DK170632B1 - Fremgangsmåde til fjernelse af H2S fra gasstrømme - Google Patents

Description

DK 170632 B1

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fjernelse af H2S fra gasstrømme.

Tilstedeværelsen af betydelige mængder H2S i forskellige "sure" industrielle gasformige strømme udgør et 5 vedvarende problem. Skønt der er udviklet flere fremgangsmåder til fjernelse og genvinding af denne forurening, er de fleste sådanne fremgangsmåder mangelfulde af forskellige grunde.

Ved en cyklisk fremgangsmåde, som opmærksomheden for 10 tiden er rettet imod, bringes den sure gas i kontakt med en vandig reagensopløsning indeholdende et polyvalent metalchelat eller kompleks til fremstilling af fast svovl, der genvindes enten forud for eller efter regenerering af reagenset. Foretrukne reagenser er Fe(III)-15 komplekser, hvor Fe(III) danner komplekser med specifikke organiske syrer eller derivater deraf.

Mens sure gasformige strømme, som indeholder relativt små koncentrationer H2S, med held kan behandles på flere forskellige måder, hvis der ikke kræves grundig 20 fjernelse, fx >95% fjernelse af H2S, kræver fjernelse på dette niveau eller højere bedre operationsydeevner, hvis der ikke skal påføres kraftige drifts- og materialeomkostninger.

En måde at udføre gasbehandlingen på udnytter en 25 totrins kontaktprocedure, hvor en venturiformet kontaktzone anvendes som et initialt eller primært kontakttrin til at fjerne hovedparten af H2S, hvorefter der anvendes et opfølgnings- eller "oprensnings"-trin, såsom en pakket søjle eller et besprøjtet tårn, til at fjerne resten af 30 H2S i den gasformige strøm.

Disse systemer har et antal ulemper, såsom risiko for tilstopning, høje gastrykstab og høje omkostninger.

Det er blevet bestemt, at hastigheden for fjernelse af H2S med i det mindste nogle jern-chelat- eller kompleks-35 systemer ikke begrænses af reaktionshastigheden for jern med H2S, men af absorptionshastigheden af H2S i reagens-opløsningen.

DK 170632 B1 2

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer en fremgangsmåde med en effektiv kontaktteknik til sikring af gode absorptionshastigheder af H2S i opløsningen, mens tilstopning og høje tryktab undgås eller minimeres.

5 Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er af den i krav l's indledning angivne art og er ejendommelig ved det i * krav 1's kendetegnende del angivne.

Gassen med reduceret indhold af H2S kan skilles fra opløsningen i den anden kontaktzone, men fraskilles 10 fortrinsvis i en særskilte beholder eller et særskilt trin.

Hvis en yderligere rensning er nødvendig eller ønskes, kan kontaktproceduren fra trin a) og b) gentages, eller der kan anvendes andre kontaktteknikker eller 15 -måder, såsom anvendelse af et eller flere besprøjtede tårne. X så tilfælde skal der tages passende foranstaltning til separering af den yderligere rensede gas og regenerering af den/de anvendte vandige reagensopløsninger. Fx kan opløsningen dannet ved trin c) og supple-20 rende opløsning fra yderligere rensning eller kontakttrin kombineres og regenereres i et enkelt regenereringstrin, idet svovl fjernes forud for eller efter regenereringen.

Gassen med reduceret indhold af H2S fra trin b) bliver dog fortrinsvis separeret fra reagensopløsningen, og den 25 forbrugte reagensopløsning indeholdende svovl genvindes.

I dette tilfælde fjernes svovl fra den brugte reagensopløsning indeholdende svovl, og den brugte reagensopløsning, hvorfra svovl er blevet fjernet, regenereres, hvorved der fremstilles en reagensopløsning med en for-30 øget koncentration af Fe(III) chelat af nævnte syre eller syrer. Den regenererede opløsning ledes derpå til den første kontaktzone til anvendelse som vandig reagensopløsning der.

* I visse tilfælde foretrækkes det at skille svovl fra 35 efter regenerering. Det vil sig, at den brugte reagensopløsning indeholdende svovl regenereres, idet der fremstilles en regenereret reagensopløsning indeholdende DK 170632 B1 3 svovl, hvorpå svovl fjernes fra den regenererede opløsning, og den regenererede reagensopløsning, hvorfra svovl er fjernet, ledes til den første kontaktzone til anvendelse som vandig reagensopløsning der.

