내 다른 설비의 동력원으로 사용되며, 정제된 유황은 국제 원자재 시장에서 거래되는 주요 품목 중 하나이다. 최근에는 친환경 연료에 대한 수요가 급증함에 따라 가스전이나 정유 시설 내 황 회수 설비의 성능 향상과 최적화가 더욱 강조되고 있다.