5 Svovl kan ligeledes fjernes under regenerering, selv om dette ikke foretrækkes.

I det følgende betegner "strømretning" udelukkende den retning, hvori hovedparten (bulk) af blandingen af gas og opløsning bevæger sig ved de pågældende indløb til 10 sektionerne på et givet tidspunkt, idet det erkendes, at en lille del eller mindre dele af blandingen i det mindste midlertidigt kan have bevægelsesretninger, som er forskellige fra bevægelsen af hovedparten af blandingen af gas og opløsning. De spidse vinkler for strømnings-15 vejen i kontaktsektionens kanaler kan variere betragteligt, men fortrinsvis varierer vinklerne til strømnings-retningen fra ca. 5° til ca. 60°, navnlig fra ca. 15° til ca. 45°. Vinkler, som nærmer sig 90°, er mindre ønskelige, eftersom sådanne vinkler forøger muligheden for 20 svovlaflejring og tilstopning. Der kan således i henhold til opfindelsen accepteres en begrænset "brat" ændring af strømningen af gas/opløsningsblanding, forudsat at sektionen eller sektionerne med radiær blanding og omfordeling i henhold til opfindelsen anvendes, som nærmere 25 beskrevet i det følgende. Kanalerne kan orienteres i forskellige retninger i forhold til hinanden, samtidig med at de opretholder spidse vinkler i forhold til strømretningen. Hvis en kanal har en stor spids vinkel, eller hvis kanalen er anbragt nær væggen eller væggene i den 30 anden kontaktzone, kan strømmen af gas/opløsningsblanding rettes mod og kontakte væggen eller væggene i den anden kontaktzone, og sekundære kanaler med en stump vinkel i forhold til strømretningen, og som samarbejder med disse kanaler, kan tilvejebringe strømning af gas/opløsnings-35 blandingen i de radiære blandingssektioner. Forholdet mellem længden af den første kontaktsektion og længden af den anden kontaktzone (længden henviser til afstanden DK 170632 B1 4 gennem zonen eller sektionen i strømretningen) er fortrinsvis ikke større end ca. 0,5 og navnlig ikke større end ca. 0,3.

I det følgende refererer betegnelsen "resistent mod 5 svovlaflejring" til kvaliteten eller karakteren af vægge- * ne i de adskilte kanaler som værende fri eller i det mindste væsentlig fri for steder, hvor tilstedeværende eller i gas/opløsningsblandingen frembragt svovl kan aflej res. En sådan overflade kan fremstilles ved po-10 lering, såsom ved elektropolering, eller den kan dannes ved at coate overfladen med et egnet materiale, såsom materialer af teflontypen.

Sektionen eller sektionerne til omfordeling udfører den vigtige funktion at omfordele opløsningen i gassen og 15 hæmme svovlaflejring. I det følgende refererer betegnelsen "egnet til at muliggøre radiær blanding af gas/opløsningsblandingen og omfordeling af opløsning i gas og til at hæmme tilstopning som følge af svovldannelsen" til kravene om, at de indesluttede omfordelingssektioner ikke 20 har nogen struktur eller indretninger, som kan hæmme eller forebygge radiær blanding af gas og opløsning og fordeling eller omfordeling af opløsning i gassen; samt har tilstrækkelig bredde og længde i strømretningen til at muliggøre den ønskede radiære blanding og eliminere 25 tilstopning som følge af svovldannelsen. Med disse krav og den foreliggende beskrivelse kan fagfolk inden for området ved forsøg bestemme den minimale effektive bredde og længde af omfordelingssektionen eller -sektionerne (hvor længde refererer til afstanden gennem sektionerne i 30 strømretningen) og et passende forhold mellem længden af de respektive kanalforsynede sektioner og omfordelings- * sektionerne. I praksis vil forholdet være ca. 0,1-10, navnlig ca. 0,3-4. Sædvanligvis vil forholdet mellem længden af en given kontaktsektion og den bredeste dimen-35 sion af sektionen være i området fra ca. 0,2 til ca. 5, fortrinsvis fra 0,3 til ca. 2. Dimensionerne af den første kontaktzone er ikke kritiske, udover at de må have DK 170632 B1 5 en størrelse, hvorved opnås god fordeling af reagensopløsningen i den gasformige strøm. I den henseende er den første kontaktzone en vigtig del af opfindelsen, eftersom en god indledningsvis intim blanding af gasstrømmen og 5 reagensopløsningen er vigtig for effektiviteten.

Som nærmere angivet kræves der mindst to kontaktsek-tioner i den anden kontaktzone, men udover dette er antallet af yderligere kontaktsektioner i den anden kontaktzone ikke kritisk. Antallet af sektioner bestemmes 10 først og fremmest af mængden af H2S, som skal fjernes, og den ønskede grad af renhed af gasstrømmen. Normalt er det tilstrækkeligt med fra 2 til 20 eller 30 kanalforsynede kontaktsektioner med fra 1 til 20 eller 30 omfordelingssektioner. Det er et krav til opfindelsen, at kontaktsek-15 tionerne og de radiære blandingssektioner alternerer i strømretningen, sådan at svovlaflejring og tilstopning elimineres eller reduceres. Formen af de indesluttende vægge på kontaktsektionerne er ikke kritisk, men sædvanligvis foretrækkes en cylindrisk form. Opfindelsen er 20 velegnet til anvendelse i den type konstruktion, som almindeligvis betegnes en "pipeline contactor", og omfordelingssektionerne kan simpelthen være åbne rum mellem de sektioner, som indvendig er strukturerede og kanalforsynede .

25 Det er et foretrukkent sigte med opfindelsen, at strømmen af gas/opløsningsblandingen gennem den anden kontaktzone opnår eller tilnærmer sig stempelstrømning ved passende strømhastigheder og konstruktion af de kanalforsynede sektioner. Egnede konstruktioner for 30 tilvejebringelse af den kanaliserede strømning indbefatter, men er ikke begrænset til, blandere af Chevron-typen, såsom statiske blandere af Koch-typen eller "Glitsch Gempak"-blandere. Hastigheden af den gas, der skal behandles, kan variere bredt. Egnede gashastigheder 35 varierer fra ca. 0,3 til ca. 15 m/s, idet et område fra ca. 1,5 til ca. 9 m/s foretrækkes. Som anført må forholdet mellem den vandige reagensopløsning og gassen være DK 170632 B1 6 tilstrækkeligt til at bevirke effektiv fjernelse af H2S, samtidig med inhibering eller forebyggelse af svovlaflejring i reaktionszonerne. Rumfangsforholdet mellem opløsning og gas varierer fortrinsvis fra 0,2:100 til 5 30:100, navnlig fra 0,5:100 til 5:100. Sådanne forhold vil sædvanligvis være tilstrækkelige for tilvejebringelse ‘ af god befugtning af kanaloverfladerne, således at svovl-aflejring inhiberes eller forebygges.

De anvendte jern-chelater er koordinationskomplek-10 ser, hvor jern danner chelater med en syre. Syren kan have formlen

Y Y

\ / N-R-N hvor / \ Y Y 15 fra to til fire af grupperne Y er udvalgt blandt eddikesyre- og propionsyregrupper, fra nul til to af grupperne Y er udvalgt blandt 2-20 hydroxyætyl, 2-hydroxypropyl og

/X

-CH0CH0N

X

25 hvor X er udvalgt blandt eddikesyre- og propionsyregrupper, og R er ætylen, propylen eller isopropylen, eller er cyklo-hexan eller benzen, hvor de to hydrogenatomer, som er udskiftet med nitrogen, er i 1,2-stilling, eller udgøres 30 blandinger deraf.

Eksempler på chelatiseringsmidler til jern er * blandt andet aminoeddikesyrer afledt fra ætylendiamin, diætylentriamin, 1,2-propylendiamin og 1,3-propylendia- min, såsom EDTA (ætylendiamintetraeddikesyre), HEEDTA 35 (N-2-hydroxyætylætylendiamintrieddikesyre}, DETPA (di- DK 170632 B1 7 ætylentriaminpentaeddikesyre); aminoeddikesyrederivater af cykliske 1,2-diaminer såsom 1,2-diaminocyklohexan-Ν,Ν-tetraeddikesyre og t,2-fenylen-diamin-N,N-tetraed-dikesyre og amiderne af de polyaminoeddikesyrer, som er 5 beskrevet i det amerikanske patent nr.

3.580.950. Der anvendes passende ferrichelatet af N-(2-hydroxyætyl)-ætylendiamintrieddikesyre (HEEDTA).

Et andet egnet jernchelat er det koordinationskompleks, hvor jern danner et chelat med nitrilotried-10 dikesyre (NTA).

Jernchelaterne leveres i opløsning som solubili-serede chelater, såsom ammonium- eller alkalimetalsalte (eller blandinger deraf) af jernchelaterne. I nærværende skrift refererer betegnelsen "solubiliseret" til det 15 eller de opløste jernchelater, hvad enten de findes som salt eller salte af førnævnte kation eller kationer eller i en anden form, hvor jernchelatet eller -chelater-ne eksisterer i opløsning. Når det er vanskeligt at opløse chelatet, og der ønskes større koncentrationer af 20 chelater, kan ammoniumsaltet anvendes som beskrevet i den offentliggjorte europæiske patentansøgning nr.

215.505.

Opfindelsen kan dog også anvendes med mere fortyndede opløsninger af jernchelaterne, hvor de trin, 25 der er taget for at forebygge udfældning af jernchelat, ikke er kritiske.

Regenereringen af reagensen tilvejebringes fortrinsvis ved anvendelse af oxygen, fortrinvis i form af luft. I nærværende skrift er betegnelsen "oxygen" ikke 30 begrænset til "ren" oxygen, men indbefatter luft, luft beriget med oxygen eller andre oxygenholdige gasser.

Oxygenet har to funktioner: oxidation af Fe(II) i reagensen til Fe(III) og stripping af den residuale opløste gas (hvis oprindelig til stede) fra den vandige blan-35 ding. Oxygenet (i den form det nu leveres) tilføres i støkiometrisk mængde eller overskud i forhold til mæng- DK 170632 B1 8 den af solubiliseret jernchelat som skal oxideres til Fe(III). Fortrinsvis tilføres oxygenet i en mængde på ca. 20% til ca. 500%s overskud. Der kan ligeledes anvendes elektrokemisk regenerering.

5 Den særlige type af sur gasstrøm, der behandles, er ikke kritisk, idet den eneste praktiske begrænsning c er reaktiviteten af selve strømmen med de anvendte opløsninger, hvilket vil være indlysende for fagfolk inden for området. Gasstrømme, som er særlig egnede for 3_0 fjernelse af H2S ved teknikken i henhold til opfindelsen, er, som angivet, naturligt forekommende gasser, recirkuleret CC>2 anvendt til forbedring af oliegenvinding, syntesegasser, procesgasser og brændstofgasser produceret ved gasifikationsprocesser, fx gasser produceret ved 15 gasifikation af kul, jordolie, skiferier, tjæresand osv. Særligt foretrukne er kulgasifikationsstrømme, naturgasstrømme, producerede og recirkulerede C02-strømme og raffinaderi-råstoffer sammensat af gasformige kulbrintestrømme, særlig strømme af den type med et lavt 20 forhold mellem H2S og C02 og andre gasformige kulbrintestrømme. Betegnelsen "kulbrintestrøm(me)", som anvendes her, indbefatter strømme indeholdende betydelige mængder af kulbrinte (både paraffinisk og aromatisk), idet det erkendes, at sådanne strømme indeholder betydelige "u-25 renheder", som ikke teknisk kan defineres som en kulbrinte. På den anden side er strømme, som i princippet kun indeholder en enkelt kulbrinte, fx ætan, særlig velegnet til fremgangsmåden i henhold til opfindelsen.

Strømme afledt fra gasifikation og/eller delvis oxida-30 tion af gasformige eller væskeformige kulbrinter kan behandles i henhold til opfindelsen. H2S-indholdet af den type strømme vil variere bredt, men sædvanligvis vil indholdet variere fra ca. 0,005 rumfangs% til ca. 10 rumfangs%. Der kan eventuelt være C02 til stede, men 35 hvis det er til stede, kan indholdet heraf variere fra ca. 0,1 rumfangs% til ca. 99,0 rumfangs% (eller mere).

DK 170632 B1 9 I den sammenhæng kan opfindelsen anvendes til fjernelse af H2S fra forskellige C02-strømme, fx superkritisk C02~ strømme. Tydeligvis er mængderne af tilstedeværende H2S og C02 ikke almindeligvis en begrænsende faktor ved frem-5 gangsmåden i henhold til opfindelsen. Strømmen kan ligeledes til at begynde med være behandlet for H2S-fjernel-se ved denne eller en anden teknik.

De i kontaktzonerne anvendte temperaturer er almindeligvis ikke kritiske, bortset fra at reaktionen 10 skal udføres under svovls smeltepunkt. Ved mange kommercielle anvendelser, såsom fjernelse af H2S fra naturgas til imødekommelse af pipeline specifikationer, ønskes en absorption ved omgivende temperatur. Normalt er temperaturer fra 10 til 80°C egnede, idet temperaturer fra 15 20 til 60°C foretrækkes. De totale kontakttider kan va riere bredt, men varierer fortrinsvis fra ca. 0,5 til 10 sekunder, idet totale kontakttider på ca. 1 til ca. 5 sekunder er de mest foretrukne.

På samme måde kan temperaturerne i regenererings-20 eller stripping-zonen eller -zonerne varieres i stor udstrækning. Regenereringszonen bør fortrinsvis opretholdes ved noget lavere temperaturer sammenlignet med kontaktzonen. Almindeligvis kan der anvendes temperaturer på ca. 10 til 80°C, fortrinsvis 20-50°C.

25 Trykbetingelserne i kontaktzonerne kan varieres i stor udstrækning afhængigt af trykket af den gas, der skal behandles. Fx kan tryk i kontaktzonerne variere fra 0,1 til 15 MPa eller endog 20 MPa. Tryk fra 0,1 MPa til ca. 10 MPa er de foretrukne. I regenereringszonen kan 30 trykkene varieres betragteligt og varierer fortrinsvis fra ca. 0,1 MPa til ca. 0,3 eller 0,4 MPa. Opholdsstider for givne rumfang af blanding og oxygen vil ligeledes variere, men vil fortrinsvis være fra ca. 1 minut til ca. 60 minutter, navnlig fra ca. 1 minut til ca. 40 mi-35 nutter. Forhold vedrørende tryk, væskestrøm og tempera- DK 170632 B1 10 tur er velkendte for fagfolk inden for området og behøver ikke forklares nærmere her. Andre driftsbetingelser for denne type reaktionsprocesser beskrives nærmere i det amerikanske patentskrift nr. 3.068.065 og i førnævn-5 te offentliggjorte EP-patentansøgning. pH i regenereringszonen vil passende variere fra ca. 6,5 til ca. 8,5 og c det molære forhold mellem syren eller syrerne og det totale solubiliserede jern fra ca. 1,0 til 1,5. Fremgangsmåden udføres fortrinsvis kontinuerligt.

10 Som angivet omdannes ^S, når det kontaktes, hur tigt ved fremgangsmåden i henhold til opfindelsen med det solubiliserede Fe(III)-chelat af ovennævnte syre eller syrer til fast elementar-svovl. Da jernchelater i og for sig har begrænset opløselighed i vand, tilføres 15 jernchelatforbindelsen eller -forbindelserne fortrinsvis som angivet tidligere. Mængden af solubiliseret Fe(III)-chelat, som tilføres eller anvendes i opløsningen, er en mængde, der er tilstrækkelig til at reducere ^S-koncentrationen eller -indholdet i strømmen til det 20 ønskede niveau. Hvis der ønskes fuldstændig eller i det væsentlige fuldstændig fjernelse, vil den totale tilførte mængde sædvanligvis være i størrelsesordenen mindst ca. 2 mol pr. mol H2S. Der kan anvendes mængder på ca.

2 mol til ca. 15 mol solubiliseret Fe(III)-chelat af 25 den eller de givne syrer pr. mol H2S, idet der foretrækkes forhold på ca. 2 mol pr. mol til ca. 5 mol solubiliseret Fe(III)-chelat pr. mol H2S. Molforholdet mellem tilstedeværende Fe(III)-chelat af syren eller syrerne og Fe(II)-chelat af syren eller syrerne i kontaktop-30 løsningen vil normalt være mindre end ca. 6, og vil fortrinsvis variere fra ca. 0,2 til ca. 6, navnlig fra t ca. 0,5 til ca. 6. Chelatopløsningen tilføres sædvanligvis som en vandig opløsning med en koncentration på ca. 0,1 molær til ca. 3 molær, idet der foretrækkes en 35 koncentration på ca. 0,5 til ca. 1,5 molær. Den totale jernkoncentration som chelater varierer fra ca. 0,01, i" DK 170632 B1 11 fortrinsvis ca. 0,5 til ca. 7 vægt%, regnet på vægten af opløsningen og jern. Som angivet kan de solubilise-rede jernchelater dannes i vandig opløsning ved reaktion mellem rent jern eller et passende salt, oxid el-5 ler hydroxid af et jern og den givne syre ved nærværelse af alkalimetal- eller ammoniumioner eller med ammonium- eller alkalimetalsalt.

Opfindelsen beskrives nærmere ved hjælp af et eksempel med henvisning til medfølgende skematiske teg-10 ning. Tegningen viser en udførelsesform i henhold til opfindelsen, hvor kontaktzonerne for sur gas er anbragt lodret og svovlfjernelsen afstedkommes i et særskilt trin for regenerering. Alle værdier er beregnede eller blot eksempler, og alle strømme er, med mindre andet 15 er angivet, kontinuerte.

Som vist strømmer sur gas, fx en naturgasstrøm indeholdende ca. 0,5% I^S i ledning 1 ind i en sædvanligvis cylindrisk søjle 2, hvor den i zone 3 intimt bringes i kontakt med en spray af en vandig blanding fra 20 ledning 4, som indeholder vandig 0,6 M opløsning af ammonium Fe(III) HEEDTA-chelat, hvilken blanding ligeledes indeholder 0,2 mol pr. liter ammonium Fe(II) HEEDTA-chelat og ca. 0,25 mol pr. liter ammoniumtiosulfat, i-det pH af opløsningen er indstillet til 7,5-8 ved til-25 sætning af ammoniumhydroxid. Opløsningen fremstilles ved anvendelse af den reducerende effekt af H2S i den gasfor-mige strøm. Det vil sige, at den initiale opløsning,der anvendes i den angivne kontaktzone, er en 0,8 M vandig opløsning af Fe(III) HEEDTA-chelat, som også indeholder 30 tilstrækkelig tilsat ammoniumhydroxid til opretholdelse af pH af opløsningen på 6,5-8,5. Efter starten og reaktion med H2S i den gasformige strøm reguleres regenereringen, som det beskrives i det følgende, sådan, at regenerering af ammonium Fe(III) HEEDTA-chelat ikke er 35 fuldstændig, i de nævnte forhold.

DK 170632 B1 12 I zone 3 blandes gasstrømmen indeholdende H2S og den vandige reagensblanding intimt til dannelse af en gas/reagensvæskeblanding, hvor der næsten med det samme dannes svovl, og gas/reagensvæskeblandingen ledes nedef-5 ter i medstrøm til den første sektion 5 af den anden kontaktzone 6. ?

Selv om der er vist en sprøjtesøjle (spray column) kan der anvendes andre egnede indretninger eller teknikker, som tilvejebringer intim blanding eller kontakt 10 mellem gassen og den vandige reagensblanding. Fx kan der anvendes besprøjtningsenheder, koriussprø jteindretnin-ger såvel som venturirør til fremstilling af grundigt blandet gas/opløsning eller væskeblanding.

I alle tilfælde omfatter kontaktsektion 5 et 15 strømledende element af Chevron-typen, der tilvejebringer et antal adskilte kanaler til passage og dirigering af gas/reagensvæskeblandingen i en 30° vinkel til strømretningen til siden af den cylindriske søjle. På tegningen er det anvendte element et Koch SMV. blandings-20 element. For at sikre at overfladerne af kanalerne er resistente mod svovlaflejring elektropoleres blandingselementet og de i det følgende beskrevne elementer i zone 6 før anvendelse. Mens sådanne elementer normalt tidligere er foreslået anvendt i serie, orienteret forskel-25 ligt i forhold til hinanden for at opnå turbulent strøm, er formålet i dette tilfælde at undgå brat ændring i strømretningen ved at tilvejebringe rum mellem efterfølgende elementer, sådan at der i det mindste i hovedsagen opnås stempelstrømning overalt gennem zone 6. Overfladeha-30 stigheden af gassen er 6 m/s, og det volumetriske strømforhold mellem væske og gas er 2:100. Bredden af kana- % lerne i elementet 5 er ca. 2,5 cm, og diameteren af søj-, len er ca. 30,5 cm. Længden af element 5 i strømretningen er ca. 30,5 cm. Som angivet kan der anvendes andre r 35 typer af elementer. Ved udgangene fra kanalerne i element 5 træder gas/reagensvæskeblandingen fra kanalerne DK 170632 B1 13 ind i en åben sektion 7 (også ca. 30,5 cm i længde i strømretningen) af kontaktzone 6, hvor gas/væskereagens-blandingen kan blandes radiært, og hvor der sker omfordeling af opløsning og gas. Den åbne sektion hæmmer lige-5 ledes tilstopning som følge af svovldannelse, hvilket ville ske, hvis flere Chevron-elementer var placeret ende mod ende. Gas/reagensvæskeblandingen ledes med forøget indhold af fast svovl gennem Chevron-element 8, som er identisk med element 5. Element 8 kan eventuelt være 10 orienteret anderledes end element 5.

Gas/reagensvæskeblandingen ledes efter at have forladt kanalerne i element 8 gennem omfordelingssektion 9, hvor dimensioner og drift svarer til, hvad der optræder i sektion 7. Strømmen af gas/reagensvæskeblan-15 dingen gennem de tilbageværende tilsvarende sektioner i zone 6 er lig med hvad der er beskrevet med hensyn til de første fire sektioner og behøver ikke at blive beskrevet, bortset fra at det bemærkes, at I^S i gasstrømmen reduceres kontinuert med en ledsagende svovl-20 dannelse og reduktion af Fe(III)-chelatkoncentrationen.

Ved den nedre ende af søjle 2 ledes gas/reagensvæskeblandingen, som nu indeholder fast svovl, fra søjle 2 og via ledning 10 til en separeringsenhed eller beholder 11, hvor naturgassen skilles fra væskeblandin-25 gen. Der fjernes renset naturgas foroven via ledning 12, og "brugt" reagensvæske og svovl fjernes via ledning 13.

Som det vil forstås af fagfolk inden for området må opløsningskoncentrationer, svovlindhold og Fe(III)-30 DK 170632 B1 14

Fe(II) ligand-koncentrationer og forhold reguleres for at opnå en passende I^S-fjernelse. Til opretholdelse af hensigtsmæssige Fe(III)-koncentrationer og tilvejebrin-gelse af svovlfjernelse ledes strøm 13 til regenerering 5 og svovlfjernelse.

Specielt ledes den vandige blanding i ledning 13 * til en enhed til sænkning af trykket og afgasning 14, der ligeledes tjener som en zone til svovlkoncentrering eller fortykning. En lille del, fx 2-5 rumfangs% af 10 blandingen i sætnings- eller fortykningsenheden 14 og indeholdende en forøget svovlkoncentration udtages kontinuert fra den nedre del af sætnings- eller koncentreringsenheden 14 og sendes via ledning 15 til svovlgenvinding i enhed 16.

15 Svovlgenvindingen kan udføres på en hvilken som helst egnet måde, såsom filtrering. Fx kan svovl ligeledes genvindes ved fremgangsmåden beskrevet i den offentliggjorte europæiske patentansøgning nr. 212.730. Som det vil forstås af fagfolk inden for området, kan svovl 20 om ønsket fjernes efter regenerering. I hvert tilfælde kan opløsning genvundet under svovlgenvinding ledes tilbage til ethvert egnet punkt i processen, hvis der foretages en passende tilpasning. Den genvundne opløsning sendes dog fortrinsvis til regenereringszonen via ledning 25 17 og 18, som vist.

Størstedelen af den vandige blanding i beholder 14 fjernes via ledning 18 til regenerering af Fe(III)-chelat af HEEDTA. I regenereringszonen eller søjlen 19, der kan være et besprøjtet tårn, bringes blandingen med-30 strøms i kontakt med overskud af luft i ledning 20 for at omdanne Fe(II)-chelat af HEEDTA til Fe(III)-chelat af HEEDTA. Lufthastigheden i regeneratoren er i intervallet 0,03-0,09 m/s, temperaturen af væsken er ca.

45°C og det totale tryk er ca. 0,2 MPa. Forbrugt luft 35 fjernes via ledning 21, og regenereret blanding med et forhold mellem Fe(III)-chelat af HEEDTA og Fe(II)-che-lat af HEEDTA på ca. 3 ledes via ledning 22 tilbage til DK 170632 B1 15 ledning 4, der som nævnt er forbundet til søjle 2.

I en yderligere udførelsesform ledes naturgasstrøm indeholdende ca. 0,5% H2S fra ledning 1 til søjle 2, hvor den i zone 3 bringes intimt i kontakt med en spray af en vandig blanding 5 fra ledning 4, som indeholder vandig 0,6 M opløsning af ammonium Fe(III)-NTA-chelat, hvilken blanding ligeledes indeholder 0,5 mol pr. liter ammonium Fe(II)-NTA-chelat og ca. 0,25 mol pr. liter ammoniumtiosulfat, idet pH af opløsningen er indstillet til 7,5-8 ved tilsætning af 10 ammoniumhydroxid. Opløsningen er fremstillet ved udnyttelse af reduktionseffekten af H2S i den gasformige strøm. Det vil sige, at den initiale opløsning, der anvendes i den angivne kontaktzone, er en 0,8 M vandig opløsning af Fe(III)-NTA-chelat, som ligeledes indeholder 15 ca. 2,5 mol ammoniumion pr. liter. Efter start og reaktion med H2S i den gasformige strøm reguleres regenerering, som beskrevet i det følgende, sådan, at regenerering af ammonium Fe(III)-NTA-chelat ikke er fuldstændig, i de nævnte forhold.

20 I søjle 2 bringes gasstrømmen indeholdende H2S

og den vandige reagensblanding i kontakt med hinanden som beskrevet ovenfor.

Ved den nedre ende af søjle 2 ledes gas-reagens-væskeblandingen, der nu indeholder fast svovl, fra søj-25 le 2 og sendes via ledning 10 til en separeringsenhed eller beholder 11, hvor naturgassen skilles fra væskeblandingen. Der fjernes renset naturgas fra oven via ledning 12, og "brugt" reagensvæske og svovl fjernes via ledning 13.

30 Den vandige blanding i ledning 13 sendes til en enhed til sænkning af tryk og afgasning 14, der ligeledes tjener som en zone til svovlkoncentrering eller -fortykning. En lille del, fx 2-5 rumfangs! af blandingen i sætnings- eller fortykningsenheden 14 og indehol-35 dende en forøget svovlkoncentration, trækkes kontinuert fra den nedre del af sætnings- eller koncentreringsen- 16 DK 170632 B1 heden 14 og sendes via ledning 15 til svovlgenvinding i enhed 16.

Opløsningen genvundet fra enhed 16 ledes til re-genereringSZonen via ledning 17 og 18, som vist.

5 Hovedparten af den vandige blanding i beholder 14 fjernes via ledning 18 til regenerering af Fe(III)-chelat af NTA. I regenereringszonen eller søjlen 19, som kan være et besprøjtet tårn, bringes blandingen med-strøms i kontakt med overskud af luft i en ledning 20 10 til omdannelse af Fe(II)-chelat af NTA til Fe(III)-che-lat af NTA. Lufthastigheden i regeneratoren er i intervallet 0,03-0,09 m/s, temperaturen af væsken er ca.

45°C og det totale tryk er ca. 0,2 MPa. Brugt luft fjernes via ledning 21, og regenereret blanding med et for-15 hold mellem Fe(III)-chelat af NTA og Fe(II)-chelat af NTA på ca. 3 tilbageledes via ledning 22 til ledning 4, der som nævnt er forbundet til søjle 2.

Som det vil forstås af fagfolk inden for området kan de anvendte opløsninger eller blandinger indeholde 20 andre materialer eller additiver til givne formål. Fx beskriver det amerikanske patentskrift nr. 3.933.993 anvendelsen af pufringsmidler, såsom fosfat og karbonatpuffere. Ligeledes beskriver det amerikanske patentskrift nr. 4.009.251 forskellige additiver, såsom na-25 triumoxalat, natriumformiat, natriumtiosulfat og natriumacetat, som er gavnlige, og andre additiver, såsom additiver til at forbedre svovlseparering eller antiskum-midler og/eller befugtningsmidler kan anvendes.

30

V

35

Claims (3)

1. Fremgangsmåde til fjernelse af H2S fra en sur gasstrøm, ved hvilken man a) leder den sure gasformige strøm til en første kon-5 taktzone (3), og i denne første kontaktzone bringer den sure gasformige strøm i intim kontakt med en vandig reagensopløsning indeholdende et solubiliseret Fe (III)-chelat af en organisk syre eller en blanding af sådanne syrer og solubiliseret Fe(II)-chelat af syren eller 10 syrerne ved en temperatur under svovls smeltepunkt og ved et tilstrækkeligt forhold mellem opløsning og gas og under betingelser, som er effektive til at omdanne H2S til svovl og hæmme aflejring af svovl, og derved danner en blanding af gas og opløsning indeholdende sur gas og 15 vandig reagensopløsning; b) leder blandingen af gas og opløsning fra trin a) gennem en anden kontaktzone (6) under betingelser til omdannelse af H^S til svovl og ved en temperatur under svovls smeltepunkt og frembringer en gas-reagensopløs- 20 ningsblanding indeholdende fast svovl i denne anden kontaktzone, idet reagensopløsningen i gasreagens-opløsnings-blandingen har nedsat indhold af solubiliseret Fe(III)-chelat af syren eller syrerne, og gassen i blandingen har 25 nedsat indhold af H2S; og gassen i blandingen har nedsat indhold af H2S; og c) skiller gassen med nedsat H2S-indhold fra den i trin b) dannede gas-reagens-opløsningsmiddelblanding, kendetegnet ved, at en første kontaktsektion (5) i 30 den anden kontaktzone (6) indeholder et antal særskilte kanaler, som er resistente mod svovlaflejring, idet hver særskilt kanal udgør en omledet strømningsvej for blandingen af gas og opløsning gennem sektionen på en sådan måde, at gas/opløsningsblandingen i det mindste til at 35 begynde med ledes i en spids vinkel i forhold til strømretningen af den gas/opløsningsblanding, der træder ind i sektionen, DK 170632 B1 18 ved at en anden kontaktsektion (7) i den anden kontaktzone (6) , gennem hvilken gas/opløsningsblandingen ledes, indeholder en mellemliggende åben sektion egnet * til at muliggøre radial blanding af gas/opløsningsblan-5 dingen og omfordeling af opløsning i gas og til at hæmme tilstopning som følge af svovldannelse, og ved at den tredje kontaktsektion (8) i den anden kontaktzone, gennem hvilken gas/opløsningsblandingen ledes, indeholder et antal særskilte kanaler, der er 10 resistente mod svovlaflejring, idet hver særskilt kanal udgør en omledet strømningsvej for gas/opløsningsblandingen gennem sektionen, så at gas/opløsningsblandingen i det mindste til at begynde med ledes i en spids vinkel i forhold til strømretningen af den gas/opløsningsblanding, 15 der træder ind i sektionen, hvorhos forholdet mellem længden af den første kontaktsektion og længden af den anden kontaktsektion er mellem 0,1 og 10, og forholdet mellem længden af en kontaktsektion og sektionens bredeste dimension er mellem 20 0,2 og 5.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at gassen fra trin c) med et nedsat indhold af H2S i mindst én yderligere kontaktzone (9) bringes i kontakt med yderligere vandig reagensopløsning indehol- 25 dende solubiliseret Fe(III)-chelat af nævnte syre eller syrer ved en temperatur under svovls smeltepunkt under betingelser, som er effektive til at omdanne H2S til svovl, og hvorved der dannes gas med et yderligere nedsat indhold af H2S og en opløsning med et nedsat indhold af 30 det solubiliserede Fe(III)-chelat af nævnte syre eller syrer. ?

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved at den yderligere kontaktzone eller mindst én af de yderligere kontaktzoner omfatter en sprayzone, hvor 35 gassen med nedsat indhold af H2S i modstrøm ledes gennem en spray af nævnte yderligere reagensopløsning.